土石壩課程設(shè)計(jì)長(zhǎng)春工程學(xué)院2014級(jí)

1、目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc470451693 第一部分：基本資料 PAGEREF _Toc470451693 h 1 PAGEREF _Toc470451693 h HYPERLINK l _Toc470451694 1.1 壩址區(qū)自然條件 PAGEREF _Toc470451694 h 1 PAGEREF _Toc470451694 h HYPERLINK l _Toc470451695 1.2 壩址區(qū)地質(zhì)條件 PAGEREF _Toc470451695 h 2 PAGEREF _Toc470451695 h HYPERLINK l _Toc4704

2、51696 1.3 建筑材料物理力學(xué)指標(biāo) PAGEREF _Toc470451696 h 3 PAGEREF _Toc470451696 h HYPERLINK l _Toc470451697 1.4 其它資料 PAGEREF _Toc470451697 h 4 PAGEREF _Toc470451697 h HYPERLINK l _Toc470451698 1.4.1 工程規(guī)模 PAGEREF _Toc470451698 h 4 PAGEREF _Toc470451698 h HYPERLINK l _Toc470451699 1.4.2 水文、水利計(jì)算及調(diào)洪演算成果 PAGEREF _T

3、oc470451699 h 4 PAGEREF _Toc470451699 h HYPERLINK l _Toc470451700 2 壩型選擇及布置 PAGEREF _Toc470451700 h 5 PAGEREF _Toc470451700 h HYPERLINK l _Toc470451701 2.1 壩型選擇 PAGEREF _Toc470451701 h 5 PAGEREF _Toc470451701 h HYPERLINK l _Toc470451702 2.2 樞紐建筑物及其布置 PAGEREF _Toc470451702 h 6 PAGEREF _Toc470451702 h

4、 HYPERLINK l _Toc470451703 2.2.1 樞紐組成建筑物 PAGEREF _Toc470451703 h 6 PAGEREF _Toc470451703 h HYPERLINK l _Toc470451704 2.2.2 樞紐總體布置 PAGEREF _Toc470451704 h 6 PAGEREF _Toc470451704 h HYPERLINK l _Toc470451705 第二部分：設(shè)計(jì)過(guò)程及成果 PAGEREF _Toc470451705 h 7 PAGEREF _Toc470451705 h HYPERLINK l _Toc470451706 一、樞紐布

5、置 PAGEREF _Toc470451706 h 7 PAGEREF _Toc470451706 h HYPERLINK l _Toc470451707 1.1 壩軸線選擇 PAGEREF _Toc470451707 h 7 PAGEREF _Toc470451707 h HYPERLINK l _Toc470451708 1.2 壩型確定 PAGEREF _Toc470451708 h 7 PAGEREF _Toc470451708 h HYPERLINK l _Toc470451709 1.3 樞紐建筑物及其布置 PAGEREF _Toc470451709 h 9 PAGEREF _To

6、c470451709 h HYPERLINK l _Toc470451710 二、剖面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470451710 h 10 PAGEREF _Toc470451710 h HYPERLINK l _Toc470451711 2.2.1 壩頂高程 PAGEREF _Toc470451711 h 10 PAGEREF _Toc470451711 h HYPERLINK l _Toc470451712 2.2.2 壩頂寬度 PAGEREF _Toc470451712 h 16 PAGEREF _Toc470451712 h HYPERLINK l _Toc470451713 2

7、.2.3 上下游邊坡 PAGEREF _Toc470451713 h 16 PAGEREF _Toc470451713 h HYPERLINK l _Toc470451714 2.2.4 壩底寬度 PAGEREF _Toc470451714 h 17 PAGEREF _Toc470451714 h HYPERLINK l _Toc470451715 2.2.5 防滲體尺寸確定 PAGEREF _Toc470451715 h 17 PAGEREF _Toc470451715 h HYPERLINK l _Toc470451716 三、土料設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470451716 h 19

8、 PAGEREF _Toc470451716 h HYPERLINK l _Toc470451717 2.3.1 土料設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470451717 h 19 PAGEREF _Toc470451717 h HYPERLINK l _Toc470451718 2.3.2 填筑標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc470451718 h 20 PAGEREF _Toc470451718 h HYPERLINK l _Toc470451719 四、防滲排水設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470451719 h 20 PAGEREF _Toc470451719 h HYPERLINK l _

9、Toc470451720 五、土石壩穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc470451720 h 34 PAGEREF _Toc470451720 h HYPERLINK l _Toc470451721 2.5.1 工況選擇 PAGEREF _Toc470451721 h 34 PAGEREF _Toc470451721 h HYPERLINK l _Toc470451722 2.5.2 穩(wěn)定計(jì)算 PAGEREF _Toc470451722 h 34 PAGEREF _Toc470451722 h HYPERLINK l _Toc470451723 六、土石壩的地基處理 PAGEREF _Toc4

10、70451723 h 36 PAGEREF _Toc470451723 h HYPERLINK l _Toc470451724 1、巖基處理 PAGEREF _Toc470451724 h 36 PAGEREF _Toc470451724 h HYPERLINK l _Toc470451725 2、砂礫石壩基處理 PAGEREF _Toc470451725 h 37 PAGEREF _Toc470451725 h HYPERLINK l _Toc470451726 3、細(xì)砂和軟黏土壩基處理 PAGEREF _Toc470451726 h 37 PAGEREF _Toc470451726 h H

