1、中华人民共和国行业标准土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则实施中华人民共和国水利部能源部发布土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则主编部门陕西省水利水土保持厅陕西机械学院水电学院上海勘测设计院东北勘测设计院科研所清华大学水利系批准部门中华人民共和国水利部能源部施行日期年月中华人民共和国水利部能源部关于颁发土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则的通知水科教号能源技号根据国家计委关于编制设计规范的要求为了满足水利水电工程中的土石坝沥青混凝土防渗墙设计工作的需要我部水利水电规划设计院组织有关单位编制了土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则现颁发施行各单位在执行过程中如有意见请随时告陕西机械学院水电学院和我部水利水
2、电规划设计院年月日目次说明第一章总则第二章材料与配合比第三章碾压式沥青混凝土面板的设计第四章碾压式沥青混凝土心墙的设计第五章浇筑式沥青混凝土面板和心墙的设计第六章原型观测附录一水工沥青混凝土配合比选择附录二碾压式沥青混凝土面板厚度计算附录三碾压式沥青混凝土心墙应力应变计算附录四沥青混凝土防渗墙与基础岸坡和刚性建筑物的连接构造图例附录五原型观测布置实例附加说明说明本准则在我国系首次制订在编制过程中进行了广泛地调查研究认真总结了我国土石坝沥青混凝土面板和心墙工程的实践经验试验研究和原型观测成果同时也借鉴了国外已有的研究成果和实践经验本准则系由陕西省水利水土保持厅陕西机械学院水电学院等单位协作编写的
3、经过多次讨论审查修改最后由水利水电规划设计院审定报水利部能源部批准现颁发施行参加本准则编写的主要人员为陕西机械学院水电学院杨全民孙振天丁朴荣上海勘测设计院苗琴生水电部东北勘测设计院科研所侯希明清华大学水利系翁文斌陕西省水利水土保持厅赵伯友土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则第一章总则第条本准则适用于水利水电工程中土石坝沥青混凝土面板和心墙统称为防渗墙的设计其它工程的沥青混凝土防渗墙设计可参考使用第条沥青混凝土防渗墙是土石坝坝体防渗结构与坝基和岸坡防渗设施共同组成土石坝的完整防渗体系以满足坝体和基础的渗透稳定与控制渗流量的要求采用沥青混凝土防渗墙的土石坝其填筑体和基础的设计应按碾压式土石坝设计规范
4、及有关规程执行第条沥青混凝土防渗墙的型式有碾压式面板碾压式心墙浇筑式面板和浇筑式心墙等沥青混凝土防渗墙型式的选择应根据坝高库容坝址区的气象地形地质施工技术材料供应等条件和坝的运行要求经技术经济比较合理选定第条沥青混凝土防渗墙应具有工程所要求的防渗性抗裂性稳定性和耐久性做到技术先进经济合理安全运行第条防渗墙使用的沥青混凝土其性能及各项技术指标应根据工程的具体条件确定沥青混凝土的原材料和配合比可根据其技术指标的要求参照有关规范通过试验选定对某些特殊要求的性能应进行专门的试验研究第条沥青混凝土防渗墙与基础岸坡及刚性建筑物的连接结构是整个防渗体系的重要部位必须慎重设计必要时应专门试验研究保证防渗的可靠
5、性第条沥青混凝土防渗墙设计中有关施工技术要求和质量控制标准应遵照本准则有关规定和土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工技术规范确定第条为监视沥青混凝土防渗墙的工作性状检验设计和积累科学技术资料对沥青混凝防渗墙应进行必要的原型观测作好观测设计提出施工技术要求第条为合理进行沥青混凝土防渗墙的设计要重视基本资料的收集特别要注意沥青矿料气象条件和已建工程的调查研究第二章材料与配合比第条水工沥青混凝土的各项技术指标应满足沥青混凝土防渗墙设计所规定的要求组成水工沥青混凝土的沥青骨料填料掺料等原材料必须满足本准则规定的要求第条水工沥青混凝土所用的沥青材料主要是石油沥青其品种和标号应根据工程类别当地气温使用部位水上
