《土石壩電算》課程設計面板堆石壩設計

1、 土石壩電算課程設計學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 水利水電(1)班 指導教師： 二一一年六月十七日目 錄前言 第一章 設計工程概況1 11 流域概況及樞紐概況1 12 地形地質(zhì)1 13 建筑材料1 14 水文2 15 氣象2 16 其他有關資料2第二章 壩剖面設計2 21 壩頂高程確定2 22 壩頂寬度確定6 23 壩坡確定6 24 壩面排水6 25 確定建基面6 26 堆石體材料分區(qū)7 27 面板及防滲結構設計8 28 分縫和止水設計9第三章滲流穩(wěn)定計算分析 11 31 滲流計算1132 手算穩(wěn)定計算12 33 電算穩(wěn)定計算16第四章 地基處理22 41 趾板區(qū)基礎開挖及處理22 42

2、堆石體壩基處理22 43 地基缺陷處理22 44 基礎固結灌漿與帷幕灌漿22第五章 結束語23 51 成果評價23 52 問題展望23 53 課設感受24參考文獻 25 前言根據(jù)水工建筑物課程教學大綱的要求，安排1周時間進行土石壩電算課程設計。其目的與要求：1、課程設計安排在“水工建筑物”課程內(nèi)容學習完成之后進行，課程設計作為綜合性實踐環(huán)節(jié)，是對平時作業(yè)的一個補充，課程設計包括土石壩設計的主要理論與計算問題，通過課程設計可以達到綜合訓練的目的。2、課程設計的目的，是使學生融會貫通“水工建筑物”課程所學專業(yè)理論知識，完成土石壩較完整的設計計算過程，以加深對所學理論的理解與應用。培養(yǎng)綜合運用已學的

3、基礎理論知識和專業(yè)知識來解決基本工程設計問題的初步技能，全面分析考慮問題的思想方法、工作方法。3培養(yǎng)設計計算、繪圖、編寫設計文件、使用規(guī)范手冊和應用計算機的能力。4提高查閱和應用參考文獻和資料的能力。第一章 設計工程概況1 1 流域概況及樞紐任務某水庫樞紐位于某河上游，全河流域面積5863km2，流向自北向南，干流的平均比降為2%-3%。流域內(nèi)多石山，小部分為丘陵，水土流失不嚴重。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1450萬m3，發(fā)電引水高程為197.5m，最大引水流量為73m3/s，發(fā)電裝機容量3萬kw。灌溉下游左岸耕地2.3萬m2，灌溉最大引水流量35m3/

4、s，引水高程202.5m。1 2 地形地質(zhì)壩址處的巖體可大致分為新鮮巖石、弱風化、強風化及河床卵石覆蓋層。河槽高程為181.8m，河槽處卵石覆蓋層為4m，強風化層厚度為3m，弱風化層厚度為6m，基巖巖體較完整，無特殊不利地質(zhì)構造。兩岸風化較深呈帶狀，覆蓋層較少，厚度一般地2-3m ，強風化層厚12m，弱風化層厚度為58m，壩址兩岸均為花崗巖，巖石堅硬，裂隙不發(fā)育。1 3 建筑材料 粘土料、砂料、石料在壩址上、下游均有，壩址下游5公里以內(nèi)砂儲量豐富，可供建筑使用。表1-1 土石料計算參數(shù)材料重度kn/m3含水量%孔隙摩擦角(度)凝聚力kpa滲透系數(shù)k(cm/s)粘土18.728e=0.65171

5、533.610-4砂礫料19.519n=25%3506.010-2土石料2022e=0.4528101.810-3堆石料2215n=25%38014 水文 壩址以上控制集雨面積128km2，多年平均流量3.5 m3/s，平均年徑流量9776.2 m3。 經(jīng)水文水利規(guī)劃(工程等別為三等，經(jīng)調(diào)洪演算)得：上游設計洪水位為235.0m，相應的下游水位為184.2m，庫容為1135萬m3，岸邊溢洪道相應的泄量為1238 m3/s；上游校核洪水位為236.5m，相應的下游水位為185.3m，庫容為1243萬m3，岸邊溢洪道相應的泄量為1675 m3/s；上游正常高水位為233.2m，相應的下游水位為18

