1中小型土石壩使用現狀及其險情分析

1．1現狀

土石壩在我國具有悠久的歷史，主要是有由當地土料和石料組成。按照高度可分為低壩、中壩和高壩，按照施工方法可分為沖填式、碾壓式等。土石壩可在當地直接取材，使得水泥、鋼材等其他材料大大節省，施工簡單，因適應變形能力強，對地基無太高要求，且結構簡單方便擴建維修。其不足之處在于由于壩身不能溢流，所以在施工導流方面作用較弱，而且施工成本相對較高。從20世紀50年代起，近代土石壩技術迅速發展，在我國許多中小型水庫中都有應用。

1．2險情

首先是滲漏，主要是指壩身滲漏和壩基滲漏，對水庫安全影響較大。其原因是多方面的，如基礎材料質量不合格，里面雜質太多;壩身設計不合理，厚度沒達到要求以至于滲徑不足;壩基不合理，一旦出現不均勻沉降，在其擠壓下壩基很容易變形;排水體堵塞不能發揮正常作用，甚至忽視了排水體設計;截水槽大小和工藝都不合格。其次是裂縫，出現裂縫極易導致水源流失，當達到一定量時，甚至有沖垮壩身的可能。其原因與清淤不徹底、泄洪操作不當、壩基防滲措施不合理等因素有關。此外壩體滑坡也是土石壩面臨的一大險情，可能是建設不到位、勘驗設計不合理、碾壓不到位等因素造成。

2實際案例分析

摘要:為了保證土石壩安全穩定，需要對土石壩進行合理設計。文章闡述了基于GeoStudio軟件對某水庫土石壩滲透穩定和邊坡穩定的計算過程，通過計算水力坡降和抗滑穩定安全系數對土石壩穩定設計提出合理的建議。結果表明:通過控制水力坡降和抗滑穩定安全系數，可以一定程度保證土石壩的穩定安全。本文可對類似的土石壩穩定安全設計提供參考。

關鍵詞:土石壩;GeoStudio;滲透穩定;邊坡穩定

在土石壩中，土質心墻防滲體是常有防滲結構。土石壩擋水后，在壩體內形成滲流，飽和區內土石料承受上浮力，減輕了抵抗滑動的有效重量，浸水后作用在壩上的荷載和土石料的抗剪強度都將發生變化，故在施工期、穩定滲流期、水庫水位降落期及地震等不同時期，滲流力可能引起管涌、流土等滲流破壞，也可對壩坡形成不利作用，引起壩邊坡失穩。土石壩的滲流穩定及壩坡穩定是實際工程中值得思考的問題。

1工程概況

水庫等別為Ⅲ等，包括溢洪道、土石壩和放水洞，溢洪道進水渠底板頂高程17.20m，土石壩為壤土心墻砂殼壩，工程級別3級，壩頂長400m，壩頂寬7.0m，壩頂高程29.80m，最大壩高20m。防浪墻頂高程30.80m，高1.5m，厚0.5m。上游壩坡在高程19.00m處設2.0m寬戧臺，戧臺以上坡比1∶2.5，以下為1∶2.75;壩腳設堆石壓重體，頂高程14.0m，頂寬10.0m，邊坡1∶3.0;下游壩坡在高程20.00m處設2.0m寬戧臺，戧臺以上坡比1∶2.5，以下為1∶2.75;心墻頂高程29.10m，頂寬2.0m，上下游坡比1∶0.4。上游壩坡為干砌塊石護坡，下游壩坡為草皮護坡，壩后設縱橫向排水溝，壩腳設貼坡排水。壩基砂采用混凝土防滲墻防滲(0+180.0～0+340.0)，底高程－4.0m，平均深度13.0m，確定壓重平臺高程16.00m，上游平臺寬25m，下游平臺寬10m，采用棄渣料填筑，壓重平臺設干砌塊石護面。土石壩從上游到下游分別由上游護坡、碎石、反濾層、細砂、含砂壤土心墻、細砂、下游草皮護坡組成，壩基從上到下分別由①粗砂、淤泥質中細砂;②粗砂，黑云斜長片麻巖組成，壩基粗砂允許滲流坡降建議值為0.15，地震設防烈度7度，土石壩的典型橫斷面如圖1所示。