6、或水下内部或表面运用条件和施工要求等进行选择碾压式沥青混凝土通常可选用道路石油沥青甲或甲其质量应符合道路石油沥青规格为了提高浇筑式沥青混凝土的抗流变性可选用针入度指数较大的沥青当沥青的技术指标不能满足设计要求时可用两种沥青掺配或加入掺料以改善其性能掺配的比例和掺料的用量应经试验确定第条粗骨料以采用碱性岩石石灰岩白云岩等轧制的碎石为宜当采用酸性碎石或卵石时应进行技术经济论证土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则对粗骨料的技术要求是一质地坚硬新鲜不因加热而引起性质变化吸水率不大于二含泥量不大于三耐久性好用硫酸钠法干湿循环次重量损失小于四粘附性能良好与沥青的粘附力应达四级以上五级配良好第条细骨料可选用河
7、砂山砂人工砂等加工碎石筛余的石屑应充分加以利用对细骨料的技术要求是一质地坚硬不因加热而引起性质变化二不含有机质和其它杂质含泥量不大于三耐久性好用硫酸钠法干湿循环次重量损失小于四水稳定等级不低于四级五级配良好第条填料可采用石灰岩粉白云岩粉也可采用滑石粉普通硅酸盐水泥粉煤灰等粉状矿质材料对填料的技术要求是一颗粒组成应符合表的规定表填料细度要求筛孔尺寸通过率二亲水系数不大于三含水率小于四不含泥土有机物等杂质结块和团粒第条为改善沥青混凝土的物理力学性能可选用合适的掺料掺料品种及其用量应通过试验确定为提高沥青混凝土的水稳定性可掺用消石灰普通硅酸盐水泥或其它高分子材料为提高沥青混凝土的低温抗裂性可掺用再生
8、橡胶粉天然橡胶合成橡胶塑料或其它高分子材料为提高沥青混凝土斜坡热稳定性和抗流变能力可掺用石棉但施工中必须完善劳动保护措施第条沥青混凝土配合比应通过室内试验和现场铺设试验进行选择所选配合比的各项技术指标应满足设计对沥青混凝土提出的要求并应有良好的施工性能且经济上合理在无试验资料时可参照附录一初步选择沥青混凝土配合比用作估算成本和施工准备沥青混凝土室内试验的温度加荷速度等试验条件应根据气温工程的特点和运用条件等确定第条碾压式沥青混凝土面板防渗层的沥青混凝土要求孔隙率为渗透系数不大于水稳定系数或稳定度不小于斜坡流淌值不大于低温不开裂并满足设计提出的强度和柔性的要求沥青含量一般为矿料总重的骨料最大粒径
9、不大于一次碾压层厚度的第条碾压式沥青混凝土面板排水层的沥青混凝土要求渗透系数不小于热稳定系数不大于沥青含量一般为矿料总重的骨料最大土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则粒径为第条碾压式沥青混凝土面板整平胶结层的沥青混凝土要求渗透系数为热稳定系数不大于沥青含量一般为矿料总重的骨料最大粒径不大于一次碾压层厚度的第条碾压式沥青混凝土面板封闭层使用的沥青胶橡胶沥青胶或其它防水材料应与防渗面层粘结牢固高温不流淌低温不脆裂并易于涂刷或喷洒当防渗面层分层铺筑时层间结合涂层使用的乳化沥青稀释沥青等涂层材料应易于喷洒或涂刷配制乳化沥青稀释沥青使用的沥青其针入度宜控制在第条碾压式沥青混凝土心墙的沥青混凝土要求孔隙率为
10、渗透系数不大于水稳定系数或残留稳定度不小于并满足设计要求的柔性和有关的力学指标沥青含量一般为矿料总重的骨料最大粒径不超过第条浇筑式沥青混凝土心墙和面板的沥青混凝土要求渗透系数不大于水稳定系数或残留稳定度不小于抗流变性能好浇筑时应有足够的施工流动性和抗分层性沥青混凝土的沥青含量一般为沥青混合料总重的骨料的最大粒径心墙以不大于面板以不大于为宜沥青砂浆的沥青含量一般为沥青混合料总重的骨料的最大粒径可用到第三章碾压式沥青混凝土面板的设计第条碾压式沥青混凝土面板易于监测和维修与坝体施工干扰少施工速度快但受外界气温影响大沥青混凝土品种多施工管理较复杂适用于高度以下的土石坝第条沥青混凝土面板的坡度除满足填筑
11、体自身稳定外根据目前施工水平从面板铺筑机械的施工效果和操作人员的安全考虑宜不陡于第条铺设沥青混凝土面板的填筑体坡面应力求平整不设马道一坡到底尽量做到不变坡如需变坡应采用曲线连接其过渡段曲率应使摊铺机顺利施工第条在沥青混凝土面板与填筑体或基础之间应设置垫层其作用是整平支承排水粒径过渡及防冻胀等垫层有碎石或卵砾石干砌块石无砂水泥混凝土等类型可根据实际工程条件通过技术经济比较选定第条碎石或卵砾石垫层的材料最大粒径与相邻沥青混凝土骨料的最大粒径之比应小于其厚度应根据填筑体及基础变形大小排水要求施工方法等条件选定中等高度堆石坝的垫层厚度不宜小于垂直坡面对重要工程和高坝应适当加厚第条无砂水泥混凝土垫层的厚