6、3.5m，庫容為898萬m3；死水位為200m，相應的庫容為42萬m3。15 氣象 本地區(qū)洪水期多年平均最大風速12m/s，水庫的風區(qū)長度（吹程）為2.6km。16 其它有關資料 壩基弱風化上限高程為174.8m，岸邊溢洪道堰頂高程取為226.5m。第二章 壩剖面設計21 壩頂高程確定壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應分別按以下運用情況計算，取其最大值：a、正常蓄水位+正常運用條件的壩頂超高；b、設計洪水位+正常運用條件的壩頂超高；c、校核洪水位+非常運用條件的壩頂超高；d、正常蓄水位+非常運用條件的壩頂超高+地震安全超高。 壩頂安全超高d的計算公式為：-最大波浪在壩坡上的爬高，m -最

7、大風浪引起的壩前水位壅高，m -安全加高，m其中風浪引起的壩前水位壅高：（因為m=1.4，1.25m1.5時，可由m=1.25和m=1.5的計算值按內(nèi)插法確定） m=1.5時，波浪在壩坡上的爬高：m=1.25時，波浪在壩坡上的爬高：式中： -綜合摩阻系數(shù)(可取) -設計風速，（取12） -庫水平均水深，m（取51.4m） -風向與壩軸線法線方向的夾角（取）。-分別為設計波高（m）和波長（m）-壩坡糙率滲透系數(shù)（取0.90）-經(jīng)驗系數(shù)（取1.0）d-有效吹程(m)（取2600m）壩頂高程等于水庫靜水位與超高之和，并分別按以下運用情況計算，取其最大值：a. 正常蓄水位+正常運用條件的壩頂超高 （采

8、用混泥土護面） （）m=1.5時：m=1.25時：m=1.4時，內(nèi)插法得： （e很小，所以忽略不計。） （大壩等級為3級）b. 設計洪水位+正常運用條件的壩頂超高 （采用混泥土護面） （）m=1.5時：m=1.25時：m=1.4時，內(nèi)插法得： （e很小，所以忽略不計。） （大壩等級為3級）c. 校核洪水位+非常運用條件的壩頂超高 （采用混泥土護面） （）m=1.5時：m=1.25時：m=1.4時，內(nèi)插法得： （e很小，所以忽略不計。） （大壩等級為3級）d. 正常蓄水位+非常運用條件的壩頂超高+地震安全超高 （采用混泥土護面） （）m=1.5時：m=1.25時： m=1.4時，內(nèi)插法得： （e

9、很小，所以忽略不計。） （大壩等級為3級）表2-1 壩頂高程計算表工況計算風速v風壅高度e波浪爬高r安全加高(m)壩頂超高壩頂高程（m/s）（m）（m）正常運用非常運用地震涌浪（m）（m）正常運用正常蓄水位180.0031.60.72.3235.5正常運用設計洪水位180.002911.60.72.3237.3正常運用校核洪水位120.001261.00.41.4237.9正常運用+地震180.0031.60.41.03.0236.2表2-2 各種情況下壩頂高程工況壩頂高程最大壩頂高程正常蓄水位+正常運用條件的壩頂超高233.2+2.3=235.5m237.9m設計洪水位+正常運用條件的壩頂超

10、高235.0+2.3=237.3m校核洪水位+非常運用條件的壩頂超高236.5+1.4=237.9m正常蓄水位+非常運用條件的壩頂超高+地震安全超高233.2+3.0=236.2m面板壩頂部上游面普遍設置l形鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻底部宜高出正常蓄水位，取墻高4米，因此壩頂高程為防浪墻高程減去防浪墻高度1.2 m，則壩頂高程為236.7 m。防浪墻底部要求高于正常蓄水位，其底部高程為233.9m正常蓄水位233.5m，故滿足要求。當?shù)卣鹆叶炔淮笥?度時，不考慮地震影響。壩高=壩頂高程-河槽高程=236.7-181.8=54.9 m，30m壩高54.9m70m，屬于中壩。22 壩頂寬度確定壩頂寬

