§2土石壩的剖面和構(gòu)造組成：壩身——維持穩(wěn)定防滲體——降低浸潤線，防止?jié)B透破壞，減少滲流量排水設(shè)備——排除滲水，增加下游穩(wěn)定性護(hù)坡——防止波浪、冰、雨水、水流的破壞設(shè)計(jì)：(1)根據(jù)壩址附近土石料的分布情況（種類、數(shù)量、距離）以及地形地質(zhì)條件選擇壩型。(2)擬定基本尺寸。(3)驗(yàn)算校核，修改，達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)。1、壩頂高程一、土石壩剖面的基本尺寸壩頂高程計(jì)算正常情況和非常情況，取大值。設(shè)防浪墻時(shí)，d是指靜水位到墻頂?shù)母卟?，并?guī)定：正常情況下壩頂高出靜水位0.5m，非常情況下不低于靜水位。這是指沉降后的數(shù)值，必須預(yù)留沉降值。地震區(qū)安全超高應(yīng)包括地震引起的壩體沉降和涌浪高度。面板壩“L”型防浪墻2、壩頂寬度壩頂寬度與穩(wěn)定沒有關(guān)系，取決于構(gòu)造、交通、施工及運(yùn)行等要求。無交通要求時(shí)：壩高大于100m時(shí)，Bmin=H1/2。壩高小于100m時(shí)，Bmin=0.1H。壩高小于30m時(shí)，Bmin>=3m。與穩(wěn)定有直接關(guān)系，參照已建工程或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擬定，再進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。一般情況下，土壩的壩坡坡度上游比下游緩，因?yàn)?1)上游浸在水中，土的抗剪強(qiáng)度較低；(2)庫水位驟降時(shí)，壩體內(nèi)的滲透壓力不利于上游壩坡穩(wěn)定。高壩均變坡，變坡處設(shè)馬道（每隔10~30m），馬道上設(shè)置排水溝匯集雨水防止沖刷，還可以檢查和維修。3、壩坡南陽鴨河口水庫主壩嵊州市南山水庫變坡、馬道二、壩的防滲體滿足防滲、構(gòu)造、施工、防裂等方面要求。有土質(zhì)防滲體和人工材料防滲體兩種。土質(zhì)防滲體——心墻、斜墻、斜心墻、鋪蓋人工材料防滲體——（瀝青混凝土、鋼筋混凝土）心墻、面板海南州恰讓水庫（2010.8）羊足碾碾壓的土質(zhì)心墻(1)土質(zhì)心墻頂部在靜水位以上的超高，正常運(yùn)用時(shí)為0.3~0.6m，非常運(yùn)用時(shí)不低于校核洪水位。頂寬考慮機(jī)械施工且不小于2m，邊坡在0.15~0.30；底寬取決于允許滲透坡降，且不小于3m。頂面需要保護(hù)（冰凍和干燥厚度，且不小于1m），與岸坡結(jié)合加寬。(2)土質(zhì)斜墻頂部在靜水位以上的超高，正常運(yùn)用時(shí)為0.6~0.8m，非常運(yùn)用時(shí)不低于校核洪水位。頂寬（垂直于上游面的厚度）不小于2m；底寬取決于允許滲透坡降，不小于水頭的1/5，防止斷裂。上游面需要保護(hù)（冰凍和干燥厚度，不小于1m），外坡按穩(wěn)定確定。(3)土質(zhì)斜心墻介于心墻和斜墻之間，可克服心墻壩可能產(chǎn)生的拱效應(yīng)和斜墻壩對(duì)變形敏感。適用于高土石壩。斜心墻的傾斜度對(duì)心墻的應(yīng)力影響很大。(4)土質(zhì)鋪蓋與斜墻相連，要求地基與鋪蓋土料的滲透系數(shù)值比在1000以上。厚度由上游向下游加厚，由允許滲透坡降確定，與斜墻連接處厚度不小于3~5m。長度為水頭的4~6倍，需清基后填筑，頂面需保護(hù)層。(5)瀝青混凝土防滲體瀝青混凝土柔性和塑性較好，滲透系數(shù)10-7~10-10cm/s。防滲和適應(yīng)變形能力較好。當(dāng)產(chǎn)生裂縫時(shí)，可自行愈合。施工簡單、造價(jià)低廉。可以有心墻和斜墻兩種類型。在堆石壩中應(yīng)用較廣。