本科畢業(yè)設(shè)計——柳江水利樞紐——深入重力壩施工導流設(shè)計

1、.四川大學本科生畢業(yè)設(shè)計柳江水利樞紐深入重力壩施工導流設(shè)計目錄目錄11.水文水利計算21.1設(shè)計洪水和校核洪水過程線的推求21.2調(diào)洪計算31.1.2手算成果41.2.2機算成果82.重力壩設(shè)計相關(guān)計算162.1 壩頂高程的計算162.2 非溢流壩段穩(wěn)定計算182.2.1 荷載與荷載組合192.2.2 穩(wěn)定計算方法202.2.3穩(wěn)定性計算成果212.3溢流壩相關(guān)計算272.3.1 堰面曲線計算272.3.2溢流壩穩(wěn)定性計算303施工導流設(shè)計323.1 圍堰的立面設(shè)計323.2 圍堰的平面設(shè)計463.3 導流隧洞設(shè)計461.水文水利計算1.1設(shè)計洪水和校核洪水過程線的推求本工程中，為了簡化計算過

2、程，并結(jié)合工程實際，選用同倍比放大法以峰控制對洪水過程線進行放大處理，計算過程如下：設(shè)計工況放大倍比：KQ=QmpQm=2186m3s1650m3s=1.325校核洪水工況放大倍比：KQ=QmpQm=2797m3s1650m3s=1.695各種工況洪水過程線如表1.1-1：表1.1-1 設(shè)計洪水、校核洪水工況洪水過程線時間t（h）01.252.53.7555.76.57.4流量Q（m³/s）5015050010001375150016501500放大后流量（設(shè)計洪水）66.24 198.73 662.42 1324.85 1821.67 1987.27 2186.00 1987.27

3、 放大后流量（校核洪水）84.76 254.27 847.58 1695.15 2330.83 2542.73 2797.00 2542.73 時間t（h）8.7101115202530流量Q（m³/s）10006335002501002525放大后流量（設(shè)計洪水）1324.85 838.63 662.42 331.21 132.48 33.12 33.12 放大后流量（校核洪水）1695.15 1073.03 847.58 423.79 169.52 42.38 42.38 圖像如下圖1.1-1：圖1.1-1設(shè)計洪水、校核洪水工況洪水過程線1.2調(diào)洪計算選擇堰型為WES剖面，依據(jù)溢

4、洪道設(shè)計規(guī)范 SL 253-2000，溢流計算公式如下：Q=cmsB2gH032 =1-0.2k+n-10H0nb 式中，Q流量，m3s；B溢流堰總凈寬，m；b單孔凈寬,m；n閘孔數(shù)目；H0計入行進流速水頭的堰上總水頭，m ；m二維WES實用堰流量系數(shù)；c上游堰坡影響系數(shù)；閘墩側(cè)收縮系數(shù)；0中墩形狀系數(shù)；k邊墩形狀系數(shù)；s淹沒系數(shù)；式中各子母意義如下圖1.1-2所示：圖1.1-2 溢流堰曲線此處不計行進流速水頭，取H0=469.13m-466.00m=3.13m；工程開挖高程為415.00m，P1=466.00m-415.00m=51.00m,由于不及行進流速水頭，H0Hd=1,P1Hd=P1

5、H0=513.13=16.29>1.33，由說明書表2.2.3-1查得，m=0.501；上游堰面坡度影響修正系數(shù)當上游堰面鉛直時，c=1.0； 為閘墩側(cè)收縮系數(shù),；中墩形狀系數(shù)0查說明書表2.2.3-2，hzH00.75,墩頭形狀設(shè)為半圓形，故可取0=0.45；邊墩形狀見說明書圖2.2.3-2，本工程設(shè)計邊墩為半圓形，所以k=0.7；淹沒系數(shù)，查表A 2.1-3，取s=0.995。所以:=1-0.2k+n-10H0nb=1-0.2×0.7+4×0.45×3.1340=0.8Q=cmsB2gH032=1×0.501×0.8×0.9

