基于水庫土石壩設(shè)計中的關(guān)鍵性問題探索研究

1、<p>　　基于水庫土石壩設(shè)計中的關(guān)鍵性問題探索研究</p><p>　　摘要：本文首先就我國土石壩現(xiàn)存問題進行了的分析，然后針對性地分析水庫土石壩的設(shè)計重點內(nèi)容,從抗洪、抗震、壩基、防滲漏、防滑坡、樞紐布局設(shè)計等多個方面分析如何保證水庫土石壩地設(shè)計,從根本上保證土石壩質(zhì)量。 本文在此提出了自己的一些觀點和看法，希望同行業(yè)工作人員參考與借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 水庫

2、； 土石壩； 設(shè)計； 重點； </p><p>　　中圖分類號：TV697 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　水庫土石壩的設(shè)計十分重要。因為在現(xiàn)有土石壩中，由于設(shè)計不當而錯設(shè)抗洪數(shù)據(jù)、不能抵抗洪汛的土石壩約占三分之一；而因為設(shè)計不周、勘測滯后、施工超前的原因，超過三分之一的水庫土石壩已

3、經(jīng)出現(xiàn)病險，甚至導(dǎo)致潰壩。 </p><p>　　一、我國土石壩險情分析 </p><p>　　1、土石壩滲漏。土石壩滲漏是我國土石壩潰壩現(xiàn)象最重要原因之一。土石壩的滲漏種類有四個：壩身滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏、繞壩滲漏。分析這些現(xiàn)象的原因，主要有以下幾點。1）材質(zhì)不過關(guān)。土石壩大多就地取材，有些由于交通不便利，取材就更不規(guī)范。筑壩的材料有很多不過關(guān)，比如雜質(zhì)多、水溶性強等；而這些材質(zhì)在施

4、工時也不能保證充分使用，比如碾壓不夠緊等。2）壩身設(shè)計不過關(guān)。這是一大原因，壩身設(shè)計不過關(guān)，比如壩身不夠厚導(dǎo)致滲徑短，比如排水槽對沖壩基等，這些都可能導(dǎo)致滲漏加劇。3）排水體不過關(guān)。一般土石壩都會設(shè)立排水槽、排水棱體等，但因為設(shè)計問題，很可能導(dǎo)致排水體堵塞而失效，甚至沒有排水體。4）壩基不過關(guān)。壩基不過關(guān)，很可能導(dǎo)致原封堵漏洞而漏水，或地基沉陷不均勻，壩基擠壓變形，從而滲漏。5）放水設(shè)施不過關(guān)。比如截水槽的尺寸、設(shè)計不符合要求，碾壓不實

5、，或內(nèi)部沒有壓涵管，導(dǎo)致不能和岸坡結(jié)合。 </p><p>　　2、壩體裂縫。土石壩產(chǎn)生裂縫的主要原因有:1）清淤工作不徹底；2）壩基防滲措施未奏效；3）泄洪操作不當；4）結(jié)合部質(zhì)量差。 </p><p>　　3、壩體滑坡。土石壩的滑坡原因主要有以下幾點：1）勘驗設(shè)計不到位；2）建設(shè)不到位；3）碾壓不到位。 </p><p>　　二、土石壩設(shè)計的重點問題分析 <

6、;/p><p>　　1．復(fù)核洪汛數(shù)據(jù)。我國水庫土石壩建設(shè)不規(guī)范，常出現(xiàn)洪汛預(yù)測不準的情況，因此要在設(shè)計與計算的過程中，注重復(fù)核洪汛數(shù)據(jù)。（1）要重視實際監(jiān)測。對于修建土石壩水庫地區(qū)的水文資料應(yīng)當充分利用，不僅要利用已有的歷史水文資料，還要重視實際監(jiān)測，其內(nèi)容包括洪水汛期、年降水量、暴雨量等洪汛數(shù)據(jù)。（2）要注重數(shù)據(jù)合理。在得到資料后，在設(shè)計計算過程中，要根據(jù)獲得的基本資料和相關(guān)計算方法得出相關(guān)參數(shù)。這些相關(guān)參數(shù)都應(yīng)進

7、行進一步的分析與檢查，保證其合理。對于補充的洪汛資料，需要分析和論證，保證其有重現(xiàn)期，和本地實際得出的洪汛信息的調(diào)查相比較，檢查合理性。（3）要進行數(shù)據(jù)復(fù)核。要保證資料的復(fù)核與數(shù)據(jù)的復(fù)核。尤其是洪汛資料和流域特征等對最終數(shù)據(jù)影響比較大的內(nèi)容，要格外注意，保證不發(fā)生系統(tǒng)性的錯誤，也要保證錯誤的及時改正。（4）要挑選相適應(yīng)的標準。在保證洪汛數(shù)據(jù)合理、準確后，就要比照數(shù)據(jù)與建筑物級別，挑選相適應(yīng)的抗洪標準。這個過程要嚴格按照國家指標進行，對其

8、質(zhì)量、用材等進行進一步確認，要校準洪水、洪峰流量與洪量，作為設(shè)計水庫特征的依據(jù)。 </p><p>　　2．提高抗震性。地震災(zāi)害是造成土石壩潰壩的一大原因，且造成的結(jié)果通常十分嚴重。因此抗震性也是土石壩設(shè)計的重要內(nèi)容。（1）應(yīng)當復(fù)核地質(zhì)條件。要實際監(jiān)測當?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境，取得地質(zhì)資料。其內(nèi)容包括地震帶、斷層交匯帶、密集縫隙區(qū)等地質(zhì)環(huán)境，并且要考慮河床自身的條件，如河床土質(zhì)、是否緩傾、土層質(zhì)量、是否架空、地基是否沉降等

