CN219450642U - 一种土石坝防护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种土石坝防护结构，包括：坝体、心墙，还包括：支护机构、排水机构、吸水层和防侵蚀层。支护机构设置于坝体下游坝坡底部的外侧，排水机构设置于坝体下游坝坡底部的内侧；吸水层布设于心墙的背水侧表面，防侵蚀层布设于支护机构上侧的下游坝坡表面。本实用新型通过排水机构和支护机构相辅相成，一方面利用排水减少了坝体内浸润的水含量，从而降低下游坝坡处的浸润线位置；另一方面利用加固的支护机构延伸了下游坝坡的整体厚度，提供加固支护的同时进一步降低下游坝坡末端的浸润线位置，有效避免下游坝坡滑坡，为土石坝结构提供双重防护。

Description

一种土石坝防护结构

技术领域

本实用新型涉及土石坝防护领域，特别是涉及一种土石坝防护结构。

背景技术

土石坝是一种当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。土石坝由于其就地取材、结构简单、便于维护加高、成本较低的特性逐渐成为了世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。

然而，土石坝在长期使用的过程中，存在多种破坏土石坝稳定性的情况，其中最频繁、最严重的破坏形式为滑移破坏。造成土石坝滑移破坏的最大成因是土石坝内浸润线的位置，浸润线是水浸润土石坝坝体后形成的湿润土体与干燥土体的边界。安全的土石坝中，浸润线始终处于土石坝下游坝坡坡底以下的位置。若土石坝的浸润线达到下游坝坡底上侧的位置时，下游坝坡抗滑能力降低，进而造成下游坝坡滑坡，导致整个土石坝被破坏。

现有技术中，通常在土石坝内设置心墙结构，土石坝上游坝坡设置防水结构来阻隔水，然而两者的阻隔效果有限，不能完全避免土石坝内部受到的浸润状况，在某些极端天气的情况下，水位过高，依旧可能使坝体内浸润线超过安全范围内，导致下游坝坡滑坡，造成滑移破坏。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种土石坝防护结构，能够更大幅度地控制土石坝内浸润线的位置，并设置额外支护，保证土石坝下游坝坡的稳定性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种土石坝防护结构，包括：坝体、心墙，还包括：

支护机构，包括支护土体，所述支护土体设置于所述坝体下游坝坡底部外侧；所述支护土体一侧贴合所述下游坝坡，另一侧与所述下游坝坡坡度相同；所述支护土体内伸入有支护排桩组；所述支护排桩组一端伸入至地下；

排水机构，设置于所述坝体内；所述排水机构贴近所述下游坝坡内侧底部设置；所述排水机构一端贯穿所述下游坝坡和所述支护机构并向外延伸；

吸水层，设置于所述心墙靠近所述下游坝坡一侧的表面；

防侵蚀层，铺设于所述支护机构上侧的所述下游坝坡表面。

所述支护排桩组包括相互对应的若干第一排桩和若干第二排桩；若干所述第一排桩并排设置；若干所述第二排桩并排设置；所述第二排桩位于所述下游坝坡和所述第一排桩之间；若干所述第一排桩顶部通过第一连梁连接；若干所述第二排桩顶部通过第二连梁连接；所述第一连梁和所述第二连梁顶面与所述支护土体顶部齐平；若干所述第一排桩顶部分别与与其对应的若干所述第二排桩顶部通过连接梁连接；所述第一排桩和所述第二排桩底部伸入至地下。

所述第二排桩伸入地下的一端长于所述第一排桩伸入地下的一端。

所述第一排桩和所述第二排桩伸入地下的一端的末端呈向外扩张的梯形。

所述排水机构包括设置于所述坝体内的中粗砂层；所述中粗砂层贴近所述下游坝坡内侧底部设置；所述中粗砂层内包裹有砂砾层；所述砂砾层内伸入有排水管的一端；所述排水管的另一端贯穿所述中粗砂层、所述下游坝坡和所述支护土体向外延伸；所述排水管设置于若干所述第一排桩和若干所述第二排桩间隔内。

所述吸水层为吸水树脂层。

所述防侵蚀层为加筋麦克护垫层。

所述坝体上游坝坡与地面夹角小于所述坝体下游坝坡与底面夹角。

本实用新型公开了以下技术效果：

1.通过排水机构和支护机构相辅相成，一方面利用排水减少了坝体内浸润的水含量，从而降低下游坝坡处的浸润线位置；另一方面利用加固的支护机构延伸了下游坝坡的整体厚度，提供加固支护的同时进一步降低下游坝坡末端的浸润线位置，有效防止下游坝坡滑坡，为土石坝结构提供双重防护。