11、YPERLINK l _Toc470451727 七、土石壩兩岸連接物設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470451727 h 37 PAGEREF _Toc470451727 h HYPERLINK l _Toc470451728 1、壩體與壩基及岸坡的連接 PAGEREF _Toc470451728 h 37 PAGEREF _Toc470451728 h HYPERLINK l _Toc470451729 2、壩體與混凝土建筑物的連接 PAGEREF _Toc470451729 h 37 PAGEREF _Toc470451729 h HYPERLINK l _Toc470451730 八、

12、土石壩細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470451730 h 38 PAGEREF _Toc470451730 h HYPERLINK l _Toc470451731 1、壩頂構(gòu)造 PAGEREF _Toc470451731 h 38 PAGEREF _Toc470451731 h HYPERLINK l _Toc470451732 2、護(hù)坡 PAGEREF _Toc470451732 h 38 PAGEREF _Toc470451732 h HYPERLINK l _Toc470451733 3、反濾層 PAGEREF _Toc470451733 h 39 PAGEREF _Toc47

13、0451733 h HYPERLINK l _Toc470451734 4、排水體 PAGEREF _Toc470451734 h 40 PAGEREF _Toc470451734 h HYPERLINK l _Toc470451735 5、馬道 PAGEREF _Toc470451735 h 41 PAGEREF _Toc470451735 h HYPERLINK l _Toc470451736 九、參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc470451736 h 42 PAGEREF _Toc470451736 h 第一部分：基本資料小浪底水利樞紐工程是以防洪（包括防凌）、減淤為主，兼顧供水、灌溉

14、、發(fā)電、蓄清排渾，除害興利的綜合利用的水利樞紐。小浪底水利樞紐工程屬一等工程，主要建筑物為1級(jí)，按千年一遇洪水設(shè)計(jì)，洪峰流量為40000m3/s（三門峽水庫(kù)不控制的情況下）。水庫(kù)防洪限制水位275m，總庫(kù)容126.5億m3，長(zhǎng)期有效庫(kù)容51億m3為不完全年調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站總裝機(jī)容量180萬(wàn)千瓦，正常運(yùn)用期的保證出力為30萬(wàn)千瓦。1.1 壩址區(qū)自然條件小浪底工程位于黃河中游最后一個(gè)峽谷的出口，上距三門峽水庫(kù)130km，下游是黃淮海平原。壩址處河道自西向東，水面寬約200m，河床底寬400m600m，河床最低高程約130m，河灘分布在南岸。距離地面十米處的風(fēng)速為15m/s，吹程為6km。本地區(qū)地震基

15、本烈度為7度，擋水建筑物要求按8度地震烈度設(shè)計(jì)，非擋水建筑物設(shè)防烈度為7度，峰值加速度為0.215g?；炷僚c基巖之間的抗剪摩擦系數(shù)f=0.65。由于受地形、氣候、產(chǎn)流條件的影響，黃河徑流的地區(qū)分布很不平衡。大部分徑流來(lái)自蘭州以上及龍門到三門峽區(qū)間。受大氣環(huán)流和季風(fēng)的影響，黃河徑流的年際變化較大，年內(nèi)分配很不均衡。干流及較大支流汛期徑流量占全年的60%左右，每年3月份-6月份，徑流量只占全年的10%-20%，小浪底水利樞紐控制黃河90%的水量。黃河流域的洪水主要由暴雨形成，發(fā)生時(shí)間為6-10月，其中大洪水和特大洪水的發(fā)生時(shí)間，蘭州以上一般在7月-9月，三門峽-花園口之間在7月中旬到8月中旬。黃

16、河洪水的洪峰形式，上游為矮胖型，洪水歷時(shí)較長(zhǎng)，洪峰較低。中游洪水形式為高瘦型，洪水歷時(shí)較短，洪峰較高。小浪底樞紐2000年水平年設(shè)計(jì)多年平均年徑流為277.6億m3，設(shè)計(jì)年均輸沙量13.5億t，年平均含沙量48.6kg/m3，在天然情況下汛期7月9月來(lái)沙量占85%。不同頻率的洪峰流量見(jiàn)下。表1-1 不同頻率的洪峰流量表頻率0.010.11洪峰流量（Q/m3）523004000027500黃河徑流的泥沙含量居世界首位，多年平均含沙量37.6kg/m3，多年平均輸沙量13.51億T。在一年之中，泥沙主要集中在汛期，干流站7-9月沙量占全年沙量的80%左右，支流站接近100%；汛期沙量又集中在幾次暴

17、雨洪水之中。黃河泥沙約有1/4沉積在下游河床，致使下游河床每年以10cm速度抬高。小浪底水利樞紐控制近100%的沙量。1.2 壩址區(qū)地質(zhì)條件小浪底工程壩址河床覆蓋層最深達(dá)74m。壩址區(qū)出露基巖為二、三疊系砂巖和粘土巖互層，壩址左岸岸坡較陡，由紫紅色砂巖夾薄層粘土巖組成，基巖出露高程為290m300m，出露的地程其上為黃土覆蓋，厚10m20m。壩址右岸岸坡較緩，離河岸較遠(yuǎn)處基巖出露高程為380m400m，由青灰色砂巖和紫紅色粘土巖組成。壩址區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，沿壩軸線有13條斷層，其中對(duì)大壩影響較大的F1斷層位于河床右岸岸邊，走向大致與河道平行，斷層帶物質(zhì)為斷層泥、角礫及巖粉，為一隔水?dāng)鄬?。河床砂?/p>

