注冊土木工程師專業(yè)案例 碾壓式土石壩設(shè)計ppt課件

1、考 試 大 綱 熟練掌握筑壩材料選擇與填筑標準。 熟練掌握壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計：壩體材料分區(qū)、壩坡、防滲體選擇、反濾與過渡層設(shè)計；壩體排水及構(gòu)造要求。 熟練掌握基礎(chǔ)處理設(shè)計：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。 掌握壩的滲流、滲透穩(wěn)定及壩坡穩(wěn)定計算。 掌握混凝土面板堆石壩斷面設(shè)計及周邊和板間接縫止水構(gòu)造設(shè)計。了解碾壓式土石壩安全監(jiān)測設(shè)計。了解碾壓澆筑式瀝青面板與心墻設(shè)計。了解分期施工和擴建加高設(shè)計?？?試 大 綱第四章 碾壓式土石壩設(shè)計一、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)的工程性質(zhì)。（2石料的工

2、程性質(zhì)在長時期內(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、運輸和壓實。三 各種筑壩材料的填筑標準填筑標準應(yīng)根據(jù)各種因素綜合研究確定含礫和不含礫的粘性土的填筑標準應(yīng)以壓實度和最優(yōu)含水率作為設(shè)計控制指標。設(shè)計干密度應(yīng)以擊實最大干密度乘以壓實度求得。 一 壩體材料分區(qū)（1均質(zhì)壩分為壩體、排水體、反濾層和護坡等區(qū)。（2防滲體在上游面時，壩體滲透性宜從上游至下游逐步增大；防滲體在中間時，壩體滲透性宜向上、下游逐步增大。（3當采用風化料或軟巖筑壩時，壩表面應(yīng)設(shè)保護層，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

3、、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)驗或近似方法初步擬定，最終應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定計算確定。（2當壩基抗剪強度較低，壩體不滿足深層抗滑穩(wěn)定要求時，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，應(yīng)分壩段進行穩(wěn)定計算，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、運行和抗震等因素確定。 2壩頂蓋面材料應(yīng)根據(jù)當?shù)夭牧锨?/p>

4、況及壩頂用途確定，宜采用密實的砂礫石、碎石、單層砌石或瀝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

5、部以及斜墻的上游側(cè)均應(yīng)設(shè)置保護層，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。 五 反濾層與過渡層設(shè)計（1設(shè)計原則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： 使被保護的土不發(fā)生滲透變形； 滲透性大于被保護土，能通暢地排出滲透水流； 不致被細粒土淤塞失效。 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

6、，并保護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水；應(yīng)按反濾原則設(shè)計，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 七 護坡 壩表面為土、砂、砂礫石等材料時應(yīng)設(shè)專門護坡，堆石壩可采用堆石材料中的粗顆粒料或超徑石做護坡。（1護坡的形式、厚度及材料粒徑。（2護坡的形式。（3護坡的厚度和粒徑計算。（4護坡的覆蓋面積應(yīng)按以下要求確定：（5護坡料與被保護料

7、之間應(yīng)滿足反濾要求，并設(shè)置排水。寒冷地區(qū)的粘性土護坡，應(yīng)根據(jù)凍脹是否引起護坡變形設(shè)置不小于當?shù)貎鼋Y(jié)深度的防凍墊層。（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行滲流控制，解決辦法是做好防滲和排水。（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)計要求4. 固結(jié)灌漿的設(shè)計要求（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、強夯、泡水預(yù)壓或綜合措施（一

8、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、下游壩坡和坡腳的沖刷等因素的有害影響。（一壩的滲流計算1 . 滲流計算的內(nèi)容2 . 滲流分析的目的3 . 滲流計算工況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LHHk2q2221LxHHHHx)(22212211121Hmmb224 . 0(2 . 1DHAA)

9、4.01(5.0222HmDmA)4.0(212221HLHHkqDx（二滲透穩(wěn)定計算1 . 滲透穩(wěn)定的計算內(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的規(guī)定執(zhí)行；2在沒有反濾層保護時，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,或提高土體的抗?jié)B強度,以防止?jié)B透

10、破壞。 三 壩坡穩(wěn)定計算概述計算工況與內(nèi)容1施工期包括竣工時）、穩(wěn)定滲流期、水庫水位降落期和正常運用遇地震四種工況。2計算內(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； 正常運用遇地震的上、下游壩坡。 四 壩的應(yīng)力與變形分析 土石壩的應(yīng)力及變形分析內(nèi)容 固結(jié)與沉降分析 應(yīng)力及應(yīng)變分析（一混凝土面板堆石壩斷面設(shè)計1 . 面板壩的主要組成部分2 . 壩頂結(jié)構(gòu)3 . 壩坡（二混凝土面板堆石壩周邊和板間接縫止水構(gòu)造設(shè)計 瀝青混凝土具有較好的塑性和柔性，滲透系數(shù)約為10-710-9cm/s，所以防滲和適應(yīng)變形的能力均較好，產(chǎn)生裂縫時，有一定的自行愈合的功能，而且施工受氣候的影響也小，故適于用作土石壩的防滲體材料。 瀝青混凝土防滲體可作成斜墻或心墻。 瀝青混凝土心墻可作成豎直的或傾斜的。 用作防滲體的瀝青混凝土，要求具有良好的密度、熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、防滲性、可撓性、和易性和足夠的強度.（一分期施工設(shè)計1 . 分期施工設(shè)計原則2 . 分期施工設(shè)計（二擴建加高設(shè)計1 . 設(shè)計原則2 . 擴建加高設(shè)計（一碾壓土石壩安全監(jiān)測設(shè)計 土石壩的安全監(jiān)測應(yīng)按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（SL274-2019