2.通过在心墙背水侧布设吸水层，使心墙渗透水受到吸水层的吸水效果；并且吸水层具有吸水膨胀的特性，心墙背水侧浸水产生裂缝后，吸水层吸水膨胀，填满心墙背水侧的裂缝，使整体结构更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构主视图；

图2为图1中A区域局部放大图；

图3为本实用新型坝体下游坝坡表面视图；

图4为第一排桩与第二排桩连接俯视图；

图5为实施例2结构主视图；

图6为实施例3中防侵蚀层表面视图；

其中，1、坝体；2、心墙；3、吸水层；4、支护土体；5、第一排桩；6、第二排桩；7、第一连梁；8、第二连梁；9、连接梁；10、砂砾层；11、排水管；12、防侵蚀层；13、中粗砂层；14、土壤植被层；15、排水沟槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-4，本实用新型提供一种土石坝防护结构，包括坝体1、心墙2，还包括：

支护机构，包括支护土体4，支护土体4设置于坝体1下游坝坡底部外侧；支护土体4一侧贴合下游坝坡，另一侧与下游坝坡坡度相同；支护土体4内伸入有支护排桩组；支护排桩组一端伸入至地下；

排水机构，设置于坝体1内；排水机构贴近下游坝坡内侧底部设置；排水机构一端贯穿下游坝坡和支护机构并向外延伸；

吸水层3，设置于心墙2靠近下游坝坡一侧的表面；

防侵蚀层12，铺设于支护机构上侧的下游坝坡表面。

可以理解的，支护土体4采用与坝体1同样的材质。支护土体4设置于下游坝坡底部外侧，与下游坝坡底部形成一整体，充当了下游坝坡的一部分，使下游坝坡底部的整体厚度增加。众所周知，浸润线是一条由上游坝坡朝向下游坝坡方向向下倾斜的一条直线，因此当下游坝坡整体加厚时，下游坝坡末端的浸润线水平位置相比未加厚时的浸润线水平位置更低，使下游坝坡整体抗滑坡能力更强。同时，支护土体4仅设置于下游坝坡底部，无需整体加厚下游坝坡，节省了用料成本；支护土体4内还设置有能够抗滑坡的支护排桩，进一步提升了下游坝坡的整体强度，使坝体的稳定性更强。

在本实用新型的一个实施例中，支护排桩组包括相互对应的若干第一排桩5和若干第二排桩6；若干第一排桩5并排设置；若干第二排桩6并排设置；第二排桩6位于下游坝坡和第一排桩5之间；若干第一排桩5顶部通过第一连梁7连接；若干第二排桩6顶部通过第二连梁8连接；第一连梁7和第二连梁8顶面与支护土体4顶部齐平；若干第一排桩5顶部分别与与其对应的若干第二排桩6顶部通过连接梁9连接；第一排桩5和第二排桩6底部伸入至地下。通过设置两排排桩，相比单排排桩具有更大的侧向刚度，并通过排桩扩底，较大程度地提升了两排排桩的抓地能力，提升了支护土体4整体的抗滑力。

在本实用新型的一个实施例中，第二排桩6伸入地下的一端长于第一排桩5伸入地下的一端，有效调节了两排排桩受到的内力，使两者均匀受力，充分发挥抗滑坡能力。

在本实用新型的一个实施例中，第一排桩5和第二排桩6伸入地下的一端的末端呈向外扩张的梯形，增大了排桩位于地下端的接触面，改变了受力分布，使受力更加合理，进一步提升排桩的抓地能力。

在本实用新型的一个实施例中，排水机构包括设置于坝体1内的中粗砂层13；中粗砂层13贴近下游坝坡内侧底部设置；中粗砂层13内包裹有砂砾层10；砂砾层10内伸入有排水管11的一端；排水管11的另一端贯穿中粗砂层13、下游坝坡和支护土体4向外延伸；排水管11设置于若干第一排桩5和若干第二排桩6间隔内。通过中粗砂层13较强的饮水能力，使流经下游坝坡的浸润水被吸入排水机构内，并通过砂砾层10漏水至排水管11内，浸润水由排水管11流出至坝体1外部，进而降低了坝体1内的浸润线。

在本实用新型的一个实施例中，吸水层3为吸水树脂层。吸水树脂是一种高分子材料，它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并可以吸水膨胀成为水凝胶时，填补心墙2受到水体浸润产生的缝隙。