11、度一般58m，相應于面板頂部高程的寬度不應小于9m，以滿足面板施工時澆筑平臺的需要，本設計取10m，圖2-1為壩頂結構詳圖。圖2-1 壩頂結構詳圖23 壩坡確定上游面采用1:1.4，下游面采用1：1.3；高程220m，200m處各設一馬道，馬道寬2.5m。24 壩面排水由于面板后堆石透水性好幾乎不受滲透力的影響，故可不設壩體排水，而只設壩面排水。壩軸向排水溝設于馬道內(nèi)側，尺寸為0.2m0.3m(深寬)，順坡向排水溝設置四道，排水溝均用漿砌石砌筑。25確定建基面面板堆石壩基礎開挖深度，因河槽高程為181.8m，河槽處卵石覆蓋層為4m，強風化層厚度為3m，弱風化層厚度為6m，混凝土面板堆石壩建基面

12、不需要開挖，只需清除表面的腐植土，所以河床處大壩建基面的高程為181.8m。趾板要求開挖到強風化下限，河床處趾板建在174m高程上。26堆石體材料分區(qū)根據(jù)運行期間對壩體各部位的要求，壩體材料進行分區(qū)設計。分區(qū)的原則是：對料場開挖料的特性認真研究，在保證工程安全、經(jīng)濟的前提下，充分利用建筑物開挖的有用料；各區(qū)壩料從上游到下游滿足水力過渡要求，相鄰區(qū)下游壩料對其上游區(qū)有反濾保護作用；蓄水后壩體變形盡可能小，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性。根據(jù)料源及對壩料強度、滲透性、壓縮性、施工方便和經(jīng)濟合理等要求，將壩體從上游到下游分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游次堆石區(qū)，并在面板上游設壩前覆蓋料。2

13、a區(qū)為面板下的墊層區(qū)，考慮施工機械設備施工需要的最小寬度，確定墊層水平寬度為3.0m；3a區(qū)為墊層下的過渡區(qū)，亦考慮施工要求，水平寬度為4.0m；3b區(qū)為主堆石區(qū)，為級配良好的砂礫石料；e區(qū)為可變的的主堆石區(qū)與下游堆石區(qū)的過渡區(qū)。3c區(qū)為次堆石區(qū)，位于壩體下游部位，可利用堆石料填筑。下游壩面塊石護坡，厚度0.5m。1a區(qū)為上游壩腳粘土鋪蓋區(qū)，1b區(qū)為上游壩腳回填砂礫石蓋重區(qū)，各區(qū)分布如圖2-2，各區(qū)材料見表2-3。1墊層料對墊層料的設計有如下要求：應有較高的變形模量及抗剪強度，能維持自身的穩(wěn)定，對面板起到良好的支撐作用；墊層料應具有半透水性質(zhì)，在面板及接縫開裂破壞時，可以起到限制壩體的滲漏量并

14、保持自身抗?jié)B穩(wěn)定，對細粒料起到反濾作用，滲漏發(fā)生時通過細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。采用孔隙率為e=0.65、滲透系數(shù) 的粘土。2過渡料在墊層料與主堆石料間設過渡料區(qū)，物理力學指標要求與墊層料相近，即具有低壓縮性、高抗剪強度，對墊層料能起到反濾保護作用。采用孔隙率e=0.45、滲透系數(shù)的土石料。3堆石料上游主堆石料區(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，筑壩石料應有較高的干、濕抗壓強度，在面板澆筑后，即使水庫蓄水壩體的變形增量也不大。采用孔隙率為n=0.25、滲透系數(shù)的砂礫石。 下游堆石區(qū)

15、遠離面板，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壩前覆蓋料區(qū)上游鋪蓋區(qū)，設置頂部高程195m，水平寬度為7m，分為1a區(qū)（上游鋪蓋區(qū)）和1b區(qū)（蓋重區(qū)）。1a區(qū)采用粘土填筑，設計水平寬度3m；b區(qū)采用砂礫石蓋重，水平寬度4m.5下游堆石區(qū)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187.5m 以下和壩體下游坡約5m 范圍設置下游堆石區(qū)3f區(qū)。下游壩坡坡面0.5m厚范圍3d區(qū)，采用干砌塊石護坡。圖2-2 壩體分區(qū)圖表2-3 壩體分區(qū)材料表壩料分區(qū)名稱材料壩料分區(qū)名稱材料1a上游鋪蓋區(qū)粘土3c下游堆石區(qū)堆石料2a墊層區(qū)粘土3d下游護坡砌石3a過渡區(qū)土石料e堆石過渡區(qū)砂

