碾壓式土石壩構(gòu)造設(shè)計(jì)

1、碾壓式土石壩設(shè)計(jì) 熟練掌握筑壩材料選擇與填筑標(biāo)準(zhǔn)。 熟練掌握壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：壩體材料分區(qū)、壩坡、防滲體選擇、反濾與過渡層設(shè)計(jì)；壩體排水及構(gòu)造要求。 熟練掌握基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)：砂礫石壩基滲流控制；易液化土、軟粘土和濕陷性黃土壩基處理。 掌握壩體與壩基、岸坡及其他建筑物的連接設(shè)計(jì)。 掌握壩的滲流、滲透穩(wěn)定及壩坡穩(wěn)定計(jì)算。 掌握混凝土面板堆石壩斷面設(shè)計(jì)及周邊和板間接縫止水構(gòu)造設(shè)計(jì)。了解碾壓式土石壩安全監(jiān)測設(shè)計(jì)。了解碾壓（澆筑）式瀝青面板與心墻設(shè)計(jì)。了解分期施工和擴(kuò)建加高設(shè)計(jì)。碾壓式土石壩設(shè)計(jì)第一節(jié) 筑壩材料選擇與填筑標(biāo)準(zhǔn)一、筑壩土石料選擇應(yīng)遵循的原則（1）具有或經(jīng)過加工處理后具有與其使用目的相適應(yīng)的工程性

2、質(zhì)。（2）石料的工程性質(zhì)在長時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定。（3）就地、就近取材，減少棄料，少占或不占農(nóng)田，并優(yōu)先考慮樞紐建筑物開挖料的利用。（4）便于開采、運(yùn)輸和壓實(shí)。二 各種筑壩材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)及其填筑標(biāo)準(zhǔn)(1)防滲體1）防滲土料的選擇標(biāo)準(zhǔn)滲透系數(shù)：均質(zhì)壩不大于 110-4cms，心墻和斜墻不大于110-5cms。水溶鹽含量含量不大于3。有機(jī)質(zhì)含量：均質(zhì)壩不大于5，心墻和斜墻不大于2，超過此規(guī)定需進(jìn)行論證。有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性。浸水與失水時(shí)體積變化小。 二 各種筑壩材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)及其填筑標(biāo)準(zhǔn)2）礫石土防滲體礫石土或稱礫石粘性土，是一種含有相當(dāng)多粗礫土（粒徑大于5mm），也含有一定數(shù)量淅瀝土（粒徑小于5m

3、m）的混合料。其中粒徑大于5mm的顆粒含量不宜超過50%，最大粒徑不宜大于150mm或鋪土厚度的2/3，0.075mm以下的顆粒含量不應(yīng)小于15。并且在填筑時(shí)不允許發(fā)生粗料集中架空的現(xiàn)象。實(shí)踐證明，級配優(yōu)良的礫石土，壓實(shí)性好，抗剪強(qiáng)度高，壓縮性低，便于施工，是一種優(yōu)良的筑壩材料。 二 各種筑壩材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)及其填筑標(biāo)準(zhǔn)3）其他防滲土料一般情況下，塑性指數(shù)大于20和液限大于40的沖積粘土、膨脹土、開挖壓實(shí)困難的干硬粘土、凍土、分散性粘土等不宜作為壩的防滲體填筑料，必須采用時(shí)，應(yīng)根據(jù)其特性采用相應(yīng)的措施。 二 各種筑壩材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)及其填筑標(biāo)準(zhǔn)(2)壩殼料應(yīng)具有比較高的強(qiáng)度。要求具有良好的排水性能

4、。砂、礫石、卵石、漂石、碎石等無粘性土料以及料場開采的石料和開挖的石渣料，均可用作壩殼材料，但應(yīng)根據(jù)其性質(zhì)配置于壩殼的不同部位。 二 各種筑壩材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)及其填筑標(biāo)準(zhǔn)（3）反濾料、過濾料及排水材料1）反濾料、過濾層料和排水體料應(yīng)采用質(zhì)地致密堅(jiān)硬，具有高度抗水性和抗風(fēng)化能力的材料，風(fēng)化料一般不能用作反濾料。2）材料應(yīng)具有要求的級配和透水性，其中反濾料和排水體料中粒徑小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)不超過5。3）宜盡量利用天然砂礫料篩選，當(dāng)缺乏天然砂礫料時(shí)，亦可人工軋制，但應(yīng)選用抗水性和抗風(fēng)化能力強(qiáng)的母巖材料。4）3級低壩經(jīng)過論證可采用土工織物作為反濾層。三 各種筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)各

