沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件

水工建筑物课件水工建筑物课件 西安理工大学水利水西安理工大学水利水电电学院学院水利水水利水电电工程系教研室工程系教研室2019年年1月月水工建筑物课件 1 15.7 土石土石坝坝的构造的构造一、防渗体一、防渗体1.1.土质防渗体土质防渗体 心墙和斜墙。确定防渗体的原则:J【J】及施工条件。（1）粘土心墙 由于 【J】4 底厚：0.3 0.5H 0.15 0.2H 顶厚：3m。心墙坡比：1：0.151：0.3，肥心墙可达：1：0.41：0.55.7 土石坝的构造一、防渗体1.土质防渗体 心2沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件3 墙顶高程：高程：墙顶正常正常+（0.30.30.60.6）m m 墙顶设计+（0.30.30.60.6）m m 且且 墙顶校核校核 墙顶保保护层厚度：不小于当地厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且土或干燥深度；且 1m。（2）粘土斜）粘土斜墙 底厚：底厚：（垂直于斜（垂直于斜墙下游坡）下游坡）【J】5 顶厚：顶厚：斜斜墙坡比：坡比：内坡不陡于内坡不陡于1：2；外坡不陡于外坡不陡于1：2.5；墙顶高程：高程：墙顶正常正常+（0.60.60.80.8）m m 墙顶设计+（0.60.60.80.8）m m 且且 墙顶校核校核 墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且 1m。常用常用23m。墙顶高程：墙顶正常+（0.30.6）m4沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件52.沥青砼防渗墙沥青砼防渗墙 沥青砼具有较好的塑性和柔性，沥青砼具有较好的塑性和柔性，k=1071010 cm/s，防渗和适应变形的能力均较好，裂，防渗和适应变形的能力均较好，裂缝时，有一定的自愈功能，且施工受气候的影响也缝时，有一定的自愈功能，且施工受气候的影响也小，适用作土石坝的防渗材料。小，适用作土石坝的防渗材料。【奥地利】欧申力克沥青砼斜墙堆石坝，【奥地利】欧申力克沥青砼斜墙堆石坝，H=106m；【石砭峪】沥青砼斜墙定向爆破堆石坝，【石砭峪】沥青砼斜墙定向爆破堆石坝，H=85m。2.沥青砼防渗墙6 （1）沥青砼斜墙）沥青砼斜墙 早期的斜墙做成双层，在两层沥青砼防渗层之间夹早期的斜墙做成双层，在两层沥青砼防渗层之间夹一层排水层，排除透过防渗层的渗水。但实践表明效果一层排水层，排除透过防渗层的渗水。但实践表明效果并不明显。近年来倾向于不设排水层。斜墙铺设在垫层并不明显。近年来倾向于不设排水层。斜墙铺设在垫层上，垫层一般为厚上，垫层一般为厚13m的碎石，上铺的碎石，上铺34cm厚的沥厚的沥青碎石层作为斜墙的基垫。斜墙防渗层厚青碎石层作为斜墙的基垫。斜墙防渗层厚20cm左右，左右，分层铺压，每一层厚分层铺压，每一层厚36cm。在迎水面涂一层沥青马。在迎水面涂一层沥青马蹄脂保护层。按施工要求，斜墙的上游坝坡不应陡于蹄脂保护层。按施工要求，斜墙的上游坝坡不应陡于1：1.61：1.7。（1）沥青砼斜墙7沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件8图图531 沥青砼斜墙和心墙坝（高程：沥青砼斜墙和心墙坝（高程：m，尺寸：，尺寸：cm）（a）斜墙坝；（）斜墙坝；（b）心墙坝）心墙坝图531 沥青砼斜墙和心墙坝（高程：m，尺寸：cm）9 （2）沥青混凝土心青混凝土心墙 沥青混凝土心青混凝土心墙可做成可做成竖直的或直的或倾斜的。斜的。顶厚：厚：c=3050cm 底厚：底厚：中低中低坝 （H坝高）高）且且 40cm。高高坝 且且 40cm（H为坝高）为坝高）。过渡渡层：设在心在心墙两两侧。（2）沥青混凝土心墙10二、坝顶和护坡二、坝顶和护坡1.坝顶坝顶防浪墙：墙顶高于坝顶防浪墙：墙顶高于坝顶1.001.20m。用浆砌石或钢筋。用浆砌石或钢筋混凝土筑成，墙底应和坝体中的防渗体紧密连接。混凝土筑成，墙底应和坝体中的防渗体紧密连接。坝顶面：向两侧或一侧倾斜，作成坝顶面：向两侧或一侧倾斜，作成23的坡度。的坡度。坝顶照明：常设。坝顶照明：常设。二、坝顶和护坡1.坝顶11坝顶构造（单位：坝顶构造（单位：cm）坝顶构造（单位：cm）12三、坝体排水和反滤层三、坝体排水和反滤层1.1.坝体排水坝体排水 （1 1）棱体排水，又称）棱体排水，又称滤水水坝趾趾 组成：在下游成：在下游坝脚脚处用用块石堆成的棱体。石堆成的棱体。棱棱体体顶宽1.0m1.0m；还应保保证浸浸润线位位于于下下游游坝坡坡面面的的冻层以下。棱体内坡以下。棱体内坡:1:1：1 11 1：1.51.5，外坡，外坡:1:1：1.51.51 1：2 2。2.护坡护坡 上游护坡：干砌石、浆砌石或堆石，近年来砼板护坡使用上游护坡：干砌石、浆砌石或堆石，近年来砼板护坡使用得也不少。得也不少。下游护坡：干砌石，碎石、或砾石护坡，厚约下游护坡：干砌石，碎石、或砾石护坡，厚约0.3m。对气。对气候适宜地区的粘性土均质坝也可采用草皮护坡，草皮厚约候适宜地区的粘性土均质坝也可采用草皮护坡，草皮厚约510cm。三、坝体排水和反滤层1.坝体排水 （1）棱体排水，又称滤水13沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件14（2 2）贴坡排水，又称表面排水）贴坡排水，又称表面排水棱体与坝体以及土质地基之间均应设置反滤层。棱体与坝体以及土质地基之间均应设置反滤层。优点：可降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游坝脚不受波浪优点：可降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游坝脚不受波浪淘刷，可与坝基排水相接。可发挥支撑坝体增加稳定。