Sl274-2001 碾压式土石坝设计规范.pdf

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Sl274-2001 碾压式土石坝设计规范.pdf

B.0.1反滤层设计包括掌握被保护土、坝壳料和料场砂砾料的 颗粒级配,根据反滤层在坝的不同部位确定反滤层的类型,计算 反滤层的级配、层数和厚度。 B.0.2应绘制被保护土、坝壳料和料场砂砾料的颗粒级配曲线, 并求出各自的范围线(上、下包线)。 B.0.3根据工程实际情况,反滤层的类型可按下列规定确定: 1均质坝的水平排水体和斜墙后的反滤层等,反滤层位于被 保护土下部,渗流方向由上向下(图B.0.3一1),属I型反滤。 2位于坝基渗流出逸处和排水沟下边的反滤层等,反滤层位 于被保护土上部,渗流方向由下向上(图B.0.3一2),属I型反滤。 减压井、竖式排水体等的反滤层,反滤层成垂直的形式,渗 流方向水平,属过渡型,可归为I型。

.0.4被保护土为无粘性土,且不均习系数Cu≤5~8时,其第 一层反滤层的级配宜按式(B.0.4一1)、式(B.0.4一2)确定:

某国际机场某标段工程施工组织设计D15/ dg5 ≤ 4 ~ 5 D15/ d15 ≥ 5

dg一被保护土的粒径,小于该粒径的土重占总土重的&5%。 对于以下情况,按下述方法处理后,仍可按式(B.0.4一1)和 式(B.0.4一2)初步确定反滤层,然后通过试验确定级配。 1对于不均匀系数Cu>8的被保护土,宜取C≤5~8的细 粒部分的d、d5作为计算粒径;对于级配不连续的被保护土,应 取级配曲线平段以下(一般是1~5mm粒径)细粒部分的dg5、di5 作为计算粒径。 2当第一层反滤层的不均匀系数C>5~8时,应控制大于 5mm颗粒的含量小于60%,选用5mm以下的细粒部分的D5作 为计算粒径。 B.0.5当被保护土为粘性土时,其第一层反滤层的级配应按下 列方法确定: 1滤土要求 根据被保护土小于0.075mm颗粒含量的百分数不同,而采 用不同的方法。 当被保护土含有大于5mm颗粒时,应按小于5mm颗粒级配确 定小于0.075mm颗粒含量百分数,及按小于5mm颗粒级配的dg 作为计算粒径。当被保护土不含大于5mm颗粒时,应按全料确定 小于0.075mm颗粒含量的百分数,及按全料的dgs作为计算粒径。 1)对于小于0.075mm颗粒含量大于85%的土,其反滤层可 按式(B.0.5一1)确定:

Dis < 9 dgs

当9dgs<0.2mm时,取Dis等于0.2mm。 2)对于小于0.075mm颗粒含量为40%~85%的土,其反滤 层可按式(B.0.5一2)确定:

Di5 ≤0.7mm

3)对于小于0.075mm颗粒含量为15%~39%的土,其反滤 层可按式(B.0.5一3)确定:

式中A小于0.075mm颗粒含量,%。 若式(B.0.5—3)中4dgs<0.7mm,应取0.7mm。 2排水要求 本条1款中三类土还应同时符合式(B.0.5一4)

式(B.0.5一4)中di5应为全料的di5,当4d15<0.1mm时,应 取Dis不小于0.1mm。 B.0.6反滤料Do(下包线)和Dio(上包线)的粒径关系宜符合 表B.0.6的规定

表B.0.6防止分离的Dm(下包线)和Dn(上包线)粒径关系

B.0.7根据求出的第一层反滤层,用本规范式(B.0.4一1)、式 (B.0.4一2)验算与坝壳料的关系,如满足上述两式要求,可不设 第二层反滤层,如不满足可设第二层反滤层。同理,可计算是否 需要设第三层反滤层。 B.0.8选择第二层、第三层反滤层时,可分别以第一、二层反滤 层为被保护土,按本规范式(B.0.4一1)、式(B.0.4一2)确定。 B.0.9不能用上述方法确定反滤层时,应由试验确定。试验的渗流 方向应根据本规范B.0.3反滤层的类型结合实际构造情况确定。 B.0.10采用土工织物作反滤料,应按GB50290一98《土工合成 材料应用技术规范》的规定进行设计。

附录C坝体内孔隙压力的估算

C.0.1粘性填土施工期的孔隙压力系数B宜根据三轴不排水试 验中相应剪应力水平下的孔隙压力u和大主总应力1,按式 (C.0.1)计算:

式中 土体中某点(工,2)的孔隙压力; t 时间; 时间微量dt中,填土荷载增量d所引起的孔隙压 力增量; Cv 土体的固结系数,通过消散试验确定。如属非饱和土 体,通常改用CV表示。 有条件时也可采用比奥公式计算:

