土石壩課程設(shè)計(jì)-水庫(kù)樞紐工程設(shè)計(jì)

本科課程設(shè)計(jì)計(jì)算書題 目 朝陽(yáng)水庫(kù)樞紐工程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 水利水電學(xué)院 專業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)年級(jí)指導(dǎo)教師 二o一三年一月八日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1基本資料 1\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計(jì)資料 11.1.1工程任務(wù)及規(guī)劃數(shù)據(jù) 11.1.2地形地質(zhì)條件 11.1.3水文氣象 11.1.4天然建筑材料 11.1.5其他資料 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及提交成果 21.2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 21.2.2提交成果 2\o"CurrentDocument"1.3參考資料 2\o"CurrentDocument"2樞紐總體布置 3\o"CurrentDocument"2.1工程標(biāo)準(zhǔn) 3\o"CurrentDocument"2.2總體布置 3\o"CurrentDocument"3壩型選擇 3\o"CurrentDocument"4 土石壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4\o"CurrentDocument"4.1壩體分區(qū) 4\o"CurrentDocument"4.2壩坡及馬道 5\o"CurrentDocument"4.3壩頂高程 5\o"CurrentDocument"4.4壩頂構(gòu)造 6\o"CurrentDocument"4.5壩體防滲 7\o"CurrentDocument"4.6反濾層和過渡層 .7\o"CurrentDocument"4.7壩體排水 8\o"CurrentDocument"4.8上下游護(hù)坡 8\o"CurrentDocument"4.9壩面排水 9\o"CurrentDocument"5壩基處理及土壩與壩基、岸坡的連接 9\o"CurrentDocument"5.1壩基處理 9\o"CurrentDocument"5.2土石壩與壩基、岸坡的連接 10土壩與壩基的連接 10土壩與兩岸的連接 10\o"CurrentDocument"6滲流計(jì)算 10\o"CurrentDocument"6.1滲流計(jì)算的基本假設(shè) 10\o"CurrentDocument"6.2滲流計(jì)算條件 11\o"CurrentDocument"6.3滲流分析的方法 11\o"CurrentDocument"6.4河槽處計(jì)算斷面及公式 116.5單寬流量 11\o"CurrentDocument"6.6總滲流量的計(jì)算 12\o"CurrentDocument"6.7滲透變形分析 12\o"CurrentDocument"7穩(wěn)定計(jì)算 12\o"CurrentDocument"7.1計(jì)算模型 12\o"CurrentDocument"7.2 計(jì)算方法 13\o"CurrentDocument"7.3穩(wěn)定成果分析 138溢洪道設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"8.1溢洪道平面位置選定 13\o"CurrentDocument"8.2溢洪道基本數(shù)據(jù) 13\o"CurrentDocument"8.3工程布置 148.3.1泄水方案選擇 148.3.2引水段設(shè)計(jì) 148.3.3控制段設(shè)計(jì) 148.3.4泄槽設(shè)計(jì) 158.3.5消能防沖設(shè)施 17\o"CurrentDocument"8.4構(gòu)造設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"9壩下涵管設(shè)計(jì) 18\o"CurrentDocument"9.1布置和構(gòu)造 18\o"CurrentDocument"9.2涵管尺寸 18\o"CurrentDocument"10成果附圖 201基本資料擬建的朝陽(yáng)水庫(kù)工程區(qū)位于開縣趙家鎮(zhèn)朝陽(yáng)村境內(nèi)，屬長(zhǎng)江上游小江水系浦里河朝陽(yáng)溝支流。水庫(kù)距離開縣縣城28.7km。1.1設(shè)計(jì)資料1.1.1工程任務(wù)及規(guī)劃數(shù)據(jù)本水利樞紐以灌溉為主，兼顧防洪。