淘刷，可与坝基排水相接。可发挥支撑坝体增加稳定。缺点：石料用量大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修也较缺点：石料用量大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修也较困难。困难。优：构造简单，用料节省，施工方便，易于检修。防止坝优：构造简单，用料节省，施工方便，易于检修。防止坝坡土发生渗流破坏，保护坝坡免受下游波浪淘刷。坡土发生渗流破坏，保护坝坡免受下游波浪淘刷。缺：不能有效地降低浸润线，易因冰冻而失效。缺：不能有效地降低浸润线，易因冰冻而失效。常用于土质防渗体分区坝。常用于土质防渗体分区坝。（2）贴坡排水，又称表面排水棱体与坝体以及土质地基之间均应设15组成：用一至二层堆石或砌石加反滤层，直接铺设在组成：用一至二层堆石或砌石加反滤层，直接铺设在下游坝坡表面。下游坝坡表面。尺寸：排水顶部须高出浸润线逸出点尺寸：排水顶部须高出浸润线逸出点1.52m。排水的厚度：应大于当地的冰冻深度。排水的厚度：应大于当地的冰冻深度。组成：用一至二层堆石或砌石加反滤层，直接铺设在下游坝坡表面。16沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件17（3）坝内排水）坝内排水褥垫排水层、网状排水带、排水管、竖式排水体。褥垫排水层、网状排水带、排水管、竖式排水体。褥垫排水褥垫排水组成：是沿坝基面平铺一层厚约组成：是沿坝基面平铺一层厚约0.40.5m的块石、的块石、外包反滤层组成。外包反滤层组成。尺寸：伸入坝体内的深度尺寸：伸入坝体内的深度1/21/3B；倾向下游的纵坡为；倾向下游的纵坡为0.0050.1。优：当下游无水时能有效地降低浸润线，有助于坝基排水，加优：当下游无水时能有效地降低浸润线，有助于坝基排水，加速软粘土地基的固结。速软粘土地基的固结。缺点：是对不均匀沉降的适应性差，易断裂，且难以检修。当缺点：是对不均匀沉降的适应性差，易断裂，且难以检修。当下游水位高过排水设施时，降低浸润线的效果将显著降低。下游水位高过排水设施时，降低浸润线的效果将显著降低。（3）坝内排水褥垫排水层、网状排水带、排水管、竖式排水体。18网状排水网状排水由纵向（平行坝轴线）和横向排水带组成。由纵向（平行坝轴线）和横向排水带组成。横向排水带宽横向排水带宽0.5m0.5m，间距，间距3030100m100m，坡度，坡度11，或由，或由不产生接触冲刷的要求确定。当渗流量大，所需排水带尺不产生接触冲刷的要求确定。当渗流量大，所需排水带尺寸过大时，可铺设排水管。寸过大时，可铺设排水管。竖式排水竖式排水排水顶部可伸到坝面附近，厚度由施工条件确定，但不小排水顶部可伸到坝面附近，厚度由施工条件确定，但不小于于1.0m1.0m，底部用水平排水带或褥垫排水将渗水引出坝外。，底部用水平排水带或褥垫排水将渗水引出坝外。规范建议，均质坝和坝壳用弱透水材料填筑的土石坝，宜规范建议，均质坝和坝壳用弱透水材料填筑的土石坝，宜优先选用竖式排水。优先选用竖式排水。网状排水竖式排水19图图535 设有竖式排水和水平排水的土坝设有竖式排水和水平排水的土坝（a）竖式排水（与水平排水相连）；（）竖式排水（与水平排水相连）；（b）水平排水）水平排水图535 设有竖式排水和水平排水的土坝20 （4 4）综合式排水）综合式排水 根据具体情况将几种根据具体情况将几种不同型式的排水组合在一起，不同型式的排水组合在一起，以兼取各型式的优点。以兼取各型式的优点。当下游高水位持续时间不长时，为了节省石料，可当下游高水位持续时间不长时，为了节省石料，可考虑在正常水位以上用贴坡排水，以下用棱体排水；考虑在正常水位以上用贴坡排水，以下用棱体排水；在其它情况下，还可采用褥垫排水与棱体排水组合或贴在其它情况下，还可采用褥垫排水与棱体排水组合或贴坡、棱体与褥垫排水组合的型式等。坡、棱体与褥垫排水组合的型式等。（4）综合式排水21沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件22 2.反滤层及过渡层反滤层及过渡层 反滤的作用：反滤的作用：滤土排水，滤土排水，防止渗流变形破坏及接触冲刷。防止渗流变形破坏及接触冲刷。位置：位置：土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，坝壳与坝基的透水部位均应尽量满足反坝壳与坝基的透水部位均应尽量满足反滤原则。滤原则。过渡层：主要对其两侧土料的变形起协调作用。过渡层：主要对其两侧土料的变形起协调作用。反滤层可起过渡层的作用，而过渡层却不一定能反滤层可起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤的要求。满足反滤的要求。在分区坝的防渗体与坝壳之间，根据需要与土料在分区坝的防渗体与坝壳之间，根据需要与土料情况可以只设置反滤层，也可同时设置反滤层和过渡情况可以只设置反滤层，也可同时设置反滤层和过渡层。层。2.反滤层及过渡层23沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件24 反滤层的类型反滤层的类型 型反滤，反滤层位于被保护土型反滤，反滤层位于被保护土的下部，渗流方向主要由上向下，如：斜墙后的反的下部，渗流方向主要由上向下，如：斜墙后的反滤层。滤层。型反滤要承受被保护土层的自重和渗流压型反滤要承受被保护土层的自重和渗流压力的双重作用，其防止渗流变形的条件更为不利。力的双重作用，其防止渗流变形的条件更为不利。型反滤，反滤层位于被保护土的上部，渗型反滤，反滤层位于被保护土的上部，渗流方向主要由下向上，如流方向主要由下向上，如:位于地基渗流逸出处的反位于地基渗流逸出处的反滤层。滤层。渗流方向水平而反滤层成垂直向的，属过渡渗流方向水平而反滤层成垂直向的，属过渡型，如：减压井、竖式排水等的反滤层型，如：减压井、竖式排水等的反滤层。反滤层的类型25 反滤层设计要求反滤层设计要求 1 1）被保护土层不发生管涌等有害）被保护土层不发生管涌等有害 的渗流变形，在防渗体出现裂缝的情况下，的渗流变形，在防渗体出现裂缝的情况下，土颗粒不会被带出反滤层，而且能促使裂缝自行愈合。