南平水庫混凝土重力壩設(shè)計

PAGE大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）模板PAGEPAGE31網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：南平水庫混凝土重力壩設(shè)計學(xué)習(xí)中心：奧鵬學(xué)習(xí)中心層次：?？破瘘c本科專業(yè)：水利水電工程水庫混凝土重力壩設(shè)計南平水庫混凝土重力壩設(shè)計PAGEI內(nèi)容摘要所謂的重力壩就是依靠自身的重量產(chǎn)生的抗滑力，并且維持壩體穩(wěn)定性的壩以抵抗水庫的推力，達到穩(wěn)定的要求，其基本的剖面呈三角形，上游面一般是垂直或稍傾向上游的三角形斷面。本論文設(shè)計主要論述了福建南平水庫混凝土重力壩的設(shè)計與分析，論文總共分為六部分，第一部分是對重力壩的相關(guān)概況，包含了水文分析、工程地質(zhì)、建筑材料等內(nèi)容；第二部分主要是壩址、壩型的選擇；第三部分到第四部分為擋水建筑物設(shè)計以及壩體細部構(gòu)造；最后一部分的內(nèi)容為重力壩地基處理，包含了壩基的開挖與清理、壩基的帷幕灌漿、壩基排水、壩基的固結(jié)灌漿等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：混凝土重力壩；穩(wěn)定應(yīng)力；溢流壩南平水庫混凝土重力壩設(shè)計南平水庫混凝土重力壩設(shè)計PAGEII目錄HYPERLINK\l_Toc10656內(nèi)容摘要 IHYPERLINK\l_Toc3437引言 1HYPERLINK\l_Toc165861設(shè)計資料 2HYPERLINK\l_Toc61271.1南平水庫重力壩基本資料 2HYPERLINK\l_Toc320531.1.1流域概況 2HYPERLINK\l_Toc92031.1.2地形地質(zhì) 2HYPERLINK\l_Toc102381.1.3建筑材料 2HYPERLINK\l_Toc325711.1.4水文條件 2HYPERLINK\l_Toc109641.1.5氣象條件 3HYPERLINK\l_Toc168421.2南平水庫重力壩工程綜合說明 3HYPERLINK\l_Toc262622壩型及壩址選擇 6HYPERLINK\l_Toc221062.1壩型選擇 6HYPERLINK\l_Toc233002.2壩址選擇 6HYPERLINK\l_Toc178773擋水建筑物設(shè)計 8HYPERLINK\l_Toc319703.1非溢流壩剖面設(shè)計 8HYPERLINK\l_Toc29223.2荷載及組合計算 10HYPERLINK\l_Toc138813.3抗滑穩(wěn)定分析 10HYPERLINK\l_Toc77523.4應(yīng)力分析 14HYPERLINK\l_Toc106514壩體細部構(gòu)造 16HYPERLINK\l_Toc16144.1壩頂構(gòu)造 16HYPERLINK\l_Toc226824.2廊道系統(tǒng) 16HYPERLINK\l_Toc151614.3壩體分縫 17HYPERLINK\l_Toc37854.4壩體止水 18HYPERLINK\l_Toc231954.5壩體排水 18HYPERLINK\l_Toc76525地基處理 20HYPERLINK\l_Toc164275.1壩基的開挖與清理 20HYPERLINK\l_Toc121235.2壩基的帷幕灌漿 20HYPERLINK\l_Toc205915.3壩基排水 20HYPERLINK\l_Toc38985.4壩基的固結(jié)灌漿 20HYPERLINK\l_Toc5358結(jié)論 22HYPERLINK\l_Toc7993參考文獻 23引言重力壩是世界上最早出現(xiàn)的一種壩型之一。公元前2900年埃及美尼斯王朝在首都孟斐斯城附近的尼羅河上，建造了一座高15m、長240m的擋水壩。中國于公元前3世紀(jì)，在連通長江與珠江流域的靈渠工程上，修建了一座高5m的砌石溢流壩，迄今已運行2000多年，是世界上現(xiàn)存的，使用歷史最久的一座重力壩[1]。混凝土重力壩是指用混凝土澆筑的，主要依靠壩體自重來抵抗上游水壓力及其它外荷載并保持穩(wěn)定的壩。其基本剖面是直角三角形，整體是由若干壩段組成。重力壩在水壓力及其他荷載作用下，主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求；同時依靠壩體自重產(chǎn)生的壓力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強度要求[2]。世界各國修建于寬闊河谷處的高壩，多采用混凝土重力壩；壩軸線一般為直線，斷面型式較簡單，便于機械化快速施工，混凝土方量較多，施工中需要嚴(yán)格的溫度控制措施；壩頂可以溢流泄洪，壩體中可以布置泄流孔洞。我國的丹江口電站、豐滿工程的大壩，目前世界上最大的水電站―巴西伊泰普工程的大壩，均采用了混凝土重力壩?；炷林亓卧谒畨毫捌渌夂奢d作用下，主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定的壩。