2010-5-18 1
§ 1 概述
一,定义及建设情况
二,结构特点及优缺点
三,工作特点
四,地基基本要求
五,组成及设计要求
六,类型及坝型选择
2010-5-18 2
? 定义：
由土、石料等 当地材料 经抛填、碾压等方法堆筑成的坝
? 建设情况：
历史最悠久，数量最多。高土石坝：前苏联的罗贡坝
(335m)、努列克坝 (300m)。
10036235 总 计
1.4489 支墩坝
4.41592 拱 坝
11.54180 重力坝
82.729974 土石坝
% 已建坝数量坝 型
一、定义及建设情况
2010-5-18 3
世界土石坝按国家或地区分类统计图
中 国
17475
欧洲（含俄
罗斯）
1918
日 本
1484
美 国
4694
印 度
998
南 美
629
其 他
2778
2010-5-18 4
小
浪
底
水
利
枢
纽
基
本
资
料
2010-5-18 5
水
布
垭
水
利
枢
纽
基
本
资
料
2010-5-18 6
水布垭面板堆石坝
2010-5-18 7
结构特点：
?土石坝是散粒体结构，稳定靠土体的抗剪强度
来控制；
?只会出现局部滑动而失稳，不会出现整体滑动
失稳或倾覆失稳问题；
?为维持坝坡稳定，坡度大，断面大，体积大。
二、结构特点及优缺点
2010-5-18 8
优点：
就地取材，节省三材，减少运量，降低造价；
适应不同的地形、地质、气候条件；
结构简单，便于维修、加高和扩建。
缺点：
坝身一般不能溢流，需另设溢洪道；
施工导流不如混凝土坝方便；
粘性土料的填筑受气候条件影响；
断面大，体积大。
2010-5-18 9
影响我国高土石坝建设的原因
坝址河谷狭窄，洪水流量大，施工导流和泄洪布置
工程量大；
防渗土料的选择局限于粘性较大的细粒土，施工要
求偏严，单价较高；
缺乏大容量，高效率的施工机械。
2010-5-18 10
高土石坝发展的机遇：
?施工机械的发展，提高了施工质量，加快了进度，
降低了造价，促进了高土石坝的发展；
?理论、试验及计算技术发展提高了大坝分析计算水
平，加快了设计进度，保障了大坝设计的安全可靠
性；
?高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石
坝配套工程设计和施工技术的综合发展，对加速土
石坝的建设和发展也起了重要促进作用。
2010-5-18 11
工作特点：
? 坝基与坝身是透水的。
? 上下游水位对土石坝边坡的影响。 波浪、冰层能
冲刷和破坏坝坡，上下游水位升降对坝坡稳定有不
利影响。
? 大气降水与温度对坝体的影响。 大气降水使坝面
土石流失，冬季结冰使土料膨胀，融化时形成孔穴
及裂缝，夏季炎热坝坡干燥出现裂缝
? 坝基及坝身沉降。 一般施工质量好的土石坝沉陷
量为坝高的 0.2～ 0.4%,1～ 2m，不均匀沉降要产生
裂缝，均匀沉降影响坝高。
三、土石坝工作特点
2010-5-18 12
渗透水流的表面 —— 浸润面
浸润面与垂直面的交线 —— 浸润线
饱和区：土体受上浮力和渗透水压力，在荷载作用下可
能滑动倒塌
受动水压力作用，造成下游坡滑动
动水压力产生渗透变形（物理，化学）
冻融情况下对稳定不利
渗漏造成水量损失
湿区：毛细水，处于变化中
干区：干燥，可能出现裂缝
影响浸润线位置的因素：（浸润线越高越不利）
上下游水位
防渗设备位置
坝体内的排水设备位置
2010-5-18 13
岩石地基：
?具有足够的强度（一般都能满足，但对页岩与粘土岩应做软基处理）
?岩石的整体性，避免断层，不能有大裂隙
?无造成滑动的软弱夹层
?岩石具有足够的抗水性，岩石浸水后不致溶解和软化 石灰岩、石膏
土基：
