土石壩課程設(shè)計(jì)成果

適用專業(yè):適用班級:姓名：指導(dǎo)老師:水利工程施工技術(shù)10適用專業(yè):適用班級:姓名：指導(dǎo)老師:水利工程施工技術(shù)10級施工技術(shù)陶迅寧劉詠梅老師湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院unanTechnicalCollegeofWaterResourcesandHydroPower課程設(shè)計(jì)成果書課題名稱土石壩課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)開始日期：2012年06月04日設(shè)計(jì)結(jié)束日期：2012年06月10日水利工程系一、設(shè)計(jì)基本資料1、工程布置和主要建筑物1.1、 工程等別和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1.2、 水文氣象及洪水資料1.3、 地質(zhì)資料1.4、 壩型、壩線、樞紐布置綜合比選二、 大壩尺寸設(shè)計(jì)2、 選擇壩型、擬定壩體剖面尺寸2.1、 壩型選擇2.2、 剖面尺寸擬定三、 滲流分析3、 滲透計(jì)算3.1、 滲流情況選擇3.2、 滲流的分析方法3.3、 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)單寬流量計(jì)算四、 穩(wěn)定分析4、 壩坡穩(wěn)定分析4.1、 分析情況選擇4.2、 步驟如下4.3、 綜合穩(wěn)定分析五、 地基與結(jié)構(gòu)5、 地基處理及壩體與岸坡的連接5.1、 地基處理5.2、 壩體與岸坡的連接5.3、 壩頂細(xì)部構(gòu)造5.4、 護(hù)坡5.5、 排水結(jié)構(gòu)六、 參考資料6、 參考資料及文獻(xiàn)一、設(shè)計(jì)基本資料1、工程布置和主要建筑物1.1、 工程等別和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)東谷水利樞紐是以發(fā)電和灌溉為主，兼顧防洪及其他效益的綜合性樞紐工程。本工程正常蓄水位148.00m，校核水位149.19m，總庫容1.2140億m3，電站裝機(jī)容量16MW。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)的規(guī)定，確定東谷水利樞紐為II等工程，大(2)型水庫。其主要建筑物為2級建筑物，次要建筑物為4級建筑物，臨時(shí)建筑物為5級建筑物。相應(yīng)本工程泄水和擋水建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)，按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇洪水校核。電站廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核。壩址區(qū)地震基本烈度小于丑度，按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-97)的規(guī)定，設(shè)計(jì)烈度為6度,可不進(jìn)行抗震設(shè)防。1.2、 水文氣象及洪水資料多年平均氣溫17.7°C、極端最高氣溫40.2°C、極端最低氣溫-8.3°C，多年平均風(fēng)速1.8m/s，多年平均最大風(fēng)速14m/s，相應(yīng)風(fēng)向WNW，吹程D=1km。各頻率洪峰流量見表5.1-2。洪峰流量表表5.1-2 單位:m3/s頻率(%)0.050.10.20.512510洪峰流量238021401900159013601130841630調(diào)蓄后下泄流量1490140013101200114011008416301.2.1、水位?流量關(guān)系曲線

下壩線水位?流量關(guān)系曲線見表5.1-3。壩址水位流量關(guān)系曲線表表5.1-3 單位:m3/s水位Z(m)87.187.387.988.789.1089.991.191.9流量Q(m3/s)8.5517.153.0125165252403521水位Z(m)92.8693.494.995.996.997.998.999.9流量Q(m3/s)675882110013501610189021902500溢洪道出口河道斷面水位?流量關(guān)系曲線見表5.1-4。溢洪道出口河道斷面水位?