基于水庫土石壩設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性問題探索研究

1、<p>　　基于水庫土石壩設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性問題探索研究</p><p>　　摘要：本文首先就我國土石壩現(xiàn)存問題進(jìn)行了的分析，然后針對性地分析水庫土石壩的設(shè)計(jì)重點(diǎn)內(nèi)容,從抗洪、抗震、壩基、防滲漏、防滑坡、樞紐布局設(shè)計(jì)等多個(gè)方面分析如何保證水庫土石壩地設(shè)計(jì),從根本上保證土石壩質(zhì)量。 本文在此提出了自己的一些觀點(diǎn)和看法，希望同行業(yè)工作人員參考與借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 水庫

2、； 土石壩； 設(shè)計(jì)； 重點(diǎn)； </p><p>　　中圖分類號：TV697 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　水庫土石壩的設(shè)計(jì)十分重要。因?yàn)樵诂F(xiàn)有土石壩中，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而錯(cuò)設(shè)抗洪數(shù)據(jù)、不能抵抗洪汛的土石壩約占三分之一；而因?yàn)樵O(shè)計(jì)不周、勘測滯后、施工超前的原因，超過三分之一的水庫土石壩已

3、經(jīng)出現(xiàn)病險(xiǎn)，甚至導(dǎo)致潰壩。 </p><p>　　一、我國土石壩險(xiǎn)情分析 </p><p>　　1、土石壩滲漏。土石壩滲漏是我國土石壩潰壩現(xiàn)象最重要原因之一。土石壩的滲漏種類有四個(gè)：壩身滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏、繞壩滲漏。分析這些現(xiàn)象的原因，主要有以下幾點(diǎn)。1）材質(zhì)不過關(guān)。土石壩大多就地取材，有些由于交通不便利，取材就更不規(guī)范。筑壩的材料有很多不過關(guān)，比如雜質(zhì)多、水溶性強(qiáng)等；而這些材質(zhì)在施

4、工時(shí)也不能保證充分使用，比如碾壓不夠緊等。2）壩身設(shè)計(jì)不過關(guān)。這是一大原因，壩身設(shè)計(jì)不過關(guān)，比如壩身不夠厚導(dǎo)致滲徑短，比如排水槽對沖壩基等，這些都可能導(dǎo)致滲漏加劇。3）排水體不過關(guān)。一般土石壩都會設(shè)立排水槽、排水棱體等，但因?yàn)樵O(shè)計(jì)問題，很可能導(dǎo)致排水體堵塞而失效，甚至沒有排水體。4）壩基不過關(guān)。壩基不過關(guān)，很可能導(dǎo)致原封堵漏洞而漏水，或地基沉陷不均勻，壩基擠壓變形，從而滲漏。5）放水設(shè)施不過關(guān)。比如截水槽的尺寸、設(shè)計(jì)不符合要求，碾壓不實(shí)

5、，或內(nèi)部沒有壓涵管，導(dǎo)致不能和岸坡結(jié)合。 </p><p>　　2、壩體裂縫。土石壩產(chǎn)生裂縫的主要原因有:1）清淤工作不徹底；2）壩基防滲措施未奏效；3）泄洪操作不當(dāng)；4）結(jié)合部質(zhì)量差。 </p><p>　　3、壩體滑坡。土石壩的滑坡原因主要有以下幾點(diǎn)：1）勘驗(yàn)設(shè)計(jì)不到位；2）建設(shè)不到位；3）碾壓不到位。 </p><p>　　二、土石壩設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問題分析 <

6、;/p><p>　　1．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(jì)與計(jì)算的過程中，注重復(fù)核洪汛數(shù)據(jù)。（1）要重視實(shí)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(shí)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?cái)?shù)據(jù)合理。在得到資料后，在設(shè)計(jì)計(jì)算過程中，要根據(jù)獲得的基本資料和相關(guān)計(jì)算方法得出相關(guān)參數(shù)。這些相關(guān)參數(shù)都應(yīng)進(jìn)

7、行進(jìn)一步的分析與檢查，保證其合理。對于補(bǔ)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(shí)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(cuò)誤，也要保證錯(cuò)誤的及時(shí)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(gè)過程要嚴(yán)格按照國家指標(biāo)進(jìn)行，對其

8、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(jì)水庫特征的依據(jù)。 </p><p>　　2．提高抗震性。地震災(zāi)害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(jì)的重要內(nèi)容。（1）應(yīng)當(dāng)復(fù)核地質(zhì)條件。要實(shí)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

9、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(jì)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)。在根據(jù)上述材料得出相關(guān)數(shù)據(jù)后，要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定建筑物防震等級。要對