?有足够的地基承载力，尤其对细砂、淤泥、软粘土
?均匀性好，压缩性不能过大，且能均匀变形
?无造成坝体滑动的软弱层
?有足够的抗水性，不被溶解或软化
?部分土体不能因渗透水压作用被冲刷或浮起
四、地基基本要求
2010-5-18 14
土石坝组成
土石坝一般有四部分：坝身、防渗体、排水设备
和护坡。
坝身是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它维持；
防渗体的作用是降低浸润线，防止渗透破坏和减
少渗透水量；
排水设备的作用是安全地排除渗透水，增强下游
坝坡的稳定性；
护坡的作用是防止波浪、冰层、温度变化、雨水
和水流等对坝坡的破坏。
五、土石坝组成及设计要求
2010-5-18 15
设计基本要求
?具有足够的断面维持坝坡的稳定。 边坡稳定和坝基
稳定是土石坝安全的基本保证。施工期、水库水位降
落以及地震作用在坝坡的荷载和土石料的抗剪强度指
标都将发生变化，应分别计算。
?设置良好的防渗和排水设施以控制渗流 。土石坝挡
水后，坝体内形成渗流，饱和区土石料承受上浮力，
减轻了抵抗滑动的有效重量；浸水后土石料的抗剪强
度降低；渗流力可对坝坡形成不良作用；渗流从坝坡、
坝基或河岸逸出时可能引起管涌、流土等渗流破坏。
设置防渗和排水设施可以控制渗流范围、改变渗流方
向、减小渗流的逸出坡降以增加坝坡、坝基和河岸的
抗滑和抗渗稳定，还有利于减小坝体和坝基的渗流量。
2010-5-18 16
?根据现场条件选择好 土石料的种类、坝的结构以
及各种土石料在坝体内的配置，选择好坝体各部分
的填筑压实标准,达到技术经济合理性；
?具有 足够的泄洪能力,坝顶在洪水位以上要有足
够的安全超高，以防洪水漫顶，造成大坝失事。
?适当的 构造措施,使坝运用可靠、耐久。在库水
位变化范围内，上游坝面应有坚固的护坡，防止波
浪冲击和淘刷。下游坝坡应能防止雨水的冲刷破坏
作用。保护坝内粘性土料，防止夏季日晒、冬季冻
胀等形成裂缝。对压缩性大的土料应采取工程措施
减少沉降和不均匀沉降，避免裂缝的形成和发展。
2010-5-18 17
206座土石坝事故原因分析
破坏原因 占总溃坝的 %
洪水漫顶 30
渗透破坏 25
沿管道渗漏 13
滑 坡 15
护 坡 5
其 它 7
原因不明 5
2010-5-18 18
分类：
?按坝高分,低坝, 中坝 和 高坝 。
?按施工方法分,碾压式 土石坝； 冲填式 土石坝；
水中填土坝 和 定向爆破堆石坝 等。碾压式土石
坝应用最广。
?碾压式土石坝按土料在坝身内的配置和防渗体
所用的材料种类分为,均质坝,土质防渗体分
区坝（土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质
坝）,非土质材料防渗体坝 （人工材料心墙坝、
人工材料面板坝）
六、类型及坝型选择
2010-5-18 19
低坝多采用均质坝
2010-5-18 20
2010-5-18 21
2010-5-18 22
2010-5-18 23
2010-5-18 24
2010-5-18 25
坝型的选择：
?高山峡谷覆盖层很厚，砼坝不经济，宜修土坝；
?高山峡谷覆盖层不厚，但基岩缓倾角裂隙，泥化夹层很多，
宜修土坝；
?宽河谷小流量的坝址修土石坝有利；
?坝型选择与筑坝材料有关：
黄土地区 用水中填土
东北地区 多雨、冰冻，粘土施工不方便，适宜修薄心墙
坝、薄斜墙坝，坝壳料采用砂卵石
西南地区 粘土压实难，采用薄心墙坝
中南华南（湖北、广东） 风化岩做坝壳料
定向爆破可缩短施工道路，节省运输，节省劳力，节省碾
压设备，但需大量炸药
中等高度的坝采用水力冲填法
高土坝，一般修心墙，斜墙不稳定。