这就要求土颗粒不会被带出反滤层，而且能促使裂缝自行愈合。这就要求反滤料必须具有足够小的孔隙，以防土粒被冲入孔隙或通过孔隙反滤料必须具有足够小的孔隙，以防土粒被冲入孔隙或通过孔隙而被冲走。而被冲走。2 2）透水性大于被保护土层，能通畅地排出渗透水流，同时）透水性大于被保护土层，能通畅地排出渗透水流，同时不致被细粒土淤塞而失效。要求反滤料必须具有足够大的孔隙。不致被细粒土淤塞而失效。要求反滤料必须具有足够大的孔隙。3)3)反滤层组成：由反滤层组成：由1 13 3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成。石或碎石构成。水平反滤层的最小厚度为水平反滤层的最小厚度为0.3m0.3m；垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用0.5m0.5m。反滤层设计要求26SL274-2019规定：定：当当被被保保护土土为无无粘粘性性土土，且且时，第第一一层反反滤料料的的级配配，按按太沙基准太沙基准则选用用（1）（2）式中式中D15反反滤料的特征粒径；料的特征粒径；d85、d15分分别为被保被保护土的控制粒径和特征粒径。土的控制粒径和特征粒径。SL274-2019规定：27 选择第二层反滤料时采用以上相同的准则，选择第二层反滤料时采用以上相同的准则，只是以第一层反滤料作为被保护土，其余类推。只是以第一层反滤料作为被保护土，其余类推。当被保护土为粘性土时，当被保护土为粘性土时，SL274-2019推荐采用谢拉推荐采用谢拉德德1989年提出的方法。年提出的方法。详细内容可参见规范附录。详细内容可参见规范附录。现代土石坝的反滤层大多只用一层，有时两层，较少用三现代土石坝的反滤层大多只用一层，有时两层，较少用三层，如：前苏联的萨尔桑格、热瓦理斯克，我国台湾的石门，层，如：前苏联的萨尔桑格、热瓦理斯克，我国台湾的石门，以及日本的御母衣等坝，均采用一层反滤直接向坝壳过渡。罗以及日本的御母衣等坝，均采用一层反滤直接向坝壳过渡。罗贡、努列克、奥罗维尔、石头河等高坝，设两层反滤。贡、努列克、奥罗维尔、石头河等高坝，设两层反滤。选择第二层反滤料时采用以上相同的准则，28四、新材料四、新材料土工合成材料土工合成材料 国国家家技技术监督督局局与与建建设部部发布布了了土土工工合合成成材材料料应用用技技术规范（范（GB5029098）。）。1.土工膜土工膜 土工膜：土工膜：k 。早期用于渠道防渗，早期用于渠道防渗，20世世纪60年代后用于土石年代后用于土石坝。土土工工膜膜铺设在在上上游游面面，在在其其上上、下下部部分分别设置置上上垫层和和下下垫层，再在表面加防再在表面加防护层。过渡层：可避免刚度相差较大的两侧土料之间产生急剧变化过渡层：可避免刚度相差较大的两侧土料之间产生急剧变化的变形和应力。故在砼面板堆石坝的垫层和堆石之间，沥青的变形和应力。故在砼面板堆石坝的垫层和堆石之间，沥青砼心墙和坝壳之间均应设置过渡层。砼心墙和坝壳之间均应设置过渡层。四、新材料土工合成材料过渡层：可避免刚度相差较大的两侧土29老老化化和和使使用用寿寿命命：大大量量室室内内和和现场试验表表明明薄薄膜膜埋埋设于于土土石石坝内内，与与温温度度、紫紫外外线、大大气气等等老老化化因因素素基基本本隔隔绝，加加上上抗抗老老化化剂的的应用用，可可以以认为，老老化化并并不不严重重。前前苏联在在有有关关规程程中中规定定：聚聚乙乙稀稀薄薄膜膜可可用用于于使使用用年年限限不不超超过50年年的的建建筑筑。从从实验室室加加速速老老化化试验的的结果果推推算算，埋埋在在坝内内的的聚聚乙乙稀稀薄薄膜膜可可使使用用100年年。欧欧美美国家也有国家也有类似似经验。老化和使用寿命：大量室内和现场试验表明薄膜埋设于土石坝内，与302.土工土工织物物土土工工织物物为用用聚聚酯（PES）、聚聚酰胺胺（PA）、聚聚丙丙烯（PP）、聚聚乙乙烯（PE）和和聚聚乙乙烯醇醇（PVA）等等高高分分子子聚聚合合物物纤维制制造造的的透透水水性性织物。物。按按加加工工工工艺的的不不同同，可可区区分分为织造造土土工工织物物和和非非织造造（无无纺）土土工工织物两物两类。土工土工织物：物：k=与面板堆石与面板堆石坝对垫层料的要求相近。料的要求相近。3.其它土工合成材料其它土工合成材料由两种或两种以上材料复合而成的称土工复合材料，包括：复合由两种或两种以上材料复合而成的称土工复合材料，包括：复合土工膜、复合土工织物、复合防排水材料（排水带、排水管）等，土工膜、复合土工织物、复合防排水材料（排水带、排水管）等，可用于防渗、反滤、排水、加筋及防护等方面。可用于防渗、反滤、排水、加筋及防护等方面。2.土工织物31五、土石坝的裂缝控制五、土石坝的裂缝控制1.类型和成因类型和成因（1）纵缝）纵缝走向大体上与坝轴线平行，多数发生在坝顶和坝坡中部。走向大体上与坝轴线平行，多数发生在坝顶和坝坡中部。在心墙坝和多种土质坝中，由于心墙土料的固结比较缓慢，在心墙坝和多种土质坝中，由于心墙土料的固结比较缓慢，坝壳土料的沉降速度比心墙快，坝壳和心墙之间发生应力坝壳土料的沉降速度比心墙快，坝壳和心墙之间发生应力传递，在坝顶部出现拉应力区导致裂缝。多发生在竣工初传递，在坝顶部出现拉应力区导致裂缝。多发生在竣工初期，或初次蓄水时。期，或初次蓄水时。土质斜墙坝的坝壳材料，如压实不足，沉降变形大，上部土质斜墙坝的坝壳材料，如压实不足，沉降变形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墙断裂，形成纵向裂缝。和下部沉降不均，都可使斜墙断裂，形成纵向裂缝。高压缩性地基上也易形成坝坡面和坝内部的纵向裂缝。高压缩性地基上也易形成坝坡面和坝内部的纵向裂缝。五、土石坝的裂缝控制1.类型和成因（1）纵缝32（2）横缝）横缝走向与坝轴线近乎垂直，多发生在两岸坝肩附近。走向与坝轴线近乎垂直，多发生在两岸坝肩附近。当岸坡比较陡峻，或是岸坡地形突然变化时，都易发生这当岸坡比较陡峻，或是岸坡地形突然变化时，都易发生这种裂缝。