12、度宜不小于干砌块石垫层的厚度宜不小于第条沥青混凝土面板铺筑前必要时应垫层坡面上喷洒除除草剂除草剂用量应根据试验确定坡面上还应喷洒乳化沥青或稀释沥青以利面板与垫层的结合并可提高碎石或卵砾石垫层边坡的稳定性其用量约为第条沥青混凝土面板板后排水必须通畅以便将面板和下面的渗水迅速汇集排出填筑体外保证在库水位迅速下降时不出现反向水压力土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则第条沥青混凝土面板有复式断面和简式断面两种图防渗要求高的重要工程宜采用复式断面第条复式断面各层的作用和要求如下封闭层是为了封闭沥青混凝土防渗面层表面缺陷提高面板的防渗性延缓沥青混凝土老化等使用的材料为沥青胶或橡胶沥青胶等防渗面层是面板的主防
13、渗层其厚度一般为分两层或三层铺压分层铺压时层间要喷涂乳化沥青或稀释沥青结合层以提高防渗面层的整体性喷涂量一般为排水层是汇集防渗面层的渗水将其引入廊道或排水管沟排出填筑体外排水层的厚度一般为可根据防渗面层的渗流量坝坡坡度和排水层沥青混凝土的渗透系数参考附录二的方法进行核算复式断面简式断面封闭层防渗面层排水层防渗底层整平胶结层垫层填筑体图沥青混凝土面板断面的型式排水层沿坝轴线方向每隔用防渗沥青混凝土设一隔水带将排水层分区以便分区观测渗水隔水带宽度可为或摊铺机一次摊铺的宽度防渗底层是隔断防渗面层的渗水由排水层引走并将面板后渗水隔断其厚度一般为分一层或两层铺压整平胶结层是使面板与垫层结合良好并为铺筑防
14、渗层创造良好条件其厚度一般为分一层或两层铺压第条简式断面的分层除无排水层和防渗底层外其余与复式断面相同土石坝工程中多采用简式断面第条沥青混凝土面板应设置降温设施防止沥青混凝土高温流淌降温设施有面板表面喷涂浅色涂层和在坝顶喷淋水第条沥青混凝土面板总厚度应根据荷载填筑体的特性施工技术水平运行条件等参考已成工程的经验综合考虑确定并可参考附录二通过计算复核第条修建在最低月平均气温在以下地区的沥青混凝土面板应进行低温抗裂的分析研究当一般沥青混凝土不能满足低温抗裂要求时可选用掺聚合物的沥青混凝土第条对重要的沥青混凝土面板高土石坝应尽量结合坝体基础进行面板的应力变形计算修建在高烈度地震区的沥青混凝土面板高土
15、石坝除进行静力的应力变形计算外应尽量进行动力分析地震荷载和内力计算按照水工建筑物抗震设计规范确定第条沥青混凝土面板与基础岸坡和刚性建筑物的连接结构应根据连接部位的相土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则对变形及水头大小等条件进行设计以保证连接部位不发生开裂漏水连接结构的型式可参考附录四对重要的工程连接结构应进行结构模型试验第条连接部位的沥青混凝土面板在其上部一定范围内可增设聚乙烯树脂网或玻璃丝布等加强层以增加连接部位的安全性第条连接部位的混凝土齿墙或岸墩其尺寸和基础处理应满足抗滑稳定和基础防渗的要求第条连接部位的面板在紧靠齿墙岸墩及其它刚性建筑物处可采取适当结构措施以提高防渗面层适应变形的能力如在
16、防渗层下设置沥青砂浆或细粒沥青混凝土楔形体与岸坡连接部位的面板局部拱起采用滑动接头设置止水带等第条沥青混凝土面板土石坝初次蓄水时间宜在气温较高的季节并应控制库水位上升速度运用过程中应注意监测板后水位控制水库水位下降速度第四章碾压式沥青混凝土心墙的设计第条沥青混凝土心墙受气候条件影响小对坝基和坝体变形适应性好抗震性能好施工较简单但检修条件差适用于不同高度的土石坝第条沥青混凝土心墙有垂直的倾斜的和上部倾斜下部垂直的三种布置型式应通过技术经济比较选定垂直心墙宜布置在坝轴线上游附近倾斜心墙的坡度一般为垂直水平上部倾斜下部垂直的心墙折坡点宜选在坝高的处第条沥青混凝土心墙土石坝坝坡的稳定坝基及坝体沉降等计
17、算应按照碾压式土石坝设计规范有关规定进行第条级沥青混凝土心墙高土石坝应尽量进行应力和变形分析应力和变形可用有限单元法计算以控制坝体在各种荷载及工作条件下的应力和变形不致发生剪切破坏和过量变形而开裂漏水第条用非线性有限单元法进行应力和变形计算时计算参数应通过三轴试验确定试验时的温度加荷速度应符合心墙的工作条件第条用非线性有限单元法计算应力和变形时作用的荷载有自重水压力浮力地震力等工作条件应按照施工阶段蓄水运行阶段对坝体填筑和蓄水采用分级加荷计算非线性应力变形计算方法可参考附录对高烈度地震区的级高坝除进行静力计算外应尽量进行运行动力分析地震荷载和内力计算按照水工建筑物抗震设计规范确定第条沥青混凝土