9、內(nèi)容，另外由于土石壩大多就地取材，要考慮到當?shù)赝潦|(zhì)量，如是否有水溶性巖石等。（2）要重視分析。在得到上述材料后，應(yīng)當對土石壩的抗震性進行靜動力分析，主要方法如擬靜力法，考慮到條塊水平地震慣性、設(shè)計烈度、動態(tài)分布系數(shù)等；也可以利用動力法，考慮震前壩體初始狀態(tài)，通過非線性應(yīng)力的應(yīng)變關(guān)系來得出結(jié)論。此外要考慮到土石壩地震的永久變形和殘余變形。（3）要核準數(shù)據(jù)。在根據(jù)上述材料得出相關(guān)數(shù)據(jù)后，要嚴格按照國家標準進行設(shè)計，確定建筑物防震等級。要對

10、數(shù)據(jù)、材料進行復(fù)核，保證數(shù)據(jù)的合理性。（4）要考慮到用材。要改善土體抗液化的性能，就要避開易液化的土體，采用抗液化破壞的結(jié)構(gòu)。（5）最后要注重結(jié)構(gòu)。為了抗震，要從壩高、地基、水庫防控設(shè)施、壩軸線以及防滲體選材等方面考慮抗震。 </p><p>　　3．確保壩體防漏與排水。（1）要注重當?shù)赝潦|(zhì)量。選擇材質(zhì)要避開易液化的土質(zhì)，同時要考慮到當?shù)氐刭|(zhì)條件。（2）要保證防滲墻的設(shè)計。如果壩體設(shè)計的孔隙比較大，用其他防滲方

11、式已經(jīng)不足夠防滲要求時，可以考慮沿著壩軸線設(shè)立防滲墻。但防滲墻要經(jīng)過仔細設(shè)計，比如其底部必須深入二層基巖，最好能選用混凝土作為防滲墻的建材，而制造方法最好選擇灌漿。（3）要保證多重結(jié)合，上堵下排。在設(shè)計過程中，最好在上游、壩體和下游共同采取措施保證防滲漏，運用粘土鋪蓋的方式進行水平防滲，并結(jié)合開挖導(dǎo)滲溝的方式。要多采取充填、灌漿的方式，填補壩體孔隙，起到防身效果。而上游最好鋪設(shè)防滲層，保證其防身效果，而在下游，要爭排水棱體有效。（4）要

12、做到排水滲漏相結(jié)合。而在排水方面，要做到和防滲漏相結(jié)合，能做到有效排走壩體和基礎(chǔ)的少量滲水，保證降低濕潤線，而確保滲透的壓力。（5）設(shè)計合理?？梢詫蚊媾潘O(shè)計進行進一步的加強，最好更夠?qū)⒎潘酪崎_，保證其不會直接對沖壩腳。并且保證排水道暢通，能夠接入下游河道。而對上游壩面應(yīng)該設(shè)計加入預(yù)制塊進行護坡，下游最好能采用曹丕護坡，并增設(shè)堆石排水棱體。 </p><p>　　4．壩坡的加固與防滑。（1）要充分考慮建設(shè)地

13、的地理環(huán)境。首先要對河床的土質(zhì)、是否有架空層等地質(zhì)條件進行考察，其次要考慮地基是否沉陷、當?shù)赝潦乃苄缘炔牧蠁栴}，然后結(jié)合當?shù)厮臈l件，考慮好壩坡的建設(shè)標準。（2）要選擇正確的壩型。如混凝土拱壩壩型、混凝土重力壩壩型、土壩壩型等。選擇壩型有許多要件，如自重、選材、施工工藝、滲水性、壩基穩(wěn)固性、抗震性、耗材、溫度，并結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，選擇使用什么壩型。（3）最后要保證壩型的實際生成。在選擇好壩型后，要保證它的優(yōu)勢能被切實達成。如選材，

14、要考慮到土石壩就地取材的特點，要保證材料切實可得；比如施工條件，要保證當?shù)氐淖匀画h(huán)境不會阻礙施工等。 </p><p>　　5．確保樞紐布置合理。（1）要選擇正確的壩址。選擇壩址要考慮到多個條件，要考慮到壩址所處地區(qū)施工方便、交通便利；并且要保證工程量較小、施工期可以較短；還要考慮降低成本；并且要考慮到選擇的壩址自然環(huán)境相對穩(wěn)定，保證土石壩的使用壽命。（2）要保證樞紐的全面性。要根據(jù)當?shù)氐淖匀?、?jīng)濟、社會情況，考

15、慮到樞紐運行的各種可能，并以此來設(shè)定樞紐的設(shè)施內(nèi)容，目的是為了保證在任何情況下，該樞紐都能正常的運作，而不會被中斷。（3）要考慮降低相對費用。 這一條的前提是保證樞紐的建筑強度和穩(wěn)定，在保證這一項后，可以考慮其運作成本，合理安排樞紐的運作，降低其維護、總造價和年運作費用等。（4）要考慮布局緊湊。在盡量少的空間內(nèi)布置盡量多的樞紐，這樣可以保證減少連接性的建筑，保證安全，降低成本。 </p><p><b>

16、;　　三、結(jié)語 </b></p><p>　　土石壩大多就地取材，因此成本低、適應(yīng)性強，在此基礎(chǔ)上又有較好的抗震性，壽命較長，所以在我國廣泛應(yīng)用。本文在此提出了自己的一些見解，可與同行共同探討。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 郭軍.歐美國家近期潰壩研究及發(fā)展動向[J].中國水利，200