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中华人民共和国行业标准碾压式土石坝设计规范发布实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准碾压式土石坝设计规范主编单位黄河水利委员会勘测规划设计研究院批准部门中华人民共和国水利部施行日期年月日中华人民共和国水利部关于批准发布碾压式土石坝设计规范的通知水国科号部直属各单位各省自治区直辖市水利水务厅局计划单列市水利水务局新疆生产建设兵团水利局经审查批准碾压式土石坝设计规范为水利行业标准并予发布标准编号为代替原和修改和补充规定本标准自年月日起实施标准文本由中国水利水电出版社出版发行二二年一月二十八日前言修订碾压式土石坝设计规范含电力工业部和水利部以电办号文对该规范的修改和补充规定的依据为水利水电规划设计总院水规设字号文和水利水电技术标准编写规定颁布以来对我国土石坝的建设起到了巨大的推动作用这期间修建了鲁布革天生桥小浪底等高土石坝工程并进行了六五七五和八五等国家科技攻关项目的研究国外土石坝也有了新的发展为反映这些新的建设经验对原规范进行了修订本规范的内容包括坝型选择和泄引水建筑物布置筑坝材料选择和填筑要求坝体结构和坝基处理坝体与坝基及其他建筑物的连接坝的计算和分析分期施工和扩建加高安全监测设计等基本规定和要求对的修订主要有以下几个方面本规范的适用范围有所变动坝高的计算方法增加了在坝轴线处建基面算至坝顶高度情况增加了主要术语一章规定了粘性土料新的压实度标准风浪计算增加了陡于的坝坡波浪爬高计算基岩灌浆取消了按允许渗透比降计算帷幕厚度的设计方法反滤层设计增加了保护粘性土的方法规定了抗剪强度指标均采用小值平均值的取值方法混凝土面板堆石坝稳定计算中规定了粗粒料抗剪强度应用非线性指标稳定计算规定以计及条块间作用力的方法为主稳定计算的安全系数标准改为按正常非常和正常加地震三种运用条件本规范条第第款条条第第款条第款条第款第款条第款和第款条条条第第款条条条条条第第款条第第款条第款第款条第第款条条条及条为强制性条文规范文本中用黑体字表示其余为推荐性条文本规程解释单位水利部水利水电规划设计总院本规程主编单位黄河水利委员会勘测规划设计研究院本规程主要起草人甘宪章孙胜利钱忠柔阎中华宗志坚李治明王新奇梁承喜李现社高广淳洪广文潘少华韩秋茸姜苏阳曹国利代巧枝田华祥赵洪岭段世超杨永叶目次总则主要术语枢纽布置和坝型选择坝轴线泄水和引水建筑物坝型选择筑坝材料选择与填筑要求筑坝材料选择填筑要求坝体结构坝体分区坝坡坝顶超高坝顶构造防渗体反滤层和过渡层坝体排水护坡坝面排水坝基处理一般要求砂砾石坝基的渗流控制岩石坝基处理易液化土软粘土和湿陷性黄土坝基的处理坝体与坝基岸坡及其他建筑物的连接坝体与坝基及岸坡的连接坝体与其他建筑物的连接坝的计算和分析渗流计算渗透稳定计算稳定计算应力和变形计算分期施工与扩建加高分期施工扩建加高安全监测设计附录波浪和护坡计算附录反滤层设计附录坝体内孔隙压力的估算附录稳定分析附录沉降计算本规范用词说明总则为规范水利水电工程碾压式土石坝的设计达到工程安全经济合理和技术先进的要求特制定本规范本规范适用于级级级和级以下坝高大于的碾压式土石坝的设计对于特殊重要的碾压式土石坝应进行专门研究碾压式土石坝的级别应根据防洪标准及水利水电工程等级划分及洪水标准中的有关规定确定土石坝按其高度可分为低坝中坝和高坝高度在以下为低坝高度在为中坝高度在以上为高坝土石坝的坝高应从坝体防渗体不含混凝土防渗墙灌浆帷幕截水槽等坝基防渗设施底部或坝轴线部位的建基面算至坝顶不含防浪墙取其大者土石坝在正常和非常运用条件的荷载组合情况下必须满足稳定渗流变形以及规定的超高等要求保证它能长期安全运用并充分发挥其经济效益和社会效益土石坝设计条件应根据所处的工作状况和作用力的性质分为正常运用条件水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位的稳定渗流期水库水位在上述范围内经常性的正常降落抽水蓄能电站的水库水位的经常性变化和降落非常运用条件施