1、土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则 SLJ01 88 主编部门陕西省水利水土保持厅 陕西机械学院水电学院 上海勘测设计院 东北勘测设计院科研所 清华大学水利系 批准部门 能源部水利部中华人民共和国施行日期1988年6月 能源部水利部中华人民共和国关于颁发土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则 SLJ01 88的通知 水科教198821号 能源技19887号 根据国家计委关于编制设计规范的要求为了满足水利水电工程中的土石坝沥青混凝土防渗墙设计工作的需要我部水利水电规划设计院组织有关单位编制了土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则SLJ01 88现颁发施行 各单位在执行过程中如有意见请随时告陕西机械学院水
2、电学院和我部水利水电规划设计院 1988年6月23日 说 明 本准则在我国系首次制订在编制过程中进行了广泛地调查研究认真总结了我国土石坝沥青混凝土面板和心墙工程的实践经验试验研究和原型观测成果同时也借鉴了国外已有的研究成果和实践经验 本准则系由陕西省水利水土保持厅陕西机械学院水电学院等单位协作编写的经过多次讨论审查修改最后由水利水电规划设计院审定报水利部能源部批准现颁发施行 参加本准则编写的主要人员为 陕西机械学院水电学院杨全民孙振天丁朴荣 上海勘测设计院苗琴生 水电部东北勘测设计院科研所侯希明 清华大学水利系翁文斌 陕西省水利水土保持厅赵伯友 第一章 总 则 第1.0.1条 本准则适用于水利
3、水电工程中土石坝沥青混凝土面板和心墙(统称为防渗墙)的设计其它工程的沥青混凝土防渗墙设计可参考使用 第1.0.2条 沥青混凝土防渗墙是土石坝坝体防渗结构与坝基和岸坡防渗设施共同组成土石坝的完整防渗体系以满足坝体和基础的渗透稳定与控制渗流量的要求 采用沥青混凝土防渗墙的土石坝其填筑体和基础的设计应按碾压式土石坝设计规范(SDJ218 84)及有关规程执行 第1.0.3条 沥青混凝土防渗墙的型式有碾压式面板碾压式心墙浇筑式面板和浇筑式心墙等 沥青混凝土防渗墙型式的选择应根据坝高库容坝址区的气象地形地质施工技术材料供应等条件和坝的运行要求经技术经济比较合理选定 第1.0.4条 沥青混凝土防渗墙应具有
4、工程所要求的防渗性抗裂性稳定性和耐久性做到技术先进经济合理安全运行 第1.0.5条 防渗墙使用的沥青混凝土其性能及各项技术指标应根据工程的具体条件确定沥青混凝土的原材料和配合比可根据其技术指标的要求参照有关规范通过试验选定对某些特殊要求的性能应进行专门的试验研究 第1.0.6条 沥青混凝土防渗墙与基础岸坡及刚性建筑物的连接结构是整个防渗体系的重要部位必须慎重设计必要时应专门试验研究保证防渗的可靠性 第1.0.7条 沥青混凝土防渗墙设计中有关施工技术要求和质量控制标准应遵照本准则有关规定和土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工技术规范(SD220 87)确定 第1.0.8条 为监视沥青混凝土防渗墙的工
5、作性状检验设计和积累科学技术资料对沥青混凝土防渗墙应进行必要的原型观测作好观测设计提出施工技术要求 第1.0.9条 为合理进行沥青混凝土防渗墙的设计要重视基本资料的收集特别要注意沥青矿料气象条件和已建工程的调查研究 第二章 材 料 与 配 合 比 第2.0.1条 水工沥青混凝土的各项技术指标应满足沥青混凝土防渗墙设计所规定的要求 组成水工沥青混凝土的沥青骨料填料掺料等原材料必须满足本准则规定的要求 第2.0.2条 水工沥青混凝土所用的沥青材料主要是石油沥青其品种和标号应根据工程类别当地气温使用部位(水上或水下内部或表面)运用条件和施工要求等进行选择 碾压式沥青混凝土通常可选用道路石油沥青60甲