5、種因素綜合研究確定含礫和不含礫的粘性土的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以壓實(shí)度和最優(yōu)含水率作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。設(shè)計(jì)干密度應(yīng)以擊實(shí)最大干密度乘以壓實(shí)度求得。 三 各種筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)粘性土的壓實(shí)度應(yīng)符合下列要求：1） 1級、2級壩和高壩的壓實(shí)度應(yīng)為98100，3級中、低壩及3級以下的中壩壓實(shí)度應(yīng)為9698；2）設(shè)計(jì)地震烈度為8度、9度的地區(qū)，宜取上述規(guī)定的大值；3）有特殊用途和性質(zhì)特殊的土料的壓實(shí)度宜另行確定。4）粘性土的最大干密度和最優(yōu)含水率應(yīng)按擊實(shí)試驗(yàn)方法求取。對于礫石土應(yīng)按SL237-1999土工試驗(yàn)規(guī)程全料試樣求取最大干密度和最優(yōu)含水率。 三 各種筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)3.砂礫石和砂的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以相對密度為設(shè)計(jì)

6、控制指標(biāo)，并應(yīng)符合下列要求：1）砂礫石的相對密度不應(yīng)低于0.75，砂的相對密度不應(yīng)低于0.70，反濾料的相對密度宜為0.70。2）砂礫石中粗粒料含量小于50時(shí)，應(yīng)保證細(xì)料（小于5mm的顆粒）的相對密度也符合上述要求。3）地震區(qū)的相對密度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合SL20397水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。 三 各種筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)4.堆石的填筑標(biāo)準(zhǔn)宜用孔隙率為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)，并應(yīng)符合下列要求：1）土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和瀝青混凝土心墻壩的堆石料，孔隙率宜為2028；2）瀝青混凝土面板壩堆石料的孔隙率宜在混凝土面板堆石壩和土質(zhì)防滲體分區(qū)壩的孔隙率之間選擇；3）采用軟巖、風(fēng)化巖石筑壩時(shí)，孔隙率宜根據(jù)壩體變形、應(yīng)力及

7、抗剪強(qiáng)度等要求確定；4）設(shè)計(jì)地震烈度為8度、9度的地區(qū)，可取上述孔隙率的小值。 三 各種筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)用孔隙率作為填筑標(biāo)準(zhǔn)有一定困難，實(shí)際施工時(shí)按碾壓參數(shù)（包括碾壓設(shè)備的型號、振動頻率及重量、行進(jìn)速度、鋪筑厚度、碾壓遍數(shù)等）及干密度同時(shí)控制。 三 各種筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)（4）粘性土的施工填筑含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水率23范圍內(nèi)。（5）在冬季負(fù)氣溫下填筑時(shí)，應(yīng)使土料在填筑過程中不凍結(jié)，粘性土的填筑含水率宜略低于塑限；砂和砂礫料中的細(xì)料部分的含水率宜小于4，并適當(dāng)提高填筑密度。 第二節(jié) 壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 壩體材料分區(qū)（1）均質(zhì)壩分為壩體、排水體、反濾層和護(hù)坡等區(qū)。（2）防滲體在上游面時(shí)，壩體滲透

