水工建筑物課程設(shè)計(jì)指示書

1、1 1 1 水工建筑物課程設(shè)計(jì)指示書 （水利水電工程專業(yè)用） 學(xué)生姓名 楊關(guān)杰 所在班級(jí) 水電101 學(xué) 號(hào) 201010504112 指導(dǎo)教師 楊紅宣 目錄前言摘要及關(guān)鍵詞第一章 設(shè)計(jì)資料第二章 樞紐布置第三章 土石壩的設(shè)計(jì)第四章 滲流計(jì)算第四章 壩坡穩(wěn)定分析第五章 壩基、壩肩及構(gòu)造要求設(shè)計(jì)第六章 溢洪道 第七章 地基處理及兩岸連接結(jié)論總結(jié)和體會(huì)參考文獻(xiàn) 前言這是一次檢驗(yàn)水工專業(yè)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的課程設(shè)計(jì)，通過這次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能綜合運(yùn)用工程制圖、工程地質(zhì)、水力學(xué)、土力學(xué)等課程知識(shí)，進(jìn)一步掌握水工建筑物課程中土石壩的總體布置、土料設(shè)計(jì)、剖面擬定、滲流及壩坡穩(wěn)定計(jì)算等內(nèi)容二、資料及工程任務(wù)工程設(shè)

2、計(jì)資料包括地形、地質(zhì)資料，水文、水力計(jì)算資料、筑壩材料資料等。以下為此次課程設(shè)計(jì)的主要要求：考慮泄洪和輸水要求進(jìn)行總體樞紐布置，其建筑物包括土石壩、溢洪道、輸水隧洞等。綜合分析比較確定土石壩壩型。根據(jù)提供的料場(chǎng)資料，確定防滲料及堆石料填筑標(biāo)準(zhǔn)。防滲粘土料按壓實(shí)度98%控制，堆石料按孔隙率20%28%控制。利用已給的水庫(kù)特征水位，考慮風(fēng)浪及安全加高因素，按正常運(yùn)行和非常運(yùn)行情況中的最大值確定壩頂或防浪墻頂高程。地震作用引起的沉降和涌浪綜合考慮可取2.0m。按使用要求及工程經(jīng)驗(yàn)確定壩頂寬度、上下游壩坡坡比，初步擬定大壩剖面尺寸。選擇最大橫剖面進(jìn)行滲流計(jì)算，確定單寬滲流量并繪制浸潤(rùn)線，同時(shí)進(jìn)行滲透穩(wěn)

3、定性校核。這部分可只進(jìn)行正常蓄水位穩(wěn)定滲流計(jì)算。以滲流計(jì)算剖面和相應(yīng)工況為基準(zhǔn)，進(jìn)行下游壩坡穩(wěn)定校核。計(jì)算采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)教材中有關(guān)表格選用。注意：為計(jì)算簡(jiǎn)便，堆石料強(qiáng)度指標(biāo)不需按非線性強(qiáng)度包線修正；下游可按無水情況考慮。進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)：壩頂、護(hù)坡、反濾過渡層。壩基防滲處理，帷幕灌漿深度及灌漿孔距、排距確定。10、由于設(shè)計(jì)時(shí)間有限，初擬尺寸無論合適與否，均不需再做調(diào)整。但要對(duì)結(jié)果加以評(píng)述。編者 關(guān)鍵詞：水工建筑物、土石壩，課程設(shè)計(jì)、樞紐布置、浸潤(rùn)線、反濾層、溢洪道、溢流堰、堰面曲線。 摘要：綜合分析比較確定土石壩壩型。根據(jù)提供的料場(chǎng)資料，確定防滲料及堆石料填筑

4、標(biāo)準(zhǔn)。利用已給的水庫(kù)特征水位，考慮風(fēng)浪及安全加高因素，按正常運(yùn)行和非常運(yùn)行情況中的最大值確定壩頂或防浪墻頂高程。地震作用引起的沉降和涌浪綜合考慮可取2.0m。按使用要求及工程經(jīng)驗(yàn)確定壩頂寬度、上下游壩坡坡比，初步擬定大壩剖面尺寸。選擇最大橫剖面進(jìn)行滲流計(jì)算，確定單寬滲流量并繪制浸潤(rùn)線，同時(shí)進(jìn)行滲透穩(wěn)定性校核。以滲流計(jì)算剖面和相應(yīng)工況為基準(zhǔn)，進(jìn)行下游壩坡穩(wěn)定校核。進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)：壩頂、護(hù)坡、反濾過渡層。第一章 設(shè)計(jì)資料XX水庫(kù)位于云南省某縣西北部，彌沙河上游白石江上段老君山河上，其位于橫斷山脈的中段，金沙江與瀾滄江的分水嶺地帶。流域最高點(diǎn)高程4247m，壩址處為最低點(diǎn)2660m。老君山河發(fā)源于

