土石壩設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書

1、CHANGJIANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY土石壩設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書專 業(yè)：水利水電建筑工程指導(dǎo)老師： 李培班級(jí)： 水工1303班姓名： 王國(guó)烽學(xué) 號(hào)：成績(jī)?cè)u(píng)定：2015年10月目錄一、基本材料 21.1 水文氣象資料 21.2 地質(zhì)資料 21.3 地形資料 21.4 工程等級(jí) 21.5 建筑材料情況 2二、樞紐布置 3三、壩型選擇 4四、壩體剖面設(shè)計(jì) 54.1 壩頂高程計(jì)算 64.1.1 正常蓄水位 64.1.2 設(shè)計(jì)洪水位 74.1.3 校核洪水位 84.2 壩頂寬度 94.3 壩坡9五、壩體構(gòu)造設(shè)計(jì) 105.1 壩頂 1 05.2 上游護(hù)坡 105.3 下游護(hù)坡 10

2、5.4 防滲體 105.5 排水體 115.6 排水溝 11基本資料1.1 水文氣象資料吹程1km,多年平均最大風(fēng)速20m/s,流域總面積2971km2上游地形復(fù)雜， 溝谷深邃，植被良好，森林分布面廣，為湖北主要林區(qū)之一。1.2 地質(zhì)資料河床砂卵礫石最大的厚度達(dá)23m兩岸基巖裸露，支局不存在有 18m厚的 殘坡積物。在峽谷出口處的左岸山坡，存在優(yōu)厚 130m方量約150萬(wàn)m3的坍 滑堆積物，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。1.3 地形資料壩址位于古洞口峽谷段，河谷狹窄，呈近似" V'型，7面寬6090m1.4 工程等級(jí)本工程校核洪水位以下總庫(kù)容 1.38 億 m3， 正常蓄水位325m，

3、相應(yīng)庫(kù)容 1.16億m3裝機(jī)容量3.6萬(wàn)kw,設(shè)計(jì)洪水位328.31m,校核洪水位330.66m,河床平 均高程240ml混凝土面板堆石壩最大壩高 120ml根據(jù)水利水電樞紐工程等級(jí) 劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)DL5180 2003 的規(guī)定，本工程為二等大（2）型工程。1.5 建筑材料情況壩址附近天然建筑材料儲(chǔ)量豐富。砂礫料下游勘探儲(chǔ)量318.5萬(wàn)m3石料總儲(chǔ)量21.86萬(wàn)m3各類天然建筑材料的儲(chǔ)量和質(zhì)量基本都能滿足要求。二、樞紐布置1、樞紐中的泄水建筑物應(yīng)能滿足工程需要的運(yùn)用條件和要求。建筑物運(yùn)用應(yīng)靈活可靠，其泄洪能力應(yīng)滿足宣泄設(shè)計(jì)洪水、校核洪水要求，并應(yīng)滿足水庫(kù)排沙、排污和排冰的要求。2、泄水建筑

4、物的布置和結(jié)構(gòu)型式，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件和泄洪規(guī)模、水頭大小和防砂要求等綜合比較后選定。 可采用開(kāi)敝式溢洪道和隧道。 在地形有利的壩址， 宣以開(kāi)敝式溢洪道為主要泄洪建筑物。 在布置開(kāi)敝式溢洪道確有困難時(shí)， 也可采用進(jìn)口為開(kāi)敝式，下接明流隧洞（溢洪洞）的形式。3、泄水和引水建筑物進(jìn)、出口的邊坡應(yīng)是穩(wěn)定的。其附近的壩坡和岸坡，應(yīng)有可靠的防護(hù)措施。 出口應(yīng)采取妥善的消能措施， 并應(yīng)使消能后的水流離開(kāi)壩腳一定距離。4、泄水建筑物宜布置在岸邊巖基上。對(duì)高、中壩不應(yīng)采用布置在軟基上的壩下埋管型式。 低壩采用軟基上埋管時(shí)應(yīng)進(jìn)行論證。 在地震區(qū)的壩， 采用壩下埋管時(shí)應(yīng)按DL/T573 的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。二、壩型

5、選擇壩型，就是按壩體材料、結(jié)構(gòu)及傳力方式、泄洪方式、施工方法等劃分的不 同大壩類型。按壩體材料劃分，有土石壩、混凝土壩、砌石壩等；按結(jié)構(gòu)受力方 式劃分，有土石壩、重力壩、拱壩、支墩壩、空腹壩、閘壩等；按泄洪方式劃分， 則有溢流壩、非溢流壩；按施工方法劃分，有碾壓土石壩、碾壓混凝土壩、澆筑 式混凝土壩等。壩型選擇是指確定壩型的論證工作， 一般通過(guò)壩型比選工作來(lái)完 成。壩型選擇應(yīng)綜合考慮下列因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定：1、壩址區(qū)河谷地形、壩址基巖、覆蓋層特征及地震烈度等基本地形地質(zhì)條 件。2、筑壩材料種類、性質(zhì)、數(shù)量、位置和開(kāi)采運(yùn)輸條件，以及樞紐建筑物開(kāi) 挖渣料的利用。3、施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、

