20xx112水土保持方案典型设计讲义

20xx112水土保持方案典型设计讲义内容摘要：

，且不 小 于。 当地质条件复杂时，通过挖探或钻探确定基础埋置深度。 埋置最小 深度见表。 表 重力式挡渣墙基础最小埋置深度 地层类别 埋入深度（ m） 距斜坡地面水平距离（ m） 较 完 整 的 硬 质 岩 层 ～ 一 般 硬 质 岩 层 ～ 软质岩层 ～ 土层 ≥ ～ 2)伸缩沉陷缝。 根据地形地质条件、气候条件、墙高及断面尺寸等，设置伸缩缝和沉陷缝，防止因地基不均匀沉陷和温度变化引起墙体裂缝。 设计和施工时，一般将二者合并设置，沿墙线方向每隔 10m～ 15m 设置一道缝宽 2cm～ 3cm 的伸缩沉陷缝，缝内填塞沥青麻絮、沥青木板 、胶泥或其它止水材料。 3)清基。 施工过程中必须将基础范围内风化严重的岩石、杂草、树根、表层腐殖土、淤泥等杂物清除。 基底应开挖成 1%～ 2%的倒坡，以增加基底摩擦力。 4)墙后排水。 当墙后水位较高时，为将渣体中出露的地下水以及由降水形成的渗透水流及时排除，有效降低墙后水位，减小墙身水压力，增加墙体稳定性， 应 设置排水孔等排水设施。 排水孔径 5cm～ 10cm，间距 2m～ 3m，排水孔出口应高于墙前水位。 排水孔的设计参照《挡土墙设计规范》确定。 二、 沟道排洪设施的设计 开发建设项目多在沟道设置贮灰场、尾矿库、尾沙库、 赤泥库、取土场和弃渣场 11 等。 这些设施的建设必将影响原沟道的行洪排水，为减少这些设施对行洪的影响必须考虑沟道的排洪设施的设计。 由于这些设施是主体工程中不可缺少的部分，应由主体设计完成，但由于其一旦出现问题可能对下游造成较大危害，我们必须对其防洪标准进行复核。 防洪标准 1）项目及工矿企业的拦渣坝（尾矿库），应根据库容或坝高的规模分为五个等级，各等级的防洪标准参照国家标准 GB50201— 94《防洪标准》中的规定选择确定。 2）当拦渣坝（尾矿库）一旦失事对下游的城镇、工矿企业、交通运输等设施会造成严重危害，或 有害物质会大量扩散时，应比规定确定的防洪标准提高一等或二等。 对于特别重要的拦渣坝（尾矿库），除采用 I 等的最高防洪标准外，还应采取专门的防护措施。 尾矿 坝或 尾矿库 的等级和防洪标准 等级 工程规模 防洪标准［重现期 (年 )］ 亿 m3 坝高 (m) 设计 校核 Ⅰ 具备提高等级条件的Ⅱ、Ⅲ等工程 2020― 1000 Ⅱ ≥ 1 ≥ 100 200― 100 1000― 500 Ⅲ 1― 100― 60 100― 50 500― 200 Ⅳ ― 60― 30 50― 30 200― 100 Ⅴ ≤ ≤ 30 30― 20 100― 50 注： 来自 《防洪标准》（ GB5020194） 上游及周边来水处理： 1）拦渣坝上游洪水较小时，设置导洪堤或排洪渠，将区间洪水排泄至拦渣坝的溢洪道或泄洪洞进口，将洪水排泄至下游。 2）拦渣坝上游有较大洪水时，须在拦渣坝的上游修建拦洪坝，在此情况下拦渣坝溢洪道、泄洪洞的泄洪流量，由拦洪坝下泄流量与两坝之间的区间洪水流量组合调节确定。 3）拦渣坝上游来洪量较大且无条件修建拦洪坝时，须修建防洪拦渣坝，该坝同时具有拦渣和防洪双重 作用。 须经过技术经济分析之后，择优确定可靠、经济、合理的设计和施工方案。 拦渣坝的布设需满足以下要求： 1）尾矿（沙、石、渣）库坝型选择与坝体断面设计，不仅要考虑地形、地质、水文、施工、贮灰（或拦蓄尾矿）等条件，也要考虑利用尾矿（沙、石、渣）修筑和加高加固坝体。 应参照 ZBJ1－ 90《选矿厂尾矿设施设计规范》。 2）贮灰场宜布置在水源区、工业区和居民区主导风向的下游，其飞灰与排水对环境的影响须符合国家环保标准和规定。 3)根据地质地貌条件拦渣坝分为山谷型、平原型、山坡型三种型式。 由尾矿（沙、石、渣）坝、溢 洪道、放水工程组成。 