重力壩的斷面基本呈三角形，筑壩材料為混凝土或漿砌石。據(jù)統(tǒng)計，在各國修建的大壩中，重力壩在各種壩型中往往占有較大的比重。在中國的壩工建設(shè)中，混凝土重力壩也占有較大的比重，在20座高100m以上的高壩中，混凝土重力壩就有10座[3]。本次設(shè)計內(nèi)容為福建南平水庫水利樞紐，壩型選擇為混凝土重力壩，整座重力壩主要有非溢流擋水壩段、溢流表孔壩段、溢流底孔壩段和電站廠房壩段。其中非溢流擋水壩段每壩段寬15米，分布于大壩兩端；廠房壩段每段寬16米，布置在靠近右岸的主河床上，裝機3臺機組；底孔壩段每段寬22米，布置在廠房壩段左側(cè)的主河床上；溢流壩段每段寬18米，布置在西河主河床上。擋水壩段最大斷面的底面高程為128米，壩頂高程為228米，防浪墻高1.2米，最大壩高為101.2m，屬高壩類型。壩頂寬12米，最優(yōu)斷面的上游壩坡坡率為1:0.2，上游折坡點高程為181米，下游壩坡坡率為1:0.7，下游折坡點高程688.98英尺。通過對混凝土重力壩設(shè)計過程中的設(shè)計資料；壩型、壩址；擋水建筑物；壩體細部結(jié)構(gòu)以及地基處理等方面的歸納。并對其中的壩體尺寸、抗滑、應(yīng)力等進行數(shù)據(jù)計算?？偨Y(jié)出了一般重力壩的設(shè)計步驟。1設(shè)計資料1.1南平水庫重力壩基本資料1.1.1流域概況南平水庫水利樞紐位于西河上游，全河流域面積3200km2，流向自北向南，干流的平均比降為。流域內(nèi)多石山，小部分為丘陵，水土流失不嚴(yán)重。本樞紐工程是以發(fā)電為主兼顧灌溉和供水的綜合利用工程，水庫的總庫容為，發(fā)電引水高程為，最大引水流量為，發(fā)電裝機容量4萬kW。灌溉下游左岸耕地2.5萬km2，灌溉最大引水流量，引水高程352.5m。1.1.2地形地質(zhì)壩址處的巖體可大致分為新鮮巖石、微風(fēng)化及覆蓋層。河槽高程為，河槽處為半風(fēng)化的花崗巖，風(fēng)化層厚度為，基巖具有足夠的抗壓強度，巖體較完整，無特殊不利地質(zhì)構(gòu)造。兩岸風(fēng)化較深呈帶狀，覆蓋層較少，厚度一般，風(fēng)化層厚，壩址兩岸均為花崗巖，巖石堅硬，裂隙不發(fā)育。壩基的力學(xué)參數(shù)：抗剪斷系數(shù)（混凝土與基巖之間）為?；鶐r的允許抗壓強度。地震的基本烈度為6度。河流泥沙計算年限采用50年，壩前淤沙高程為345m，泥沙的浮重度為，內(nèi)摩擦角為。壩體混凝土重度采用。1.1.3建筑材料砂料、卵石在壩址上、下游均有，壩址下游5km以內(nèi)砂儲量豐富，可供建筑使用。1.1.4水文條件壩址以上控制集雨面積，多年平均流量3.1m3/s，平均年徑流量9776.2m3。水文水利規(guī)劃成果如下：上游設(shè)計洪水位為385.4m，相應(yīng)的下游水位334.3m，庫容為1140m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為1250m3/s；上游校核洪水位為386.7m，相應(yīng)的下游水位為335.2m，庫容為1200萬m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為1680m3/s；上游正常高水位為383.5m，相應(yīng)的下游水位為331.7m，庫容為895萬m3；死水位為350m，相應(yīng)的庫容為40萬m3。淤沙高程為345m，相應(yīng)的庫容為35萬m3。1.1.5氣象條件本地區(qū)洪水期多年平均最大風(fēng)速14m/s，水庫的風(fēng)區(qū)長度為2.6km。1.2南平水庫重力壩工程綜合說明根據(jù)工程的效益、庫容確定本工程屬于Ⅲ等工程，其主要建筑物為3級。次要建筑物為4級，臨時性建筑物為5級。本工程是以發(fā)電為主的綜合利用工程，溢流壩段應(yīng)布置在主河槽處，沖沙孔應(yīng)布置在電站進水口附近，另外電站布置應(yīng)考慮地形、交通及電站附屬建筑物布置等條件。本樞紐的主體工程由擋水壩段、溢流壩段、泄水底孔壩段、電站壩段及其建筑物組成。電站為壩后式，該重力壩由18個壩段組成，每個壩段的長度大約為15m，從右岸至左岸依次為：1號-6號壩段為擋水壩段，7號、8號壩段為溢流壩段，9號、10號壩段為底孔壩段，11號-18號壩段為左岸擋水壩段，該壩的壩基面最低高程為327.0m，壩頂高程為386.7m，最大壩高為59.7m，壩體總長為277.5m。如圖1-1：樞紐工程布置。圖1.1樞紐工程布置樞紐的主要技術(shù)指標(biāo)見表。表1-1樞紐技術(shù)指標(biāo)表主要技術(shù)指標(biāo)序號項目單位數(shù)量序號項目單位數(shù)量1流域面積Km2320010校核洪水位時最大大泄量m3/s16802裝機容量萬KW411壩頂長度m277.53灌溉面積萬hm22.512最大壩高m59.74校核洪水位m386.713壩頂高程m386.75設(shè)計洪水位m385.414溢流堰頂高程m376.46正常高水位m383.515電站進水口中心線線高程m348.57死水位m35016壩段總數(shù)個188淤沙高程m34517總庫容萬m312009設(shè)計洪水位時最大大泄量m3/s1250