18、石覆蓋層厚度一般為30m40m，最厚約80m，河床右側(cè)覆蓋層下有一基巖陡坎，壩軸線處陡坎高45m，坎的坡度約為1：0.35，向上游陡坎逐漸變緩直至消失。壩址區(qū)兩岸及壩肩基巖泥化夾層發(fā)育，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：f=0.230.28，C=10 kpa。夾層抗剪強(qiáng)度低，給壩體、壩肩均帶來(lái)嚴(yán)重的穩(wěn)定問(wèn)題。1.3 建筑材料物理力學(xué)指標(biāo)粘土在天然狀態(tài)下：粘粒含量30%40%；天然含水量23%24%；塑性指數(shù)1517；不均勻系數(shù)50；有機(jī)質(zhì)含量0.4%；水溶鹽含量2%；塑限17%19%；比重2.72.72。擾動(dòng)后的主要物理力學(xué)指標(biāo)為干容重15.0kN/m3;飽和容重19.0kN/m3；浮容重11.0kN/m3；滲

19、透系數(shù)110-6cm/s。砂礫石滲透系數(shù)310-3cm/s；內(nèi)摩擦角：=25；比重2.72，不均勻系數(shù)=15。表1-2 不同礫石含量設(shè)計(jì)干容重參考值表大于5mm的含礫量P（%）102021303140415051606170設(shè)計(jì)干容重（kN/m3）17.0017.5018.5019.0019.5020.001.4 其它資料1.4.1 工程規(guī)模小浪底水利樞紐位于三門峽水利樞紐下游130公里、河南省洛陽(yáng)市以北40公里的黃河干流上，下距鄭州花園口128公里，工程以防洪（包括防凌）、減淤為主，兼顧供水、灌溉、發(fā)電、蓄清排渾，除害興利，樞紐是由攔河大壩及泄水排沙等建筑物組成。攔河大壩總長(zhǎng)1667m，泄洪

20、建筑物由泄洪底孔和溢洪道組成，溢洪道布置3孔閘門，閘門尺寸11.517.5m。工程總庫(kù)容126.5億m3，按水利部、能源部頒布的水利水電工程的分等分級(jí)指標(biāo)，確定樞紐為等工程，主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為2級(jí)，臨時(shí)建筑物為3級(jí)。洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按千年一遇設(shè)計(jì)，萬(wàn)年校核。1.4.2 水文、水利計(jì)算及調(diào)洪演算成果經(jīng)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定的水庫(kù)特征水位及庫(kù)容成果如下表所示：表1-3 水庫(kù)水位與庫(kù)容表序號(hào)項(xiàng) 目單位數(shù)值備 注1 死水位m230.02 汛限水位m252.03 正常蓄水位m275.04 設(shè)計(jì)洪水位m274.0P=0.1%5 校核洪水位m275.0P=0.01%6 下游最高水位m141.57防洪庫(kù)容

21、億m340.5 8有效庫(kù)容億m351.09 初始庫(kù)容億m317.110 總庫(kù)容億m3126.511溢洪道泄流量m3/s3700P=0.01%根據(jù)水庫(kù)防洪要求，遇千年一遇洪水，庫(kù)水位274m，要求總泄流量不得小于13480m3/s；遇萬(wàn)年一遇洪水，庫(kù)水位275m，要求總泄流量不得小于17000 m3/s，并應(yīng)留有足夠的余地。工程壩體部分設(shè)有9孔泄洪洞,泄流能力為13500 m3/s。2 壩型選擇及布置2.1 壩型選擇圖2-1 所選壩址縱剖面圖所選的壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖石透水性大，基巖的強(qiáng)度較底，且不完整。從地質(zhì)條件看不宜建拱壩。支墩壩本身的應(yīng)力較高，對(duì)地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條

22、件下修建支墩壩也是不可能的。較高的混凝土重力壩也要求修建在巖石基礎(chǔ)上，因此也是不可行的。而土石壩適應(yīng)地基變形能力較強(qiáng)，對(duì)地基的要求較低。從當(dāng)?shù)氐牟牧蟻?lái)看材料比較豐富，土石壩又有就地取材特點(diǎn)。通過(guò)各種不同的壩型進(jìn)行定性的分析比較，綜合考慮地形條件、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩的方案。2.2 樞紐建筑物及其布置2.2.1 樞紐組成建筑物（1）擋水建筑物：土石壩。（2）泄水建筑物：包括泄洪隧洞和溢洪道結(jié)合。2.2.2 樞紐總體布置（1）擋水建筑物土壩擋水建筑物按直線布置，壩布置在河彎地段上。（2）泄水建筑物溢洪道泄水建筑物采用溢洪道，溢洪道布置在壩體的左側(cè)。樞紐總布置