設(shè)計(jì)灌溉面積為0.85萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)放水流量0.8m3/s。根據(jù)興利及調(diào)洪演算，確定出該水庫(kù)規(guī)劃指標(biāo)為：水庫(kù)正常蓄水位379.40m時(shí)相應(yīng)有效庫(kù)容186.48萬(wàn)m3；30年一遇設(shè)計(jì)洪水位380.10m（溢洪道最大下泄流量約20m3/s）；300年一遇校核洪水位381.00m時(shí)相應(yīng)總庫(kù)容218.44萬(wàn)m3（溢洪道最大下泄流量32m3/s）；水庫(kù)死水位362.00m。1.1.2地形地質(zhì)條件壩址處河谷斷面河床寬度約20?30m，兩岸岸坡基本對(duì)稱，坡角約35°。河床基巖高程350m，巖基為弱風(fēng)化巖層，k=0.8x10cm/s。地基表面高程356.4m，高程350m?356.40m為砂礫石覆蓋層。地形地質(zhì)情況詳見圖紙。1.1.3水文氣象水庫(kù)集雨面積為3.67km2，流域?qū)儆趤啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。多年平均降雨量1236.4mm，多年平均徑流深590.0mm。庫(kù)區(qū)汛期多年平均最大風(fēng)速10.5m/s，方向垂直壩面，水庫(kù)吹程0.3km。1.1.4天然建筑材料工程區(qū)附近土料及天然沙礫石、塊石、石渣料均較為豐富。上游1?1.5km范圍內(nèi)可供開采的土料，主要為棕紅色砂質(zhì)粘土，粘性很強(qiáng)，是很好的防滲材料，總儲(chǔ)量約9萬(wàn)m3；壩址下游1?2km范圍內(nèi)有約6萬(wàn)m3的石料可供開采，該石料主要為石英砂巖；在壩址下游2?2.5km范圍內(nèi)有豐富的石渣料，儲(chǔ)量約10萬(wàn)m3。天然材料物理力學(xué)性質(zhì)見表1-1。1.1.5其他資料當(dāng)?shù)赜休^豐富的土石壩施工經(jīng)驗(yàn)，缺少混凝土壩施工經(jīng)驗(yàn)。工程單價(jià)可按下式估算：粘土填筑30元/m3；干砌塊石88元/m3；石渣料填筑45元/ms；土石方開挖20元/m3。表1-1天然材料物理性質(zhì)表參數(shù)材料\濕容重（KN/m3）飽和容重（KN/m3）浮容重（KN/m3）滲透系數(shù)（cm/s）非飽和固結(jié)快剪飽和固結(jié)快剪C（KPa）叩（度）C（KPa）叩（度）砂礫石覆蓋層18.820.010.01.6x1。/29.2/27.2粘土20.020.210.24.73x1022.317.618.415.7石渣料20.521.411.47.2X1-429.831.625.629.4塊石體18.120.210.28.0X1-2/34/331.2設(shè)計(jì)任務(wù)及提交成果1.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)（1） 根據(jù)提供的設(shè)計(jì)資料和圖紙，確定較為合理可行的樞紐布置，即確定大壩、泄水建筑物、取水建筑物等樞紐建筑物的布置。由于時(shí)間關(guān)系，大壩選定為土石壩，在此基礎(chǔ)上確定確定泄水建筑物、取水建筑物的位置及形式。（2） 通過壩型方案比較，確定推薦壩型，并對(duì)推薦壩型進(jìn)行計(jì)算分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)。1.2.2提交成果（1） 設(shè)計(jì)說明書（包括計(jì)算原理）一份。論述樞紐布置；論證壩型選擇并進(jìn)行材料分區(qū)布置；計(jì)算壩頂高程；進(jìn)行正常水位時(shí)的滲流計(jì)算，包括滲流量、浸潤(rùn)線和滲透變形分析；進(jìn)行正常水位工況時(shí)下游壩坡一個(gè)滑移面的穩(wěn)定分析；論述主要構(gòu)造與尺寸，論述地基處理措施。（2） 設(shè)計(jì)圖紙兩張（2號(hào)圖）樞紐平面布置圖一張；土石壩橫斷面設(shè)計(jì)圖一張，包括壩頂、護(hù)坡、馬道、排水設(shè)備和壩基防滲等的細(xì)部構(gòu)造。1.3參考資料SL252—000 《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL274-2001 《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL189—6 《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》2樞紐總體布置2.1工程標(biāo)準(zhǔn)（1） 樞紐等別。根據(jù)總庫(kù)容218.44萬(wàn)m,查規(guī)范知，該樞紐為W等?。?）