均質(zhì)土壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE85水利水電工程畢業(yè)業(yè)論文題目均質(zhì)土壩樞樞紐建筑物設(shè)設(shè)計(jì)學(xué)院工學(xué)學(xué)院專業(yè)水利利水電工程PAGE1目錄HYPERLINK\l"_Toc325638329"摘要1HYPERLINK\l"_Toc325638330"關(guān)鍵詞1HYPERLINK\l"_Toc325638331"Abstract1HYPERLINK\l"_Toc325638332"Keywords1HYPERLINK\l"_Toc325638333"緒論2HYPERLINK\l"_Toc325638334"1基本資料2HYPERLINK\l"_Toc325638335"1.1地形地質(zhì)2HYPERLINK\l"_Toc325638336"1.1.1地形2HYPERLINK\l"_Toc325638337"1.1.2庫區(qū)工程地質(zhì)條件2HYPERLINK\l"_Toc325638338"1.1.3壩址區(qū)工程地質(zhì)條件3HYPERLINK\l"_Toc325638339"1.1.4壩址區(qū)其他建筑物3HYPERLINK\l"_Toc325638340"1.2水文與水利規(guī)劃3HYPERLINK\l"_Toc325638341"1.2.1氣象3HYPERLINK\l"_Toc325638342"1.1.2水文分析4HYPERLINK\l"_Toc325638343"1.2.3水利計(jì)算5HYPERLINK\l"_Toc325638344"1.3建筑材料及筑壩材料技術(shù)指示的選定7HYPERLINK\l"_Toc325638345"1.3.1土料7HYPERLINK\l"_Toc325638346"1.3.2砂礫料8HYPERLINK\l"_Toc325638347"1.3.3石料8HYPERLINK\l"_Toc325638348"1.3.4筑壩材料技術(shù)指標(biāo)的選定8HYPERLINK\l"_Toc325638349"1.4工程效益9HYPERLINK\l"_Toc325638350"1.5施工條件9HYPERLINK\l"_Toc325638351"1.5.1施工地區(qū)氣象與水文條件9HYPERLINK\l"_Toc325638352"1.5.3當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?土料10HYPERLINK\l"_Toc325638353"1.5.4施工地區(qū)對外條件10HYPERLINK\l"_Toc325638354"1.5.5工作日分析10HYPERLINK\l"_Toc325638355"2樞紐布置10HYPERLINK\l"_Toc325638356"2.1工程等級確定10HYPERLINK\l"_Toc325638357"2.2壩軸線的選擇10HYPERLINK\l"_Toc325638358"2.3壩型選擇10HYPERLINK\l"_Toc325638359"2.3.1地質(zhì)條件10HYPERLINK\l"_Toc325638360"2.3.2水文條件11HYPERLINK\l"_Toc325638361"2.3.3筑壩材料11HYPERLINK\l"_Toc325638362"2.3.4壩型比較11HYPERLINK\l"_Toc325638363"2.4樞紐布置12HYPERLINK\l"_Toc325638364"3壩工設(shè)計(jì)13HYPERLINK\l"_Toc325638365"3.1壩體剖面設(shè)計(jì)13HYPERLINK\l"_Toc325638366"3.1.1壩頂高程的確定13HYPERLINK\l"_Toc325638367"3.1.2壩頂高程計(jì)算13HYPERLINK\l"_Toc325638368"3.3壩頂寬度確定17HYPERLINK\l"_Toc325638369"3.4壩坡選定17HYPERLINK\l"_Toc325638370"3.5馬道18HYPERLINK\l"_Toc325638371"3.6壩體排水18HYPERLINK\l"_Toc325638372"4滲流分析18HYPERLINK\l"_Toc325638373"4.1滲流分析的目的18HYPERLINK\l"_Toc325638374"4.2分析內(nèi)容19HYPERLINK\l"_Toc325638375"4.3滲流分析方法19HYPERLINK\l"_Toc325638376"4.4滲流計(jì)算20HYPERLINK\l"_Toc325638377"4.4.1正常蓄水位時的滲流分析20HYPERLINK\l"_Toc325638378"4.4.2設(shè)計(jì)洪水位時的滲流分析21HYPERLINK\l"_Toc325638379"4.4.3校核洪水位時的滲流分析21HYPERLINK\l"_Toc325638380"4.5滲流分析22HYPERLINK\l"_Toc325638381"5穩(wěn)定分析22HYPERLINK\l"_Toc325638382"5.1計(jì)算工況與安全系數(shù)22HYPERLINK\l"_Toc325638383"5.2穩(wěn)定分析基本原理及方法23HYPERLINK\l"_Toc325638384"5.2.1最危險(xiǎn)滑弧圓心范圍的確定23HYPERLINK\l"_Toc325638385"5.3穩(wěn)定分析計(jì)算24HYPERLINK\l"_Toc325638386"5.3.1上游為正常蓄水位的下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算24HYPERLINK\l"_Toc325638387"5.3.2上游為校核洪水位時下游壩坡穩(wěn)定分析30HYPERLINK\l"_Toc325638388"5.3.3上游為設(shè)計(jì)洪水位時上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算35HYPERLINK\l"_Toc325638389"5.4穩(wěn)定綜合分析39HYPERLINK\l"_Toc325