8、性宜從上游至下游逐步增大；防滲體在中間時(shí)，壩體滲透性宜向上、下游逐步增大。（3）當(dāng)采用風(fēng)化料或軟巖筑壩時(shí)，壩表面應(yīng)設(shè)保護(hù)層，其垂直厚度應(yīng)不小于1. 5m。 二 壩體邊坡的選擇（1）均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩、瀝青混凝土面板或心墻壩及土工膜心墻或斜墻壩壩坡，可參照已建壩的經(jīng)驗(yàn)或近似方法初步擬定，最終應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算確定。（2）當(dāng)壩基抗剪強(qiáng)度較低，壩體不滿足深層抗滑穩(wěn)定要求時(shí)，宜采用在壩坡腳壓戧的方法提高其穩(wěn)定性。（3）上、下游壩坡馬道的設(shè)置應(yīng)根據(jù)壩面排水、檢修、觀測、道路、增加護(hù)坡和壩基穩(wěn)定等不同需要確定。（4）土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和均質(zhì)壩上游坡宜少設(shè)馬道。（5）若壩基土或筑壩土石料沿壩軸線方向不相同時(shí)，

9、應(yīng)分壩段進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，確定相應(yīng)的壩坡。 三 壩頂高程及構(gòu)造要求（1）壩頂安全超高、壩頂高程擬定參見第一章有關(guān)內(nèi)容。（2）壩頂構(gòu)造要求 1）壩頂寬度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造、施工、運(yùn)行和抗震等因素確定。 2）壩頂蓋面材料應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧锨闆r及壩頂用途確定，宜采用密實(shí)的砂礫石、碎石、單層砌石或?yàn)r青混凝土等柔性材料 3）壩頂面可向上下游側(cè)或下游側(cè)根據(jù)降雨強(qiáng)度放坡，一般在23之間選擇，并做好向下游的排水系統(tǒng)。 4）壩頂上游側(cè)的防浪墻應(yīng)堅(jiān)固不透水，墻頂應(yīng)高于壩頂1.001.20m，并必須與防滲體緊密結(jié)合，同時(shí)設(shè)置必要的伸縮縫、做好止水。 四 壩體防滲體的選擇在土石壩中，土質(zhì)防滲體是應(yīng)用最為廣泛的防滲結(jié)構(gòu)，且可用作防滲體

10、的土料范圍很廣。土質(zhì)防滲體的主要結(jié)構(gòu)形式為心墻和斜墻（圖4-1-1）。防滲體頂部的水平寬度需要考慮機(jī)械化施工的要求，不應(yīng)小于3m。土質(zhì)防滲體頂部在正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位以上的超高，應(yīng)按表4.1.2-1的規(guī)定取值。心墻和斜墻的頂部以及斜墻的上游側(cè)均應(yīng)設(shè)置保護(hù)層，以防止冰凍和干裂。心墻、斜墻與壩殼和截水槽與壩基透水層之間，以及下游滲流逸出處，都必須設(shè)置反濾層。 四 壩體防滲體的選擇土質(zhì)防滲體斷面應(yīng)滿足滲透比降、下游浸潤線和滲透流量的要求。土質(zhì)防滲體的主要結(jié)構(gòu)形式為心墻和斜墻（圖4.1.1）。心墻和斜墻的厚度，決定于土料的容許坡降。在設(shè)計(jì)中通常采用平均容許坡降Ja作為控制標(biāo)準(zhǔn)，它等于最大作用水頭H與

11、防滲體厚度T的比值，心墻的Ja不宜大于4，斜墻的Ja不宜大于5。在國內(nèi)外土石壩的建設(shè)實(shí)踐中，厚心墻的底部厚度常取為水頭的3050，薄心墻的底部厚度取為水頭的15%20%。防滲體頂部的水平寬度需要考慮機(jī)械化施工的要求，不應(yīng)小于3m。 四 壩體防滲體的選擇 四 壩體防滲體的選擇土質(zhì)防滲體頂部在正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位以上的超高，應(yīng)按表4.1.2-1的規(guī)定取值。非常運(yùn)用條件下，防滲體頂部不應(yīng)低于非常運(yùn)用條件的靜水位，并應(yīng)核算風(fēng)浪爬高高度的影響。同時(shí)，防滲體頂部高程的確定應(yīng)預(yù)留竣工后的沉降超高。 表4-2-1 正常運(yùn)用情況下防滲體頂部超高 單位:m防滲體結(jié)構(gòu)型式超高防滲體結(jié)構(gòu)型式超高斜墻0.800.60