型水庫(kù)。（2） 水工建筑物級(jí)別。永久建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)，土壩高度未達(dá)70m，土壩級(jí)別不必提高。2.2總體布置該壩址為砂礫石地基，厚6.4m，河床寬度約為20?30m，兩岸岸坡基本對(duì)稱，坡腳約35°。考慮到修建其他壩型需要開挖較深地基，加之該地區(qū)有豐富的土石壩施工經(jīng)驗(yàn)，選擇修建土石壩。土壩壩底高程為356.40m，壩頂高程381.20m壩高24.8m。死水位362.00m，正常蓄水位379.40m，設(shè)計(jì)洪水位380.10m，校核洪水位381.00m。土石壩適合采用岸邊溢洪道進(jìn)行泄洪，在壩軸線上游左岸處有明顯的埡口，埡口最低高程380m，采用正槽式溢洪道泄洪，泄洪能力大，運(yùn)行安全可靠。本設(shè)計(jì)中，溢洪道寬度為7m，布置在左岸距離壩軸線28m的埡口處，溢流堰堰頂高程為379.40m,比壩高低1.8m,與正常蓄水位齊平，避免了大量開挖。洪水經(jīng)沖溝歸河，不會(huì)危及大壩安全，且離大壩近便于管理。采用無壓式引水涵洞與灌溉渠首連接。進(jìn)口采用斜臥管式分層取水口。壩下涵管寬度為2.0m,高度為1.5m,座于右岸巖基上，和溢洪道互不干擾。相應(yīng)布置見樞紐平面布置圖所示。綜上所述，樞紐總體布置方案如下。1） 擋水建筑物：土石壩按直線布置在A-A壩址線上。2） 泄水建筑物：溢洪道布置在大壩左岸埡口處。3） 取水建筑物：引水涵洞布置在大壩右岸。3壩型選擇壩型選擇應(yīng)綜合考慮地形、地質(zhì)、材料、施工、樞紐布置及運(yùn)行條件等，經(jīng)分析比較后，選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本工程壩址所在地當(dāng)?shù)夭牧县S富，適合修筑土石壩，土石壩在很大程度上是因材設(shè)計(jì)的”所以筑壩材料的情況對(duì)壩型選擇往往是決定性的。本工程區(qū)附近土料及天然沙礫石、塊石、石渣料均較為豐富。上游1?1.5km范圍內(nèi)可供開采的土料，主要為棕紅色砂質(zhì)粘土，粘性很強(qiáng)，是很好的防滲材料，總儲(chǔ)量約9萬(wàn)m3；壩址下游1?2km范圍內(nèi)有約6萬(wàn)m3的石料可供開采，該石料主要為石英砂巖；在壩址下游2?2.5km范圍內(nèi)有豐富的石渣料，儲(chǔ)量約10萬(wàn)m3?，F(xiàn)將主要的幾種土石壩敘述如下：均質(zhì)壩：壩體絕大部分采用同一種材料筑成，一般選用弱透水土料(如本設(shè)計(jì)中的粘性土)，本設(shè)計(jì)中的壩高估算大概為25m，壩長(zhǎng)大約為120m，壩頂寬度為5m，壩坡坡度若取為1:2.5，則所需土料大概為20萬(wàn)m3。而工程區(qū)附近粘性土總儲(chǔ)量為9萬(wàn)m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，故本工程不適合修建均質(zhì)壩。心墻壩：土質(zhì)防滲體位于壩體中間，上下游壩殼基本由一種透水料填充。心墻壩的優(yōu)點(diǎn)有：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；當(dāng)庫(kù)水位下降時(shí)，上游透水壩殼中水分迅速排泄，有利于上游壩坡穩(wěn)定，使上游壩坡比均質(zhì)壩或斜墻壩陡；在防滲效果相同的情況下，土料用量比斜墻壩少，施工受氣候影響相對(duì)較小。缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生心墻拱效應(yīng)'。若建心墻壩，心墻部分由粘性土作為材料，估算得心墻頂部寬3m，坡度為1：0.2,所需土料大概為2.4萬(wàn)m3，2x2.K9，故滿足材料需求。斜墻壩：土質(zhì)防滲體靠上游，下游透水壩殼基本由一種透水材料筑成，該壩型便于土料上壩，施工方便，但是它與岸坡及混凝土建筑物連接不如心墻壩方便，對(duì)沉降較為敏感。多種土質(zhì)分區(qū)壩：該壩型雖然可以因地制宜，充分利用包括石渣在內(nèi)的當(dāng)?shù)馗鞣N筑壩材料；土料用量較均質(zhì)壩少，施工受氣侯的影響也相對(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，故不宜選用多種土質(zhì)分區(qū)壩。經(jīng)綜合分析考慮，選取最終壩型為粘土心墻石渣壩。4土石壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1壩體分區(qū)本設(shè)計(jì)采取的是粘土心墻石渣壩，壩體心墻采用當(dāng)?shù)卣惩敛牧?，心墻兩?cè)依次設(shè)置過渡層和反濾層。