2土石壩設計

1前言

土石壩二向穩定及非穩定滲流計算程序《DQB》，系由南京水利科學研究院水工所李祖貽、陳平等同志編制，用FORTRAN語言在TQ-16機及IBM-PC/XT機實現。該程序既可用于穩定滲流分析，又可用于非穩定滲流分析，并能適用于均質、心墻、斜墻土壩不同排水型式的變化。程序采用自動剖分單元，數據準備工作量小，算題速度快，是土石壩分析的有效工具之一，經1995年水電總局考核通過，列為在水電系統推廣應用的土石壩計算程序包十個程序之一。

土石壩邊坡穩定分析程序《STAB》是根據水利水電科學研究院陳祖煜同志所編M-16機土石壩邊坡穩定分析程序《STAB》中的簡化法。

編者應用以上二個程序于數座土石壩安全鑒定，均取得了滿意效果。

2程序的使用范圍及功能

《DQB》程序可用來計算土石壩上游壩殼水位降落期的非穩定滲流和具有不同排水型式的均質、心墻、斜墻土壩的穩定滲流，以及任意過流斷面的滲流量。該程序具有自動部分功能，只要給出剖分信息、單元及結點信息即可由程序自動形成，并計算給出自由表面線（浸潤線）位置，全部結點水頭值、不同百分數的等勢線等計算成果。

摘要：文章主要對土石壩工程類別、工程建設中存在的滲流進行分析以及施工實施過程中應如何確保工程質量

關鍵詞：土石壩滲流原理及其控制工程質量

土石壩是目前世界壩工建設工程中應用最為廣泛和發展最快的一種壩型。與其他壩型相比較，無論從經濟方面還是從施工方面，土石壩具有絕對的優勢，據不完全統計世界土石壩占大壩總數的82.9%，而在中國土石壩數量占到大壩總數的93%。

因土石壩的施工所用材料一般采用就地開采，同時在施工中充分利用各種開挖料，包括當地土料、石料或混合料，土石壩的施工即是將這些材料經過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩，故土石壩又稱作當地材料壩，對于壩體材料以土和砂礫為主時，稱土壩；以石渣、卵石、爆破石料為主時，稱堆石壩；當兩類當地材料均占相當比例時，稱土石混合壩。

土石壩按施工方法的不同，土石壩可分為：碾壓式土石壩、沖填式土石壩、水中填土壩和定向爆破堆石壩等。其中應用最為廣泛的是碾壓式土石壩，其主要特點是對基礎要求低、適應基礎變形強。

土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。而高壩筑壩技術是近代才發展起來的。

土石壩對地質條件要求相對較低，在深覆蓋層上直接修筑土石壩可以減少覆蓋層開挖，節省工程投資。目前對建造在深厚覆蓋層上的土石壩模擬計算中，壩基影響范圍只取至覆蓋層底部，覆蓋層以下的基巖作為剛性體考慮，但實際工程情況并不完全相同。當覆蓋層以下是變形模量很小的軟巖時，壩體以及防滲結構可能產生更大的沉降和變形,這將影響防滲系統的可靠性。

由于國內很少有這方面的工程實例介紹，故本文采用西霞院河床段土石壩作為計算模型，應用鄧肯模型對壩體、壩基進行三維有限元計算，分析壩基深層存在軟巖對土石壩壩體變形的影響以及對防滲系統的影響。

1工程概況

西霞院工程建于小浪底大壩下游16公里處的黃河干流上，壩址位于吉利區和孟津縣白鶴鎮之間，屬于低山丘陵區。工程的開發任務是以反調節為主，結合發電，兼顧灌溉、供水綜合利用。工程布置采用土石壩，壩長約2600m，壩體采用砂卵石壩殼復合土工膜防滲斜墻，壩基防滲采用砼防滲墻。

壩址地形呈寬闊"U"型河谷，寬約3km。河床兩側分布高漫灘及Ⅱ級階地。壩址處兩岸河漫灘表層為2m～7m的新近沉積的砂壤土、砂層等，結構松散，靠近兩岸Ⅱ級階地其上部多分布有粉質壤土。河漫灘下部為砂礫石層，一般厚20m～28m，中等密實狀態。砂礫石層下部基巖由上第三紀砂巖與粘土巖互層組成，飽和抗壓強度平均值為4.3MPa，屬極軟巖類巖體。

2計算模型及材料參數

1滲流熱監測技術的基本原理

土石壩的土石體介質內非滲流區的溫度場分布受單純的熱傳導控制，在土石體表層10~15m范圍內，溫度場受流體(空氣、水)的季節性溫度變化控制，越靠近表面區域與流體溫度越一致。由于土體具有較低的熱傳導特性，土體導熱率低，溫度場分布較均勻，流體溫度與土體內部的溫度差別隨深度而增加。