6、或100甲其质量应符合道路石油沥青规格(SYB1661 77) 为了提高浇筑式沥青混凝土的抗流变性可选用针入度指数较大的沥青 当沥青的技术指标不能满足设计要求时可用两种沥青掺配或加入掺料以改善其性能掺配的比例和掺料的用量应经试验确定 第2.0.3条 粗骨料以采用碱性岩石(石灰岩白云岩等)轧制的碎石为宜当采用酸性碎石或卵石时应进行技术经济论证 对粗骨料的技术要求是 一质地坚硬新鲜不因加热而引起性质变化吸水率不大于3% 二含泥量不大于0.5% 三耐久性好用硫酸钠法干湿循环5次重量损失小于12% 四粘附性能良好与沥青的粘附力应达四级以上 五级配良好 第2.0.4条 细骨料可选用河砂山砂人工砂等加工碎
7、石筛余的石屑应充分加以利用 对细骨料的技术要求是 一质地坚硬不因加热而引起性质变化 二不含有机质和其它杂质含泥量不大于2% 三耐久性好用硫酸钠法干湿循环5次重量损失小于15% 四水稳定等级不低于四级 五级配良好 第2.0.5条 填料可采用石灰岩粉白云岩粉也可采用滑石粉普通硅酸盐水泥粉煤灰等粉状矿质材料 对填料的技术要求是 一颗粒组成应符合表2.0.5的规定 表2.0.5 填料细度要求 筛孔尺寸(mm) 0.6 0.15 0.074 通过率(%) 100 90 70 二亲水系数不大于1.0 三含水率小于0.5% 四不含泥土有机物等杂质结块和团粒 第2.0.6条 为改善沥青混凝土的物理力学性能可选
8、用合适的掺料掺料品种及其用量应通过试验确定 为提高沥青混凝土的水稳定性可掺用消石灰普通硅酸盐水泥或其它高分子材料 为提高沥青混凝土的低温抗裂性可掺用再生橡胶粉天然橡胶合成橡胶塑料或其它高分子材料 为提高沥青混凝土斜坡热稳定性和抗流变能力可掺用石棉但施工中必须完善劳动保护措施 第2.0.7条 沥青混凝土配合比应通过室内试验和现场铺设试验进行选择所选配合比的各项技术指标应满足设计对沥青混凝土提出的要求并应有良好的施工性能且经济上合理在无试验资料时可参照附录一初步选择沥青混凝土配合比用作估算成本和施工准备 沥青混凝土室内试验的温度加荷速度等试验条件应根据气温工程的特点和运用条件等确定 第2.0.8条
9、 碾压式沥青混凝土面板防渗层的沥青混凝土要求孔隙率为2% 4%渗透系数不大于1 10-7cm/s水稳定系数(或稳定度)不小于0.85斜坡流淌值不大于0.8mm低温不开裂并满足设计提出的强度和柔性的要求沥青含量一般为矿料总重的7.5%9.0%骨料最大粒径不大于一次碾压层厚度的1/3 第2.0.9条 碾压式沥青混凝土面板排水层的沥青混凝土要求渗透系数不小于110-2cm/s热稳定系数(R20/R50)不大于4.5沥青含量一般为矿料总重的3.0% 5.0%骨料最大粒径为25 35mm 第2.0.10条 碾压式沥青混凝土面板整平胶结层的沥青混凝土要求渗透系数为110-31 10-4cm/s热稳定系数不
10、大于4.5沥青含量一般为矿料总重的4.0% 6.0%骨料最大粒径不大于一次碾压层厚度的1/2 第2.0.11条 碾压式沥青混凝土面板封闭层使用的沥青胶橡胶沥青胶或其它防水材料应与防渗面层粘结牢固高温不流淌低温不脆裂并易于涂刷或喷洒 当防渗面层分层铺筑时层间结合涂层使用的乳化沥青稀释沥青等涂层材料应易于喷洒或涂刷配制乳化沥青稀释沥青使用的沥青其针入度宜控制在20 40 第2.0.12条 碾压式沥青混凝土心墙的沥青混凝土要求孔隙率为2% 4%渗透系数不大于1 10-7cm/s水稳定系数(或残留稳定度)不小于0.85并满足设计要求的柔性和有关的力学指标沥青含量一般为矿料总重的6.0% 7.5%骨料最
11、大粒径不超过25mm 第2.0.13条 浇筑式沥青混凝土心墙和面板的沥青混凝土要求渗透系数不大于110-7cm/s水稳定系数(或残留稳定度)不小于0.85抗流变性能好浇筑时应有足够的施工流动性和抗分层性沥青混凝土的沥青含量一般为沥青混合料总重的10% 16%骨料的最大粒径心墙以不大于25mm面板以不大于15mm为宜沥青砂浆的沥青含量一般为沥青混合料总重的14% 20%骨料的最大粒径可用到5mm 第三章 碾压式沥青混凝土面板的设计 第3.0.1条 碾压式沥青混凝土面板易于监测和维修与坝体施工干扰少施工速度快但受外界气温影响大沥青混凝土品种多施工管理较复杂适用于100m高度以下的土石坝 第3.0.