6、95×B×2×9.81×H032=1.7665BH0321.1.2手算成果擬定三種方案,分別是方案1：5孔×7m/孔，凈寬35m；方案2：5孔×8m/孔，凈寬40m；方案3:7孔×6m/孔，凈寬42m。對方案1設(shè)計洪水工況進行手算，為提高計算效率，其余方案進行機算，方案1手算過程如下：（1）由基本資料，水庫庫水位Z（m）與庫容V（萬m3）關(guān)系如下表1.1.2-1：表1.1.2-1 水位庫容曲線V(萬立方米)050100150200300400水位(m)428433437439441443444.7V(萬立方米)6009001

7、5002300330044005000水位(m)447.8451456.6462467.5472.5474.7繪制Z-V圖像如下圖1.1.2-1:圖1.1.2-1 水位庫容曲線Z-V圖（2）列表計算q-V曲線 在堰頂高程466.00m以上，假設(shè)不同的庫水位Z用它們分別減去堰頂高程466.00m，得第（2）欄所示的堰頂水頭H，帶入公式Q=1.7665×BH32選擇溢流堰總凈寬為40m，算出各H相應(yīng)的溢洪道泄流能力，加上發(fā)電量（計算公式：N=9.81QH，得Z值相應(yīng)的水庫泄流能力q=q溢+q電，列于第（3）欄。再由第（1）欄的Z值查Z-V曲線，得Z值相應(yīng)庫容V，見表1.1.2-2中第（4

8、）欄。表1.1.2-2水庫q-V關(guān)系計算表水庫q-V關(guān)系計算表庫水位Z（m）(1)461463465467469471473475堰頂水頭H（m）(2)02468101214泄洪能力q(m³)q電14 213 578 1050 1610 2245 2948 3711 q溢0 200 565 1038 1599 2234 2937 3701 q泄(3)14 213 578 1050 1610 2245 2948 3711 庫容V（萬m³）(4)2100 2400 2800 3250 3500 4050 4450 5000 （3）繪制q-V曲線，由上表中第（3）、（4）欄對應(yīng)值

9、，繪制該水庫的泄流曲線q-V，如下圖1.1.2-2：圖1.1.2-2 q-V曲線（4）推求下泄流量過程線q（t），按下表的格式逐時段進行試算。試算公式如下：Q1+Q22t-q1+q22t=V2-V1式中，Q1、Q2時段t始、末的入庫流量，m3s；q1、q2時段t始、末的出庫流量，m3s；V2、V1時段t始、末的水庫蓄水量，m3；t計算時段，h；對于第一時段，按起始條件V1=2262.75m3s,q1=13.49m3s和已知值Q1=66.24m3s、Q2=480m3s進行試算求V2,q2,與q-V曲線進行對比，使之與q-V曲線相符，試算結(jié)果如下表1.1.2-3：表1.1.2-3 試算列表時間t(

10、h)時段t（h）Q(m3s)Q1+Q22(m3s)Q1+Q22t(m3s)q(m3s)q1+q22(m3s)q1+q22t(m3s)V（萬m³）Z（m）066132263 461.82273546192 383 24803702860 462.629401880560 1120 414007503500 468.22175035001050 2100 6210013503570 468.52190038001165 2330 817009803089 467212692539775 1550 108395702629 46427241449460 920 126103502580 4

11、63.52580 1160340 680 145503302360 4622420840290 580 162902502150 4612245490220 440 182001902092 460.22166332170 340 20132150上表的計算數(shù)據(jù)繪制設(shè)計洪水過程線及下泄流量過程線，如下圖1.1.2-3：圖1.1.2-3 洪水及下泄流量過程線最終求得設(shè)計洪水時最高水位為468.50m,對應(yīng)最大下泄流量為1350m3s。1.2.2機算成果為進行多方案比較，以便于采用更優(yōu)方案，繼續(xù)選擇多個泄洪方案進行調(diào)洪計算，由于計算過程復雜，故采用計算軟件，利用計算機進行計算（注：為簡化計算及預(yù)留

12、一定安全度，機算時未計入電站發(fā)電引用流量），使用軟件為試算法計算調(diào)洪演算程序。水庫水位-庫容關(guān)系曲線如圖1.2.2-1：圖1.2.2-1 水庫水位-庫容關(guān)系曲線(1) 方案1：采用5孔7m，總凈寬35m，設(shè)計洪水工況下,溢洪道下泄流量關(guān)系表如下表1.2.2-1:表1.2.2-1 溢洪道下泄流量關(guān)系水庫水位（m）461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 下泄流量（m³/s）0 85 175 315 495 700 909 1115 1399 1660 1955 2230 設(shè)計洪水工況溢洪道下泄流量計算表如表1.2.2-2：表1.2.