23、圖見(jiàn)下圖：圖2-1 樞紐總平面布置圖第二部分：設(shè)計(jì)過(guò)程及成果一、樞紐布置1.1 壩軸線選擇壩軸線應(yīng)根據(jù)壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件、壩型、壩基處理方式、樞紐中各建筑物（特別是泄洪建筑物）的布置和施工條件等，經(jīng)多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。壩軸線應(yīng)因地制宜地選定。宜采用直線；當(dāng)采用折線時(shí)，在轉(zhuǎn)折處應(yīng)布置曲線段。圖2-1 所選壩址縱剖面圖所選的壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖石透水性大，基巖的強(qiáng)度較底，且不完整。1.2 壩型確定由1.1知從地質(zhì)條件看不宜建拱壩。支墩壩本身的應(yīng)力較高，對(duì)地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可能的。較高的混凝土重力壩也要求修建在巖石基礎(chǔ)上，因此也是不可行的。而土石

24、壩適應(yīng)地基變形能力較強(qiáng)，對(duì)地基的要求較低。從當(dāng)?shù)氐牟牧蟻?lái)看材料比較豐富，土石壩又有就地取材特點(diǎn)。通過(guò)各種不同的壩型進(jìn)行定性的分析比較，綜合考慮地形條件、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩的方案。土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。我國(guó)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ21884）規(guī)定：高度在30米以下的為低壩，高度在3070米間的為中壩，高度超過(guò)70米的為高壩。土石壩壩高均從清基后的地面算起。土石壩按其施工方法可分：碾壓式土石壩、充填式土石壩、水中填土壩和定向爆破壩等。應(yīng)用最為廣泛的是碾壓式土石壩。土石壩壩型的選擇的有關(guān)因素很多，其中主要的是壩址附近的筑壩材料。除了含腐殖

25、質(zhì)太多的土料外，所有的土石料都可筑壩，只要適當(dāng)?shù)呐渲迷趬误w部位即可。不適合作防滲體的土料，用一定的施工方法或加工處理后也可作防滲料。除筑壩材料是壩型選擇的主要因素外，還要根據(jù)地形、地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理方案、抗震要求、人防要求等各種因素進(jìn)行研究比較，初選幾種壩型，擬定斷面輪廓，進(jìn)一步比較工程量、工期、造價(jià)，最后選擇技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩可分為以下幾種主要類型：a.均質(zhì)壩：壩體主要有一種土料組成，同時(shí)起防滲和穩(wěn)定的作用。b.土質(zhì)心墻壩：由相對(duì)不透水或弱透水土料構(gòu)成中央防滲體，而以透水土石料作為下游支撐體。c.土質(zhì)斜

26、墻壩：由相對(duì)不透水或弱透水土料構(gòu)成上游防滲體，而以透水土石料作為下游支撐體。d.多種土質(zhì)壩：壩體由多種土料構(gòu)成，以細(xì)粒土料建成中央或靠近上游的防滲體，壩體其他部位則由各種粗粒土料構(gòu)成。e.人工材料心墻壩：中央防滲體由瀝青混凝土或混凝土、鋼筋混凝土構(gòu)成，壩殼由透水或半透水土石料組成。f.人工材料面板壩：壩的支撐體由透水或半透水土石料組成，上游防滲面板由鋼筋混凝土、瀝青混凝土或塑料薄膜等材料構(gòu)成。根據(jù)地形、地質(zhì)、建筑材料、施工情況、工程量、投資等方面，綜合比較選定壩型。類別土質(zhì)防滲心墻土質(zhì)防滲斜墻均質(zhì)壩地形條件對(duì)地形無(wú)特別要求對(duì)地形無(wú)特別要求對(duì)地形無(wú)特別要求地質(zhì)條件對(duì)地質(zhì)無(wú)特別要求對(duì)地質(zhì)無(wú)特別要求

27、對(duì)地質(zhì)無(wú)特別要求工程量只需要按照卸料鋪料碾壓取樣等工序流水作業(yè),相對(duì)來(lái)說(shuō),工程量較小.斜墻壩由于抗剪強(qiáng)度較低的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，工程量大。一般來(lái)說(shuō)，所用的土料滲透系數(shù)小，施工期壩體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，影響抗剪強(qiáng)度，所以壩坡較緩，工程量大。建筑材料庫(kù)區(qū)當(dāng)?shù)叵掠瓮潦县S富，有利于修建防滲墻的各種材料，無(wú)需另外購(gòu)買庫(kù)區(qū)當(dāng)?shù)叵掠瓮潦县S富，有利于修建防滲墻的各種材料，無(wú)需另外購(gòu)買庫(kù)區(qū)當(dāng)?shù)叵掠瓮潦县S富，有利于修建防滲墻的各種材料，無(wú)需另外購(gòu)買適用條件不僅適宜低壩，也適宜于髙壩不僅適宜低壩，也適宜于髙壩一般使用于中、低高度壩比較結(jié)果本設(shè)計(jì)土壩是高壩，因此均質(zhì)壩不適合，而斜墻對(duì)于沉降以及地

28、震的適應(yīng)能力比心墻小，因此防滲體定為粘土心墻。結(jié)論：本設(shè)計(jì)土壩選擇壩型為心墻壩。1.3 樞紐建筑物及其布置由基本資料知：1、樞紐組成建筑物（1）擋水建筑物：土石壩。（2）泄水建筑物：包括泄洪隧洞和溢洪道結(jié)合。2、樞紐總體布置（1）擋水建筑物土壩擋水建筑物按直線布置，壩布置在河彎地段上。（2）泄水建筑物溢洪道泄水建筑物采用溢洪道，溢洪道布置在壩體的左側(cè)。樞紐總布置圖見(jiàn)下圖：圖2-1 樞紐總平面布置圖二、剖面設(shè)計(jì)2.2.1 壩頂高程壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和 應(yīng)按以下運(yùn)用條件計(jì)算并取其最大值。設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高；正常蓄水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高；校核洪水位加非常運(yùn)用條件