過渡層采用砂礫石材料，反濾層采用細(xì)沙材料。壩殼料則為石渣材料。即本工程材料分區(qū)主要為壩殼石渣料和心墻粘土料。4.2壩坡及馬道土石壩的壩面坡度取決于壩高、筑壩材料性質(zhì)、運(yùn)用情況、地基條件等。其范圍大致為1:2?1：4之間。參照己建工程，本工程上游坡率取1：2.75。此壩高度不大，上游可不設(shè)邊坡，僅在下游設(shè)置變坡。下游變坡高程在370.00m處，下游上部坡度為1：2.25，下部坡率為1：2.5。在下游壩坡改變處，設(shè)置2m寬的馬道（戧道）以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時(shí)兼作交通、觀測(cè)、檢修之用，下游馬道細(xì)部構(gòu)造圖見圖4-1所示。20如厚。2。素陽(yáng)咨面10印10印1厚砂礫石墊層C20O石30、30cm圖4-1下游馬道細(xì)部構(gòu)造圖4.3壩頂高程為了保證庫(kù)水不超過或?yàn)R過壩頂，壩頂高程在水庫(kù)正常運(yùn)用和非常運(yùn)用的靜水位以上應(yīng)有足夠的超高，超高值y為y=R+e+hc式中：R我浪在壩坡上的設(shè)計(jì)爬高；e域大風(fēng)壅水面高度。平均波浪爬高：R^=K、Kw如+、其中，由史=0.0076史*（實(shí)）3V2 V2c\c\rr1八口+/9.8X300、1mu0.0076X10.5-12( )3X10.52得h= 10.52 =0.21m9.8由虬=0.331v-尢(實(shí))六V2 V2=19.8x3。。、^0.331x10.52.15( )3.75x10.52=2.99T 10.52/=2.99m 9.8則R=嚴(yán)x]Jn.21x299=0.217m4級(jí)壩采用累積頻率為5%的爬高值R5%，參照規(guī)范得到Rp/Rm=1.9，故設(shè)計(jì)波浪爬高R=0.217x1.9=0.4mpKV2D 3.6x10-6x10.52x300「e= cosp= x1=0.000262x9.82x9.8x23 m 按照規(guī)范正常運(yùn)用條件下的4級(jí)壩，采用多年平均年最大風(fēng)速的1.5倍，同樣的算法，正常運(yùn)用條件下，Rp=0.64m,e=0.0059m.壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)按以下運(yùn)行條件計(jì)算，并取最大值：1） 設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高艮即380.1+0.64+0.00059+0.5=381.24m；2） 校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高艮即381+0.4+0.00026+0.3=381.70m；3） 正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高艮即379.4+0.64+0.00059+0.5=380.54m；4） 正常蓄水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高艮即379.4+0.4+0.00026+0.3=380.1m。壩頂高程最低應(yīng)取為381.70m。擬在壩頂上游設(shè)1.2m高的防浪墻，用防浪墻的頂部高程代替壩頂高程，但此時(shí)壩頂高程在正常運(yùn)用條件下應(yīng)高出靜水位0.5m，且不應(yīng)低于非常運(yùn)用情況下的靜水位。381.70-1.2=380.5m，379.4V380.5V381。因此，應(yīng)滿足壩頂高程高于校核洪水位，即壩頂高程應(yīng)高于381.00m，最終壩頂高程確定為381.20m，上面修建1.2m高的防浪墻，防浪墻高程為382.40m。4.4壩頂構(gòu)造壩頂寬度應(yīng)根據(jù)壩高、構(gòu)造、施工、運(yùn)行等因素確定。如無特殊要求，對(duì)中低壩可選用5?10m，本工程中壩高小于30m，無交通要求，壩頂寬度定為5m。壩頂上面用C20素混凝土鋪設(shè)路面。壩頂向下游傾斜2%的坡度，上游設(shè)1.2m高的防浪墻，用漿砌石建造，其基礎(chǔ)應(yīng)牢固地埋入壩內(nèi)，與壩的防滲體緊密連接。壩頂細(xì)部構(gòu)造圖見圖4-2所示。圖4-2壩頂細(xì)部構(gòu)造圖4.5壩體防滲本工程壩體防滲采用粘土心墻防滲體，當(dāng)防滲體頂部有防浪墻時(shí)，心墻頂高程應(yīng)高于正常蓄水位0.3~0.6m，本工程中正常蓄水位為379.40m，故心墻防滲體高程取為380.00m。頂部保護(hù)層厚度為1.2m，防止心墻受凍。心墻頂寬取為3m，且心墻自頂向下逐漸加厚，邊坡為1：0.2。