5、老君山路路角，自北向南流經(jīng)竹坪、鋸木廠，鋸木廠以下轉(zhuǎn)向西南流經(jīng)清坪后于龍?zhí)僚c美水河匯合后為白石江。全流域面積80.6Km2，主河長(zhǎng)18.70Km，主河道平均坡降5.22%。水庫(kù)區(qū)地勢(shì)北部、東部及南部高，西部低，為高山深切割陡坡地形，侵蝕堆積地貌，庫(kù)區(qū)為峽谷地形，兩岸坡高而陡，庫(kù)形條件一般。主要出露三疊系上統(tǒng)古村組（T3w）及印支一燕山期火成巖地層。庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，厚層至塊狀花巖斑巖、石英粉巖賦存裂隙水，屬裂隙透水含水巖組，透水性強(qiáng)，主要為中等透水。庫(kù)區(qū)兩岸地下水位出露較高，屬地下水補(bǔ)給水庫(kù)。庫(kù)區(qū)內(nèi)植被較好，庫(kù)岸無大的坍塌、滑坡、泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。但兩岸山坡陡斜，沖箐溝發(fā)育，巖石風(fēng)

6、化較強(qiáng)，小型坍塌現(xiàn)象較多。XX水庫(kù)總庫(kù)容1200萬m3，總供水量1253.4萬m3，農(nóng)業(yè)供水870.8萬m3，灌溉面積3.7640萬畝，工業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水382.6萬m3。依據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000），工程為中型水庫(kù)，工程等級(jí)為等，主要水工建筑物：大壩、溢洪道、輸水渠道、輸水隧洞級(jí)別為3級(jí)，施工導(dǎo)流等臨時(shí)性建筑物級(jí)別為4級(jí)。1.1地形地質(zhì)資料見提供的CAD工程圖1.2筑壩材料(1) 防滲料場(chǎng)防滲料場(chǎng)位于壩址上游左岸箐口坡腳一帶，地形坡度1020，相對(duì)平緩，老君山公路從其附近通過，距壩址約2km，開采及運(yùn)輸條件便利，該區(qū)主要出露地層為三疊系中統(tǒng)上蘭組下段淺黃、淺灰白色全

7、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾粉、細(xì)砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖，防滲土料為第四系全新統(tǒng)殘坡積(Qel+dl)褐紅、褐黃色含砂礫石粘土，主要為中、高液限粘土，厚度一般約36m，有用層儲(chǔ)量為120萬m3，無用剝離量為12萬m3，經(jīng)取樣試驗(yàn)，主要物理指標(biāo)：比重為2.76，粘粒含量為1749.97%，多數(shù)在40%以下，有效粒徑0.001mm，含有少量礫石，大于5mm粒徑含量24.46%，大于2mm粒徑含量38.93%，不均勻系數(shù)平均137.5，土料顆分包絡(luò)曲線見下圖1，土料塑性指數(shù)Ip為10.121.8，大部分在20以內(nèi)，自由膨率16.88%，最優(yōu)含水量平均為24.83%，天然含水量平均為23.3%，二者較為接近，最大干容

8、重平均為1.58g/cm3，滲透系數(shù)K為2.1710-76.3310-4cm/s，能滿足防滲要求；主要力學(xué)指標(biāo)為：土料的壓縮系數(shù)a1-2=0.247MPa-1，屬中壓縮性土，內(nèi)摩擦角小值均值為20.26，粘聚力小值均值為22.82KPa。(2) 堆石料場(chǎng)堆石料位于壩址上游右岸，堆石料主要為印支燕山期(r5)暗紫色弱微風(fēng)化細(xì)?；◢彴邘r、三疊系上統(tǒng)歪古村組(T3Wb)灰白色弱微風(fēng)化石英閃長(zhǎng)玢巖，堅(jiān)硬、塊度好，力學(xué)強(qiáng)度高，有用層厚度約110m，有用層儲(chǔ)量865.7萬m3，無用剝離量44.2萬m3，料場(chǎng)坡腳河道左岸為老君山公路，交通較為便利，距壩址1.2km。經(jīng)取4組大樣試驗(yàn)，主要物理力學(xué)指標(biāo)為：天然