18、心墙内任何一水平截面上的垂直正应力加上沥青混凝土的允许抗拉强度应大于该处水柱压力以防水力破坏心墙沥青混凝土的静止侧压力系数应控制在范围内以防心墙产生过量体积变形而失稳心墙沥青混凝土在满足变形要求条件下宜适当提高非线性变形模量并尽量使心墙和过渡层的非线性变形模量接近不致因拱效应引起心墙水平裂缝为减小上游坝壳包括过渡层在蓄水期因湿陷引起的集中沉降应尽量采取逐步提高蓄水位土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则的措施第条沥青混凝土心墙的最大厚度一般为坝高的坝顶最小厚度一般不小于高坝不小于第条沥青混凝土心墙两侧应设过渡层其材料要求致密坚硬过渡层材料应级配良好其最大粒径与沥青混凝土骨料的最大粒径之比应小于过渡
19、层的厚度一般为应根据坝壳材料坝高和部位等而定堆石坝高坝选用较大值位于地震区和岸坡坡度有明显变化的部位宜适当加厚第条沥青混凝土心墙与基础岸坡及刚性建筑物的连接设计应予特别注意保证连接处止水不发生破坏心墙与基础岸坡的连接应设置水泥混凝土基座与基座及刚性建筑物连接处的沥青混凝土心墙厚度应逐渐扩大基座表面需涂刷乳化沥青或稀释沥青及沥青胶心墙及其基座与基础岸坡及刚性建筑物的连接型式可参考附录四第五章浇筑式沥青混凝土面板和心墙的设计第条浇筑式沥青混凝土防渗墙使用的沥青混凝土沥青含量较大可依靠自重压密且适应变形能力较大施工简便可在严寒条件下施工适用于中低高度的土石坝第条浇筑式沥青混凝土心墙主要用于砂砾石坝和
20、堆石坝面板主要用于上游坝坡较陡的堆石坝干砌石坝以及上游面砌石的堆石坝等第条浇筑式沥青混凝土心墙两侧应设置过渡层其厚度一般为过渡层材料应级配良好最大粒径与沥青混凝土骨料最大粒径之比应小于变形模量应介于沥青混凝土和坝壳的变形模量之间第条浇筑式沥青混凝土心墙的厚度可根据坝高工程等级沥青混凝土的流变特性施工要求抗震要求等条件选定一般为心墙的浇筑应防止骨料分离并要求与过渡层同步上升第条浇筑式沥青混凝土心墙的变形应保证坝壳的稳定心墙顶部的沉降速度宜控制在每年以内如沉降速度过大则应改用抗流变能力大的沥青混凝土第条浇筑式沥青混凝土心墙与基础和岸坡的连接需设置水泥混凝土基座与基座连接处的心墙厚度应逐渐扩大至低坝
21、取下限中坝取高限基座宽度除保证设置加厚的心墙外还应满足基础防渗处理的要求心墙与基础或刚性建筑物的连接型式可参考附录四第条浇筑式沥青混凝土面板是在护面板和坝体上游面砌筑层之间浇筑沥青混凝土或沥青砂浆的防渗层其厚度一般为第条护面板一般为钢筋混凝土预制板利用锚筋固定在砌筑层上砌筑层一般为厚的浆砌块石层护面板及锚筋的尺寸可按经验确定并用沥青防渗层流变引起的侧压力校核第条浇筑式沥青混凝土面板防渗层与基础或刚性建筑物的连接型式与浇筑式沥青混凝土心墙相似可参考附录四选择土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则第六章原型观测第条土石坝沥青混凝土防渗墙应根据工程的重要性坝高和结构特点设置必要的原型观测设施进行系统的观
22、测并及时整理分析观测资料第条沥青混凝土防渗墙观测设施的布置原则是一观测项目和测点布设应能较全面反映防渗墙的工作状况二水平和垂直变位的观测标点可在与坝轴线平行和垂直的两个方向上大致按等间距分布三当碾压式沥青混凝土面板采用简式断面时除整个防渗墙进行渗流观测外必要时可选择适当坝段设置部分复式断面进行面板的渗流观测四内部观测设施应沿垂直或平行坝轴线方向布置观测断面最大坝高处或有代表性断面上温度观测应沿深度布置若干个测点五在特殊的或复杂的工作地段如坝肩断层破碎带坝的合龙段防渗墙与埋管或廊道的连接部位等应适当加密观测点或增加必要的观测项目六观测方便直观快速精度符合要求各项观测值包括临时性与永久性观测设施能