12、心墻0.600.30 五 反濾層與過渡層設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)原則1）反濾層的作用是濾土排水，防止土工建筑物在滲流逸出處遭受管涌、流土等滲流變形的破壞以及不同土層界面處的接觸沖刷。2）過渡層的作用是避免在剛度相差較大的兩種土料之間產(chǎn)生急劇變化的變形和應(yīng)力。3）壩的反濾層必須符合下列要求： 使被保護(hù)的土不發(fā)生滲透變形； 滲透性大于被保護(hù)土，能通暢地排出滲透水流； 不致被細(xì)粒土淤塞失效。 五 反濾層與過渡層設(shè)計(jì)（2）反濾層的級配和層數(shù)的計(jì)算方法詳見碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范附錄B 。（3）人工施工時(shí)，水平反濾層的最小厚度可采用0.30m，垂直或傾斜反濾層的最小厚度可采用0.50mm；采用機(jī)械施工時(shí)，最小厚度應(yīng)根

13、據(jù)施工方法確定。（4）如果防滲體與壩殼料之間的反濾層總厚度不能滿足過渡要求時(shí)，可加厚反濾層或設(shè)置過渡層。（5）混凝土面板堆石壩的墊層和堆石之間，瀝青混凝土心墻和壩殼之間均應(yīng)設(shè)過渡層。（6）土質(zhì)防滲體分區(qū)壩壩殼為堆石時(shí)，過渡層應(yīng)采用連續(xù)級配，最大粒徑不宜超過300mm，頂部水平寬度不宜小于3.00m，采用等厚度或變厚度均可。 圖4-2-2 型反濾 圖4-2-3 型反濾 六 壩體排水及構(gòu)造要求 壩體排水的作用是：控制和引導(dǎo)滲流，降低浸潤線，加速孔隙水壓力消散，防止?jié)B流出逸處產(chǎn)生滲透變形，并保護(hù)下游壩坡免遭凍脹破壞。(1) 壩體排水必須滿足以下要求：應(yīng)有充分的排水能力，以保證自由地向壩外排出全部滲透

14、水；應(yīng)按反濾原則設(shè)計(jì)，以保證壩體及地基土不發(fā)生滲透破壞；便于觀測和檢修。(2) 壩體排水有四種常用形式：1) 壩內(nèi)排水。壩內(nèi)排水又分為豎式排水和水平排水。2) 棱體排水，又稱濾水壩趾。3)貼坡式排水，又稱表面排水。4)綜合型排水。六 壩體排水及構(gòu)造要求 六 壩體排水及構(gòu)造要求(3) 排水形式的選擇，必須結(jié)合壩基排水的需要及其形式，考慮下列情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定：(4) 均質(zhì)壩和下游壩殼用弱透水材料填筑的土石壩，宜優(yōu)先選用豎式排水，其底部可用褥墊式排水將滲水引出。(5) 壩內(nèi)水平排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的規(guī)定：(6) 棱體排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的規(guī)定：(7) 貼坡排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵守的規(guī)定：(8) 壩面排水 七 護(hù)坡

15、 壩表面為土、砂、砂礫石等材料時(shí)應(yīng)設(shè)專門護(hù)坡，堆石壩可采用堆石材料中的粗顆粒料或超徑石做護(hù)坡。（1）護(hù)坡的形式、厚度及材料粒徑。（2）護(hù)坡的形式。（3）護(hù)坡的厚度和粒徑計(jì)算。（4）護(hù)坡的覆蓋面積應(yīng)按以下要求確定：（5）護(hù)坡料與被保護(hù)料之間應(yīng)滿足反濾要求，并設(shè)置排水。寒冷地區(qū)的粘性土護(hù)坡，應(yīng)根據(jù)凍脹是否引起護(hù)坡變形設(shè)置不小于當(dāng)?shù)貎鼋Y(jié)深度的防凍墊層。第三節(jié) 壩基處理設(shè)計(jì)（一）壩基處理的一般要求（二）砂礫石壩基的處理在砂礫石地基上建壩的主要問題是進(jìn)行滲流控制，解決辦法是做好防滲和排水。 （二）砂礫石壩基的處理（1）垂直防滲1）垂直防滲的型式：截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕或其組合等。2）截水槽當(dāng)壩基

