CN220550517U - 一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及土石坝防护结构技术领域，具体涉及一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构。该土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构包括位于土石坝的坝体中部的沥青混凝土心墙、过渡层和反滤层。过渡层位于沥青混凝土心墙的上游侧。反滤层位于沥青混凝土心墙的下游侧。过渡层中上游过渡料与沥青混凝土心墙相接触的上游过渡料的最大粒径为40mm。上游过渡料中填充有粉细砂。过渡层的外侧设置有上游填料区。反滤层中的反滤填料铺设于沥青混凝土心墙的下游侧，形成滤土排水区。滤土排水区的外侧设置有下游填料区。土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构实现了对沥青混凝土心墙的自修复功能，提高了心墙结构的防渗安全性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及土石坝防护结构技术领域，具体涉及一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构。
背景技术
沥青混凝土心墙防渗土石坝是一种新兴的坝体结构，具有结构简单、防渗性能好、适应变形能力强等优点，在众多工程实践的证明下，沥青混凝土心墙坝是一种极具潜力的坝型，已成为土石坝建设的重要坝型之一。
目前，在筑坝过程中会在沥青混凝土心墙与坝壳料之间需设置一层1.5m-3.0m厚的过渡料区域，位于心墙两侧的过渡料与沥青混凝土心墙形成紧密结合的结构，过渡料既起到支撑保护沥青混凝土心墙的作用，防止心墙侧胀变形过大，也起到协调坝壳料与沥青心墙变形的作用。
现有技术中，过渡材料宜采用碎石或砂砾石，要求质密、坚硬、抗风化、耐侵蚀，颗粒级配宜连续，最大粒径不宜超过80mm，小于5mm粒径的含量宜为25%-40%，小于0.075mm粒径含量不宜超过5%；过渡层应满足心墙与坝壳料之间变形的过渡要求，且具有良好的排水性和渗透稳定性，具有满足施工要求的承载力；上下游过渡料宜采用同一种级配。
然而，在实际使用过程中，沥青混凝土心墙和上下游过渡料区域的接触部位属于骨料与骨料的接触，一边是没有粘结力的碎石料，另一边是含有沥青的沥青混凝土心墙，缺乏心墙开裂时愈合裂缝的功能。并且，特殊的筑坝条件导致高沥青混凝土心墙产生较大的变形，这种变形将促使心墙材料内部骨料间产生相对移动，出现明显的剪胀现象，使心墙结构因剪切变形而产生微裂隙，微裂隙在水压力作用下形成一定尺度的裂缝，大大影响了心墙材料防渗性能。
发明内容
本实用新型的目的在于，为沥青混凝土心墙防渗土石坝在使用过程中，提供一种防护结构，用以实现对沥青混凝土心墙的自修复功能，提高心墙结构的防渗安全性能。
为实现上述目的，本实用新型采用如下方案：提出一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，包括位于土石坝的坝体中部的沥青混凝土心墙、过渡层和反滤层；
所述沥青混凝土心墙垂直于土石坝的基岩布设，所述过渡层位于沥青混凝土心墙的上游侧，所述反滤层位于沥青混凝土心墙的下游侧；
所述过渡层由上游过渡料填充而成，所述上游过渡料与沥青混凝土心墙之间形成接触层，所述接触层中上游过渡料的最大粒径为40mm，所述上游过渡料中填充有粉细砂，所述上游过渡料中具有用于粉细砂随渗透水流向沥青混凝土心墙一侧运动的灌浆通道，所述过渡层的外侧设置有上游填料区；
所述反滤层包括反滤填料，所述反滤填料铺设于沥青混凝土心墙的下游侧，形成滤土排水区，所述滤土排水区的外侧设置有下游填料区。
作为优选，上游过渡料的特征粒径为d85，d85是指小于该粒径的土重占总土重的85%，反滤填料的特征粒径为D15，D15是指小于该粒径的土中占总土重的15%，其中，D15≤9d85。如此设置，当沥青混凝土心墙出现贯穿心墙的缝隙时，反滤层中的反滤填料能够更好地阻止上游过渡料通过缝隙的流失，在沥青混凝土心墙的下游侧形成淤堵，同时，粉细砂在渗透水流的作用下不断地进入缝隙中，对缝隙形成自修复，进一步提高了心墙结构的防渗安全性能。
作为优选，上游过渡料中增设有粒径为0.05mm-0.1mm的粉细砂。如此设置，在保证过渡层的支撑强度的同时，有利于加快粉细砂对心墙结构缝隙的填补速率。
作为优选，上游填料区和下游填料区均选用堆石料进行铺设。如此设置，由岩石经爆破后形成的堆石料作为填料区的铺设材料，便于实现就地取材，大大降低了运输成本。
