在寒冷地区,坝顶还须有足够的厚度以保护粘性土料防滲体免受冻害。 三、坝坡 1)上游坝坡常比下游坝坡为缓,但堆石坝上、下游坝坡坡率的差别要比砂土料为小 ②〕土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性的控制,斜墙的上游坝坡一较心墙 坝为缓。而心墙坝,特别是厚心墙坝的下游坝坡,因其稳定性受心墙土料特性的影响,一般 较斜墙坝为缓。 (3)粘性土料的稳定坝坡为一曲面,上部坡陡,下部坡缓,所以用粘性土料做成的坝坡, 常沿高度分成数段,每段10~30m,从上而下逐渐放缓,相邻坡率差值取0.25或0.5。砂土和 堆石的稳定坝坡为一平面,可采用均一坡率。由于地震荷载一般沿坝高呈非均匀分布,所以 砂土和石料有时也做成变坡形式。 (4)由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝,透水性较大,为了保持渗流稳定,一般要求适 当放缓下游坝坡。 (5)当坝基或坝体土料沿坝轴线分布不一致时,应分段采用不同坡率,在各段间设过渡 区,使坝坡缓慢变化。 土石坝坝坡确定的步骤是:根据经验用类比法初步拟定,再经过核算、修改以及技术经 济比较后确定。 马道碾压式土石坝上下游坝坡常沿高程每隔10~30m设置一条马道,其宽度不小于 1.5~20m,用以拦截雨水,防止冲刷坝面,同时也兼作交通、检修和观测之用,还有利于 坝坡稳定。马道一般设在坡度变化处
在寒冷地区，坝顶还须有足够的厚度以保护粘性土料防渗体免受冻害。 三、坝坡 （1）上游坝坡常比下游坝坡为缓，但堆石坝上、下游坝坡坡率的差别要比砂土料为小。 （2）土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性的控制，斜墙的上游坝坡一较心墙 坝为缓。而心墙坝，特别是厚心墙坝的下游坝坡，因其稳定性受心墙土料特性的影响，一般 较斜墙坝为缓。 （3）粘性土料的稳定坝坡为一曲面，上部坡陡，下部坡缓，所以用粘性土料做成的坝坡， 常沿高度分成数段，每段 10～30m ,从上而下逐渐放缓，相邻坡率差值取 0 .25 或 0.5。砂土和 堆石的稳定坝坡为一平面，可采用均一坡率。由于地震荷载一般沿坝高呈非均匀分布，所以， 砂土和石料有时也做成变坡形式。 （4）由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝，透水性较大，为了保持渗流稳定，一般要求适 当放缓下游坝坡。 （5）当坝基或坝体土料沿坝轴线分布不一致时，应分段采用不同坡率，在各段间设过渡 区，使坝坡缓慢变化。 土石坝坝坡确定的步骤是：根据经验用类比法初步拟定，再经过核算、修改以及技术经 济比较后确定。 马道 碾压式土石坝上下游坝坡常沿高程每隔10～30m设置一条马道，其宽度不小于 1.5～2.0m，用以拦截雨水，防止冲刷坝面，同时也兼作交通、检修和观测之用，还有利于 坝坡稳定。马道一般设在坡度变化处
第三节土石坝的渗流分析 、渗流分析的目的和方法 (一)渗流分析的目的 (1)确定坝体浸润线和下游渗流出逸点的位置 (2)确定坝体与坝基的渗流量,以便估计水库渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸。 3)确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸坡降,,以判断该处的渗透稳定性。 (4)确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置,估算由此产生的孔隙水压力,供上游 坝坡稳定分析之用 (二)渗流分析的方法 解析法分为流体力学法和水力学法。本节主要介绍水力学法。 手绘流网法是一种简单易行的方法,能够求渗流场内任一点渗流要素,并具有一定的精度, 但在渗流场内具有不同土质,且其渗透系数差别较大的情况下较难应用。 渗流分析的水力学法 ●计算情况 ①上游正常蓄水位与下游相应的最低水位 ②上游设计洪水位与下游相应的最高水位 ③上游校核洪水位与下游相应的最高水位 ④库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况 )渗流基本公式 对于不透水地基上矩形土体内的渗流,如图所示 渗流计算图 2L 由式可知,浸润线是一个二次抛物线。式当渗流量q已知时,即可绘制浸润线,若边界条件 已知,即可计算单宽渗流量
