2017二级建造师水利水电考点:土石坝的构造及作用
(一)土石坝:基本剖面是梯形,由坝顶构造、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等细部构造组成。
1.坝顶宽度:根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。高坝可选用10-15m,中、低坝可选用5-10m。宽度必须充分考虑心墙或斜墙顶部及反滤层、保护层的构造需要。
2.护面。材料可采用碎石、砌石、沥青、砼,IV级以下的坝下游也可以采用草皮护面。为排雨水,坝顶应做成向一侧或两侧倾斜的横向坡度,坡度宜采用2%-3%。对于有防浪墙的坝顶,则宜采用单向向下游倾斜的横坡。
3.防浪墙、坝顶上游侧常设砼或浆砌石防浪墙,高度一般为1.0-1.2m。
(二)防渗体
土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等,作用:减少渗流量;降低浸润线,增加下游坝坡的稳定性;降低渗透坡降,防止渗透变形。
砼重力坝:防渗层厚度一般为1/20-1/10水头,但不小于2米。
(三)土石坝的护坡与坝坡排水
1.护坡。土石坝的护坡形式有:草皮(不能做上游护坡)、抛石、干砌石、浆砌石、砼或钢筋砼、沥青砼或水泥土等。作用:防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。
2.坝坡排水。除干砌石或堆石护面外,均必须设坝面排水。坝较长时,则应沿坝轴线方向每隔50-100m左右设一横向排水沟,以便排除雨水。
(四)土石坝的排水设施
1.排水设施。形式有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。坝体排水的作用:降低坝体浸润线(后四种)、孔隙水压力,防止坝坡土冻胀破坏。在排水设施与坝体、土基接合处,都应设置反滤层。前两种最常用。
(1)贴坡排水。紧贴下游坝坡表面,由1-2层堆石或砌石筑成,顶部应高于坝体浸润线的逸出点,保证坝体浸润线位于冰冻深度以下。贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修,但不能降低浸润线,且易因冰冻而失效,常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝。
(2)棱体排水。在下游坝脚处用块石堆成棱体,顶部高程应超出下游最高水位,超出高度应大于波浪沿坡面的爬高,并使坝体浸润线距坝坡的距离大于冰冻深度。应避免棱体排水上游坡脚出现锐角,顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定,不得小于1.0m,棱体排水可降低浸润线,防止坝坡冻胀和渗透变形,保护下游坝脚不受尾水淘刷,多用于河床部分(有水)的下游坝脚处。
2.反滤层。为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形,在防渗体与坝壳、坝壳与排水体之间都要设置2-3层粒径不同的砂石料作为反滤层。材料粒径沿渗流方向由小到大排列。