13、2-2 設(shè)計洪水工況溢洪道下泄流量計算表方案1水庫設(shè)計情況下溢洪道下泄流量計算表時段序號（h）來水流Q(m3/s)平均流量 Qp(m3/s)來水量Qp×dt(萬m3)調(diào)洪下泄流量 q (m3/s)下泄平均流量qp(m3/s)下泄水量qp×dt(萬m3)余虧水量dV(萬m3)總庫容 V總(萬m3)水庫水位（m)0.0 0.0 0.0 2100.0 461.0 2.0 662.0 331.0 238.5 88.1 44.0 31.7 206.8 2306.0 462.0 4.0 1600.0 1131.0 814.5 578.2 333.1 239.9 574.6 2881.0

14、 465.4 6.0 2186.0 1893.0 1363.0 1328.6 953.4 686.4 676.5 3558.0 468.8 8.0 1300.0 1743.0 1255.0 1588.7 1458.6 1050.2 204.7 3763.0 469.7 10.0 730.0 1015.0 730.8 1224.3 1406.5 1012.7 -281.9 3481.0 468.4 12.0 510.0 620.0 446.4 877.8 1051.0 756.7 -310.3 3170.0 466.9 14.0 360.0 435.0 313.2 636.7 757.3 545

15、.2 -232.0 2938.0 465.7 16.0 285.0 322.5 232.2 467.7 552.2 397.6 -165.4 2773.0 464.9 18.0 185.0 235.0 169.2 344.7 406.2 292.5 -123.0 2650.0 464.2 20.0 120.0 152.5 109.8 234.5 289.6 208.5 -98.7 2551.0 463.4 22.0 90.0 105.0 75.6 166.9 200.7 144.5 -68.9 2482.0 462.9 設(shè)計洪水工況下洪水下泄過程線如下圖1.2.2-2：圖1.2.2-2 水庫水

16、位-庫容關(guān)系曲線求得設(shè)計洪水工況下最高水位為469.727m，最大泄流量為1588.73m³/s；校核洪水工況下，溢洪道下泄流量關(guān)系表如下表1.2.2-3:表1.2.2-3 溢洪道下泄流量水庫水位m461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 下泄流量（m³/s）0 85 175 315 495 700 909 1115 1399 1660 1955 2230 校核洪水工況下溢洪道下泄流量計算表如下表1.2.2-4：表1.2.2-4 校核洪水工況下溢洪道下泄流量計算表方案1水庫校核情況下溢洪道下泄流量計算表時段序號（h）來水

17、流Q(m3/s)平均流量 Qp(m3/s)來水量Qp×dt(萬m3)調(diào)洪下泄流量 q (m3/s)下泄平均流量qp(m3/s)下泄水量qp×dt(萬m3)余虧水量dV(萬m3)總庫容 V總(萬m3)水庫水位（m)0 0 0 2100 461 2 848 424 305 114 57 41 264 2364 462 4 2047 1447 1042 786 450 324 718 3082 466 6 2797 2422 1744 1756 1271 915 829 3911 470 8 1663 2230 1606 2015 1886 1358 248 4159 471 1

18、0 934 1299 935 1618 1817 1308 -373 3786 470 12 653 793 571 1095 1357 977 -406 3381 468 14 461 557 401 803 949 683 -282 3098 466 16 365 413 297 591 697 502 -205 2894 465 18 237 301 216 435 513 370 -153 2741 465 20 154 195 140 308 372 268 -127 2614 464 22 115 134 97 205 256 185 -88 2526 463 校核洪水工況洪水下泄

