三峡大学：《水工建筑物》第六讲 构造设计

●●●●● ●●●● ●●0 ●●● §6构造设计 ●●●● 概述 、防渗体 排水 四、反滤层 五、护坡 六、坝顶 七、土工合成材料 2021/2/22

2021/2/22 1 §6 构造设计 一、概述 二、防渗体 三、排水 四、反滤层 五、护坡 六、坝顶 七、土工合成材料

●●●●● ●●●● ●●0 ●●● ●●●● 概述 土石坝设计步骤: 初拟剖面→渗流计算→稳定计算→材料设计→构造设计 地基处理 构造设计目的: 保障坝的安全和正常运行 构造设计内容: 防渗体、排水设备、护坡、坝顶 2021/2/22

2021/2/22 2 土石坝设计步骤： 初拟剖面→渗流计算→稳定计算→材料设计→构造设计 →地基处理 构造设计目的： 保障坝的安全和正常运行 构造设计内容： 防渗体、排水设备、护坡、坝顶 一、概述

●●●●● ●●●● ●●0 ●●● 二、防渗体 ●●●● 作用:降低浸润线,保证下游坡稳定;降低渗流量, 防止渗透变形 类型: 按防渗体材料性质分:塑性材料(粘土、沥青)和刚 性材料(混凝土); 按位置分:斜墙、心墙。 2021/2/22

2021/2/22 3 作用：降低浸润线，保证下游坡稳定；降低渗流量， 防止渗透变形。 类型： 按防渗体材料性质分：塑性材料（粘土、沥青）和刚 性材料（混凝土）； 按位置分：斜墙、心墙。 二、防渗体

●●●●● ●●●● y、yxyx T y a (b) 图5-26土石坝的土质防渗体及截水槽 (a)心墙坝;(b)斜墙坝 1一心墙;2一斜墙;3一过渡层;4—砂砾料;5-任意料;6一河床砂砾料

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●●●●● ●●●● ●●0 ●●● ●●●● 1、土质防渗体:心墙、斜墙 土质防渗体断面满足渗透比降、下游浸润线和渗流量以 及施工、结构稳定要求,自上而下逐渐加厚,顶部水平宽度 3m,底部厚度,斜墙不小于水头的1/5,心墙不宜小于水 头的1/4。 防渗体顶部要高出正常水位,超高斜0.8~0.6m,心 0.6~0.3m。非常运用条件下,防渗体顶部不低于非常运用 条件的静水位。有防浪墙时不低于正常水位 防渗体顶部预留竣工后沉降超高 土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设保护层。保护层厚 度(包括上游护坡垫层)应不小于该地的冻结和干燥深度 心墙、斜墙与坝壳和截水槽与坝基透水层之间,以及下 游渗流逸出处,都必须设置反滤层 2021/2/22

2021/2/22 5 1、土质防渗体：心墙、斜墙 土质防渗体断面满足渗透比降、下游浸润线和渗流量以 及施工、结构稳定要求，自上而下逐渐加厚，顶部水平宽度 ≥3m，底部厚度，斜墙不小于水头的1/5，心墙不宜小于水 头的1/4。 防渗体顶部要高出正常水位，超高斜0.8～0.6m,心 0.6～0.3m。非常运用条件下，防渗体顶部不低于非常运用 条件的静水位。有防浪墙时不低于正常水位。 防渗体顶部预留竣工后沉降超高。 土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设保护层。保护层厚 度（包括上游护坡垫层）应不小于该地的冻结和干燥深度。 心墙、斜墙与坝壳和截水槽与坝基透水层之间，以及下 游渗流逸出处，都必须设置反滤层

●●●●● ●●●● 2、沥青混凝土防渗墙 ●●0 ●●● 优点: ●●●● 防渗好,K=107~10-10cm/s; 塑性好,适应变形; 厚度小; 受气候影响小 要求:强度、热稳定性、和易性、柔性、水稳定性 沥青斜墙: 沥青不漏水,不需设排水;一层即可;斜墙与基础连接 要适应变形,柔性结构。 沥青心墙 受外界温度影响小,结构简单,修补困难; 厚度H/30,顶厚30~40cm 上游侧设粘性土过渡层,沥青墙坏了可补救; 下游侧设排水 2021/2/22