第三节 土石坝的渗流分析 一、渗流分析的目的和方法 （一）渗流分析的目的 (1)确定坝体浸润线和下游渗流出逸点的位置。 （2）确定坝体与坝基的渗流量,以便估计水库渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸。 （3）确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸坡降, ,以判断该处的渗透稳定性。 （4）确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置,估算由此产生的孔隙水压力,供上游 坝坡稳定分析之用。 (二)渗流分析的方法 解析法分为流体力学法和水力学法。本节主要介绍水力学法。 手绘流网法是一种简单易行的方法,能够求渗流场内任一点渗流要素,并具有一定的精度, 但在渗流场内具有不同土质,且其渗透系数差别较大的情况下较难应用。 二、渗流分析的水力学法 ⚫ 计算情况: ① 上游正常蓄水位与下游相应的最低水位； ② 上游设计洪水位与下游相应的最高水位； ③ 上游校核洪水位与下游相应的最高水位； ④库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。 （一）渗流基本公式 对于不透水地基上矩形土体内的渗流,如图所示。 渗流计算图 q = L K H H 2 ( ) 2 2 2 1 − x K H y q 2 ( ) 2 2 1 − = 即 x K q y H 2 2 = 1 − 由式可知,浸润线是一个二次抛物线。式当渗流量 q 已知时,即可绘制浸润线,若边界条件 已知,即可计算单宽渗流量
(二)不透水地基上均质土石坝的渗流计算 (1)土石坝下游有水而无排水设备的情况 当下游无水时,以上各式中的H2=0;当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝 体浸润线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同。 以下游有水而无排水设备的情况为例。 计算时将土坝剖面分为上游楔形体,中间段和下游楔形体三段,如图所示 Ak BN I 等效矩形宽度:M=AMH,A值由下式计算: = 式中m1-一上游坝面的边坡系数,如为变坡则取平均值 H1——上游水深。 计算对象:坝身段(AMB"B)及下游楔形体段(BB"M 坝身段的渗流量为 H2-(H2+a0)2 41 4-15) 式中a0--浸润线出逸点在下游水面以上高度 F一坝身土壤渗透系数 H一上游水深 一一下游水深 L’一一见图(4-6)。 下游楔形体的渗流量:可分下游水位以上及以下两部分计算。 根据试验研究认为,下游水位以上的坝身段与楔形体段以1:0.5的等势线为分界面,下 游水位以下部分以铅直面作为分界面,与实际情况更相近,则通过下游楔形体上部的渗流量
（二）不透水地基上均质土石坝的渗流计算 （1）土石坝下游有水而无排水设备的情况。 当下游无水时,以上各式中的 H2=O;当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝 体浸润线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同。 以下游有水而无排水设备的情况为例。 计算时将土坝剖面分为上游楔形体,中间段和下游楔形体三段,如图所示。 ⚫ 等效矩形宽度： L = H ， 值由下式计算: 2 1 1 1 + = m m 式中 m1——上游坝面的边坡系数,如为变坡则取平均值； H1——上游水深。 ⚫ 计算对象：坝身段(AMB” B )及下游楔形体段(B’B”N)。 ⚫ 坝身段的渗流量为: L H H a q K − + = 2 ( ) 2 2 0 2 1 1 (4-15) 式中 0 a ——浸润线出逸点在下游水面以上高度； K——坝身土壤渗透系数； H1——上游水深； H2——下游水深； L——见图(4-6)。 ⚫ 下游楔形体的渗流量：可分下游水位以上及以下两部分计算。 根据试验研究认为，下游水位以上的坝身段与楔形体段以 1：0.5 的等势线为分界面，下 游水位以下部分以铅直面作为分界面，与实际情况更相近，则通过下游楔形体上部的渗流量 2 q 为：