19、過程線如下圖1.2.2-3：圖1.2.2-3 校核洪水工況洪水下泄過程線求得校核洪水工況下最高水位為471.251m，最大泄流量為2024.14m³/s。(2) 方案2：采用5孔7m，總凈寬35m，設(shè)計洪水工況下,溢洪道下泄流量關(guān)系表如下表1.2.2-5:表1.2.2-5 設(shè)計洪水工況下,溢洪道下泄流量關(guān)系表水庫水位m461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 下泄流量（m³/s）0 100 200 370 565 800 1038 1300 1599 1915 2234 2595 設(shè)計洪水工況溢洪道下泄流量計算表如下表1

20、.2.2-6：表1.2.2-6 設(shè)計洪水工況溢洪道下泄流量計算表方案2水庫設(shè)計情況下溢洪道下泄流量計算表時段序號（h）來水流Q(m3/s)平均流量 Qp(m3/s)來水量Qp×dt(萬m3)調(diào)洪下泄流量 q (m3/s)下泄平均流量qp(m3/s)下泄水量qp×dt(萬m3)余虧水量dV(萬m3)總庫容 V總(萬m3)水庫水位（m)0 0 0 2100 461 2 662 331 238 101 51 36 202 2302 462 4 1600 1131 814 629 365 263 552 2854 465 6 2186 1893 1363 1415 1022 736

21、 627 3481 468 8 1300 1743 1255 1639 1527 1099 155 3637 469 10 730 1015 731 1219 1429 1029 -298 3338 468 12 510 620 446 848 1034 744 -298 3040 466 14 360 435 313 602 725 522 -209 2831 465 16 285 323 232 443 523 376 -144 2687 464 18 185 235 169 317 380 274 -105 2583 464 20 120 153 110 206 262 188 -79

22、2504 463 22 90 105 76 172 189 136 -60 2444 463 設(shè)計洪水工況洪水下泄過程線如下圖1.2.2-4：圖1.2.2-4 設(shè)計洪水工況洪水下泄過程線求得設(shè)計洪水工況下最高水位為469.126m，最大泄流量為1638.3m³/s；校核洪水工況下，溢洪道下泄流量關(guān)系表如下:校核洪水工況下,溢洪道下泄流量關(guān)系表如下表1.2.2-7:表1.2.2-7 校核洪水工況下,溢洪道下泄流量關(guān)系表水庫水位m461462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 下泄流量（m³/s）0100 200 370 565 8

23、00 1038 1300 1599 1915 2234 2595 校核洪水工況溢洪道下泄流量計算表如下表1.2.2-8：表1.2.2-8 校核洪水工況溢洪道下泄流量計算表方案2水庫校核情況下溢洪道下泄流量計算表時段序號（h）來水流Q(m3/s)平均流量 Qp(m3/s)來水量Qp×dt(萬m3)調(diào)洪下泄流量 q (m3/s)下泄平均流量qp(m3/s)下泄水量qp×dt(萬m3)余虧水量dV(萬m3)總庫容 V總(萬m3)水庫水位（m)0002100461284842430512965472592359462420471447104285549235468830464666

24、27972422174418891372988756380247081663223016062092199014331733975471109341299935157218321319-38435914691265379357110591315947-376321546714461557401756907653-253296346616365413297553655471-174278946518237301216411482347-131265846420154195140274342247-10625524632211513497191232167-702482463校核洪水工況洪水下泄過

25、程線如下圖1.2.2-5：圖1.2.2-5 校核洪水工況洪水下泄過程線求得校核洪水工況下最高水位為470.57m，最大泄流量為2097.24m³/s。(3)方案3：采用7孔6m，總凈寬42m，設(shè)計洪水工況下,溢洪道下泄流量關(guān)系表如下表1.2.2-9:表1.2.2-9 溢洪道下泄流量關(guān)系表水庫水位m461462463464465466467468469470471472下泄流量（m³/s）0100210395593810109013601680200023462720設(shè)計洪水工況溢洪道下泄流量計算表如下表1.2.2-10：表1.2.2-10 設(shè)計洪水工況溢洪道下泄流量計算表方