23、互相校核七尽可能保证观测作业有较好的交通及照明条件施工时便于安设不易遭受破坏第条观测项目根据工程的重要性与科学研究的要求确定观测设施根据设计计算成果参考类似工程的观测经验进行选择附录五的工程实例可供参考第条观测设施的安设测读资料整理等除参照水工建筑物观测工作手册及有关规定外必须考虑沥青混凝土防渗墙的特点参考已有工程的经验进行注水利电力部水利司编水利出版社年出版第条观测设计必须提出相应的施工要求特别注意沥青混凝土高温施工的特点并采取相应措施以防施工过程损坏观测设施施工单位在施工期间应保证各项观测设施的完好和观测资料的完整性第条级土石坝沥青混凝土防渗墙应设置下列观测项目一防渗墙的垂直和水平位移二渗
24、流观测包括墙后水位渗透流量渗水透明度和水质三防渗墙表面及内部的温度四面板的流淌裂缝等的直观检查五气温风速日照等六沥青混凝土材料的耐久性对级以下土石坝的沥青混凝土防渗墙的观测项目可适当减少第条特殊重要工程的沥青混凝土防渗墙可根据工程具体情况设置下列专门性观测项目一面板底层变位二墙后渗透压力三防渗墙应力应变四防渗墙侧向和垂直向压力五日照辐射热土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则附录一水工沥青混凝土配合比选择一目前国内外沥青混凝土配合比设计多采用以下两个参数矿料级配和沥青含量一矿料级配的选择矿料级配是指粗骨料细骨料和填料的合成级配根据国内外的资料各种水工沥青混凝土的矿料级配特征如附表所示附表各种水工沥
25、青混凝土的矿料级配特征沥青混凝土种类筛孔尺寸筛孔尺寸沥青碎石开级配粗粒式级配密级配细粒式级配碎石薄层沥青总通过率从附表可见矿料级配可用三个参数来表征最大粒径粗细骨料的比例即筛上的总通过率填料用量即筛上的总通过率对任一孔径筛的总通过率可可按下式求得附式中为矿料级配指数当矿料的选定后代上附式可得附附式不能用代数方法简单求解现绘出如附图所示的关系曲线根据规定的及值可以查得相应的值根据附表所列矿料级配特征按附式计算的矿料级配组成列于附表以供参考当改变级配参数时可另行计算二沥青含量水工沥青混凝土的沥青含量取决于矿料的及等参数需经试验确定附表可供初选时参考二浇筑式沥青混凝土包括沥青砂浆的配合比应根据结构条
26、件和施工要求经试验选定附表可供初选时参考附表浇筑式沥青混凝土参考配合比材料名称沥青碎石砂填料沥青砂浆沥青混凝土注沥青含量按沥青混合料总重的百分数计土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则附表碾压式水工沥青混凝土矿料级配及沥青含量范围编号名称筛孔尺寸总通过率开级配粗粒式级配密级配细粒式级配碎石薄层沥青注沥青含量按矿料总重的百分数计土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则附图关系曲线附录二碾压式沥青混凝土面板厚度计算一面板总厚度计算按整体计算弹性地基梁法附式中面板总厚度水压力基础垫层系数堆石取填土取沥青混凝土单位体积应变能可近似地按计算根据试验资料的变化范围在沥青混凝土的极限弯曲强度沥青混凝土的极限弯曲应变安
27、全系数一般取按局部塌坑计算弹性圆板法附式中面板总厚度水压力设计的沥青混凝土允许弯曲强度取最高水温时的沥青混凝土极限弯曲强度在无试验资料时可取塌坑形状系数一般取安全系数一般取例某沥青混凝土面板定向爆破堆石坝最大水头水库最高水温沥青混凝土弯曲强度弯曲应变堆石垫层系数塌坑形状系数取土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则取安全系数求面板的总厚度解按弹性地基梁法计算按弹性圆板法计算面板采用简式断面设计采用面板总厚度为即防渗层整平胶结层二复式断面的排水层厚度计算排水层厚度由防渗面层的渗水量作为排水层的排水量确定附图防渗面层每米坝附图长的渗水量由下式求得附式中防渗面层每坝长的渗水量防渗面层沥青混凝土渗透系数面板
28、坡比防渗面层厚度最大水深排水层的排水量由下式计算附式中每米坝长排水量即防渗面层每坝长的渗水量排水层沥青混凝土渗透系数排水层的渗透坡降排水层断面积当取每坝长时即为排水层水层的厚度试验系数取则排水层厚度为附式中安全系数一般取例某复式断面沥青混凝土面板堆石坝上游坡最大水头防渗面层厚度防渗面层沥青混凝土渗透系数排水层沥青混凝土渗透系数安全系数取求排水层厚度解由公式附求出防渗面层渗水量土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则由公式附求得排水层厚度取设计厚度为附录三碾压式沥青混凝土心墙应力应变计算沥青混凝土心墙土石坝的应力和应变可用非线性有限单元法分析沥青混凝土土石料用三轴抗压试验所得应力与应变轴向应变与径向应