流量關(guān)系曲線表表5.1-4 單位:m3/sZ(m)86.4586.6587.0587.888.188.589.589.7Q(m3/s)5.611.228.8085118163307344Z(m)90.490.690.891.091.192.1093.1094.10Q(m3/s)498548602662693102013801800泥沙：含沙量：0.0487kg/m3，多年平均輸沙量1.73萬t淤沙容重：1.80t/m3，淤沙內(nèi)摩擦角20°1.2.2、主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)正常蓄水位： 148.00m發(fā)電尾水位： 一臺機(jī)86.79m二臺機(jī)87.139m130m死水位:130m校核洪水位：149.19m校核洪水位最大下泄流量：1690m3/s(p=0.05%)相應(yīng)下游水位93.8m設(shè)計(jì)洪水位：148.00m,設(shè)計(jì)洪水位下泄流量：1360m3/s(P=1%)相應(yīng)下游水位93.00m裝機(jī)容量：16MW發(fā)電引用流量：33.28m3/s水輪機(jī)型號：HLA551-LJ-135機(jī)組臺數(shù)：2臺水輪機(jī)安裝高程：87.9m廠房下游設(shè)計(jì)水位：：91.90m(p=3.33%) 校核水位:92.80m(p=1%)1.3、地質(zhì)資料1.3.1、地震設(shè)防烈度東谷水利樞紐區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定。據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為小于0.05g，相應(yīng)壩址區(qū)地震基本烈度小于丑度，故地震設(shè)計(jì)烈度與基本烈度一致取設(shè)計(jì)烈度小于6度，按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-97)的規(guī)定，不進(jìn)行抗震計(jì)算。1.3.2建筑物主要基巖巖性壩址巖性為泥盆系跳馬澗組石英砂巖、片狀砂巖、絹云母片巖。1.3.3基巖物理力學(xué)指標(biāo)大壩、電站廠房壩址區(qū)各巖組及構(gòu)造巖石物理力學(xué)指標(biāo)列于表5.1-5?6。導(dǎo)流、發(fā)電及灌溉洞初擬發(fā)電洞進(jìn)口位于上壩線右岸上游沖溝中，進(jìn)口段洞底標(biāo)高120m,隧洞最大長度約400m,屬III?W類圍巖區(qū)；F2斷層破碎影響帶屬V類圍巖區(qū)。導(dǎo)流、灌溉隧洞進(jìn)口位于上壩線左岸上游沖溝中，進(jìn)口洞底標(biāo)高分別為120m、125m,屬I?V類圍巖區(qū)。溢洪道溢洪道布置于左岸，進(jìn)口位于左壩肩上游第一個(gè)啞口，沿壩肩分水嶺以外沖溝布置，經(jīng)三次轉(zhuǎn)折后，于壩線下游沖溝口匯于下游河道。溢洪道中心線總長度約615m，泄槽為開敞式，泄槽凈寬為22m。溢洪道分成進(jìn)口引水渠及閘室段、陡槽段、沖坑與消力池段、尾水渠段六大部分。最大邊坡高度24m，巖層及主要節(jié)理方向與渠線夾角大，為斜向坡，局部存在邊坡穩(wěn)定問題，開挖坡比1：0.75,基巖抗沖流速V=4?6m/s。1.3.4、設(shè)計(jì)安全系數(shù)a） 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)正常情況（正常蓄水、設(shè)計(jì)洪水P=1%） KN1.35非常情況 KN1.25b） 重力壩.控制閘和廠房整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：基本組合：抗剪斷K'N3.0抗剪KN1.1，特殊組合：抗剪斷K'N2.5抗剪KN1.05；廠房抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)：KfN1.1；廠房地基應(yīng)力：最大垂直壓應(yīng)力不超過地基允許應(yīng)力，最小垂直壓應(yīng)力不得小于零。c） 防滲帷幕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)壩基及近岸地段 qW5Lu遠(yuǎn)岸地段 與地下水位線封閉為標(biāo)準(zhǔn)。d）邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)工程區(qū)主要邊坡有：溢洪道進(jìn)出口邊坡、廠房引水洞及灌溉引水洞進(jìn)水口邊