當土石體內存在大量水流動時，土石體熱傳導強度將隨之發生改變，如滲透系數大于10-6m/s，土石體傳導熱傳遞將明顯被流體運動所引起的對流熱傳遞所超越。即使很少的水體流動也會導致土石體溫度與滲漏水溫度相適應，由此引起溫度場的變化。

將具有較高靈敏度的溫度傳感器埋設在土石壩的土石介質的擋(蓄)水建筑物的基礎或內部的不同深度。如測量點處或附近有滲流水通過(滲透流速一般必須大于10-6m/s)，水流的運動和遷移，土中熱量傳遞的強度發生改變，將打破該測量點處附近溫度分布的均勻性及溫度分布的一致性。土體溫度隨滲水溫度變化而變化。在研究該處正常地溫及參考水溫后，就可獨立地確定測量點處溫度異常是否是由滲漏水活動引起的，這一變化可作為滲漏探測的指征，從而實現對土體內集中滲漏點的定位和監測。

2滲流熱監測技術的研究歷史和現狀

2.1利用點式熱敏溫度計測量溫度進而監測滲流場

1工程概況

初期壩主要工程項目有：清基工程，排水盲溝工程，土石料筑壩工程，碎石反濾層工程，塊石棱體排水工程，碎石排水盲體工程及壩面防護及排水工程。碾壓式土石壩工程施工技術規范執行行業標準《工程測量規范》（GB50026-2007），《碾壓式土石壩施工規范》（DL/T5129-2001）。

2施工技術控制要點

根據碾壓式土石壩施工工藝流程，在施工過程中技術控制要點主要在于工程測量控制，由于根據土石壩施工技術規范及設計文件要求，壩體清基必須清至角礫料層，現場實際情況與設計文件難免有出入，且該設計中碎石排水盲體，塊石排水棱體及壩角排水溝等結構物在設計文件中均線性及高程，設計文件中只對壩軸線及壩頂標高給出數據，其余數據要求施工單位根據現場情況確定，所以在施工前對工程測量控制非常重要，壩體清基線后整個壩體的結構物位置及高程方可確定，作為施工過程中的主要控制依據，方可根據實際情況劃分施工段落循環施工。下面主要介紹本工程在施工過程中的工程測量控制要點：

2.1清基線測量控制

根據施工工序要求，在壩體填筑前需對壩基底的排水盲溝，壩角兩側的排水盲體及塊石棱體進行施工，這些輔助工程完成后才能進行壩體填筑。針對工期較緊，施工工序斜街緊密的工程特點，在本次工程施工前需對整個初期壩的結構物線性及高程進行確定，這樣才具備各項工程的施工條件，否則將會因為實際地質情況與設計不否造成反復返工的情況發生。為了能夠保證設計文件中要求的壩基基礎條件，在保證壩軸線及、壩頂高程及邊坡及結構物尺寸的條件下，在清基前根據設計文件中的勘探數據計算出設計理論清基線，設計理論清基線確定之后根據設計要求在塊石棱體及碎石盲體范圍內延壩軸線方向用挖掘機開挖探坑，延壩軸線每100米一個斷面開挖5-8個探坑，詳細記錄每個探坑的角礫料層高程。根據每100米處塊石棱體及碎石盲體的角礫層高程按照壩軸線，壩底高程及設計文件中結構物的尺寸計算出壩體清基線位置。由于壩體較長，地質變化較大，等原因，該壩體清基線會出現折線情況非常不美觀，為了保證結構物線性，高程順暢及排水體流水方向，從而保證壩體坡度及壩角線順暢，利用100米處塊石棱體及碎石盲體中線位置作為控制點，采用EICAD軟件對線性進行處理，確定壩體的塊石棱體及碎石盲體的線性，根據設計文件中要求及實際情況從而計算出壩體清基線。

摘要：文章主要對土石壩工程類別、工程建設中存在的滲流進行分析以及施工實施過程中應如何確保工程質量

關鍵詞：土石壩滲流原理及其控制工程質量

引言

土石壩是目前世界壩工建設工程中應用最為廣泛和發展最快的一種壩型。與其他壩型相比較，無論從經濟方面還是從施工方面，土石壩具有絕對的優勢，據不完全統計世界土石壩占大壩總數的82.9%，而在中國土石壩數量占到大壩總數的93%。