29、的壩頂超高；正常蓄水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高。安全超高：d=R+e+A2-1式中 d安全超高，m； R最大波浪在壩坡上的爬高，m； A最大風(fēng)壅水面高度，m，由碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范_SL274-2001查得，將其列于下表1中。設(shè)計(jì)風(fēng)速的取值應(yīng)遵守正常運(yùn)用條件下的1、2級(jí)壩采用多年平均年最大風(fēng)速的1.52倍，非正常時(shí)取年平均年最大風(fēng)速。根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范_SL274-2001知，波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田試驗(yàn)站公式計(jì)算：ghmW2=0.13th0.7gHmW20.7th0.0018gDW20.450.7gHmW20.72-2Tm=4.438hm0.52-3 Lm=gTm222-4

30、 e=KW2D2gHmcos2-5 2-6式中 h平均波高，m； D吹程，6000m；W風(fēng)速，m/s； Tm平均波周期，s； Lm平均波長(zhǎng)，m； e計(jì)算點(diǎn)處的風(fēng)壅水面高度，m； Rm平均波浪爬高，m； m單坡的坡度系數(shù)，取3.0； 斜坡的糙率滲透性系數(shù)由表2.1.1查得； 計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，=0； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按表2.2.2查得。表2.1.1 糙率及滲透性系數(shù)表2.2.2 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)設(shè)計(jì)波浪爬高值應(yīng)根據(jù)工程等級(jí)確定1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)壩采用累積頻率為1%的爬高值R1%，4級(jí)5級(jí)壩采用累積頻率5%的爬高值R5%。不同累積頻率下的波浪爬高可由平均波高與壩迎水面前水深的比值和相應(yīng)的累積頻率按表規(guī)定

31、的系數(shù)計(jì)算求得不同累積頻率下的爬高與平均爬高比值Rp/Rm設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高的情況風(fēng)速取2倍多年平均最大風(fēng)速即30m/s,代入數(shù)據(jù)到公式2-2、2-3、2-4和2-5中，得：9.81hm302=0.13th0.79.811443020.7th0.00189.8160003020.450.79.811443020.7算得 hm=1.08，Tm=4.4381.080.5=4.61sLm=9.814.6122=33.16me=KW2D2gHmcos=3.610-6302600029.81144=0.007mm 忽略不計(jì) =0.8011+321.0833.16=1.51m hmH0.1

32、，查不同累積頻率下的爬高與平均爬高比值Rp/Rm表頻率1%設(shè)計(jì)爬高與平均爬高比值為2.23設(shè)計(jì)爬高 R=2.23Rm=2.231.51=3.37m由式2-1得d=R+e+A=3.37+1.5=4.87m壩頂高程=274.0+4.87=278.87m正常蓄水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高的情況風(fēng)速取2倍多年平均最大風(fēng)速即30m/s,代入數(shù)據(jù)到公式2-2、2-3、2-4和2-5中，得：9.81hm302=0.13th0.79.811453020.7th0.00189.8160003020.450.79.811453020.7算得 hm=1.08m。Tm=4.4381.080.5=4.61sLm=9.8

33、14.1622=33.16m。e=KW2D2gHmcos=3.610-6302600029.81145=0.007mm 忽略不計(jì) =0.8011+321.0833.16=1.51mhmH0.1，同理查表得頻率1%設(shè)計(jì)爬高與平均爬高比值為2.23設(shè)計(jì)爬高 R=2.23Rm=2.231.51=3.37m由式2-1得d=R+e+A=3.37+1.5=4.87m壩頂高程=275.0+4.87=279.87m校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高情況分析風(fēng)速取1倍多年平均最大風(fēng)速即15m/s,代入數(shù)據(jù)到公式2-2、2-3、2-4和2-5中，得：9.81hm152=0.13th0.79.811451520.7

34、th0.00189.8160001520.450.79.811451520.7算得 hm=0.5m，Tm=4.4380.50.5=3.14sLm=9.813.1422=15.39me=KW2D2gHmcos=3.610-6152600029.81145=0.002m 忽略不計(jì) =0.8011+320.533.16=0.7mhmH0.1，同理查表得頻率1%設(shè)計(jì)爬高與平均爬高比值為2.23設(shè)計(jì)爬高 R=2.23Rm=2.230.7=1.57m由式2-1得d=R+e+A=1.57+0.7=2.27m壩頂高程=275.0+2.27=277.27m正常蓄水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高情況分析d=3.37+

35、0.7=4.07m壩頂高程=275.0+4.07=279.07m綜上取最大值，則壩頂高程為279.87m?？紤]壩頂上設(shè)1.2m高防滲墻，故取設(shè)計(jì)壩頂高程為279.87m-1.2m=278.67m。根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，土質(zhì)防滲體分區(qū)壩預(yù)留沉降量一般為壩高的1%，則沉降量為（279.87-130）1%=1.5m，則壩頂防浪墻高程=279.87+1.5=281.37m。最大壩高281.37-130=151.37m，實(shí)際壩頂高程=278.67+1.5=280.17m，實(shí)際壩高150.17m。2.2.2 壩頂寬度壩頂寬度根據(jù)構(gòu)造、施工等因素確定，由碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL2742001）高壩選用1015