坡和壩后廠房右側(cè)邊坡等。邊坡級別：發(fā)電引水洞及灌溉引水洞進(jìn)口邊坡、溢洪道進(jìn)出口邊坡為2級，廠房右側(cè)邊坡及其它次要建筑物邊坡為4級。地質(zhì)參數(shù)采用值見表5.1-5和表5.1-6：下壩線壩基巖體主要地質(zhì)參數(shù)采用值表表5.1-5巖性風(fēng)化程度飽和抗壓強(qiáng)度彈性模量泊松比抗剪強(qiáng)度抗剪斷強(qiáng)度抗沖流速臨時(shí)開挖邊坡比永久開挖邊坡比LLr/lLJ石/石砼/巖LLr/lLJ石/石砼/巖Rb(Mpa)GpaUfff(Mpa)f(Mpa)m/s片狀強(qiáng)風(fēng)3520.400.520.550.600.450.700.4541:0.501:0.75砂化巖D29T弱風(fēng)4540.380.580.600.680.800.750.8551:0.351:0.50(化河床、右岸、左岸微風(fēng)化55?654?50.320.58?0.620.60?0.650.70?0.750.80?0.950.80?0.850.95?1.105?61:0.251:0.35下部)綠泥石強(qiáng)風(fēng)化20?250.8?10.380.40?0.420.40?0.450.40?0.450.10?0.150.45?0.480.042?31:0.751:1.00絹云母弱風(fēng)化28?301?1.50.350.45?0.480.45?0.500.45?0.500.15?0.250.45?0.50.083?41:0.501:0.75片巖(左岸微風(fēng)化45?502?30.220.50?0.550.50?0.550.60?0.650.30?0.400.65?0.700.35?0.454?51:0.351:0.50上部)

上壩線壩基巖體主要地質(zhì)參數(shù)采用值表表5.1-6巖性風(fēng)化程度飽和抗壓強(qiáng)度彈性模量泊松比抗剪強(qiáng)度抗剪斷強(qiáng)度抗沖流速臨日一開孑邊力比寸永久蕓開挖支邊坡比巖/LLr石砼/LLr石LLr/lLJ石/石砼/巖Rb(Mpa)GpaUFffCz(Mpa)fCz(Mpa)m/s含炭質(zhì)千枚巖（河床及左岸下部）弱風(fēng)化221.50.350.450.520.600.350.700.3041:0.751:1.0片狀砂LLr石D2（右岸及左岸上部）強(qiáng)風(fēng)化3520.400.520.550.600.450.700.4541:0.501:0.75弱風(fēng)化4540.380.580.600.680.800.750.8551:0.351:0.50微風(fēng)化6550.320.620.650.900.950.901.1061:0.251:0.35斷層角礫巖（兩岸中部）弱風(fēng)化3520.250.620.650.620.550.680.6251:0.351:0.50微風(fēng)化4530.200.650.700.750.700.750.8061:0.251:0.35斷層破碎帶及破碎夾泥層0.35壓縮模量9.2MPa原生面及層面（河床）0.481.4、壩型、壩線、樞紐布置綜合比選壩線擬定：東谷河流經(jīng)東谷陂后，山勢陡降，河岸由峽谷地形突變?yōu)槠皆?。在可研階段從充分利用河流水量、水能資源角度考慮，將壩址選擇范圍確定在峽口附近河段。綜合河段地形地質(zhì)條件，通過實(shí)地勘察，選擇了東谷陂（下壩址）和打石窩（上壩址）兩個(gè)壩址，作為可研階段比較壩址，兩壩址相距2.3km。經(jīng)審定批準(zhǔn)下壩址為本工程的壩址。而東谷陂范圍較小，僅200m范圍，上游左岸有一大面積蠕變體（東谷林場滑坡，滑體以下岸坡為東谷陂巖質(zhì)岸坡蠕變體），下游為開闊的河流灘地，不具備選多條壩線的條件，故本階段在可研批準(zhǔn)的下壩址進(jìn)行上下兩壩線比較工作。以可研推薦的壩址壩線為下壩線，上壩線距下壩線約115m處。且由于上壩線壩基位于寒武系巖層，又受F、F、F斷層切割影響，1 19 18上壩線建基面巖石力學(xué)參數(shù)很低，設(shè)計(jì)的重力壩剖面較大，為此上壩線往下游平移20m，使壩基大部分位于泥盆系巖層，并可大致避開F「七、F18斷層影響。故上下比較壩線相距為95m。根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)地形條件，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ牧戏植己蛢α?，適合修建的壩型有砼重力壩壩型和土石壩（粘土心墻壩）壩型，由于兩種壩型帶來的樞紐布置截然不同，故而壩線比較過程中結(jié)合壩型、樞紐布置一起比較。地質(zhì)方面：兩條壩線地質(zhì)條件均復(fù)雜，巖石較破碎、巖層傾向下游且傾角平緩，F(xiàn)2斷層在上壩線處橫穿河谷，修建重力壩地質(zhì)條件較差，修建重力壩主要存在：①壩基沿層面及破碎夾層產(chǎn)生淺、深層滑動(dòng)，②F2斷層帶存在較厚的夾泥層，壩基存在不均勻沉陷問題，③上壩線右岸風(fēng)化深度深，右岸存在邊坡穩(wěn)定等問題。而當(dāng)?shù)赝亮霞皦螝ち县S富，宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危聣尉€水文工程地質(zhì)條件稍優(yōu)于上壩線，且水工布置條件較下壩線好，因此從水文、工程地質(zhì)角度，并綜合水工布置因素推薦下壩線為設(shè)計(jì)壩線。