横缝常贯穿坝的防渗体，在渗流作用下继续发展，种裂缝。横缝常贯穿坝的防渗体，在渗流作用下继续发展，危害极大。危害极大。（2）横缝33 图图538 土石坝的裂缝土石坝的裂缝1湿陷性黄土坝基；湿陷性黄土坝基；2高压缩性土坝基；高压缩性土坝基；3压缩性大的粘土心墙；压缩性大的粘土心墙；4岸坡陡峻与变坡；岸坡陡峻与变坡；5坝基内含局部压缩性土层；坝基内含局部压缩性土层；6两岸有湿陷性黄土；两岸有湿陷性黄土；7纵缝；纵缝；8横缝；横缝；9水平缝水平缝 图538 土石坝的裂缝34（3）内部裂缝）内部裂缝主要由坝基和坝体的不均匀沉降引起。在坝体表面很难发主要由坝基和坝体的不均匀沉降引起。在坝体表面很难发现，它可能发展成为集中的渗流通道，危害性也很大。在现，它可能发展成为集中的渗流通道，危害性也很大。在较薄的粘土心墙坝中，坝壳沉降速度快，较早达到稳定，较薄的粘土心墙坝中，坝壳沉降速度快，较早达到稳定，而心墙由于固结速度慢，还在继续沉降，坝壳将对心墙产而心墙由于固结速度慢，还在继续沉降，坝壳将对心墙产生拱效应，使心墙中的竖向应力减小，甚至可能由压应力生拱效应，使心墙中的竖向应力减小，甚至可能由压应力转变为拉应力，从而产生内部裂缝。转变为拉应力，从而产生内部裂缝。地震区土石坝震害的主要形态是出现纵缝和横缝；由于水地震区土石坝震害的主要形态是出现纵缝和横缝；由于水力劈裂作用也可以产生裂缝。力劈裂作用也可以产生裂缝。（3）内部裂缝352.裂缝的防治措施裂缝的防治措施（1）改善坝体结构或平面布置）改善坝体结构或平面布置将坝轴线布置成略凸向上游的拱形。将坝轴线布置成略凸向上游的拱形。适当放缓坝坡。适当放缓坝坡。采用斜心墙，在两岸或砼建筑物连接处将心墙适当加厚。采用斜心墙，在两岸或砼建筑物连接处将心墙适当加厚。设足够厚的反滤层，特别是对易于出现裂缝的部位要适设足够厚的反滤层，特别是对易于出现裂缝的部位要适当加厚。当加厚。设置过渡层。设置过渡层。2.裂缝的防治措施36（2）重视坝基处理）重视坝基处理对不利的岸坡地形，软弱、高压缩性、易液化的坝基土层对不利的岸坡地形，软弱、高压缩性、易液化的坝基土层均应按下节要求进行必要的处理，以避免过大的不均匀沉降均应按下节要求进行必要的处理，以避免过大的不均匀沉降及水力劈裂冲蚀。及水力劈裂冲蚀。（3）适当选用坝身土料）适当选用坝身土料防渗体：砂砾含量较高、塑性指数较低的粘性土，充分压防渗体：砂砾含量较高、塑性指数较低的粘性土，充分压实后其压缩性较小，但适应变形的能力较低；相反，粘粒含量实后其压缩性较小，但适应变形的能力较低；相反，粘粒含量多、塑性指数高的粘性土，则适应变形能力强而压缩性较高。多、塑性指数高的粘性土，则适应变形能力强而压缩性较高。故宜针对不同要求的防渗体，以及防渗体的不同部位，选用不故宜针对不同要求的防渗体，以及防渗体的不同部位，选用不同的土料。同的土料。（2）重视坝基处理37斜墙对不均匀变形比较敏感，对土料适应变形的能力要求较斜墙对不均匀变形比较敏感，对土料适应变形的能力要求较高，而由于所承受的荷载较小，对土料的压缩性要求则可适高，而由于所承受的荷载较小，对土料的压缩性要求则可适当放宽。心墙的中上部对土料的要求与斜墙类似，但心墙的当放宽。心墙的中上部对土料的要求与斜墙类似，但心墙的中下部所承受的荷载较大，而不均匀变形的可能性较小，故中下部所承受的荷载较大，而不均匀变形的可能性较小，故对变形的要求可适当降低，对土料压缩性的要求则较高。对变形的要求可适当降低，对土料压缩性的要求则较高。坝壳料：在浸润线以下不宜采用粉、细、中砂以及粘性坝壳料：在浸润线以下不宜采用粉、细、中砂以及粘性土或易软化变细的风化料。在浸水区外也宜采用粒粗质坚、土或易软化变细的风化料。在浸水区外也宜采用粒粗质坚、易于压实的砂砾、卵石、堆石，尽量减少其中细粒及泥质易于压实的砂砾、卵石、堆石，尽量减少其中细粒及泥质含量。含量。斜墙对不均匀变形比较敏感，对土料适应变形的能力要求较高，而由38对过渡区及渗流入口处宜填筑自动淤填对过渡区及渗流入口处宜填筑自动淤填土料。土料。对可能的裂缝冲刷区宜采用能抗冲刷的对可能的裂缝冲刷区宜采用能抗冲刷的反滤料。反滤料。（4）采用适宜的施工措施和运行方式）采用适宜的施工措施和运行方式压实含水率对土的变形性能具有一定的影响。压实含水压实含水率对土的变形性能具有一定的影响。压实含水率高于最优含水率的粘性土，压实后土体的压缩性较大，率高于最优含水率的粘性土，压实后土体的压缩性较大，而适应变形的性能较好，反之亦然。在坝体中、下部宜提而适应变形的性能较好，反之亦然。在坝体中、下部宜提高压实度，减小压缩性；河槽坝段中、上部的压实度也宜高压实度，减小压缩性；河槽坝段中、上部的压实度也宜比两岸坝段稍高；两岸坝肩等易开裂区的防渗体宜填筑柔比两岸坝段稍高；两岸坝肩等易开裂区的防渗体宜填筑柔性较大，适应变形能力较强的塑性土。性较大，适应变形能力较强的塑性土。对过渡区及渗流入口处宜填筑自动淤填土料。（4）采用适宜的施39心墙、斜墙上部，或易于开裂的部位，其填筑速率可适当放缓，心墙、斜墙上部，或易于开裂的部位，其填筑速率可适当放缓，以使下部坝体有比较充分的时间达到预期的沉降量。以使下部坝体有比较充分的时间达到预期的沉降量。当上游坝壳料易于湿陷时，宜边填筑边蓄水。当上游坝壳料易于湿陷时，宜边填筑边蓄水。设有竖直心墙的土坝，其心墙、过渡段和坝壳三者上升的高度设有竖直心墙的土坝，其心墙、过渡段和坝壳三者上升的高度不宜相差悬殊。斜墙坝的下游坝壳则宜提前填筑，使沉降早日完不宜相差悬殊。斜墙坝的下游坝壳则宜提前填筑，使沉降早日完成。成。在施工间歇期要妥善保护坝面，防止干缩、冻溶裂缝的发生，在施工间歇期要妥善保护坝面，防止干缩、冻溶裂缝的发生，一旦发现裂缝，应及时处理。一旦发现裂缝，应及时处理。运行期，特别是初次蓄水时，水位的升降速度不宜过快，以免运行期，特别是初次蓄水时，水位的升降速度不宜过快，以免坝体各部位的变形来不及调整，互不协调，产生高应力，同时避坝体各部位的变形来不及调整，互不协调，产生高应力，同时避免出现水力劈裂。免出现水力劈裂。心墙、斜墙上部，或易于开裂的部位，其填筑速率可适当放缓，以403.