2壩型及壩址選擇2.1壩型選擇從南平水庫周邊的地形條件來看，南平水庫位于西河上游，河岸兩邊高山林立，但由于兩岸山高過于懸殊，因此拱壩并不適合，且拱壩的特點就是依靠兩岸的拱段反作用力維持自身的穩(wěn)定，它對周邊的天然地形要求比較高，故排除拱壩；再者是土石壩，雖說山體周圍石場豐富，土石壩也均可在不同的地形、地貌以及各種氣候條件進修建，但從以上數(shù)據(jù)進行分析，最大泄洪量流量較大，并不適合土石壩；最后我們來看重力壩，重力壩為混凝土或為石材修筑，靠自身的重力維持壩體穩(wěn)定，沒有兩岸高度的要求，可抵御較大的泄洪量，從南平水庫的地形以及修筑指標(biāo)數(shù)據(jù)來看修筑混凝土重力壩型比較合適[4]。另外從地質(zhì)條件上來看，拱壩它要求河岸兩邊不宜過大，地質(zhì)巖層需要良好且?guī)r性不宜差別過大，從西河來看，西河雖兩岸狹窄，但兩岸巖層質(zhì)地不一，若要施工，工程量巨大不符合經(jīng)濟效益；若是修筑土石壩，從周邊石材來看，周邊土石、砂礫的材料豐富可就地取材，土石壩適合，但從剛才的洪水泄量來講，此處不適合修筑土石壩；因此從地質(zhì)條件上來看，西河兩岸地質(zhì)巖性一般、兩岸狹窄的特點適合修筑混凝土重力壩。再者從筑壩材料及經(jīng)濟效益上來看，由于壩體周圍均為山體，故可開山鑿石，就地取材可減少許多的材料成本以及運輸成本，可以說土石壩對于大部分的水利樞紐來說都是有著比較大的優(yōu)勢的，但由于南平水壩地處南平水泥廠15公里內(nèi)，由于兩地相近可以大大減少材料的運輸成本，雖說不及土石壩的經(jīng)濟效益，但也可減少混凝土重力壩的修筑成本。從施工條件上了，修筑壩體下游有著開闊的地帶場地布置方便，西河沿河有著公路，交通便利，距離城區(qū)不遠，可就近調(diào)配施工人員，運輸材料的距離較短施工條件方便，混凝土重力壩不存在問題。綜臺效益上來看，選擇混凝土重力壩可滿足南平市發(fā)電、防洪、灌溉等各種經(jīng)濟效益。因此綜合考慮，壩型選擇混凝土重力壩。2.2壩址選擇根據(jù)壩區(qū)水文氣象以及地質(zhì)條件，南平水庫樞紐可行性研究階段，在選擇壩型、壩址時，初選了上、下兩個壩址，下壩址距上壩址6km。地形條件與地質(zhì)條件上。上、下壩址地形稍有差異，上壩址處河床狹窄，其寬度僅為160m死河灘，壩址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地勢較高，左岸地勢較低，有起伏之山頭。上壩址處為震旦紀(jì)砂巖。左岸風(fēng)化較嚴(yán)重，深達3~4m，且夾有頁巖。壩址處水流急，故無砂卵石等淤積物，且無侵蝕地下水。而下壩址處兩邊岸坡比較平緩，但由于南平水庫樞紐的正常高水位為383.5m，而上壩址的兩岸有山頭超過400m，壩體可以依靠與山而建，減少工程量。下壩址處的開挖量較大，且下壩址位于河道彎道段，流態(tài)對樞紐泄流不利，不適合做壩址。故選擇上壩址[5]。3擋水建筑物設(shè)計3.1非溢流壩剖面設(shè)計非溢流壩剖面設(shè)計的基本原則是：①滿足穩(wěn)定和強度要求，保證大壩安全；②工程量小，造價低；③結(jié)構(gòu)合理，運用方便；④利于施工，方便維修。遵循以上原則擬定出的剖面，需要經(jīng)過穩(wěn)定及強度驗算，分析是否滿足安全和經(jīng)濟的要求，然后修改已擬定的剖面，重復(fù)以上過程直至得到一個經(jīng)濟的剖面。這是一個反復(fù)修改的過程。1、壩頂高程的擬定壩頂高程分別按設(shè)計和校核兩種情況，用以下公式進行計算：波浪要素按官廳公式計算。公式如下：庫水位以上的超高：式中—波浪高度，m；—波浪中心線超出靜水位的高度，m；—安全超高，m，可以在下表中查找；表3-1非溢流壩壩頂安全超高值（單位：m）水工建筑物安全級級別