26、案3水庫設(shè)計情況下溢洪道下泄流量計算表時段序號（h）來水流Q(m3/s)平均流量 Qp(m3/s)來水量Qp×dt(萬m3)調(diào)洪下泄流量 q (m3/s)下泄平均流量qp(m3/s)下泄水量qp×dt(萬m3)余虧水量dV(萬m3)總庫容 V總(萬m3)水庫水位（m)000210046126623312381015136202230246241600113181464537326954628484656218618931363144810467536103458468813001743125516571552111813735954691073010157311214143

27、61034-3033292467125106204468191017732-286300646614360435313602710512-198280846516285323232443523376-144266446418185235169307375270-101256346420120153110204256184-742489463229010576171188135-592429463設(shè)計洪水工況洪水下泄過程線如下圖1.2.2-6：圖1.2.2-6 校核洪水工況洪水下泄過程線求得設(shè)計洪水工況下最高水位為468.928m，最大泄流量為1656.91m³/s；校核洪水工況下,溢

28、洪道下泄流量關(guān)系表如下表1.2.2-11:表1.2.2-11 校核工況溢洪道下泄流量水庫水位m461462463464465466467468469470471472下泄流量（m³/s）0100210395593810109013601680200023462720方案3校核洪水工況溢洪道下泄流量計算表如下表1.2.2-12：表1.2.2-12 校核洪水工況溢洪道下泄流量計算表方案3水庫校核情況下溢洪道下泄流量計算表時段序號（h）來水流Q(m3/s)平均流量 Qp(m3/s)來水量Qp×dt(萬m3)調(diào)洪下泄流量 q (m3/s)下泄平均流量qp(m3/s)下泄水量qp&#

29、215;dt(萬m3)余虧水量dV(萬m3)總庫容 V總(萬m3)水庫水位（m)000210046121286446201073921394614848488351168946728424234636204714471042915541390652307546682797242217441950143310327123787470101663223016062129204014691373925470129341299935156018451328-39335314691465379357110421301937-366316646716461557401732887639-238292846

30、618365413297552642462-165276346520237301216409481346-130263346422154195140260335241-1012533463校核洪水工況洪水下泄過程線如下圖1.2.2-7：圖1.2.2-7 校核洪水工況洪水下泄過程線求得校核洪水工況下最高水位為470.373m，最大泄流量為2129,17m³/s機算調(diào)洪過程如下：機算結(jié)果統(tǒng)計如下表1.2.2-13：表1.2.2-13 機算結(jié)果統(tǒng)計表方案計算工況溢洪道最大泄量m³s最高水位/m孔數(shù)n孔寬/m總凈寬/m1設(shè)計洪水57351588.73469.727校核洪水2015.

31、38471.2192設(shè)計洪水58401638.79469.126校核洪水2092.03470.573設(shè)計洪水76421656.91468.928校核洪水2129.18470.373通過比較優(yōu)化（詳見說明書），采用方案2計算結(jié)果，設(shè)計洪水工況時最高水位為469.126m，取469.13m,對應(yīng)最大下泄流量為1638.79m³s,此時下游水位高程為426.63m；采用校核洪水工況時最高水位為470.57m，對應(yīng)最大下泄流量為2092.03m³s,此時下游水位高程為427.1m；正常高水位時，對應(yīng)的下游水位高程為422.05m。2.重力壩設(shè)計相關(guān)計算2.1 壩頂高程的計算依據(jù)水工

32、建筑物,計算公式為h=h1%+hz+hc式中，h防浪墻至設(shè)計洪水位或校核洪水位的高差，m； h1%累計頻率為1%時的波浪高差，m； hz波浪中心線高于靜水位的高度，m； hc安全加高，m；使用官廳水庫公式計算h2、 h1%。（1） 求雍高hz1） 求hlhl=0.0166v054D13 式中，hl波高，m； v0計算風速，m/s；指水面以上10m處10min的風速平均值，水庫為正常蓄水位和設(shè)計洪水位時，宜采用相應(yīng)季節(jié)50年重現(xiàn)期出現(xiàn)的最大風速校核洪水位時，宜采用相應(yīng)洪水期最大風速的多年平均值，此處設(shè)計洪水位時取v0=16.9m/s,校核洪水時取v0=7.2m/s； D吹程，km；故設(shè)計洪水位時