36、 m，中低壩可選用510 m，根據(jù)所給資料，初步擬定壩體斷面，壩頂寬度為12m。2.2.3 上下游邊坡壩坡的確定應(yīng)根據(jù)壩型、壩高、壩的等級(jí)、壩體和壩基材料的性質(zhì)、壩所承受以及施工和運(yùn)用條件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。馬道寬度2.5m，上下游各4個(gè)。壩高(m)上游下游101：21：2.51：1.51：2 10201：2.251：2.751：21：2.520301：2.51：31：2.251：2.75301：3.01：3.51：2.51：3壩高為281.37-130=151.37m，坡度取值為：a、上游壩坡：1:3.0；b、下游壩坡：1:2.5。2.2.4 壩底寬度推算最大底寬為:151.37（3

37、+2.5）+12+102=854.54m?；酒拭嫒鐖D： 2.2.5 防滲體尺寸確定考慮采用機(jī)械施工，防滲體頂面寬度為6m；頂面高程滿足高于正常運(yùn)用情況下的靜水位0.3-0.6m，且不低于非常運(yùn)用情況下的靜水位。實(shí)際選取0.5m，則心墻頂面高程為275.0+0.5+1.5=277m；心墻厚度自上而下逐漸加大，保持1：0.31:0.15的坡度，取上下游坡度均為1:0.2，則底寬為6+1470.22=64.8m，滿足斜墻底寬不小于H/4=1454=36.25m的要求。在心墻與壩殼之間應(yīng)設(shè)置1.52m的過(guò)渡層，以起過(guò)度與反慮排水作用并一直延伸到心墻底部。因此，本壩防滲體采用碾壓式粘土心墻插入地基以下

38、20m，頂寬6m，底厚64.8m，其下還應(yīng)設(shè)置防滲墻，按施工條件可在0.61.3m之間選用，現(xiàn)取1m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C10，抗?jié)B等級(jí)為P6P8，坍落度為820，水泥用量為300kg/m3左右，墻底應(yīng)嵌入半風(fēng)化巖內(nèi)0.51.0m，取1.0m，頂端插入防滲體深度應(yīng)為壩前水頭的1/10，即14.5m。心墻頂部和上游坡設(shè)保護(hù)層，以防沖刷、冰凍和干裂，保護(hù)層材料常用砂、礫石或碎石，其厚度不得小于當(dāng)?shù)乇鶅龊透闪押穸?。設(shè)計(jì)采用棱體式排水，堆石棱體內(nèi)坡一般為1:1.51.1.0，取1:1.0；外坡為1:2.01:1.5，取1:2.0；棱體頂寬12m，取2m；頂部高程應(yīng)高出下游最高水位1.52.0m，取2m。

39、三、土料設(shè)計(jì)2.3.1 土料設(shè)計(jì)1、防滲體的土料設(shè)計(jì)防滲體要具有足夠的不透水性和塑性，要求防滲體的滲透系數(shù)比壩主體至少小1001000倍，且其透水系數(shù)不宜大于10 ，防滲體要有足夠的塑性。這樣，防滲體能適應(yīng)壩基和壩體的沉陷和不均勻變形，從而不致斷裂。長(zhǎng)期的筑壩經(jīng)驗(yàn)告訴我們，粘粒含量為1530%或塑性指數(shù)為1017的中壤土、重壤土粘粒含量為3540%或塑性指數(shù)為1720的粘土都是填筑防滲體的合適土料。粘性土的天然含水量最好，稍高于塑限含水量，使土料處于硬塑狀態(tài)。2、壩殼料壩殼料主要用來(lái)保持壩體穩(wěn)定，應(yīng)具有比較高的硬度，下游壩殼的水下部位以及上游壩殼的水位變動(dòng)區(qū)內(nèi)則要求具有良好的排水性能。3、反慮

40、料、過(guò)渡料及排水材料應(yīng)采用質(zhì)地致密堅(jiān)硬、具有高度抗水性和抗風(fēng)化能力的中高強(qiáng)度的巖石材料。2.3.2 填筑標(biāo)準(zhǔn)1、無(wú)粘性土。壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按相對(duì)密度確定，要求：砂礫石不低于0.75，砂不低于0.70，反慮料不低于0.70。2、堆石料。一般孔隙率為20%28%。設(shè)計(jì)的填筑標(biāo)準(zhǔn)及碾壓參數(shù)主要參照以往的工程經(jīng)驗(yàn)確定，具體到一項(xiàng)工程，還需通過(guò)碾壓試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。四、防滲排水設(shè)計(jì)滲流分析的內(nèi)容包括：確定壩體內(nèi)浸潤(rùn)線；確定滲流的主要參數(shù)滲流流速與比降；確定滲流量。在眾多滲流分析方法中，有限元法比較實(shí)用和精確，根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范_SL274-2001通過(guò)有限元計(jì)算得。正常蓄水位：軟件計(jì)算結(jié)果：計(jì)算項(xiàng)目： 滲流問(wèn)