16、1b上游蓋重區(qū)砂礫石f上游面板混凝土2b特殊墊層區(qū)瀝青砂3f排水區(qū)硬巖拋石體3b主堆石區(qū)砂礫石27 面板及防滲結構設計面板、趾板、趾板地基的灌漿帷幕、周邊縫合面板間的接縫止水等構成面板壩的防滲體系。2.7.1 趾板根據(jù)混凝土面板堆石壩設計規(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線，即為平趾板，其方便施工。位于基巖上的趾板，應結合地形、地質(zhì)條件，設置必要的伸縮縫，并和面板的垂直縫錯開，趾板詳細尺寸見圖2-3。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不超過容許值(弱風化巖石地基容許水力梯度為10-

17、20)經(jīng)計算：趾板寬度為4.0m。2、趾板厚度：根據(jù)混凝土面板堆石壩設計規(guī)范規(guī)定：巖基上趾板厚度可小于其連接的面板厚度，最小設計厚度應不小于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應不小于0.9m，因此，取a=1.3m。4、面板與趾板處于同一平面時，為便于面板的無軌滑模施工，趾板宜提供不小于0.6m的息止長度，所以取息止長度為1.0m。圖2-3 趾板具體尺寸圖 m2.7.2 面板面板是防滲的主體，對質(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，足夠的強度和防裂性能。為適合壩體變形和施工要求，需對面板進行分縫。垂直縫間距采用15m。兩岸壩肩附

18、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，不設水平向伸縮縫。面板厚度應使面板承受的水力梯度不超過200，為便于布置鋼筋和止水，面板的最小厚度應為0.3m。并向底部逐漸增加，厚度可按照公式：t=0.30+（0.0020.0035）h式中：t面板厚度，m； h計算斷面至面板頂部的垂直距離，取62m。則t=0.420.5m參照國內(nèi)外已建工程及施工經(jīng)驗，中低壩可采用0.30.4m的等候面板，故面板采用等厚0.5m。面板接縫設計主要是止水結構及布置。周邊縫對面板防滲起關鍵作用，其底部止水銅片為最基本的防滲線，中部采用浸瀝青木板止水，上部采用pvc止水該片，內(nèi)填塑性填料，用噴鋅角鋼和噴

19、鋅螺栓固定，周邊縫和垂直縫內(nèi)的各道止水相互組成封閉的止水系統(tǒng)。28 分縫和止水設計面板設垂直縫，分為張性縫縫和壓性垂直縫兩種。趾板與面板之間，面板與防浪墻之間，均設置周邊縫。為方便趾板施工，趾板設計為連續(xù)趾板，但要求施工分序條塊澆注。周邊縫設置三道止水：底部設一道為止水銅片，下設瀝青砂漿墊塊，銅片與瀝青砂墊塊之間鋪設pvc 墊片。止水銅片鼻子嵌氯丁橡膠棒。頂部塑性止水構造為“v”型口，上面填充塑性材料，表面用pvc止水蓋片覆。縫間填塞12mm 厚浸瀝青木板以適應水庫蓄水前面板面板端部的壓應力集中，如圖2-5。面板壓性垂直縫底部設一道止水銅片，縫間填塞12mm 厚浸瀝青木板，縫面涂刷瀝青乳膠。面

20、板張性垂直縫設兩道止水，底部設止水銅片，中部設橡膠止水帶，縫面涂刷瀝青乳膠。防浪墻與面板接縫設置兩道止水，底部設一道止水銅片，上部填充塑性材料，表面用pvc止水蓋片覆，縫間填塞12mm 厚瀝青木板，如圖2-5。整個大壩止水系統(tǒng)要求很好連接，以組成壩體完整封閉的防滲系統(tǒng)。圖2-4 面板與防浪墻連接處止水詳圖圖2-5 面板與趾板連接處止水詳圖第三章 滲流穩(wěn)定計算分析31 滲流計算滲流計算的水位組合情況如下：1、上游為正常水位233.2m，下游水位為183.5m。2、上游為設計洪水位235.0m，下游水位為184.2m。3、上游為校核洪水位236.5m，下游水位為185.3m。由于在壩基高程以下巖石

