畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-布都河水庫(kù)大壩工程設(shè)計(jì).docx

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）布都河水庫(kù)大壩工程設(shè)計(jì)摘 要在掌握基礎(chǔ)資料的情況基礎(chǔ)上對(duì)布都河水庫(kù)大壩進(jìn)行初步設(shè)計(jì)（面板堆石壩壩），包括在現(xiàn)有地形、地質(zhì)條件下進(jìn)行大壩的選線，并編寫選線依據(jù)。對(duì)大壩結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，獲得最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。其方法是選初步擬定大壩的具體尺寸及其壩體形式，之后計(jì)算其結(jié)構(gòu)參數(shù)是否滿足要求。設(shè)計(jì)結(jié)果為:該大壩的壩頂高程為1458.m，壩頂寬度為8m，上游壩坡1:1.4.下游壩坡1:1.3,混凝土面板厚度為0.3m，趾板地基采用帷幕灌漿處理，大壩壩基平均開挖深度10m.。運(yùn)用理正巖土軟件計(jì)算其滲流穩(wěn)定性，STAB軟件計(jì)算其邊坡穩(wěn)定性，均能滿足相關(guān)要求。關(guān)鍵詞：面板堆石壩；帷幕灌漿；滲流；穩(wěn)定。Arial Should be Used in English Title Arial Should be UsedABSTRACTIn the mastery of basic data on the cloth River Reservoir Dam (preliminary design of rockfill dam), including the line selection of dam in the terrain, geological conditions, and the preparation of line selection basis. Design and calculation of dam structure size, to obtain the optimal structure parameters. The method is specific size selected tentatively set the dam and dam forms, then calculate the structure parameters are met. Results: the crest elevation of the dam crest is 1458.m, width is 8m, the upstream slope of 1:1.4. downstream dam slope 1:1.3, thickness of concrete panel for the 0.3m, the toe slab foundation curtain grouting, dam foundation excavation depth of 10m. average. To calculate the seepage stability using Lizheng geotechnical software, STAB software to calculate the slope stability, can meet the relevant requirements.Key words: Concrete face rockfill dam curtain grouting; Seepage; Stability. 目 錄布都河水庫(kù)大壩工程設(shè)計(jì)1第一章 設(shè)計(jì)工程概況11.1流域概況11.2地形地質(zhì)21.3建筑材料21.4水文氣象條件3第二章 壩軸線選取與壩型選擇42.1、壩軸線選取42.2、大壩壩體類型的確定4第三章 壩頂高程、面板厚度、趾板尺寸計(jì)算63.1 確定壩頂高程63.2. 面板尺寸計(jì)算11第四章 大壩具體分區(qū)及填筑材料124.1大壩具體分區(qū)124.2 大壩各區(qū)填筑材料12第五章 大壩的基本尺寸設(shè)定145.1、.壩頂寬度選取145.2、壩坡確定14第六章 滲流穩(wěn)定計(jì)算分析156.1 面板堆石壩滲流計(jì)算的原因156.2基本資料156.3、計(jì)算過(guò)程166.4、結(jié)果分析18第七章 邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算207.1 基本原理207.2 計(jì)算方法207.3、計(jì)算結(jié)果217.4、成果分析及其結(jié)論24第八章 沉降分析25第九章 細(xì)部構(gòu)造269.1.分縫和止水設(shè)計(jì)269.2、壩面排水28第十章 建基面及壩基處理28參考文獻(xiàn)28致謝29工程附圖 第一章 設(shè)計(jì)工程概況1.1流域概況文山縣地處云南東南部，文山州中部，是文山州政府所在地?？