2021/2/22 6 2、沥青混凝土防渗墙 优点： 防渗好，K=10-7～10-10cm/s； 塑性好，适应变形； 厚度小； 受气候影响小。 要求：强度、热稳定性、和易性、柔性、水稳定性 沥青斜墙： 沥青不漏水，不需设排水；一层即可；斜墙与基础连接 要适应变形，柔性结构。 沥青心墙 受外界温度影响小，结构简单，修补困难； 厚度H/30，顶厚30～40cm； 上游侧设粘性土过渡层，沥青墙坏了可补救； 下游侧设排水

y262 ●●●●● ●●●● ●●0 ●●●● 细部B 细部A 295,5 10 245.0 (b) 图5-27沥青混凝土斜墙和心墙坝(高程:m,尺寸:cm) (a)斜墙坝;(b)心墙坝 1一沥青混凝土斜墙;2-砂砾石坝体;3一砂砾河床;4-混凝土防渗墙;5致密沥青混凝土; 6一回填粘土;7一密实沥青混凝土防渗层;8-整平层;9-碎石垫层;10-沥青混凝土心墙 2021/2/22 11-过渡区;12-堆石体;13-抛石护坡;14-砾石土

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●●●●● ●●●● ●●0 沥青心墙与沥青斜墙比较: ●●● ●●●● 优点: 不受气候影响,可以采用渣油; 施工简单 与坝基连接易; 抗振性好; 沉陷不容易开裂; 与坝体同时施工,早期可蓄水。 缺点: 厚度大; 与坝体同时施工影响进度; 检査维修困难。 3、混凝土防渗体 用于堆石坝、土石混合坝 2021/2/22

2021/2/22 8 沥青心墙与沥青斜墙比较： 优点： 不受气候影响，可以采用渣油； 施工简单； 与坝基连接易； 抗振性好； 沉陷不容易开裂； 与坝体同时施工，早期可蓄水。 缺点： 厚度大； 与坝体同时施工影响进度； 检查维修困难。 3、混凝土防渗体 用于堆石坝、土石混合坝

●●●●● ●●●● ●●0 、排水 ●●● ●●●● 作用:降低浸润线和孔隙压力,改变渗流方向,防止渗流出 逸处产生渗透变形,保护坝坡土不产生冻胀破坏 设计要求: 能自由地向坝外排出全部渗透水; 应按反滤要求设计; ·便于观测和检修 常见的排水形式: 1、棱体排水 2、贴坡排水; 3、坝体内排水; 4、综合排水,综合以上几种。 2021/2/22

2021/2/22 9 三、排水 作用：降低浸润线和孔隙压力，改变渗流方向，防止渗流出 逸处产生渗透变形，保护坝坡土不产生冻胀破坏。 设计要求： •能自由地向坝外排出全部渗透水； •应按反滤要求设计； •便于观测和检修 常见的排水形式： 1、棱体排水； 2、贴坡排水； 3、坝体内排水； 4、综合排水，综合以上几种

●●●●● ●●●● ●●0 ●●● ●●●● 形式选择依据:坝型、下游水位、坝基地质、气候、材 料及施工条件。 设计要求: ·能自由地向坝外排出全部渗透水; 应按反滤要求设计; 便于观测和检修 1、棱体排水 结构:下游坡脚用块石堆成的棱体,顶宽1~2m,坝坡 (内1:1~1:1.5、外1:1.5~1:2.0) 优点:降低浸润线,防止坝坡冻胀,保护下游不受尾水淘 刷,增加稳定 缺点:石料用量大,费用高,与坝体施工干扰,检修困难 2021/2/22

2021/2/22 10 形式选择依据：坝型、下游水位、坝基地质、气候、材 料及施工条件。 设计要求： • 能自由地向坝外排出全部渗透水； • 应按反滤要求设计； • 便于观测和检修 1、棱体排水 结构：下游坡脚用块石堆成的棱体，顶宽1～2m，坝坡 （内1：1～1：1.5、外1：1.5～1：2.0） 优点：降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游不受尾水淘 刷，增加稳定 缺点：石料用量大，费用高，与坝体施工干扰，检修困难