9、密度2.03 g/cm3，比重2.66，含泥量3%，控制干密度2.01g/cm3，孔隙率24.4%，滲透系數(shù)K平均為5.0610-2cm/s，壓縮系數(shù)a0.10.20.011MPa-1，=40，C=0。顆分級(jí)配包絡(luò)曲線如圖2。圖1 粘土料顆分級(jí)配包絡(luò)曲線圖圖2 堆石料顆分級(jí)配包絡(luò)曲線圖(3) 反濾過渡料場(chǎng)工程區(qū)及附近缺天然反濾過渡料，反濾過渡料場(chǎng)位于白石江支流馬登河下游河段流經(jīng)馬登鎮(zhèn)處，在劍蘭公路以西，距壩址21.5km，交通方便，反濾過渡料為河道沖洪積砂卵礫、砂石層，其母巖巖性主要為紫紅色、灰白色石英砂巖，粉、細(xì)砂巖及少量深灰色砂質(zhì)板巖及灰?guī)r，無針、片狀顆粒及軟弱成分，含泥量較低，為2.2%

10、，級(jí)配良好，經(jīng)取2組樣試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足要求，儲(chǔ)量豐富，總儲(chǔ)量約90萬m3。該料場(chǎng)質(zhì)量較好，儲(chǔ)量豐富，開采運(yùn)輸條件好，交通方便，只是運(yùn)距較遠(yuǎn)，單價(jià)偏高，但反濾過渡料通過對(duì)采用壩址區(qū)附近青灰色灰?guī)r機(jī)制與采用馬登河天然砂礫料進(jìn)行單價(jià)比較，采用馬登河天然砂礫料較為經(jīng)濟(jì)，因此，選擇馬登河天然砂礫料場(chǎng)為反濾料料場(chǎng)，按工程要求篩分選用。1.3.設(shè)計(jì)參數(shù)資料項(xiàng)目第四組樞紐任務(wù)灌溉、防洪工程等級(jí)正常蓄水位(m)2748.00設(shè)計(jì)洪水位(m)2750.10校核洪水位(m)2752.60設(shè)計(jì)下泄洪水流量(m3/s)95校核下泄洪水流量(m3/s)140水庫(kù)最大吹程(km)5設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/s)17組長(zhǎng)張朋第二章

11、 樞紐布置2.1 建筑物的組成總體樞紐布置的建筑物包括土石壩、溢洪道、輸水隧洞等。2.2工程等別和建筑物等級(jí)依據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000），工程為中型水庫(kù)，工程等級(jí)為等，主要水工建筑物：大壩、溢洪道、輸水渠道、輸水隧洞級(jí)別為3級(jí)，施工導(dǎo)流等臨時(shí)性建筑物級(jí)別為4級(jí)。2.3建筑物的選擇 擋水建筑物 土石壩對(duì)地形地質(zhì)條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡(jiǎn)單，可實(shí)行機(jī)械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧希采w層也不必挖去，因此造價(jià)相對(duì)較低，所以采用土石壩攔河。 泄水建筑物土石壩最適合采用岸邊溢洪道進(jìn)行泄洪，河流下游向右轉(zhuǎn)，在壩軸線下游下游500m處山谷，有階狀

12、臺(tái)地，然而上游左岸200m處也有較寬埡口，岸邊山坡也較緩，采用正槽溢洪道，溢流堰可沿岸邊等高線布置，溢流前沿長(zhǎng)而泄槽較窄，開挖放量小，下游能使泄洪水很快回歸河槽。引水渠末端設(shè)置圓形漸變段，泄槽不設(shè)收縮、彎曲段和擴(kuò)散段，尾水渠設(shè)護(hù)袒。成直線布置在右岸的天然埡口。 攔河大壩的選擇重力壩雖然對(duì)地形地質(zhì)的適應(yīng)條件強(qiáng)，且具有水利樞紐泄洪問題也容易解決的優(yōu)點(diǎn)，但修建重力壩開挖量大，且不能利用當(dāng)?shù)刂尾牧?，而老君山地區(qū)筑壩材料相對(duì)比較豐富，故修建重力壩不經(jīng)濟(jì)。修建拱壩的的理想條件是河岸左右岸對(duì)稱，基巖比較均勻，堅(jiān)固完整，有足夠的強(qiáng)度，透水性小，能抵抗水的侵蝕，耐風(fēng)化，岸坡穩(wěn)定，沒有大的斷裂。故修建拱壩也不行

