土石壩畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

土石壩畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章設(shè)計(jì)基本資料本電站裝3臺8MW機(jī)組。正常蓄水位為2821.4m，汛期限制水位可取與正常蓄水位相廠房形式為引水式廠房，廠房平面尺寸為32×13m×m，發(fā)電機(jī)高程為276可減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦和農(nóng)村的威脅。根據(jù)防洪要求，設(shè)計(jì)洪水時(shí)最大下泄流引水隧洞進(jìn)口底高程為2789.00m，出口底高程為2752.30m；引水隧洞直徑為4m，壓力鋼管直徑為2.3m，調(diào)壓井直徑為12.0m；放空洞直徑為2.5m?？煞趴账畮熘了坏酁樾〉纳絽^(qū)河流，地表大部分為松軟的沙巖、頁巖、本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，幫居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總面積的20%，林表1月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表月份123456789年平均平均氣4.88.38.65.9為51～73%之間，夏季因降雨日數(shù)增多，相對濕度隨之增大，一般變化范圍為67～86%之E江徑流的主要來源為降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無湖泊調(diào)節(jié)徑流。根據(jù)實(shí)測短期水文氣1．年日常徑流：壩址附近水文站有實(shí)測資料8年，參考臨近測站水文記錄延長后有表4不同頻率洪峰流量頻率0.05%流量（m3/s）2320表5各月不同頻率洪峰流量（單位：m3/s）月頻率12345678946600670390530600310942085083048025079370760980720410210庫區(qū)內(nèi)出露的地層有石灰?guī)r、玄武巖、火山角礫巖與凝灰?guī)r等。經(jīng)地質(zhì)勘探認(rèn)為庫區(qū)壩址位于E江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩，坡降不太大，兩岸高山聳立，構(gòu)壩址區(qū)地喜憂參半以玄武巖為主，間有少量火山角礫和凝灰?guī)r穿過，對其巖性分述如堅(jiān)硬玄武巖應(yīng)為不透水層，但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，通輝石、檢長石，副成分為綠泥石、石英、方解石表6壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表表7全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表天然含水率ω（%）干容重Δ液限l塑限p塑性指數(shù)p壓縮系數(shù)α浸水固結(jié)塊剪2/kN3～4（m2/kN凝聚力2.52.9347.332.265.9728.3824.0武巖質(zhì)，膠結(jié)者抗壓強(qiáng)度與堅(jiān)硬玄武巖無異，其膠結(jié)程度較差者極限抗壓強(qiáng)度低至有大漂石摻雜其中。卵礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r與砂巖壩基部分沖積層厚度最大為32m，一般為20m左右；靠岸邊最少為幾米。顆粒組成以卵礫表8沖積層剪力試驗(yàn)成果表土壤名稱代號項(xiàng)目計(jì)算值容重（控制）（kN/m3）含水量（控制）三軸剪力（塊剪）應(yīng)變（控制浸水固結(jié)快剪）內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力含中量細(xì)粒的礫石次數(shù)8822最大值24.38.6637.0最小值22.24.270平均值23.086.475.3小值平均值備注三軸剪力土樣系篩去大于4㎜顆粒后制備的。試驗(yàn)時(shí)土樣的容重為控制容重。應(yīng)變控制土樣容重系篩去大于0.1㎜顆粒后制備的。以上兩種試驗(yàn)的土樣系擾動的。壩址附近無大的斷層，但兩岸露出的巖石，節(jié)理特別發(fā)育。要以分為兩組，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向西北；另一一般都較大，近于垂直，裂隙清晰，且為鈣泥質(zhì)物所充填。節(jié)理間距，密者0.5m即有一本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏強(qiáng)烈透水層，故地下水不甚豐富，對工程比較火山角礫巖都為不透水性良好的巖層。至于節(jié)理武巖都是透水性良好的巖層。下因?yàn)檫@些隔水的許多互不連貫的地也水。一般砂巖也是細(xì)粒至微裂隙水較多外，深處巖層因隔水層的層數(shù)多，難各料場的位置與儲量見壩區(qū)地形圖。由于河表12各料場天然休止角#上#下#上#下#下#下流域內(nèi)都為農(nóng)業(yè)人口，多種植稻米、玉米等。