33、，hl=0.0166v054D13=0.0166×16.954×213=0.717m；校核洪水位時，hl=0.0166v054D13=0.0166×16.97.254×213=0.247m；2） 計算波長L設(shè)計洪水位時，L=10.4hl0.8=10.4×0.7170.8=7.97m;校核洪水位時，L=10.4hl0.8=10.4×0.2470.8=3.398m;3） 計算雍高hzhz=hlLcth2HL 式中，L波長，m； hl波高，m； H壩前水深，m；設(shè)計洪水位時，H=469.13m-415.00m=54.13m;hz=hlLct

34、h2HL=2××0.71727.97cth2××54.137.97=0.20cth42.67=0.20m 校核洪水位時，H=470.57m-415.00m=55.57m;hz=hlLcth2HL=2××0.24723.398cth2××55.573.398=0.056cth102.75=0.056m ;正常水位時，h=466.00m-415.00m=51.00m；hz=hlLcth2HL=×0.71727.97cth2××517.97=0.20cth40.21=0.20m 其中，cth

35、函數(shù)為雙曲余弦函數(shù)，cth z=ez+e-zez-e-z;(2)計算h1%gDv02=9.81m/s2×2×103m(16.9m/s)2=67.22;即gDv02=20250；故hl=h5%，需推算累計頻率1%的波高。設(shè)計洪水位時，h1%=1.24h5%=1.24×0.20m=0.25m;正常洪水位時，h1%=1.24h5%=1.24×0.20m=0.25m;校核洪水位時，h1%=1.24h5%=1.24×0.056m=0.07m;（3）求超高hc本工程為中型工程，大壩為重要永久性建筑物，壩的安全級別為3級，取hc=0.4m;由上述結(jié)果，h計算

36、如下：設(shè)計洪水位時，h=h1%+hz=0.20m+0.25m=0.45m;正常運行水位時，h=h1%+hz+hc=0.056m+0.25m+0.4m=0.706m=0.71m校核洪水位時，h=h1%+hz+hc=0.07m+0.056m+0.4m=0.53m;壩頂高程計算如下：設(shè)計洪水位：H=469.13m+0.45m=469.58m;正常運行時：H=466.00m+0.71m=466.71m；校核洪水位：H=470.57m+0.53m=471.10m;整理在表格內(nèi)，結(jié)果如下表2.1：表2.1 壩頂高程計算統(tǒng)計表雍高hz累計頻率為1%時的波浪高差h1%（m）超高hc（m）防浪墻至設(shè)計洪水位或校

37、核洪水位的高差h（m）水位（m）壩頂高程（m）設(shè)計洪水工況0.200.250.40.45469.13469.58正常運行工況0.200.250.40.71466.00466.71校核洪水工況0.0560.070.40.53470.57471.10最終結(jié)果壩頂高程取471.10m。2.2 非溢流壩段穩(wěn)定計算壩頂寬度一般取壩高的8%10%，且不小于2m，壩高為：471.10m-415.00m=56.1m，故d=4.49m5.61m,本工程壩頂有特殊要求，需設(shè)置門機，所以取壩頂寬度為8m。由水工建筑物壩上游取鉛直，下游坡率為0.60.8，此處取0.75進行初步設(shè)計，底寬約為壩高的0.70.9倍，取值

38、為39.27m50.49m，按上游垂直，下游邊坡1:0.75，計算底邊長為42.08；設(shè)計圖如下圖2.2-1（注：圖中尺寸單位為m）：圖2.2-1 初步設(shè)計非溢流壩段剖面圖在CAD繪圖軟件中測量得圖中相關(guān)參數(shù)得壩體面積為S1=1222.87m2；下游水重S2=50.72m2。計算示意圖如下2.2-2（圖中尺寸均以m計）：圖2.2-2 優(yōu)化設(shè)計非溢流壩段剖面圖2.2.1 荷載與荷載組合由水工建筑物，各種情況下的荷載組合按下表2.2.1進行選?。罕?.2.1 荷載組合荷載組合主要考慮情況荷載附注自重靜水壓力揚壓力泥沙壓力浪壓力冰壓力地震荷載動水壓力土壓力其他荷載基本組合（1）正常蓄水位情況 土壓力