工期校核洪水位有可能形成稳定渗流的情况水库水位的非常降落如自校核洪水位降落降落至死水位以下以及大流量快速泄空等非常运用条件正常运用条件遇地震碾压式土石坝设计除应符合本规范外尚应符合国家现行有关标准的规定主要术语均质坝坝体断面不分防渗体和坝壳绝大部分由一种土料组成的坝土质防渗体分区坝坝体断面由土质防渗体及若干透水性不同的土石料分区构成可分为心墙坝斜心墙坝斜墙坝以及其他不同形式的土质防渗体分区坝非土质材料防渗体坝防渗体由混凝土沥青混凝土或土工膜组成而其余部分由土石料构成的坝防渗体在上游面的称为面板坝在坝体中央的称为心墙坝无粘性土粘粒粒径小于含量质量不大于塑性指数不大于颗粒间不具有粘结力的土砾石土含有碎石砾砂粉粒粘粒等组成的宽级配土有冰碛的风化的和开挖的风化岩石或软岩经碾压后形成的及人工掺合的各种砾石土膨胀土富含亲水矿物并具有明显吸水膨胀与失水收缩特性的高塑性粘土分散性粘土遇水尤其是遇纯水容易分散钠离子含量较高大多为中低塑性的粘土软粘土天然含水率大呈软塑到流塑状态具有抗剪强度低压缩性大透水性小灵敏度高的粘土一般采用以下标准评定液性指数无侧限抗压强度标准贯入击数灵敏度当孔隙比为淤泥当为淤泥质土有机质土含一定量有机质呈浅灰至深灰色有臭味压缩性高的粘土或粉土按有机质含量的大小可细分为有机质土泥炭土和泥炭湿陷性黄土主要由粉粒组成呈棕黄或黄褐色具有大孔隙或垂直节理特征遇水产生自重湿陷的土称自重湿陷性黄土不产生自重湿陷性的黄土称为非自重湿陷性黄土红粘土石灰岩或其他熔岩经风化后形成的富含铁铝氧化物的褐红色粉土或粘土喀斯特岩溶可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态硬岩饱和无侧限抗压强度大于等于的岩石软岩饱和无侧限抗压强度小于的岩石流土在渗流作用下局部土体表面隆起顶穿或粗细颗粒同时浮动而流失的现象管涌土体中的细颗粒在渗流作用下从骨架孔隙通道流失的现象接触冲刷渗流沿着两种渗透系数不同土层的接触面流动时沿层面带走细颗粒的现象接触流失渗流垂直于渗透系数相差较大的两相邻土层流动时将渗透系数较小的土层中的细颗粒带入渗透系数较大的土层中的现象不连续级配土由于土中缺乏某一范围的粒径而使粒径分布曲线上出现台阶的土压实度填土压实的干密度相应于试验室标准击实试验所得最大干密度的百分率枢纽布置和坝型选择坝轴线坝轴线应根据坝址区的地形地质条件坝型坝基处理方式枢纽中各建筑物特别是泄洪建筑物的布置和施工条件等经多方案的技术经济比较确定坝轴线应因地制宜地选定宜采用直线当采用折线时在转折处应布置曲线段设计地震烈度为度度的地区不宜采用折线当坝址处存在有喀斯特大断层或软粘土等不良地质条件时应研究避开的可能性泄水和引水建筑物枢纽中的泄水建筑物应能满足设计规定的运用条件和要求建筑物应运用灵活可靠其泄洪能力必须满足宣泄设计洪水校核洪水要求并应满足排沙排污和排冰的要求泄水建筑物的布置和形式应根据地形地质条件和泄洪规模水头大小和防沙要求等综合比较后选定可采用开敞式溢洪道和隧洞在地形有利的坝址宜布设开敞式溢洪道设计地震烈度为度度地区或级级土石坝应论证是否设泄水底孔多泥沙河流应设排沙建筑物并在进水口设防淤和防护措施泄水和引水建筑物进出口附近的坝坡和岸坡应有可靠的防护措施出口应采取妥善的消能措施并使消能后的水流离开坝脚一定距离泄水建筑物宜布置在岸边岩基上对高中坝不应采用布置在软基上的坝下埋管型式低坝采用软基上埋管时必须进行技术论证地震区的坝采用坝下埋管应按水工建筑物抗震设计规范的有关规定执行坝型选择碾压式土石坝的形式可在以下三种基本型式中选择均质坝土质防渗体分区坝非土质材料防渗体坝坝型选择应综合考虑下列因素经技术经济比较确定坝址区河势地形坝址基岩覆盖层特征及地震烈度等地形地质条件筑坝材料的种类性质数量位置和运输条件施工导流施工进度与分期填筑强度气象条件施工场地运输条件和初期度汛等施工条件坝高高坝多采用土质防渗体分区坝低坝多采用均质坝条件合适时宜采用混凝土面板堆石坝枢纽布置坝基处理以及坝体与泄水引水建筑物等的连接运行条件如对渗漏量要求高低上下游水位变动情况分期建设等坝及枢纽的总工程量总工期和总造