h境東西最寬63 km，南北最長(zhǎng)66 km，總面積2972 km2。縣域橫跨北回歸線兩側(cè)，北與文山州硯山縣，東與文山州西疇縣，南與文山州馬關(guān)縣、紅河州屏邊縣，西與紅河州蒙自縣相連。文山縣屬于紅河流域?yàn)o江水系，縣內(nèi)主干河流有盤龍河和那么果河，前者流域面積在文山縣境內(nèi)有2698 km2，占全縣面積的90.8%；后者274 km2，占全縣面積的9.2%。盤龍河由北向南縱貫文山壩區(qū)，發(fā)源于紅河州蒙自縣三道溝，由北向南流經(jīng)硯山、文山、西疇、馬關(guān)、麻栗坡等 ，于麻栗坡天保的船頭出境，在越南匯入紅河。主要支流有暮底河、布都河、德厚河、馬過(guò)河等。布都河是盤龍河右岸的一級(jí)支流，發(fā)源于文山縣城西南部老爺寨泉,自西南向西北流經(jīng)獨(dú)樹柯、新發(fā)寨、山片閃、務(wù)兔沖、布都,在新寨匯入主要支流干河后，流經(jīng)石橋、大溝絞，于文山縣城下游5km處匯于盤龍河。文山縣自產(chǎn)水資源量13.48億m3，加上過(guò)境水量1.40億m3，總水資源量14.88億m3。人均擁有自產(chǎn)水量3210m3，是全國(guó)人均2350m3的137%，全省人均5300m3的61%，全州人均5050m3的64%。布都河水庫(kù)位于文山縣古木鎮(zhèn)布都辦事處，距文山縣城約30km。庫(kù)盆位于盤龍河右岸一級(jí)支流布都河中游，需新（擴(kuò)）修約8.0km進(jìn)場(chǎng)（現(xiàn)已有約6Km長(zhǎng)、35米寬便道）公路即可通至樞紐工程建筑物區(qū)，（可行性研究階段選擇有上、中、下三個(gè)壩址，經(jīng)比較，中壩址綜合條件優(yōu)于上、下壩址，擇優(yōu)推薦中壩址為擬建壩址，因此初步設(shè)計(jì)階段壩址地勘以中壩址為中心展開）。推薦壩址（中壩址）擬設(shè)壩高61.10m（面板堆石壩），總庫(kù)容991.10萬(wàn)m3，主要建筑物有面板堆石壩一座，溢洪道(長(zhǎng)250m)、輸水隧洞（長(zhǎng)5.04Km）各一條以及向灌區(qū)供水的左(4.60km)、右(6.09km)兩條干渠。，為一灌溉為主,兼顧人畜飲水、養(yǎng)殖等綜合性的小(一)型蓄水工程。1.2地形地質(zhì)區(qū)內(nèi)為中、低山河谷地貌，相對(duì)高差100600m，地勢(shì)由西南向北東傾斜。北部發(fā)育支流干河，該河流總體由西向東蜿蜒展布，坡降較平緩(89)。河床兩岸斷續(xù)分布I、II級(jí)階地，岸坡北緩南陡，兩岸沖溝發(fā)育，主要為侵蝕性地貌類型。南部發(fā)育布都河，河流主要由南西向北東，于上、下寨轉(zhuǎn)向北，經(jīng)布都村后，于干河相交匯流向東，河床坡降較陡(1%)。河流兩岸岸坡陡峻，主要為碳酸鹽巖分布區(qū)，巖溶相對(duì)發(fā)育，主要為巖溶溶蝕地貌。區(qū)內(nèi)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象有沖溝、坍塌、崩塌、滑坡等，其中干河河谷不良物理地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，而布都河支流主要為碳酸鹽巖分布區(qū)，兩岸岸坡較陡峻，物理地質(zhì)現(xiàn)象以崩塌為主。庫(kù)區(qū)部分處于布都河支流褶皺發(fā)育地段(如小河傾伏背斜處)，巖溶現(xiàn)象發(fā)育，巖溶形態(tài)以溶蝕裂隙為主(如qs1、2、3泉點(diǎn)即為此類型)，次為延伸不遠(yuǎn)的溶洞(在小河背斜附近發(fā)現(xiàn)溶洞四處，一般洞徑13m，發(fā)育深度10余米至20余米)，溶洞沿巖層層面近水平向發(fā)育。布都河河谷壩址至庫(kù)尾段為O1n碳酸鹽巖相對(duì)透水層分布區(qū)，南北兩側(cè)(各距河床400600米)為碎屑巖相對(duì)隔水巖層分布區(qū)，受巖性控制，巖溶地下水流向與巖層走向一致，大至平行河流流向。1.3建筑材料根據(jù)設(shè)計(jì)要求，天然建筑材料勘查的料種有碳酸鹽巖壩殼料、石料、砂料、心墻料四種，其設(shè)計(jì)用量分別為壩殼料42.0萬(wàn)m3，塊石料3.42萬(wàn)m3，碎石料6.15萬(wàn)m3，砂料6.2萬(wàn)m3，防滲料0.62萬(wàn)m3。堆石料(S1、S2料場(chǎng)) 分別位于上、下壩址上游1.1km，1.4km處，料場(chǎng)處于山坡地段，成層厚，出露面廣，無(wú)植被覆蓋，無(wú)其它建筑物影響，開采條件較好，分布高程分別為14501540m，14801535m，地形自然坡度分別為2540，1830，巖性為下奧陶統(tǒng)南津關(guān)組(O1n)白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r。料場(chǎng)至壩址地勢(shì)平緩，運(yùn)距僅1.11.4km，易建運(yùn)料公路，運(yùn)輸條件較好。