（水工建建筑物級別）Ⅰ

（1）Ⅱ

（2、3）Ⅲ

（4、6）設(shè)計情況

校核情況況0.7

0.50.5

0.40.4

0.3—計算風(fēng)速，水庫為正常蓄水位和設(shè)計洪水位時，宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的倍；校核洪水位時，宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速，；D—風(fēng)區(qū)長度，m；L—波長，m。H—壩前水深，m。官廳公式適用于。壩頂或防浪墻頂高程=靜水位+相應(yīng)的庫水位以上的超高。比較以上兩種情況下的壩頂高程并取較大值，減去防浪墻高度（左右），則可以得到帶有防浪墻的壩頂高程。對于1、2級壩，壩頂高程不得低于校核洪水位。壩頂高程計算成果見下表。表3-2壩頂高程計算成果表計算情況風(fēng)速v

（m/s）波高

（m）波長

（m）水面高度

（m）安全加高

（m）靜水位以上的超高高（m）壩頂高程

（m）設(shè)計情況

校核情況況28

141.47

0.62214.20

7.1100.48

0.1772、壩頂寬度的擬定為了適應(yīng)運用和施工的需要，壩頂必須有一定的寬度。一般地，壩頂寬度取最大壩高的，且不小于。若有交通要求或有移動式啟閉設(shè)施時，應(yīng)根據(jù)實際需要確定。3、壩坡的擬定考慮壩體利用部分水重增加其抗滑穩(wěn)定，根據(jù)工程實踐，上游邊坡系數(shù)，下游邊坡系數(shù)。4、上、下游起坡點位置的確定上游起坡點位置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)電引水管、泄水孔等建筑物的進口高程來確定，一般起坡點在壩高的附近。下游起坡點的位置應(yīng)根據(jù)壩的實用剖面型式、壩頂寬度，結(jié)合壩的基本剖面計算得到（最常用的是其基本剖面的頂點位于校核洪水位處）。由于起坡點處的斷面發(fā)生突變，故應(yīng)對該截面進行強度和穩(wěn)定校核。根據(jù)以上幾個方面，初擬非溢流重力壩實圖3.1非溢流壩剖面設(shè)計3.2荷載及組合計算重力壩承受的荷載主要有：自重，靜水壓力，動水壓力，揚壓力，泥沙壓力，浪壓力及其地震荷載。圖3.2重力壩荷載計算示意圖1、自重取γc=24.0kN/m3根據(jù)自重公式：W=Vγc得：W1=1/2×8.28×41.38×24＝4111.5168KN↓W2=9×82.75×24＝17874KN↓W3=（82.75－12.79）×（66.5－17.28）×24×1/2＝41321.1744KN↓2、水壓力水深為H時，單位寬度上的水平靜水壓力P為P＝1/2γH2斜面、折面、曲面承受的總靜水壓力，除水平靜水壓力外，還應(yīng)計入其垂直分力。垂直水壓力按水重計算。γ水＝9.81kn/m3。PH1＝1/2×9.81×（351.75－269）2＝33587.294KN→PH2＝1/2×9.81×（271.9－269）2＝41.25KN←PV1＝（349.9－310.38）×8.28×9.81＝3210KN↓PV2＝1/2×41.38×8.28×9.81＝1680.58KN↓PV3＝1/2×（271.9－269）×8.28×9.81＝117.78KN↓3、揚壓力揚壓力包括滲透壓力和浮托力兩部分。滲透壓力是由上下游水位差H產(chǎn)生的滲流在壩內(nèi)或壩基面上形成的水壓力；浮托力是由下游水面淹沒計算截面而產(chǎn)生向上的水壓力。揚壓力分布圖如計算簡圖所示。揚壓力折減系數(shù)α＝0.25。U1＝B×γH2＝66.5×9.81×（271.9－269）＝1892KN↑U2＝12×αH＝12×0.25×9.81×（349.9－271.9）＝2296KN↑U3＝（B－12）×αγH×1/2＝（66.5－12）×0.25×9.81×78×1/2＝5213KN↑U4＝12×（γH1―γH2―αγH）×1/2＝12×（9.81×80.9－9.81×2.9－0.25×9.81×78）×1/2＝3443KN↑4、泥沙壓力百年后壩前淤沙高程為286.6m，淤沙浮容重為8kn/m3，內(nèi)摩擦角為0°。