【正文】 0 11 12 土石 壩課程設(shè)計 30 13 14 15 16 17 18 19 [計算條件 ] 圓弧穩(wěn)定分析方法 : 瑞典條分法 土條重切向分力與滑動方向反向時 : 當下滑力對待 穩(wěn)定計算目標 : 自動搜索最危險滑裂面 條分法的土條寬度 : (m) 搜索時的圓心步長 : (m) 搜索時的半徑步長 : (m) 計算結(jié)果 : [計算結(jié)果圖 ] 最不利滑動面 : 滑動圓心 = (,)(m) 滑動半徑 = (m) 滑動安全系數(shù) = 起始 x 終止 x ? li Ci 謎 土條 土條 Z 計算 孔隙水 地震力 高度 Z 附加力 X 附加力 Y 下滑力 抗滑力 超載 豎向 飽和重 以下浮力 條重 Wi 壓力 (靜水壓 X)(靜水壓 Y) 地震力 地震力 (m) (m) (度 ) (m) (kPa) (度 ) (kN) (kN) (kN) (kPa) (kN) (m) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) 土石 壩課程設(shè)計 31 總的下滑力 = (kN) 總的抗滑力 = (kN) 土體部分下滑力 = (kN) 土體部分抗滑力 = (kN) 筋帶在滑弧切向產(chǎn)生的抗滑力 = (kN) 筋帶在滑弧法向產(chǎn)生的抗滑力 = (kN) 理正軟件計算所需參數(shù)表 ： 計算方式 項目 施工期穩(wěn)定計算 穩(wěn)定滲流期穩(wěn)定計算 水位驟降期穩(wěn)定計算 采用規(guī)范： 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范 (SL2742021) 計算工期 施工期 穩(wěn)定滲流期 水位降落期 土石 壩課程設(shè)計 32 計算目標 安全系數(shù)計算 安全系數(shù)計算 安全系數(shù)計算 滑裂面形狀 圓弧滑動法 圓弧滑動法 圓弧滑動法 不考慮地震 圓弧穩(wěn)定分析法 瑞典條分法 瑞典條分法 瑞典條分法 土條重切向分力與滑動方向反向時 當下滑力對待 當下滑力對待 當下滑力對待 穩(wěn)定計算目標 自動搜索最危險滑裂面 自動搜索最危險滑裂面 自動搜索最危險滑裂面 條分法土條寬度 (m) (m) (m) 搜索時圓心步長 (m) (m) (m) 搜索時半徑步長 (m) (m) (m) 滑動圓心 (,182.400)(m) (,29)(m) (,38)(m) 滑動半徑 (m) (m) (m) 土石 壩課程設(shè)計 33 本設(shè)計 與 壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù) 相比較大于 校核安全系數(shù) ，故本設(shè)計安全。 七、 土石壩 的 地基 處理 土石壩 的 地基處理 的任務(wù) ： ① 控制 滲流， 使地基 以至壩身不產(chǎn)生滲透變形，并把滲流流量控制在允許的范圍內(nèi)； ② 保證 地基 穩(wěn)定 不發(fā)生滑動； ③ 控制沉降 與不均 沉降， 以限制壩體裂縫的發(fā)生。 土石壩 底面積大 ， 壩基應(yīng)力較小，壩身具有 一定 的適應(yīng) 變形 的能力。 土石壩地基處理應(yīng)力求做到技術(shù)上可靠 、 經(jīng)濟上合理。筑壩前要完全清除表層的腐殖土，以及可能發(fā)生集中滲流和滑動的表層土。 土石壩 的 壩基清理 大壩基礎(chǔ)至壩腳線外 10 米范圍內(nèi)的樹林，樹根，耕枯土，垃圾，工廠廢料，地表孤石，梯田硬石及田邊塊石，河床底的淤泥，沙壤土等應(yīng)清理，地質(zhì)勘探的鉆孔，試坑，平洞井。泵等均應(yīng)回填。壩基清理后，應(yīng)平整密實，無明顯陡坎和臺階，坡度一般不陡于 1:，為避免土壩與岸坡的接觸面產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，壩體岸坡應(yīng)削成斜面或接觸面，不應(yīng)成臺階狀，反坡或突然變坡。