文档介绍：水工建筑物
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土石坝布置、设计基本要求及安全标准
土石坝筑坝材料选择与填筑标准
土石坝断面设计
土石坝坝体排水及构造设计
土石坝渗流及坝坡稳定计算
土石坝基础处理原则和主要方法
考 试 大 纲
坝体材料分区设计应根据就地取材和挖填平衡原则，经技术经济比较确定。均质碾压土石坝分为坝体、排水体、反滤层和护坡等区；土质防渗体分区宜分为防渗体、反滤层、过渡层、坝壳、排水体和护坡等区。面板堆石坝从上游向下游宜分为垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区；在周边缝下游侧设置特殊垫层区；100m以上高坝，宜在面板上游面低部位设置上游铺盖区及盖重区。
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(二)坝体坝坡的选择
（1）碾压土石坝坝体坝坡的选择
坝坡应根据坝型、坝高、坝的等级、坝体和坝基材料的性质、坝所承受的荷载以及施工和运用条件等因素，参照已建坝的经验，先初拟坝坡，最终应经稳定计算确定。中、低高度的均质坝，其平均坡度约为1：3。土质防渗体的心墙坝，当下游坝壳采用堆石时，常用坝坡为1：～1：，采用土料时，常用1：～1：；上游坝壳采用堆石时，常用1：～1：，采用土料时，常用1：～1：。斜墙坝的下游坝坡坡度可参照上述数值选用，取值宜偏陡，上游坝坡则可适当放缓。
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（1）面板堆石坝坝体坝坡的选择
当筑坝材料为硬岩堆石料时，上、下游坝坡可采用1：～1：，软岩堆石体的坝坡宜适当放缓；当用质量良好的天然砂砾石料筑坝时，上、下游坝坡可采用1：～1：。下游坝坡上设有道路时，道路之间的实际坝坡可以比上述规定的坝坡值略陡，但平均坝坡应满足上述要求。高坝的下游坝坡可用干砌石、大块石堆砌或摆石砌护，并使坝体具有良好的外观。施工期垫层区的上游坝坡应及时作好固坡处理。可视具体情况选用碾压砂浆、喷乳化沥青、喷混凝土或砂浆等固坡措施。
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(三)坝体防渗体的选择
在土石坝中，土质防渗体是应用最为广泛的防渗结构。所谓防渗体，是指这部分土体比坝壳其他部分更不透水，它的作用是控制坝体内浸润线的位置，并保持渗流稳定。土质防渗体断面尺寸应根据下列因素研究确定：
①防渗土料的质量，如允许渗透比降、塑性、抗裂性能等；
②防渗土料的数量和施工难易程度；
③防渗体下面坝基的性质及处理措施；
④防渗土料与坝壳材料单价比值；
⑤设计地震烈度为8度、9度地区适当加厚。
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图6－1 土石坝的土质防渗体典型剖面 （a）心墙坝；（b）斜墙坝 1－心墙；2－斜墙；3－过渡层；4－砂砾料； 5－任意料；6－河床砂砾料
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土质防渗体断面应满足渗透比降、下游浸润线和渗透流量的要求。 土质防渗体顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高，应按表6－2的规定取值。 表6－2 正常运用情况下防渗体顶部超高(m)
防渗体结构形式
超高
防渗体结构形式
超高
斜墙
～
心墙
～
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(四) 反滤层与过渡层设计
1）反滤层的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。
2）过渡层的作用是避免在刚度相差较大的两种土料之间产生急剧变化的变形和应力。
3）坝的反滤层必须符合下列要求：
① 使被保护的土不发生渗透变形；
② 渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流；
③ 不致被细粒土淤塞失效。
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三、碾压土石坝坝体排水及构造设计
土石坝应设置坝体排水，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。
坝体排水设备必须满足以下要求：
①能自由地向坝外排出全部渗水；
②应按反滤要求设计；
③便于观测和检修。
坝体排水一般有三种常用形式：
（1）棱体排水，又称滤水坝趾。棱体排水设备适用于下游有水的情况，其顶部高程应超出下游最高水位。
（2）贴坡式排水，又称表面排水
（3）坝内排水。坝内排水又分为竖式排水和水平排水。
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四、碾压土石坝渗流及坝坡稳定计算
(一) 渗流计算
1．渗流计算的目的与内容
渗流计算是为了确定经济可靠的坝型、合理的结构尺寸以及适宜的防渗排水设施。
渗流计算的内容：
①确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图；
②确定坝体与坝基渗流量；
③确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