裂缝处理裂缝处理（1）表面裂缝）表面裂缝砂土填塞，再以低塑性粘性土封填、夯实。对深度不大的裂缝，砂土填塞，再以低塑性粘性土封填、夯实。对深度不大的裂缝，挖除，回填含水率稍高于最优含水率的土料，分层夯实。挖除，回填含水率稍高于最优含水率的土料，分层夯实。（2）深部裂缝）深部裂缝灌浆，用低塑性粘性土或在其中加少量中、细砂等做灌浆材料灌浆，用低塑性粘性土或在其中加少量中、细砂等做灌浆材料自流或加压灌注，但要防止水力劈裂。自流或加压灌注，但要防止水力劈裂。（3）严重的裂缝）严重的裂缝坝内做砼防渗墙。此法效果好，但施工时间长，造价高，在蓄坝内做砼防渗墙。此法效果好，但施工时间长，造价高，在蓄水情况下施工，有一定风险，要慎用。水情况下施工，有一定风险，要慎用。3.裂缝处理412.裂缝的防治措施裂缝的防治措施（1）改善坝体结构或平面布置）改善坝体结构或平面布置将坝轴线布置成略凸向上游的拱形。将坝轴线布置成略凸向上游的拱形。适当放缓坝坡。适当放缓坝坡。采用斜心墙，在两岸或砼建筑物连接处将心墙适当加厚。采用斜心墙，在两岸或砼建筑物连接处将心墙适当加厚。设足够厚的反滤层，特别是对易于出现裂缝的部位要适设足够厚的反滤层，特别是对易于出现裂缝的部位要适当加厚。当加厚。设置过渡层。设置过渡层。2.裂缝的防治措施425.8土石土石坝坝的的坝坝基基处处理理一、岩基处理一、岩基处理岩基岩基处处理参理参见砼坝见砼坝的有关内容，的有关内容，处处理要求理要求应应考考虑虑土石土石坝坝的特点，主要是防渗。的特点，主要是防渗。二、砂砾石坝基处理二、砂砾石坝基处理在砂砾石地基的主要问题是渗流控制，做好防渗和排水：在砂砾石地基的主要问题是渗流控制，做好防渗和排水：(1)垂直防渗设施，包括：粘性土截水槽、砼防渗墙、灌浆垂直防渗设施，包括：粘性土截水槽、砼防渗墙、灌浆帷幕等；帷幕等；(2)上游水平防渗铺盖；上游水平防渗铺盖；(3)下游排水设施，包括：水平排水层、排水沟、减压井、下游排水设施，包括：水平排水层、排水沟、减压井、透水盖重等。透水盖重等。5.8土石坝的坝基处理一、岩基处理岩基处理参见砼坝的有关内容431.粘性土截水槽粘性土截水槽当当T20m，采用粘土截水槽防渗。，采用粘土截水槽防渗。底底宽：，且且 3m。砂砂壤壤土土【J】=3，壤壤土土【J】35，粘粘土【土【J】510。开挖开挖边坡：坡：满足足稳定原定原则，由地，由地质条件而定。条件而定。2.砼防渗防渗墙当当T20m，截水槽施工有困，截水槽施工有困难时，采用，采用砼防渗防渗墙。墙厚厚：根根据据【J】和和强强度度确确定定。按按施施工工条条件件可可在在0.61.3m范范围内内选用。用。根据已建工程根据已建工程经验，【，【J】80100可作可作为墙厚厚控控制制的的低低限限。国国内内、外外挖挖槽槽浇筑筑墙身身的的最最大大深深度度均均已已达到达到80m左右。左右。1.粘性土截水槽2.砼防渗墙44图图540 采用砼防渗墙的土石坝采用砼防渗墙的土石坝1粘土斜墙与铺盖；粘土斜墙与铺盖；2砂砾料坝壳；砂砾料坝壳；3砼防渗墙；砼防渗墙；4砂卵石覆盖层；砂卵石覆盖层；5表面排水表面排水图540 采用砼防渗墙的土石坝453.灌灌浆帷幕帷幕当当T更深更深时，截水槽和，截水槽和砼防渗防渗墙施工困施工困难，可采用灌，可采用灌浆帷幕。帷幕。土石土石坝设计规范建范建议采用可灌比采用可灌比值M评价可灌性。价可灌性。式中式中D15受灌地受灌地层土料的特征粒径，土料的特征粒径，mm；d85灌灌浆材料的控制粒径，材料的控制粒径，mm。根据反根据反滤原理：原理：M10，可灌水泥粘土可灌水泥粘土浆；M15，可灌水泥可灌水泥浆。3.灌浆帷幕46图541 采用灌采用灌浆帷幕的土石帷幕的土石坝图541 采用灌浆帷幕的土石坝47帷帷幕幕厚厚度度：T【J】确确定定，水水泥泥粘粘土土浆【J】34。孔孔距距、排数由排数由试验确定。确定。灌灌浆压力：力：边孔采用低孔采用低压，中孔采用，中孔采用较高的高的压力。力。灌灌浆程程序序：钻孔孔，泥泥浆固固壁壁，注注入入填填料料，插插入入灌灌浆管管，自自下而上灌下而上灌浆。4.防渗防渗铺盖盖当当覆覆盖盖层深深厚厚，采采用用垂垂直直防防渗渗设施施困困难时，采采用用铺盖盖防防渗渗。作用是延作用是延长渗径，降低渗径，降低J，减小，减小Q。帷幕厚度：T【J】确定，水泥粘土浆【J】34。孔距、排数48材料：粘土或重壤土，材料：粘土或重壤土，100（最好（最好1000倍）；倍）；长度度：L=（48）H，H作作用用水水头。（超超过68倍倍后，防渗效果增后，防渗效果增长缓慢）；慢）；厚度：厚度：,前前缘 0.51.0m。5.下游排水减下游排水减压设施（施（图542）排水有水平排水与排水有水平排水与竖向排水。向排水。坝后反后反滤盖重由透水材料作成，用以平衡盖重由透水材料作成，用以平衡坝基基扬压力。力。材料：粘土或重壤土，100（最好1049沥青砼斜墙定向爆破堆石坝课件50三、细沙、软粘土和湿陷性黄土三、细沙、软粘土和湿陷性黄土1.1.细沙等易液化土细沙等易液化土地震地震时存在液化，存在液化，对坝的的稳定性危害很大。定性危害很大。挖除置挖除置换；当当挖挖除除困困难或或很很不不经济时，对浅浅层土土可可振振动加加密密，对深深层土土以以振振冲冲、强强夯夯等等方方法法较为经济和和有有效效。例例：官官厅水水库对中中密密程程度度厚厚24m的的中中西西沙沙层采采用用振振冲冲器器加加密密，孔孔深深6m，孔孔距距2m，Dr由由0.53提高到提高到0.85。加盖重、加盖重、设置砂石置砂石桩、加、加强强排水等。排水等。三、细沙、软粘土和湿陷性黄土1.细沙等易液化土地震时存在液51 2.软粘土坝基软粘土坝基软弱粘性土抗剪强度低，压缩性高。软弱粘性土抗剪强度低，压缩性高。挖除置换；挖除置换；当厚度较大或分布较广，难以挖除时，可利用打砂井、插塑当厚度较大或分布较广，难以挖除时，可利用打砂井、插塑料排水带等加速排水，使大部分沉降在施工期内完成，并调整料排水带等加速排水，使大部分沉降在施工期内完成，并调整施工进度，结合加荷预压等措施。施工进度，结合加荷预压等措施。2.