土石坝心墙结构的稳定性分析

土石坝心墙结构的稳定性分析

1主要水库防护台1.1心墙顶部高、坝壳设计土壤心墙位于土石坝水库截面的中心，相对较高，有利于连接心脏墙和水库的浪墙。同时，心墙后面的水库外壳也可以提前建造，水库外壳可以充分沉降，避免或减少水库地壳和心墙之间的变形不协调造成的裂缝。轻壤土的容许渗透坡降为3~4,壤土为4~6,粘土为6~8。心墙顶部的水平宽度不宜小于3米,心墙底部厚度不宜小于作用水头的1/4。心墙的两侧坡度一般在1:0.15~1:0.3之间,有些两侧坡度可达1:0.4~1:0.5。在正常运用情况下,心墙顶部的高程应不低于上游设计水位0.3~0.6米;在非常运用情况下,心墙顶部的高程应不低于非常运用情况下的静水位;对设有可靠的防浪墙的土坝,心墙顶部的高程也应不低于正常运用情况下的静水位。心墙顶部与坝顶之间应设置保护层,以防止冻结、干燥等因素的影响,并按结构要求不小于1米,一般为1.5~2.5米。心墙与坝壳之间应设置过渡层。过渡层的要求可以比反滤层的要求低,一般采用级配较好的、抗风化的细粒石料和砂砾石料。过渡层除取一定的反滤作用外,主要还是为了避免防渗体与坝壳两种刚度相差较大的土料之间刚度的突然变化,使应力传递均匀,防止防渗体产生裂缝,或控制裂缝的发展。1.2斜墙顶部高程和过渡层土质斜墙位于土石坝坝体上游面。它是土石坝中常见的又一种防渗结构。填筑材料与土质心墙材料相近。斜墙的厚度应根据土壤的容许渗透坡降和结构的稳定性两方面来确定,有时也需考虑控制下游浸润线的要求,以及渗透流量的要求。斜墙顶部的水平宽度不宜小于3米;斜墙底部的厚度应不小于作用水头的1/5。在正常运用情况下,斜墙顶部的高程应不低于上游设计水位0.6~0.8米;在非常运用情况下,斜墙顶部的高程应不低于非常运用情况下的静水位;对设有可靠的防浪墙的土坝,斜墙顶部的高程也应不低于正常运用情况下的静水位。斜墙顶部与坝顶之间应设置保护层,以防止冻结、干燥等因素的影响,并按结构要求不小于1米,一般为1.5~2.5米。斜墙及过渡层的两侧坡度主要取决于土坝稳定计算的结果,一般外坡应为1:2.0~1:2.5,内坡为1:1.5~1:2.0。斜墙与坝壳之间应设置过渡层。过渡层的作用、构造要求等与心墙与坝体间的过渡层类似,但由于斜墙在受力后更容易变形,因此斜墙后的过渡层的要求应适当高一些,且常设置为两层。斜墙与保护层之间的过渡层可适当简单,当保护层的材料比较合适时,可只设一层,有时甚至可以不设保护层。1.3非土壤材料的渗透体非土料防渗体,也称人工材料防渗体。主要包括沥青混凝土或钢筋混凝土做成的防渗体。1.3.1沥青混凝土心墙和斜墙性,渗透系数很小,约为1×10-7~1×10-10厘米/秒,防渗和适应变形的能力均较好;产生裂缝时,有一定的自行愈合的功能;施工受气候的影响小,是一种合适的防渗材料。沥青混凝土可以作成心墙,也可以作成斜墙。沥青混凝土心墙不受气候和日照的影响,可减少沥青的老化速度,对抗震也有利,但检修困难。沥青混凝土心墙底部厚度一般为坝高的1/40~1/60,且不少于0.4米;顶部厚度不少于0.3米。心墙两侧应设置过渡层。沥青混凝土斜墙铺筑在厚1~3cm的、由碎石或砾石作成的垫层和3~4cm厚的沥青碎石基垫上,以调节坝体变形。沥青混凝土斜墙一般厚20cm,分层铺填碾压,每层厚3~6cm。沥青混凝土斜墙上游侧坡度不应陡于1:1.6~1:1.7。1.3.2钢筋混凝土面板钢筋混凝土心墙底部厚度一般为坝高的1/20~1/40,顶部厚度不少于0.3米,心墙两侧应设置过渡层。钢筋混凝土面板一般不用于以砂砾石为坝壳材料的土石坝,因为土石坝坝面沉降大,而且不均匀,面板容易产生裂缝。钢筋混凝土面板主要用于堆石坝中。2水库和护坡的作用2.1边坡石、杆墙坝顶一般采用碎石、单层砌石、沥青或混凝土路面。如坝顶有公路交通要求,坝顶结构应满足公路交通路面的有关规定。坝顶上游常设防浪墙,防浪墙应坚固、不透水。一般采用浆砌石或钢筋混凝土筑成,强底应与坝体中的防渗体紧密连接。坝顶下游一般设路边石或栏杆。坝顶面应向两侧或一侧倾斜,形成2%~3%的坡度,以便排除雨水。2.2上游护坡的控制护坡的主要目的是保护坝坡免受波浪和降雨的冲刷;防止坝体的粘性土发生冰结、膨胀、收缩现象。对坝表面为土、砂、砂砾石等材料的土石坝,其上、下游均应设置专门的护坡。对堆石坝,可采用堆石材料中的粗颗粒料或超径石做护坡。上游护坡主要有:堆石(抛石)、干砌石、浆砌石、预制或现浇的混凝土或钢筋混凝土板(或块)、沥青混凝土等。下游护坡主要有:干砌石、草皮、钢筋混凝土框格填石等。上游面护坡的覆盖范围上部自坝顶起(如设防浪墙时,应与防浪墙连接),下部至死水位以下。死水位以下的距离,对1、2、3级坝,不宜小于2.50米;对于4、5级坝,不宜小于1.50米。当上游最低水位不确定时,上游护坡应护至坝脚。干砌石、浆砌石、碎石或砾石护坡的厚度,一般为0.3米;石、堆石护坡底部,应按