三峽工程副壩茅坪溪大壩是瀝青混凝土心墻堆石壩。(6)鋼筋混凝土防滲體常用作堆石壩中的斜墻，不需保護(hù)層，即為面板堆石壩。在建的水布埡混凝土面板堆石壩，壩高233m，為世界最高的面板堆石壩。三、壩體排水設(shè)備主要目的：①防止?jié)B流出逸處的滲透變形；②降低壩體內(nèi)的浸潤線和孔隙壓力，改變滲流方向，增加壩體穩(wěn)定；③保護(hù)壩坡，防止凍脹破壞。要有充分的排水能力，能自由地向下游排出滲水，需按排水反濾原則設(shè)計(jì)，保證壩體和地基土不發(fā)生滲透變形。排水設(shè)備的型式與壩型、下游水位、材料、施工條件、氣候條件等因素有關(guān)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。排水設(shè)備包括棱體排水、褥墊排水、貼坡排水、綜合式排水等。1、棱體排水在壩腳用塊石堆筑而成。適用于下游有水的情況。能降低壩體浸潤線、防止壩坡凍脹和滲透變形，保護(hù)下游壩腳，且有支持壩體增加穩(wěn)定的作用。是一種可靠的排水型式。頂部應(yīng)超出下游最高水位，大于波浪爬高，超高（按建筑物級(jí)別）。保證浸潤線距坡面的距離大于凍結(jié)深度，尺寸如圖。設(shè)反濾層。廣州市獅洞水庫2、貼坡排水又稱表層排水，設(shè)在下游壩坡底部，由1~2層堆石或砌石筑成。結(jié)構(gòu)簡單、省料且便于檢修，可防止?jié)B透破壞，保護(hù)下游壩腳。因未伸入壩體，不能降低浸潤線；防凍性較差。常用于下游無水的中小型水庫的均質(zhì)壩，以及有良好防滲體、壩體浸潤線較低的中等高度的土石壩。石塊與壩坡間設(shè)反濾層。頂部高于壩體浸潤線的逸出點(diǎn)，使壩體浸潤線位于凍結(jié)深度以下，需超高（按建筑物級(jí)別）。底腳需設(shè)排水溝，深度應(yīng)使水面結(jié)冰后，排水溝的下部仍有足夠的排水?dāng)嗝?，滿足穩(wěn)定要求。貼坡排水宣城市塘埂頭水庫宣城市天子門水庫3、褥墊排水排水體平鋪在壩下游的部分地基上。伸入壩體內(nèi)部，降低浸潤線效果顯著，有利于壩基排水。但對(duì)地基不均勻沉陷的適應(yīng)能力較差，易斷裂，檢修困難。適用于下游無水或下游水位很低的情況。長度不超過1/3~1/4的壩底寬度。厚度需要計(jì)算，不小于30cm。4、綜合式排水兼有各種排水的優(yōu)缺點(diǎn)。反濾層四、護(hù)坡作用：上游護(hù)坡防止波浪淘刷、冰層和漂浮物的損害、順壩水流沖刷等危害；下游護(hù)坡（均質(zhì)壩）防止雨水沖刷，風(fēng)浪、冰層和水流作用，動(dòng)物、凍脹、干裂等對(duì)壩坡的破壞。下游坡由堆石、卵石、碎石砌成，不設(shè)護(hù)坡。要求：堅(jiān)固耐久，能抵抗各種因素的破壞，保證底層不受淘刷。盡可能就地取材，降低造價(jià)。施工簡單，維修方便。型式：上游，砌石護(hù)坡、堆石護(hù)坡、混凝土護(hù)坡、鋼筋混凝土護(hù)坡、條石、預(yù)制混凝土構(gòu)件等；下游，砌石護(hù)坡、堆石護(hù)坡、碎石護(hù)坡、草皮護(hù)坡、條石、預(yù)制混凝土構(gòu)件等。范圍：上游，壩頂至水庫最低水位以下2.5m；下游，壩頂至排水棱體或壩腳。江西吉安福華山土壩下游坡排水棱體馬道和排水溝1、砌石護(hù)坡人工鋪砌塊石。石塊堅(jiān)硬、耐風(fēng)化，力求緊密嵌緊。大小根據(jù)風(fēng)浪大小計(jì)算確定。砌石下設(shè)碎石或礫石墊層，可2~3層。2、堆石護(hù)坡將適當(dāng)級(jí)配的石塊直接倒在壩面墊層上，不用人工鋪砌。堆石抵抗風(fēng)浪的能力低于砌石，厚度大些。下面設(shè)砂礫石墊層。