12、2条 沥青混凝土面板的坡度除满足填筑体自身稳定外根据目前施工水平从面板铺筑机械的施工效果和操作人员的安全考虑宜不陡于1 1.7 第3.0.3条 铺设沥青混凝土面板的填筑体坡面应力求平整不设马道一坡到底尽量做到不变坡如需变坡应采用曲线连接其过渡段曲率应使摊铺机顺利施工 第3.0.4条 在沥青混凝土面板与填筑体或基础之间应设置垫层其作用是整平支承排水粒径过渡及防冻胀等 垫层有碎石或卵砾石干砌块石无砂水泥混凝土等类型可根据实际工程条件通过技术经济比较选定 第3.0.5条 碎石或卵砾石垫层的材料最大粒径与相邻沥青混凝土骨料的最大粒径之比应小于8 1其厚度应根据填筑体及基础变形大小排水要求施工方法等条件
13、选定中等高度堆石坝的垫层厚度不宜小于50cm(垂直坡面)对重要工程和高坝应适当加厚 第3.0.6条 无砂水泥混凝土垫层的厚度宜不小于10cm干砌块石垫层的厚度宜不小于30cm 第3.0.7条 沥青混凝土面板铺筑前必要时应在垫层坡面上喷洒除草剂除草剂用量应根据试验确定 坡面上还应喷洒乳化沥青或稀释沥青以利面板与垫层的结合并可提高碎石或卵砾石垫层边坡的稳定性其用量约为0.5 2.0kg/m2第3.0.8条 沥青混凝土面板板后排水必须通畅以便将面板和下面的渗水迅速汇集排出填筑体外保证在库水位迅速下降时不出现反向水压力 第3.0.9条 沥青混凝土面板有复式断面和简式断面两种(图3.0.9)防渗要求高的
14、重要工程宜采用复式断面 图3.0.9 沥青混凝土面板断面的型式 (a)复式断面(b)简式断面 1封闭层2防渗面层3排水层4防渗底层 5整平胶结层6垫层7填筑体 第3.0.10条 复式断面各层的作用和要求如下 封闭层是为了封闭沥青混凝土防渗面层表面缺陷提高面板的防渗性延缓沥青混凝土老化等使用的材料为沥青胶或橡胶沥青胶等 防渗面层是面板的主防渗层其厚度一般为8 12cm分两层或三层铺压分层铺压时层间要喷涂乳化沥青或稀释沥青结合层以提高防渗面层的整体性喷涂量一般为1kg/m2排水层是汇集防渗面层的渗水将其引入廊道或排水管(沟)排出填筑体外排水层的厚度一般为8 12cm可根据防渗面层的渗流量坝坡坡度和
15、排水层沥青混凝土的渗透系数参考附录二的方法进行核算 排水层沿坝轴线方向每隔10 15m用防渗沥青混凝土设一隔水带将排水层分区以便分区观测渗水隔水带宽度可为1m或摊铺机一次摊铺的宽度 防渗底层是隔断防渗面层的渗水由排水层引走并将面板后渗水隔断其厚度一般为510cm分一层或两层铺压 整平胶结层是使面板与垫层结合良好并为铺筑防渗层创造良好条件其厚度一般为510cm分一层或两层铺压 第3.0.11条 简式断面的分层除无排水层和防渗底层外其余与复式断面相同土石坝工程中多采用简式断面 第3.0.12条 沥青混凝土面板应设置降温设施防止沥青混凝土高温流淌降温设施有面板表面喷涂浅色涂层和在坝顶喷(淋)水 第3
16、.0.13条 沥青混凝土面板总厚度应根据荷载填筑体的特性施工技术水平运行条件等参考已成工程的经验综合考虑确定并可参考附录二通过计算复核 第3.0.14条 修建在最低月平均气温在-10以下地区的沥青混凝土面板应进行低温抗裂的分析研究当一般沥青混凝土不能满足低温抗裂要求时可选用掺聚合物的沥青混凝土 第3.0.15条 对重要的沥青混凝土面板高土石坝应尽量结合坝体基础进行面板的应力变形计算 修建在高烈度地震区的沥青混凝土面板高土石坝除进行静力的应力变形计算外应尽量进行动力分析地震荷载和内力计算按照水工建筑物抗震设计规范(SDJ10 78)确定 第3.0.16条 沥青混凝土面板与基础岸坡和刚性建筑物的连
17、接结构应根据连接部位的相对变形及水头大小等条件进行设计以保证连接部位不发生开裂漏水连接结构的型式可参考附录四对重要的工程连接结构应进行结构模型试验 第3.0.17条 连接部位的沥青混凝土面板在其上部一定范围内可增设聚乙烯树脂网或玻璃丝布等加强层以增加连接部位的安全性 第3.0.18条 连接部位的混凝土齿墙或岸墩其尺寸和基础处理应满足抗滑稳定和基础防渗的要求 第3.0.19条 连接部位的面板在紧靠齿墙岸墩及其它刚性建筑物处可采取适当结构措施以提高防渗面层适应变形的能力如在防渗层下设置沥青砂浆或细粒沥青混凝土楔形体与岸坡连接部位的面板局部拱起采用滑动接头设置止水带等 第3.0.20条 沥青混凝土面
