土石坝

土木工程

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。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝是历史最为悠久的一种坝型。近代的土石坝筑坝技术自20世纪50年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。

类型

土石坝常按坝高、施工方法或筑坝材料分类。

土石坝有高中低之分。土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。我国《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）规定：高度在30m以下的为低坝；高度在30～70m之间的为中坝；高度超过70m的为高坝。

土石坝按其施工方法可分为：碾压式土石坝；冲填式土石坝；水中填土坝和定向爆破堆石坝等。应用最为广泛的是碾压式土石坝。

按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类，碾压式土石坝可分为以下几种主要类型：

1、均质坝。坝体断面不分防渗体和坝壳，基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成。

2、土质防渗体分区坝。即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝。防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝，是高、中坝中最常用的坝型。

3、非土料防渗体坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝。按其位置也可分为心墙坝和面板坝。

优缺点

优点

（1）就地取材，节省钢材﹑水泥﹑木材等重要建筑材料，同时减少了筑坝材料的远途运输。

（2）结构简单，便于维修和加高﹑扩建。

（3）坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。

（4）施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。

缺点

（1）坝身不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便。

（2）粘性土料的填筑受气候等条件影响较大，影响工期。

（3）坝身需定期维护，增加了运行管理费用。

坝顶高程

坝顶高程根据正常运行和非正常运行时的静水位加相应的超高d予以确定。　d按下式计算：

d=ha+e+A

式中　ha-----波浪在坝坡上的爬高，m;

土石坝e-----风浪引起的坝前水位壅高，m;

A-----安全加高，m，根据坝的级别按下表采用。

坝顶宽度根据运行、施工、构造、交通和人防等方面的要求综合决定。

变化规律

其坝坡变化一般遵守以下规律：

（1）上游坝坡长期浸水，水库水位又有可能迅速下降，所以当上下游边坡用同种土料填筑时，上游坝坡常比下游坝坡为缓。

（2）土质斜墙坝的上游坡比心墙坝缓，而下游坡可比心墙坝为陡。

（3）砂壤土、壤土的均质坝坡比砂或砂砾组成的坝坡要缓些。

（4）粘性土料坝的坝坡与坝高有关，坝高越大则坝坡越缓；而砂或砂砾料坝体的坝坡缓坝坡，相邻坡率差值为0.25~0.5。砂或砂砾料坝体可不变坡，但一般也常采用变坡形式。例如密云水库白河主坝为斜墙土坝，由坝顶到坝基，上游坝坡分别1:2.65,1:3,1:3.25,下游坝坡为1:2.2,1:2.5。辗压式堆石坝的坝坡比土坝陡。对于斜墙堆石坝，其下游坝坡可用堆石的自然坡，一般为1:1.3~1:1.4,上游坝坡则由斜墙的稳定而定，一般1:2~1:3。对于心墙坝则上下游坝坡均用1:1.5~1:2。位于地震式的辗压式堆石坝的边坡，应相应的改缓。辗压式土坝的下游坡常沿高程每隔0~15米设置一条宽1.5~2.0米的马道，以便拦截坝、坡雨水，防止冲刷坝面，同时也可兼作交通，检修、观测之用。马路常设在坝坡变化处。辗压式土坝的上游坝面一般有较好的护坡，不怕雨水冲刷，一般最多设置1~2道马道。辗压工堆石坝的上下游坝坡亦均只设置个别的马道。

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