下壩線巖石風(fēng)化較厚，F(xiàn)2斷層橫貫河床，不宜修建混凝土壩，適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅?。上下壩線工程地質(zhì)條件比較見表5.2-1。上、下壩線區(qū)工程地質(zhì)條件比較表表5.2-1\因防滲主要壩基巖\素11地形地貌地層巖地質(zhì)巖體風(fēng)水文地質(zhì)帷邊坡工程體工程性構(gòu)造化程度條件幕穩(wěn)定地質(zhì)地質(zhì)分壩線\1i長度問題類左岸地形坡河床為單斜構(gòu)全風(fēng)化透水率qV①壩度35°?前寒武造的橫埋深：3Lu鉛直埋右岸巖體破碎，邊坡欠穩(wěn)定基抗40°壩線下系凝灰向谷，巖右岸深：左岸滑穩(wěn)上壩線游為①?zèng)_質(zhì)砂層產(chǎn)狀0?20?40m，高定溝，平水期石、千傾向下35.6m,程58?505②壩河床C河床寬枚巖、游偏左強(qiáng)風(fēng)化131m，相對m基滲IV34m，水深含炭質(zhì)岸為緩埋深：不透水層低漏兩岸IV0.5?0.7m，千枚傾角，F(xiàn)2左岸于正常蓄水③右設(shè)計(jì)蓄水位巖，兩斷層在2?位，河床岸邊148m時(shí)，河岸為泥上壩線15m，右35?39.5m，坡穩(wěn)

谷寬196m，右岸地形坡度為30°。盆系跳馬澗組變質(zhì)石英砂LLr l_U石、片狀砂山4H石、絹云母石英片巖等處橫穿河谷，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較發(fā)育。岸12.5?38m；弱風(fēng)化埋深：左岸11.5?26.5m，河床12?15.5m，右岸23.5?45.5m。高程47?58m；右岸45?62m，高程60?114m，相對不透水層低于正常蓄水位定下壩線左岸地形坡度30°?35°，平水期河床寬26m，水深3.0?5.0m，設(shè)計(jì)蓄水位148m時(shí)，河谷寬250m，右岸反坡向?yàn)棰邲_溝，地形坡度25?30°泥盆系跳馬澗組變質(zhì)石英砂LLr l_U石、片狀砂山4H石、絹云母石英片巖等單斜構(gòu)造的橫向谷，巖層產(chǎn)狀傾向下游偏左岸，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較發(fā)育。強(qiáng)風(fēng)化埋深：左岸5?27.5m，河床0?1.9m，右岸10?16m；弱風(fēng)化埋深：左岸15?40m，河床6?12.1m，右岸19?25m。透水率qV3Lu鉛直埋深：左岸34?49m，高程60?135m，相對不透水層低于正常蓄水位；河床17?50m，高程608?73m，右岸20?25m，高程73?137m，相對不透水層低于正常蓄水位。540m較穩(wěn)定壩基抗滑穩(wěn)定壩基滲漏承壓水問題BIV壩型擬定：可研階段對下壩址進(jìn)行了粘土心墻壩和面板堆石壩的比較，由于地形地質(zhì)條件及當(dāng)?shù)夭牧系纫蛩氐挠绊懖灰瞬捎妹姘宥咽瘔?，而選擇采用粘土心墻壩，故本階段不再比較面板堆石壩方案。在落實(shí)當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系那闆r下，結(jié)合地形及地質(zhì)條件，本階級選擇混凝土重力壩、粘土心墻壩和粘土斜墻壩三種壩型進(jìn)行比較。由于這幾種壩型的樞紐布置完全不一，而上壩線由于距上游右岸東谷滑坡蠕變體僅80m左右，上壩線只能選重力壩，土石壩上游放坡影響到右岸蠕變體，下壩線主選土石壩，故將壩型、壩線、樞紐布置一起進(jìn)行比較。樞紐布置方面：由于左岸山體雄厚，有天然埡口可布置溢洪道，埡口下游有天然洼地可歸槽；而右岸山體相對較單薄，鄰谷平行河流方向，布置溢洪道歸槽困難；灌溉取水口只能布置在右岸，接右岸灌溉引水渠系統(tǒng)。進(jìn)廠公路及交通只能位于左岸。故重力壩方案樞紐布置只宣布置壩下左岸廠房、右岸溢洪道。粘土心墻壩和斜墻壩方案只宣布置左岸溢洪道及灌溉取水洞、右岸引水發(fā)電洞、壩后式廠房。所有方案進(jìn)廠公路均布置在左岸。將上壩線重力壩方案樞紐布置、下壩線重力壩方案樞紐布置、下壩線粘土心墻土石壩方案和下壩線粘土斜墻土石壩方案樞紐布置四方案一起進(jìn)行綜合比較。方案一：上壩線混凝土重力壩方案：混凝土重力壩+壩后式廠房。壩體的溢流壩段泄洪。壩內(nèi)設(shè)引水發(fā)電管，接壩后式廠房發(fā)電。灌溉取水口設(shè)在重力壩段，壩內(nèi)預(yù)留灌溉取水管。對大壩建基面及F2斷層進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。河床壩段建基面位于強(qiáng)風(fēng)化中下部，岸坡壩段建基面位于強(qiáng)風(fēng)化中上部。左岸上壩公路和左岸進(jìn)廠公路兩條交通道，樞紐布置緊湊。施工采用分期導(dǎo)流。