软粘土坝基52 图图543 软土地基上利用砂井加固的土坝（高程：软土地基上利用砂井加固的土坝（高程：m）1粘土斜墙；粘土斜墙；2壤土坝体；壤土坝体；3砂井；砂井；4镇压层；镇压层；5淤泥质粘土；淤泥质粘土；6中粗砂混少量碎石；中粗砂混少量碎石；7硬可塑粉质粘土；硬可塑粉质粘土；8碎石混少量砂碎石混少量砂 图543 软土地基上利用砂井加固的土坝（高程：m533.湿陷性黄土湿陷性黄土经过充分论证和处理后可建低坝。经过充分论证和处理后可建低坝。预先浸水处理，使之湿陷量；预先浸水处理，使之湿陷量；破坏黄土的天然结构，使其密实破坏黄土的天然结构，使其密实l挖除、翻压；挖除、翻压；l通过强夯以消除其湿陷性。通过强夯以消除其湿陷性。3.湿陷性黄土545.9 土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接一、坝体与坝基及岸坡的连接一、坝体与坝基及岸坡的连接岩岩质坝基与岸坡的表面基与岸坡的表面处理要求参理要求参见第八第八节。土土质坝基与岸坡基与岸坡应进行清表与行清表与压实。防防渗渗体体邻近近岩岩质岸岸坡坡0.51.0m范范围内内，应用用粘粘土土填填筑筑，并并控制其含水率略高于最控制其含水率略高于最优含水率，以提高其适含水率，以提高其适应变形的能力。形的能力。与与防防渗渗体体结合合处的的岸岸坡坡应大大致致平平顺，不不应成成台台阶状状、反反坡坡或或突然突然变坡；当岸坡上坡；当岸坡上缓下陡下陡时，凸出部位，凸出部位变坡角不宜陡于坡角不宜陡于20。岩石岸坡不陡于岩石岸坡不陡于1：0.5；土；土质岸坡不陡于岸坡不陡于1：1.5。5.9 土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接一、坝体与坝基及55二、坝体与砼建筑物的连接二、坝体与砼建筑物的连接 与砼坝、溢洪道、船闸、涵管等的与砼坝、溢洪道、船闸、涵管等的连接。连接。要求：要求：不不产生渗透生渗透变形形延延长渗径，降低渗径，降低J。不不产生不均匀沉降生不均匀沉降夯夯实填土，填土，紧密密结合。合。防止水流防止水流对上、下游上、下游坝坡和坡脚的冲刷坡和坡脚的冲刷1.插入式插入式 主要用于与砼坝的连接。从砼坝与土石坝的连接部主要用于与砼坝的连接。从砼坝与土石坝的连接部位开始，砼坝的断面逐渐缩小，最后成为刚性心墙插入位开始，砼坝的断面逐渐缩小，最后成为刚性心墙插入土石坝心墙内。土石坝心墙内。二、坝体与砼建筑物的连接要求：不产生渗透变形延长渗径，56 如：美国的夏斯塔坝，在坝高如：美国的夏斯塔坝，在坝高48m处与土坝连接，断面处与土坝连接，断面逐渐变化，最后形成顶宽逐渐变化，最后形成顶宽1.5m，底宽，底宽3.0m的砼心墙伸入河的砼心墙伸入河岸地基。岸地基。如：美国的夏斯塔坝，在坝高48m处与土坝连接，断面57这种连接型式，土石坝的坡脚要向砼坝方向延伸较长，故对中这种连接型式，土石坝的坡脚要向砼坝方向延伸较长，故对中高坝不适于直接与砼溢流坝相连接。从抗震观点看，土与砼两高坝不适于直接与砼溢流坝相连接。从抗震观点看，土与砼两种性质不同的结构地震时易于分离，插入部分断面变化易引起种性质不同的结构地震时易于分离，插入部分断面变化易引起应力集中，结合部位施工不便，开裂后自愈作用小，修复困难。应力集中，结合部位施工不便，开裂后自愈作用小，修复困难。特别是对于高坝，采用高插入墙，根据受力条件，每隔一定高特别是对于高坝，采用高插入墙，根据受力条件，每隔一定高度需设置柔性铰，结构也比较复杂。近年来日本已不再采用。度需设置柔性铰，结构也比较复杂。近年来日本已不再采用。但因结构简单，对于低坝尚有一定的适用性。但因结构简单，对于低坝尚有一定的适用性。2.翼翼墙式式 在在结合合部部位位作作成成砼挡土土墙并并向向上上、下下游游延延伸伸形形成成翼翼墙。规范范建建议下下游游侧接接触触面面与与土土石石坝轴线的的水水平平夹角角宜宜选在在8590之之间。土土石石坝与与船船闸、砼溢溢流流坝、溢溢洪洪道道等等建建筑筑物物连接接时常采用常采用这种型式。种型式。这种连接型式，土石坝的坡脚要向砼坝方向延伸较长，故对中高坝不58图546 土土坝与与砼坝的翼的翼墙式式连接接（a）日本御所）日本御所坝；（；（b）日本永源寺）日本永源寺坝图546 土坝与砼坝的翼墙式连接595.10 土石土石坝坝的抗震的抗震设计设计一、土石坝的地震震害一、土石坝的地震震害 20世世纪60年年代代以以来来，在在我我国国所所发生生的的十十多多次次强强震震中中，有有数数以以百百计的的土土石石坝遭遭受受震震害害。典典型型实例例有有唐唐山山地地震震中中的的陡陡河河和和密密云云水水库土土坝。陡陡河河水水库：距距唐唐山山地地震震震震中中20km，位位于于9度度区区，砂砂壤壤土土均均质坝，H=22m，L6115m，震震后后全全坝出出现100多多条条宽大大的的纵、横横向向裂裂缝，坝体体发生生大大幅幅度度沉沉降降和和位位移移，最最大大一一条条纵缝的的塌塌陷陷宽度度达达2.2m，坝顶最最大大沉沉降降量量1.64m，最最大大水水平平位位移移0.66m。在在下下游游坝脚脚50m范范围内内发现喷沙沙、冒冒水水孔孔40余余处。原原因因是是地地基基中中的的中中、细砂砂，沙壤土沙壤土发生振生振动液化而失液化而失稳。5.10 土石坝的抗震设计一、土石坝的地震震害 60 密云水库白河主坝：密云水库白河主坝：距唐山地震震中距唐山地震震中20km，位于位于6度区，粘土斜墙砂砾石坝，度区，粘土斜墙砂砾石坝，H=66m，T=3040m砂砾石，震后上游坝坡砂砾石保护层砂砾石，震后上游坝坡砂砾石保护层大规模坍滑，滑坡范围长达大规模坍滑，滑坡范围长达960m，坍滑量，坍滑量15万万m3。【美美】1971年年圣圣费尔尔南南多多地地震震中中，发生生了了38m高高的的下下圣圣费尔尔南南多多水水力力冲冲填填坝的的大大规模模坍坍滑滑事事故故，主主要要是是由由坝体体饱和和砂砂土土的的液液化化所所引引起起。所所幸幸地地震震时水水库水水位位较低低，未未出出现垮坝事故。震后事故。震后该坝已不再蓄水，已不再蓄水，仅作作为临时防洪之用。防洪之用。