构造设计课件

构造设计一、概述二、防渗体

三、排水四、反滤层五、护坡六、坝顶七、土工合成材料2024/7/121土石坝设计步骤：

初拟剖面→渗流计算→稳定计算→材料设计→构造设计→地基处理构造设计目的：保障坝的安全和正常运行构造设计内容：

防渗体、排水设备、护坡、坝顶一、概述2024/7/122

作用：降低浸润线，保证下游坡稳定；降低渗流量，防止渗透变形。

类型：按防渗体材料性质分：塑性材料（粘土、沥青）和刚性材料（混凝土）；按位置分：斜墙、心墙。二、防渗体2024/7/1232024/7/1241、土质防渗体：心墙、斜墙土质防渗体断面满足渗透比降、下游浸润线和渗流量以及施工、结构稳定要求，自上而下逐渐加厚，顶部水平宽度≥3m，底部厚度，斜墙不小于水头的1/5，心墙不宜小于水头的1/4。防渗体顶部要高出正常水位，超高斜0.8～0.6m,心0.6～0.3m。非常运用条件下，防渗体顶部不低于非常运用条件的静水位。有防浪墙时不低于正常水位。防渗体顶部预留竣工后沉降超高。土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设保护层。保护层厚度（包括上游护坡垫层）应不小于该地的冻结和干燥深度。心墙、斜墙与坝壳和截水槽与坝基透水层之间，以及下游渗流逸出处，都必须设置反滤层。2024/7/1252、沥青混凝土防渗墙优点：防渗好，K=10-7～10-10cm/s；塑性好，适应变形；厚度小；受气候影响小。要求：强度、热稳定性、和易性、柔性、水稳定性沥青斜墙： 沥青不漏水，不需设排水；一层即可；斜墙与基础连接要适应变形，柔性结构。沥青心墙受外界温度影响小，结构简单，修补困难；厚度H/30，顶厚30～40cm；上游侧设粘性土过渡层，沥青墙坏了可补救；下游侧设排水。2024/7/1262024/7/127沥青心墙与沥青斜墙比较：优点：不受气候影响，可以采用渣油；施工简单；与坝基连接易；抗振性好；沉陷不容易开裂；与坝体同时施工，早期可蓄水。缺点：厚度大；与坝体同时施工影响进度；检查维修困难。3、混凝土防渗体用于堆石坝、土石混合坝2024/7/128三、排水作用：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。 设计要求：能自由地向坝外排出全部渗透水；应按反滤要求设计；便于观测和检修常见的排水形式：1、棱体排水；2、贴坡排水；3、坝体内排水；4、综合排水，综合以上几种。2024/7/129

形式选择依据：坝型、下游水位、坝基地质、气候、材料及施工条件。 设计要求：能自由地向坝外排出全部渗透水；应按反滤要求设计；便于观测和检修1、棱体排水结构：下游坡脚用块石堆成的棱体，顶宽1～2m，坝坡（内1：1～1：1.5、外1：1.5～1：2.0）优点：降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游不受尾水淘刷，增加稳定缺点：石料用量大，费用高，与坝体施工干扰，检修困难2024/7/12102024/7/12112、贴坡排水结构：在下游坝坡表面用一二层堆石或砌石加反滤层铺设成优点：构造简单、用料省，施工方便，易检修缺点：不能降低浸润线位置，受冰冻失效适用于中小型工程下游无水均质坝或浸润线较低的中等高度坝。3、褥垫排水结构：沿坝基面平铺的由块石组成的水平排水层、外包反滤层优点：缺点：对不均匀沉降适应性差，易断裂，难检修，下游水位高时降低浸润线效果不明显其它2024/7/12122024/7/1213四、反滤层

作用：滤土排水，防止水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的接触冲刷。在下游侧具有承压水的土层，还可起压重作用。