39、根據(jù)外是否填有土石而定（2）設(shè)計洪水位情況 土壓力根據(jù)外是否填有土石而定（3）冰凍情況靜水壓力及揚壓力按相應(yīng)的冬季水庫水位計算特殊組合（1）校核洪水位情況（2）地震情況靜水壓力、揚壓力和浪壓力按正常蓄水位計算。有論證時可另作規(guī)定2.2.2 穩(wěn)定計算方法壩體的穩(wěn)定性計算有兩種計算方法：（1）按抗剪強度公式計算k=f'W+c'AP式中，k按抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) f壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)，f=1.0； c壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，c=800Kpa； A壩基接觸面積，； W 作用于壩體上全部荷載（包括揚壓力）對滑動面的法向分值，KN；P作用于壩體上

40、全部荷載對滑動面的切向分值，KN；（2） 按抗剪強度公式計算k=fWP式中，k按抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，由基礎(chǔ)資料，f=0.65；重力壩的穩(wěn)定分析中,抗剪斷強度及抗剪強度系數(shù)按表2.2.2-1和表2.2.2.-1進行取值.表2.2.2-1 壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K'荷載組合K'基本組合3.0特殊組合（1）2.5（2）2.3表2.2.2-2 壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K荷載組合壩的級別123基本組合1.101.051.05特殊組合（1）1.051.001.00（2）1.001.001.002.2.3穩(wěn)定性計算成果1.首先進行設(shè)計洪水工

41、況基本組合下的荷載計算，應(yīng)考慮自重、靜水壓力、揚壓力、泥沙壓力、浪壓力、動水壓力及基本荷載。a壩體自重及上下游水重壩體重力：W1=S1式中，W1壩體自重，KNm；壩體混凝土容重，KNm3; S1 壩體面積，；W1=S1=2.4×103kgm3×9.81Nkg×1222.87m2=28791.25KNm下游水自重：W2=S2式中，W2下游水重，KNm；水的容重，取9.81KNm3; S2 下游水重面積，；由剖面圖測量得下游水重面積為50.71；W2=S2=9.81KNm3×50.71m2=497.47KNm b靜水壓力Pw=12wH2式中，Pw上游靜水壓力

42、，KN/m； w水的重度，KN/m³，可采用9.81KN/m³；對泥沙多的河流，可視實際情況而定，本工程河水中泥沙含量不大，取9.81KN/m³； H計算總水頭，m；按計算水位與壩底高差確定；上游水壓力計算總水頭：H1 =469.13m-415.00m=54.13m下游水壓力計算總水頭：H2=426.63m-415.00m=11.63m；上游靜水壓力： Pw1=12wH12=12×9.81kNm3×54.132=14400KNm下游靜水壓力：Pw2=12wH22=12×9.81kNm3×11.632=663.44KNmc揚壓

43、力 壩基未設(shè)防滲帷幕和上游排水孔時，計算如下圖2.2.3-1：H1=54.13m, H2=11.63m, H1-H2=54.13m-11.63m=42.5m;揚壓力面積為：S=1400.3416；揚壓力：P=水S=9.81KN/m³×1400.3416=13737.35KNm；圖2.2.3-1 揚壓力計算圖d泥沙壓力PskPsk=12sbhstan2(45°-s2)式中，Psk淤沙壓力值，KNm； sb淤沙的浮重度，KNm3； hs壩前淤沙的淤積厚度，m； s淤沙的內(nèi)摩擦角，（°）；sb=0.75tm3=7.36KNm3hs=432.00m-415.00

