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土石坝坝型及几个相关问题的探讨【摘要】土石坝是一种历史悠久、又充满活力的坝型通过土石坝的发展概况介绍围绕土石坝坝型和主要的几个相关问题简明清晰地探讨了土石坝发展的脉络、坝型种类及当前主流坝型、以及防渗体系、反滤层、覆盖层处理、料源问题等结合具体的工程经验引进一些较为成熟的经验或技术原则。【关键词】土石坝；坝型；防渗体系；覆盖层处理；安全高效；经济合理1引言土石坝指由土、石料或混合料等当地材料经抛填、辗压等堆筑成的坝是一种历史悠久、最为普及和常见的坝型。上世纪50年代近代以来土石坝筑坝技术结合工业水平尤其是机械制造业、电子计算机计算的发展而发展；20世纪70年代后期随着岩土力学理论、筑坝技术和大型土石方施工机械的进步促成了一批高坝的建设。因为各种地形、地质条件的适应性和较佳的经济性土石坝已是世界坝工中应用最为广泛、发展最快的一种坝型。统计发现几乎所有流域的龙头水库大坝基本都具有深厚覆盖层、较差地质条件、宽阔河谷比较适合建设土石坝。2土石坝坝型2.1土石坝类别土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝按筑坝材料可分为土坝、土石混合坝、堆石坝土石坝按其施工方法可分为碾压式土石坝、冲填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝等目前应用最为广泛的碾压式土石坝按防渗设施可分为均质坝、土质防渗体分区坝和非土质材料防渗体坝。近年将混凝土技术引入土石坝技术充分利用土、石、混凝土的材料特性形成胶凝材料坝也不断在革新着土石坝型。2.2当前土石坝主要坝型当前碾压土石坝的基本剖面由上下游块石区、过渡料区、反滤料区、防渗体构成。根据防渗体结构形式的不同可以分为斜心墙土石坝、直心墙土石坝、面板堆石坝。从应力、应变、安全、经济的角度而言各种类型的土石坝均有不同的特点直心墙堆石坝在坝坡稳定性、坝体应力、地形地质条件、基础处理、抗震性能、施工方便性、工程造价等方面的优越性使其逐步成为高坝中的主流坝型。比较典型的工程比较多直心墙土石坝如四川硗碛、瀑布沟、云南糯扎渡斜心墙土石坝如河南小浪底面板堆石坝如湖北水布垭、贵州三板溪等。3几个相关问题的探讨3.1防渗体系大坝坝体挡水时由于上、下游水位差的作用水将经坝体和坝基的颗粒孔隙向下游渗透渗透除可能导致水库的水量大量流失还可能引起坝体或坝基产生管涌、流土等渗透变形导致溃坝事故。同时以坝体浸润线为界浸润线上的土为非饱和状态线下土体则呈饱和状态土体饱和后其抗剪强度指标也将相应降低对坝坡稳定不利。因此应设置防渗和排水措施以减少水库的渗漏损失和保证坝坡的稳定性。目前成熟的土石坝防渗体系包括心墙、防渗墙、帷幕灌浆很多时候是三者或两者共同作用联合防渗。防渗体系的正常运行构筑了土石坝安全的生命线。故工程设计、施工过程中须对防渗体系设施的严格控制。3.2反滤层设计和运行经验表明坝基防渗墙与大坝防渗体的连接处一般应力和应变较大需要通过合理的结构形式和连接方式来解决。故对于覆盖层上土石坝尤其是高坝需充分重视防渗墙顶部与河床廊道或心墙的连接、河床廊道与两岸基岩廊道连接。为确保结构连接部位安全可靠同时使大坝工程防渗体系具有一定的“自愈”能力反滤层的设置必不可少。反滤层的基本形式分为垂直反滤和水平反滤其主要功能为滤土排水。反滤料主要为人工拌制通过调整颗粒级配满足不同分区的功能需要。反滤层的安全运行是土石坝工程的第二条生命线。3.3覆盖层常规处理（1）勘探及实验深厚覆盖层上建坝应十分重视地勘工作。对于覆盖层深度、构成、详细分层、压实度、各分层岩土的级配、密度、物理力学特性及渗透特性可能的液化砂层分布及埋深有无连续分布且较厚的渗透系数相对较小的岩土层等均应进行深入的研究。对坝基覆盖层应进行必要的室内或室外物理力学试验提出坝基岩土体的渗透系数、允许渗透比降和承载力、变形模量、抗剪强度等各种物理力学参数。（2）坝基渗漏及渗流控制坝基渗漏及覆盖层地基的渗透稳定是砂砾石覆盖层地基存在的主要问题应采取适宜的防渗排渗措施。常见的形式和特点：水平防渗如水平铺盖等便宜易实现但效果有限；垂直防渗如截水槽、防渗墙、帷幕灌浆等是解决问题的有效、可靠手段应用普遍。根据“上堵下排”的渗控设计原则在大坝防渗体下游设置水平排水褥垫和反滤盖层是有效补充措施。（3）坝基抗滑稳定问题由于坝基深厚覆盖层的结构复杂抗剪强度不一有的还存在粘土、粉土、细砂层等低强度土层影响大坝的抗滑稳定。常见工程措施是挖除表层软弱土层、放缓坝坡、增加坝坡压重对深部软弱土层可采取固结灌浆、振冲置换加固等措施。（4）坝基沉降、不均匀沉陷