豎直方向的泥沙壓力PSKV按作用面上的淤沙重量（按淤沙的浮重度）計算，水平壓力按PSKH＝1/2γsbhs2tg2（45°－φs/2）計算。PSKH＝1/2γsbhs2tg2（45°－φs/2）＝1/2×8×（286.6－269）2×tg2（45°－0°／2）＝1239.04KN→PSKV＝Vγ=1/2×（286.6－269）2×0.2×8＝247.8KN↓5、浪壓力當(dāng)＞L／2時，可假定浪頂以以及水深等于于L／2處的浪壓力力為零，靜水水位處的浪壓壓力最大，并并呈三角形分分布。L＝9m，hl＋hz＝0.8344826＋0.2433115Pi=[r×(hh1+hz))×L]//4=23..79KN→PL1＝（hl＋hhz＋L/2）×L/2××1/2×99.81＝123.112KN→PL2＝L/2×LL/2×9..81＝198.665KN←合力計算以及力矩矩計算如下表表3-3所示：表3-3非溢流流壩荷載計算算成果匯總荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對截面形心力臂((m)力矩（KN*M）↓↑→←＋－自重W14111.5166827.74114053.4476W21787420.48366059.552W341321.177440.4317768.1水壓力PH133587.299427.56925665.882PH241.250.9740水壓力PV1321029.11593458.155PV21680.5830.4951240.888(續(xù)表3-3)水壓力PV3147.4331.524647泥沙壓力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪壓力PL128.1576.952166.14PL222.0776.751693.87小計68633.2↓↓33680.5→→-292878..9揚壓力U12368U22289U35197U43433總計55346.2↓↓→-292878..9校核工況下的荷載載計算因為兩種種工況下的壩壩體自重和泥泥沙壓力相同同，故僅計算算水壓力、浪浪壓力以及揚揚壓力。各種種壓力計算原原理、計算公公式和計算參參數(shù)同。1、水壓力PH1＝1/2×99.81×（350.4－269）2＝325000KN→PH2＝1/2×99.81×（272.663－296）2＝64.633KN←PV1＝（350..4－269－41.38）×8.288×9.811＝3250..7KN↓PV2＝1/2×441.38××8.28××9.81＝1680..58KN↓PV3＝1/2×（272.663－269）×8.288×9.811＝147.443KN↓2、浪壓力L＝6m，hl＋hz＝0.5022895＋0.1322333Pi=[r×(hh1+hz))×L]//4=＝12.1558KN→PL1＝（hl＋hhz＋L/2）×L/2××1/2×99.81＝28.155KN→PL2=L/2××L/2×99.81＝22.077KN←3、揚壓力U1＝B×γH2＝66.5×9.881×（272.663－269）＝2368KKN↑U2＝12×αγH＝112×0.225×9.881×（350.4－272.663）＝2289KKN↑U3＝（B－12）×αγH1/2＝（666.5－12）×0.255×9.811×77.777×1/22＝5197KKN↑U4＝12×（γH1――γH2―αγH）×1/2＝12×（9.81××81.4－9.81××3.63－0.25××9.81××77.777）×1/2＝3433KKN↑合力計算以及力矩矩計算如下頁頁表所示。