13、。由于土石壩對(duì)地形、地質(zhì)條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡(jiǎn)單，可實(shí)行機(jī)械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價(jià)相對(duì)較低，所以采用土石壩方案。影響土石壩壩型選擇的因素有：1.壩高；2.筑壩材料；3.壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件、施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場(chǎng)地、運(yùn)輸條件、初期度汛等施工條件；5.樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；6.樞紐的開發(fā)目標(biāo)和運(yùn)行條件；7.土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價(jià)。從建筑材料上說，據(jù)初步勘察，堆石料位于壩址上游右岸，堆石料主要為印支燕山期(r5)暗紫色弱微風(fēng)化細(xì)?；◢彴邘r、三疊系上統(tǒng)

14、歪古村組(T3Wb)灰白色弱微風(fēng)化石英閃長(zhǎng)玢巖，堅(jiān)硬、塊度好，力學(xué)強(qiáng)度高，有用層厚度約110m，有用層儲(chǔ)量865.7萬m3，無用剝離量44.2萬m3，料場(chǎng)坡腳河道左岸為老君山公路，交通較為便利。而工程區(qū)及附近缺天然反濾過渡料，反濾過渡料場(chǎng)位于白石江支流馬登河下游河段流經(jīng)馬登鎮(zhèn)處，在劍蘭公路以西，距壩址19km，距壩址21.5km，交通方便。樞紐大壩采用當(dāng)?shù)夭牧现危芯|(zhì)壩、多種土質(zhì)分區(qū)壩、心墻壩、斜墻壩均可。均質(zhì)壩 壩體材料單一，施工工序簡(jiǎn)單，干擾少；壩體防滲部分厚大，滲透比降較小，有利于滲流穩(wěn)定和減少壩體的滲流量，此外壩體和壩基、岸坡及混凝土建筑物的接觸滲徑比較長(zhǎng)，可簡(jiǎn)化防滲處理。但是，由

15、于土料抗剪強(qiáng)度比其他壩型壩殼的石料、砂礫和砂等材料的抗剪強(qiáng)度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程量比較大。壩體施工受嚴(yán)寒及降雨影響，有效工日會(huì)減少，工期延長(zhǎng)，而且需要的粘土等防滲土料多。故不選擇均質(zhì)壩。多種土質(zhì)壩 該壩型顯然可以因地制宜，充分利用包括石渣在內(nèi)的當(dāng)?shù)馗鞣N筑壩；土料用量較均質(zhì)壩少，施工氣候的影響也相對(duì)小一些，但是由于多種材料分區(qū)填筑，工序復(fù)雜，施工干擾大，故也不選用多種土質(zhì)分區(qū)壩。斜墻壩 斜墻壩與心墻壩，一般的優(yōu)缺點(diǎn)無顯著差別，粘土斜墻壩沙礫料填筑不受粘土填筑影響和牽制，沙礫料工作面大，施工方便；考慮壩址的地質(zhì)條件，由于壩基有破碎帶和覆蓋層，截水槽開挖和斷層處理要花費(fèi)很多時(shí)間，

16、并且不容易準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)，斜墻截水槽接近壩腳，處理時(shí)不影響下游沙礫料填筑，處理壩基和填筑沙礫料都有充裕的時(shí)間，工期較心墻壩有把握；土料及石料儲(chǔ)量豐富，填筑材料不受限制。 心墻壩 心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩殼上，其自重通過本身傳到基礎(chǔ)，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，有利于心墻與地基結(jié)合，提高接觸面的滲透穩(wěn)定性；使其因壩主體的變形而產(chǎn)生裂縫的可能性小，粘土用量少，受氣候影響相對(duì)小，粘土心墻冬季施工時(shí)暖棚跨度比斜墻小，移動(dòng)和升高較便利。通過以上分析認(rèn)為宜選用當(dāng)?shù)夭牧蠅巍Ｗ詈檬钦惩列膲Χ咽瘔巍?第三章 土石壩的設(shè)計(jì)3.1確定防滲體及堆石料填筑標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)提