方案二：下壩線混凝土重力壩方案：混凝土重力壩+壩后式廠房。布置和上壩線重力壩方案相同，但壩軸線較上壩線長123.6m。方案三：下壩線粘土心墻壩方案：粘土心墻土石壩+左岸溢洪道+左岸引水發(fā)電洞+左岸導(dǎo)流洞。粘土心墻料位于壩軸線下游1km處，土石壩壩殼料全部使用上游滑坡體減載石碴混合料和建筑物的開挖料。防滲體為粘土心墻+帷幕灌漿，心墻底部設(shè)壓漿板。心墻部位清除砂卵石覆蓋層后，設(shè)置1.5m厚壓漿平臺，直接與弱風(fēng)化巖層相接，其它部位清除腐植土及有機(jī)質(zhì)質(zhì)即可。上游壩面水位變幅區(qū)設(shè)干砌石護(hù)坡，下游壩面設(shè)草皮護(hù)坡。方案四：下壩線粘土斜墻壩方案：粘土斜墻土石壩+左岸溢洪道+左岸引水發(fā)電洞+左岸導(dǎo)流洞。粘土心墻料位于壩軸線下游1km處，土石壩壩殼料全部使用上游滑坡體減載石碴混合料和建筑物的開挖料。防滲體為粘土斜墻+帷幕灌漿，斜墻底部設(shè)壓漿板。斜墻部位清除砂卵石覆蓋層后，設(shè)置1.5m厚壓漿平臺，直接與弱風(fēng)化巖層相接，其它部位清除腐植土及有機(jī)質(zhì)質(zhì)即可。上游壩面水位變幅區(qū)設(shè)干砌石護(hù)坡，下游壩面設(shè)草皮護(hù)坡。上壩線重力壩壩頂高程150.5m，最大壩高70.5m。壩軸線長225m，壩體橫剖面上游面壩坡1：0.25,下游面壩坡1：0.85。壩體混凝土為C15和C20。河床部位建基面高程為80.00m，下壩線重力壩壩頂高程150.5m，最大壩高70.5m。壩軸線長348.6m，壩體橫剖面上游面壩坡1：0.15,下游面壩坡1：0.65。壩體混凝土為C15和C20。河床部位建基面高程為80.00m，下壩線粘土心墻壩及斜墻壩：壩頂高程為149.8m，最大壩高67.8m，防浪墻頂高程為151.0m。上游面壩坡1：2.5?3.0，下游面壩坡1：2.25?2.5。四方案比較主要工程量詳見表5.2-2。方案比較工程量表表5.2-2項(xiàng)目單位方案一方案一上壩線砼重力壩方案下壩線砼重力壩方案砼壩、溢洪道灌溉取水口發(fā)電廠及引水管合計(jì)砼壩、溢洪道灌溉取水口發(fā)電廠及引水管合計(jì)砂礫石開挖萬m30.360.7331.0930.370.791.16土方開挖萬m33.023.024.654.65石方開挖萬m36.830.327.157.580.438.01洞挖萬m3粘土填筑萬m3土石方填筑萬m30.253.73.950.343.94.24干砌石護(hù)坡萬m30.20.20.20.2堆石填筑萬m3C25混凝土萬m30.040.1430.1830.040.1430.183C20混凝土萬m39.951.1211.0712.721.1213.84C15混凝土萬m317.70.227517.9325.30.3325.63鋼管m①3m-9292①3m-9292鋼筋m1680750243016807502430止水銅片m5502508007502501000

回填灌漿固結(jié)灌漿帷幕灌漿滑坡體處理工程可比投資m2萬m3萬元400079502050505回填灌漿固結(jié)灌漿帷幕灌漿滑坡體處理工程可比投資m2萬m3萬元40007950205050520504505795042508700205050520504755870066（計(jì)費(fèi)500萬）8746.566（計(jì)費(fèi)500萬）9586表5.2-2（續(xù)）項(xiàng)目單位方案三方案四下壩線粘土心墻土石壩方案下壩線粘土斜墻土石壩方案土石壩岸坡式溢洪道發(fā)電廠發(fā)電引水洞灌溉引水管取水口合計(jì)土石壩岸坡式溢洪道發(fā)電廠發(fā)電引水洞灌溉引水管取水口合計(jì)砂礫石開挖萬m30.150.270.420.150.270.42土方開挖萬m33.91517.70.670.1222.4053.91517.70.670.1222.405石方開挖萬m33.5612.831.720.960.08515.5953.5612.831.720.960.08515.595洞挖萬m30.8010.241.0410.8010.241.041粘土填筑萬m326.826.825.325.3土石方填筑萬m3100.24.50104.7101.74.50106.2干砌石護(hù)坡萬m31.621.621.621.62堆石填筑萬m31.841.841.841.84C25混凝土萬m30.720.0850.8050.720.0850.805C20混凝土萬m30.2862.2721.1970.870.0754.70.562.2721.1970.870.0754.97漿砌石萬m30.3350.3350.3350.335鋼管m鋼筋m173680785420802136373680785420802336止水銅片m50038020010805003802001080回填灌漿m22050552260220505522602