庫空情況下的荷載載計算庫空情況下的荷載載只有壩體自自重，力以及及力矩值匯總總?cè)缦拢骸芖＝4111.51668＋17874＋413211.17444＝633066.7KN↓∑M=1140533.476＋3660559.52－177688.1＝＋4623444.8966KN*MM表3-4非溢流流壩荷載計算算成果匯總荷載作用垂直力（KN）水平力（KN）對截面形心力臂((m)力矩（KN*M）↓↑→←＋－自重W14111.5166827.74114053.4476W21787420.48366059.552W341321.177440.4317768.1水壓力PH13250027.58896350PH264.631.2178.2水壓力PV13250.729.11594644.133PV21680.5830.4951240.888PV3147.4331.524647泥沙壓力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪壓力PL128.1576.952166.14PL222.0776.751693.87小計686333.2↓33680.5→→-292878..9揚壓力U12368U22289U35197U43433總計55346.2↓↓→-292878..93.3抗滑穩(wěn)穩(wěn)定分析重力壩沿壩面失穩(wěn)穩(wěn)的機理是：：首先在壩踵踵處基巖和膠膠結(jié)面出現(xiàn)微微裂松弛區(qū)，隨隨后在壩趾處處基巖和膠結(jié)結(jié)面出現(xiàn)局部部區(qū)域的剪切切屈服，進而而屈服范圍逐逐漸增大并向向上游延伸，最最后，形成滑滑動通道，導(dǎo)導(dǎo)致壩的整體體失穩(wěn)。表3-5抗滑穩(wěn)穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)荷載組合壩的級別12、3Ks基本組合1.101.05特殊組合（1）1.051.00特殊組合（2）1.001.00計算以一個壩段（單單寬）作為計計算單元，公公式采用抗剪剪強度公式，將將壩體與基巖巖看成是一個個接觸面，而而不是膠結(jié)面面。當(dāng)接觸面面呈水平時，其其抗滑穩(wěn)定安安全系數(shù)Ks為Ks＝f（∑W－U）／∑P，f取1.0。⑴設(shè)計工況下的抗滑滑穩(wěn)定分析Ks＝f（∑W－U）／∑P＝1.0×557118.85／347099.55＝1.6055根據(jù)設(shè)計規(guī)范，11.605＞1.10，有以上計算算可知，設(shè)計計洪水情況下下，壩基面滿滿足抗滑穩(wěn)定定要求。⑵校核工況下的抗滑滑穩(wěn)定分析Ks＝f（∑W－U）／∑P＝1.0×553446.2／336800.5＝1.6433根據(jù)設(shè)計規(guī)范，11.643＞1.05，有以上計算算可知，校核核洪水情況下下，壩基面滿滿足抗滑穩(wěn)定定要求。3.4應(yīng)力分分析應(yīng)力分析的目的是是檢驗所擬壩壩體斷面尺寸寸是否經(jīng)濟合合理，并為確確定壩內(nèi)材料料分區(qū)、某些些部位配筋提提供依據(jù)。應(yīng)力分析采用材料料力學(xué)法，其其基本假定為為：①壩體混凝土土為均質(zhì)、連連續(xù)、各向同同性的彈性材材料。②視壩段為固固接于地基上上的懸臂梁，不不考慮地基變變形對壩體應(yīng)應(yīng)力的影響，并并認為各壩段段獨立工作，橫橫縫不傳力。③假定壩體水水平截面上的的正應(yīng)力按直直線分布，不不考慮廊道等等對壩體應(yīng)力力的影響。在一般情況下，壩壩體的最大和和最小應(yīng)力都都出現(xiàn)在壩面面，所以應(yīng)該該校核壩體邊邊緣應(yīng)力是否否滿足強度要要求。用材料力學(xué)分析壩壩體應(yīng)力時，重重力壩設(shè)計規(guī)規(guī)范規(guī)定的強強度指標(biāo)。1、壩基面的σy應(yīng)應(yīng)符合下列要要求（1）運用期：在各種種荷載組合下下（地震荷載載除外），壩壩基面的最大大鉛直正應(yīng)力力應(yīng)小于壩基基容許應(yīng)力（計計算時應(yīng)計入入揚壓力）。最最小鉛直正應(yīng)應(yīng)力應(yīng)大于零零（計算時應(yīng)應(yīng)計入揚壓力力）。（2）施工期：下游壩壩面允許有不不大于0.11MPa的拉拉應(yīng)力。2、壩體應(yīng)力要求（1）運用期。