10、數(shù)據(jù)、材料進(jìn)行復(fù)核，保證數(shù)據(jù)的合理性。（4）要考慮到用材。要改善土體抗液化的性能，就要避開易液化的土體，采用抗液化破壞的結(jié)構(gòu)。（5）最后要注重結(jié)構(gòu)。為了抗震，要從壩高、地基、水庫防控設(shè)施、壩軸線以及防滲體選材等方面考慮抗震。 </p><p>　　3．確保壩體防漏與排水。（1）要注重當(dāng)?shù)赝潦|(zhì)量。選擇材質(zhì)要避開易液化的土質(zhì)，同時(shí)要考慮到當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件。（2）要保證防滲墻的設(shè)計(jì)。如果壩體設(shè)計(jì)的孔隙比較大，用其他防滲方

11、式已經(jīng)不足夠防滲要求時(shí)，可以考慮沿著壩軸線設(shè)立防滲墻。但防滲墻要經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計(jì)，比如其底部必須深入二層基巖，最好能選用混凝土作為防滲墻的建材，而制造方法最好選擇灌漿。（3）要保證多重結(jié)合，上堵下排。在設(shè)計(jì)過程中，最好在上游、壩體和下游共同采取措施保證防滲漏，運(yùn)用粘土鋪蓋的方式進(jìn)行水平防滲，并結(jié)合開挖導(dǎo)滲溝的方式。要多采取充填、灌漿的方式，填補(bǔ)壩體孔隙，起到防身效果。而上游最好鋪設(shè)防滲層，保證其防身效果，而在下游，要爭排水棱體有效。（4）要

12、做到排水滲漏相結(jié)合。而在排水方面，要做到和防滲漏相結(jié)合，能做到有效排走壩體和基礎(chǔ)的少量滲水，保證降低濕潤線，而確保滲透的壓力。（5）設(shè)計(jì)合理?？梢詫蚊媾潘O(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的加強(qiáng)，最好更夠?qū)⒎潘酪崎_，保證其不會直接對沖壩腳。并且保證排水道暢通，能夠接入下游河道。而對上游壩面應(yīng)該設(shè)計(jì)加入預(yù)制塊進(jìn)行護(hù)坡，下游最好能采用曹丕護(hù)坡，并增設(shè)堆石排水棱體。 </p><p>　　4．壩坡的加固與防滑。（1）要充分考慮建設(shè)地

13、的地理環(huán)境。首先要對河床的土質(zhì)、是否有架空層等地質(zhì)條件進(jìn)行考察，其次要考慮地基是否沉陷、當(dāng)?shù)赝潦乃苄缘炔牧蠁栴}，然后結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件，考慮好壩坡的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。（2）要選擇正確的壩型。如混凝土拱壩壩型、混凝土重力壩壩型、土壩壩型等。選擇壩型有許多要件，如自重、選材、施工工藝、滲水性、壩基穩(wěn)固性、抗震性、耗材、溫度，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，選擇使用什么壩型。（3）最后要保證壩型的實(shí)際生成。在選擇好壩型后，要保證它的優(yōu)勢能被切實(shí)達(dá)成。如選材，

14、要考慮到土石壩就地取材的特點(diǎn)，要保證材料切實(shí)可得；比如施工條件，要保證當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境不會阻礙施工等。 </p><p>　　5．確保樞紐布置合理。（1）要選擇正確的壩址。選擇壩址要考慮到多個(gè)條件，要考慮到壩址所處地區(qū)施工方便、交通便利；并且要保證工程量較小、施工期可以較短；還要考慮降低成本；并且要考慮到選擇的壩址自然環(huán)境相對穩(wěn)定，保證土石壩的使用壽命。（2）要保證樞紐的全面性。要根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀?、?jīng)濟(jì)、社會情況，考

15、慮到樞紐運(yùn)行的各種可能，并以此來設(shè)定樞紐的設(shè)施內(nèi)容，目的是為了保證在任何情況下，該樞紐都能正常的運(yùn)作，而不會被中斷。（3）要考慮降低相對費(fèi)用。 這一條的前提是保證樞紐的建筑強(qiáng)度和穩(wěn)定，在保證這一項(xiàng)后，可以考慮其運(yùn)作成本，合理安排樞紐的運(yùn)作，降低其維護(hù)、總造價(jià)和年運(yùn)作費(fèi)用等。（4）要考慮布局緊湊。在盡量少的空間內(nèi)布置盡量多的樞紐，這樣可以保證減少連接性的建筑，保證安全，降低成本。 </p><p><b>

16、;　　三、結(jié)語 </b></p><p>　　土石壩大多就地取材，因此成本低、適應(yīng)性強(qiáng)，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。本文在此提出了自己的一些見解，可與同行共同探討。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 郭軍.歐美國家近期潰壩研究及發(fā)展動向[J].中國水利，200