29、变的关系均近似呈双曲线用非线性有限单元分析时采用增量法进行增量法是将全部荷载划分为若干级荷载增量在一级荷载增量下假定材料是线弹性的从而求得位移应变和应力的增量叠加以后得到全部荷载作用下的总位移总应变和总应力对于心墙沥青混凝土应考虑受温度和荷载作用时间对其粘性及塑性的影响沥青混凝土的非线性变形模量和泊松比应根据试验确定土石料非线性切线变形模量和切线泊松比表达式如下一切线变形模量或附主应力差与轴向应变的双曲线关系为附主应力差极限与破坏时的主应力差关系为附一般值小于初始切线模量与侧限压力关系为附抗压强度与侧压力之间关系以摩尔一库伦破坏标准表示附计算应力的摩尔圆直径与相同侧限应力下的极限破坏时摩尔圆直
30、径之比称为应力水平附如果沥青混凝土心墙或土石体抗剪强度尚未充分发挥沥青混凝土或土石体抗剪强度恰好发挥达到了屈服应变当局部单元达到可以允许但当内部有一片单元与外界单土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则元单元的连片均达到时坝体的整体稳定性不满足应重新调整坝坡二切线泊松比附轴向应变与侧向应变的双曲线关系为附初始泊松比附附上述诸式中大小主应力切线变形模量初始切线模量大气压力内摩擦角凝聚力试验确定的参数由与的关系求得的无因次基数与指数初始泊松比的两个无因次系数由试验确定考虑应用弹性矩阵计算的需要一般可令则初始泊松比可采用常数附录四沥青混凝土防渗墙与基础岸坡和刚性建筑物的连接构造图例沥青混凝土防渗墙与基础岸
31、坡和刚性建筑的连接是整个防渗墙的重要组成部分设计中应予以特别注意连接部位的构造要求能适应较大的变形而不开裂和漏水本附录提供了一些工程实例可供参考所有各图的尺寸单位均为高程为一碾压式沥青混凝土面板与基础岸坡和刚性建筑物的连接构造图例一沥青混凝土面板与基础的连接沥青混凝土面板与基础齿墙的连接当河床基岩外露或覆盖层较薄时可修建齿墙与沥青混凝土面板连接齿墙的构造有两类无观测排水廊道的齿墙适用于简式断面沥青混凝土面板无观测排水和在廊道内进行帷幕灌浆要求的中等高度以下的土石坝齿墙嵌入基岩内顶部修成与沥青混凝土面板相同的坡度顶部内侧修成圆弧状与沥青混凝土面板扩大部分连接齿墙沿轴线方向设伸缩缝伸缩缝用金属片或
32、塑料带止水沥青混凝土面板与无观测排水廊道齿墙的连接构造如附图所示有观测排水廊道的齿墙适用于复式断面沥青混凝土面板有观测渗水排除渗水和在廊道内进行帷幕灌浆要求的中等高度以上的土石坝土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则沥青混凝土面板与有廊道齿墙的连接构造如附图所示无观测排水廊道的齿墙剖面图沥青混凝土面板与无观测排水廊道齿墙的连接堆石整平胶结层沥青混凝土防渗墙混凝土齿墙盖缝封条树脂防渗涂层聚氯乙烯止水带宽沥青胶涂层稀释沥青涂层垫层附图原地面线排水管排水管铜片止水止水带垫层堆石堆石排水基岩帷幕灌浆孔排水孔齿墙砂砂石回填附图沥青混凝土面板与有观测排水廊道齿墙的连接沥青混凝土面板与基础混凝土防渗墙的连接沥青
33、混凝土面板与基础混凝土防渗墙的连接构造如附图所示它适用于中等高度的简式断面沥青混凝土面板土石坝沥青混凝土面板与基础板桩灌注防渗墙的连接沥青混凝土面板与基础板桩灌注防渗墙的连接构造如附图所示它适用于中等高度以下的简式断面沥青混凝土面板土石坝沥青混凝土面板与基础沥青混凝土防渗墙的连接沥青混凝土面板与基础沥青混凝土防渗墙的连接构造如附图所示它适用于中等高度的土石坝土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则二沥青混凝土面板与岸板的连接在两岸岸坡较陡可能发生较大集中沉陷时沥青混凝土面板与岸坡的连接可采用如附图和附图所示连接构造附图的连接构造主要是利用混凝土岸墩与沥青混凝土防渗面层之间设置的橡胶沥青胶滑动层和防渗