1.4水文氣象條件文山縣地處云南東南部低緯度高原，東南近北部灣，西南距孟加拉灣不遠(yuǎn)，縣境大部在北回歸線以南，屬西風(fēng)帶中亞熱帶委風(fēng)氣候。隨海拔升高，兼有南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶和溫帶氣候。規(guī)劃區(qū)太陽(yáng)輻射強(qiáng)，年平均輻射量128.68kC/cm2，熱量豐富?？臻g有西南和東南兩股暖濕氣流的匯合，與北方南下的冷空氣在低氣壓的配合下，進(jìn)行交鋒產(chǎn)生自然降水，降雨量冬春不足，夏秋有余，干濕季分明。文山縣地處低緯度地區(qū)，位于北回歸線兩側(cè),屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候類型。氣候具有冬春干涼、夏秋濕潤(rùn)；冬無(wú)嚴(yán)寒、夏無(wú)酷暑，垂直差異大，立體氣候明顯等特征。 根椐文山氣象站歷年觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫17.9，極端最高氣溫34.7，極端最低氣溫3，年日照時(shí)數(shù)在16502090小時(shí)之間。年降水量7871395mm，大于10的積溫5780，無(wú)霜期359天，多年平均水面蒸發(fā)量為1084.6mm，年內(nèi)分配不均勻，一般最大值出現(xiàn)在4、5兩月，約占年蒸發(fā)量的22.4%，11、12兩月蒸發(fā)量最小，占年蒸發(fā)量的11.2%，區(qū)內(nèi)多為南風(fēng)、東風(fēng)，多年平均風(fēng)速2.8m/s，25月風(fēng)速較大，平均風(fēng)速33.6ms，平均日照時(shí)數(shù)2023h，平均相對(duì)濕度78%，干燥度2.01。年最大風(fēng)速20ms，為西風(fēng)。溫度隨海拔的增高而降低，椐相關(guān)資料推算，布都河流域平均溫度在15左右,工程區(qū)平均溫度在17左右。文山縣地處云南東南部低緯度高原，東南近北部灣，西南距孟加拉灣不遠(yuǎn)，縣境大部在北回歸線以南，屬西風(fēng)帶中亞熱帶委風(fēng)氣候。隨海拔升高，兼有南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶和溫帶氣候。規(guī)劃區(qū)太陽(yáng)輻射強(qiáng)，年平均輻射量128.68kC/cm2，熱量豐富?？臻g有西南和東南兩股暖濕氣流的匯合，與北方南下的冷空氣在低氣壓的配合下，進(jìn)行交鋒產(chǎn)生自然降水，降雨量冬春不足，夏秋有余，干濕季分明。年平均氣溫17.8，極端最高溫度34.8，最低溫度-3，大于10的積溫5780，無(wú)霜期359天，年降水量7871395mm，雨季59月，降水量占全年的75.8%，尤其以七、八月最多。年蒸發(fā)量1780.2 mm ，日照時(shí)數(shù)2023h，平均相對(duì)濕度78%，多年平均風(fēng)速2.7m/s，干燥度2.01。第二章 壩軸線選取與壩型選擇2.1、壩軸線選取在熟悉水庫(kù)壩址地形及相應(yīng)水文地質(zhì)資料等基礎(chǔ)上，對(duì)大壩壩軸線進(jìn)行選線，結(jié)合文山縣布都河水庫(kù)壩址地形圖及其工程地質(zhì)報(bào)告選取壩軸線，選取壩軸線如圖所示（選線結(jié)果見圖2-1），選取該地主要原因：1、該處地質(zhì)條件相對(duì)較好，無(wú)斷層及難壓該處地勢(shì)較高，可以獲得較高水頭；2、該處等高線密集，地勢(shì)相對(duì)陡及狹窄；3、該壩址右岸距離公路近，交通便捷；4、該處離料場(chǎng)近，施工等方便；圖2-1 壩軸線位置圖2.2、大壩壩體類型的確定根據(jù)地形地質(zhì)條件、天然建材開采及運(yùn)輸條件等綜合因素，作重比較重力壩、面板堆石壩（粘土心墻堆石壩型因距工程區(qū)公路運(yùn)距25公里范圍內(nèi)缺乏質(zhì)優(yōu)量足的防滲粘土心墻料，無(wú)比較價(jià)值）兩種壩型：（1）壩型比較重力壩最大壩高60.74m，壩軸線長(zhǎng)181.5m，正常蓄水位線高程1453.6m；面板堆石壩最大壩高61.1m，壩軸線長(zhǎng)220.0m，正常蓄水位線高程1453.6m；根據(jù)以上數(shù)據(jù)看出，在相同蓄水位高程條件下面板堆石壩壩高僅比重力壩壩型高0.36米，壩軸線長(zhǎng)45.5米，而規(guī)模面板堆石壩優(yōu)于重力壩，且該壩型天然建筑材料質(zhì)量、儲(chǔ)量及開采運(yùn)輸條件較優(yōu)。（2）壩型對(duì)壩基要求根據(jù)前述壩型的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)可知：重力壩要求壩基建基面須置于弱風(fēng)化巖體的上部，且要清除壩基卸荷裂隙帶，基礎(chǔ)開挖深，工程量大。面板堆石壩壩型只須對(duì)沖、洪積砂卵礫石層清除，對(duì)強(qiáng)風(fēng)化巖體及卸荷帶采取固結(jié)灌漿處理便可將建基面置于其上。