式中√一拉普拉斯算子; G一土的剪切模量 24uz Z、2方向的位移, 孔隙压力,为、2二向坐标与时间t的函数; &一体应变, 渗透系数,设二向同性:

土的泪泊松比: 土的容重。

C.0.3稳定渗流期孔隙压力应根据流网确定。图C.0.3为稳定 参流期坝体内的流网示例,在图中任一等势线αα"上任意点6的孔 隙压力就等于b点与α(该等势线与浸润线的交点)的水头压力。

C.0.4水库水位降落期上游坝体内的孔隙压力可按下列方法 确定: 1 无粘性土应按流网图用本规范C.0.3方法计算。 2 粘性土可假定孔隙压力系数B为1,近似采用以下公式 计算: 1)如图C.0.4示,当水库水位降落到B点以下时,则坝内 某点A的孔隙压力可按式(C.0.4一1)计算

式中uo——库水位降落前的孔隙压力; △hw—A点土柱的坝面以上库水位降落高度; △hs—A点土柱中砂壳无粘性土区内库水位降落高度; hiA点上部粘性填土的土柱高度;

图C.0.4水库水位降落期粘性土中的孔隙压力 1一原水位;2一骤降后水位;3一砂壳:4一滑裂面 5一水位降落前浸润线:6一水位降落前的等势线

h2一 一A点上部砂壳无粘性填土的土柱高度 hs一坝面以上至水面的高度; ne一砂壳无粘性填土的有效孔隙率; h一一在稳定渗流期库水流达A点的水头损失值。 C.0.51级、2级坝及高坝的孔隙压力宜通过实际观测来进行 校核,

D.1.2稳定渗流期应用有效应力法,施工期和库水位降落期应 司时用有效应力法和总应力法,并以较小的安全系数为准。如果用 有效应力法确定填土施工期孔隙压力的消散和强度增长时,则不 必用总应力法相比较。 D.1.3抗剪强度指标的整理和采用应按下述原则进行:

1粘性土料抗剪强度指标大于11组宜采用小值平均值 确定。 2对坝壳堆石料、砾石土等粗粒料,以及粘性土,在试验组 数较少的情况下,可根据试验成果和参考类似工程确定。 3在应用总应力法确定填土强度包线时,施工期应采用图

D.1.3一1(a)中的直线2,库水位 降落期应采用图D.1.3一1(b)中 的直线3和4下包线abc。 4在没有条件通过试验确 定接触面的抗剪强度包线时,应 分别测得砂土强度包线OAB和 粘土的强度包线FAD,采用 OAD线作为接触面的抗剪强度 包线,如图D.1.3一2所示。

D.2.1圆弧滑动(图D.2.1)稳定可按公式(D.2.1一1)、式

1简化毕肖普法 (W±V)sina+Mo/R

E(W± V)sina+ M/ R)

2瑞典圆弧法 >[(W±V)sinα+ M/ R]

(W±V)cosa—ubseca—Qsina]tan+clbsec [(W±V)snα+Mc/ R

[(W±V)sinα+M/R

图D.2.1圆弧滑动条分法示意图

式中da 条宽度; dW 土条重量; 一 坡顶外部的垂直荷载; M一水平地震惯性力对土条底部中点的力矩; dQ、dV 分别为土条的水平和垂直地震惯性力(向上为负: 向下为正); α一条块底面与水平面的夹角; β一土条侧面的合力与水平方向的夹角; he一水平地震惯性力到土条底面中点的垂直距离。 2滑楔法(图D.2.2一2)

tan Pe'= tang

后条块重W=Wi十W2,W为外水位以上条块实重,浸润线以 上为湿重,浸润线和外水位之间为饱和重,W2为外水位以下条块 浮重。

E.1.1固结试验应按SL237一1999《土工试验规程》规定的方法 进行。坝基土试样应采用原状土,坝体土样应采用最优含水率条 件下击实至设计干密度的土样。计算施工期沉降量时,坝体土宜 采用非饱和状态的压缩曲线,坝基材料应根据实际的饱和情况,采 用非饱和状态或饱和状态下的压缩曲线。计算最终沉降量应采用 饱和状态下的压缩曲线。 E.1.2每一分层土的计算压缩曲线可取平均压缩曲线。平均压 缩曲线应按以下方法求得: 1平均曲线上各点的孔隙比按式(E.1.2一1)计算

式中e一 一在压力p下的平均孔隙比, ep——在压力p下某试样的孔隙比 n—某一分层中试验曲线数。 2平均曲线的起始孔隙比按式(E.1.2

一某一分层中试样的平均起始孔隙比, e—某一分层中某试样的起始孔隙比; 某一分层中试样总数,其中包括进行固结试验的试 样和未进行固结试验但测定了孔隙比的其他试样。 3 将按公式(E.1.2一1)计算的一系列孔隙比绘成图E.1.2