庫區(qū)內(nèi)尚表13各高程淹沒情況高程（m）280728122817282228272832350036403890406053207140300032203410360046006100第二章工程等別及建筑物級別效益，灌溉面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模由庫容（正常蓄水位時(shí)為3.9表14水利水電水電樞紐工程分等指標(biāo)表15永久性水工建筑物級別劃分表16臨時(shí)性水工建筑物級別劃分表17山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程永久性水工建筑物洪水期標(biāo)準(zhǔn)[重現(xiàn)期（年）]表18山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程消能防沖建筑物洪水期標(biāo)準(zhǔn)[重現(xiàn)期（年）]12345表19臨時(shí)性水工建筑物洪水期標(biāo)準(zhǔn)第三章洪水調(diào)節(jié)計(jì)算圖1設(shè)計(jì)洪水過程線圖2校核洪水過程線本樞紐攔河大壩初定為土石壩，需另設(shè)壩外泄水建筑物。由于壩址兩岸山坡陡峻，如采取開敞溢洪道的方案，可能造成開挖量太大而不水庫運(yùn)用方式：洪水來臨時(shí)用閘門控制下泄流量等于來流量，水庫保持汛前限制水位防洪限制水位取與正常蓄水位重合，這是防洪庫容與興利庫容不結(jié)合的情況，因?yàn)樯奖?0調(diào)洪演算成果表二三四注：發(fā)電引水流量Q=44.1m3/s，與總泄流量相比較小，調(diào)洪演算時(shí)可忽略不計(jì)其影響，僅作為安全儲備。表中Δl——堰頂高程，B——溢流孔口凈寬，ΔZ——正常蓄水位以上超高值。上看四種方案都是可行的。因而方案的選擇就應(yīng)通量加大；B大則增加隧洞的開挖及其他工程量，面Q/B越大則消能越困難，襯砌要求也越程量較大，故不予以采用。第一方案與其它方案相比，雖然ΔZ較大，但Q較小，水頭H也小，故而采用第二方案，即堰頂高程Δl=2810m，溢流孔口凈B=7m。該方案設(shè)計(jì)水位第四章壩型選擇及樞紐布置軸線，兩軸線河寬基本相近，從而大壩工程量基本相近。從帶縱橫交錯(cuò)，若將壩建于此處，繞壩滲流可能6．運(yùn)行條件：如對滲漏量要求高低，上、下游所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性深，基巖強(qiáng)度低，且不完整。從地質(zhì)條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應(yīng)力較高，修建支墩壩也是不可行的。較高的混凝土重力壩泄洪采用隧洞方案，為縮短長度、減小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸，這樣對流態(tài)也較為有利。考慮到引水發(fā)電洞也布置在凸岸，泄少泄洪時(shí)影響發(fā)電，進(jìn)出口相距80～100m以上。引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間，由于風(fēng)化巖層較深，廠房第五章大壩設(shè)計(jì)影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，最后均質(zhì)壩材料單一，施工簡單，但壩身粘性較大，冬雨季施工較為不便，且無足夠適宜堆石壩壩坡較陡，工程量減小。堆石壩施工干擾相對較小。壩址附近有堅(jiān)硬玄武巖料場一處，開采條件較好，強(qiáng)作為堆石壩石料，從材料角度床地質(zhì)條件較差，沖積層最大達(dá)32m，平均也有20m，作堆石壩可能導(dǎo)致大量開挖，此方塑性斜墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體差，易產(chǎn)生裂縫；塑性心墻壩（用砂礫料作為壩殼，做心墻）與斜墻壩相比工程量相對較小，適應(yīng)不均勻內(nèi)有可供筑壩的土料作為防滲體之用，又有砂礫料作壩殼，心墻壩和斜墻壩都是可行的。從施工及氣候條件來看宜采用斜墻壩。由于本地用粘性土料，以薄心墻、薄斜墻較為有利，又因壩基條件復(fù)雜、處理工程量大、工期長，斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)：心墻有足夠的斜度，壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻對下游支承棱體的沉陷不如大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下土石壩的壩坡取決于壩高、筑壩材料性質(zhì)、運(yùn)用情況、地基條件、施工方法及壩型等設(shè)置馬道有利于壩壩穩(wěn)定，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可作為交通之用，考壩頂高程分別按設(shè)計(jì)情況和校核情況計(jì)算，取兩者之大者，并預(yù)留一定的沉降值，壩頂高程在水庫正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用期間的靜水Δh=R+e+Akw——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表21永久性擋水建筑物安全加高（m）表22壩頂高程計(jì)算成果表本地區(qū)石料比較豐富，采用堆石棱體排水比較適宜。按規(guī)范棱體頂面高程高出下流最滿足穩(wěn)定要求。