21、的滲透系數(shù)較大，滲透性強，在趾板下部進行了帷幕灌漿處理，故滲流分析計算近似按照有限透水地基上斜墻壩滲流計算方法。單寬滲流量和面板后滲流水深h 可由式聯(lián)立試算解出，計算結果見表3-1。通過面板和帷幕 ：面板后流量：式中:t 帷幕厚度； 面板中線的傾角；k、k0、kt 分別為壩身、面板和帷幕、地基的滲流系數(shù)，帷幕厚度取2.5m。表3-1 滲流計算成果表計算工況上游水位（m）下游水位（m）t（m）單寬流量面板后滲流水深（m）正常高水位233.2183.51.71.7082設計洪水位235.0184.22.42.4062校核洪水位236.5185.33.53.5045結果分析：面板后水深比下游水深深0

22、.40.8cm，故浸潤線近似一直線，如圖3-1所示。水庫單寬流量非常小，故滿足防滲要求。圖3-1 壩體浸潤線32 手算穩(wěn)定計算3.2.1計算材料浮重度與飽和重度 粘土，浮重度：飽和重度： 砂礫料，浮重度：飽和重度： 土石料，浮容重 堆石料，浮重度：飽和重度：材料屬性計算結果如表3-2所示：表3-2 材料屬性材料重度浮重度飽和重度含水量%孔隙摩擦角(度)凝聚力kpa滲流系數(shù)k(cm/s)粘土18.78.6618.4728e=0.651715.3砂礫料19.59.0318.8419n=25%350土石料209.6319.4422e=0.652810堆石料2211.7721.5815n=25%380

23、3.2.2手算壩坡穩(wěn)定混凝土面板堆石壩上游混凝土面板防滲效果好，上游壩坡不易發(fā)生滑動，而下游壩坡為堆石料，可能產(chǎn)生折線形滑動面，應對下游壩坡進行穩(wěn)定分析。穩(wěn)定分析采用折線法，其原理為：adc為任意滑裂面，c點為滑裂面上的起點位置，折點d在下游水位處，以鉛垂線de將滑動體分為兩塊，其重量分別為g1和g2。假設條塊之間的作用力為p，其方向平行于dc面，兩塊土體底面的抗剪強度指標分別為1和2。如圖3-2、圖3-3。則土塊cdec的力平衡式為：土塊adea的力平衡式為：聯(lián)立以上兩式，消去p可得：由上式可以求出安全系數(shù)k值。式中 堆石料料水上內(nèi)摩擦角，取38；堆石料水下內(nèi)摩擦角，取38；1滑動面cd與水

24、平面的夾角；2滑動面da與水平面的夾角。 圖3-2 情況1 滑動面上起點位于壩坡上 圖3-3 情況2 滑動面上起點位于壩頂上求壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)kmin值時，需要通過多次試算確定，其方法為：先假定一個下游水位和一個2值，然后變化不同的1 值，求出相應的安全系數(shù)，可以得出在該2值時所對應有一個最小k值；再改變2的值，同理可求出另一個最小k值，在假設的n個2值則對應有n個最小k值,在n個最小k值中找出其中最小的kmin值，即為在該水位對應下的壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)，計算結果見表3-3。表3-3 手算計算結果計算情況正常蓄水位4400.888909.8751.8220.1338381.62681設計

25、洪水位5753.47689.944.4118.4238381.6129校核洪水位5436.27324.442.618.638381.62903根據(jù)碾壓式土石壩設計規(guī)范sl2742001規(guī)定：土石壩設計時考慮的工作狀況有：（1）正常運用時，穩(wěn)定分析應考慮水庫水位處于正常蓄水位和設計洪水位的情況；（2）非常運用時，穩(wěn)定分析應考慮水庫水位處于校核洪水位的情況。計算時，1值取35-45之間，2值取15-25之間。計算土塊重量時，水上部分用容重為22.0 kn/m3，水下部分用浮容重為11.77kn/m3。根據(jù)計算結果，上游為正常蓄水位相應的下游水位為183.5m時，下游壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.626

