水庫土石壩設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)探究

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1、水庫土石壩設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)探究【摘要】在現(xiàn)代施工技術(shù)中,土石壩和堆石壩是較經(jīng)濟(jì)的,勞動消耗量較小,運行上也較為安全可靠。本文介紹了水庫土石壩的基本特征，分析研究了水庫土石壩設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)。【關(guān)鍵詞】水庫土石壩設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)中圖分類號：TV62文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：土石壩最早是單獨的土壩和石壩在逐漸演變過程中發(fā)揮各自優(yōu)勢后才形成的。由于土壩壩料的顆粒細(xì)、滲透性小、土質(zhì)軟、需要斷面大，石壩的顆粒粗、透水性強、強度高、需要斷面小，若將兩者混合，就能發(fā)揮各自優(yōu)勢，于是產(chǎn)生了當(dāng)代土石壩。一般當(dāng)石料占壩料的50％以上，稱為堆石壩，其它由不同比例土石混合組成的均稱為

2、土石壩。土石壩以其發(fā)展快、應(yīng)用廣等特點成為了世界壩工建設(shè)中一種重要的壩型。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。我國水庫應(yīng)用廣泛,土石壩就地取材、造價低廉,又有較好的抗震性,使用壽命較長,不拘泥于地質(zhì)條件。在我國土石壩水庫的比例大于95%。一、水庫土石壩的基本特征土石壩是用土、砂、砂礫、石料等當(dāng)?shù)夭牧戏謱幽雺憾傻臄r河壩。在國內(nèi)外攔河壩中,8土石壩數(shù)量最多。據(jù)不完全統(tǒng)計,全世界壩高超過15m的土石壩有29000多座,我國各種高攔河壩共有86000多座,其中土石壩占90%以上。土石壩得到

3、廣泛發(fā)展的原因：可就地取材,節(jié)省水泥、鋼材、木材等；隨著土力學(xué)理論發(fā)展和土石壩工程經(jīng)驗的積累,防滲土料已由粘土壤土等傳統(tǒng)細(xì)料擴(kuò)展到黃土、坡殘積土、礫石土等,隨著大功率振動碾的問世,壩殼石料的采用也由新鮮堅硬直至軟巖,以及基坑挖出石渣,均可用振動碾壓密實,可避免早期面板堆石壩由于用拋填法填筑堆石料,蓄水后在水壓作用下堆石沉降,使面板破裂,產(chǎn)生漏水事故；對壩基要求相對低,無論承載力或抗剪強度都比對混凝土壩要求低,可修在土基、砂礫甚至深厚砂礫基上,而混凝土壩難以做到；近年大型土方機(jī)械出現(xiàn),使修建碾壓式土石壩,從開挖、運輸?shù)侥雺憾寄懿捎么笠?guī)模機(jī)械化施工,

4、加快施工進(jìn)度,縮短建設(shè)工期,提高經(jīng)濟(jì)效益；在一般情況下,尤其在覆蓋層較深時,土石壩造價往往低于混凝土壩。目前,在美國等發(fā)達(dá)國家,已建土石壩數(shù)量幾乎是砼壩的100倍。在我國,現(xiàn)有大壩8.7萬多座,其中90%以上也是土石壩。根據(jù)對以往土石壩破壞資料的統(tǒng)計分析,屬于勘測設(shè)計方面原因的在國內(nèi)外均占40%以上。因此,就土石壩設(shè)計方面的有關(guān)問題展開探討和交流無疑是有益的。二、水庫土石壩設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)土石壩的設(shè)計重點在于預(yù)防險情、除險加固。81、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(zhǔn)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

5、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(dāng)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(jìn)行進(jìn)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(jìn)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

6、，也要保證錯誤的及時改正。（4）要挑選相適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。在保證洪汛數(shù)據(jù)合理、準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。這個過程要嚴(yán)格按照國家指標(biāo)進(jìn)行，對其質(zhì)量、用材等進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)，要校準(zhǔn)洪水、洪峰流量與洪量，作為設(shè)計水庫特征的依據(jù)。8（5）要適當(dāng)考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境。除了參考數(shù)據(jù)以外，還要適當(dāng)考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境。水庫地理特征明顯、水域十分重要的地區(qū)，或者一旦土石壩潰壩將會對下游地區(qū)造成巨大影響的，為了確保該地區(qū)的安全，應(yīng)該考慮按照可能最大洪水（PMF）的級別作為洪水標(biāo)準(zhǔn)，如果預(yù)定設(shè)計在2-4級建筑物的標(biāo)準(zhǔn)，可適當(dāng)提高1-2級。2、提高抗震性地震災(zāi)害

7、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(yán)重。因此抗震性也是土石壩設(shè)計的重要內(nèi)容。（1）應(yīng)當(dāng)復(fù)核地質(zhì)條件。要實際監(jiān)測當(dāng)?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、地基是否沉降等內(nèi)容，另外由于土石壩大多就地取材，要考慮到當(dāng)?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(dāng)對土石壩的抗震性進(jìn)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

8、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(zhǔn)數(shù)據(jù)。8在根據(jù)上述材料得出相關(guān)數(shù)據(jù)后，要嚴(yán)格按照