作为优选，上游填料区的外侧设置有上游边坡，上游边坡的底部设置有趾板。如此设置，趾板用以防止上游水体对上游边坡以及上游填料区的底部形成侵蚀，进而进一步保证了坝体结构的稳定性。
作为优选，下游填料区的外侧设置有下游边坡，下游边坡的底部设置有引流区。如此设置，引流区用于实现快速排水，避免水体在下游边坡的底部淤积，有利于对下游边坡形成防护。
作为优选，引流区与下游填料区之间设置有透水土工布，引流区设置有排水管。如此设置，透水土工布用于对下游填料区形成反滤作用，进而对下游填料区形成防护。
作为优选，沥青混凝土心墙的顶部设置有混凝土坡顶。如此设置，混凝土坡顶用于对沥青混凝土心墙的顶部形成防护。
本实用新型提供的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构与现有技术相比，具有如下实质性特点和进步：该土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构通过在心墙结构的上游侧设置过渡层，调整过渡层中上游过渡料级配，使得心墙结构的应力分布具有良好的连续性，适当减小上游过渡料与沥青混凝土心墙的接触部位的最大粒径，来消散上游过渡料对沥青混凝土心墙的约束，从而更好地保护了心墙结构；当心墙出现缝隙发生渗透破坏时，渗透水流作为媒介，带动上游过渡料中的粉细砂作为材料，来淤堵缝隙，实现了对沥青混凝土心墙的自修复功能，提高了心墙结构的防渗安全性能。
附图说明
图1是本实用新型实施例中一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构处于初期修复的使用状态参考图；
图3是本实用新型实施例中一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构处于中期修复的使用状态参考图；
图4是本实用新型实施例中一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构处于完成修复的使用状态参考图。
附图标记：1、沥青混凝土心墙；2、过渡层；3、反滤层；4、基岩；5、上游填料区；6、下游填料区；7、上游边坡；8、趾板；9、下游边坡；10、引流区；11、透水土工布；12、排水管；13、混凝土坡顶；14、缝隙；15、粉细砂。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。
如图1-4所示，本实用新型实施例中提出了一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，旨在实现对沥青混凝土心墙的自修复功能，提高心墙结构的防渗安全性能。
本实用新型实施例中提出的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构通过在心墙结构的上游侧设置过渡层，调整过渡层中上游过渡料级配，使得心墙结构的应力分布具有良好的连续性，适当减小上游过渡料与沥青混凝土心墙的接触部位的最大粒径，来消散上游过渡料对沥青混凝土心墙的约束，从而更好地保护了心墙结构。当心墙出现缝隙发生渗透破坏时，渗透水流作为媒介，带动上游过渡料中的粉细砂作为材料，来淤堵缝隙。该裂缝淤堵结构采取上游“灌浆”，下游混合反滤的结构措施，提高了心墙结构抵御渗透破坏的能力，从而降低了“剪胀裂隙”或复杂的地理环境所带来一系列的工程危害导致心墙产生裂缝造成防渗失效的风险。
如图1所示，一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构包括位于土石坝的坝体中部的沥青混凝土心墙1、过渡层2和反滤层3。沥青混凝土心墙1垂直于土石坝的基岩4布设。过渡层2位于沥青混凝土心墙1的上游侧。反滤层3位于沥青混凝土心墙1的下游侧。
如图1结合图2所示，过渡层2由上游过渡料填充而成。上游过渡料与沥青混凝土心墙1相接触的上游过渡料的最大粒径为40mm。上游过渡料中填充有粉细砂15，上游过渡料中具有用于粉细砂15随渗透水流向沥青混凝土心墙1一侧运动的灌浆通道。上游过渡料中增设粒径为0.05mm-0.1mm的粉细砂15的含量。即，在原有上游过渡料的基础上，增加粒径为0.05mm-0.1mm的粉细砂15。过渡层2的外侧设置有上游填料区5。
所述过渡层由上游过渡料填充而成，所述上游过渡料与沥青混凝土心墙之间形成接触层，所述接触层中上游过渡料的最大粒径为40mm，所述，具有所述过渡层的外侧设置有上游填料区
反滤层3包括反滤填料。反滤填料铺设于沥青混凝土心墙的下游侧，形成滤土排水区。滤土排水区的外侧设置有下游填料区6。
