第七节 土石坝的构造
一, 防渗体
防渗体是土石坝的重要组成部分，其作
用是防渗，必须满足降低坝体浸润线、降低
渗透坡降和控制渗流量的要求，另外还需满
足结构和施工上的要求。常见的防渗体型式
有心墙、斜墙、斜墙 +铺盖、心墙 +截水墙、
斜墙 +截水墙等。
(一 ） 土质防渗体
（ 1）土质心墙
心墙一般布置在坝体中部，有时稍偏向上游并略倾
斜，以便于和防浪墙相连接，通常采用透水性很小的粘
性土筑成。
心墙顶部高程应高于正常运用情况下的静水位 0.3～
0.6m,且不低于非常运用情况下的静水位。
（ 2）土质斜墙
斜墙位于坝体上游面，斜墙顶部高程应高于正常运
用情况下的静水位 0.6～ 0.8m，且不低于非常运用情况
下的静水位。
（ 3）土质斜心墙
为了克服心墙坝可能产生的拱效应和斜墙坝对
变形敏感等问题，有时将心墙设在坝体中央向
上游倾斜，成为斜心墙。
（二）人工材料防渗体
（ 1）沥青混凝土
用混凝土作防渗体，其抗渗性能较好，但由于其
刚度较大，常因与坝体及坝基间变形不协调而发生裂
缝。
用作防渗体的沥青混凝土，应具有良好的热稳定
性、水稳定性、防渗性、可挠性、和易性和足够的强
度，土石坝中常用沥青混凝土作为防渗心墙或面板。
（ 2）复合土工膜
土工膜是土工合成材料的一种，包括聚乙烯、聚氯
乙烯、氯化聚乙烯等。土工膜具有很好的物理、力
学和水力学特性，其渗透系数一般都小于 10-8～
10-12cm/s，高密度聚乙烯薄板的渗透系数可以小
于 10-13cm/s，具有很好的防渗性。
如云南楚雄州塘房庙堆石坝, 坝高 50m,采用复合
土工膜作防渗材料, 布置在坝体断面中间, 现已竣
工运行 。
二, 坝顶及护坡
（ 一 ） 坝顶
坝顶需设路面, 当有交通要求时应按道路
要求设计, 如无交通要求, 则可用单层砌石或
砾石护面以保护坝体 。
坝顶设防浪墙可降低坝顶路面高程, 防浪
墙高度约为 1.2m左右, 可用浆砌石或混凝土筑
成 。 为便于排除坝顶雨水, 坝顶路面常设直线
或折线型横坡, 坡度宜采用 2%～ 3%。
（ 二 ） 护坡
为保护土石坝坝坡免受波浪淘刷, 冰层和漂
浮物的损害, 降雨冲刷, 防止坝体土料发生冻结,
膨胀和收缩以及人畜破坏等, 需设置护坡结构
上游护坡常采用堆石, 干砌石或浆砌石, 混凝
土或钢筋混凝土, 沥青混凝土等型式 。 下游护坡
要求略低, 可采用草皮, 干砌石, 堆石等型式 。
图砌石护坡构造
（ a）马道；（ b）护坡坡脚
三、坝体排水和反滤层
（一）坝体排水
坝身排水的目的主要是为了：①降低坝体浸
润线及孔隙压力，改变渗流方向，增加坝体
稳定；②防止渗流逸出处的渗透变形，保护
坝坡和坝基；③防止下游波浪对坝坡的冲刷
及冻胀破坏，起到保护下游坝坡的作用。
常见的排水型式有：棱体排水、贴坡排水、
褥垫排水和综合式排水，另外还有网状排水
带、排水管和竖式排水体等型式。
（ 1） 棱体排水
这种型式排水效果好, 除了能降低坝体浸润线
防止渗透变形外, 还可支撑坝体, 增加坝体的
稳定性和保护下游坝脚免遭淘刷 。
（ 2） 贴坡排水
贴坡排水又称表层排水，它不能降低浸润线，