因土石壩的施工所用材料一般采用就地開采，同時在施工中充分利用各種開挖料，包括當地土料、石料或混合料，土石壩的施工即是將這些材料經過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩，故土石壩又稱作當地材料壩，對于壩體材料以土和砂礫為主時，稱土壩；以石渣、卵石、爆破石料為主時，稱堆石壩；當兩類當地材料均占相當比例時，稱土石混合壩。

土石壩按施工方法的不同，土石壩可分為：碾壓式土石壩、沖填式土石壩、水中填土壩和定向爆破堆石壩等。其中應用最為廣泛的是碾壓式土石壩，其主要特點是對基礎要求低、適應基礎變形強。

【摘要】本文以蘭州新區西排洪渠劉家井滯洪調蓄水庫工程為研究對象，分析水利施工技術的使用措施，并在此基礎上探討在整個工程項目的施工過程需要遵循的要點，以防出現嚴重的質量問題、工期問題、成本問題以及安全問題。

【關鍵詞】水利工程；土石壩；施工技術

蘭州新區西排洪渠劉家井滯洪調蓄水庫工程的規劃范圍參數上，其北端起源為引大東二干渠電灌一支渠，向西到引大東二干渠電灌支渠，該系統的東側臨近劉家井村，南部距離引大東二干渠約250m。

1工程概況

整個工程項目包括水庫工程、引水工程、供水工程以及山洪治理工程。該水庫屬于小型工程，主要的建筑物等級為四級，次要的建筑物以及臨時建筑物為五級，水庫的設計標準為30年一遇洪水，洪峰流量為256m3/s；對于300年一遇的洪水，運行中的最大洪峰流量為489m3/s；引水工程的洪峰防范標準為20年一遇，洪水洪峰流量為166m3/s；50年一遇的洪水校核情況下，洪峰流量為300m3/s。工程區50年內超越概率10%的地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應的頻譜特征周期為0.45s，地震烈度為Ⅶ級，因此建筑物的抗震預防烈度采用Ⅶ級設計標準。水庫的大壩結構中屬于半挖半填圍堤土石壩處理方法，全庫盆采用復合土工膜防滲技術。圍堤壩的軸線長度3.34km.堤壩的頂部高程為2189.00m，壩體的最大高度為15.5m，壩頂的寬度為6.0m。上游壩體的坡度比為1:3，下游壩體的坡度比為1:1.5，水庫的最大蓄水深度為10.2m。

2水利施工中土石壩施工技術應用方法

摘要：在水利工程建設過程中，土石壩是常見的壩型，對于水庫工程發揮著至關重要的作用，防滲施工技術對于工程整體建設的質量與水平起到了決定性作用，尤其與工程使用年限直接相關。在此情況下，相關單位應該立足于土石壩施工的防滲技術要求，加強相關管理工作，不斷創新與完善施工工藝，進而為水利工程建設效果提供充分保障。介紹了土石壩滲透變形的主要形式，并對各項土石壩防滲施工技術進行了詳細分析。

關鍵詞：水利工程；土石壩；防滲施工技術

1概述

對于水利工程項目而言，土石壩是在利用當地土石原料的基礎上，對其做進一步的拋填與碾壓堆筑等處理而成的。其優勢主要體現在：結構簡單、原料可就近獲取、施工簡便、造價低廉，對于施工建設區域的水文與地質條件等要求較低。而土石壩也有一個較大的缺陷，就是比較容易產生滲漏，一旦發生滲漏現象，如果不及時采取合理有效的處理措施，則會對人們的生命財產安全構成嚴重威脅。

2土石壩滲透變形的成因

2.1壩基的不透水層與截水槽未連通，地基的穩定性得不到有效保障，在壩基出現滲流現象以后，不加以處理就會導致壩基變形甚至潰壩。2.2沒有正確認識所選取土石材料的力學性能，在土石壩建設過程中，在對儲存水源部分進行設計時，沒有科學合理地設置好浸潤線，從而影響到了下游壩的安全性與穩定性。2.3在涵洞的施工過程中，存在所用漿液不均勻、混凝土比例錯誤等問題，從而導致周圍黏土的密實程度不足，使得土石壩出現涵洞，并發生滲透變形問題。2.4沒有采取合理有效的基礎防滲措施，對土石壩建設標準不夠嚴格，造成基礎漏水現象頻發，進而導致土石發生嚴重變形。