1.4.1、壩型、壩線、樞紐總布置綜合分析見表5.2-3。壩型、壩線、樞紐總布置綜合比較表 表5.2-3方案方案一（上壩線）方案二（下壩線）方案三（下壩線）方案四（下壩線）地形特征上壩線左岸地形坡度35°?40°，壩線下游為①?zèng)_溝，平水期河床寬34m，水深0.7m,設(shè)計(jì)蓄水位148m時(shí)，河谷寬196m,右岸地形坡度為30°下壩線左岸地形坡度30°?35°，平水期河床寬26m，水深3.0?5.0m，設(shè)計(jì)蓄水位148m時(shí)，河谷寬250m，右岸反坡向?yàn)棰邲_溝，地形坡度25?30°同方案二同方案二地質(zhì)條件河床以前寒武系凝灰質(zhì)砂巖為主，兩岸以泥盆系跳馬澗組片狀砂石為主，石層傾向下游偏左岸為緩傾角，F(xiàn)2斷層橫穿河谷，構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較發(fā)育。河床發(fā)育破碎夾泥層，深度較大。全風(fēng)化埋深：右岸0?35.6m,強(qiáng)風(fēng)化埋深：左岸2?15m，右岸12.5?38m；弱風(fēng)化埋深：左岸11.5?26.5m，河床12?15.5m，右岸23.5?45.5m。透水率qV3Lu鉛直埋深：左岸20?40m，以泥盆系跳馬澗組片狀砂巖為主巖層產(chǎn)狀傾向下游偏左岸，構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂構(gòu)造較發(fā)育。左岸見有2條破碎夾泥層。強(qiáng)風(fēng)化埋深：左岸5?27.5m，河床0?1.9m，右岸10?16m；弱風(fēng)化埋深：左岸15?40m，河床6?12.1m，右岸19?25m。透水率qV3Lu鉛直埋深：左岸34?49m，相對不透水層低于正常蓄水位；河床17?50m，右岸20?25m，相對不透水層低于正常蓄水位。帷幕線長同方案二同方案二

相對不透水層低于正常蓄水位，河床35?39.5m,右岸45?62m,相對不透水層低于正常蓄水位，帷幕線長505m右岸巖體破碎邊坡欠穩(wěn)定，施工難度大。540m。邊坡較穩(wěn)定，施工條件較好。工程地質(zhì)條件稍優(yōu)于上壩線。主要工程量土石方開挖：13.27萬m3,土石方回填：3.95萬m3；混凝土：28.183萬m3,鋼筋：2170t,帷幕灌漿：7950m,固結(jié)灌漿：4505m土石方開挖：11.82萬m3,土石方回填：4.24萬m3；混凝土：37.653萬m3,鋼筋：2330t,帷幕灌漿：7650m,固結(jié)灌漿：4755m土石方開挖：38.42萬m3，土石方回填：130.275萬m3；混凝土：6.54萬m3，鋼筋：2138t,帷幕灌漿：8100m,固結(jié)灌漿：5664m土石方開挖：38.42萬m3，土石方回填：130.275萬m3；混凝土：6.79萬m3，鋼筋：2318t,帷幕灌漿：17110m,固結(jié)灌漿：7554m導(dǎo)流全年大基坑土石不過水圍堰，由左岸300m長導(dǎo)流洞導(dǎo)流。全年大基坑土石不過水圍堰，由左岸300m長導(dǎo)流洞導(dǎo)流。全年大基坑土石不過水圍堰，由左岸400m長導(dǎo)流洞導(dǎo)流。（投資差值98萬元）同方案三樞紐征地差值00240畝林地（16.8萬元）同方案三投資差值629.5萬元1469萬元0324萬元方案優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.河床相對較窄；適宜建混凝土重力壩，重力壩布置緊湊。缺點(diǎn)：距上游滑坡體近，不宜建土石壩F2斷層橫穿河谷，基礎(chǔ)處理工程量大。不可預(yù)見因素增多。右岸巖體破碎，強(qiáng)風(fēng)化埋深大，開挖量大，邊坡欠穩(wěn)定，廠壩施工干擾大。工程投資相對方案優(yōu)點(diǎn)：重力壩布置較緊湊。F2斷層埋藏較深，基礎(chǔ)處理較上壩線稍小。缺點(diǎn)：河床相對較寬；不適宜建混凝土重力壩。廠壩施工干擾大。工程投資相對方案三多1469萬元。優(yōu)點(diǎn)：河床相對較寬；適宜建土石壩。F2斷層埋藏較深，土石壩對基礎(chǔ)要求不高，基礎(chǔ)處理較上壩線稍小。可利用滑坡體和溢洪道的開挖料填筑壩體。工程投資相對較省。缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：同方案三缺點(diǎn)：河床相對較寬；不適宜建混凝土重力壩。建筑物類型多，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理較復(fù)雜。壩體適應(yīng)變形能力較差。壩基防滲處理困難。三多629.5萬元。河床相對較寬；不適宜建混凝土重力壩。建筑物類型多，設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理較復(fù)雜。