6、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場(chǎng)地、運(yùn)輸條 件和初期度汛等施工條件。4、壩高:高壩宜研究比較心墻堆石壩和混凝土面板堆石壩； 低壩多采用均質(zhì) 壩。5、樞紐布置、壩基處理以及壩體與泄水、引水建筑物等連接。6、運(yùn)行條件：如對(duì)滲漏水量要求，上、下游水位變動(dòng)情況，分期建設(shè)等。7、大壩及樞紐的工程量、工期和造價(jià)。一級(jí)、二級(jí)低壩與三級(jí)及其以下的中壩，經(jīng)過(guò)論證可采用土工膜防滲體。 壩軸線較長(zhǎng)的土石壩根據(jù)地形、地質(zhì)及料場(chǎng)的具體條件，可分段采用不 同壩型，在壩型變化處應(yīng)設(shè)置漸變段?？紤]壩址區(qū)地形地質(zhì)條件、交通條件、氣候條件、防滲土料特性及工程投資 等因素，有競(jìng)爭(zhēng)力的為人工材料面板壩和心墻壩堆石壩壩殼兩種壩型。經(jīng)綜合比較

7、，人工材料面板壩方案樞紐布置緊湊靈活， 各建筑物相互施工干擾小，工期保 證率高、投資較小。經(jīng)綜合比選最終選擇采用人工材料面板壩壩型。四、壩體剖面設(shè)計(jì)4.1壩頂高程計(jì)算如題已知：壩高的計(jì)算，分別取正常水位，設(shè)計(jì)洪水位，校核洪水位計(jì)算取大值壩頂超高的確定，h=R+e+A波浪平均爬高：R -K-Kw-. 2h 2L,1 m2風(fēng)壅高度e按公式e KWD cos計(jì)算,二級(jí)壩采用多年平均最大風(fēng)速的1.5倍2gHm爬高：R Kw2h 2L,1 m2K一斜坡的粗糙率滲透系數(shù)，根據(jù)護(hù)面的類型查表m 一單坡的坡度系數(shù)，若單坡坡角為a ，則m=cosaKw 一經(jīng)驗(yàn)系數(shù)2h 2L 平均波高和波長(zhǎng)，km,采用宮廳水庫(kù)公

8、式計(jì)算宮廳水庫(kù)公式：2h=0.0166V5/4 D1/3 ;2L=10.4（2h）糙率滲透性系數(shù)K護(hù)面類型K護(hù)面類型K光滑不透水護(hù)面 （瀝青混凝土）1.0砌石護(hù)面0.750.80混凝土板護(hù)面0.9拋填兩層塊石（不 透水基礎(chǔ)）0.600.65草皮護(hù)面0.850.9拋填兩層塊石（透 水基礎(chǔ)）0.500.55經(jīng)驗(yàn)系數(shù)KWvgh-三11.52.02.53.03.54.0>5.0K W11.021.081.161.221.251.281.33初步擬定壩體采用人工材料面板壩，即m的取值為1:1.401:1.70 ,取 m=1.50oV020gH 9.8325 2400. 6931得Kw=1 ; K

9、=0.9 ; V=20m/s正常運(yùn)用情況下采用多年平均的1.5 倍;D=1km ;H=85; A=1512h 0. 0166V4D3=1.1652L10. 4 2h 0.8=7.837_K_Kw_,1m22h2L0.9 111.521.165 7.837=1.508kWd2gHmcos62_ 3. 610 6201.5100029_885=0.000194h=0.754一 .h0 754一 一因?yàn)?_5_0. 008870. 1 ,所以 R取 2.23 ;H 85h =R+e+A=2.23+0.000194+1=3.23正常蓄水位時(shí)壩頂高程325+3.23=328.23m4.1.1正常蓄水位4

10、.1.2設(shè)計(jì)洪水位V0gH0.68019. 8328. 31240得:Kw=1;K =0.9;正常運(yùn)用情況下采用多年平均的1.5倍512h 0. 0166V4D3=1.1650.82L10.4 2h=7.837R _K_Kw_.1m2,2h2L0.9 111.521.165 7. 837=1.508kvWd ecos2gHm62_ 3. 610 620 1.5100029.888. 31=0.000187h=0.754一 .h一0 754一 一因?yàn)?上01-7540. 008540. 1 ,所以 R取 2.23 ;H 88. 31h =R+e+A=2.23+0.000187+1=3.23設(shè)計(jì)洪