壩的防滲體為粘土斜心墻，其最小厚參考以往工程斜心墻頂寬取5m（滿足大于3m機(jī)械化施工要求上游坡率為0.4～1.0，觸面允許滲透坡降而定,上下游最大水頭差為69.2m（正常水位時(shí)）,取[J]=5.0，則在心墻底面中心中部偏上。岸坡截水槽底厚按承受最大水頭及粘土允許坡降為[J]=5.0取 大壩剖面圖(單位：m)分區(qū)簡單，就地、就近取材，因材設(shè)計(jì)。土料設(shè)含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相接近其塑限含水量，據(jù)此確定擊數(shù)，得出多組平均最大干容重γmax和平均最 yd=mymaxd——設(shè)計(jì)干容重，kN/m3；d對于一二級壩，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)核，表23粘土的物理力學(xué)性質(zhì)理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”為原則。2＃下maxmin——最大、最小干容重，由試驗(yàn)求得；d——填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。非粘性土料填筑一般要達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，對于砂土設(shè)計(jì)相對密實(shí)度要求不低于0.70~0.75，地震區(qū)為防震動液化，浸潤線以下部表24砂礫料設(shè)計(jì)成果統(tǒng)計(jì)表含量（%） 比e含水量Wm）m）φC5022502502450250225025024502余幾個(gè)料場，滲透系數(shù)、礫石含量、不均勻系數(shù)均能料。施工時(shí)可考慮上游料填在壩的上游側(cè)，下游砂礫小相對干擾。從顆粒級配曲線可以看出4＃上、1＃下料場砂礫料的顆粒級配明顯較好，物理土石壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)；同時(shí)確定壩體與壩基的滲透流量，和壩其滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，選擇水力學(xué)方法解土壩滲流問題。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近似解土壩滲流問題，計(jì)算II滲流計(jì)算示意圖圖4滲流計(jì)算簡圖α——防滲體等效傾角：α=arctg=tg-12.5K2——混凝土防滲墻滲透系數(shù)，1.5×10上不為平面滲流，但計(jì)算仍按平面滲流計(jì)算，表25滲流計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位上游水深H（m）71.4071.7239.4040.96Ⅲ-Ⅲ41.4032.96L1（m）166.94166.9480.8480.84Ⅲ-Ⅲ151.74151.74L（m）2012018989Ⅲ-Ⅲ下游水深T1（m）2.25.0600Ⅲ-Ⅲ00逸出水深H1（m）2.37676.10050.0560.061Ⅲ-Ⅲ0.03430.03785.99×10-66.0843×10-62.686×10-62.926×10-6Ⅲ-Ⅲ1.944×10-62.14×10-6總滲流量Q（m3/d）99.097104.046發(fā)生滲透破壞的可能性不大，而在防滲墻與粘土 B——防滲體的平均厚度表26滲流逸出點(diǎn)坡降表以斜心墻、混凝土防滲墻與兩岸肩開挖風(fēng)化巖填以粘土形成粘土截水墻的垂直防滲帶同類工程相比顯然是很小的.在計(jì)算中并考慮繞壩滲流及基巖透水,防滲墻滲透系數(shù)按理心墻壩的上下游坡，斜墻壩的上游保護(hù)層和下游壩坡等非粘性土石料壩坡，或較薄的斜墻，常形成折線滑動面，須采用折線法計(jì)算。對于部按施工期、穩(wěn)定滲流期、庫水位降落期三個(gè)控制時(shí)期核算土石壩的穩(wěn)定。心（斜心）墻壩的上下游壩坡滑動時(shí)常形成折線滑動面。部料容重不同，有水時(shí)φ、C值也有所降低，12表27各種工況上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表設(shè)計(jì)水位在1/3壩高處水深H=24m穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，就此而言，可考慮加陡壩坡以減小工程時(shí)，可采用回填粘土截水槽方案，由于壩址處河床沖積層平均深20m，最大達(dá)32m，施工比較困難而不予采用。又由于河床有孤石，采用鋼板樁在此地存在可灌性問題?；炷练罎B墻方案，施工快、材料省度透水層是比較合適的，決定采用這種方案。按混凝土的允許坡降及水頭定出厚度為防滲墻深入河床沖積層，底部嵌入基巖，上部則與斜心墻連接。由于防滲墻兩側(cè)沖積層易沉陷，引起防滲墻頂部粘土心墻與兩側(cè)粘土心混凝土防滲墻要求材料有足夠的抗?jié)B能力及耐久性，能防止環(huán)境水的侵蝕和溶蝕；有一定的強(qiáng)度，滿足壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力等各項(xiàng)強(qiáng)度防滲墻布置于斜心墻之下，從防滲角度來看偏上游為好，但從防裂角度看偏下游一點(diǎn)壩肩兩岸為覆蓋層及全風(fēng)化巖石，深為20m，性質(zhì)較差，為良好的透水料，底部為半風(fēng)化巖石，性質(zhì)較好，但由于節(jié)理的作用，透水性也較強(qiáng)。