密云水库白河主坝：【美】197161几点启示：几点启示：(1)饱和状和状态下的砂土下的砂土坝壳的抗震壳的抗震稳定定 斜斜墙坝的的保保护层和和心心墙坝的的上上游游砂砂土土坝壳壳，如如果果其其级配配不不良良或或压实度度差差，地地震震时由由于于饱和和砂砂土土中中孔孔隙隙水水压力力上上升升，有有可可能失能失稳而滑坡，而滑坡，应检验其抗液化的能力。其抗液化的能力。(2)地基的抗震地基的抗震稳定定 地地基基不不良良可可以以使使土土石石坝在在地地震震时发生生严重重震震害害，诸如如：地地基基液液化化，地地基基中中软弱弱夹层的的沉沉降降和和滑滑动，以以及及地地基基中中渗渗水水、管管涌等都足以涌等都足以对坝造成危害。造成危害。(3)地震地震时坝体的裂体的裂缝和和变形形对坝的安全造成的威的安全造成的威胁需要注意需要注意几点启示：62二、地震作用下土的二、地震作用下土的动力特性力特性1.土的土的动应力力应变关系和阻尼特性关系和阻尼特性 地地震震时由由剪剪切切波波产生生的的地地面面运运动分分量量是是对建建筑筑物物振振动起起最最主主要要作作用用的的因因素素，由由地地震震引引起起的的土土石石坝振振动主主要要是是剪剪切切振振动。在在地地震震波波作作用用下下，土土的的剪剪切切刚度度随随应变幅幅度度发生生循循环往往复复的的不不规则变化化，土土石石坝各各部部位位的的应力力和和变形也随之形也随之发生复生复杂的的变化。化。二、地震作用下土的动力特性63希德（希德（Seed）等的等价）等的等价线性化性化计算模型算模型基基本本思思想想：将将土土看看作作粘粘弹性性介介质，以以剪剪切切模模量量G和和阻阻尼尼比比D表表示示其其动态特特性性。在在地地震震等等循循环荷荷载作作用用下下，到到达达稳定定阶段段时，土土的的剪剪应力力 和和剪剪应变 的的关关系系表表现为一一封封闭曲曲线，称称为滞滞回回圈圈。变化化循循环荷荷载的的幅幅度度，得得到到不不同同大大小小和和倾度度的的滞滞回回圈圈。这些些滞滞回回圈圈顶点点的的连线称称为骨骨干干曲曲线。骨骨干干曲曲线上上一一点点与与坐坐标原原点点连线的的斜斜率率称称为割割线模模量量，代代表表通通过该点点滞滞回回圈圈的的平平均均斜斜率率，也也就就是是土土在在该循循环中中的的“平平均均”模模量量G（图547）。滞滞回回圈圈的的面面积表表示示该循循环中中的的能能量量耗耗散散，和和土土的的阻阻尼尼特特性性（阻阻尼尼比比D或或阻阻尼尼C）相相关关联。G和和D都都是是该循循环中中最最大大剪剪应变幅幅度度的的函函数数，希希德德通通过试验得得出出典典型型的的砂砂、砾石石和和粘粘土土的的平均平均G 和和D 曲曲线如如图548所示。所示。希德（Seed）等的等价线性化计算模型64图图547 滞回圈与等价线性模型的弹滞回圈与等价线性模型的弹簧、阻尼参数簧、阻尼参数图图548 粘土和砂、砾石的粘土和砂、砾石的G，D 关系关系图547 滞回圈与等价线性模型的弹簧、阻尼参数图54865 用用等等价价线性性化化方方法法分分析析土土石石坝地地震震响响应的的精精度度基基本本上上能能满足足工工程程上上的的需需要要。由由于于等等价价线性性法法只只要要通通过线性性分分析析就就可可以以反反映映地地震震作作用用过程程土土石石材材料料非非线性性特特性性的的影影响响，并并且且计算算简便，得到了比便，得到了比较广泛的广泛的应用。用。用等价线性化方法分析土石坝地震响应的精度基本66 2.土的土的动强强度度 饱和和无无粘粘性性土土和和少少粘粘性性土土的的振振动液液化化，是是土土的的动强强度度中中最最主主要要的的问题。1964年年美美国国阿阿拉拉斯斯加加和和日日本本新新潟潟地地震震时，砂砂土土地地基液化造成建筑物的大量破坏引起了工程界的广泛重基液化造成建筑物的大量破坏引起了工程界的广泛重视。对液液化化土土层的的判判别，水水利利水水电工工程程地地质勘勘查规范范GB5028799建建议，首首先先按按已已有有的的勘勘测资料料，如如：地地层年年代代、颗粒粒组成成、地地下下水水位位和和剪剪切切波波速速等等进行行初初判判，以以排排除除非非液液化化土土层，再再根根据据标准准贯入入试验结果果，并并参参照照相相对密密度度Dr（饱和和无无粘粘性性土土）或或含含水水率率W与与液液性性指指数数（饱和和少少粘粘性性土土）进行行复复判判。对于于深深度度小小于于15m的的饱和和砂砂土土或或饱和和少少粘粘性性土土，其其标准准贯入入击数数值：N63.5Ncr时，可能液化，可能液化 2.土的动强度 对液化土层的判别67式中式中 ds标准准贯入点深度（入点深度（m），小于），小于5m时取取5m；dW地下水位深度（地下水位深度（m），地面淹没），地面淹没时取零；取零；c粘粒含量百分率，小于粘粒含量百分率，小于3时取取3；Nc当当ds=3m、dw=2m，c3时，饱和和土土液液化化临界界标准准贯入入击数数值，按下表采用，按下表采用式中 ds标准贯入点深度（m），小于5m时取5m；68ds和和dw均均应按按工工程程正正常常运运用用情情况况取取值，如如贯入入试验时的的和和与与正正常常运运用用时不不同同，则可可按按式式（583）将将实测的的标准准贯入入击数数值 修正修正为 。ds和dw均应按工程正常运用情况取值，如贯入试验时的和与正常69室室内内试验常常采采用用动三三轴仪，也也有有的的采采用用动扭扭剪剪仪、动直直剪剪仪或或振振动台台进行行试验。室室内内试验常常和和地地震震反反应分分析析相相结合合进行行液液化化判判别。室室内内试验便便于于研研究究各各种种因因素素对液液化化的的影影响响，但但取取得得原原状状土土样比比较困困难，利利用用扰动土土样试验时，则需需考考虑土土结构构变化化对液化的影响。液化的影响。三、土石三、土石坝的地震反的地震反应分析与抗震分析与抗震稳定定评价价1.拟静力法静力法水水工工建建筑筑物物抗抗震震设计规范范DL50732000规定定，主主要要采采用用拟静静力力法法。沿沿坝体体高高度分布的作用于度分布的作用于质点点i的水平向地震的水平向地震惯性力按式（性力按式（1）进行行计算。算。式式中中 水水平平向向地地震震加加速速度度代代表表值，按按中中国国地地震震动参参数数区区划划图GB183062019选用；用；地震作用效地震作用效应折减系数，折减系数，；三、土石坝的地震反应分析与抗震稳定评价70 集中在集中在质点点i的重力作用的重力作用标准准值，kN；质点点i的的动力力放放大大系系数数，为坝顶的的动力力放放大大系系数数，设计烈烈度度为7、8、9度度，分分别取取为3.0、2.5和和2.0。