价级低坝经过论证可采用土工膜防渗体坝轴线较长的土石坝根据地形地质及料场的具体条件可分段采用不同坝型但在坝型变化处应设置渐变段筑坝材料选择与填筑要求筑坝材料选择筑坝土石料调查和土工试验应分别按照水利水电工程天然建筑材料勘察规程和土工试验规程的有关规定查明坝址附近各种天然土石料的性质储量和分布以及枢纽建筑物开挖料的性质和可利用的数量在当地有多种适于筑坝的土石料时应进行技术经济比较后选用筑坝土石料选择应遵守下列原则具有或经加工处理后具有与其使用目的相适应的工程性质并具有长期稳定性就地就近取材减少弃料少占或不占农田并优先考虑枢纽建筑物开挖料的利用便于开采运输和压实枢纽建筑物开挖料的利用应与天然土石料场开采料一样从材料性质数量弃料对环境的影响施工进度安排及工程费用等进行论证料场应统一规划料场开采或枢纽建筑物的开挖料原则上均可直接作为筑坝材料或经处理后用于坝的不同部位但沼泽土膨润土和地表土不宜采用防渗土料应满足下列要求渗透系数均质坝不大于心墙和斜墙不大于水溶盐含量指易溶盐和中溶盐按质量计不大于有机质含量按质量计均质坝不大于心墙和斜墙不大于超过此规定需进行论证有较好的塑性和渗透稳定性浸水与失水时体积变化小以下几种粘性土不宜作为坝的防渗体填筑料必须采用时应根据其特性采取相应的措施塑性指数大于和液限大于的冲积粘土膨胀土开挖压实困难的干硬粘土冻土分散性粘土红粘土可用于填筑坝的防渗体用于高坝时应对其压缩性进行论证经处理改性的分散性粘土仅可用于填筑级低坝的防渗体其所选用的反滤料应经过试验验证防渗体与坝基岸坡接触处等易产生集中渗流的部位以及易受雨水冲刷的坝表面不得采用分散性粘土填筑湿陷性黄土或黄土状土可用于填筑防渗体但压实后应不再具有湿陷性采用的反滤料级配应经过试验验证用于填筑防渗体的砾石土粒径大于的颗粒含量不宜超过最大粒径不宜大于或铺土厚度的以下的颗粒含量不应小于填筑时不得发生粗料集中架空现象人工掺合砾石土中各种材料的掺合比例应经试验论证当采用含有可压碎的风化岩石或软岩的砾石土作防渗料时其级配和物理力学指标应按碾压后的级配设计用膨胀土作为土石坝防渗料时填筑含水量应采用最优含水量的湿侧并在顶部设盖重层盖重层产生的约束应力应足以制约其膨胀性盖重层应采用非膨胀土采用土工膜作为防渗体材料时应按照土工合成材料应用技术规范的规定执行反滤料过渡层料和排水体料应符合下列要求质地致密抗水性和抗风化性能满足工程运用条件的要求具有要求的级配具有要求的透水性反滤料和排水体料中粒径小于的颗粒含量应不超过反滤料可利用天然或经过筛选的砂砾石料也可采用块石砾石轧制或天然和轧制的掺合料级低坝经过论证可采用土工织物作为反滤层料场开采和建筑物开挖的无粘性土包括砂砾石卵石漂石等石料和风化料砾石土均可作为坝壳料并应根据材料性质用于坝壳的不同部位均匀中细砂及粉砂可用于中低坝坝壳的干燥区但地震区不宜采用采用风化石料和软岩填筑坝壳时应按压实后的级配研究确定材料的物理力学指标并应考虑浸水后抗剪强度的降低压缩性增加等不利情况对软化系数低不能压碎成砾石土的风化石料和软岩宜填筑在干燥区下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区应采用透水料填筑开采坝壳堆石料应遵守下列规定开采前应彻底清除覆盖层不同程度的风化料与新鲜石料应分区开采易风化的软岩如泥岩页岩宜边开采边填筑宜进行爆破设计必要时进行爆破试验护坡石料应采用质地致密抗水性和抗风化性能满足工程运用条件要求的硬岩石料填筑要求填筑标准应根据以下因素综合研究确定坝的级别高度坝型和坝的不同部位土石料的压实特性和采用的压实机具坝料的填筑干密度和含水率与力学性质的关系以及设计对土石料力学性质的要求土料的天然干密度天然含水率以及土料进行干燥或湿润处理的程度当地气候条件对施工的影响设计地震烈度及其他动荷载作用坝基土的强度和压缩性不同填筑标准对造价和施工难易程度的影响含砾和不含砾的粘性土的填筑标准应以压实度和最优含水率作为设计控制指标设计干密度应以击实最大干密度乘以压实度求得粘性土的压实度应符合下列要求级级坝和高坝的压实度应为级中低坝及级以下的中坝压实度应为设计地震烈度为