粘土截水槽至半風(fēng)化巖基，基巖與粘土接觸面設(shè)壩體排水為棱體排水，在排水體與壩體、壩基之間設(shè)置在壩坡設(shè)置橫向排水溝以匯集雨水，岸坡與壩坡交接處也設(shè)置排水溝，以匯集岸坡雨水，1．設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對于被保護(hù)土的第一層反濾料，考慮安全系數(shù)為1.5～2.0，按太沙基準(zhǔn)則確定，即85——被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的85%；坡。上游護(hù)坡上做至壩頂，下做至死水位以下（加設(shè)計(jì)浪高為方便起見做至2790.0m圖5細(xì)部構(gòu)造詳圖（單位：㎝）第六章泄水建筑物設(shè)計(jì)泄水地帶河谷較窄、同坡陡峻、山脊高，經(jīng)過比較樞紐布置于河彎地段。由于兩岸山坡陡竣，無天然埡口，如采取明挖溢洪道的泄洪方案，開挖洞泄洪方案。隧洞布置于凸岸（右岸采取“龍?zhí)ь^”無壓泄洪的型式與施工導(dǎo)流洞結(jié)樞紐布置于河灣地段，從地形上來看隧洞當(dāng)應(yīng)布置于凸岸，這樣不僅工程量省，而且的玄武巖，強(qiáng)度較高，巖體中夾雜著幾條破碎帶。但走向大都與隧洞軸線成較大的角度。b——橢圓短半軸，對于頂析曲線，可用H/3；由規(guī)范知a可取隧洞本身段寬度的2～3倍，本工程取16m；b本工程取4m；即本工程22xn=KH-1yK、n——與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)，壩面鉛直時(shí)，K溢流面曲線坐標(biāo)x、y的原點(diǎn)在堰頂，原點(diǎn)上游段采用橢圓曲線，方程為：故冪曲線為x1.85=2.0×13.280.85y（3）閘門型式及尺寸。工作及檢修閘門均采用平板門，設(shè)在進(jìn)口處，閘門寬7m，高調(diào)洪演算時(shí)已經(jīng)擬定溢流孔口尺寸為7m×16m（為保證無壓泄流，由校核洪水位減堰所擬洞寬不變，而高度則以斜段為1:1坡按cos45°折減，則洞身尺寸為7圖6隧洞剖面布置圖（單位：㎝）隧洞出口高程定為2750.0m，由于下游出口離電站和大壩較遠(yuǎn)，較大的沖坑不致影響到大壩及電站的安全，且地質(zhì)條件容許，因而采用計(jì)算得到的臨界坡降ik=0.00441，由于泄流時(shí)水流流速較大，為不影響隧洞的泄流能由H=hc+表28平洞段水面曲線3表29摻氣后水面曲線計(jì)算表AP=2h+7R=A/pR1/6C=R1/6/nx=K/K02.83419.8412.671.5661.07882.8951.25142058.10.20433.01.61541.083283.3231.2712223.970.22083.222.41.67161.089483.81.2932427.120.24093.423.81.72461.095184.2381.31322632.7880.26133.826.61.82191.1051585.0121.34983052.2780.30304.229.41.90911.113885.6761.38173480.3330.34554.430.81.94941.117785.9751.39623697.20340.3670x=K/K0F(x)pc2c2cpJ2.8240.20430.20723.00.22080.224612.83583.1096907.110.0994538.1462.42173.20.24090.245883.56156982.520.1005528.982.38043.40.26130.267684.0197059.1920.102519.062.33583.80.30300.312984.6257161.3910.10425504.3232.26954.20.34550.360485.3447283.5980.10625485.5732.18514.40.36700.385285.82557366.0160.1075472.1812.1248為保證洞內(nèi)為明流，水面線以上應(yīng)留有一定的凈孔，按規(guī)范要求高流速泄洪隧洞摻氣為減少出口單寬流量，利于消能，隧洞出口設(shè)擴(kuò)散段。因流速較大，為避免水流與邊沖坑深度按式tk=αq0.5H0.25-t計(jì)算，考慮到隧洞沿程水頭損失較大，H以挑出時(shí)的水表30沖坑深度及挑距計(jì)算結(jié)果表αqHtkθL為適應(yīng)施工能力、防止混凝土干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫，沿洞軸線方向設(shè)置永久隧洞通過斷層破碎帶部位，襯砌厚度加大一倍；為防止不均勻沉陷而開裂，襯砌突變洞頂部進(jìn)行回填灌漿，充填圍巖與襯砌的空隙，使之結(jié)合，共同工作，改善傳力從地質(zhì)剖面上看地下水位較高，為降低外水壓力設(shè)置徑向排水孔，孔徑20㎝，孔距在反弧段前沿及其后設(shè)置摻氣槽，向水流通氣，提高低壓區(qū)的壓力，緩沖氣泡潰滅時(shí)圖7隧洞細(xì)部構(gòu)造詳圖為了達(dá)到人防和檢修水庫的目的，必須在一定的時(shí)間內(nèi)將庫水位由正常水位降至死水第七章施工組織設(shè)計(jì)土壩建于深厚的覆蓋層上，不宜修建縱向圍堰；且河床寬度不大，若分期修建土壩，容易形成接頭薄弱