11、水位時(shí)壩頂高程328.31+3.23=331.54m4.1.3校核洪水位V020gH9.8330.66 2400.6711得:Kw=1;K =0.9;非常運(yùn)用條件，采用多年平均最大風(fēng)速；H=90.66kvWd ecos2gHm_ 3. 610 62021000297890.66=0.000180 512h 0. 0166V4D3=0.7020.82L 10.4 2h =7.837 R K K ,1m2_0. 9_1_.11.52=1.171 h=0.3512h2L,0. 702 7. 837h0 351因?yàn)?上02510. 003870. 1 ,所以 R取 2.23 ;H90. 66h =R+

12、e+A=2.23+0.000180+1=3.23校核洪水位時(shí)壩頂高程330.66+3.23=333.89m為保證大壩安全運(yùn)行，應(yīng)選取較大值，壩頂高程333.89m,取334ml河床平均高程240ml故壩高94m屬于高壩。4.2 壩頂寬度壩頂寬度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造、施工、運(yùn)行和抗震等因素確定。本壩為高壩，壩頂寬度為 10m4.3 壩坡壩坡應(yīng)該根據(jù)壩型、壩高、壩的等級(jí)、壩體和壩基材料的性質(zhì)、壩所能承受的荷載及施工條件、 運(yùn)用條件等因素， 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定， 確壩坡可以參考一下規(guī)律：1、在滿足穩(wěn)定要求的前提下，盡可能采用較陡的壩坡，以減少工程量2、從壩體的上下游壩坡比心墻壩的壩坡緩，以滿足抗?jié)B穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

13、性的要求。3、均質(zhì)壩的上下游壩坡通常比心墻壩的壩坡緩。4、心墻壩兩側(cè)壩殼采用非粘性土料，土體顆粒的內(nèi)摩擦較大，透水性大，上下游壩坡可陡些，壩體剖面較小，但是施工干擾大5、 粘土斜墻壩的上游壩坡比心墻壩的壩坡緩， 而下游壩坡可比心墻壩壩坡陡些，施工干擾小，斜墻易斷裂。6、土料相同時(shí)上游壩坡緩于下游壩坡，原因是上游壩坡經(jīng)常浸在水中，土的抗剪度低，庫(kù)水位下降時(shí)易發(fā)生滲流破壞。7、粘性土料的壩坡與壩高有關(guān)，壩高越大則壩坡越緩，而砂或者砂礫料霸體的壩坡與壩高關(guān)系不大。通常粘性土做成的壩坡，常沿著高度分成數(shù)段，每段1030米， 從上而下逐漸放緩， 相鄰坡率差值取0.5 或者 0.25. 砂土和砂礫料壩體可

14、不變坡，但一般也常采用變坡形式。8、碾壓堆石壩的壩坡比土壩陡。根據(jù)分析計(jì)算，選擇人工材料面板壩，上游壩坡 1:1.401:1.70 取 1:1.50 ，下游護(hù)坡 1:1.301:1.40（ 堆石 ）取 1:1.40 。五、壩體構(gòu)造設(shè)計(jì)5.1 壩頂壩頂寬度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造、 施工、 運(yùn)行和抗震等因素確定。 因?yàn)槭歉邏螇雾攲挾冗x用10m。壩頂蓋面材料采用砂礫石作為主要材料。其不足之處在于洪水漫過(guò)防浪墻后，會(huì)沖蝕壩頂材料使防浪墻掏腳而被推倒，造成洪水漫頂失事。壩頂面向上、下游側(cè)或下游側(cè)放坡。坡度選3%，以便于排除雨水，如上游側(cè)設(shè)置不透水防浪墻，路面也可以向一側(cè)傾斜。做好向下的排水系統(tǒng)。在壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪

15、墻，墻頂應(yīng)高于壩頂1m,防浪墻必須與防滲體緊密結(jié) 合。防浪墻堅(jiān)固不透水，并應(yīng)設(shè)置伸縮縫，做好止水。5.2 上游護(hù)坡混凝土和鋼筋混凝土板護(hù)坡： 當(dāng)筑壩地區(qū)缺乏石料時(shí)可采用此種型式。 預(yù)制 板的尺寸一般采用：方形板為 1.5m 1.5m2m 2nl£3m 3m,厚為0.l50.20m c 預(yù)制板底部設(shè)砂礫石或碎石墊層?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑的尺寸可大些，可采用 5m 5m、 10m 10m甚至20m 20m嚴(yán)寒地區(qū)冰推力對(duì)護(hù)坡危害很大，因此也有用混凝土板做護(hù)坡的，但其墊層厚度要超過(guò)凍深。5.3 下游護(hù)坡下游護(hù)坡類型有， 干砌石： 堆石、 卵石或者碎石； 草皮； 鋼筋混凝土框填石；其他形式（如土工合成材料） 。5.4 防滲體防滲體采用塑性心墻， 位于壩體中央或稍微偏向上游， 由黏土、 重壤土等粘性土料筑成。頂部高程高于設(shè)計(jì)洪水位0.30.6m ，且不低于校核洪水位。頂部的水平寬度應(yīng)考慮機(jī)械化施工的需要，不應(yīng)小于3m底部厚