（3）壩基開挖因重力壩對(duì)壩基要求較高，壩基整體須開挖至弱風(fēng)化巖體內(nèi)，而面板壩只須趾板挖至弱風(fēng)化巖體內(nèi)，其余堆石體部只須清除第四系松散堆積體及全風(fēng)化巖體即可，因此重力壩開挖量及開挖深度均大于面板堆石壩。（4）天然建筑材料根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選取了S1、S2料場(chǎng)作壩殼料場(chǎng)及碎石料場(chǎng)，T1、T2料場(chǎng)作心墻料場(chǎng)(詳見第五節(jié)天然建筑材料)。其中S1、S2料場(chǎng)距離壩位較近，是建壩取料的理想地方，重力壩清基開挖較深，工程量大，投資大，故推薦土石壩基本壩型；因壩址附近防滲土料缺乏，僅T1土料場(chǎng)位于壩軸線上游0.85公里處，且該料場(chǎng)儲(chǔ)量?。?.5萬(wàn)方），開采條件差（料場(chǎng)內(nèi)有孤石、堆石不均勻分布，不利于機(jī)械施工），剝采比大（1/1.26），而其它質(zhì)好量豐料源點(diǎn)（如T2土料場(chǎng)）現(xiàn)有公路距太長(zhǎng)，25Km，故粘土心墻壩可不考慮。面板堆石壩對(duì)地基強(qiáng)度要求不高，壩基開挖工程量較小，天然建材儲(chǔ)量大，開采方便，運(yùn)距近。根據(jù)上述諸多因素綜合分析得知，面板堆石壩綜合工程地質(zhì)條件優(yōu)于重力壩和心墻堆石壩。 故此采用面板堆石壩壩型。第三章 壩頂高程、面板厚度、趾板尺寸計(jì)算3.1 確定壩頂高程3.1.1.概述結(jié)合混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL228-98)、水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)及其水文、地質(zhì)報(bào)告求出壩頂高程。經(jīng)分析計(jì)算，布都河水庫(kù)死水位為1431.20m，相應(yīng)死庫(kù)容為121.0萬(wàn)m3；正常蓄水位為1453.60m，相應(yīng)庫(kù)容為784.9萬(wàn)m3，興利庫(kù)容663.9萬(wàn)m3；推薦砼面板堆石壩設(shè)計(jì)洪水位為1456.55m，相應(yīng)庫(kù)容927.9萬(wàn)m3，最大下泄流量108.6 m3/s；校核洪水位1457.82m，相應(yīng)庫(kù)容991.1萬(wàn)m3，調(diào)洪庫(kù)容206.2萬(wàn)m3，最大下泄流量184.7m3/s。工程規(guī)模詳見表2-1表2-1 布都河水庫(kù)水位庫(kù)容特性表名稱單位混凝土面板堆石壩隧洞底板高程m1430.20死水位m1431.20死庫(kù)容萬(wàn)m3121.0正常蓄水位m1453.60正常庫(kù)容萬(wàn)m3784.9興利庫(kù)容萬(wàn)m3663.9設(shè)計(jì)洪水位m1456.55相應(yīng)庫(kù)容萬(wàn)m3927.9校核洪水位m1457.82相應(yīng)庫(kù)容萬(wàn)m3991.1調(diào)洪庫(kù)容萬(wàn)m3206.2最大下泄流量m3/s184.7根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)規(guī)定，表2.2 水利水電工程分等指標(biāo) 工程等別工程規(guī)模水庫(kù)總庫(kù)容 (億m 3 )防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田 (萬(wàn)畝 )治澇面積（萬(wàn)畝 )灌溉面積(萬(wàn)畝 )供水對(duì)象重要性裝機(jī)容量 (萬(wàn)kW)I大 (1) 型10特別重要500200150特別重要120大 (2) 型10 1.0重要500 100200 60150 50重要120 30中型1.0 0.10中等100 3060 1550 5中等30 5IV小 (1) 型0.10 0.01一般30 515 35 0.5一般5 1V小 (2) 型0.0 0.001530.51注： 1.水庫(kù)總庫(kù)容指水庫(kù)最高水位以下的靜庫(kù)容； 2.治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計(jì)面積。 所以可以得出布都河水庫(kù)為?。?）型水庫(kù)。3.1.2、防洪標(biāo)準(zhǔn)布都河水庫(kù)壩型為砼面板堆石壩。根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)的規(guī)定，確定其砼面板堆石壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，即P=2%；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，即P=0.1%；下游消能防沖建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，即P=5%。