4) 贮灰场也可布置在塌陷区、废矿井、废采石场、水塘、海涂、滩地。 排洪、排水、蓄水系统 ①将上游来洪及库内澄清水通过排洪、排水系统排出。 一般由排水井 (塔 )、排水管、消力池、溢洪道、截 (排 )洪沟、谷坊、拦水坝、蓄水池及坡面水土流失治理工程等构筑物组成。 12 ②排水系统进水建筑物的布置，应保证在运用期排水尾矿 (沙 )水澄清及排泄要求。 ③排水建筑物的形式。 排水井的形式有窗口式、井圈叠装式、框架挡板式、浆砌块石式。 排洪量较小的采用前两种形式，排洪量较大时采用后两种形式。 常用排水管形式有圆形、 拱形、矩形。 当地形地质条件良好，结合水处理与水循环利用等，开挖泄水洞。 水土流失防治关于沟道排洪设施设计的主要任务有： 1)复核设计标准时的洪水流量和洪水总量 2)校核排洪设施的过流能力 ①不考虑截排水沟时，直接复核排洪设施的过水能力。 ②考虑了符合排洪标准的截排水沟时，可直接对截排水沟的过流能力进行复核。 ③考虑了截排水沟但其标准远低于规范规定的排洪标准时，可不计截排水沟的作用直接复核排洪设施的过水能力。 排洪涵洞的结构类型 根据建筑材料和断面形式将排洪涵洞分为：浆砌石拱形涵洞、钢筋混凝土箱形涵洞 、钢筋混凝土盖板涵洞三种类型。 a）浆砌石拱形涵洞。 其底板和侧墙用浆砌块石砌筑，顶拱用浆砌粗料石砌筑。 当拱上垂直荷载较大时，采用矢跨比为 1/2 的半圆拱；当拱上荷载较小时，采用矢跨比小于 1/2 的圆弧拱。 b）钢筋混凝土箱形涵洞。 其顶板、底板及侧墙是钢筋混凝土整体框形结构，适合布置在项目区内地质条件复杂的地段，排除坡面和地表径流。 c）钢筋混凝土盖板涵洞。 涵洞边墙和底板由浆砌块石砌筑，顶部用预制的钢筋混凝土板覆盖。 排水排洪系统水力计算。 根据库坝防洪标准及建筑物的等级，参照 SL44－ 1993《水利工程设计 洪水计算规范》和其他有关规范和手册，分析计算库坝设计及校核洪水总量、洪峰流量，并确定管道中水流流态（自由式泄流、半有压流、有压流），然后参考 SL－ 1995《水利工程水利计算规范》及其它有关专业手册计算；对截排水沟可按明渠均匀流校核。 ［ 一 ］ 拦渣堤的设计 弃土、弃石、弃渣等堆置于河（沟）道 旁 边时，必须按防洪治导线布置拦渣堤。 拦渣堤具有防洪要求时， 应 结合防洪堤进行布置。 (一 )拦渣 堤 的设计应符合以下要求： 拦渣堤应尽量选择在河道较宽处，尽量避免在河流凹岸侧建设。 尽量减少占 用河 床 的面积。 尤其在河漫滩地上建设 拦渣堤， 应 尽量减少占地面积 ，不得影响河道的行洪宽度。 布设要求 主要包括： 1） 拦渣堤建设前，应按照《河道管理条例》的要求，征得相应河道管理部门的批准。 2） 拦渣堤的设计应与其相应的河道的防洪标准相对应。 3） 拦渣堤 (坝 )的建设过程中，泥土石不得进入河道，在弃渣过程中，不能有弃渣进入河道。 确保工程质量。 拦渣堤堤线选择与河流治导线 可 参照本规范附录 C 中堤线选择与平面布置。 拦渣堤分为沟岸拦渣堤、河岸拦渣堤两种类型。 弃土、弃石、弃渣堆置于沟道边时，采用沟岸拦渣堤；弃土、弃石、弃渣堆置于河道边时，采用河 岸拦渣堤。 13 防洪标准 需满足以下要求： 1） 拦渣堤设计须同时满足防洪和拦渣的双重要求。 2） 拦渣堤的防洪标准与堤防工程相同，参照 《开发建设项目水土保持技术规范》附 录 C 规定执行。 3） 拦渣堤高度确定。 堤顶高程须同时满足防洪与拦渣的双重要求 ，取二者的大值。 防洪堤高根据设计洪水、风浪爬高、安全超高、拦渣量综合确定。 (二 )拦渣堤 的设计 防洪标准 拦渣堤 与 拦洪坝一般 可根据 乡村防护区的等级 确定 防洪标准。 见 下 表。 