計(jì)算點(diǎn)作用水頭381-356.4=24.6m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取允許滲透坡降〔J〕=4，底部厚度12.44m>H/〔J〕=24.6/4=6.15m，滿足要求。心墻兩側(cè)分別設(shè)0.5m厚砂礫石過渡層和0.3m厚的細(xì)沙反濾層。壩體防滲細(xì)部構(gòu)造圖見圖4-2所示。4.6反濾層和過渡層反濾層的作用是濾土排水，防止?jié)B流出口處發(fā)生滲透變形。在土質(zhì)防滲體（包括心墻、斜墻、鋪蓋和截水槽）與壩殼和壩基透水層之間以及下游滲流出逸處，如果不滿足反濾要求，必須設(shè)反濾層。由于設(shè)計(jì)原始資料中沒有提供各土、砂、石料的顆粒級(jí)配情況，這里無法用計(jì)算的方法進(jìn)行反濾層的設(shè)計(jì)，只能參考相關(guān)規(guī)范和己建工程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。初步擬定結(jié)果分述如下。1） 防滲體周邊部位第一層：d50=0.5mm，厚30cm；第三層：、=5.0mm，厚50cm。2） 排水部位第一層：d5o=20mm，厚20cm；第二層：d5o=60mm,厚40cm。4.7壩體排水土石壩設(shè)置壩體排水，主要用以降低浸潤(rùn)線和孔隙水壓力，改變滲流方向，防止?jié)B流出逸處產(chǎn)生滲透變形，保護(hù)壩坡土不產(chǎn)生凍脹破壞。棱體排水可降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護(hù)下游壩腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用，且易于檢修，是效果較好的一種排水型式。本設(shè)計(jì)采取棱體排水，根據(jù)規(guī)范排水棱體頂部高程為359.40m，棱體外坡為1：2.0，內(nèi)坡為1：1.5。棱體外部設(shè)置0.4m厚的過渡層和0.2m厚的反濾層。排水棱體細(xì)部構(gòu)造圖見圖4-3所示。.359.401378.1?J.359.401378.1?J"■T''匚FI廠F二丁「廠—r】廠 住F1■廠F3廠1廠 4° …一一…H一■=. 沁1gZW咚反德層（堀沙）順示礫石）圖4-3排水棱體細(xì)部構(gòu)造圖4.8上下游護(hù)坡上游護(hù)坡：根據(jù)規(guī)范，當(dāng)有條件時(shí)，上游護(hù)坡宜采用堆石護(hù)坡。本設(shè)計(jì)采取堆石護(hù)坡，護(hù)坡厚度為0.6m，下設(shè)厚度為0.3m的碎石墊層。護(hù)坡與防浪墻連接，護(hù)坡范圍從壩頂至死水位以下2m（即高程為360.00m）。上游護(hù)坡細(xì)部構(gòu)造圖見圖4-4所示。50圖4-4上游護(hù)坡細(xì)部構(gòu)造圖

下游護(hù)坡：本設(shè)計(jì)中下游護(hù)坡采用草皮框格護(hù)坡。草皮厚0.3m，草皮每隔5m設(shè)置一個(gè)C15混凝土框格，框格尺寸為40>40cm。下游護(hù)坡細(xì)部構(gòu)造圖見圖4-5所示。草皮才坡C15漆框格圖4-5下游護(hù)坡細(xì)部構(gòu)造圖4.9壩面排水在下游壩坡設(shè)縱橫聯(lián)通的排水溝，沿壩與岸坡的結(jié)合處，也設(shè)排水溝，壩面上的縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置。大壩長(zhǎng)約126m,只需在壩軸線中間設(shè)一條橫向排水溝即可。根據(jù)以往己建工程的經(jīng)驗(yàn)，排水溝寬度及深度一般采用20?40cm，本設(shè)計(jì)取20cm。選用漿砌石塊石，并且在壩體與漿砌石連接處設(shè)置反濾層。5壩基處理及土壩與壩基、岸坡的連接5.1壩基處理當(dāng)砂礫石層深度在15m以內(nèi)時(shí)，宜采用截水槽防滲，它是最簡(jiǎn)單和最有效地一種壩基防滲設(shè)施。同時(shí)，截水槽也是均質(zhì)壩體心墻向壩基中的延伸部分。截水槽的底寬由回填土料的允許滲透坡降及土料與基巖接觸面抗?jié)B沖刷的允許坡降確定。同時(shí)，槽底最小寬度應(yīng)滿足施工方法和施工機(jī)械，一般不應(yīng)小于3.0m。本工程壩基下砂礫石層厚6.4m，采用截水槽防滲。本設(shè)計(jì)中為砂礫石地基，砂礫石地基通常有足夠的承載力和抗剪強(qiáng)度，主要是解決滲流問題。處理方法有垂直防滲和水平防滲兩類。總體來說是上防、中截、下排'。砂礫石地基厚度約為6m，厚度較小，適合采用粘土截水槽，按照規(guī)范，截水槽底部厚度取3m，邊坡坡度為1:1，截水槽底直達(dá)不透水層即高度為 6.4m，則截水槽上部厚度為(3+6.4X2=15.8m。截水槽量測(cè)和粘土心墻兩側(cè)一樣設(shè)置0.3m厚的細(xì)沙反濾層和0.5m厚的砂礫石過渡層，心墻和截水槽在壩基下355.00m處相接。同時(shí)，為了加強(qiáng)截水槽與基巖的連接，在截水槽底的基巖面上建C15混凝土齒墻。齒墻上