3.1.3、壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，從碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 (SL274-2001)得出：壩頂超高公式Y(jié)=R+e+A；R為波浪在壩坡上的設(shè)計(jì)爬高e為風(fēng)浪引起的壩前水位壅高A為安全加高風(fēng)吹程選取D=1.6km；風(fēng)速W=11.5m/s；壩迎水面前水深正常蓄水位1453.60m、設(shè)計(jì)洪水位1456.55m、校核洪水位1457.82m、g=9.81；（1）、 風(fēng)浪要素的確定布都河水庫(kù)屬于內(nèi)陸峽谷水庫(kù)，W20m/s、D20000m，按碾壓式土石壩規(guī)范附錄A.1.7“官?gòu)d公式”計(jì)算 D區(qū)長(zhǎng)度，m；平均波長(zhǎng)，m；W平均風(fēng)速，；累計(jì)頻率為2%的波高，m。所以 由于,則h=,查表A.1.8得，計(jì)算風(fēng)雍水面高度公式為:e計(jì)算點(diǎn)處的風(fēng)雍水面高度，m；K綜合摩擦系數(shù)，取 ；計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，為0；D風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m。所以校核洪水位情況設(shè)計(jì)洪水位情況 正常蓄水位情況（2）計(jì)算平均波浪爬高公式為平均波浪爬高，m；m單坡的坡度系數(shù)，若坡角為，即等于cot 斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型由A.1.121查出，選取混凝土面板取為0.9；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按表A.1.122查出；由于,故=1；為壩迎水面前水深，m。正常蓄水位情況設(shè)計(jì)洪水位情況校核洪水位情況 根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 (SL274-2001查表5.3.1 ) ，見下表2-3表2-3 土壩壩頂?shù)陌踩邏蔚募?jí)別、正常運(yùn)行1.501.000.700.50非常運(yùn)行（a）0.700.500.400.30非常運(yùn)行（b）1.000.700.500.30得設(shè)計(jì)洪水位情況下A=0.7m；校核洪水位情況下A=0.4m。所以，Y=0.9998+0.000712+0.7=1.7005m設(shè)計(jì)洪水位情況 Y=1.0114+0.000695+0.4=1.41235m校核洪水位情況壩頂高程=1456.55+1.7005=1458.25m設(shè)計(jì)洪水位情況壩頂高程=1457.82+1.41235=1459.23m校核洪水位情況處于安全考慮取用校核洪水位情況下的壩頂高程，并為減少工程量結(jié)合防浪墻選取壩頂高程為1458.1m，設(shè)1.2m高的防浪墻。3.2. 面板尺寸計(jì)算面板是防滲的主體，對(duì)質(zhì)量有較高的要求。除良好的防滲性能，還要有足夠的耐久性，足夠的強(qiáng)度和防裂性能。為適合壩體變形和施工要求，需對(duì)面板進(jìn)行分縫。垂直縫間距采用15m。兩岸壩肩附近的縫為張性縫，其余部分為壓性縫。為滿足滑模連續(xù)性澆注的要求，不設(shè)水平向伸縮縫。面板厚度應(yīng)使面板承受的水力梯度不超過(guò)200，為便于布置鋼筋和止水，面板的最小厚度應(yīng)為0.3m。并向底部逐漸增加，厚度可按照公式：t=0.30+（0.0020.0035）H3.3. 趾板根據(jù)混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL228-98，趾板布置方式采用：趾板面等高線垂直于趾板基準(zhǔn)線，即為平趾板，其方便施工。位于基巖上的趾板，應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件，設(shè)置必要的伸縮縫，并和面板的垂直縫錯(cuò)開。（1）、趾板寬度：巖石地基上的趾板寬度按容許水力梯度確定。趾板的寬度b取決于作用水頭H和基巖性質(zhì)，要求水力坡降J=H/b不超過(guò)容許值(弱風(fēng)化巖石地基容許水力梯度為10-20)經(jīng)計(jì)算：趾板寬度為6.0m。（2）、趾板厚度：根據(jù)混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：巖基上趾板厚度可小于其連接的面板厚度，最小設(shè)計(jì)厚度應(yīng)不小于0.3m。所以，趾板厚度取0.8m。（3）、趾板上游面垂直于面板底面的高度a：規(guī)范規(guī)定a應(yīng)不小于0.9m，因此，取a=1.3m。