18、板土石坝初次蓄水时间宜在气温较高的季节并应控制库水位上升速度运用过程中应注意监测板后水位控制水库水位下降速度 第四章 碾压式沥青混凝土心墙的设计 第4.0.1条 沥青混凝土心墙受气候条件影响小对坝基和坝体变形适应性好抗震性能好施工较简单但检修条件差适用于不同高度的土石坝 第4.0.2条 沥青混凝土心墙有垂直的倾斜的和上部倾斜下部垂直的三种布置型式应通过技术经济比较选定 垂直心墙宜布置在坝轴线上游附近倾斜心墙的坡度一般为1(垂直) 0.2(水平) 10.4上部倾斜下部垂直的心墙折坡点宜选在坝高的3243处 第4.0.3条 沥青混凝土心墙土石坝坝坡的稳定坝基及坝体沉降等计算应按照碾压式土石坝设计规
19、范(SDJ218 84)有关规定进行 第4.0.4条 级沥青混凝土心墙高土石坝应尽量进行应力和变形分析应力和变形可用有限单元法计算以控制坝体在各种荷载及工作条件下的应力和变形不致发生剪切破坏和过量变形而开裂漏水 第4.0.5条 用非线性有限单元法进行应力和变形计算时计算参数应通过三轴试验确定试验时的温度加荷速度应符合心墙的工作条件 第4.0.6条 用非线性有限单元法计算应力和变形时作用的荷载有自重水压力浮力地震力等工作条件应按照施工阶段蓄水运行阶段对坝体填筑和蓄水采用分级加荷计算非线性应力变形计算方法可参考附录 对高烈度地震区的级高坝除进行静力计算外应尽量进行行动力分析地震荷载和内力计算按照水
20、工建筑物抗震设计规范(SDJ10 73)确定 第4.0.7条 沥青混凝土心墙内任何一水平截面上的垂直正应力加上沥青混凝土的允许抗拉强度应大于该处水柱压力以防水力破坏 心墙沥青混凝土的静止侧压力系数(=3 /1 )应控制在0.3 0.5范围内以防心墙产生过量体积变形而失稳 心墙沥青混凝土在满足变形要求条件下宜适当提高非线性变形模量并尽量使心墙和过渡层的非线性变形模量接近不致因拱效应引起心墙水平裂缝 为减小上游坝壳(包括过渡层)在蓄水期因湿陷引起的集中沉降应尽量采取逐步提高蓄水位的措施 第4.0.8条 沥青混凝土心墙的最大厚度一般为坝高的6011001坝顶最小厚度一般不小于30cm高坝不小于50c
21、m 第4.0.9条 沥青混凝土心墙两侧应设过渡层其材料要求致密坚硬 过渡层材料应级配良好其最大粒径与沥青混凝土骨料的最大粒径之比应小于8 1 过渡层的厚度一般为1.5 3.0m应根据坝壳材料坝高和部位等而定堆石坝高坝选用较大值位于地震区和岸坡坡度有明显变化的部位宜适当加厚 第4.0.10条 沥青混凝土心墙与基础岸坡及刚性建筑物的连接设计应予特别注意保证连接处止水不发生破坏 心墙与基础岸坡的连接应设置水泥混凝土基座与基座及刚性建筑物连接处的沥青混凝土心墙厚度应逐渐扩大基座表面需涂刷乳化沥青或稀释沥青及沥青胶 心墙及其基座与基础岸坡及刚性建筑物的连接型式可参考附录四 第五章 浇筑式沥青混凝土面板和
22、心墙的设计 第5.0.1条 浇筑式沥青混凝土防渗墙使用的沥青混凝土沥青含量较大可依靠自重压密且适应变形能力较大施工简便可在严寒条件下施工适用于中低高度的土石坝 第5.0.2条 浇筑式沥青混凝土心墙主要用于砂砾石坝和堆石坝面板主要用于上游坝坡较陡的堆石坝干砌石坝以及上游面砌石的堆石坝等 第5.0.3条 浇筑式沥青混凝土心墙两侧应设置过渡层其厚度一般为1.5 3.0m过渡层材料应级配良好最大粒径与沥青混凝土骨料最大粒径之比应小于8 1变形模量应介于沥青混凝土和坝壳的变形模量之间 第5.0.4条 浇筑式沥青混凝土心墙的厚度可根据坝高工程等级沥青混凝土的流变特性施工要求抗震要求等条件选定一般为30 7
23、0cm 心墙的浇筑应防止骨料分离并要求与过渡层同步上升 第5.0.5条 浇筑式沥青混凝土心墙的变形应保证坝壳的稳定心墙顶部的沉降速度宜控制在每年1cm以内如沉降速度过大则应改用抗流变能力大的沥青混凝土 第5.0.6条 浇筑式沥青混凝土心墙与基础和岸坡的连接需设置水泥混凝土基座与基座连接处的心墙厚度应逐渐扩大至1 2m低坝取下限中坝取高限基座宽度除保证设置加厚的心墙外还应满足基础防渗处理的要求心墙与基础或刚性建筑物的连接型式可参考附录四 第5.0.7条 浇筑式沥青混凝土面板是在护面板和坝体上游面砌筑层之间浇筑沥青混凝土或沥青砂浆的防渗层其厚度一般为6 10cm 第5.0.8条 护面板一般为钢筋混
24、凝土预制板利用锚筋固定在砌筑层上砌筑层一般为50 100cm厚的浆砌块石层护面板及锚筋的尺寸可按经验确定并用沥青防渗层流变引起的侧压力校核 第5.0.9条 浇筑式沥青混凝土面板防渗层与基础或刚性建筑物的连接型式与浇筑式沥青混凝土心墙相似可参考附录四选择 第六章 原 型 观 测 第6.0.1条 土石坝沥青混凝土防渗墙应根据工程的重要性坝高和结构特点设置必要的原型观测设施进行系统的观测并及时整理分析观测资料 第6.0.2条 沥青混凝上防渗墙观测设施的布置原则是 一观测项目和测点布设应能较全面反映防渗墙的工作状况 二水平和垂直变位的观测标点可在与坝轴线平行和垂直的两个方向上大致按等间距分布 三当碾压