四個(gè)方案施工總工期、首臺機(jī)發(fā)電工期、單位度電投資均相差很小，故不參與比較。方案一、方案三和方案四較優(yōu)，而方案三較方案一投資少629.5萬元，案三較方案一投資少324萬元。結(jié)合上游滑坡體情況：根據(jù)可研審批意見及本階段進(jìn)一步查勘及穩(wěn)定復(fù)核，滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，水庫蓄水后，當(dāng)庫水位驟降時(shí)，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需將滑體露出正常高水位上部約66萬m3進(jìn)行減載，方案三可解決滑坡減載料的棄碴問題。綜合地質(zhì)、當(dāng)?shù)夭牧稀⒐こ掏顿Y、滑坡體處理等因素，選定方案三，即下壩線粘土心墻土石壩+左岸溢洪道+右岸引水發(fā)電系統(tǒng)+壩后式廠房為推薦方案。二、大壩尺寸設(shè)計(jì)2、選擇壩型、擬定壩體剖面尺寸2.1、 壩型選擇綜合以上資料方案，根據(jù)作業(yè)要求選擇粘土均質(zhì)壩。上游選用砌石護(hù)坡，下游選用草皮護(hù)坡。2.2、 剖面尺寸擬定2.2.1、壩頂超高二波浪爬高+最大的涌水高度+安全加高d=七+e+a因上游選用砌石護(hù)坡，查得K=0.8選擇坡度系數(shù)為1：m=2.5,則由：

設(shè)計(jì)值:h1=3.2*K*2hi*tan。單位（m）=3.2*0.8*0.0166*2854*1設(shè)計(jì)值:h1=3.2*K*2hi*tan。單位（m）=3.2*0.8*0.0166*2854*113*tan(12.5)=0.0191v2*D

e=0.036一DCOSa

2*g*H282*1=0.036* ?， COS45o2*9.8*(148-80)=0.015根據(jù)大壩的級別2級確定設(shè)計(jì)安全超高值為：1.0md雇=h.e+a設(shè)=0.0191+0.015+1.0=1.0341mh1=3.2*K*2h「tanO校核值:=3.2*0.8*0.0166*1454*113*tan(12.5)=0.008v2*D

0.036 COSa2*g*H142*1單位（m）0.036*2*9.8*(149.19-80)0.0037COS45°根據(jù)大壩的級別2級確定校核安全超高值為：0.5md=h「e+a又=0.008+0.0037+0.5=0.5117m大壩高程取校核情況和設(shè)計(jì)情況的最大值，「頂=「設(shè)+d^=148+1.0341=149.0341m。校二D校+=149.19+0.5117=149.7017m因D校=149.7017>D設(shè)=149.0341所以壩頂高程為149.7m.由平面布置圖可知壩址處河床高程為84.0m，向下開挖4m透水地基清除砂卵石覆蓋層后期高程為80.0m，則壩高為149.7-80.0=69.7m。2.2.2、 壩頂寬度確定壩頂寬度根據(jù)運(yùn)行、施工、構(gòu)造、交通和地震等方面的要求綜合考慮確定。SL274-200?碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：高壩壩頂寬度可選10?15m，中、低壩壩頂可選5~10m。該設(shè)計(jì)大壩壩高69.7m屬于中壩，壩頂寬度擬定為7m。2.2.3、 壩坡選定壩坡坡率關(guān)系到壩體穩(wěn)定以及工程量大小。上游壩坡長期處于飽和狀態(tài)，加之水庫水位有可能快速下降，是壩坡穩(wěn)定處于不利地位，故其上游坡率比下游坡率緩。粘性土料的穩(wěn)定壩坡為一曲面，上部坡陡，下部坡緩，所以用粘性土料做成的壩坡，常沿高度分成數(shù)段，每隔10?30m，從上而下逐段放緩相鄰坡率差值取0.25或0.5.由粉土、砂、輕壤土修建的均質(zhì)壩，透水性較大，為了保持滲透穩(wěn)定，適當(dāng)放緩下游坡度。當(dāng)壩基或壩體土料延壩軸線分布不一致時(shí)，分段采用不同坡率，在各段過渡區(qū)，使壩坡緩慢變化。該壩壩高69.7m，故采用三級變坡。上游壩坡為1：2.75、1：3.0、1：3.25,下游壩坡1：2.25、1：2.5、1：2.752.2.4、馬道為防止壩面沖刷，同時(shí)便于交通、檢測、觀測維修并且有利于壩坡穩(wěn)定，沿高程每隔10~30m設(shè)置一條馬道，其寬度不小于1.5m,馬道設(shè)在邊坡坡度變化處。該壩在上下游每隔23m設(shè)置一條馬道，其馬道寬度為2m，第一級馬道高程為103m，第二級馬道高程為126m。2.2.5、 壩體排水壩體排水有棱體排水、貼坡排水、壩內(nèi)排水三種形式。棱體排水適用于下游有水壩型，故該壩使用棱體排水，它可以降低浸潤線，防止壩坡凍脹，保護(hù)尾水范圍內(nèi)下游壩腳不受波浪淘刷，還可與壩基排水想連接。當(dāng)壩強(qiáng)度足夠時(shí)，還可發(fā)揮支撐作業(yè)，增加穩(wěn)定作用。