其中，上游过渡料的特征粒径为d85，d85是指小于该粒径的土重占总土重的85%，反滤填料的特征粒径为D15，D15是指小于该粒径的土中占总土重的15%，其中，D15≤9d85。如图2-4所示，当沥青混凝土心墙1出现贯穿心墙的缝隙时，反滤层3中的反滤填料能够更好地阻止上游过渡料通过缝隙的流失，在沥青混凝土心墙1的下游侧形成淤堵，同时，粉细砂15在渗透水流的作用下不断地进入缝隙14中，对缝隙14形成自修复，进一步提高了心墙结构的防渗安全性能。
例如，上游过渡料中增设的粉细砂15的含量为5%-10%。如此设置，在保证过渡层2的支撑强度的同时，有利于加快粉细砂15对心墙结构缝隙14的填补速率。
如图1所示，上游填料区5的外侧设置有上游边坡7。上游边坡7的底部设置有趾板8。如此设置，趾板8用以防止上游水体对上游边坡7以及上游填料区5的底部形成侵蚀，进而进一步保证了坝体结构的稳定性。
下游填料区6的外侧设置有下游边坡9，下游边坡9的底部设置有引流区10。如此设置，引流区10用于实现快速排水，避免水体在下游边坡9的底部淤积，有利于对下游边坡9形成防护。
其中，引流区10与下游填料区6之间设置有透水土工布11。引流区10设置有排水管12。如此设置，透水土工布11用于对下游填料区6形成反滤作用，进而对下游填料区6形成防护。
为了进一步便于就地取材，上游填料区5和下游填料区6均选用堆石料进行铺设。如此设置，由岩石经爆破后形成的堆石料作为填料区的铺设材料，便于实现就地取材，大大降低了运输成本。
如图1所示，沥青混凝土心墙1的顶部设置有混凝土坡顶13。如此设置，混凝土坡顶13用于对沥青混凝土心墙1的顶部形成防护。
本实用新型实施例中提出的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，使用时，如图2-4所示，沥青混凝土心墙1因某种原因产生了贯穿心墙的缝隙14，渗透水流通过缝隙14将上游过渡料中的粉细砂15带向下游，下游的反滤层3具有反滤作用，将渗透水流中的粉细砂15留在缝隙14的末端，对末端进行了一定量的淤堵，随着时间的推移，粉细砂15会填满整个缝隙14，阻止了渗透水量的增大，对心墙结构形成双层渗透保护。
本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，包括位于土石坝的坝体中部的沥青混凝土心墙、过渡层和反滤层；
所述沥青混凝土心墙垂直于土石坝的基岩布设，所述过渡层位于沥青混凝土心墙的上游侧，所述反滤层位于沥青混凝土心墙的下游侧；
所述过渡层由上游过渡料填充而成，所述上游过渡料与沥青混凝土心墙之间形成接触层，所述接触层中上游过渡料的最大粒径为40mm，所述上游过渡料中填充有粉细砂，所述上游过渡料中具有用于粉细砂随渗透水流向沥青混凝土心墙一侧运动的灌浆通道，所述过渡层的外侧设置有上游填料区；
所述反滤层包括反滤填料，所述反滤填料铺设于沥青混凝土心墙的下游侧，形成滤土排水区，所述滤土排水区的外侧设置有下游填料区。
2.根据权利要求1所述的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，所述上游过渡料的特征粒径为d85，d85是指小于该粒径的土重占总土重的85%，所述反滤填料的特征粒径为D15，D15是指小于该粒径的土中占总土重的15%，其中，D15≤9d85。
3.根据权利要求1所述的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，所述上游过渡料中增设有粒径为0.05mm-0.1mm的粉细砂。
4.根据权利要求1所述的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，所述上游填料区和下游填料区均选用堆石料进行铺设。
5.根据权利要求1所述的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，所述上游填料区的外侧设置有上游边坡，所述上游边坡的底部设置有趾板。
6.根据权利要求1所述的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，所述下游填料区的外侧设置有下游边坡，所述下游边坡的底部设置有引流区。
7.根据权利要求6所述的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，所述引流区与下游填料区之间设置有透水土工布，所述引流区设置有排水管。
8.根据权利要求1所述的一种土石坝沥青混凝土心墙的裂缝淤堵结构，其特征在于，所述沥青混凝土心墙的顶部设置有混凝土坡顶。
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