§ 1 概述
一,定义及建设情况
二,结构特点及优缺点
三,工作特点
四,地基基本要求
五,组成及设计要求
六,类型及坝型选择
2010-5-18 2
? 定义：
由土、石料等 当地材料 经抛填、碾压等方法堆筑成的坝
? 建设情况：
历史最悠久，数量最多。高土石坝：前苏联的罗贡坝
(335m)、努列克坝 (300m)。
10036235 总 计
1.4489 支墩坝
4.41592 拱 坝
11.54180 重力坝
82.729974 土石坝
% 已建坝数量坝 型
一、定义及建设情况
2010-5-18 3
世界土石坝按国家或地区分类统计图
中 国
17475
欧洲（含俄
罗斯）
1918
日 本
1484
美 国
4694
印 度
998
南 美
629
其 他
2778
2010-5-18 4
小
浪
底
水
利
枢
纽
基
本
资
料
2010-5-18 5
水
布
垭
水
利
枢
纽
基
本
资
料
2010-5-18 6
水布垭面板堆石坝
2010-5-18 7
结构特点：
?土石坝是散粒体结构，稳定靠土体的抗剪强度
来控制；
?只会出现局部滑动而失稳，不会出现整体滑动
失稳或倾覆失稳问题；
?为维持坝坡稳定，坡度大，断面大，体积大。
二、结构特点及优缺点
2010-5-18 8
优点：
就地取材，节省三材，减少运量，降低造价；
适应不同的地形、地质、气候条件；
结构简单，便于维修、加高和扩建。
缺点：
坝身一般不能溢流，需另设溢洪道；
施工导流不如混凝土坝方便；
粘性土料的填筑受气候条件影响；
断面大，体积大。
2010-5-18 9
影响我国高土石坝建设的原因
坝址河谷狭窄，洪水流量大，施工导流和泄洪布置
工程量大；
防渗土料的选择局限于粘性较大的细粒土，施工要
求偏严，单价较高；
缺乏大容量，高效率的施工机械。
2010-5-18 10
高土石坝发展的机遇：
?施工机械的发展，提高了施工质量，加快了进度，
降低了造价，促进了高土石坝的发展；
?理论、试验及计算技术发展提高了大坝分析计算水
平，加快了设计进度，保障了大坝设计的安全可靠
性；
?高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石
坝配套工程设计和施工技术的综合发展，对加速土
石坝的建设和发展也起了重要促进作用。
2010-5-18 11
工作特点：
? 坝基与坝身是透水的。
? 上下游水位对土石坝边坡的影响。 波浪、冰层能
冲刷和破坏坝坡，上下游水位升降对坝坡稳定有不
利影响。
? 大气降水与温度对坝体的影响。 大气降水使坝面
土石流失，冬季结冰使土料膨胀，融化时形成孔穴
及裂缝，夏季炎热坝坡干燥出现裂缝
? 坝基及坝身沉降。 一般施工质量好的土石坝沉陷
量为坝高的 0.2～ 0.4%,1～ 2m，不均匀沉降要产生
裂缝，均匀沉降影响坝高。
三、土石坝工作特点
2010-5-18 12
渗透水流的表面 —— 浸润面
浸润面与垂直面的交线 —— 浸润线
饱和区：土体受上浮力和渗透水压力，在荷载作用下可
能滑动倒塌
受动水压力作用，造成下游坡滑动
动水压力产生渗透变形（物理，化学）
冻融情况下对稳定不利
渗漏造成水量损失
湿区：毛细水，处于变化中
干区：干燥，可能出现裂缝
影响浸润线位置的因素：（浸润线越高越不利）
上下游水位
防渗设备位置
坝体内的排水设备位置
2010-5-18 13
岩石地基：
?具有足够的强度（一般都能满足，但对页岩与粘土岩应做软基处理）
?岩石的整体性，避免断层，不能有大裂隙
?无造成滑动的软弱夹层
?岩石具有足够的抗水性，岩石浸水后不致溶解和软化 石灰岩、石膏
土基：