25、式沥青混凝土面板采用简式断面时除整个防渗墙进行渗流观测外必要时可选择适当坝段设置部分复式断面进行面板的渗流观测 四内部观测设施应沿垂直或平行坝轴线方向布置观测断面(最大坝高处或有代表性断面上)温度观测应沿深度布置岩干个测点 五在特殊的或复杂的工作地段(如坝肩断层破碎带坝的合龙段防渗墙与埋管或廊道的连接部位等)应适当加密观测点或增加必要的观测项目 六观测方便直观快速粗度符合要求各项观测值(包括临时性与永久性观测设施)能互相校核 七尽可能保证观测作业有较好的交通及照明条件施工时便于安设不易遭受破坏 第6.0.3条 观测项目根据工程的重要性与科学研究的要求确定观测设施根据设计计算成果参考类似工程的观
26、测经验进行选择附录五的工程实例可供参考 第6.0.4条 观测设施的安设测读资料整理等除参照水工建筑物观测工作手册及有关规定外必须考虑沥青混凝土防渗墙的特点参考已有工程的经验进行 注水利电力部水利司编水利出版社1980年出版 第6.0.5条 观测设计必须提出相应的施工要求特别注意沥青混凝土高温施工的特点并采取相应措施以防施工过程损坏观测设施 施工单位在施工期间应保证各项观测设施的完好和观测资料的完整性 第6.0.6条 级土石坝沥青混凝土防渗墙应设置下列观测项目 一防渗墙的垂直和水平位移 二渗流观测包括墙后水位渗透流量渗水透明度和水质 三防渗墙表面及内部的温度 四面板的流淌裂缝等的直观检查 五气温
27、风速日照等 六沥青混凝土材料的耐久性 对级以下土石坝的沥青混凝土防渗墙的观测项目可适当减少 第6.0.7条 特殊重要工程的沥青混凝土防渗墙可根据工程具体情况设置下列专门性观测项目 一面板底层变位 二墙后渗透压力 三防渗墙应力应变 四防渗墙侧向和垂直向压力 五日照辐射热 附录一 水工沥青混凝土配合比选择 一目前国内外沥青混凝土配合比设计多采用以下两个参数矿料级配和沥青含量 (一)矿料级配的选择 矿料级配是指粗骨料细骨料和填料的合成级配根据国内外的资料各种水工沥青混凝土的矿料级配特征如附表1.1所示 附表1.1 各种水工沥青混凝土的矿料级配特征 Dmax =20mm Dmax =15mm 筛孔尺寸
28、(mm) 筛孔尺寸(mm) 沥青混凝土种类 2.5 0.6 0.074 2.5 0.6 0.074 沥青碎石 05 03 开级配 520 04 5 20 04 粗粒式级配 20 35 5 20 0 4 20 35 10 22 2 8 密级配 35 50 19 30 0 8 35 50 18 29 4 10 细粒式级配 50 65 25 40 3 10 50 65 25 40 3 10 碎石薄层沥青 总通过率% 65 80 30 55 3 8 65 78 35 60 0 12 从附表1.1可见矿料级配可用三个参数来表征最大粒径Dmax粗细骨料的比例即2.5mm筛上的总通过率P2.5填料用量即0.
29、074mm筛上的总通过率P0.074对任一孔径di筛的总通过率Pi可按下式求得 pdDDpiinn=10011 0 0741000074(/ )(. / )()maxmax.(附1.1) 式中n为矿料级配指数当矿料的Dmax p0.074p2.5选定后代上(附1.1)式可得 mdDDppnn=11 0 07410010025 250074(/ )(. / ).maxmax.(附1.1) (附1.2)式不能用代数方法简单求解现绘出如附图1.1所示的f(n)=m关系曲线根据规定的p2.5及p0.074值可以查得相应的n值 附图1.1 f(n)=m关系曲线 根据附表1.1所列矿料级配特征按(附1.1
30、)式计算的矿料级配组成列于附表1.2以供参考当改变级配参数时可另行计算 (二)沥青含量 水工沥青混凝土的沥青含量取决于矿料的Dmax p2.5及p0.074等参数需经试验确定附表1.2可供初选时参考 附表1.2 碾压式水工沥青混凝土矿料级配及沥青含量范围 筛 孔 尺 寸 (mm) 35 25 20 15 10 5 2.5 1.2 0.6 0.3 0.15 0.074 编号 名 称 总 通 过 率 (%) 矿料级 配指数 n 沥青含量 (%) 11 100 68.480.6 53.169.9 38.458.3 24.345.3 11.129.8 5.020.0 2.113.6 0.99.8 0.