但能提高坝坡的抗渗稳定性和抗冲刷能力。
（ 3） 褥垫排水
排水伸入坝体内
部，能有效地降低坝
体浸润线，但对增加
下游坝坡的稳定性不
明显，常用于下游水
位较低或无水的情况。
（ 4） 组合式排水
兼有各种单一排
水型式的优点。
（ 二 ） 反滤层及过渡层
它可起到滤土、排水的作用。通常在土
质防渗体（包括心墙、斜墙、铺盖、截水槽
等）与坝壳和坝基透水层之间，以及下游渗
流出逸处。
≤4～ 5 且 ≥58515 dD
1515 dD
四、土工合成材料在土石坝防渗和
排水反滤中的应用
（一）土工膜
（二）土工织物
五、土石坝的裂缝控制
（ 1）纵缝
（ 2）横缝
（ 3）内部裂缝 （拱效应）
第八节 土石坝的地基处理
土石坝地基处理的主要目的是
为了满足控制渗流, 减少渗透坡降 。
保持坝体和坝基的静力和动力稳定,
不产生过大的有害变形, 不发生明
显的不均匀沉降 。 以保证坝的安全
运行 。
一, 岩石地基的处理
主要是防渗
二, 砂砾石坝基处理
1） 粘土截水槽
2） 混凝土防渗墙
3） 灌浆帷幕
4） 防渗铺盖
5） 下游排水减压设施
三、细砂、软粘土和湿陷性黄土
坝基处理
（ 一 ） 细砂坝基 （ 液化 ）
（ 二 ） 软粘土坝基
（ 三 ） 湿陷性黄土坝基处理
第九节 土石坝与坝基、岸
坡及其他建筑物的连接
一, 坝体与坝基及岸坡的连接
1坝体与土基（清基、夯实）
2坝体与岩基 （ 混凝土结合槽 ）
二, 坝体与混凝土建筑物的连接
1.插入式 （ 见图 5-39）
2.翼墙 （ 见图 5-40）
第十节 土石坝的抗震设计
一, 土石坝的地震震害
二, 土的动力特性
1.加载速率的影响 （ 短时的荷载 ）
2.循环加载的影响 （ 液化 ）
第十一节 堆石坝
混凝土面板堆石坝是以堆石体为支承
结构, 采用混凝土面板作为坝的防渗体,
并将其设置在堆石体上游面 。
西北口混凝土面板堆石坝断面
一, 趾板
二, 混凝土面板
三, 堆石体
（ 1） 垫层区 （ 2） 过渡区
（ 3） 主堆石区 （ 4） 下游堆石区
图 面板堆石坝主要分区示意图
1(1A)-上游铺盖区； 2(1B)-盖重区； 3(2A)-垫层区； 4(2B)-特殊垫层区； 5(3A)-过渡区；
6(3B)-主堆石区； 7(3C)-下游堆石区； 8(3D)-下游护坡； 9-可变动的主堆石区与下游堆石区与下游
堆石区界面, 角度依坝料特性及坝高而定； 10(3E)-抛石区 （ 或滤水坝趾区 ） ； 11(F)-混凝土面板
四, 面板接缝及止水
a)受压垂直缝 b)受拉垂直缝 c)周边缝及止水
1-沥青涂层； 2-铜片止水； 3-混凝土垫层； 4-IGAS填料； 5-氯丁橡胶
管； 6-PVC盖； 7-氯丁橡胶管 50mm； 8-木质填料； 9-趾板； 10-混凝土
面板； 11-PVC止水； 12-特殊级配区 (2B)； 13-沥青砂混合物
五、面板堆石坝的计算分析
混凝土面板堆石坝的稳定分析通常可采用
折线法，可通过试算求出最危险滑动面及最
小安全系数，计算方法同土石坝。
对于高坝或地形地质条件复杂的坝，可采
用有限元分析方法，对混凝土面板及坝体进