样和未进行固结试验但测定了孔隙比的其他试样。 3 将按公式(E.1.2一1)计算的一系列孔隙比绘成图E.1.2

3将按公式(E.1.2一1)计算的 的曲线 1。相应的起始孔隙比为 e"。令

隙比为e。令 78

将曲线1向上或向下平移△e所得曲线2即为该分层的计算压缩 曲线。

图E.1.2计算压缩曲线

E.1.3孔隙压力可采用本规范附录C的方法计算。对于重要土 石坝还应采用实测孔隙压力校核

E.1.3孔隙压力可采用本规范附录C的方法计算。对于重要

E.2.1项体任一点因自重引起的竖向总应力可采用该点处单位 面积以上的土柱重量计算。 E.2.2坝基任一点的竖向总应力应由自重和坝体荷载引起的附 加应力叠加组成。 E.2.3当满足下列公式要求时,可不考虑坝体荷载引起的附加 应力在坝基的应力扩散,取坝顶以下的最大坝体自重应力作为坝 基的附加应力:

Y B <0.1 Y <0.25 B 79

式中 坝基可压缩层厚度,m; B坝底宽度,m

中 坝基可压缩层厚度,m; B一坝底宽度,m。 E.2.4当坝基的可压缩层厚度不满足本规范公式(E.2.3一1)或 公式(E.2.3一2)的要求时,可任选下列方法之一计算附加应力: 1假定坝基内应力分布从坝基面向下作45°扩散,并每个水 平面上按三角形分布,三角形顶点与坝体自重合力作用线吻合 (见图E.2.4一1),则计算层面上的最大竖向应力按式(E.2.4一1) 计算:

2R Pmax= B±2u

2坝基任一点的附加应力由坝基表面矩形分布荷重(见图 包.2.4一2)和三角形分布荷重(见图E.2.4一3)所引1起的竖向应力 叠加而得。该附加应力按式(E.2.4一3)~式(E.2.4一5)计算

式中P——坝基任一点的附加应力,

表E.2.4一1矩形分布荷重下的应力系数K

E.2.4一2三角形分布荷重下的应力系数K

E.2.51级、2级高坝是土质防渗体心墙坝时,竖向应力计算应 考虑拱效应对竖向应力的减小。 E.2.6计算沉降时,坝体和坝基的竖向应力应采用有效应力。

宜按以下规定选取 1坝体分层的最大厚度为坝高的1/5~1/10, 2均质坝基,分层厚度不大于坝底宽度的1/4; 3非均质坝基,按坝基土的性质和类别分层,但每层厚度不 大于坝底宽度的1/4。

E.3.2坝基覆盖很深时,受压层的计算深度可按以下方法确定:

绘制坝体附加应力在坝轴线上沿坝基深度的分布曲线; 2绘制坝基自重竖向应力的分布曲线, 3坝体附加应力等于坝基自重竖向应力20%处的深度即为

YD/T 2092-2015标准下载计算深度。 E.3.3粘性土坝体和坝基的竣工时的沉降量和最终沉降量可用 分层总和法按式(E.3.3)计算:

式中&一 一竣工时或最终的坝体和坝基总沉降量; e0一 第层的起始孔隙比; t 一第层相应于竣工时或最终的竖向有效应力作用下 的孔隙比, h一第i层土层厚度, 土层分层数。 竣工后的坝顶沉降量应为最终沉降量减去竣工时沉降量的 差值。 E.3.4非粘性土坝体和坝基的最终沉降量可用式(E.3.4)估算:

式中S一坝体或坝基的最终沉降量, P—第i计算土层由坝体荷载产生的竖向应力, E一第i计算土层的变形模量。 E.3.5混凝土面板堆石坝坝顶沉降量可利用材料相似的已建坝 原型观测成果,可按式(E.3.5)估算:

式中S2 待建坝的坝顶预计沉降值, 已建坝的坝顶原型观测的沉降值; 112 待建坝的坝高 已建坝的坝高, E2 待建坝的变形模量; Ei 已建坝的变形模量。 若计算待建坝不同时期的坝顶沉降量,E应

形模量。 E.3.6湿陷性黄土和黄土状土、软弱粘性土坝基的沉降量应进 行专门研究。 E.3.7当需要考虑坝基侧向变形影响时,坝基的沉降量应进行 专门研究。

为便于执行本标准,对要求严格程度不同的用词说明如下: 1表示很严格非这样做不可的: 正面词采用“必须”反面词采用“严禁”。 2表示严格桥梁承台专项施工方案.docx,在正常情况下均应这样做的: 正面词采用“应”反面词采用“不应”或“不得”。 3对表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”反面词采用“不宜”,表示有选择,在一定 条件下可以这样做的,采用“可”

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