（4）、面板與趾板處于同一平面時(shí)，為便于面板的無(wú)軌滑模施工，趾板宜提供不小于0.6m的息止長(zhǎng)度，所以取息止長(zhǎng)度為1.0m。式中：t面板厚度，m； H計(jì)算斷面至面板頂部的垂直距離，取55m。則t=0.420.5m參照國(guó)內(nèi)外已建工程及施工經(jīng)驗(yàn)，中低壩可采用0.30.4m的等候面板，故面板采用等厚0.3m。第四章 大壩具體分區(qū)及填筑材料4.1大壩具體分區(qū) 圖4-1 布都河面板堆石壩分區(qū)圖表4-1分區(qū)編號(hào)名稱分區(qū)編號(hào)名稱1主堆石區(qū)7特殊墊層區(qū)2次堆石區(qū)8趾板3堆石棱體9上游蓋重區(qū)4過(guò)渡層10上游鋪蓋區(qū)5墊料層11帷幕灌漿6面板4.2 大壩各區(qū)填筑材料根據(jù)料源及對(duì)壩料強(qiáng)度、滲透性、壓縮性、施工方便和經(jīng)濟(jì)合理等要求，將壩體從上游到下游分為墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游次堆石區(qū)，并在面板上游設(shè)壩前覆蓋料。面板下的墊層區(qū)，考慮施工機(jī)械設(shè)備施工需要的最小寬度，確定墊層水平寬度為3.0m；墊層下的過(guò)渡區(qū)，亦次堆石區(qū)，位于壩體下游部位，可利用堆石料填筑?？紤]施工要求，水平寬度為3.0m；主堆石區(qū)，為級(jí)配良好的砂礫石料；下游壩面塊石護(hù)坡，厚度0.5m；上游混凝土面板厚度為30.0cm.4.2.1墊層料對(duì)墊層料的設(shè)計(jì)有如下要求：應(yīng)有較高的變形模量及抗剪強(qiáng)度，能維持自身的穩(wěn)定，對(duì)面板起到良好的支撐作用；墊層料應(yīng)具有半透水性質(zhì)，在面板及接縫開裂破壞時(shí)，可以起到限制壩體的滲漏量并保持自身抗?jié)B穩(wěn)定，對(duì)細(xì)粒料起到反濾作用，滲漏發(fā)生時(shí)通過(guò)細(xì)粒料堵塞滲流通道自愈，起到一定的擋水作用；施工中不易分離，便于平整坡面，使面板受力均勻。本設(shè)計(jì)中采用粘土料作為墊料層。4.2.2過(guò)渡料在墊層料與主堆石料間設(shè)過(guò)渡料區(qū)，物理力學(xué)指標(biāo)要求與墊層料相近，即具有低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度，對(duì)墊層料能起到反濾保護(hù)作用。本工程的過(guò)渡料可以用砂礫料填筑。4.2.3主堆石區(qū)上游主堆石料區(qū)為水壓力的主要承載區(qū)，為避免面板產(chǎn)生較大的變形，要求有較高的壓縮模量及良好的透水性，筑壩石料應(yīng)有較高的干、濕抗壓強(qiáng)度，在面板澆筑后，即使水庫(kù)蓄水壩體的變形增量也不大。本設(shè)計(jì)的主堆石區(qū)采用S1、S2料場(chǎng)的O1n白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r填筑。（下游次堆石區(qū)遠(yuǎn)離面板，基本上不承受水荷載，主要起穩(wěn)定壩坡的作用，可用堆石料填筑。）4.2.4壩前覆蓋料區(qū)上游鋪蓋區(qū)，設(shè)置頂部高程1415m，水平寬度為7m，分為上游鋪蓋區(qū)和蓋重區(qū)。上游鋪蓋區(qū)采用粘土填筑，設(shè)計(jì)水平寬度3m；蓋重區(qū)采用砂礫石蓋重，水平寬度4m。4.2.5下游堆石棱體為了大壩排水通暢和下游壩坡穩(wěn)定，在次堆石區(qū)底部高程1410m 以下和壩體下游坡約5m 范圍設(shè)置下游堆石棱體。下游壩坡坡面0.5m厚范圍，采用干砌塊石護(hù)坡。第五章 大壩的基本尺寸設(shè)定5.1、.壩頂寬度選取 根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252-2000)規(guī)定：高壩壩頂寬度可選為1015m，中低壩選為510m。對(duì)心墻或斜墻壩還需要滿足其墻頂和兩側(cè)反濾層的布置要求。在寒冷地區(qū)，還應(yīng)使心墻或斜墻至壩面的最小距離大于當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸龋悦夥罎B體凍融破壞。確定壩頂高程為8m。壩頂構(gòu)造設(shè)計(jì)見圖2-15.2、壩坡確定混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL228-98)里明確指出，當(dāng)筑壩材料為硬巖堆石料時(shí)，上、下游壩坡可采用1:1.3到1：1.4，軟巖堆石體的壩坡宜適當(dāng)放緩；當(dāng)用質(zhì)量良好的天然砂礫料筑壩時(shí)，上、下游壩坡可采用1:1.5到1:1.6。筑壩材料為石灰?guī)r類，屬于硬巖堆石料。由于土石料在飽和狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度降低，且?guī)焖幌陆禃r(shí)，滲流力指向上游，對(duì)上游壩坡穩(wěn)定不利。