17、供的料場(chǎng)資料，確定防滲料及堆石料填筑標(biāo)準(zhǔn)。防滲粘土料按壓實(shí)度98%控制，堆石料按孔隙率20%28%控制。3.2大壩剖面尺寸的確定土石壩的剖面設(shè)計(jì)指壩頂高程、壩頂寬度、壩坡。壩頂高程確定壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值：A、正常蓄水位+正常運(yùn)用條件的壩頂超高B、設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用條件的壩頂超高C、校核洪水位+非常運(yùn)用條件的壩頂超高D、正常蓄水位+非常運(yùn)用條件的壩頂超高+地震安全超高根據(jù)碾壓混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范壩頂安全超高計(jì)算公式為：其中 風(fēng)浪引起的壩前水位壅高：（取m=2.5） 波浪在壩坡上的爬高：式中：-最大波浪在壩坡上的爬高，m -最大風(fēng)浪引起的壩前水位

18、壅高，m -安全加高，m（正常運(yùn)用條件A=1.0m； 非常運(yùn)用條件A=0.5m） -綜合摩阻系數(shù)(可取) -設(shè)計(jì)風(fēng)速，（正常情況下：,非常情況下： ） -庫(kù)水平均水深，m（） -風(fēng)向與壩軸線法線方向的夾角（?。?。-分別為設(shè)計(jì)波高（m）和波長(zhǎng)（m）-壩坡糙率滲透系數(shù)（砌石護(hù)面，取0.8）-經(jīng)驗(yàn)系數(shù) D-有效吹程(km)（取5km）將代入數(shù)據(jù)，壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與超高之和，并分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值（該壩址屬于內(nèi)陸峽谷地區(qū)）：正常運(yùn)用條件下非常運(yùn)用條件下根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001），附錄A表時(shí)，為累積頻率5%的波高則故正常運(yùn)用條件和非常運(yùn)用條件下均用A. 正常蓄水

19、位+正常運(yùn)用條件的壩頂超高 =H/J=93.00/4=23.25m心墻底寬為,滿足要求。3.2滲流分析計(jì)算基本假定心墻采用防滲料場(chǎng)的粘土料，滲流系數(shù)k為2.1710-76.3310-4cm/s,壩殼料采用堆石料場(chǎng)的沙土料，滲透系數(shù)k平均為5.0610-2cm/s，二者相差10-3倍，可把粘土心墻看作相對(duì)不透水層，計(jì)算時(shí)不考慮上游鍥形降落水頭的作用。土料中滲流流速不大，且處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律平均流速V=ki；發(fā)生滲流時(shí)土體空隙體積不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。對(duì)河槽處最大斷面進(jìn)行滲流計(jì)算。計(jì)算情況為不透水地基、無排水設(shè)備和下游無水的情況。計(jì)算條件控制條件取最不利情況：上游設(shè)計(jì)洪水位，

20、下游相應(yīng)最低水位；上游校核洪水位，下游相應(yīng)最低水位；對(duì)上游壩坡最不利的庫(kù)水降落后的落差。計(jì)算工況：正常蓄水位248m，下游相應(yīng)最低水位。滲流分析方法我們采用水力學(xué)方法進(jìn)行土石壩滲流計(jì)算，近似的確定浸潤(rùn)線的位置，計(jì)算滲流流量、平均流速和坡降。單寬流量和浸潤(rùn)線的計(jì)算心墻段的滲流量為 （為心墻的滲透系數(shù)）下游壩殼段的滲流量為 （為壩殼的滲透系數(shù)）聯(lián)立上述兩式，可解得H、和q：下游壩殼的浸潤(rùn)線方程是：心墻處的浸潤(rùn)線方程是： 我們?nèi)№攲?m、坡比為1：0.25；心墻的滲透系數(shù)，壩殼料的滲透系數(shù)為。帶入數(shù)據(jù)，心墻平均厚度，。令下游無無水狀態(tài)，即=0，計(jì)算得H=2.50m，, q=0.759/d。所以浸潤(rùn)線

21、方程為下游壩殼的浸潤(rùn)線為： （）心墻的浸潤(rùn)線為： （）計(jì)算結(jié)果列于下兩表下游壩殼內(nèi)：x05101520253035404550y2.5 2.462.432.392.372.322.282.242.202.162.12x556065707580859095100105y2.082.042.001.951.911.861.821.771.721.661.61x110115120125130135140145150155160y1.561.501.441.381.321.251.171.101.020.930.83x165170175180y0.720.580.410.00心墻處內(nèi)：x0246810