乡村防护区的等级和 防洪标准 等级 防护区人口 (万人 ) 防护区耕地 (万亩 ) 防洪标准［重现期 (年 )］ Ⅰ ≥ 150 ≥ 300 100― 50 Ⅱ 150― 50 300― 100 50― 30 Ⅲ 50― 20 100― 30 30― 20 Ⅳ ≤ 20 ≤ 30 20― 10 注： 来自 《防洪标准》（ GB5020194） 对 某些开发建设项目，可根据本身的重要性，另定较高的标准，使项目的防洪标准与主体工程的防洪标准相适应。 建筑材料 拦渣堤与 拦洪坝按建筑材料分为土坝、堆石坝、浆砌石坝和混凝土坝等，其中以土坝最为普遍。 堤顶高程的确定 堤顶高程须同时满足防洪与拦渣的双重要求 ，即选取两者最大值。 防洪堤高根据设 计洪水、风浪爬高、安全超高、拦渣量综合确定。 按拦渣要求确定堤高的步骤如下： 1）根据项目基建施工与生产运行中弃土、弃石、弃渣的数量，确定在设计时段内拦渣堤的拦渣总量。 2）由堆渣总量和堤防长度计算确定堆渣高程，再加上预留的覆土厚度 和爬高 即为堤顶高程。 拦渣 (防洪 )堤的 断面设计 根据拟建拦渣堤区段内的地形 、 地质、水文、筑堤材料、施工、堆渣量、堆渣岩性等因素，选择确定拦渣堤的断面型式及尺寸。 先参照已建防洪堤的结构及尺寸拟定设计断面， 结合构造要求， 经稳定分析和技术经济比较后，确定安全、可靠、经济、合理、 美观的 断面型式和尺寸。 其它的构造要求 1)对堤基范围内的地形地质、水文地质条件进行详细的勘察，将风化岩石、软弱夹层、淤泥、腐植土等加以清理。 2)对于土堤须布置防渗体，减少渗流，防止产生管涌和流土等渗透变形，保证土堤的 安全。 14 3)各类不良地基处理设计参照有关规范和手册。 (三 ) 稳定性分析 (来自《堤防工程设计规范》附录 F) 挡渣 堤 (坝 )须对抗滑、抗倾覆、地基承载力进行稳定性分析。 其安全系数分别采用 、 、。 在实际应用中，特别对于一些重要的挡渣墙还应采用瑞典园弧法、泰勒园表法、条分法等多种稳 定分析方法，进行综合比较确定挡渣墙稳定安全系数。 (1)瑞典 园弧 滑动计算 法 (图 ) 土堤堤坡稳定计算方法由于对土体搞剪强度计算方法的不同，分为总应力法和有效应力法。 ① 总应力法。 1) 施工期抗滑稳定安全系数可按下式计算：     s i n )c oss e c( W tgWbCK vu （ ） 2）水位降落期抗滑稳定安全系数可按下式计算：s i n])s e cc o s(s e c[WtgbuSbCK cuicu （ ） ZbWWW w 21 （ ） ②有效应力法 稳定渗流期抗滑稳定安全系数可按下式计算      s i n)( }39。 ]s e c)(c os)[(s e c39。 { 2121 WW tgbZuWWbCK W () 式中 b— 条块宽度 (m) W— 条块重力， W=W1+W2+γ W Zb W1— 在堤坡外水位以上的条块重力 (kN) W2— 在堤坡外水位以下的条块重力 (kN) Z— 堤坡外水位高出条块底面中点的距离 (m) ② 15 u— 稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙压力 (kPa) u1— 水位降落前堤身中的孔隙压力 (kPa) β — 条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角 (度 ) γ W— 水的容重 (kN/m3) Cu,φ u,Ccu,C＇ ,φ ＇ — 土的抗剪强度指标 (kN/m3,度 )，应按表 F规定确定。 (2)改良 园弧 滑动计算 法 (图 ) 改良 园弧 滑动计算坝坡稳定安全系数可用下式： anP SPK  () S=Wtgφ +CL () 式中 W— 土体 B＇ BCC＇的有效重量 (kN) C， φ — 软弱土层的凝聚力及内磨擦角 (度 ) Pa— 滑动力 (kN) Pn— 抗滑力 (kN) ② 土的抗剪强度指标可用三轴剪力仪测定，亦可用直剪仪测定。 采用的试验方法和强度指标如表 F，抗滑稳定计算时，可根据各种运。