部厚度為0.5m,側(cè)面坡度為1:0.1,高度為1.5m（包括嵌入基巖內(nèi)的0.4m）,最下部厚度為1.2m。截水槽在回填時(shí)，在齒墻表面和齒槽巖面抹以粗砂層，壩基截水槽防滲細(xì)部構(gòu)造圖見圖5-1所示。圖5-1壩基防滲（截水槽）細(xì)部構(gòu)造圖土石壩與壩基、岸坡的連接土壩與壩基的連接筑壩前將壩基范圍內(nèi)的表層腐植土、稀泥、草皮、亂石等清除掉。清基深度0.3?1m。防滲體與巖基連接時(shí)，把巖基開挖至新鮮巖面，并使巖面平整，在巖石表層噴一層砂漿之后回填粘土。土壩與兩岸的連接兩岸岸坡應(yīng)進(jìn)行清基，開挖后的岸坡不應(yīng)陡于1：0.5?1:0.75，心墻與兩岸連接處的斷面應(yīng)擴(kuò)大1/3。如果兩岸山坡有強(qiáng)風(fēng)化層時(shí)，可采用截水槽方式將心墻伸入到弱風(fēng)化層內(nèi)。6滲流計(jì)算6.1滲流計(jì)算的基本假設(shè)1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù)K=4.73x1Qcm/s；壩殼采用砂土料，滲透系數(shù)K=7.2x1-4cm/s，并且上游壩殼與心墻之間有反濾層做排水處理，可以不考慮壩殼的防水作用。壩基處覆蓋層中，截水墻采用粘土，覆蓋層透水系數(shù)K=1.6x10cm/s，覆蓋層透水率較大?？梢詫⒊ド暗[石壩殼的厚心墻與截水槽的組合看做一個(gè)壩殼材料與心墻采用相同材料的新的心墻壩。2） 土體中滲流流速不大且處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律，即平均流速v等于滲透系數(shù)K與滲透比降i的乘積，v=Kx。3） 發(fā)生滲流量時(shí)土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。6.2滲流計(jì)算條件滲流計(jì)算以上游正常蓄水位，下游相應(yīng)的最低水位（本設(shè)計(jì)下游無水）的工況計(jì)算，即上游水位378m高程，下游水位356.4m高程，高程差23m。6.3滲流分析的方法采用水力學(xué)法進(jìn)行土石壩滲流計(jì)算，將壩內(nèi)滲流分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定律和杜平假設(shè)，建立各段的運(yùn)動(dòng)方程式，然后根據(jù)水流的連續(xù)性求解滲透流速、滲透流量和浸潤(rùn)線等。6.4河槽處計(jì)算斷面及公式本設(shè)計(jì)僅對(duì)河槽處最大斷面進(jìn)行滲流計(jì)算。為了計(jì)算方便，將心墻斷面簡(jiǎn)化成厚度為8=峭的等厚度矩形斷面，其中81、禮分別為心墻頂部和底部厚度，浸潤(rùn)線在心墻中形成很大跌落，因此，近似假設(shè)心墻上游浸潤(rùn)線與水庫(kù)水位相同，在計(jì)算中，我們?nèi)」r上游為正常蓄水位，下游水位為0計(jì)算。按照規(guī)范，計(jì)算公式為:（H+H）2-（h+T）2「k122"7h2—H2%-22（L-mH） 1 2.17（h-H）Tq3-3L+0244T 1 , qi=q2+q3代入數(shù)據(jù)，得：8=8i+82=3+12=7.5 □ □ h2q2=7.2x10-6^---=5.37x10-8h2hx64q3=1.6x10-467福64=1.38x10-5h&=q2+q36.5單寬流量根據(jù)qi=q2+q3解得q1=4.73X10-8232-(0-109+6-4)2=1.514x10ms/s.m1 2X7.66.6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=120m，沿整個(gè)壩段的總滲流量公式為：Q二此q，式中p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)，取此函，Q=0.8x120X514x1Q=1.45x1Qm3/s=12.56m3/d。大壩在正常蓄水位的庫(kù)容為186.48萬(wàn)m，而每日滲漏量為12.56m，故滿足防滲要求。6.7滲透變形分析對(duì)于非粘性土，滲透破壞形式的判別可參考下式：球10時(shí)為流土；n>20時(shí)為管涌；10<n<20時(shí)不定。允許坡降可參考采用下例數(shù)字：10<n<20，j允許=0.2；n>20，j允許=0.1。最大斷面滲流逸出點(diǎn)的實(shí)際滲透坡降為J=AH/AL=0.14/51.1=2.74x103,因?yàn)閚=15，J=2.74x1-3<J允許=0.2，所以滿足要求。7穩(wěn)定計(jì)算7.1計(jì)算模型本次計(jì)算的工況組合為上游為正常蓄水位，下游為無水情況下，取下游壩坡的一個(gè)滑移面核算土石壩的穩(wěn)定。