34、面层上的加强层可适应较大变形的特性防止集中沉陷变形而导致防渗层被拉裂附图的连接构造主要是利用铰接在岸墩的钢筋混凝土板调节连接部位的集中沉陷变形防止沥青混凝土防渗层的开裂三沥青混凝土面板与刚性建筑物的连接沥青混凝土面板与混凝土重力墩的连接构造如附图所示其特点是连接面作成倾斜表面涂刷乳化沥青面板防渗面层与重力墩接缝处设置铜片止水并在面板上铺一层氯丁橡胶尼龙层四沥青混凝土面板与坝顶的连接复式断面沥青混凝土面板与防浪墙的连接构造如附图所示其特点是设置通气管保证排水层排水通畅通气管一端伸入排水层内另一端沿防浪墙引出至最高洪水位以上二碾压式沥青混凝土心墙与基础岸坡和刚性建筑物的连接构造图例一沥青混凝土心墙
35、与基岩的连接一般在沥青混凝土心墙底部设置混凝土基座与基岩连接心墙在接近基座时应适当加厚心墙与基座的接触面作成平面或弧形无检查廊道的基座适用于中等高度以下的坝混凝土基座可作为灌浆平台不设渗漏检查系统的心墙与基座的连接如附图所示适用于中低坝设渗漏检查系统的心墙与基座的连接如附图所示适用于河床无覆盖层或覆盖层很薄的中坝附图所示的连接适用于河床有覆盖层的中坝有检查廊道的基座基座内设有廊道可在廊道内进行渗漏检查和帷幕灌浆适用于中等高度以上的坝检查廊道布置在基岩内如附图所示适用于河床覆盖层较薄的坝基检查廊道布置在基座以上如附图所示适用于河床覆盖层较厚下游侧水位较高的坝基二沥青混凝土心墙与基础防渗墙的连接适
36、用于河床覆盖层较厚的低坝沥青混凝土心墙与基础混凝土防渗墙的连接如附图所示沥青混凝土心墙与基础防渗板桩的连接如附图所示三沥青混凝土心墙与岸坡基岩的连接在岸坡基岩平面上设置一凹槽槽内浇筑混凝土基座心墙厚度局部加厚与基座连接接触面作成弧形接缝内设或不设止水片岸坡混凝土基座在立面上应具有缓于的斜坡以保持心墙与接触面为压力接缝高中坝陡峻岸坡接缝应设止水片如附图所示中低坝平缓岸坡可不设止水片四沥青混凝土心墙与刚性建筑物的连接沥青混凝土心墙与混凝土边墙的连接应在边墙的平面上设置凹槽心墙局部加厚直接与边墙连接边墙凹槽在立面上应具有缓于的斜坡以保持心墙与其接触面为压力接缝接缝面不设置止水片如附图所示适用于中低坝
37、土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则接缝面设置止水片如附图所示适用于中等高度以上的坝三浇筑式沥青混凝土心墙与基础和刚性建筑物的连接构造图例一浇筑式沥青混凝土心墙与基础的连接浇筑式沥青混凝土心墙与岩基和土基的连接构造如附图和附图所示适用于低坝需要指出的是浇筑式沥青混凝土心墙与地基的接触长度视地质条件按渗径的要求确定二浇筑式沥青混凝土心墙与刚性建筑物的连接浇筑式沥青混凝土心墙与溢洪道边墙和坝下涵洞的连接构造如附图所示土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则堆石干砌石垫层混凝土防渗墙小卵石封头沥青砂浆楔形体防渗层整平胶结层冷底子油涂层沥青胶涂层橡胶沥青胶滑动层附图沥青混凝土面板与基础混凝土防渗墙的连接粗料沥
38、青混凝土防渗层砾石填筑体回填土粗粒塑性沥青混凝土止板桩灌注防渗墙砂砾石附图沥青混凝土面板与基沥青混凝土防渗面层排水层防渗底层排水管沥青混凝土加强层铜片止水过渡层基础沥青混凝土防渗墙整平胶结层垫层砂砾石覆盖层填筑体附图沥青混凝土面板与基础沥青混凝土防渗墙的连接混凝土岸墩堆石碎石橡胶沥青胶滑动层沥青混凝土防渗层玻璃丝布油毡整平胶结层附图沥青混凝土面土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则原岸坡线防渗层整平胶结层封头沥青砂浆层锚筋混凝土岸墩钢筋混凝土板碎石垫层堆石干砌石垫层附图沥青混凝土面板与岸坡的连接混凝土重力墩堆石碎石垫层乳化沥青涂层整平胶结层沥青砂浆楔形体防渗底层排水层止水铜片防渗面层氯丁橡胶尼龙层
39、沥青胶封闭层粘结预制混凝土块附图沥青混凝土面板与水泥混凝土重力墩的连接防浪墙通气管沥青混凝土防渗面层排水层沥青混凝土防渗底层整平胶结层防浪墙混凝土基础坝顶沥青混凝土路面碎石垫层弧形铰接型平接型沥青混凝土心墙沥青胶涂层过渡层混凝土基座灌浆帷幕基岩附图复式断面沥青混凝土面板与防浪墙的连接附图不设渗漏检查系统的沥青混凝土心墙与基座的连接土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则沥青混凝土心墙沥青胶涂层过渡层混凝土基座灌浆帷幕基岩排水管导墙附图底部有渗漏检查系统的心墙与基座的连接沥青混凝土心墙沥青胶涂层过渡层混凝土基座灌浆帷幕基岩排水管导墙砂砾石覆盖层堆石沥青砂浆附图中部有渗漏检查系统的心墙与基座的连接沥青混