41、題有限元分析 1計(jì)算簡(jiǎn)圖分析類型: 穩(wěn)定流坡面信息 左側(cè)水位高: 145.000(m) 右側(cè)水位高: 11.500(m) 左側(cè)水位高2: -1000.000(m) 右側(cè)水位高2: -1000.000(m) 坡面線段數(shù) 23 坡面線號(hào) 水平投影(m) 豎直投影(m) 1 50.000 0.000 2 90.000 30.000 3 2.500 0.000 4 90.000 30.000 5 2.500 0.000 6 90.000 30.000 7 2.500 0.000 8 90.000 30.000 9 2.500 0.000 10 94.110 31.370 11 12.000 0.000

42、 12 78.425 -31.370 13 2.500 0.000 14 75.000 -30.000 15 2.500 0.000 16 75.000 -30.000 17 2.500 0.000 18 75.000 -30.000 19 2.500 0.000 20 41.250 -16.500 21 2.000 0.000 22 27.000 -13.500 23 50.000 0.000土層信息 坡面節(jié)點(diǎn)數(shù) = 26 編號(hào) X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 50.000 0.000 -2 140.000 30.000 -3 142.500 30.000 -4 232

43、.500 60.000 -5 235.000 60.000 -6 325.000 90.000 -7 327.500 90.000 -8 417.500 120.000 -9 420.000 120.000 -10 514.110 151.370 -11 526.110 151.370 -12 604.535 120.000 -13 607.035 120.000 -14 682.035 90.000 -15 684.535 90.000 -16 759.535 60.000 -17 762.035 60.000 -18 837.035 30.000 -19 839.535 30.000 -2

44、0 880.785 13.500 -21 882.785 13.500 -22 909.785 0.000 -23 959.785 0.000 -24 495.000 145.000 -25 886.785 11.500 附加節(jié)點(diǎn)數(shù) = 14 編號(hào) X(m) Y(m) 1 484.710 0.000 2 514.110 147.000 3 520.110 147.000 4 549.510 0.000 5 867.285 0.000 6 504.710 -20.000 7 504.710 -5.500 8 505.710 -5.500 9 505.710 -20.000 10 529.510

45、-20.000 11 959.785 -70.000 12 505.710 -70.000 13 0.000 -70.000 14 504.710 -70.000 不同土性區(qū)域數(shù) = 6 區(qū)號(hào) 土類型 Kx Ky Alfa 節(jié)點(diǎn)編號(hào) (m/d) (m/d) (度) 1 礫砂 2.59400 2.59400 25.000 (-2,-1,1,2,3,4,5,-20,-19,-18,-17,-16,-15,-14,-13,-12,-11,-10,-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,) 2 角礫 68.00000 68.00000 0.000 (-21,-20,5,-22,) 3 粘土 0.00

46、068 0.00068 0.000 (3,2,1,6,7,8,9,10,4,) 4 礫砂 8.00000 8.00000 0.000 (11,-23,-22,5,4,10,9,12,) 5 礫砂 2.59400 2.59400 25.000 (0,13,14,6,1,-1,) 6 礫砂 0.00000 0.00000 0.000 (6,14,12,9,8,7,)面邊界數(shù)據(jù) 面邊界數(shù) = 15 編號(hào)1, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): 0 -1 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)2, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -1 -2 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000

47、 (m) 編號(hào)3, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -2 -3 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)4, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -3 -4 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)5, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -4 -5 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)6, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -5 -6 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)7, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -6 -7 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)8, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -7 -

48、8 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)9, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -8 -9 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)10, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -9 -24 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000 145.000 (m) 編號(hào)11, 邊界類型: 可能的浸出點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)號(hào): -19 -20 編號(hào)12, 邊界類型: 可能的浸出點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)號(hào): -20 -21 編號(hào)13, 邊界類型: 可能的浸出點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)號(hào): -21 -25 編號(hào)14, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -25 -22 節(jié)點(diǎn)水頭高度 11.500 11.500 (m) 編號(hào)15, 邊界類型

49、: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)號(hào): -22 -23 節(jié)點(diǎn)水頭高度 11.500 11.500 (m)點(diǎn)邊界數(shù)據(jù) 點(diǎn)邊界數(shù) = 1 編號(hào)1, 邊界類型: 已知水頭 節(jié)點(diǎn)編號(hào)描述: -5 節(jié)點(diǎn)水頭高度 145.000(m)計(jì)算參數(shù) 剖分長(zhǎng)度 = 20.000(m) 收斂判斷誤差(兩次計(jì)算的相對(duì)變化) = 10.000% 最大的迭代次數(shù) = 30輸出內(nèi)容 計(jì)算流量: 流量計(jì)算截面的點(diǎn)數(shù) = 2 編號(hào) X(m) Y(m) 1 860.000 -100.000 2 860.000 100.000 畫分析曲線: 分析曲線截面始點(diǎn)坐標(biāo): (0.000,0.000) 分析曲線截面終點(diǎn)坐標(biāo): (30.000,0.000)計(jì)

50、算結(jié)果:滲流量 = 0.57575 m3/天 浸潤(rùn)線共分為 1 段 第 1段 X(m) Y(m) 886.785 11.500 886.785 11.500 886.785 11.500 881.932 11.502 881.932 11.502 878.788 11.503 878.788 11.503 863.512 11.519 863.512 11.519 853.555 11.533 853.555 11.533 839.657 11.548 839.657 11.548 835.941 11.553 835.941 11.553 821.792 11.568 821.792 11.