位置：在土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，以及渗流逸出处或进入排水处

要求：相邻层细粒不能穿过粗粒空隙D/d<7～20各层稳定，不能移动不能被细粒堵塞耐久稳定，不改变性质材料：粒径均匀，抗风化的砂、卵石、碎石等

过渡层：避免刚度相差较大的两种土料之间产生急剧的变形和应力反滤层可以起过渡层作用，但过渡层不能做反滤层。2024/7/1214反滤层类型：

(1)Ⅰ型反滤：其特点是反滤层位于被保护土层的下部，渗流方向主要由上向下，如褥垫排水；

(2)Ⅱ型反滤：其特点是反滤层位于被保护土层的上部，渗流方向主要由下向上，如减压沟的反滤层。

渗流方向近乎水平或倾斜向，反滤层近乎垂直或倾斜向的情况，属于过渡型，如贴坡反滤等，可归为Ⅰ型。2024/7/1215反滤层的设计内容

反滤层的设计可分为保护无粘性土和保护粘性土两大类，设计内容有：确定反滤层的类型；根据滤土准则，确定反滤层的级配或选择土工织物产品。并据以选择宜于作反滤层的天然料场或确定人工筛选的任务。对砂砾反滤料确定反滤层的厚度和层数；鉴定反滤料的透水性，对土工织物反滤层还应鉴定淤堵性；有纵向渗流时，鉴定沿反滤层和被保护土层接触面的冲刷稳定性2024/7/1216原因：上游坡面受波浪淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂浮物等的危害作用；下游受雨水、大风、尾水波浪、冰层和水流作用以及动物、冻胀干裂。类型：砌石护坡（干砌）：单层厚0.3～0.35m，双层0.4～0.6m，垫层0.15～0.25m，自坝顶至最低水位以下1.5～2.0m

堆石护坡：厚0.5～0.9m，垫层0.4～0.5m，与砌石护坡相比，用石料多，省工，消浪好。其它：浆砌石、沥青混凝土、混凝土、钢筋混凝土等下游：碎石、砌石、草皮、表面排水沟、阶梯、马道五、护坡2024/7/12172024/7/1218六、坝顶

坝顶盖面材料应根据当地材料及坝顶用途确定，宜采用密实的沙砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料。坝顶面可向上、下游侧或下游侧放坡。坡度根据降雨强度，在2%～3%内选，并做好向下游的排水系统。坝顶上游侧宜设置防浪墙，墙顶高出坝顶1～1.2m，防浪墙必须与防渗体紧密结合。防浪墙应坚固不透水，结构尺寸根据稳定、强度计算确定，并设置伸缩缝，做好止水。地震区应核算防浪墙的动力稳定性。坝顶结构与布置应经济、实用，建筑艺术处理美观大方，与周围环境协调。坝顶还要设置相应的照明措施、栏杆等安全措施。2024/7/12191-浆砌石防浪墙；2-钢筋混凝土防浪墙；3-坝顶路面；4-沙砾坝壳；5-心墙；6-方柱；7-排水管；8-回填土坝顶路面和浆砌石防浪墙钢筋混凝土防浪墙2024/7/12202024/7/1221七、土工合成材料

以人工合成的聚合物为原料制成的土工织物和土工膜，分别代表透水材料和不透水合成材料。优点：重量轻、整体性好、产品规格化、强度高、耐高温、耐腐蚀、运输方便、施工简易土工织物：编织物、机织物、无纺织物及复合织物

土工膜：高分子聚合物、沥青土工膜2024/7/1222采用土工合成材料作反滤、排水设施的主要工程有：

1铁路、公路反滤、排水设施。

2挡墙后排水系统。

3岸墙后填土排水系统。

4隧洞、隧道衬砌后排水系统。

5土石坝过渡层；灰坝、尾矿坝反滤层。

6防渗铺盖下排气、排水系统。

7农田水利工程、减压井、农用井等外包体。

8地基处理塑料排水带预压工程。2024/7/1223采用土工合成材料防渗的主要工程有：

1土石坝、堆石坝、砌石坝和碾压混凝土坝。

2堤、坝前水平防渗铺盖，地基垂直防渗层。

3尾矿坝、污水库坝身及库区。

4施工围堰。

5渠道、蓄液池（坑、塘）。

6废料场。

7地铁、地下室和隧道、隧洞防渗衬砌。

8路基。

9路基及其它地基盐渍化防治。

10膨胀土和湿陷性黄土的防水层。

11屋面防漏。2024/7/1224采用土工合成材料进行防护的主要工程有：

1江、河、湖、海和渠道、储液池护坡、护底。

2水下