行应力和变形分析。
一, 防渗体
防渗体是土石坝的重要组成部分，其作
用是防渗，必须满足降低坝体浸润线、降低
渗透坡降和控制渗流量的要求，另外还需满
足结构和施工上的要求。常见的防渗体型式
有心墙、斜墙、斜墙 +铺盖、心墙 +截水墙、
斜墙 +截水墙等。
(一 ） 土质防渗体
（ 1）土质心墙
心墙一般布置在坝体中部，有时稍偏向上游并略倾
斜，以便于和防浪墙相连接，通常采用透水性很小的粘
性土筑成。
心墙顶部高程应高于正常运用情况下的静水位 0.3～
0.6m,且不低于非常运用情况下的静水位。
（ 2）土质斜墙
斜墙位于坝体上游面，斜墙顶部高程应高于正常运
用情况下的静水位 0.6～ 0.8m，且不低于非常运用情况
下的静水位。
（ 3）土质斜心墙
为了克服心墙坝可能产生的拱效应和斜墙坝对
变形敏感等问题，有时将心墙设在坝体中央向
上游倾斜，成为斜心墙。
（二）人工材料防渗体
（ 1）沥青混凝土
用混凝土作防渗体，其抗渗性能较好，但由于其
刚度较大，常因与坝体及坝基间变形不协调而发生裂
缝。
用作防渗体的沥青混凝土，应具有良好的热稳定
性、水稳定性、防渗性、可挠性、和易性和足够的强
度，土石坝中常用沥青混凝土作为防渗心墙或面板。
（ 2）复合土工膜
土工膜是土工合成材料的一种，包括聚乙烯、聚氯
乙烯、氯化聚乙烯等。土工膜具有很好的物理、力
学和水力学特性，其渗透系数一般都小于 10-8～
10-12cm/s，高密度聚乙烯薄板的渗透系数可以小
于 10-13cm/s，具有很好的防渗性。
如云南楚雄州塘房庙堆石坝, 坝高 50m,采用复合
土工膜作防渗材料, 布置在坝体断面中间, 现已竣
工运行 。
二, 坝顶及护坡
（ 一 ） 坝顶
坝顶需设路面, 当有交通要求时应按道路
要求设计, 如无交通要求, 则可用单层砌石或
砾石护面以保护坝体 。
坝顶设防浪墙可降低坝顶路面高程, 防浪
墙高度约为 1.2m左右, 可用浆砌石或混凝土筑
成 。 为便于排除坝顶雨水, 坝顶路面常设直线
或折线型横坡, 坡度宜采用 2%～ 3%。
（ 二 ） 护坡
为保护土石坝坝坡免受波浪淘刷, 冰层和漂
浮物的损害, 降雨冲刷, 防止坝体土料发生冻结,
膨胀和收缩以及人畜破坏等, 需设置护坡结构
上游护坡常采用堆石, 干砌石或浆砌石, 混凝
土或钢筋混凝土, 沥青混凝土等型式 。 下游护坡
要求略低, 可采用草皮, 干砌石, 堆石等型式 。
图砌石护坡构造
（ a）马道；（ b）护坡坡脚
三、坝体排水和反滤层
（一）坝体排水
坝身排水的目的主要是为了：①降低坝体浸
润线及孔隙压力，改变渗流方向，增加坝体
稳定；②防止渗流逸出处的渗透变形，保护
坝坡和坝基；③防止下游波浪对坝坡的冲刷
及冻胀破坏，起到保护下游坝坡的作用。
常见的排水型式有：棱体排水、贴坡排水、
褥垫排水和综合式排水，另外还有网状排水
带、排水管和竖式排水体等型式。
（ 1） 棱体排水
这种型式排水效果好, 除了能降低坝体浸润线
防止渗透变形外, 还可支撑坝体, 增加坝体的
稳定性和保护下游坝脚免遭淘刷 。
（ 2） 贴坡排水
贴坡排水又称表层排水，它不能降低浸润线，