K 0.5)y dy= K 通过下游楔形体下部的渗流量q,为 a h K (m2+0.5 )a+m2H2 1+2m2 通过下游楔形体的总渗流量为q2 4=42+4"=K-an(1+-B2) +0.5 式中 2(m2+0.5) ●水流连续条件:q1=q2=q 未知量的求解:两个未知数渗流量q和逸出点高度ao 浸润线由式(4-13)确定。上游坝面附近的浸润线需作适当修正:自A点作与坝坡AM正交 的平滑曲线,曲线下端与计算求得的浸润线相切于A’点, 当下游无水时,以上各式中的H2=0;当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝 体浸润线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同 (1)有褥垫排水的均质坝 y
( ) + = + = 0 0 2 0 2 2 0.5 0.5 a m a dy K m y y q K 通过下游楔形体下部的渗流量 2 q 为 2 2 2 2 0 0 2 2 1 2 ( 0.5) m m H m a a H q K + + + = 通过下游楔形体的总渗流量为 2 q : (1 ) 0.5 0 2 2 2 0 2 2 2 a a H H m a q q q K + m + + = + = 式中 ( ) 2 2 2 2 + 0.5 = m m am ⚫ 水流连续条件： q1 = q2 = q , ⚫ 未知量的求解：两个未知数渗流量 q 和逸出点高度 0 a 。 浸润线由式(4-13)确定。上游坝面附近的浸润线需作适当修正:自 A 点作与坝坡 AM 正交 的平滑曲线,曲线下端与计算求得的浸润线相切于 A’点,。 当下游无水时,以上各式中的 H2=O;当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝 体浸润线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同。 （1） 有褥垫排水的均质坝 x k q y H 2 2 = 1 −
h2) h=√La+H2-L (2)有棱体排水的均质坝 o AL h y (H2-(H2+h0)2} 2L h=√La+(H1-H2)2-L 当下游无水时,按上述褥垫式排水情况计算 (三)有限深透水地基上土石坝的渗流计算 (1)均质土石坝 渗流量:可先假定地基不透水,按上述方法确定坝体的渗流量q和浸润线:然后再 假定坝体不透水,计算坝基的渗流量q2;最后将q1和q2相加,即可近似地得到坝体 和坝基的渗流量 坝体浸润线:可不考虑坝基渗透的影响,仍用地基不透水情况下的结果。 对于有褥垫排水的情况,因地基渗水而使浸润线稍有下降,可近似地假定浸润线与排水起 点相交。由于渗流渗入地基时要转一个90°的弯,流线长度比坝底长度L′要增大些。根据实 验和流体力学分析,增大的长度约为0.447。(T为地基透水层的厚度)。这时,通过坝体和坝基 的渗流量可按下式计算 g=9+=HK+047 HI 式中的用坝身的渗流量q (2)心墙土石坝 心墙、截水墙段∷其土料一般是均一的,可取平均厚度δ进行计算。若心墙后的浸润线高
( ) 2 2 0 2 H1 h L h q − = h = L + H − L 2 1 2 0 （2） 有棱体排水的均质坝 x k q y H 2 2 = 1 − {( ( ) } 2 2 2 0 2 H1 H h L h q − + = h = L + H − H − L 2 1 2 2 0 ( ) 当下游无水时,按上述褥垫式排水情况计算。 （三）有限深透水地基上土石坝的渗流计算 （1）均质土石坝 ⚫ 渗流量：可先假定地基不透水,按上述方法确定坝体的渗流量 1 q 和浸润线；然后再 假定坝体不透水,计算坝基的渗流量 2 q ；最后将 1 q 和 2 q 相加,即可近似地得到坝体 和坝基的渗流量。 ⚫ 坝体浸润线：可不考虑坝基渗透的影响,仍用地基不透水情况下的结果。 对于有褥垫排水的情况,因地基渗水而使浸润线稍有下降,可近似地假定浸润线与排水起 点相交。由于渗流渗入地基时要转一个 90 的弯,流线长度比坝底长度 L 要增大些。根据实 验和流体力学分析,增大的长度约为 0.44T。(T 为地基透水层的厚度)。这时,通过坝体和坝基 的渗流量可按下式计算: L T TH K L H q q q K T 2 0.44 1 2 1 1 2 + + = + = 式中的q用坝身的渗流量 q1。 （2）心墙土石坝 心墙、截水墙段:其土料一般是均一的,可取平均厚度 进行计算。若心墙后的浸润线高