土石壩壩型及幾個相關(guān)問題分析 - 工程設(shè)計.doc

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1、土石壩壩型及幾個相關(guān)問題分析-工程設(shè)計【摘要】土石壩是一種歷史悠久、又充滿活力的壩型，通過土石壩的發(fā)展概況介紹，Χ繞土石壩壩型和主要的幾個相關(guān)問題，簡明清晰地探討了土石壩發(fā)展的脈絡(luò)、壩型種類及當(dāng)前主流壩型、以及防滲體系、反濾層、覆蓋層處理、料源問題等，結(jié)合具體的工程經(jīng)驗，引進(jìn)一些較為成熟的經(jīng)驗或技術(shù)原則?！娟P(guān)鍵詞】土石壩；壩型；防滲體系；覆蓋層處理；安全高效；經(jīng)濟(jì)合理　　1引言　　土石壩指由土、石料或混合料等當(dāng)?shù)夭牧?，?jīng)拋填、輾壓等堆筑成的壩，是一種歷史悠久、最為普及和常見的壩型。上世紀(jì)50年代近代以來，土石壩筑壩技術(shù)結(jié)合工業(yè)水平尤其是機(jī)械制造業(yè)、電子計算機(jī)計算的發(fā)展而發(fā)展；2

2、0世紀(jì)70年代后期，隨著巖土力學(xué)理論、筑壩技術(shù)和大型土石方施工機(jī)械的進(jìn)步，促成了一批高壩的建設(shè)。因為各種地形、地質(zhì)條件的適應(yīng)性和較佳的經(jīng)濟(jì)性，土石壩已是世界壩工中應(yīng)用最為廣泛、發(fā)展最快的一種壩型。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，幾乎所有流域的龍頭水庫大壩基本都具有深厚覆蓋層、較差地質(zhì)條件、寬闊河谷，比較適合建設(shè)土石壩?！　?土石壩壩型　　2.1土石壩類別　　土石壩按壩高可分為低壩、中壩和高壩，按筑壩材料可分為土壩、土石混合壩、堆石壩，土石壩按其施工方法可分為碾壓式土石壩、沖填式土石壩、水中填土壩和定向爆破堆石壩等，目前應(yīng)用最為廣泛的碾壓式土石壩按防滲設(shè)施可分為均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和非土質(zhì)材料防滲

3、體壩。　　近年將混凝土技術(shù)引入土石壩技術(shù)，充分利用土、石、混凝土的材料特性，形成膠凝材料壩，也不斷在革新著土石壩型?！　?.2當(dāng)前土石壩主要壩型　　當(dāng)前碾壓土石壩的基本剖面由上下游塊石區(qū)、過渡料區(qū)、反濾料區(qū)、防滲體構(gòu)成。根據(jù)防滲體結(jié)構(gòu)形式的不同，可以分為斜心墻土石壩、直心墻土石壩、面板堆石壩。從應(yīng)力、應(yīng)變、安全、經(jīng)濟(jì)的角度而言，各種類型的土石壩均有不同的特點，直心墻堆石壩在壩坡穩(wěn)定性、壩體應(yīng)力、地形地質(zhì)條件、基礎(chǔ)處理、抗震性能、施工方便性、工程造價等方面的優(yōu)越性，使其逐步成為高壩中的主流壩型。比較典型的工程比較多，直心墻土石壩如四川磽磧、瀑布溝、云南糯扎渡，斜心墻土石壩如河南小

4、浪底，面板堆石壩如湖北水布埡、貴州三板溪等?！　?幾個相關(guān)問題的探討　　3.1防滲體系　　大壩壩體擋水時，由于上、下游水λ差的作用，水將經(jīng)壩體和壩基的顆?？紫断蛳掠螡B透，滲透除可能導(dǎo)致水庫的水量大量流失，還可能引起壩體或壩基產(chǎn)生管涌、流土等滲透變形，導(dǎo)致潰壩事故。同時以壩體浸潤線為界，浸潤線上的土為非飽和狀態(tài)，線下土體則呈飽和狀態(tài)，土體飽和后，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)也將相應(yīng)降低，對壩坡穩(wěn)定不利。因此，應(yīng)設(shè)置防滲和排水措施，以減少水庫的滲?損失和保證壩坡的穩(wěn)定性?！　∧壳埃墒斓耐潦瘔畏罎B體系包括心墻、防滲墻、帷幕灌漿，很多時候，是三者或兩者共同作用，聯(lián)合防滲。防滲體系的正常運行，構(gòu)筑了

5、土石壩安全的生命線。故工程設(shè)計、施工過程中，須對防滲體系設(shè)施的嚴(yán)格控制?！　?.2反濾層　　設(shè)計和運行經(jīng)驗表明，壩基防滲墻與大壩防滲體的連接處一般應(yīng)力和應(yīng)變較大，需要通過合理的結(jié)構(gòu)形式和連接方式來解決。故對于覆蓋層上土石壩，尤其是高壩，需充分重視防滲墻頂部與河床廊道或心墻的連接、河床廊道與兩岸基巖廊道連接。為確保結(jié)構(gòu)連接部λ安全可靠，同時使大壩工程防滲體系具有一定的“自愈”能力，反濾層的設(shè)置必不可少。反濾層的基本形式分為垂直反濾和水平反濾，其主要功能為濾土排水。反濾料主要為人工拌制，通過調(diào)整顆粒級配滿足不同分區(qū)的功能需要?！　》礊V層的安全運行，是土石壩工程的第二條生命線?！　?

6、.3覆蓋層常規(guī)處理　?。?）勘探及實驗　　深厚覆蓋層上建壩，應(yīng)十分重視地勘工作。對于覆蓋層深度、構(gòu)成、詳細(xì)分層、壓實度、各分層巖土的級配、密度、物理力學(xué)特性及滲透特性，可能的液化砂層分布及埋深，有無連續(xù)分布且較厚的滲透系數(shù)相對較小的巖土層等，均應(yīng)進(jìn)行深入的研究。　　對壩基覆蓋層應(yīng)進(jìn)行必要的室內(nèi)或室外物理力學(xué)試驗，提出壩基巖土體的滲透系數(shù)、允許滲透比降和承載力、變形模量、抗剪強(qiáng)度等各種物理力學(xué)參數(shù)?！　。?）壩基滲?及滲流控制　　壩基滲?及覆蓋層地基的滲透穩(wěn)定是砂礫石覆蓋層地基存在的主要問題，應(yīng)采取適宜的防滲排滲措施。常見的形式和特點：水平防滲如水平鋪蓋等，便宜易實現(xiàn)，但效果有限

7、；垂直防滲如截水槽、防滲墻、帷幕灌漿等，是解決問題的有效、可靠手段，應(yīng)用普遍。根據(jù)“上堵下排”的滲控設(shè)計原則，在大壩防滲體下游設(shè)置水平排水褥墊和反濾蓋層是有效補(bǔ)充措施。　?。?）壩基抗滑穩(wěn)定問題　　由于壩基深厚覆蓋層的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗剪強(qiáng)度不一，有的還存在粘土、粉土、細(xì)砂層等低強(qiáng)度土層，影響大壩的抗滑穩(wěn)定。常見工程措施是挖除表層軟弱土層、放緩壩坡、增加壩坡壓重，對深部軟弱土層，可采取固結(jié)灌漿、振沖置換加固等措施。　?。?）壩基沉降、不均勻沉陷　　壩基深厚的砂礫石或軟土覆蓋層，會加大壩體的沉降變形