16、砂礫石層不太深厚時(shí)，截水槽是最為常用而又穩(wěn)妥可靠的防滲設(shè)施。一般布置在大壩防滲體底部（均質(zhì)壩則多設(shè)在靠上游1/3至1/2壩底寬處），橫貫整個(gè)河床并延伸到兩岸。（2）上游防滲鋪蓋 鋪蓋的作用是延長滲徑，從而使壩基滲漏損失和滲流坡降減少至容許范圍以內(nèi)。鋪蓋多在中小工程中使用。對高、中壩，復(fù)雜地層、滲透系數(shù)較大和防滲要求較高的工程應(yīng)慎重選用。鋪蓋應(yīng)與下游排水設(shè)施聯(lián)合使用。（3）下游排水設(shè)施及蓋重設(shè)置原則 對于成層結(jié)構(gòu)的砂礫石地基，單純采用水平防滲不能有效降低滲透壓力、消除滲透變形及下游沼澤化時(shí)，應(yīng)設(shè)置排水溝或減壓井，排水設(shè)施應(yīng)做在透水層上。 壩基排水設(shè)施的選用及布置 水平排水墊層，反濾排水溝反濾排水

17、暗溝減壓井排水減壓井系統(tǒng)設(shè)計(jì) 確定井徑、井距、井深、出口水位，并計(jì)算滲流量及井間滲水壓力，使其小于允許值。3）混凝土防滲墻深厚砂礫石地基采用混凝土防滲墻是比較有效和經(jīng)濟(jì)的防滲設(shè)施，設(shè)計(jì)原則：厚度應(yīng)根據(jù)壩高和施工條件確定；插入土質(zhì)防滲體高度宜為1/10壩高；高壩可適當(dāng)降低，或根據(jù)滲流計(jì)算確定；低壩應(yīng)不低于2m。在墻頂填筑含水率大于最優(yōu)含水率的高塑性土區(qū)；墻底宜嵌入基巖0.51.0m。對風(fēng)化較深和斷層破碎帶可根據(jù)壩高和斷層破碎情況加深；高壩深砂礫石層的混凝土防滲墻，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，為確定混凝土的強(qiáng)度提供依據(jù)；除應(yīng)具有所要求的強(qiáng)度外，還應(yīng)有足夠的抗?jié)B性和耐久性，在混凝土內(nèi)可摻粘土、粉煤灰及其他外

18、加劑；對高壩深厚覆蓋層中的混凝土防滲墻宜采用鉆孔、物探等方法做強(qiáng)度和滲透性的質(zhì)量檢查。4）灌漿帷幕 根據(jù)容許的滲透坡降J確定帷幕厚度T。灌漿帷幕前，應(yīng)先按可灌比（M）判別其可灌性：M15可灌注水泥漿；M10可灌注水泥粘土漿?？晒嘈詰?yīng)通過室內(nèi)及現(xiàn)場試驗(yàn)最終確定?？晒啾萂可按式（4.3.1）計(jì)算： MD15/d85 (4.3.1)式中 D15受灌地層中小于該粒徑的土重占總土重的15，mm； d85灌注材料中小于該粒徑的土重占總土重的85，mm。4）灌漿帷幕帷幕厚度T可按式（4.3.2）計(jì)算： TH/J (4.3.2)式中 H最大設(shè)計(jì)水頭，m； J帷幕的允許坡降，對一般水泥粘土漿，可采用34。對深度

19、較大的多排帷幕，根據(jù)滲流計(jì)算和已有的工程實(shí)例可沿深度逐漸減?。?）灌漿帷幕帷幕的底部深入相對不透水層宜不小于5m，若相對不透水層較深，可根據(jù)滲流分析，并結(jié)合類似工程研究確定；多排帷幕灌漿的孔、排距應(yīng)通過灌漿試驗(yàn)確定，初步可選用23m，排數(shù)可根據(jù)帷幕厚度確定；使用的水泥粘土漿最優(yōu)配比應(yīng)由試驗(yàn)確定，但其中水泥量應(yīng)為水泥和粘土總量的2050（按質(zhì)量計(jì)）；灌漿結(jié)束后，對表層未固結(jié)好的砂礫石應(yīng)挖除，在完整的帷幕頂上填筑防滲體，必要時(shí)可設(shè)置利于結(jié)合的齒墻或混凝土墊層；灌漿方法宜用套閥花管法。（三）巖石壩基處理1. 喀斯特地區(qū)巖石壩基處理2. 不利地質(zhì)構(gòu)造地區(qū)巖石壩基處理3. 帷幕灌漿的設(shè)計(jì)要求4. 固結(jié)灌