泌陽縣板橋水庫泌陽縣板橋水庫南陽市鴨河口水庫唐河縣虎山水庫砌石護(hù)坡宣城市天子門水庫泌陽縣板橋水庫東海縣安峰山水庫唐河縣虎山水庫草皮護(hù)坡宣城市天子門水庫南陽市鴨河口水庫蒼南縣橋墩水庫蒼南縣吳家園水庫蒼南縣吳家園水庫龍游縣沐塵水庫溧水縣臥龍山水庫/混凝土板混凝土預(yù)制構(gòu)件護(hù)坡蒼南縣橋墩水庫/大理石蒼南縣橋墩水庫/大理石嵊州市南山水庫/條石松陽縣東塢水庫/條石東?？h安峰山水庫/混凝土南京市山湖水庫/生態(tài)新型護(hù)坡五、壩頂構(gòu)造壩頂設(shè)路面，有交通要求時(shí)，按道路要求設(shè)計(jì)。上游設(shè)防浪墻，下游設(shè)欄桿。路面為1~3%的斜坡，設(shè)縱向排水溝。蒼南縣吳家園水庫/大理石條石松陽縣東塢水庫/混凝土-花壇溧水縣禇山頭水庫/混凝土墩嵊州市南山水庫/防浪墻-護(hù)欄新型壩頂結(jié)構(gòu)§3土石壩的材料組成：壩殼——維持穩(wěn)定防滲體——降低浸潤線，防止?jié)B透破壞，減少滲流量排水設(shè)備——排除滲水，增加下游穩(wěn)定性護(hù)坡——防止波浪、冰層、雨水、水流的破壞工作條件不同，對(duì)材料的要求也不同。應(yīng)具有與其使用目的相適應(yīng)的工程特性，且具有長期穩(wěn)定性。一、筑壩材料的選擇1、防滲體土料應(yīng)具有足夠的防滲性能和一定的抗風(fēng)化能力、低壓縮性、足夠塑性、體積變化小（浸水與失水）。心墻、斜墻、鋪蓋等土料的滲透系數(shù)應(yīng)小于10-5cm/s，均質(zhì)壩土料的滲透系數(shù)應(yīng)小于10-4cm/s。粘粒含量、塑性指數(shù)等要求…由于重型壓實(shí)機(jī)具的選用，可用土料的級(jí)配范圍較大。2、壩殼土料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、透水性、抗?jié)B和抗震穩(wěn)定性。各種土料均可用于壩殼的不同部位，均勻的中細(xì)砂、粉砂應(yīng)用于干燥區(qū)。優(yōu)先選用不均勻和連續(xù)級(jí)配的砂石料（易壓實(shí)）。3、排水設(shè)備、護(hù)坡石料應(yīng)足夠的抗水性、不易溶蝕、軟化系數(shù)不小于0.75~0.85、抗凍融、抗風(fēng)化。飽和抗壓強(qiáng)度不小于40~50MPa，孔隙率不大于3%，吸水率不大于0.8，容重大于22kN/m3。塊石、碎石、卵石均可用，不宜采用風(fēng)化巖石。1、粘性土料二、填筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)土料越密實(shí)、強(qiáng)度等性能越好，但需要的壓實(shí)功能越大。根據(jù)壩的等級(jí)、施工條件、土料的壓實(shí)特性、填土干容重和含水量與土的力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系等綜合分析，確定填筑標(biāo)準(zhǔn)。壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)最優(yōu)含水量——一定壓實(shí)功能下，對(duì)應(yīng)最大干容重的含水量。壓實(shí)功能越大，最優(yōu)含水量越小。當(dāng)實(shí)際含水量小于最優(yōu)含水量時(shí)，增加壓實(shí)功能很有效果；當(dāng)實(shí)際含水量大于最優(yōu)含水量時(shí)，增加壓實(shí)功能的效果不明顯。粘性土的填筑含水量控制在最優(yōu)含水量附近，偏離不超過2~3%。當(dāng)含水量略低于最優(yōu)含水量時(shí)，可得到較高的密實(shí)度和低壓縮性，但土體適應(yīng)變形的能力和浸水后的強(qiáng)度將顯著降低，力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定；當(dāng)含水量略高于最優(yōu)含水量時(shí)，土體適應(yīng)