但能提高坝坡的抗渗稳定性和抗冲刷能力。
（ 3） 褥垫排水
排水伸入坝体内
部，能有效地降低坝
体浸润线，但对增加
下游坝坡的稳定性不
明显，常用于下游水
位较低或无水的情况。
（ 4） 组合式排水
兼有各种单一排
水型式的优点。
（ 二 ） 反滤层及过渡层
它可起到滤土、排水的作用。通常在土
质防渗体（包括心墙、斜墙、铺盖、截水槽
等）与坝壳和坝基透水层之间，以及下游渗
流出逸处。
≤4～ 5 且 ≥58515 dD
1515 dD
四、土工合成材料在土石坝防渗和
排水反滤中的应用
（一）土工膜
（二）土工织物
五、土石坝的裂缝控制
（ 1）纵缝
（ 2）横缝
（ 3）内部裂缝 （拱效应）
第八节 土石坝的地基处理
土石坝地基处理的主要目的是
为了满足控制渗流, 减少渗透坡降 。
保持坝体和坝基的静力和动力稳定,
不产生过大的有害变形, 不发生明
显的不均匀沉降 。 以保证坝的安全
运行 。
一, 岩石地基的处理
主要是防渗
二, 砂砾石坝基处理
1） 粘土截水槽
2） 混凝土防渗墙
3） 灌浆帷幕
4） 防渗铺盖
5） 下游排水减压设施
三、细砂、软粘土和湿陷性黄土
坝基处理
（ 一 ） 细砂坝基 （ 液化 ）
（ 二 ） 软粘土坝基
（ 三 ） 湿陷性黄土坝基处理
第九节 土石坝与坝基、岸
坡及其他建筑物的连接
一, 坝体与坝基及岸坡的连接
1坝体与土基（清基、夯实）
2坝体与岩基 （ 混凝土结合槽 ）
二, 坝体与混凝土建筑物的连接
1.插入式 （ 见图 5-39）
2.翼墙 （ 见图 5-40）
第十节 土石坝的抗震设计
一, 土石坝的地震震害
二, 土的动力特性
1.加载速率的影响 （ 短时的荷载 ）
2.循环加载的影响 （ 液化 ）
第十一节 堆石坝
混凝土面板堆石坝是以堆石体为支承
结构, 采用混凝土面板作为坝的防渗体,
并将其设置在堆石体上游面 。
西北口混凝土面板堆石坝断面
一, 趾板
二, 混凝土面板
三, 堆石体
（ 1） 垫层区 （ 2） 过渡区
（ 3） 主堆石区 （ 4） 下游堆石区
图 面板堆石坝主要分区示意图
1(1A)-上游铺盖区； 2(1B)-盖重区； 3(2A)-垫层区； 4(2B)-特殊垫层区； 5(3A)-过渡区；
6(3B)-主堆石区； 7(3C)-下游堆石区； 8(3D)-下游护坡； 9-可变动的主堆石区与下游堆石区与下游
堆石区界面, 角度依坝料特性及坝高而定； 10(3E)-抛石区 （ 或滤水坝趾区 ） ； 11(F)-混凝土面板
四, 面板接缝及止水
a)受压垂直缝 b)受拉垂直缝 c)周边缝及止水
1-沥青涂层； 2-铜片止水； 3-混凝土垫层； 4-IGAS填料； 5-氯丁橡胶
管； 6-PVC盖； 7-氯丁橡胶管 50mm； 8-木质填料； 9-趾板； 10-混凝土
面板； 11-PVC止水； 12-特殊级配区 (2B)； 13-沥青砂混合物
五、面板堆石坝的计算分析
混凝土面板堆石坝的稳定分析通常可采用
折线法，可通过试算求出最危险滑动面及最
小安全系数，计算方法同土石坝。
对于高坝或地形地质条件复杂的坝，可采
用有限元分析方法，对混凝土面板及坝体进
行应力和变形分析。