?有足够的地基承载力，尤其对细砂、淤泥、软粘土
?均匀性好，压缩性不能过大，且能均匀变形
?无造成坝体滑动的软弱层
?有足够的抗水性，不被溶解或软化
?部分土体不能因渗透水压作用被冲刷或浮起
四、地基基本要求
2010-5-18 14
土石坝组成
土石坝一般有四部分：坝身、防渗体、排水设备
和护坡。
坝身是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它维持；
防渗体的作用是降低浸润线，防止渗透破坏和减
少渗透水量；
排水设备的作用是安全地排除渗透水，增强下游
坝坡的稳定性；
护坡的作用是防止波浪、冰层、温度变化、雨水
和水流等对坝坡的破坏。
五、土石坝组成及设计要求
2010-5-18 15
设计基本要求
?具有足够的断面维持坝坡的稳定。 边坡稳定和坝基
稳定是土石坝安全的基本保证。施工期、水库水位降
落以及地震作用在坝坡的荷载和土石料的抗剪强度指
标都将发生变化，应分别计算。
?设置良好的防渗和排水设施以控制渗流 。土石坝挡
水后，坝体内形成渗流，饱和区土石料承受上浮力，
减轻了抵抗滑动的有效重量；浸水后土石料的抗剪强
度降低；渗流力可对坝坡形成不良作用；渗流从坝坡、
坝基或河岸逸出时可能引起管涌、流土等渗流破坏。
设置防渗和排水设施可以控制渗流范围、改变渗流方
向、减小渗流的逸出坡降以增加坝坡、坝基和河岸的
抗滑和抗渗稳定，还有利于减小坝体和坝基的渗流量。
2010-5-18 16
?根据现场条件选择好 土石料的种类、坝的结构以
及各种土石料在坝体内的配置，选择好坝体各部分
的填筑压实标准,达到技术经济合理性；
?具有 足够的泄洪能力,坝顶在洪水位以上要有足
够的安全超高，以防洪水漫顶，造成大坝失事。
?适当的 构造措施,使坝运用可靠、耐久。在库水
位变化范围内，上游坝面应有坚固的护坡，防止波
浪冲击和淘刷。下游坝坡应能防止雨水的冲刷破坏
作用。保护坝内粘性土料，防止夏季日晒、冬季冻
胀等形成裂缝。对压缩性大的土料应采取工程措施
减少沉降和不均匀沉降，避免裂缝的形成和发展。
2010-5-18 17
206座土石坝事故原因分析
破坏原因 占总溃坝的 %
洪水漫顶 30
渗透破坏 25
沿管道渗漏 13
滑 坡 15
护 坡 5
其 它 7
原因不明 5
2010-5-18 18
分类：
?按坝高分,低坝, 中坝 和 高坝 。
?按施工方法分,碾压式 土石坝； 冲填式 土石坝；
水中填土坝 和 定向爆破堆石坝 等。碾压式土石
坝应用最广。
?碾压式土石坝按土料在坝身内的配置和防渗体
所用的材料种类分为,均质坝,土质防渗体分
区坝（土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质
坝）,非土质材料防渗体坝 （人工材料心墙坝、
人工材料面板坝）
六、类型及坝型选择
2010-5-18 19
低坝多采用均质坝
2010-5-18 20
2010-5-18 21
2010-5-18 22
2010-5-18 23
2010-5-18 24
2010-5-18 25
坝型的选择：
?高山峡谷覆盖层很厚，砼坝不经济，宜修土坝；
?高山峡谷覆盖层不厚，但基岩缓倾角裂隙，泥化夹层很多，
宜修土坝；
?宽河谷小流量的坝址修土石坝有利；
?坝型选择与筑坝材料有关：
黄土地区 用水中填土
东北地区 多雨、冰冻，粘土施工不方便，适宜修薄心墙
坝、薄斜墙坝，坝壳料采用砂卵石
西南地区 粘土压实难，采用薄心墙坝
中南华南（湖北、广东） 风化岩做坝壳料
定向爆破可缩短施工道路，节省运输，节省劳力，节省碾
压设备，但需大量炸药
中等高度的坝采用水力冲填法
高土坝，一般修心墙，斜墙不稳定。