應(yīng)對壩基進行平整，振動碾壓滑動安全系數(shù) 土石 壩課程設(shè)計 34 或夯板夯實。 本設(shè)計是 砂礫石地基，壓縮變形小，所以主要解決的是滲流問題 。 土石壩的防滲處理 壩址區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，沿壩軸線有 13 條斷層，其中對大壩影響較大的 F1 斷層位于河床右岸岸邊，走向大致與河道平行，斷層帶物質(zhì)為斷層泥、角礫及巖粉，為一隔水斷層。對于這樣的地基進行補強灌漿，減少或者防止在壩基內(nèi)形成地下通道。 由于小浪底河床砂卵石覆蓋層厚度最厚可達 80m，具有一定的承載能力，但要做好防滲措施，必要時還可以 去挖除、排水預(yù)壓、振沖加固等措施。此壩基采用垂直防滲措施和下游排水措施。即 設(shè)置混凝土防滲墻、帷幕灌漿、并在下游采取排水溝進行 “上 堵下排”。 根據(jù)已 建工程 實例 ， 本設(shè)計 在心墻處采用 防滲 墻。 八、 土石壩 兩岸 連接 建筑物設(shè)計 土石壩與壩基的連接 對于 土質(zhì)壩基與岸坡應(yīng)進行 表面清理 與壓實 。 壩體范圍內(nèi) 的低強度 、高 壓縮性軟土及地震時易液化的 土層 都需要 清楚或處理。 由于壩基區(qū)兩岸及壩肩基巖泥化夾層發(fā)育，夾層抗剪強度低，所以采用帷幕灌漿和排水幕設(shè)施，以減少作用于下游坡的滲流壓力，增加下游的穩(wěn)定。 土石 壩課程設(shè)計 35 土石壩與岸坡的連接 根據(jù) SL 2742021《碾壓式 土石壩設(shè)計規(guī)范 》可得出 ： 土石壩的岸坡應(yīng)清理成緩慢的坡度，不應(yīng)為階梯狀或反坡。對不宜消除的反坡用貼補凝土修整，填補凹坑，當岸坡上緩下陡時，凹出部位的變坡角應(yīng)小于 20186。開挖坡度不宜太陡，巖石岸坡不陡于 1： 或 1： 。土岸坡不陡于 1： ；砂礫壩殼部位的岸坡以維持岸坡自身穩(wěn)定為原則。 九、 土石壩 細部構(gòu)造設(shè)計 對 滿足抗?jié)B和穩(wěn)定要求的土石壩基本剖面，尚需要進一步通過構(gòu)造設(shè)計 來 保障壩的安全和正常 運行 。 土石壩 的構(gòu)造主要包括壩頂 、護坡、防滲體和 排水 設(shè)施等部分。 壩頂 壩頂 一般都做 護 面 ， 護面的材料可采用碎石 、 單層砌 石 、 瀝青 或混 凝土，Ⅳ級 以下 的壩可以采用草皮護 面 。如有 公路交通 要求 ，還應(yīng)滿足公路路面 的 有關(guān)規(guī)定。 壩頂 上游 常 設(shè)置 防 浪墻 ， 防浪墻 應(yīng) 堅硬不透水，下游 側(cè) 宜設(shè)置 緣石。為了 排除 雨水，壩頂應(yīng)做成向一側(cè)或兩側(cè)傾斜的橫向坡度。 坡度 宜采用 2%～ 3%。對于有防浪墻的 墻 定則宜采用 單向 下游 傾斜 的橫坡。 在 壩體 下游側(cè)設(shè) 縱向排水溝，將匯集的雨水經(jīng)壩面排水溝排至下游。 防浪墻可用 混凝土或 漿砌石修建 。 墻 的基礎(chǔ) 應(yīng) 牢固 地 埋入壩內(nèi)， 土石 壩課程設(shè)計 36 當土石壩有防滲體時，防浪墻墻基要與防滲體可靠地連接起來，以防止高水位時漏水。 防浪墻 的 高度 一般 取 ～ 。 本設(shè)計 的具體尺寸見簡圖： 防滲體 防滲體 主要 是 心墻 、斜墻、鋪蓋、截水墻 等， 它所 要求的 材料及布置 上的一些特點 ， 它的 結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)能滿足防滲 、構(gòu)造、施工和 管理方面的要求。 本設(shè)計根據(jù) 材料 采 用 黏土 心墻 作為 壩體 的 防滲 。 心墻 一般布置在壩體中部或者偏向 上 游 并有 傾斜，以便于與防浪墻連接 ，并可使 心墻后的壩殼先施工， 得到 充分的 沉降 ，以避免 或 減少裂縫。 