水中倒土壩

這種壩施工時一般在填土面內(nèi)修筑圍埂分成畦格，在畦格內(nèi)灌水并分層填土，依靠土的自重和運輸工具壓實及排水固結(jié)而成的壩。這種筑壩方法不需要有專門的重型碾壓設(shè)備，只要有充足的水源和易于崩解的土料都可采用。但由于壩體填土的干容重較低，孔隙水壓力較高，抗剪強(qiáng)度較小，故要求壩坡平緩，使得壩體工程量增大。

一般包括以下四個方面。

土壩滲流計算

確定壩體浸潤線、壩體及壩基流網(wǎng)、滲流量及出逸比降、庫水位下降時上游壩體自由水面位置及孔隙壓力（土孔隙中超出大氣壓力的相對壓力值），以供壩坡穩(wěn)定分析使用，及了解滲漏量并確保滲透穩(wěn)定。根據(jù)壩體和壩基的滲透系數(shù)、邊界條件及上下游各種水位組合，通過手繪流網(wǎng)、數(shù)值計算和模擬試驗求解。解算時，一般簡化為二向問題，對于三向滲流場如岸邊繞流，可用數(shù)值分析或模擬試驗求解。

土壩穩(wěn)定計算

土壩體積很大，在水壓力作用下整個壩體產(chǎn)生水平滑動的可能性通常不存在，故僅需核算上下游壩坡的抗滑穩(wěn)定。一般分施工期、穩(wěn)定滲流期和庫水位降落期三種類型。土體抗剪強(qiáng)度由下式確定：式中τ為土體抗剪強(qiáng)度；σ為垂直于滑動面的法向總應(yīng)力；μ為孔隙水壓力；σ′為法向有效應(yīng)力；σ′、φ′為土料有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，分別代表凝聚力和內(nèi)摩擦角，由試驗確定。

均質(zhì)土壩、厚心墻和厚斜墻壩常用滑動圓弧法計算壩坡穩(wěn)定（見下式）。假定滑動面為圓弧，分成若干土條，不計條塊間作用力，計算公式：式中K為抗滑安全系數(shù)，不低于規(guī)定值；N、T分別為作用在土條底部的法向和切向應(yīng)力；W為任一土條重；U為作用在土條底部的孔隙壓力；α為土條重力線與通過土條底面中點的圓弧半徑之間夾角；L為滑弧穿過的有凝聚力部分的弧長。試算若干滑弧，求得最小安全系數(shù)K。20世紀(jì)50年代A.W.畢肖甫等人還提出計入條塊間作用力的計算方法。

對于壩基有軟弱夾層或薄心墻、薄斜墻壩，宜用滑楔法（見左圖）。假定滑動面為折線，滑楔間作用力假定平行于坡面或為水平向。沿折線將各種材料的抗剪強(qiáng)度除以K后，滑楔處于極限平衡狀態(tài)，此K值即所求安全系數(shù)。最小的安全系數(shù)由假設(shè)不同滑動面試算求得。如在地震區(qū)，應(yīng)將地震力作為外力加入計算。

土壩沉降計算

確定壩體和壩基在自重作用下的總沉降量、沉降量與時間的關(guān)系及完工后的沉降量。據(jù)此計算竣工后為抵消沉降而預(yù)留的壩頂超填，預(yù)測不均勻沉降量，判斷壩體產(chǎn)生裂縫的可能性和預(yù)防措施。計算方法是根據(jù)壩體和壩基土的壓縮曲線，及時刻t壩體和壩基的豎向總應(yīng)力和孔隙壓力分布，用分層總和法計算。即把壩體壩基分為若干層，計算時刻t各層中心所受豎向有效應(yīng)力（等于豎向總應(yīng)力減孔隙壓力）及相應(yīng)沉降量，將各層沉降量迭加，得時刻t及完工后壩體和壩基的沉降量。

土壩應(yīng)力應(yīng)變計算

用有限單元法計算壩體壩基及岸坡接頭在填土自重及其他荷載作用下的填土應(yīng)力應(yīng)變，以判斷是否發(fā)生剪切破壞、有無過量變形、是否存在拉力區(qū)和裂縫、防滲土體是否發(fā)生水力劈裂，以及為壩體穩(wěn)定分析和與土壩銜接建筑物的設(shè)計提供依據(jù)等。

按照筑壩材料在壩內(nèi)的配置可將土壩分為：①均質(zhì)土壩：壩體主要由一種筑壩材料筑成。②多種土質(zhì)壩：壩體由幾種筑壩材料筑成；防滲料位于壩體中間或上游。③心墻土壩：防滲料位于壩體中間，上下游壩殼為單一的透水料。④斜墻土壩：防滲料位于壩體上游，下游為單一的透水壩殼。另外，按施工方法土壩可分為以下三類。