31、47.5 0.16.0 0 5.0 1.128 0.667 3.04.0 12 100 74.984.7 51.568.5 30.451.1 12.431.5 5.020.0 1.913.0 0.79.3 0.37.0 0.15.8 0 5.0 1.297 0.777 3.54.5 13 开 级 配 100 66.178.8 36.956.7 13.633.0 5.020.0 1.712.6 0.68.8 0.26.8 0.15.6 0 5.0 1.437 0.868 4.05.0 21 100 84.790.0 68.578.6 51.165.1 31.547.5 20.035.0 1.32
32、5.8 9.319.6 7.015.3 5.812.2 5.010.0 0.777 0.498 4.05.0 22 100 78.885.9 56.769.5 33.048.9 20.035.0 12.625.2 8.819.0 6.814.8 5.611.9 5.010.0 0.868 0.566 4.55.5 23 粗粒式级配 100 67.877.8 35.851.5 20.035.0 11.924.2 8.218.0 6.414.0 5.511.6 5.010.0 1.016 0.676 5.06.0 31 100 90.093.6 78.686.0 65.176.2 47.561.9
33、 35.050.0 25.839.7 19.631.7 15.325.1 12.219.6 10.015.0 0.498 0.276 6.08.0 32 100 85.990.9 69.579.4 48.963.1 35.050.0 25.239.1 19.030.9 14.84.4 11.919.2 10.015.0 0.566 0.328 6.58.5 33 密级配 100 77.885.3 51.565.1 35.050.0 24.238.1 18.029.7 14.023.4 11.618.6 10.015.0 0.676 0.412 7.59.0 41 100 93.996.5 86
34、.692.1 77.085.9 62.475.4 50.065.0 38.954.3 29.944.3 22.234.4 15.721.7 10.015.0 0.227 0.023 6.08.0 42 100 91.394.9 80.187.8 63.676.2 50.065.0 38.253.7 29.143.4 21.533.6 15.324.7 10.015.0 0.276 0.061 6.58.5 43 细粒式级配 100 85.891.4 65.777.6 50.065.0 37.152.7 27.742.1 20.332.4 14.623.4 10.015.0 0.356 0.12
35、2 7.59.0 51 100 96.698.5 92.396.5 86.293.4 75.687.3 65.080.0 53.770.8 43.060.3 32.147.9 21.233.1 10.015.0 -0.01 -0.253 6.08.0 52 100 95.097.8 88.194.4 76.487.7 65.080.0 53.170.4 42.159.7 31.347.2 20.632.5 10.015.0 0.0267 0.227 6.58.5 53 碎 石薄层沥青 100 91.690.0 77.988.5 65.080.0 52.169.7 40.758.6 29.946
36、.0 19.831.6 10.015.0 0.005 -0.185 7.590 注沥青含量按矿料总重的百分数计 二浇筑式沥青混凝土(包括沥青砂浆)的配合比应根据结构条件和施工要求经试验选定附表1.3可供初选时参考 附表1.3 浇筑式沥青混凝土参考配合比 材 料 名 称 沥 青 (%) 碎 石 (%) 砂 (%) 填 料 (%) 沥青砂浆 14 20 50 68 16 30 沥青混凝土 10 16 38 45 30 41 14 24 注沥青含量按沥青混合料总重的百分数计 附录二 碾压式沥青混凝土面板厚度计算 面板总厚度计算 1.按整体计算弹性地基梁法 TPkUFhds=22(附2.1) 式中 T