26、81；上游為設計洪水位相應的下游水位為184.2m時，下游壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.6129；上游為校核洪水位相應的下游水位為185.3m時，下游壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.62903。根據(jù)碾壓式土石壩設計規(guī)范sl2742001規(guī)定：工程等級為3級時，正常運用條件壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.30；非常運用條件壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為1.20。所以，計算結果均滿足規(guī)范要求。33 電算穩(wěn)定計算采用理正邊坡穩(wěn)定分析軟件計算3.3.1施工期上游壩坡穩(wěn)定安全計算 計算簡圖控制參數(shù): 采用規(guī)范:碾壓式土石壩設計規(guī)范(sl274-2001) 計算工期:施工期 計算目標:安全系數(shù)計算 滑裂面形狀: 折線形滑

27、面 不考慮地震坡面信息 坡面線段數(shù) 1 坡面線號 水平投影(m) 豎直投影(m) 超載數(shù) 1 86.660 61.900 0土層信息 坡面節(jié)點數(shù) 2 編號 x(m) y(m) 0 0.000 0.000 -1 86.660 61.900 附加節(jié)點數(shù) 19 編號 x(m) y(m) 1 3.687 0.000 2 90.169 61.900 3 93.757 61.900 4 7.687 0.000 5 90.257 59.100 6 97.397 59.100 7 106.367 52.200 8 42.807 0.000 9 95.007 52.200 10 115.467 45.200 1

28、1 121.107 0.000 12 137.528 0.000 13 155.028 12.500 14 162.977 12.500 15 146.467 25.200 16 143.967 25.200 17 117.967 45.200 18 167.977 12.500 19 186.727 0.000 不同土性區(qū)域數(shù) 6 區(qū)號 重度 飽和重度 粘聚力 內(nèi)摩擦角 水下粘聚 水下內(nèi)摩 十字板 強度增 十字板羲 強度增長系 全孔壓 節(jié)點編號 (kn/m3) (kn/m3) (kpa) (度) 力(kpa) 擦角(度) (kpa) 長系數(shù) 下值(kpa) 數(shù)水下值 系數(shù) 1 18.700

29、18.470 15.300 17.000 15.300 20.000 - - - - 0.100 (-1,0,1,2,) 2 20.000 19.440 10.000 28.000 28.000 10.000 - - - - 0.100 (3,2,1,4,5,6,) 3 19.500 18.840 0.000 35.000 0.000 20.000 - - - - 0.100 (7,6,5,4,8,9,) 4 22.000 11.770 0.000 38.000 0.000 25.000 - - - - 0.100 (10,7,9,11,12,13,14,15,16,17,) 5 22.000

30、 11.770 0.000 38.000 0.000 25.000 - - - - 0.100 (18,14,13,12,19,) 6 19.500 18.840 0.000 35.000 0.000 25.000 - - - - 0.100 (9,8,11,)水面信息 采用有效應力法 孔隙水壓力采用近似方法計算 不考慮滲透力作用 考慮邊坡外側靜水壓力 水面線段數(shù) 1 水面線起始點坐標: (0.000,0.000) 壩坡外水位: 0.000(m) 水面線號 水平投影(m) 豎直投影(m) 1 50.000 0.000計算條件 穩(wěn)定計算目標: 自動搜索最危險滑面 穩(wěn)定分析方法: 簡化janbu法

31、 土條寬度(m): 1.000 非線性方程求解容許誤差: 0.00001 方程求解允許的最大迭代次數(shù): 50 搜索有效滑面數(shù): 30 起始段夾角上限(度): 5 起始段夾角下限(度): 45 段長最小值(m): 20.633 段長最大值(m): 41.267 出口點起始x坐標(m): -61.900 出口點結束x坐標(m): 86.660 入口點起始x坐標(m): 0.000 入口點結束x坐標(m): 86.660計算結果: 滑動安全系數(shù) k = 1.487 最危險滑裂面 線段標號 起始坐標(m,m) 終止坐標(m,m) 1 (-7.440,0.000) (7.766,-8.799) 2 (7