因除了粘土心墻以外，其余壩體全部由石渣料填筑，假定滑移面為曲面。在正常水位工況時(shí)（穩(wěn)定滲流期）心墻壩的下游壩坡滑動(dòng)時(shí)形成近于圓弧形滑動(dòng)面。運(yùn)用瑞典圓弧法（不考慮土條間的作用力）計(jì)算土坡出最小安全系數(shù)，并據(jù)此確定出土壩的滑移面。計(jì)算模型見圖7-1所示。圖7-1穩(wěn)定計(jì)算模型7.2計(jì)算方法計(jì)算方法采用瑞典圓弧法，假定滑動(dòng)面為圓弧，滑動(dòng)土體繞滑孤圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，瑞典法的假定不考慮土條間的相互作用力，并定義作用于滑動(dòng)土體上的阻滑力對(duì)其產(chǎn)生的阻滑力矩與滑動(dòng)力產(chǎn)生的滑動(dòng)力矩的比值為該滑動(dòng)體的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，即K=Mr/Ms，式中Mr一滑孤面上阻滑力對(duì)滑孤圓心的力矩，簡(jiǎn)稱阻滑力矩；MsT作用于滑動(dòng)土體上的滑動(dòng)力對(duì)滑孤圓心的力矩，簡(jiǎn)稱滑動(dòng)力矩。本次設(shè)計(jì)采用下例計(jì)算公式。￡W土 w&seca—Qsina]iancJ6seca)K~云7.3穩(wěn)定成果分析本次計(jì)算中不考慮地震的影響，所以其中的Q、V、Mc值為0.如圖所示，將假想滑坡體平均分為20個(gè)豎條，算出每條的高度，夾角，算重量w，由于浸潤(rùn)線很低，近似看成與砂礫石地基表層重合。砂礫石以下部分當(dāng)計(jì)算阻滑力時(shí)，采用浮容重，當(dāng)計(jì)算滑動(dòng)力時(shí)采用飽和容重，然后代入材料相應(yīng)的的c，(值即可求出圓心為O]時(shí)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.586>1.25(SL274-2001)，滿足要求。8溢洪道設(shè)計(jì)8.1溢洪道平面位置選定根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，在左岸距軸線30m處有一天然埡口，故選擇在埡口處布置開敞式正槽溢洪道，泄槽布置在山溝處，引水渠末端設(shè)置喇叭口形漸變段，泄槽不設(shè)收縮、彎曲段和擴(kuò)散段，尾水渠設(shè)護(hù)坦。成直線布置在左岸的天然埡口，具體布置見壩體平面布置圖。8.2溢洪道基本數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)洪演算擬定溢洪道水力計(jì)算成果見表4.1。表8.1溢洪道水力計(jì)算成果計(jì)算情況上游水位(m)下泄最大流量(m3/s)相應(yīng)的下游水位(m)

設(shè)計(jì)380.1020355校核381.0032355其中：設(shè)計(jì)洪水位為30年一遇洪水位，校核洪水位為300年一遇洪水位。8.3工程布置根據(jù)地形條件，設(shè)置岸邊正槽溢洪道。溢洪道有引水渠，控制段，泄槽，出口消能段組成。溢洪道的布置和形式選擇應(yīng)該根據(jù)水庫(kù)水文，壩址地形地質(zhì)水流條件，樞紐布置，施工，管理?xiàng)l件以及造價(jià)等因素決定。8.3.1泄水方案選擇根據(jù)本工程地形條件，選擇正槽式溢洪道泄水，布置在壩體上游左岸的天然埡口處，根據(jù)地質(zhì)勘察及水庫(kù)地形圖，溢洪道布置在庫(kù)岸埡口處，由于埡口高程與正常蓄水位差不多，故考慮溢洪道不設(shè)閘門，這樣比之設(shè)閘門的溢洪道有一下優(yōu)點(diǎn)：1） 施工方便，控制段的結(jié)構(gòu)可以大大簡(jiǎn)化，大大加快了工程進(jìn)度。2） 減少了工作人員的編排，如果設(shè)閘門的話，水庫(kù)的開閘防水及關(guān)閉閘門都需要有專門的人員來負(fù)責(zé)，這樣無異與增加了水庫(kù)管理的運(yùn)行費(fèi)。3） 提高了溢洪道工作的可靠性，如果設(shè)立閘門，就關(guān)系到閘門啟閉的安全性問題，根據(jù)大量溢洪道失事的調(diào)查，事故原因大部分與閘門不能安全開啟有關(guān)。因此不設(shè)閘門的話，可以大大增加溢洪道乃至水庫(kù)的安全。如平面布置圖所示。8.3.2引水段設(shè)計(jì)引水段布置成對(duì)稱的喇叭口形式，引水渠采用梯形斷面，邊坡采用1：1.5；底坡均為1：10的逆坡。截面為梯形，梯形下底寬度為10米，邊坡為1:0.5。引水渠與控制堰之間設(shè)漸變段，通過扭面連接，扭面長(zhǎng)度為6米。引水段需要做底部防滲措施及邊坡穩(wěn)定處理，在渠底設(shè)鋪蓋，邊坡設(shè)導(dǎo)水墻。