根據(jù) 《 碾壓式 土石壩的設(shè)計規(guī)范》 規(guī)定心墻底部 厚度 不宜小于水頭的 1/4。頂部的水平寬度不宜小于 3m， 黏土 心墻 兩側(cè)的邊坡 多 在1:～ 1: 之間 。心墻 頂部 高出設(shè)計洪水位 ～ ，且不低于校核洪水位， 頂部 防浪墻應(yīng)該與心墻頂部 連接 ，做好防滲處理，以防止?jié)B水。心墻 與 壩殼之間應(yīng)設(shè)置 過度 層 。 以 使整個壩體內(nèi)的應(yīng)力傳遞 土石 壩課程設(shè)計 37 均勻，并保證壩殼的排水效果良好。 排水設(shè)施 棱體 排水，在下游壩腳 處 用塊石堆成 棱體 ，頂部高程應(yīng)超出下 游最高水位， 超出 的高度對于 Ⅰ 、 Ⅱ 級 壩不小于 ， 對 Ⅲ 、 Ⅳ 、 Ⅴ級 壩不小于 ， 并使浸潤 線 距壩坡的距離大于冰凍深度。堆 石棱體內(nèi)坡 一般為 1:～ 1:，外 坡為 1:～ 1: 或 更緩。頂寬 應(yīng)根據(jù) 施工條件及檢查要求 確定 且不小于 。 本設(shè)計 取內(nèi)坡 1:2， 外 坡 1:， 頂部寬度 2m，高度 為 ，高程 為 。具體 設(shè)計見簡圖： 護坡 與 貼 坡排水 護坡 上游 護坡的形式有：拋石 、干砌 石 、漿砌石、混凝土或 鋼筋 混凝土 、 瀝青 混凝土或水泥土 等 。 本設(shè)計 采用砌石護坡。它是用人工將塊石 鋪 砌在 碎石 或礫 石 墊層上，有干砌石和漿砌石兩種 。選用 干砌石 ， 干砌石 應(yīng)力 求 嵌 緊 ， 通 常厚度為 20～ 60cm。 有時 根據(jù) 需用 2～ 3 層墊層 。 構(gòu) 造 見簡圖： 土石 壩課程設(shè)計 38 護坡 下游 護坡主要是為了防止被雨水沖蝕 和 人為 破壞 ，一般 采用 簡化型式。適 用于下游 護坡的形式有 堆石、 卵石 和碎石 、 草皮 等。其 護坡范圍由壩頂護至排水棱體 。 本設(shè)計 壩坡無 粘性土，采用在 砂礫 上 鋪一層腐 殖 土 厚度為 ～ ， 在 上面種植草皮，可以綠化環(huán)境而且 護坡的效果良好。 構(gòu)造見簡圖： 為了 防止 雨水 的沖刷 ， 在下游 壩坡 上 常設(shè)置 縱向連通 的排水溝，沿土石 壩 與岸坡的結(jié)合處 應(yīng)設(shè)置 排水溝以攔截山坡上的雨水。 壩面上 土石 壩課程設(shè)計 39 的 縱向 排水 溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置，用漿砌石或混凝土板鋪設(shè)成 矩形 或梯形。若 壩 較 短 ，縱向排水溝攔截的雨水可以引至兩岸的排水溝 排至 下游。若 較長 ，則應(yīng)沿壩軸線方向每隔 50～ 100m，左右設(shè)置一橫向排水溝，以便排除雨水。排水溝 斷面 ，一般深 ， 寬 ， 必要時可 按 1h 暴雨 強度和積水面積確定。 構(gòu)造見簡圖： 反濾層的作用是濾土排水，防止土工建筑物在滲流溢出處遭受管涌、流土等滲流變形的破壞以及不同土層界面處的接觸沖刷。對下游側(cè)具有承壓水的土層，還可以起承壓作用。 濾層的基本要求是： ① 某一層的顆粒不應(yīng)穿過相鄰的粒徑較大層的孔隙； ② 每一層內(nèi)的顆粒不應(yīng)發(fā)生移動； ③ 被保護的土層顆粒不應(yīng)被沖過反濾層，但允許小于 粒徑的顆粒 被滲流帶走，因為這不影響土骨架的穩(wěn)定，但小顆粒含量不應(yīng)超過 5% 土石 壩課程設(shè)計 40 ④ 濾層 不能被堵 塞，即細小顆粒應(yīng)能通過反濾料的孔隙。 應(yīng)保證 耐久 、穩(wěn)定 ，其工作性能和效果 應(yīng) 不隨時間 的 推移和環(huán)境的改變 而 遭受破壞。 具體設(shè)計如圖所示： 主要參考文獻 [1] 林繼鏞 . 水工建筑物教材 [M]. 第 5版 . 水利電力出版社 , 2021 :215～298. 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