20、漿的設(shè)計(jì)要求（四）易液化土、軟粘土和濕陷性黃土壩基的處理易液化土壩基的處理:挖除、振沖加密、圍封、蓋重、加強(qiáng)排水軟粘土的壩基處理:挖除、排水或其它物理、化學(xué)方法加固地基、調(diào)整施工速率、提高防滲體柔性等濕陷性黃土的壩基處理:挖除、翻壓、強(qiáng)夯、泡水預(yù)壓或綜合措施第四節(jié) 壩體與壩基、岸坡及其它建筑物的連接（一）壩體與壩基及岸坡的連接（二）壩體與其他建筑物的連接1 . 壩體與土質(zhì)壩基及岸坡的連接必須遵守的規(guī)定壩體與巖石壩基和岸坡的連接應(yīng)遵守的原則與土質(zhì)防滲體連接的岸坡的開挖應(yīng)符合的要求 壩體與混凝土壩、溢洪道、船閘、涵管等建筑物的連接，必須防止接觸面的集中滲流，因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫，以及水流對上、

21、下游壩坡和坡腳的沖刷等因素的有害影響。第五節(jié) 壩的滲流計(jì)算，滲透穩(wěn)定及壩坡穩(wěn)定計(jì)算（一）壩的滲流計(jì)算1 . 滲流計(jì)算的內(nèi)容2 . 滲流分析的目的3 . 滲流計(jì)算工況4 . 土石壩的滲流特性5 . 滲流分析的基本方程6 . 滲流分析的水力學(xué)方法和流網(wǎng)法1 . 滲流計(jì)算的內(nèi)容1）確定壩體浸潤線及其下游出逸點(diǎn)的位置，繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢線分布圖或流網(wǎng)圖；2）確定壩體與壩基的滲流量；3）確定壩坡出逸段與下游壩基表面的出逸比降，以及不同土層之間的滲透比降；4）確定庫水位降落時(shí)上游壩坡內(nèi)的浸潤線位置或孔隙壓力；5）確定壩肩的等勢線、滲流量和滲透比降。3 滲流計(jì)算工況1）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位

22、；2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位；3）上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位；4）庫水位降落時(shí)上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。4 . 土石壩的滲流特性壩體和河岸中的滲流均為無壓滲流，有浸潤面存在，大多數(shù)情況下可看作為穩(wěn)定滲流。但水庫水位急降時(shí)則產(chǎn)生不穩(wěn)定滲流。在滲流分析中，一般假定滲流流速和坡降的關(guān)系符合達(dá)西定律，。 在均質(zhì)土壩中可假定各點(diǎn)和各個(gè)方向的滲透系數(shù)k是相同的，計(jì)算滲流量時(shí)宜采用土層滲透系數(shù)的大值平均值，計(jì)算水位降落時(shí)的浸潤線宜用小值平均值。 6滲流分析的水力學(xué)方法和流網(wǎng)法（1）水力學(xué)方法水力學(xué)方法可用來近似確定浸潤線的位置，計(jì)算滲流流量、平均流速和坡降。水力學(xué)方法采用的基本假定是： 滲流為緩