8.3.3控制段設(shè)計(jì)由于控制段高程與埡口位置挖去覆蓋層及風(fēng)化層后的高程大體相等，以便施工，采用寬頂堰形式控制溢洪道流量。因?qū)嵱醚吡髁肯禂?shù)比較大，在相同泄量下，其前緣長(zhǎng)度比寬頂堰短。此處埡口狹窄，沿水流方向的山體比較單薄，地面高程較低，綜合考慮，溢流堰形式選擇WES型實(shí)用堰。堰頂高程為正常蓄水位379.40m。實(shí)用堰流量公式：Q=b￡mnb待2gH3/2式中日——側(cè)收縮系數(shù)，堰為無側(cè)收縮（目=1）；可一自由出流系數(shù)，自由出流（叵｝1）;n一堰頂寬度不大，堰不分孔（n=1）；Q—采用校核洪水位時(shí)的最大下泄流量Q=32m/s。H0一堰頂全水頭，取1.63m。m—流量系數(shù)，河岸溢洪道中的實(shí)用堰多為低堰，對(duì)于低堰，其設(shè)計(jì)水頭Hd=（0.65一.85）H0=0.85>1.63=1.38m，取為1.4m。對(duì)WES低堰，其流量系數(shù)隨上游相對(duì)堰高P1/Hd的減小而減小，當(dāng)P/Hd<0.3一.4時(shí)，m值明顯降低，故上游堰高一般應(yīng)滿足P1^0.3Hd，為使過堰水流不受堰后水流頂托影響，以及不發(fā)生淹沒出流狀態(tài)，下游堰高P2一般應(yīng)滿足P2劣.6Hd，取P2=1.6m。堰面曲線下接直線段，坡度應(yīng)陡于1：1。P］太大會(huì)使開挖量增大，故取P1=Hd=1.4m，查流量系數(shù)表m/md=0.99，所以m=0.502>0.99=0.497。將以上數(shù)值代入公式得：圖8-1溢洪道控制段剖面圖8-1溢洪道控制段剖面0.497xt'2x9.81x1.63控制段岸墻的高度取下面兩者中的大者:1） 泄洪時(shí)校核洪水位加安全超高h(yuǎn)=381.0+0.3=381.30；2） 擋水時(shí)設(shè)計(jì)洪水位或正常蓄水位加波浪的計(jì)算高度和安全超高h(yuǎn)=380.10+0.17+0.40=380.67m；比較后取岸墻頂端高程為381.30米。8.3.4泄槽設(shè)計(jì)由于埡口與山溝相連，因此將泄槽沿山溝布置。采用矩形斷面。底版為素混凝土，干砌塊石護(hù)坡。泄槽段由漸變段和陡坡段組成，（1）漸變段設(shè)計(jì)、驅(qū)h

kv漸變段分為收縮段與擴(kuò)散段。工程經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)資料表明，收縮或擴(kuò)散角在6°以下時(shí)，具有較好的水流流態(tài)。由于收縮段最大沖擊波波高由總偏轉(zhuǎn)角的大小決定，而與邊墻偏轉(zhuǎn)過程無關(guān)，因此，為了減小沖擊波高度，采用直線型收縮段比圓弧形收縮段好，用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算收縮角（擴(kuò)散角）、驅(qū)h

kv1tan0=—kFr式中FrT收縮（擴(kuò)散）段首、末斷面的平均弗勞得數(shù)；hT收縮（擴(kuò)散）段首、末斷面的平均水深；vT收縮（擴(kuò)散）段首、末斷面的平均流速；k—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可取3.0。收縮段:為使溢流堰與泄槽較好的連接，在溢流堰下游2.01m處設(shè)置收縮段，收縮段長(zhǎng)度為10m，收縮角為8°進(jìn)口寬與溢流堰寬相同為7m，進(jìn)口寬底高程為378-1.6=376.6m，出口寬擬定為4m，收縮段落差△H=10>0.05=0.5m，出口底高程為376.6-0.5=376.1m，坡度為1:20。擴(kuò)散段：為了控制水流流態(tài)，此設(shè)計(jì)不設(shè)置擴(kuò)散段。（2）陡坡段設(shè)計(jì)1）水深根據(jù)選定的溢洪道位置的落差取底坡i=1/8=0.125；底寬4m，采用矩形斷面，按明渠恒定均勻流計(jì)算水深，用下式計(jì)算：C=C=R16nQ=ACjRi；由試算法計(jì)算得出：h=0.57m。b=4m，i=0.125,其中Q=32m/s，n=0.015由試算法計(jì)算得出：h=0.57m。b=4m，i=0.125,2）陡坡段長(zhǎng)度由于鼻坎高程為357m；挑射角=25°；反孤半徑R=8m；反孤段最低點(diǎn)高程為357-R（1-cosa）=357-8（1-cos25°）=356.25m；陡坡總跌差P=376.1-356.25=19.85m；底坡i=0.125；則陡坡長(zhǎng)度為J(PJ(P)L=[]P2+s\<1)219.852+2=160m3）陡坡流速校核陡坡內(nèi)流態(tài)為急流，只需進(jìn)行不沖流速校核，流速v=Q/A=32/0.57/4=14m/s,查表得，100#混凝土平均水深為0.4