所以堆石料相同時(shí)，上游坡應(yīng)比下游坡緩；故初步擬定上游壩坡為1:1.4，下游壩坡為1:1.3.高程1432m處設(shè)一馬道，馬道寬為2米。第六章 滲流穩(wěn)定計(jì)算分析6.1 面板堆石壩滲流計(jì)算的原因大壩的主要作用是擋水，面板堆石壩是土石壩的一種，由于筑壩材料催在大量的孔隙，具有一定透水性，水庫(kù)在蓄水后，在水壓力的作用下，水流必然會(huì)沿著大壩向下游滲漏。若滲流超過(guò)一定數(shù)值，將會(huì)對(duì)大壩產(chǎn)生非常大的危害，因此，對(duì)大壩的滲流計(jì)算尤為重要。6.2基本資料.1) 壩尺寸說(shuō)明大壩為面板堆石壩，壩頂高程1458.1m,壩軸線長(zhǎng)178m,最大壩高65m,上游壩坡為1:1.4，下游壩坡為1:1.3，下游壩坡在1432m處設(shè)一2m寬的馬道，并在下游1404m處設(shè)一堆石棱體。壩體橫斷面如圖6-1所示。圖6-1 大壩分區(qū)布置圖2） 大壩筑壩材料及其地基巖層的巖性特征各筑壩材料及其巖層的巖層特性如表6-1所示。表6-1 各巖層特性表編號(hào)滲透系數(shù)Cm/s摩擦角度凝聚力CKPa最大干密度g/cm215.0610 -8235424.51.7525.0610 -8235424.51.7533.5910-2420336.72.0845.0610 -8235424.51.7553.5910-2420336.72.0863.5910-2420336.72.0875.7910-2402937.32.185.7910-2402937.32.195.0610 -8235424.51.75105.0610 -8235424.51.75115.7910-2402937.32.1125.7910-2402937.32.1133.5910-2420336.72.08145.0610 -8235424.51.756.3、計(jì)算過(guò)程滲流計(jì)算及滲透穩(wěn)定性計(jì)算采用理正巖土軟件實(shí)現(xiàn)，計(jì)算中分死水位、正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位四種工況。具體步驟：先由CAD按理正軟件的要求畫出大壩的橫斷面圖，之后轉(zhuǎn)化為DXF格式的文件，在理正軟件中導(dǎo)入圖形，設(shè)置圖形中的各種參數(shù)，設(shè)置完成后進(jìn)行計(jì)算即可。）計(jì)算結(jié)果:（1） 死水位的情況滲流量 = 0.01436 m3/天（2） 正常蓄水位情況滲流量 = 0.02182 m3/天（3） 設(shè)計(jì)洪水位情況 滲流量 = 0.02303 m3/天（4） 校核洪水位情況滲流量 = 0.02342 m3/天6.4、結(jié)果分析根據(jù)以上求得的各個(gè)滲流量計(jì)算出各個(gè)水位情況的年滲流量，之后對(duì)相應(yīng)的庫(kù)容進(jìn)行比較，看是否滿足要求。3.4.1、各水位情況下年滲流量（1）死水位情況q=3651780.01436=932.97 m3q/Q=932.97/1210000=0.0007710（2）正常蓄水位情況q=3651780.02182=1417.65 m3q/Q=1417.65/7849000=0.0001806（3）設(shè)計(jì)洪水位情況q=3651780.02303=1496.26 m3q/Q=1496.26/9279000=0.00016125（4） 校核洪水位情況q=3651780.02342=1521.5974 m3q/Q=1521.5974/9911000=0.00015353表6-2 滲流結(jié)果分析表工況滲漏量q1m3/天年滲流量qm3相應(yīng)庫(kù)容Qm3q/Q死水位0.01436932.9712100000.0007710正常蓄水位0.021821417.6578490000.0001806設(shè)計(jì)洪水位0.023031496.2692790000.00016125校核洪水位0.023421521.597499110000.00015353從上邊四個(gè)工況可以看出，滲漏量是非常小的，基本可以滿足要求。第七章 邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算7.1 基本原理 目前工程上采用的土坡穩(wěn)定分析方法，主要是建立在極限平衡理論基礎(chǔ)之上的。假設(shè)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，土體將沿某一滑裂面產(chǎn)生剪切破壞而失穩(wěn)?；衙嫔系母鼽c(diǎn)，土體均處于極限平衡狀態(tài)，滿足摩爾庫(kù)倫強(qiáng)度條件。本次設(shè)計(jì)采用畢肖普法。假設(shè)壩坡或壩坡連同部分壩基土體沿任意面滑動(dòng)。計(jì)算出的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)必須大于碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL274-2001)規(guī)定的規(guī)范值。