40、凝土心墙上游冰碛土堆石原冰排水管检查廊道碎石排水层粘附图沥青混基岩内的混凝土廊沥青混凝土心墙沥青胶涂层过渡层检查廊道混凝土基座板上下防渗盖板滤料排水管帷幕灌浆附图两道沥青混凝土心墙与混凝土基座板及廊道的连接沥青混凝土心墙沥青胶涂层过渡层混凝土底梁粘土水泥防渗墙混凝土基座沥青砾石层坝壳河床覆盖层附图沥青混凝土心墙与基础混凝土防渗墙的连接沥青混凝土心墙过渡层贫防渗板桩墙专附图沥青与基础防渗板土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则沥青混凝土心墙混凝土基座沥青胶涂层岸坡基岩锚筋止水片过渡层附图沥青混凝土心墙与岸坡基岩的连接平面图沥青混凝土心墙心墙底部和侧面的加厚部分过渡层混凝土建筑物混凝土基座沥青胶涂层基
41、岩附图沥青混凝土心墙与相邻混凝土建筑物的连接沥青混凝土心墙心墙侧面加厚部分过渡层混凝土建筑物止水片沥青砂浆附图沥青混凝土心墙与相邻混凝土建筑物的连接沥青混凝土心墙沥青砂浆砌块石石碴沥青混凝土底板含碎石白粘土灰绿色粉质粘土夹石块的粉质粘土附图浇筑式沥青混凝土心墙与土基的连接心墙与心墙过渡层沥青砂浆砌钢筋混凝土涵洞附图浇筑式沥青土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则附录五原型观测布置实例原型观测的目的一方面是了解大坝在不同工作条件下的运用状态为水库安全运用服务另一方面是积累必要的资料为开展科学研究进一步完善设计理论服务以下为国内外几个工程原型观测布置实例可供参考一沥青混凝土防渗面板简式断面沥青混凝土面
42、板坝观测项目见附表观测布置实例见附图二沥青混凝土防渗心墙沥青混凝土心墙坝原型观测布置实例见附图沥青混凝土心墙变位和渗水观测以及排水系统布置实例见附图附表序号原型观测项目观测方法坝体及防渗面板的变位观测水准经纬仪测量连通管式沉降仪渗透观测渗透流量观测坝体浸润线观测下游渗漏观测管量测管测压管沥青混凝土面板表面及内部温度观测电阻式测温计热电偶式测温计沥青混凝土面板应变性能观测银箔式电阻应变计水文及气象条件观测水文及流量观测气象观测气温雨量蒸发日照等水尺流速仪等气象仪器沥青混凝土直观检查复式断面沥青混凝土面板坝原型观测项目见附表观测布置实例见附图附表序号原型观测项目观测方法坝体及防渗面板的变位观测水准
43、经纬仪测量渗透观测渗透流量观测渗压观测渗水观测廊道型渗压计沥青混凝土面板表面及内部温度观测电阻式测温计沥青混凝土面板应变性能观测银箔式电阻应变计型差动电阻式小应变计沥青混凝土面板底部压力观测钢弦式压力盒接头变形观测型差动式电阻测缝计水文及气象条件观测水文及流量观测气象观测气温雨量蒸发日照等水尺流速仪等气象仪器沥青混凝土直观检查土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则附图沥青混凝土面板坝原型观测平面布置图附图沥青混凝土面板坝原型观测平面布置图土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则不透水心墙厚的沥青混合料过渡区排水区坝壳区抛石基岩覆盖层前趾基岩灌浆帷幕水电站进水口与泄水底孔进水口观测井附图沥青混凝土心墙坝原型观测布置图土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则沥青混凝土心墙温度计电缆管廊道观测室竖井变位观测装置过渡层附图心墙变位及温度量测装置附加说明土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则主要编写和统稿人名单杨金民苗琴生孙振天侯希明丁朴荣翁文斌赵伯友汪云峰何韧朱承中司志明马维敏蒋长元土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则