44、m=17.00mPsk=12sbhstan245°-s2=12×7.36×17.00×tan245°-13°2KNm=672.91KNm e浪壓力PwkPwk=14wLm(h1%+hz)hz=h1%2Lmcth2HLmHcr=Lm4lnLm+2h1%Lm-2h1%式中，Pwk單位長度迎水面的浪壓力，KNm；w水的重度，9.81KNm3；Lm平均波長，m；h1%累積頻率為1%的波高，m；H擋水建筑物飲水面前的水深，m；hz波浪中心線至計算水位的高度，m；Hcr使波浪破碎的臨界水深，m。由前面計算，Lm=7.97m, h1%=0.25m；

45、Hcr=Lm4lnLm+2h1%Lm-2h1%=7.974ln7.97+2×0.257.97-2×0.25=0.25m H=54.13m,Hcr=0.25m,Lm=7.97m；滿足HHcr且HLm2故浪壓力計算如下：h1%=0.25mhz=h1%2Lmcth2HLm=×0.2527.97cth2×54.137.97=0.02mPwk=14wLmh1%+hz=14×9.81×7.97×0.25+0.02=5.28KNmf穩(wěn)定性計算（1）按抗剪斷強度公式計算穩(wěn)定性k=f'W+c'AP=f'W1+W2-P+

46、c'APw1-Pw1+Psk+Pwk=1.0×28791.25+497.47-13737.35+800×42.0814400-663.44+672.91+5.28=3.41k=3.41>k=3.0抗剪斷強度滿足要求；（2）按抗剪強度公式計算k=fWP=fW1+W2-PPw1-Pw1+Psk+Pwk=0.65×28791.25+497.47-13737.3514400-663.44+672.91+5.28=0.70k=0.70<k=1.05不滿足穩(wěn)定性要求，故需對大壩優(yōu)化設(shè)計，并考慮基礎(chǔ)帷幕灌漿。1. 大壩剖面優(yōu)化方案 為增加大壩穩(wěn)定安全系數(shù),將

47、上游折坡取為0.15,并考慮帷幕灌漿，大壩剖面和揚壓力及水重計算剖面如下圖2.2.3-2、圖2.2.3-3、圖2.2.3-4、圖2.2.3-5所示：圖2.2.3-2 壩體剖面圖圖2.2.3-3 設(shè)計工況揚壓力計算圖圖2.2.3-4 校核工況揚壓力計算圖圖2.2.3-5 正常工況揚壓力計算圖依照前述原理，相關(guān)力的計算列成表格，計算成果如下表2.2.3-1、表2.2.3-2、表2.2.3-3表2.2.3-4：表2.2.3-1設(shè)計工況穩(wěn)定性計算成果表基本參數(shù)（設(shè)計工況）（基本組合）設(shè)計工況穩(wěn)定性計算上游水深H1（m）54.13壩體自重W1（KN/m）32164.59下游水深H2（m）11.63上游水

48、自重W2（KN/m）1727.44壩體面積（）1366.38下游水自重W3（KN/m）530.72混凝土容重（KN/m³）23.54揚壓力P（KN/m）9738.68上游水自重面積（）176.09上游水壓力Pw1（KN/m）14371.93下游水自重面積（）54.1下游水壓力Pw2（KN/m）663.44抗剪斷摩擦系數(shù)f11泥沙壓力Psk（KN/m）672.91抗剪摩擦系數(shù)f20.65浪壓力Pwk（KN/m）5.28粘聚力c'(Pa)800大壩底寬（m）49.38抗剪斷強度穩(wěn)定系數(shù)k'4.46揚壓力面積（）992.73抗剪強度穩(wěn)定系數(shù)k1.12表2.2.3-2 正常工況穩(wěn)定性計算成果表基本參數(shù)（正常工況）（基本組合）正常工況穩(wěn)定性計算上游水深H1（m）51壩體自重W1（KN/m）32164.59下游水深H2（m）6.05上游水自重W2（KN/m）1589.22壩體面積（）1366.38下游水自重W3（KN/m）143.62混凝土容重（KN/m³）23.54揚壓力P（KN/m）6314.01上游水自重面積（）162上游水壓力Pw1（KN/m）12757.91下游水自重面積（）14.64下游水壓力Pw2（KN/m）179.54抗剪斷摩擦系數(shù)f11泥沙