37、h面板总厚度cm P水压力N/cm2kd基础垫层系数堆石取200 300N/cm3填土取50 100N/cm3U沥青混凝土单位体积应变能可近似地按32计算根据试验资料U的变化范围在2.0 1.2N/cm2沥青混凝土的极限弯曲强度N/cm2沥青混凝土的极限弯曲应变 Fs安全系数一般取1.0 1.3 2.按局部塌坑计算弹性圆板法 TPFhbs=60(附2.2) 式中 Th面板总厚度cm P水压力N/cm2b设计的沥青混凝土允许弯曲强度取最高水温时的沥青混凝土极限弯曲强度()在无试验资料时可取b =200 250N/cm2塌坑形状系数一般取1.0 Fs安全系数一般取1.0 1.3 例 某沥青混凝土面
38、板定向爆破堆石坝最大水头75m水库最高水温10沥青混凝土弯曲强度b =223N/cm2弯曲应变=9.47 10-3堆石垫层系数kd=265N/cm3塌坑形状系数取1.0取安全系数Fs=1.05求面板的总厚度 解 (1)按弹性地基梁法计算 TPkUFhds= =2 2 736 10526523223 9 47 10305223.( )cm(2)按弹性圆板法计算 TPFhbs= =60 607362231 105 36 2.()cm(3)面板采用简式断面设计采用面板总厚度为32cm即防渗层20cm整平胶结层12cm 二复式断面的排水层厚度计算 排水层厚度( )由防渗面层的渗水量作为排水层的排水量确
39、定(附图2.1)防渗面层每米坝长的渗水量qf由下式求得 qkmHfff=+2122(附2.3) 式中 qf防渗面层每m坝长的渗水量m3/(s m) kf防渗面层沥青混凝土渗透系数m/s m面板坡比 f防渗面层厚度m H最大水深m 附图 2.1 排水层的排水量qp由下式计算 qkiApp=(附2.4) 式中 qp每米坝长排水量即防渗面层每m坝长的渗水量(qf) m3/(s m) kp排水层沥青混凝土渗透系数m/s i排水层的渗透坡降im=+112A排水层断面积m2当取每m坝长时即为排水层水层的厚度( ) m 试验系数取=1.0 则排水层厚度为 =+qkijFqmkFppsfps12(附2.5)
40、式中 Fs安全系数一般取1.0 1.3 例 某复式断面沥青混凝土面板堆石坝上游坡1 1.9最大水头70m防渗面层厚度10cm防渗面层沥青混凝土渗透系数kf=3 10-10m/s排水层沥青混凝土渗透系数kp=510-4m/s安全系数Fs取1.20求排水层厚度 解 由公式(附2.3)求出防渗面层渗水量qf)m/(sm1058.1 709.111.021031235221022=+=+=Hmkqfff由公式(附2.5)求得排水层厚度 =+=+=qmkFfps1158 10 1 19510120 081 81 82524.().(), mcm cm取设计厚度为附录三 碾压式沥青混凝土心墙应力应变计算
41、沥青混凝土心墙土石坝的应力和应变可用非线性有限单元法分析沥青混凝土土石料用三轴抗压试验所得应力与应变轴向应变与径向应变的关系均近似呈双曲线用非线性有限单元分析时采用增量法进行增量法是将全部荷载划分为若干级荷载增量在一级荷载增量下假定材料是线弹性的从而求得位移应变和应力的增量叠加以后得到全部荷载作用下的总位移总应变和总应力 对于心墙沥青混凝土应考虑受温度和荷载作用时间对其粘性及塑性的影响沥青混凝土的非线性变形模量和泊松比应根据试验确定 土石料非线性切线变形模量和切线泊松比表达式如下 一切线变形模量 naaftPPKCRE sin2cos2)sin1)(132331+=(附3.1) 或 iftES
42、RE =2)1( 主应力差31 与轴向应变a的双曲线关系为 ()()13131=+ERiff(附3.2) 主应力差极限uct)(31 与破坏时的主应力差()13f关系为 uctffR)()(3131=(附3.3) 一般Rf值小于1 初始切线模量Ei与侧限压力3关系为 EKPPin=()3(附3.4) 抗压强度与侧压力之间关系以摩尔库伦破坏标准表示 ()cos sinsin 133221=+fC(附3.5) 计算应力的摩尔圆直径与相同侧限应力3下的极限破坏时摩尔圆直径之比S称为应力水平 Sf=1313()(附3.6) 如果S 1沥青混凝土心墙或土石体抗剪强度尚未充分发挥S=1沥青混凝土或土石体抗
43、剪强度恰好发挥达到了屈服应变当局部单元S达到1可以允许但当内部有一片单元与外界单元的S连片均达到1时坝体的整体稳定性不满足应重新调整坝坡 二切线泊松比 taGFPA=log()321(附3.7) 轴向应变与侧向应变r的双曲线关系为 =+riruD(附3.8) 初始泊松比 iGFP=log3(附3.9) +=sin2cos2)(sin1(1)(331331CRPPkDAfn(附3.10) 上述诸式中 13大小主应力MPa EtEi切线变形模量初始切线模量MPa Pa大气压力MPa C内摩擦角( )凝聚力MPa k n试验确定的参数由Ei与3的关系求得的无因次基数与指数 G F初始泊松比的两个无因