22、12y88.00 84.6081.0577.3571.4367.4664.98x14161820222426y60.2955.2149.6143.3035.8826.4710.67總滲流量的計(jì)算從地形地質(zhì)平面圖上可大致量得大壩沿壩軸線長(zhǎng)L=182.62m，沿整個(gè)壩段的總滲流量Q=Lq,式中是考慮到壩寬、壩厚、滲流量沿壩軸線的不均勻性而加的折減系數(shù)，取，Q正=0.8182.620.715=104.46第四章 壩坡穩(wěn)定分析4.1壩坡穩(wěn)定計(jì)算分析采用考慮條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法計(jì)算，具體的計(jì)算過程如下：1）假定圓心和半徑畫弧。 2）將滑面上的土體分條編號(hào)。為簡(jiǎn)化計(jì)算，圓心以下的為0號(hào)土條：向上游依

23、次為1、2、3.，向下游依次為-1、-2、-3.。 一般 。3）計(jì)算每個(gè)土條所受的力土條自重以及滑動(dòng)面的凝聚力，考慮滲透力的作用，對(duì)浸潤(rùn)線以下與下游水位以上的土料容重 ，在計(jì)算滑動(dòng)力矩時(shí)采用飽和容重，而在計(jì)算抗滑力矩時(shí)用浮容重；下游水位以下的土料容重仍按浮容重計(jì)。用CAD量出相應(yīng)的夾角。4）計(jì)算安全系數(shù)根據(jù)以上的作用力，不忽略土條間的作用力，可求得壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。用簡(jiǎn)化的畢肖普法計(jì)算正常蓄水位且無地震情況的壩坡穩(wěn)定，根據(jù)水工建筑物的相關(guān)式子可有： 用簡(jiǎn)化畢肖普法計(jì)算正常蓄水位且無地震情況下的壩坡穩(wěn)定，根據(jù)水工建筑物中相關(guān)式子可有式中為第i條土的重量，為土條底部的揚(yáng)壓力為土條底面坡角傾角向

24、滑動(dòng)方向?yàn)檎秊橥翖l厚度于是，為土條底部中點(diǎn)在浸線以下的高度其中，對(duì)于壩殼料，濕容重 飽和容重對(duì)于墻心料，濕容重飽和容重又說明： ，假設(shè)k=1由于下游壩殼的浸潤(rùn)線的位置很低，被浸潤(rùn)線穿過的土條很少，故可能所有土條重量看成由濕容重確定。土條坡角和土條高度均為測(cè)量值3.6細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)滑弧表計(jì)算：（滑弧半徑R=150，取滑弧土條寬度b=20m以圓心O為點(diǎn)作地基垂線沿兩邊取土條向上幾位1、2、3,向下取-1、-2）則計(jì)算為 計(jì)算結(jié)果如下表土條編號(hào)孔隙水壓力costansin3-2710.28020.4610.891006524-0.509525449-0.45399052-1727.84020.4610

25、.956304756-0.305730681-0.2923717051-841.32020.4610.990268069-0.140540835-0.1391731010051.62020.4611001951.67020.4610.9876883410.158384440.15643446521859.47020.4610.9510565160.3249196960.30901699432764.07020.4610.8910065240.5095254490.453990543861.07020.4610.7880107540.7812856270.61566147555051.28020

26、.4610.642787611.1917535930.76604444366624.7020.4610.4067366432.2460367740.9135454584187.851083-1901.2446064991.4792410.51010849518.15579321811341.41772-3315.90963213517.780360.9038678474.6084.60687821516832.88003-2342.68411220063.027450.963639514.3154.31925548821028.87869025064.2177414.1584.16033940

27、321049.247613292.8277925088.495371.0193526394.0654.078860924226.799997486.49291628875.804521.0132006344.1024.1018425626100.7411411849.4885131109.345810.9791569594.2414.24169605524878.6056115316.7990329652.688450.8977028284.6194.62342051220890.3699916002.9518524899.129910.7580101425.4785.473313318977

28、8.2218728932.85017526894.54670.4420824369.4039.397991751由于下游壩殼的浸潤(rùn)線很低，對(duì)下游壩坡穩(wěn)定的影響可忽略不計(jì)，由此對(duì)選出的其中一個(gè)危險(xiǎn)的滑坡面進(jìn)行計(jì)算，算出的最小的安全系數(shù)F=4.145F=1.3，因此可知下游壩坡穩(wěn)定滿足要求。第五章 材料及細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)5.1 護(hù)坡設(shè)計(jì)由于是粘土心墻堆石壩，而且堆石料場(chǎng)儲(chǔ)量較多，離施工場(chǎng)地又近，所以上下游壩坡均采用干砌石護(hù)坡。上游護(hù)坡上做至壩頂，下做至死水位以下（加設(shè)計(jì)浪高），厚度約為0.4m，并且設(shè)置厚度約為0.2m的混凝土層；下游壩坡上做至壩頂，下做至壩腳，厚度約為0.4m，也設(shè)置厚度為0.2m的

