淺談土石壩若干問題

1、淺談土石壩設計若干問題淺談土石壩設計若干問題張勝東（兵團勘測設計研究院，新疆烏魯木齊830002）摘要摘要：首先對土石壩的基本情況做了介紹，依據(jù)土石壩破壞資料的統(tǒng)計分析，大多數(shù)屬于勘測設計方面的原因，結(jié)合勘測設計實踐經(jīng)驗，針對土石壩勘測設計方面存在的問題，然后從土石壩的結(jié)構(gòu)設計、土料選取及其發(fā)展趨勢等方面進行分析，指出問題所在，并提出相應的改進措施。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：土石壩；設計；土料選取；措施1土石壩的基本情況土石壩的基本情況土石壩是用

2、土、砂、砂礫、石料等當?shù)夭牧戏謱幽雺憾傻臄r河壩。在國內(nèi)外攔河壩中土石壩數(shù)量首屈一指。據(jù)不完全統(tǒng)計全世界壩高超高15m的土石壩有29000多座我國各種壩高攔河壩共有86000多座其中土石壩占90%以上。土石壩得到廣泛發(fā)展的理由:①可就地取材節(jié)省水泥、鋼材、木材等；②隨著土力學理論發(fā)展和土石壩工程經(jīng)驗的積累防滲土料已由粘土壤土等傳統(tǒng)細料擴展到黃土、坡殘積土、礫石土等隨著大功率振動碾的問世壩殼石料的采用也由新鮮堅硬直至軟巖以及基坑挖出石渣均

3、可用振動碾壓密實可避免早期面板堆石壩由于用拋填法填筑堆石料蓄水后在水壓作用下堆石沉降使面板破裂產(chǎn)生漏水事故；③對壩基要求相對低無論承載力或抗剪強度都比對混凝土壩要求低可修在土基、砂礫甚至深厚砂礫基上而混凝土壩難以做到；④近年大型土方機械出現(xiàn)使修建碾壓式土石壩從開挖、運輸?shù)侥雺憾寄懿捎么笠?guī)模機械化施工加快施工進度縮短建設工期提高經(jīng)濟效益；⑤在一般情況下尤其在覆蓋層較深時土石壩造價往往低于混凝土壩。目前在美國等發(fā)達國家已建土石壩幾乎是砼壩的

4、100倍。在我國現(xiàn)有大壩8.7萬多座其中90%以上也是土石壩。根據(jù)對以往土石壩破壞資料的統(tǒng)計分析屬于勘測設計方面原因的在國內(nèi)外均占40%以上。因此就土石壩設計方面的有關(guān)問題展開探討和交流無疑是有益的。2結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu)設計根據(jù)國內(nèi)外部分已建和在建土石壩的設計、運行情況以及溝后面板壩失事等教訓對土石壩結(jié)構(gòu)設計提出以下幾點看法:2.12.1簡化壩體結(jié)構(gòu)簡化壩體結(jié)構(gòu)2.1.1面板壩對這種壩型的設計國內(nèi)與國外在結(jié)構(gòu)上差別很大。國外一般僅增設礫卵石排

5、水層而國內(nèi)在面板與壩體砂礫之間除排水層外還設置了墊層、過渡層、反濾層等達4～5層之多。而且有的還在下游壩腳設置反濾排水壩址。這些面板壩的設計可能是沒有完全恰當分析青海溝后面板壩失事的原因而是將壩體作為類似心墻壩的滲流場設計的結(jié)果。實際上面板壩下游出現(xiàn)滲漏同心墻壩的滲漏相比其重要性大不相同。不應忽視面板有效截斷滲流的防滲作用而使得壩體斷面過分復雜。壩體結(jié)構(gòu)合理的分區(qū)應在面板下設置墊層區(qū)與傾向上游的壩體排水區(qū)但墊層與排水層、排水層與砂礫石壩

6、體之間均不需再設反濾層下游也不必另設濾水壩址。2.1.2心墻壩過去在粘土心墻的上游側(cè)通常也設置反濾層(或稱過渡帶)其層數(shù)和每層材料的級配均與下游反濾層相同其目的是防止心墻土料顆粒在庫水位降落時向上游移動進入上游壩殼的沙石空隙中。而在實際運行中當庫水位降落時自心墻內(nèi)滲入的水量很小而且粘土料經(jīng)過壓實后有一定的強度在單純的重力作用下粘土顆粒一般沒有向上游移動的趨勢。同側(cè)限抗壓強度因而會圍繞裂縫呈現(xiàn)“拱”作用使裂縫保持張開狀態(tài)。非粘性粉沙土基本

7、上不具有無側(cè)限抗壓強度因而裂縫壁面會自然坍落而使裂縫閉合這是它的優(yōu)點。勿用置疑心墻主要作用是防滲但要抵御和防止管涌沖刷單純依賴粘土是明顯不夠的而主要應依靠反濾層。因此當前選用心墻土料應是成本最經(jīng)濟的當?shù)夭煌杆亮媳M管這些土料有時屬于非粘性土如粉沙土、含礫粉土或殘積風化土和冰磧土等都不宜違背土料設計的基本原則而不計造價一味追求粘性土。4.4.土石壩發(fā)展趨勢土石壩發(fā)展趨勢隨著石方填筑質(zhì)量的提高面板接縫以及面板與岸坡和壩基連接結(jié)構(gòu)的改進鋼筋砼

8、斜墻結(jié)構(gòu)的完善現(xiàn)代砼面板堆石壩(即鋼筋砼斜墻堆石壩)得到了大力推廣。因為它不但具備了土石壩的基本特點而且在采用同等施工技術(shù)條件下該壩型的填方量和防滲結(jié)構(gòu)的工程量最小是所有土石壩中最經(jīng)濟的壩型結(jié)構(gòu)也較為合理。成為當前土石壩發(fā)展的主要趨勢。5.5.結(jié)語結(jié)語現(xiàn)代化的施工方法和所積累的設計與研究經(jīng)驗實際上可以對任何自然氣候條件下修建土石壩做出經(jīng)濟的設計并加以科學論證；以在最合理的期限內(nèi)修建高壩和超高壩。但我們也應意識到每座大壩的實際情況都不同因