稳定定计算方法：算方法：均均质坝、厚心、厚心墙和厚斜和厚斜墙坝可采用瑞典可采用瑞典圆弧法；弧法；11、2 2级坝及及H H70m70m以上高以上高坝还宜同宜同时采用采用简化的化的毕肖普法；肖普法；夹有有薄薄层软粘粘土土的的地地基基，以以及及薄薄斜斜墙坝和和薄薄心心墙坝，可可采采用用滑滑楔法。楔法。cc、值，1 1、2 2级坝动力力试验确确定定，如如动力力试验给出出的的强强度度高高于静力于静力强强度度时，则应采用静力采用静力强强度指度指标。对设计烈烈度度为8 8、9 9度度的的H H70m70m以以上上高高坝以以及及坝基基中中存存在在可可液液化化土土层时，须补充有限元法充有限元法对坝体和体和坝基基进行行动力分析。力分析。集中在质点i的重力作用标准值，kN；稳定计71 （二）（二）动力分析和地震力分析和地震变形形 考考虑到到拟静静力力法法的的局局限限性性，我我国国和和国国外外在在进行行地地震震区区高高土土石石坝设计时都采用都采用动力分析方法。力分析方法。等等价价线性性化化方方法法，以以反反映映地地震震作作用用过程程中中土土的的动态模模量量和和阻阻尼尼随随应变幅幅值和和约束束应力力的的变化化。根根据据动力力响响应的的计算算结果果，可以和静力分析一可以和静力分析一样，采用极限平衡方法来，采用极限平衡方法来评价土坡的价土坡的稳定性。定性。地地震震变形形：认为土土坡坡在在地地震震作作用用下下的的稳定定性性和和静静力力条条件件下下的的稳定定性性具具有有本本质上上的的差差别。静静力力情情况况下下，作作用用力力保保持持不不变，失失稳一一旦旦发生生，滑滑移移变形形将将持持续发展展，直直至至破破坏坏。地地震震作作用用情情况况则有有所所不不同同，地地震震作作用用的的大大小小和和方方向向经常常在在发生生变化化，土土坡坡即即使使在在某某一一瞬瞬间发生失生失稳，滑移，滑移变形也只在短形也只在短时内内发生。生。（二）动力分析和地震变形地震变形：认为土坡在地震作72 只要地震过程中产生的累积变形只要地震过程中产生的累积变形在一定限度内，同时土料的抗剪强度在一定限度内，同时土料的抗剪强度不发生很大的变化，土坡的安全性将不发生很大的变化，土坡的安全性将不会受到很大的影响。所以，以地震变形作为土坡安全性不会受到很大的影响。所以，以地震变形作为土坡安全性的评价标准可能更为合理。为此，需要解决的问题是提出的评价标准可能更为合理。为此，需要解决的问题是提出适当的地震变形的计算方法以及作为安全评价标准的变形适当的地震变形的计算方法以及作为安全评价标准的变形指标。工程上比较常用的地震变形的计算方法目前有纽马指标。工程上比较常用的地震变形的计算方法目前有纽马克（克（Newmark）提出的滑块位移法以及希德（）提出的滑块位移法以及希德（Seed）等提）等提出的应变势方法等，不过这些方法都有一定的局限性，有出的应变势方法等，不过这些方法都有一定的局限性，有待进一步完善。关于安全评价的变形指标，目前还缺乏可待进一步完善。关于安全评价的变形指标，目前还缺乏可以被广泛接受的标准。以被广泛接受的标准。只要地震过程中产生的累积变形73四、土石四、土石坝的抗震工程措施的抗震工程措施1.坝轴线采用直采用直线或微向上游弯曲，避免或微向上游弯曲，避免转折。折。坝体各部分的体各部分的刚性不宜性不宜变化化过大。大。设计烈度烈度为8、9度的高烈度度的高烈度地震区，宜地震区，宜选用堆石用堆石坝，按震害，按震害经验，堆石，堆石坝震害震害较少。防渗少。防渗体不宜体不宜选用用刚性心性心墙。土。土质心心墙或斜或斜墙防渗体与防渗体与坝壳土料之壳土料之间宜宜设置置过渡渡层或或较厚的反厚的反滤层。在高烈度区。在高烈度区应适当加大防渗体适当加大防渗体厚度，特厚度，特别是地震是地震时易易发生裂生裂缝的的坝体体顶部、部、坝体与河岸或体与河岸或砼建筑物等的建筑物等的连接部位。接部位。2.选择抗震性能和抗渗稳定性较好且级配良好的土石料筑坝。选择抗震性能和抗渗稳定性较好且级配良好的土石料筑坝。要求地震时土料的抗剪强度不发生显著变化，并且具有良好要求地震时土料的抗剪强度不发生显著变化，并且具有良好 的抗裂和抗冲蚀性能。均匀的中砂、细砂、粉砂及粉土不宜用作的抗裂和抗冲蚀性能。均匀的中砂、细砂、粉砂及粉土不宜用作地震区的筑坝材料。对坝基中的可液化土层应采取必要的处理措地震区的筑坝材料。对坝基中的可液化土层应采取必要的处理措施。施。四、土石坝的抗震工程措施 2.选择抗震性能和抗渗稳定性743.设计烈度为设计烈度为8、9度区的土石坝应适当加宽坝顶并放缓上部坝坡。度区的土石坝应适当加宽坝顶并放缓上部坝坡。为调整土质心墙、斜墙防渗体与坝壳之间的应力，使之平稳过渡，为调整土质心墙、斜墙防渗体与坝壳之间的应力，使之平稳过渡，避免不连续变形可能形成的裂缝，宜设置较厚的过渡层和反滤层。避免不连续变形可能形成的裂缝，宜设置较厚的过渡层和反滤层。此外，降低坝体内浸润线的位置将有利于提高坝的抗震能力。建于此外，降低坝体内浸润线的位置将有利于提高坝的抗震能力。建于地震区的地震区的1、2级土石坝，不宜在坝下埋设输水管，如有必要，则需级土石坝，不宜在坝下埋设输水管，如有必要，则需采取适当的防护措施。采取适当的防护措施。适当提高压实标准，要求粘性土的压实度取规定值的上限；无粘适当提高压实标准，要求粘性土的压实度取规定值的上限；无粘性土压实的相对密度，在浸润线以上不低于性土压实的相对密度，在浸润线以上不低于0.75，在浸润线以下，在浸润线以下根据设计烈度大小选用根据设计烈度大小选用0.750.85；对于砂砾料，当大于；对于砂砾料，当大于5mm的的粗料含量小于粗料含量小于50%时，应保证细料的相对密度满足上述对无粘性时，应保证细料的相对密度满足上述对无粘性土压实的要求，并按此提出不同含砾量的压实干密度作为填筑控土压实的要求，并按此提出不同含砾量的压实干密度作为填筑控制标准。要特别注重坝体与河岸或其他建筑物等的连接部位的压制标准。要特别注重坝体