29、混凝土層；在馬道內(nèi)側(cè)設(shè)軸向排水溝，排水溝斷面采用矩形斷面，斷面尺寸為。5.2 壩頂、壩面排水設(shè)計(jì)1）壩頂排水壩頂設(shè)有設(shè)防浪墻，為了便于排水，壩頂做成自上游傾向下游的坡，坡度為2%，將壩頂雨水排向下游壩面排水溝。2）壩面排水1） 布置在下游壩坡設(shè)縱橫向排水溝。縱向排水溝（與壩軸線平行）設(shè)在各級(jí)馬道內(nèi)側(cè)。沿壩軸線每隔200m設(shè)置1條橫向排水溝（順坡布置，垂直于壩軸線），橫向排水溝自壩頂直至壩趾排水溝。縱橫向排水溝互相連通，橫向排水溝之間的縱向排水溝應(yīng)從中間向兩端傾斜，坡度取0.2%，以便將雨水排向橫向排水溝。壩體與岸坡連接處應(yīng)設(shè)置排水溝，以排除岸坡上游下來的雨水。2） 排水溝尺寸及材料尺寸擬定：由

30、于缺乏暴雨資料，所以無法用計(jì)算的方法確定斷面尺寸，根據(jù)以往已建工程的經(jīng)驗(yàn)，排水溝寬度及深度一般采用2040cm。本設(shè)計(jì)取40cm。材料：排水溝通常采用漿砌石或混凝土預(yù)制塊。綜合考慮選用漿砌石塊石。5.3防浪墻采用C20水泥漿砌塊石防浪墻，墻身每隔15m布置一道設(shè)有止水的沉陷縫。 5.4 壩頂蓋面以防止防滲體粘土心墻干裂、凍結(jié)和雨水沖蝕，在粘土心墻頂部設(shè)置保護(hù)層，厚度為80cm，分為兩層，上層碎石厚度為50cm，下層砂礫厚度為30cm。3.3反濾層的設(shè)置心墻的滲透計(jì)算：因?yàn)椋曰旧蠞M足要求，況且下游河道不可能無水深，即下游水位大于10m，故不會(huì)發(fā)生滲透變形。為了使心墻不發(fā)生滲透破壞，需要設(shè)置

31、反濾層。反濾層的顆粒級(jí)配要求：為了滿足濾土要求：查粘土料顆粒級(jí)配曲線（圖1）得5mm粒徑有75%，0.075mm粒徑有39%，所以。故有。為了滿足排水要求：因?yàn)椋?。即，厚度。因?yàn)樾膲Φ臐B透變形本身已基本滿足要求，為防止心墻發(fā)生滲透變形設(shè)置了一層反濾層，故不需再設(shè)計(jì)第二層反濾層。第六章 溢洪道6.1 溢洪道路線選擇和平面位置的確定根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，選擇正槽式溢洪道，正槽式溢洪道包括引水渠、溢流堰（控制段）、泄槽、出口消能段及尾水渠，引水渠末端設(shè)置圓形漸變段，泄槽不設(shè)收縮、彎曲段和擴(kuò)散段，尾水渠設(shè)護(hù)袒。成直線布置在左岸的天然埡口。6.2引水渠引水渠的作用是將水流平順的引至溢流堰前。為提高泄

32、洪能力，渠內(nèi)流速。形式：引水渠斷面底坡i=0，邊坡為1:1.5的梯形斷面，如圖所示2）尺寸確定渠底寬度大于堰寬，渠底末端高程與控制堰頂高程相同，取為2740.00m。引水渠斷面尺寸的擬定，具體計(jì)算結(jié)果和過程見下: 計(jì)算情況上游水位（m）下泄最大流量 Q (m3/s)水深 h（m）邊坡坡率m設(shè)計(jì)2750.1952.11.5校核2752.61404.61.5計(jì)算公式：，假設(shè)，取v=3m/s。代入上表中的數(shù)據(jù)可得：設(shè)計(jì)洪水工況下，解得B=11.9m同理在校核洪水工況下B=3.5m 由計(jì)算可以擬定引水渠底寬B=11.9m，引水渠與控制堰之間設(shè)漸變段，采用圓弧連接，圓弧半徑R=2m，圓弧的圓心角為90。