51、568 814.206 11.575 814.206 11.575 798.074 11.592 798.074 11.592 788.206 11.601 788.206 11.601 778.296 11.611 778.296 11.611 769.648 11.619 769.648 11.619 761.137 11.626 761.137 11.626 748.168 11.638 748.168 11.638 734.569 11.651 734.569 11.651 724.600 11.660 724.600 11.660 715.374 11.669 715.374 11.

52、669 701.425 11.682 701.425 11.682 691.340 11.691 691.340 11.691 683.089 11.699 683.089 11.699 671.591 11.710 671.591 11.710 660.469 11.720 660.469 11.720 648.947 11.733 648.947 11.733 640.742 11.740 640.742 11.740 629.202 11.753 629.202 11.753 618.117 11.763 618.117 11.763 606.552 11.779 606.552 11.

53、779 598.397 11.786 598.397 11.786 574.981 11.818 574.981 11.818 567.071 11.824 567.071 11.824 559.172 11.826 559.172 11.826 547.141 11.846 547.141 11.846 541.589 18.789 541.589 18.789 540.716 21.152 540.716 21.152 535.573 28.607 535.573 28.607 531.048 39.158 531.048 39.158 528.339 46.619 528.339 46.

54、619 524.935 53.091 524.935 53.091 520.995 67.558 520.995 67.558 519.374 71.712 519.374 71.712 516.726 84.000 516.726 84.000 514.251 93.910 514.251 93.910 514.131 105.000 514.131 105.000 513.304 113.574 513.304 113.574 513.459 126.000 513.459 126.000 514.234 134.903 514.234 134.903 513.658 144.741 51

55、3.658 144.741 495.000 145.000 495.000 145.000 495.000 145.000 495.000 145.000 495.000 145.000滲流量=0.57575m3/天，滿足滲流要求。壩體內(nèi)浸潤(rùn)線出圖：2、設(shè)計(jì)洪水位同理：采用有限元計(jì)算結(jié)果如下計(jì)算項(xiàng)目： 滲流問(wèn)題有限元分析 1計(jì)算簡(jiǎn)圖分析類型: 穩(wěn)定流坡面信息 左側(cè)水位高: 144.000(m) 右側(cè)水位高: 11.500(m) 左側(cè)水位高2: -1000.000(m) 右側(cè)水位高2: -1000.000(m) 坡面線段數(shù) 23 坡面線號(hào) 水平投影(m) 豎直投影(m) 1 50.000 0.0

56、00 2 90.000 30.000 3 2.500 0.000 4 90.000 30.000 5 2.500 0.000 6 90.000 30.000 7 2.500 0.000 8 90.000 30.000 9 2.500 0.000 10 94.110 31.370 11 12.000 0.000 12 78.425 -31.370 13 2.500 0.000 14 75.000 -30.000 15 2.500 0.000 16 75.000 -30.000 17 2.500 0.000 18 75.000 -30.000 19 2.500 0.000 20 41.250 -1

57、6.500 21 2.000 0.000 22 27.000 -13.500 23 50.000 0.000土層信息 坡面節(jié)點(diǎn)數(shù) = 26 編號(hào) X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 50.000 0.000 -2 140.000 30.000 -3 142.500 30.000 -4 232.500 60.000 -5 235.000 60.000 -6 325.000 90.000 -7 327.500 90.000 -8 417.500 120.000 -9 420.000 120.000 -10 514.110 151.370 -11 526.110 151.370 -

58、12 604.535 120.000 -13 607.035 120.000 -14 682.035 90.000 -15 684.535 90.000 -16 759.535 60.000 -17 762.035 60.000 -18 837.035 30.000 -19 839.535 30.000 -20 880.785 13.500 -21 882.785 13.500 -22 909.785 0.000 -23 959.785 0.000 -24 492.000 144.000 -25 886.785 11.500 附加節(jié)點(diǎn)數(shù) = 14 編號(hào) X(m) Y(m) 1 484.710

59、0.000 2 514.110 147.000 3 520.110 147.000 4 549.510 0.000 5 867.285 0.000 6 504.710 -20.000 7 504.710 -5.500 8 505.710 -5.500 9 505.710 -20.000 10 529.510 -20.000 11 959.785 -70.000 12 505.710 -70.000 13 0.000 -70.000 14 504.710 -70.000 不同土性區(qū)域數(shù) = 6 區(qū)號(hào) 土類型 Kx Ky Alfa 節(jié)點(diǎn)編號(hào) (m/d) (m/d) (度) 1 礫砂 2.59400

60、 2.59400 25.000 (-2,-1,1,2,3,4,5,-20,-19,-18,-17,-16,-15,-14,-13,-12,-11,-10,-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,) 2 角礫 68.00000 68.00000 0.000 (-21,-20,5,-22,) 3 粘土 0.00068 0.00068 0.000 (3,2,1,6,7,8,9,10,4,) 4 礫砂 8.00000 8.00000 0.000 (11,-23,-22,5,4,10,9,12,) 5 礫砂 2.59400 2.59400 25.000 (0,13,14,6,1,-1,) 6 礫砂 0