其規(guī)范值見表7-1表7-1壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)運(yùn)用情況工 程 等 級(jí)、正常1.501.351.301.25非常1.301.251.201.151.201.151.1 51.107.2 計(jì)算方法 該水庫(kù)設(shè)計(jì)采用軟件土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序（Stab2005）進(jìn)行壩坡穩(wěn)定計(jì)算，共計(jì)算8種工況，（各工況計(jì)算所用概化分區(qū)圖及土料物理性質(zhì)指標(biāo)見第三章表3-1和圖3-1）運(yùn)用Stab2005計(jì)算。具體步驟為：（1）導(dǎo)出以上滲流計(jì)算的流網(wǎng)圖，用多段線對(duì)大壩的橫斷面圖進(jìn)行描繪，并用多段線描繪出浸潤(rùn)線。（2）之后導(dǎo)入Stab軟件，定義各個(gè)區(qū)的土條。各個(gè)土層的分區(qū)以及土層巖性見圖3-1和表3-1）（3）打開STAB軟件，找到定義好的CAD圖（dat格式），設(shè)置好各個(gè)參數(shù)即可進(jìn)行計(jì)算。7.3、計(jì)算結(jié)果7.3.1、壩坡向上游滑動(dòng)情況（1）正常蓄水位計(jì)算工況：上游壩坡正常蓄水位1453.60m 無(wú)地震 fs=1.763（2）設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算工況：上游壩坡設(shè)計(jì)洪水位1456.55m 無(wú)地震 fs=1.845（3）死水位計(jì)算工況：上游壩坡死水位1431.20m 無(wú)地震 fs=1.654（4）校核洪水位計(jì)算工況：上游壩坡校核洪水位1457.82m 無(wú)地震 fs=1.9887.3.2 向下游滑動(dòng)情況（1）正常蓄水位計(jì)算工況：下游壩坡正常蓄水位1394.9m 無(wú)地震 fs=1.932（2）設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算工況：下游壩坡設(shè)計(jì)洪水位1394.9m 無(wú)地震 fs=2.025（3）死水位下游壩坡正常蓄水位1394.9m 無(wú)地震 fs=1.732（4）校核洪水位下游壩坡正常蓄水位1394.9m 無(wú)地震 fs=2.3547.4、成果分析及其結(jié)論經(jīng)過(guò)土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序（Stab2005）計(jì)算，將其得到的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)與碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 (SL274-2001)規(guī)定的規(guī)范值進(jìn)行比較，其計(jì)算結(jié)果值見表7-2位置計(jì)算工況組合畢肖普法計(jì)算值規(guī)范值正常運(yùn)用工況上游死水位穩(wěn)定滲流期1.6541.3正常蓄水位穩(wěn)定滲流期1.7631.3設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定滲流期1.8451.3校核洪水位穩(wěn)定滲流期1.9881.3下游死水位穩(wěn)定滲流期1.7321.3正常蓄水位穩(wěn)定滲流期1.9321.3設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定滲流期2.0251.3校核洪水位穩(wěn)定滲流期2.3541.3 表7-2 壩坡穩(wěn)定計(jì)算分析表第八章 沉降分析混凝土面板堆石壩的沉降問題直接關(guān)乎大壩的安全運(yùn)行，因此要對(duì)面板堆石壩的沉降進(jìn)行計(jì)算。面板堆石壩的沉降取決于許多參數(shù)：巖石變形模量，堆石料級(jí)配、碾壓方法，撒水量及河谷形狀等。目前，用于面板堆石壩沉降計(jì)算的公式是根據(jù)變性特性或?qū)崪y(cè)資料分析得出，主要有以下幾種估算方法。（1）工程類比法。在河谷相近的情況下，通常使用的公式為（2）統(tǒng)計(jì)分析法。（3）經(jīng)驗(yàn)估算法。工程類比法能能于面板堆石壩的最大沉降估算。我做的畢業(yè)設(shè)計(jì)是小型水庫(kù)的初步設(shè)計(jì)，該方法已能滿足我做該設(shè)計(jì)的要求。已建好的安琪卡亞水庫(kù)上游壩坡1:1.4，壩高140m.堆石體密度為2.28g/cm3，最大沉降量770mm。本設(shè)計(jì)上游壩坡1:1.4，壩高65m,堆尸體密度2.02g/cm3.,基本能夠類比。用上邊的公式計(jì)算得到該大壩的該大壩的最大沉降量為17mm.?？梢姵两盗渴欠浅?