壩體上上游面的最小小主應(yīng)力要考考慮兩種控制制標(biāo)準(zhǔn)：①在作用力中中計入揚壓力力時，要求σσ≥0，即σ為壓應(yīng)力；②當(dāng)作用力中中不計入揚壓壓力時，要求求σ≥0.25γh。壩體下游面的最大大主壓應(yīng)力，不不得大于混凝凝土的容許壓壓應(yīng)力。（2）施工期。壩體主主壓應(yīng)力不得得大于混凝土土的容許壓應(yīng)應(yīng)力，在壩的的下游面可以以有不大于0.2MPPa的主拉應(yīng)力力。本設(shè)計分設(shè)計情況況和校核情況況兩種情況分分別分析水平平截面上的正正應(yīng)力。因為為假定按直線線分布，所以以按偏心受壓壓公式計算上上、下游的邊邊緣應(yīng)力。設(shè)計工況下：σyu=Wi/T++6*Mi//T2=68562.885/66..5+6*((-3163363.244)/(666.5*666.5)=6601.766KPaσyu=Wi/T－－6*Mi//T2=68562.885/66..5－6*(-33163633.24)//(66.55*66.55)=14660.24KKPa校核工況下σyu=Wi/T++6*Mi//T2=68633.22/66.55+6*(--2928778.9)//(66.55*66.55)=6344.62KPaσyu=Wi/T－－6*Mi//T2=68633.22/66.55－6*(-22928788.9)/((66.5**66.5))=14299.92KPPa各項均滿足要求。4壩體細部構(gòu)造4.1壩頂構(gòu)構(gòu)造對于非溢流壩，壩壩頂上游側(cè)應(yīng)應(yīng)設(shè)置防浪墻墻，宜采用與與壩體連成整整體的鋼筋混混凝土結(jié)構(gòu)，墻墻身應(yīng)有足夠夠的厚度以抵抵擋波浪及漂漂浮物沖擊，墻墻高為1.0～1.2m，在壩體的的橫縫處應(yīng)留留伸縮縫，并并設(shè)置止水。下下游側(cè)應(yīng)設(shè)置置欄桿、燈柱柱，以保護行行人和行車安安全。壩頂路路面應(yīng)有適當(dāng)當(dāng)?shù)臋M向坡度度，并設(shè)置相相應(yīng)的排水設(shè)設(shè)施，以便排排除路面雨水水。路面排水水應(yīng)與壩體內(nèi)內(nèi)排水連通或或直接排入把把體內(nèi)[6]]。當(dāng)設(shè)置人人行道時，宜宜高出壩頂路路面20～30cm。對于溢流流重力壩，溢溢流壩的上部部構(gòu)造，應(yīng)根根據(jù)運行要求求布置。有交交通要求時，應(yīng)應(yīng)按公路等級級設(shè)置交通橋橋;無交通要求求時，需設(shè)置置人行道。對對于大中型工工程溢流壩，壩壩頂常設(shè)置閘閘門、閘敦、工工作橋、啟閉閉機等。本工程有雙線交通通要求，故取取路面寬9m，兩旁設(shè)人人行道各1人m，人行道上上設(shè)欄桿，路路面呈弧形，以以將路面積水水排向兩側(cè)，以以排水管排向向上游水庫。圖4.1非溢流流壩壩頂結(jié)構(gòu)構(gòu)布置圖4.2廊道系系統(tǒng)重力壩內(nèi)有縱向((沿壩軸線)和橫向(垂至于壩軸軸線)廊道，縱向向廊道按高程程分層設(shè)置，一一般沿壩高每每隔15～30m設(shè)置一層，其其斷面形狀為為城門洞形。當(dāng)當(dāng)有多層廊道道時，應(yīng)在兩兩岸將各層互互相連通。若若廊道較長，沿沿壩長每隔200～300m，應(yīng)在上下下層廊道之間間設(shè)置交通通通道。對高壩壩應(yīng)設(shè)置1～2座電梯及便便梯，對中壩壩和中型工程程的高壩，視視需要設(shè)置電電梯或便梯。本工程壩內(nèi)廊道包包括基礎(chǔ)灌漿漿廊道和壩體體排水檢查廊廊道，其設(shè)計計按規(guī)范要求求確定。因壩壩體存在空腔腔，故重力壩的廊廊道與各壩段段空腔相通，在在空腔內(nèi)設(shè)置置1.5m寬的懸臂檢檢查平臺，形形成環(huán)行通道道?？鐧M縫的的橫向廊道可可用三角形尖尖頂和平底斷斷面[7]。圖4.2壩內(nèi)廊廊道系統(tǒng)圖4.3壩體分分縫為了防止壩體因溫溫度變化和地地基不均勻沉沉陷而產(chǎn)生裂裂縫，滿足施施工(混凝土的澆澆筑能力和施施工期的溫控控)的需要，壩壩體需要分縫縫。