33、 引水渠與控制堰之間為漸變段，采用弧線連接。6.3控制段6.3.1溢洪道的控制段包括溢流堰及兩側(cè)的連接建筑。6.3.2堰面形式及孔口尺寸6.3.3采用實(shí)用堰，用WES型堰面曲線，不設(shè)閘門。 溢洪堰經(jīng)比較選用WES型標(biāo)準(zhǔn)坡面堰，斷面為矩形，頂部高程為2748m。WES剖面如圖所示，所以；取 取 點(diǎn)下游曲線方程： 取直線段坡度（與水平線段夾角為）的下游直線段與曲線段相切點(diǎn)的坐標(biāo)值，做一階導(dǎo)數(shù)：切點(diǎn)坐標(biāo)為（6.66，5.14）反弧圓心的確定：反弧半徑，為校核洪水閘門全開時(shí)反弧水深，取，反弧圓心點(diǎn)坐標(biāo)圓弧與直線相交點(diǎn)坐標(biāo)為： 以上計(jì)算可得的溢流堰如下圖所示： .2 孔口尺寸設(shè)計(jì) （1）、單寬流量的確定

34、。計(jì)算情況上游水位（m）下泄最大流量 Q (m3/s)水深 H（m）設(shè)計(jì)2750.1952.10校核2752.61404.60單寬流量根據(jù)堰頂形式可選 則 閘墩側(cè)收縮系數(shù)，取0.95流量系數(shù)，查表取0.502重力加速度，9.81溢洪道在開挖的時(shí)候，為了增強(qiáng)防沖刷能力，需要設(shè)置襯砌。6.4泄槽泄槽布置在基巖上，斷面為挖方，首端與控制堰孔口同寬 。末端采用矩形。6.5 出口消能溢洪道出口段巖石質(zhì)地不好，離大壩較遠(yuǎn)，采用底流消能。主要是由于老君山地區(qū)地質(zhì)條件較差，在末端設(shè)置消力池，水流沖刷不會(huì)危及大壩安全。6.6 襯砌及構(gòu)造設(shè)計(jì) 包括襯砌、排水、止水和分縫。泄槽中的水流流速較大，采用厚50cm的混凝

35、土襯砌，引水渠的流速較低可選用石灰漿砌塊石水泥勾縫。襯砌縱向接縫采用平接縫，沿水流向橫縫采用搭接型式。縱橫向分縫距離分別取為10m、20m，縫下設(shè)縱橫向排水溝，并設(shè)有銅片止水裝置，在排水溝頂面鋪瀝青麻片，以防止施工時(shí)水泥漿或運(yùn)用時(shí)泥沙堵塞排水溝，各橫向排水溝的水流應(yīng)通過泄槽兩側(cè)的縱向排水溝排往下游，縱向排水管設(shè)置兩排，以保證排水通暢。6.7地基處理及防滲堰頂處來自水重和底板的重量較大，泄槽段高速水流的沖擊作用也較大，再加上此處的巖芯獲得率較小，故需進(jìn)行地基處理，初步擬定采用局部水泥灌漿，底流消能連接到消力池池底。第七章 地基防滲處理及兩岸的連接7.1 土石壩地基處理的目的：（1）滲流控制：減少滲透坡降和滲流量，防止?jié)B漏變形，降低壩坡浸潤(rùn)線，減少下游的浸沒；（2）穩(wěn)定控制：使壩坡具有足夠的強(qiáng)度，防止壩體連故壩基的失穩(wěn)破壞；（3）變形控制：要求沉降量控制在容許范圍內(nèi)，特別要防止不均勻沉降，以免壩體開裂。7.2 地基處理根據(jù)壩基情況，從壩軸線工程地質(zhì)剖面圖上可知壩基處理措施如下：（1）將壩基上的松散覆蓋層和全風(fēng)化基巖全部清除，開挖清理至花崗斑巖層。（2）由于壩基滲漏及兩壩肩的繞壩滲漏均較嚴(yán)重，作多排孔帷幕灌漿處理，防滲帷幕沿壩軸線布設(shè)，帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)為q=4Lu。因相對(duì)隔水層埋藏較深，防