棱體排水內(nèi)坡坡率為1：1.0，外坡坡率為1：1.5,頂部寬度為2.0m。2.2.6、 壩體剖面圖三、滲流分析3、滲透計(jì)算3.1、 滲流情況選擇上游設(shè)計(jì)蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位。3.2、 滲流的分析方法采用水利學(xué)法進(jìn)行土石壩滲流計(jì)算，將壩內(nèi)滲流分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定律和杜平假設(shè)，建立各段的運(yùn)動(dòng)方程式，然后根據(jù)水流的連續(xù)性求解滲透流速、滲透流量和浸潤線等。3.2.1、本次設(shè)計(jì)僅對河槽處最大斷面進(jìn)行滲流計(jì)算。按不透水層地基情況。

3.3、設(shè)計(jì)洪水位時(shí)單寬流量計(jì)算上游設(shè)計(jì)洪水位為148m,下游相應(yīng)水位為93m則上游水深H1=148-80=68m,下游水深H=93-80=13m。2△L=miH=—3—*68=29.14m1+2m1i1+2*3L1=（149.7-148）*3+7+（149.7-80）*2.5-（94.8-80）*1.5-2-（94.8-93）*1.0=160.35mL=△L+L廣29.14+160.35=189.49mh0=J（H「H「2+L2-L=J（68-13）2+189.492-189.49=7.8m=11.06mq=H2-（H+h）2682-（13+7.8）2K~——2L2— ——2=11.06m根據(jù)均質(zhì)壩筑壩材料規(guī)定滲流系數(shù)K=4.0*10-5cm"s=4.0*10-7msq=11.06*4.0*10-7=4.424*10-6m2,s浸潤線方程為：y2=2h0X+h02=2*7.8x+7.82將滲流曲線坐標(biāo)值列入表中設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值x01030507090110130150y7.814.723.029.034.038.342.445.750四、穩(wěn)定分析4、壩坡穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析是確定壩的設(shè)計(jì)剖面和評價(jià)壩體安全的依據(jù)，穩(wěn)定分析的可靠程度對壩體的經(jīng)濟(jì)和安全性具有重要的影響。4.1、分析情況選擇以上游正常高水位，而下游無水：4.1.1、 滑裂面形式對于均質(zhì)壩，上下游壩坡均為曲線滑裂面。采用圓弧法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。4.1.2、 不計(jì)條塊間作用力的總應(yīng)力法的穩(wěn)定分析4.2、 步驟如下4.2.1、 利用B.B方捷耶夫法和費(fèi)蘭紐斯法確定最危險(xiǎn)滑孤所對應(yīng)圓心的范圍。在一扇形范圍內(nèi)的M「M2延長線附近。4.2.2、 取％為圓心1，以2R=160m^半徑，作圓弓瓜。4.2.3、 分條編號：b=0.1R=16m,從圓心作垂線為0號土條的中心線，向上依次為1，2，3，一8；向下依次為-1，-2，-.4.2.4、 列表計(jì)算荷載，參見下表1。4.2.5、 利用公式計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)kc?！陊cosa/an0+kcek_iiibiic￡w'sinaTOC\o"1-5"\h\z式中：w=rh+rh+rhi11 22 33、 、r「％一壩體土的濕重度、浮重度，w’=rh+rh+rhi11 2,2 ?33 … 、 … 、 、r、r、r一壩體上的濕容重、飽和容重、浮容重1 2 3

由提供的資料可知:r「19KN/m3,頊20.5叩面，頊10.齡加氣=25°c=6kPa表1正常蓄水位情況下下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算表土條編號h1h2H3rj]r2h2七七w.wi’sina i—cosa i—wcosa iW.’sinai8.00.52.49.549.258.758.70.80.635.247.07.017.35.5328.7112.8441.5441.50.70.7313.4309.06.018.512.2351.5250.1601.6601.60.60.8481.3361.05.015.419.0292.6389.5682.1682.10.50.9593.4341.14.012.223.9231.8490.0721.8721.80.40.9664.0288.73.09.320.75.7176.7424.459.9601.1660.90.31.0571.0198.32.06.916.79.8131.1342