44、次系数由试验确定考虑应用弹性矩阵计算的需要一般可令G=0.49 F=0则初始泊松比可采用常数=0.49 附录四 沥青混凝土防渗墙与基础岸坡和 刚性建筑物的连接构造图例 沥青混凝土防渗墙与基础岸坡和刚性建筑的连接是整个防渗墙的重要组成部分设计中应予以特别注意连接部位的构造要求能适应较大的变形而不开裂和漏水本附录提供了一些工程实例可供参考所有各图的尺寸单位均为mm高程为m 一碾压式沥青混凝土面板与基础岸坡和刚性建筑物的连接构造图例 (一)沥青混凝土面板与基础的连接 1.沥青混凝土面板与基础齿墙的连接 当河床基岩外露或覆盖层较薄时可修建齿墙与沥青混凝土面板连接齿墙的构造有两类 (1)无观测排水廊道的
45、齿墙 适用于简式断面沥青混凝土面板无观测排水和在廊道内进行帷幕灌浆要求的中等高度以下的土石坝 齿墙嵌入基岩内顶部修成与沥青混凝土面板相同的坡度顶部内侧修成圆弧状与沥青混凝土面板扩大部分连接齿墙沿轴线方向设伸缩缝伸缩缝用金属片或塑料带止水 沥青混凝土面板与无观测排水廊道齿墙的连接构造如附图4.1所示 附图 4.1 (a)无观测排水廊道的齿墙剖面图(b)沥青混凝土面板与 无观测排水廊道齿墙的连接 1堆石2整平胶结层3沥青混凝土防渗墙 4混凝土齿墙5盖缝封条6树脂防渗涂层 7聚氯乙烯止水带(宽220mm) 8沥青胶涂层9稀释沥青涂层10垫层 (2)有观测排水廊道的齿墙 适用于复式断面沥青混凝土面板有
46、观测渗水排除渗水和在廊道内进行帷幕灌浆要求的中等高度以上的土石坝 沥青混凝土面板与有廊道齿墙的连接构造如附图4.2所示 附图4.2 沥青混凝土面板与有观测排水廊道齿墙的连接 1原地面线2排水管200mm 3排水管88mm 4铜片止水 5止水带6垫层7堆石8堆石排水9基岩10帷幕灌浆孔 11排水孔12齿墙13砂砾石回填 2.沥青混凝土面板与基础混凝土防渗墙的连接 沥青混凝土面板与基础混凝土防渗墙的连接构造如附图4.3所示它适用于中等高度的简式断面沥青混凝土面板土石坝 附图4.3 沥青混凝土面板与基础混凝土防渗墙的连接 1堆石2干砌石垫层3混凝土防渗墙 4小卵石5封头6沥青砂浆楔形体7防渗层 8整
47、平胶结层9冷底子油涂层10沥青胶涂层11橡胶沥青胶滑动层 3.沥青混凝土面板与基础板桩灌注防渗墙的连接 沥青混凝土面板与基础板桩灌注防渗墙的连接构造如附图4.4所示它适用于中等高度以下的简式断面沥青混凝土面板土石坝 附图4.4 沥青混凝土面板与基础板桩灌注防渗墙的连接 1粗粒沥青混凝土防渗层65#沥青2整平胶结层3砾石填筑体 4回填土5粗粒沥青混凝土盖板 6粗粒塑性沥青混凝土止水顶盖(特种沥青) 7板桩灌注防渗墙8砂砾石覆盖层10原河床线 4.沥青混凝土面板与基础沥青混凝土防渗墙的连接 沥青混凝土面板与基础沥青混凝土防渗墙的连接构造如附图4.5所示它适用于中等高度的土石坝 附图4.5 沥青混凝
48、土面板与基础沥青混凝土防渗墙的连接 1沥青混凝土防渗面层2排水层3防渗底层 4排水管5沥青混凝土加强层6铜片止水7过渡层 8基础沥青混凝土防渗墙9整平胶结层 10垫层11砂砾石覆盖层12填筑体 (二)沥青混凝土面板与岸板的连接 在两岸岸坡较陡可能发生较大集中沉陷时沥青混凝土面板与岸坡的连接可采用如附图4.6和附图4.7所示连接构造 附图4.6 沥青混凝土面板与岸坡的连接 1混凝土岸墩2堆石3碎石4小卵石5沥青混凝土防渗层 6橡胶沥青胶滑动层7细粒沥青混凝土楔形体8沥青混凝土防渗层 9玻璃丝布油毡加强层10橡胶沥青胶封头 11整平胶结层12原岸坡线 附图4.7 沥青混凝土面板与岸坡的连接 1原岸
49、坡线2防渗层3整平胶结层4封头 5沥青砂浆层6锚筋7混凝土岸墩8钢筋混凝土板 9碎石垫层10堆石11干砌石垫层 附图4.6的连接构造主要是利用混凝土岸墩与沥青混凝土防渗面层之间设置的橡胶沥青胶滑动层和防渗面层上的加强层可适应较大变形的特性防止集中沉陷变形而导致防渗层被拉裂 附图4.7的连接构造主要是利用铰接在岸墩的钢筋混凝土板调节连接部位的集中沉陷变形防止沥青混凝土防渗层的开裂 (三)沥青混凝土面板与刚性建筑物的连接 沥青混凝土面板与混凝土重力墩的连接构造如附图4.8所示其特点是连接面作成倾斜表面涂刷乳化沥青面板防渗面层与重力墩接缝处设置铜片止水并在面板上铺一层氯丁橡胶尼龙层 附图4.8 沥青混凝土面板与水泥混凝土重力墩的连接
