CN108193649B - 心墙均质坝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种心墙均质坝，包括建筑在河道坝基上断面形状为梯形结构的坝体；坝体自上游坡面至下游坡面依次为反滤及保护层、第一均质土坝体、塑性防渗心墙层、第二均质土坝体；反滤及保护层和所述塑性防渗心墙层自坝体顶部至坝体底部向上游侧倾斜设置；反滤及保护层和塑性防渗心墙层的水平厚度自上而下分别逐渐增加，塑性防渗心墙层的底端向下延伸至河道坝基内。本发明优点在于所述坝体的坝型防渗体系与心墙堆石坝类似，但坝体结构及施工方法与现有均质土坝一致，具备现有均质土坝的优势。同时，将塑性防渗心墙层设置在第一、第二均质土坝体之间作为防渗心墙，有效降低了均质土坝的浸润线出逸点，提高了均质土坝的渗透稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及水工建筑物均质坝，尤其是涉及心墙均质坝。
背景技术
土石坝是当今坝工建设中最常见的一种坝型，也是发展最快的一种坝型，约占已建大坝总数的95%以上。全世界坝高超过15m的土石坝有29000多座，其中我国拥有15000余座，主要包括均质土坝、心墙坝和混凝土面板堆石坝等。
在我国西北地区，水利建设发展迅速，而西北地区又具有黄土高原地貌广泛分布的特点。黄土的主要特点是富含钙质成分，堆积松散形成大孔隙结构，颗粒的分散性差、粒度均匀，具有很强的湿陷性，一般不能够直接作为坝体工程用土。根据我国西北地区的黄土高原沟壑区的地貌特点，修建最多的坝型为土石坝，采用最多的坝型为均质土坝、粘土心墙坝等坝型。但我国西北黄土高原地区，黄土覆盖层较厚，砂砾料、石料开采困难，造价较高；而均质坝主要由一种材料组成，对地基条件要求不高，可建在岩石、砂砾石和土基上，对填筑土料要求较低，粘土、粉质壤土、壤土、含砾土等，当含水率在塑限附近时，均可作为均质坝的填筑材料，上坝土料单一，施工干扰少，施工工序简单，便于机械化施工；但均质坝如未采取适宜的坝内排水措施，坝体浸润线较高，造成土体渗透压力增大，下游坝坡的稳定性较差。针对我国西北地区黄土覆盖层厚、土料丰富、砂石料匮乏、开采成本高等特点，如何充分利用当地土料，设计一种施工方便、经济合理并能保证坝体安全的均质坝，是本领域技术人员研究的主要课题。
发明内容
本发明目的在于提供一种心墙均质坝。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的心墙均质坝，包括建筑在河道坝基上断面形状为梯形结构的坝体；所述坝体自上游坡面至下游坡面依次为反滤及保护层、第一均质土坝体、塑性防渗心墙层、第二均质土坝体；所述反滤及保护层和所述塑性防渗心墙层自坝体顶部至坝体底部向上游侧倾斜设置；反滤及保护层和塑性防渗心墙层的水平厚度自上而下分别逐渐增加，塑性防渗心墙层的底端向下延伸至所述河道坝基内。
所述坝体的上游坡度为1：1.5～1：3.5，下游坡度为1:2～1：2.5；所述塑性防渗心墙层的底端向下延伸至所述河道坝基内2～5米。
所述塑性防渗心墙层由土壤固化剂和土料按照土料含水量的1.0%～3.0%比例混合制成。
所述土壤固化剂由粘结剂、增强剂、分散剂混合制成。
本发明优点在于所述坝体的坝型防渗体系与心墙堆石坝类似，但坝体结构及施工方法与现有均质土坝一致，具备现有均质土坝的优势。同时，将塑性防渗心墙层设置在第一、第二均质土坝体之间作为防渗心墙，有效降低了均质土坝的浸润线出逸点，大大提高了均质土坝的渗透稳定性和安全性，具有显著的经济、安全效益。
附图说明
图1是本发明所述坝体的断面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本发明所述的心墙均质坝，包括建筑在河道坝基1上断面形状为梯形结构的坝体，坝体的上游坡度为1：1.5～1：3.5，下游坡度为1:2～1：2.5；坝体自上游坡面至下游坡面依次为反滤及保护层2、第一均质土坝体3、塑性防渗心墙层4、第二均质土坝体5；反滤及保护层2和塑性防渗心墙层4自坝体顶部至坝体底部向上游侧倾斜设置；反滤及保护层2和塑性防渗心墙层4的水平厚度自上而下分别逐渐增加，塑性防渗心墙层4的底端向下延伸至河道坝基1内2～5米，坝体的下游坡底设置排水沟6。
反滤及保护层2可利用天然或经过筛选的砂砾石料，也可采用块石、砾石两者的掺合料轧制。
反滤及保护层2水平厚度、塑性心墙层4水平厚度、坝顶宽度等参数根据设计要求，参考现有规范《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）及土石坝相关设计规范进行取值。
塑性防渗心墙层4由土壤固化剂和土料按照土料含水量的1.0%～3.0%（重量百分比）比例混合制成；土壤固化剂由粘结剂、增强剂、分散剂混合制成。
第一、第二均质土坝体3、5采用坝壳料、粉土、壤土、沙壤土等传统的均质土料，根据建坝所在地因地事宜选择。
本发明的心墙均质坝，可建在岩石、砂砾石和土基上，符合均质土坝对地基条件要求不高的特点；而且本坝型施工简单，上坝料只有混合后的塑性心墙防渗料和均质土料两种，塑性心墙防渗料和均质土料之间也不需设置反滤和过渡料，施工干扰少，便于机械化施工。尤其重要的是，塑性防渗心墙层4的防渗性能和无侧限抗压强度显著增强，其渗透系数与现有的均质土坝比较提高1～2个数量级，从根本上解决了现有均质土坝抗渗稳定性和安全性低的问题。同时，塑性防渗心墙层4与均质土料的变形模量接近，变形小，使得均质土料的塑性指标不会发生大的改变，坝体的安全性能大大提高。而且塑性防渗心墙层4也降低了均质土坝对填筑土料要求，粘土、粉质壤土、壤土、含砾土等均可作为填筑料，大大提高了均质土坝的适用范围。因此，本发明所述的坝体在我国西北地区具有较强的适应性，充分利用了我国西北地区黄土，具有较强的适应性，可广泛应用于均质土坝、围堰、堤防等方面，具有显著的经济、安全效益和推广应用的价值。
Claims (1)
1.一种心墙均质坝，包括建筑在河道坝基上断面形状为梯形结构的坝体，其特征在于：所述坝体的上游坡度为1:1.5～1:3.5，下游坡度为1:2～1:2.5；坝体自上游坡面至下游坡面依次为反滤及保护层、第一均质土坝体、塑性防渗心墙层、第二均质土坝体；所述反滤及保护层和塑性防渗心墙层自坝体顶部至坝体底部向上游侧倾斜设置，反滤及保护层和塑性防渗心墙层的水平厚度自上而下分别逐渐增加，塑性防渗心墙层的底端向下延伸至河道坝基内2～5米；
坝体的下游坡底设置排水沟；
反滤及保护层利用天然或经过筛选的砂砾石料轧制，或采用块石、砾石两者的掺合料轧制；
塑性防渗心墙层由土壤固化剂和土料按照土料含水量的1.0%～3.0%比例混合制成，所述土壤固化剂由粘结剂、增强剂、分散剂混合制成。
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