土壩碾壓壩

利用碾壓機(jī)具分層壓實筑壩材料。碾壓壩比較密實，完工后沉陷量較小，一般不超過壩高的1%，抗剪強(qiáng)度較高，壩坡較陡，節(jié)省工程量。這種壩歷史悠久，使用最廣。世界上絕大部分土壩都是碾壓壩。以干容重作為控制碾壓的標(biāo)準(zhǔn)，上壩土料的含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量附近。碾壓壩所用的碾壓機(jī)具多種多樣，從人工硪夯到各種不同功率的機(jī)械夯碾，可根據(jù)筑壩材料和氣象條件選用，并通過現(xiàn)場碾壓試驗確定最優(yōu)碾壓參數(shù)，如碾壓層厚度和碾壓遍數(shù)等。

土壩水中填土壩

分層將土填入靜水中，土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)被水崩解，在運土及填土自重作用下得到壓實。所用土料要求遇水容易崩解濕化。水中填土壩塑性大適應(yīng)變形能力強(qiáng)，基本不用碾壓機(jī)具，填筑受氣候影響小，對料場含水量要求不嚴(yán)格；但施工工序較復(fù)雜，填土干容重低、含水量高，其強(qiáng)度低、壓縮性高，壩坡比碾壓壩緩，完工后沉陷量較大。施工期壩坡穩(wěn)定為控制大壩安全的關(guān)鍵，應(yīng)嚴(yán)格控制填土含水量和壩體上升速度并需設(shè)壩內(nèi)排水。水中填土壩先在蘇聯(lián)得到發(fā)展，中國已建成700多座。壩高達(dá)61.4m的山西汾河水庫水中填土壩建于1960年，為當(dāng)時世界上最高的水中填土壩。

土壩水力沖填壩

利用水槍、挖泥船等水力機(jī)械挖掘土料，和水混合一起，用泥漿泵通過輸泥管送到壩面由土埝圍成的地塊中，水經(jīng)由排水管排到壩外，土粒沉淀下來，在自重及排水產(chǎn)生的滲透壓力作用下得到壓實。如地形適宜，泥漿可經(jīng)由渠道自流進(jìn)入壩面，這在中國被稱為水墜壩。水力沖填壩適用于透水性較強(qiáng)的砂性土，可連續(xù)作業(yè)，工效高，不用運輸及碾壓機(jī)具。這種壩施工期間填土完全被水飽和，干容重和強(qiáng)度均低，壓縮性高，并在壩體上部形成“流態(tài)區(qū)”，對上下游壩坡施加泥水推力，易招致滑坡和裂縫，需放緩壩坡，設(shè)壩內(nèi)排水，并限制大壩上升速度。第二次世界大戰(zhàn)后蘇聯(lián)曾在齊姆良、古比雪夫等一些大型水利樞紐上修建規(guī)模巨大的水力沖填壩。中國建造了很多水墜壩，其中以廣東省68m的高坪壩為最高。

由土、砂或石塊構(gòu)成主體部分和不透水材料（如粘土或混凝土）構(gòu)成壩心的壩。土壩主要是用壩址附近的土料，經(jīng)碾壓、拋填等方法筑成的擋水建筑物。這類壩的筑壩材料可以就地采取，并且壩體具有柔性，能適應(yīng)地基變形，對地基的地質(zhì)條件要求比混凝土壩、漿砌石壩等剛性壩要低。土壩的結(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠，便于維修、加高和擴(kuò)建，施工技術(shù)也容易掌握，便于機(jī)械化快速施工。因此，土壩是國內(nèi)外廣泛采用的一種壩型。

施工技術(shù)和設(shè)備已有很大發(fā)展，土力學(xué)理論和實驗技術(shù)在滲流、穩(wěn)定、分歷等方面部有了很大進(jìn)步。這些都是建造高土壩的有利條件。

土壩的類型：（1）按壩體材料及防滲體的設(shè)置，有均質(zhì)土壩、粘土斜墻壩、粘土心墻壩及多種土質(zhì)壩等。（2）按施工方法的不同，土壩可分為碾壓土壩、水力沖填狽、水墜壩、水中倒土壩及土中灌水壩等。

土壩形式的選擇，應(yīng)根據(jù)壩址的地形地質(zhì)條件、建筑材料的數(shù)量、性質(zhì)和運距、氣候條件、施工條件等因素綜合研究確定。