常見的縫縫有：橫縫、縱縱縫、水平施施工縫。①橫縫。垂至于壩軸軸線，將壩體體分成若干各各壩段。間距距(一般是相等等的)為12～20m，縫寬1～2cm。橫縫一般般為永久性縫縫，縫面為水水平面，縫內(nèi)內(nèi)設(shè)置止水。②縱縫。一般為豎縫縫形式，縫面面應(yīng)設(shè)置鍵槽槽，并埋設(shè)灌灌漿系統(tǒng)，并并在蓄水前進進行灌漿?？v縱縫與壩面應(yīng)應(yīng)垂直相交，避避免澆筑塊有有尖角。間距距為15～30m，深孔壩段段、寒冷地區(qū)區(qū)，宜選用較較小的間距。③水平施工縫。壩體體上下層澆筑筑塊之間的結(jié)結(jié)合面稱水平平施工縫。一一般澆筑塊厚厚1.5～4m，靠近基巖巖面層厚度為為1.5～2m，同一壩相相鄰澆筑塊水水平施工縫的的高程應(yīng)錯開開。4.4壩體止止水止水與壩的級別和和高度有關(guān)。高高壩：止水采采用兩道止水水片，止水片片間設(shè)瀝青井井，兩道止水水片均為紫銅銅片，厚度為為1.0～1.6mm。中低壩的的止水可適當(dāng)當(dāng)簡化，中壩壩第一道止水水片為紫銅片片，第二道止止水片可采用用塑料或橡膠膠止水片.橫縫止水必必須與壩基巖巖石妥善連接接，止水片一一般埋入基巖巖內(nèi)的深度為為30～50cm，瀝青井也也埋入基巖內(nèi)內(nèi).對于本樞紐，為滿滿足混凝土的的澆筑能力和和溫度控制的的需要，沿壩壩軸線方向每每隔20m設(shè)一橫縫，廠廠房壩段考慮慮機組間距取取18m，上下游方方向因壩段寬寬度較大，設(shè)設(shè)兩道垂直縱縱縫，遇鋼管管處，縱縫與與鋼管軸線垂垂直。圖4.4壩體澆澆筑示意圖4.5壩體排排水為了減小壩體的滲滲透壓力，在在靠近壩的上上游防滲層后后面，沿壩軸軸線方向，布布置一排豎向向排水管。其其中心線距離離上游壩面(1/10～1/12)倍壩前水深深，一般為2～5m。排水管間間距2～3m，采用無砂砂混凝土預(yù)制制管，管徑不不小于110mm，一般取150～250mm。排水管的的上部延伸至至最高水位以以上，下部直直通廊道，豎豎直布置，不不宜有彎頭[[8]。壩基排水目的：通通過排除滲水水降低壩基底底面的滲透壓壓力。壩基排水范圍：基基礎(chǔ)排水一般般設(shè)一排主排排水孔。對于于地址條件良良好的基礎(chǔ)應(yīng)應(yīng)充分利用排排水作用，除除設(shè)主排水孔孔外，高壩可可設(shè)置輔助排排水孔2～3排，中壩可可設(shè)置輔助排排水孔1～2排。排水孔的位置及方方向：防滲帷帷幕下游設(shè)置置主排水孔，輔輔助排水孔可可設(shè)置在基礎(chǔ)礎(chǔ)縱向排水廊廊道內(nèi)。在壩壩基面上，主主排水孔與帷帷幕灌漿孔的的距離不宜小小于2m。主排水方方向一般向下下游傾斜，與與帷幕的夾角角為QUOTE～QUOTE。對于本工程，為減減小壩體內(nèi)的的滲透壓力，在在距上游面5m設(shè)一排壩體體排水管，與與上游面平行行布置，排水水管與各層廊廊道內(nèi)的排水水溝相連，滲滲水經(jīng)排水管管流至排水溝溝，再由排水水溝流至集水水井排走。排排水管間距3m，多孔混凝凝土管內(nèi)徑為為15cm。由于的存存在，不設(shè)置置壩基排水廊廊道[9]。5地基處理天然地基常存在著著不同程度的的缺陷，必須須經(jīng)過處理才才可作為壩基基礎(chǔ)。常用的的處理方法有有：開挖與清清理、加固處處理、壩基帷帷幕灌漿、基基礎(chǔ)排水等方方法。5.1壩基的的開挖與清理理高壩需修建在新鮮鮮巖面上，故故將覆蓋層全全部開挖，左左岸覆蓋層厚厚度較薄，130m高程以下幾幾乎無覆蓋層層，130m高層以上逐逐漸加厚。壩壩基開挖量主主要集中在右右岸，45m高程以上覆覆蓋層厚約10m左右，故全全部挖除。為為提高壩體的的測向穩(wěn)定性性，沿岸坡開開挖成臺階狀狀[10]。5.2壩基的的帷幕灌漿帷幕灌漿的目的：：降低壩底的的滲透壓力，減減少繞壩滲透透，防止壩基基內(nèi)產(chǎn)生滲透透破壞，使幕幕后的壩基面面滲透壓力降降至允許值以以內(nèi)。帷幕灌漿的范圍：：河床及兩岸岸。灌漿的材料：一般般采用水泥漿漿，必要時也也可采用