在本实用新型的一个实施例中，防侵蚀层12为加筋麦克护垫层，稳定性强，经济环保，具备良好的抗腐蚀与抗磨损能力。

在本实用新型的一个实施例中，上游坝坡是迎水面，长期处于水下饱和状态。由于水库水位可能快速下降，为了保持坝坡稳定，设置坝体1上游坝坡与地面的夹角小于坝体1下游坝坡与地面的夹角，使上游坝坡更加平缓稳定。

实施例1

本实施例中，选取高度为下游坝坡高度20％的支护土体4，支护土体4厚度为坝体1底面厚度的10％；第一排桩5伸入地下的一端占整体长度的15％；第二排桩6伸入地下的一端占整体长度的30％；两排桩呈梯形部分的长度均为伸入地面端总长度的15％；排桩呈梯形的部分侧边与呈竖直的部分侧边的夹角为150°。在本实施例中，优化了支护机构的具体结构尺寸，使两排桩的受力与变形更加均匀，在控制材料用量的前提下，提供更加稳定的抗滑坡效果。

实施例2

如图5所示，与实施例1的区别仅在于，同时在支护土体4表面和防侵蚀层12的表面均布设有土壤植被层14。土壤植被层14上的植物可以对土壤具有加强的作用，同时能够吸收下游坝坡的雨水，减少雨水侵蚀，并提高土石坝的抗剪强度。

实施例3

如图6所示，与实施例1的区别仅在于，在防侵蚀层12的加筋麦克护垫层表面纵横交错开设有若干排水沟槽15，当遇到雨水天气时，水流会沿着排水沟槽15流动，最终向加筋麦克护垫层的两侧排出。本实施例相比实施例2的排水效果更佳，更适用于多雨水气候环境下使用。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种土石坝防护结构，包括坝体(1)、心墙(2)，其特征在于，还包括：

支护机构，包括支护土体(4)，所述支护土体(4)设置于所述坝体(1)下游坝坡底部外侧；所述支护土体(4)一侧贴合所述下游坝坡，另一侧与所述下游坝坡坡度相同；所述支护土体(4)内伸入有支护排桩组；所述支护排桩组一端伸入至地下；

排水机构，设置于所述坝体(1)内；所述排水机构贴近所述下游坝坡内侧底部设置；所述排水机构一端贯穿所述下游坝坡和所述支护机构并向外延伸；

吸水层(3)，设置于所述心墙(2)靠近所述下游坝坡一侧的表面；

防侵蚀层(12)，铺设于所述支护机构上侧的所述下游坝坡表面。

2.根据权利要求1所述的一种土石坝防护结构，其特征在于，所述支护排桩组包括相互对应的若干第一排桩(5)和若干第二排桩(6)；若干所述第一排桩(5)并排设置；若干所述第二排桩(6)并排设置；所述第二排桩(6)位于所述下游坝坡和所述第一排桩(5)之间；若干所述第一排桩(5)顶部通过第一连梁(7)连接；若干所述第二排桩(6)顶部通过第二连梁(8)连接；所述第一连梁(7)和所述第二连梁(8)顶面与所述支护土体(4)顶部齐平；若干所述第一排桩(5)顶部分别与与其对应的若干所述第二排桩(6)顶部通过连接梁(9)连接；所述第一排桩(5)和所述第二排桩(6)底部伸入至地下。

3.根据权利要求2所述的一种土石坝防护结构，其特征在于，所述第二排桩(6)伸入地下的深度高于所述第一排桩(5)伸入地下的深度。

4.根据权利要求3所述的一种土石坝防护结构，其特征在于，所述第一排桩(5)和所述第二排桩(6)伸入地下的末端呈向外扩张的梯形。

5.根据权利要求2所述的一种土石坝防护结构，其特征在于，所述排水机构包括设置于所述坝体(1)内的中粗砂层(13)；所述中粗砂层(13)贴近所述下游坝坡内侧底部设置；所述中粗砂层(13)内包裹有砂砾层(10)；所述砂砾层(10)内伸入有排水管(11)的一端；所述排水管(11)的另一端贯穿所述中粗砂层(13)、所述下游坝坡和所述支护土体(4)向外延伸；所述排水管(11)设置于若干所述第一排桩(5)和若干所述第二排桩(6)间隔内。

6.根据权利要求1所述的一种土石坝防护结构，其特征在于，所述吸水层(3)为吸水树脂层。

7.根据权利要求1所述的一种土石坝防护结构，其特征在于，所述防侵蚀层(12)为加筋麦克护垫层。

8.根据权利要求1所述的一种土石坝防护结构，其特征在于，所述坝体(1)上游坝坡与地面夹角小于所述坝体(1)下游坝坡与底面夹角。