23、變流動，等勢線和流線均緩慢變化。滲流區(qū)可用矩形斷面的滲流場模擬（圖4-5-2）。滲流量q和滲流水深Hx的計(jì)算公式為(4-5-7）和（4-5-8）式中 H1、H2分別為上、下游水深； L滲流區(qū)長度； x計(jì)算點(diǎn)至下游面的距離。圖4-5-2 水力學(xué)方法計(jì)算簡圖 6滲流分析的水力學(xué)方法和流網(wǎng)法上游三角形棱體可以用一等效的矩形體代替，當(dāng)壩體和壩基滲透系數(shù)相同時(shí)，可以足夠精確地認(rèn)為等效矩形的寬度b0.4H1。上游壩坡較陡時(shí)(m12)，可取式中 m1上游壩坡的坡率6滲流分析的水力學(xué)方法和流網(wǎng)法當(dāng)壩體和壩基滲透系數(shù)相同時(shí)，浸潤線在下游坡面上的逸出高度可近似確定。式中 m2下游壩坡的坡率； 其它符號的含義見圖4

24、-5-3。（a）上游棱體的簡化 （b）壩基的簡化圖4-5-3 均質(zhì)壩的計(jì)算圖形 2 流網(wǎng)法 流網(wǎng)法是一種圖解法。1)流網(wǎng)的基本特性.等勢線和流線互相正交；.流網(wǎng)各個(gè)網(wǎng)格的長寬比保持為常數(shù)時(shí)，則相鄰等勢線間的水頭差相等，各相鄰流線間通過的滲流量相等；上游水位下的壩坡和庫底以及下游水位下的壩坡和庫底均為等勢線，總水頭等于壩上、下游的水位差； 壩下不透水層面為一流線； 浸潤線為一流線，其水頭等于線上各點(diǎn)的y坐標(biāo)。 滲流在下游壩坡上的逸出點(diǎn)與浸潤線一樣，其壓力等于大氣壓，各點(diǎn)水頭也隨幾何坐標(biāo)y而變化； 在兩種滲透系數(shù)不同的土層交界面上，流線間的夾角成立如下的關(guān)系：tan1/tan2=k1/k2見圖4-

25、5-5 2)滲流計(jì)算 上圖為圖4-5-5 流網(wǎng)特性圖（二）滲透穩(wěn)定計(jì)算1 . 滲透穩(wěn)定的計(jì)算內(nèi)容1）判別土的滲透變形形式(即管涌、流土、接觸沖刷等；)2）判明壩和壩基土體的滲透穩(wěn)定；3）判明壩下游滲流出逸段的滲透穩(wěn)定。2 . 滲透變形的判別方法1）應(yīng)按GB50287-99水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行；2）在沒有反濾層保護(hù)時(shí)，壩體、壩基滲透出逸比降應(yīng)小于材料的允許滲透比降。3 . 設(shè)置排水蓋重或排水減壓井的條件1）壩基表層土的滲透系數(shù)小于下層土的滲透系數(shù)，而下游滲透出逸比降符合(4-1-15)式， 可設(shè)置排水蓋重或排水減壓井；4 . 阻止?jié)B透變形的工程措施 降低滲流的滲透坡降,或提高土體的

26、抗?jié)B強(qiáng)度,以防止?jié)B透破壞。 三 壩坡穩(wěn)定計(jì)算概述計(jì)算工況與內(nèi)容1）施工期（包括竣工時(shí)）、穩(wěn)定滲流期、水庫水位降落期和正常運(yùn)用遇地震四種工況。2）計(jì)算內(nèi)容 施工期的上、下游壩坡； 穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡； 水庫水位降落期的上游壩坡； 正常運(yùn)用遇地震的上、下游壩坡。三 壩坡穩(wěn)定計(jì)算3.抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算1）土石壩各種計(jì)算工況，土體的抗剪強(qiáng)度均應(yīng)采用有效應(yīng)力法按式（4.5.18）計(jì)算：2）粘性土施工期同時(shí)應(yīng)采用總應(yīng)力法按式（4.5.19）計(jì)算 粘性土庫水位降落期同時(shí)應(yīng)采用總應(yīng)力法按式（4.5.20）計(jì)算： 三 壩坡穩(wěn)定計(jì)算4.抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測定1）土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)采用三軸儀測定。對3級以下的中壩，可用直接慢剪試驗(yàn)測定土的有效強(qiáng)度指標(biāo)；對滲透系數(shù)小于10-7cm/s或壓縮系數(shù)小于0.2MPa-1的土，也可用直接快