32、.766,-8.799) (40.498,-0.007) 3 (40.498,-0.007) (47.566,8.632) 4 (47.566,8.632) (71.145,37.877) 5 (71.145,37.877) (89.594,61.900)3.3.2水位驟降期 計算簡圖控制參數(shù): 采用規(guī)范:碾壓式土石壩設計規(guī)范(sl274-2001) 計算工期:水位降落期 計算目標:安全系數(shù)計算 滑裂面形狀: 折線形滑面 不考慮地震坡面信息 坡面線段數(shù) 1 坡面線號 水平投影(m) 豎直投影(m) 超載數(shù) 1 86.660 61.900 0土層信息 坡面節(jié)點數(shù) 2 編號 x(m) y(m) 0

33、 0.000 0.000 -1 86.660 61.900 附加節(jié)點數(shù) 19 編號 x(m) y(m) 1 3.687 0.000 2 90.169 61.900 3 93.757 61.900 4 7.687 0.000 5 90.257 59.100 6 97.397 59.100 7 106.367 52.200 8 42.807 0.000 9 95.007 52.200 10 115.467 45.200 11 121.107 0.000 12 137.528 0.000 13 155.028 12.500 14 162.977 12.500 15 146.467 25.200 16

34、 143.967 25.200 17 117.967 45.200 18 167.977 12.500 19 186.727 0.000 不同土性區(qū)域數(shù) 6 區(qū)號 重度 飽和重度 粘聚力 內(nèi)摩擦角 水下粘聚 水下內(nèi)摩 十字板 強度增 十字板羲 強度增長系 全孔壓 節(jié)點編號 (kn/m3) (kn/m3) (kpa) (度) 力(kpa) 擦角(度) (kpa) 長系數(shù) 下值(kpa) 數(shù)水下值 系數(shù) 1 18.700 18.470 15.300 17.000 15.300 20.000 - - - - - (-1,0,1,2,) 2 20.000 19.440 10.000 28.000 10

35、.000 10.000 - - - - - (3,2,1,4,5,6,) 3 19.500 18.840 0.000 35.000 0.000 20.000 - - - - - (7,6,5,4,8,9,) 4 22.000 21.580 0.000 38.000 0.000 25.000 - - - - - (10,7,9,11,12,13,14,15,16,17,) 5 22.000 21.580 0.000 38.000 0.000 25.000 - - - - - (18,14,13,12,19,) 6 19.500 18.840 0.000 35.000 0.000 25.000 -

36、 - - - - (9,8,11,)水面信息 采用有效應力法 孔隙水壓力采用近似方法計算 不考慮滲透力作用 考慮邊坡外側靜水壓力 水面線段數(shù) 1 水面線起始點坐標: (1.700,1.700) 壩坡外水位: 18.200(m) 水面線號 水平投影(m) 豎直投影(m) 1 50.000 0.000計算條件 穩(wěn)定計算目標: 自動搜索最危險滑面 穩(wěn)定分析方法: 簡化janbu法 土條寬度(m): 1.000 非線性方程求解容許誤差: 0.00001 方程求解允許的最大迭代次數(shù): 50 搜索有效滑面數(shù): 30 起始段夾角上限(度): 5 起始段夾角下限(度): 45 段長最小值(m): 20.633

37、 段長最大值(m): 41.267 出口點起始x坐標(m): -61.900 出口點結束x坐標(m): 86.660 入口點起始x坐標(m): 0.000 入口點結束x坐標(m): 86.660計算結果: 滑動安全系數(shù) k = 1.410 最危險滑裂面 線段標號 起始坐標(m,m) 終止坐標(m,m) 1 (-15.660,0.000) (7.839,-15.138) 2 (7.839,-15.138) (34.053,-9.186) 3 (34.053,-9.186) (53.659,11.399) 4 (53.659,11.399) (66.709,29.881) 5 (66.709,29

