土石坝
泛指由当地土料、石料或混合料,经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝,也称当地材料坝。
土坝
当坝体材料以土和砂砾为主时,称土坝。
堆石坝
以石渣、卵石、爆破石料为主时,称堆石坝。
土石坝优点
筑坝材料可以就地取材,可节省大量钢材和水泥,免修公路;结构简单,工作可靠,便于维修和加高、扩建;较能适应地基变形,对地基的要求比砼坝要低;施工技术简单,工序少,便于组织机械化快速施工。
土石坝缺点
坝顶不能过流,必须另开溢洪道(散粒体结构);施工导流不如砼坝便利(不能分期导流,坝身不能过流);对防渗要求高;因为剖面大,所以填筑量大而且施工容易受季节影响。
散粒体
几何尺寸基本属于同一量级的颗粒的集合体。
浸润面
渗透水流的表面。
浸润线
浸润面与垂直面的交线。
饱和土
指的是土体内的孔隙基本上被水充满的土。
渗透变形
指由于渗流坡降太大或其他原因导致坝内土体或坝基土体的抗剪力不足以维持自身稳定而发生管涌、流土甚至坍塌的现象。
碾压式土石坝
以分层填筑、机械碾压方式建造的土坝、堆石坝和土石混合坝的总称。
抛填式土石坝
不专门压实,采取厚层抛填,厚8~25米,石料从高处抛下,靠冲力压实,并用高压水枪射水,沉降较大,百米左右完工后降1%。
水力冲填坝
泥浆泵利用高压水流原理,进行挖土、输送、填筑。
水坠坝
是水力冲填坝的一种。它是利用黄土山区的高陡坡,料场位于坝顶以上等自然地形条件,将水引至料场,用水枪、爆破或人工开挖等方式松土,借水流冲力把土料拌成很稠的泥浆,经输泥渠送入筑有围埂的坝面,在上部土层自重压力作用下,经脱水固结,逐渐形成均匀密实的坝体。
均质坝
坝体剖面的全部或绝大部分由一种土料填筑(各种壤土)。
心墙坝
用透水性较好的砂或砂砾石做坝壳,以防渗性较好的粘性土作为防渗体设在坝的剖面中心位置。
斜墙坝
防渗体置于坝剖面靠近上游的一侧。
土石坝的筑坝材料
粘性土、非粘性土、壤土和砂壤土(粘粒、粉粒、砂粒按一定比例混合的土壤)。
粘性土
颗粒小,结构密,水流不宜渗透,适宜做防渗材料。但压实困难,干燥时易开裂,不能做均质坝。
非粘性土
包括粉粒、砂粒、砾石、卵石等。凝聚力低但内摩擦力大,常用于坝体边坡稳定。不能做防渗体,只能做支撑体。砾石、卵石颗粒间空隙很大,透水性强,常做排水设备的材料。
壤土和砂壤土
介于粘性土和非粘性土之间,既有粘性土的防渗性,又有非粘性土的稳定性(内摩擦力),也较易压实,常用来做单种土质(均质)坝。
土石坝组成
坝身、防渗体、排水设备和护坡。
护坡
防止土石坝坝坡或堤防、渠道的边坡等受风浪、雨水的冲刷侵蚀而修筑的坡面保护层。
防渗体
均由渗透系数较小的粘性土料构成,其尺寸和结构需满足减小渗透量、降低浸润线和控制渗透坡降的要求。
坝坡
坝体上、下游面的坡面。
反滤层
设在渗透坡降较大,流速较高,土壤易于变形的渗流出口处或进入排水处,沿水流方向由细粒到粗粒的砂土分层构成,保护坝体或地基土粒不被渗水带走。
棱体排水
在下游坝脚处用块石堆成棱体,需设反滤层,适合下游有水的所有坝型。
褥垫排水
平铺在下游侧的坝基上,周围布置反滤层构成水平排水体,伸入坝体长度 1/3~1/4 坝底宽。显著降低浸润线,适合下游无水或低水位的坝型。
贴坡式排水
又称表层排水。设置在下游坝坡底部,由1~3层堆石或砌石构成,在石块与坝坡之间应设反滤层。不能降低浸润线,适合下游无水的均质坝。
综合式排水
也称组合式排水,将上述几种排水混合使用。
渗透坡降
渗流场的水力坡降。
渗透力
水在建筑物上、下游水位差作用下渗入建筑物及地基内而产生的水压力。
管涌
小颗粒受渗透力作用在大颗粒间移动。
流土
在渗流出口处,渗透力使一定范围土体或坝基表面掀动浮起。
土石坝的稳定分析
圆弧法;折线法
铺盖
防渗设施,主要用来延长渗径,应具有相对的不透水性;为适应地基变形,也要有一定的柔性。常用黏土、黏壤土或沥青混凝土做成,有时也可用钢筋混凝土作为铺盖材料。
混凝土面板堆石坝
以堆石为受力主体,上游混凝土面板为防渗主体的一种堆石坝,常简称为“面板堆石坝”或“面板坝”。
趾板
混凝土面板堆石坝中布置在面板周边、坐落于地基上的混凝土结构,又称垫座。
土石坝水力劈裂
水力劈裂是由于水压力的抬高而在岩体或土体中引起裂缝发生于扩展的一种物理现象。土石坝坝壳的沉降速度快,较早达到稳定,而黏土心墙因固结原因沉降慢,坝壳通过心墙接触面的摩擦力作用阻止心墙沉降,形成了心墙的拱效应。所谓土的拱效应,就是土体的某些部分在原有位置上产生了相对移动,这种相对运动受到土体抗剪强度的阻抗,使移动部分土体的压力减小,而不动部分上的压力增加。心墙的拱效应使得心墙的垂直压应力降低,当降低到小于该处的孔隙水压力时,会因水力劈裂而产生水平裂缝。水平劈裂缝多发生于水库初次蓄水时,是一种危害性很大的裂缝。