38、.881) (82.797,52.445) 6 (82.797,52.445) (89.006,61.900)表3-4 壩坡穩(wěn)定計算工況安全系數(shù)工況運用情況設計情況穩(wěn)定計算安全系數(shù)規(guī)范允許值1正常運用正常蓄水位下游壩坡1.626811.302正常運用設計洪水位下游壩坡1.61291.303非常運用校核洪水位下游壩坡1.629031.204非常運用施工期上游壩坡1.4871.205非常運用正常高水位驟降至死水位上游壩坡1.4101.20由表3-4計算結果表明，壩坡穩(wěn)定滿足要求。 第四章 地基處理41 趾板區(qū)基礎開挖及處理趾板區(qū)基礎包括趾板及其下游 1/3 水頭范圍。河床壩段挖除卵石覆蓋層和強風化

39、層巖體，使河床部位趾板基礎坐落在堅硬、完整的巖石上，建基面高程174.8m，最大壩高63.1m。兩岸部位要求挖除覆蓋層以及強風化巖石，開挖深度為35m，基巖均采取固結灌漿，增加其整體性。壩址兩側邊坡開挖采用直立坡，對開挖邊坡，采用噴錨支護，下游壩基開挖與趾板基礎開挖高程相同。42 堆石體壩基處理堆石體部位的河床覆蓋層，在趾板下游22m 范圍內(nèi)全部挖除，其余部分予以保留，保留的覆蓋層采取強夯處理，提高其密實性。兩岸壩基要求壩軸線上游挖除覆蓋層強風化巖體，反坡采用削挖或適當回填混凝土，坡度1：0.3；壩軸線下游壩基清除覆蓋層和強風化巖體。壩體主堆石區(qū)與下游堆石區(qū)過渡區(qū)，及下游堆石區(qū)，只需清除表面的

40、腐植土，建基面的高程為181.8m。43 地質(zhì)缺陷處理對于防滲體與基巖結合部遇到的斷層破碎帶應按規(guī)范采取加深開挖（斷層破碎帶挖到一倍寬度以上深度），回填混凝土塞，以延長滲透途徑。其處理范圍根據(jù)作用水頭及斷層充填物性狀確定。并在趾板后沿鋪設一定厚度的反慮料，延長滲徑，避免壩基內(nèi)的細顆粒流失。44 基礎固結灌漿與帷幕灌漿為改善趾板基礎巖體的完整性，提高基礎的承載能力、減小基礎滲漏，對趾板基礎進行水泥固結灌漿和帷幕灌漿。441 基礎固結灌漿孔距布置及灌漿深度按 sl22898混凝土面板堆石壩設計規(guī)范要求，固結灌漿應采用鋪蓋式，深度不應小于5m。固結灌漿在趾板上進行。固結灌漿均采用梅花型布置。趾板部位

41、孔距2m,排距2m；在防滲帷幕上、下游各布置一排孔深10m 的孔，兼作輔助帷幕，其余孔深采用6m；防滲板部位孔排距2.5m2.5m，孔深6m，如圖4-1所示。在斷層破碎帶和裂隙密集區(qū)等地質(zhì)缺陷部位視具體情況加密和加深。固結灌漿壓力采用0.30.5mpa，灌漿材料采用c30號普通硅酸鹽水泥。固結灌漿質(zhì)量以壓水試驗透水率q5lu 和巖體波速檢查控制。圖4-1 壩趾固結與帷幕灌漿孔圖 cm441 防滲帷幕設計標準按 sl22898混凝土面板堆石壩設計規(guī)范要求，帷幕灌漿應在趾板中部進行，并可與固結灌漿孔相結合。帷幕深度宜深如相對不透水層以下5m。也可根據(jù)地質(zhì)條件,按照壩高的1/31/2 選定。趾板中部設兩排帷幕灌漿，排距c1=1.0m，孔距c=2.0m?？咨?0m，帷幕下限高程154.8m。為防止繞壩滲漏，帷幕向兩岸壩頭山體內(nèi)延伸并與地下水位線相銜接，左右岸均設置防滲帷幕灌漿平洞。對可能遇到的節(jié)理裂隙密集帶加深加密帷幕灌漿處理。趾板處帷幕厚度l=(n-1)c1+0.8c=2.5m。第五章 結束語51 成果評價本設計從設計資料分析、壩頂高程計算、滲流計算、壩坡穩(wěn)定計算等都是按照課本所學方法進行計算，其設計計算成果具有較高的可靠性。但相