638390"6壩體細(xì)部構(gòu)造40HYPERLINK\l"_Toc325638391"6.1壩頂40HYPERLINK\l"_Toc325638392"6.2護(hù)坡40HYPERLINK\l"_Toc325638393"6.3排水結(jié)構(gòu)40HYPERLINK\l"_Toc325638394"6.4反濾層41HYPERLINK\l"_Toc325638395"6.5壩坡排水43HYPERLINK\l"_Toc325638396"7溢洪道設(shè)計(jì)43HYPERLINK\l"_Toc325638397"7.1概述43HYPERLINK\l"_Toc325638398"7.2溢洪道的線路和選型43HYPERLINK\l"_Toc325638399"7.3溢洪道引水渠44HYPERLINK\l"_Toc325638400"7.4溢流堰控制段44HYPERLINK\l"_Toc325638401"7.4.1溢流堰的形式44HYPERLINK\l"_Toc325638402"7.4.2初步擬定溢流堰孔口凈寬44HYPERLINK\l"_Toc325638403"7.5泄槽設(shè)計(jì)47HYPERLINK\l"_Toc325638404"7.5.1泄槽的平面布置及縱、橫剖面47HYPERLINK\l"_Toc325638405"7.5.2收縮段、擴(kuò)散段和彎曲段設(shè)計(jì)51HYPERLINK\l"_Toc325638406"7.5.3摻氣減蝕51HYPERLINK\l"_Toc325638407"7.5.4邊墻高度確定52HYPERLINK\l"_Toc325638408"7.5.5泄槽的襯砌52HYPERLINK\l"_Toc325638409"7.6溢洪道消能設(shè)計(jì)53HYPERLINK\l"_Toc325638410"8壩基處理54HYPERLINK\l"_Toc325638411"8.1地基處理的主要要求54HYPERLINK\l"_Toc325638412"8.2地基的處理54HYPERLINK\l"_Toc325638413"8.3岸坡的處理54HYPERLINK\l"_Toc325638414"參考文獻(xiàn)55HYPERLINK\l"_Toc325638415"致謝56PAGE1均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)123456（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院水利水電工程專業(yè)）摘要：適當(dāng)修建大壩可以實(shí)現(xiàn)一個流域地區(qū)發(fā)電、防洪、灌溉的綜合效益。通過對青龍河地形地質(zhì)、水文資料、氣候特征的分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧?，設(shè)計(jì)適合的樞紐工程來幫助流域地區(qū)實(shí)現(xiàn)很好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩頂高程及泄洪建筑物尺寸；通過分析，對可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物的形式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；詳細(xì)作出大壩設(shè)計(jì)，通過比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；對泄水建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇建筑物的形式、輪廓尺寸，確定布置方案。水庫配合下游河道整治等措施，可以很大程度的減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦、農(nóng)村、公路、鐵路以及旅游景點(diǎn)的威脅；可為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造有利條件。關(guān)鍵詞：壩工設(shè)計(jì)；滲流分析；穩(wěn)定分析；溢洪道設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)處理。Homogeneousearthdampivotbuildingdesign123456(InstituteofwaterconservancyandHydropowerEngineeringofGansuAgriculturalUniversity)Abstract:Appropriateconstructionofdamcanbeachievedinabasinareaofpowergeneration,floodcontrol,irrigationbenefit.Driverislocatedinourcountrysouthwest,throughtoitsgeological,hydrologicaldata,climateanalysis,combinedwiththelocalbuildingmaterials,designsuitablefortheprojecttohelptheregiontoachievegoodeconomicbenefit.Accordingtotherequirementoffloodcontrol,floodregulationcomputationofreservoir,todeterminethecrestelevationandreleasefloodwatersbuildingsize;throughtheanalysis,onthepossibleoptions,determinethehubofthebuildingform,dimensionsandwaterconservancyhublayoutplanmadeindetail;damdesign,throughthecomparison,determiningbasicprofilesanddimensions,makethefoundationtreatmentschemeandthedambodystructure,hydraulic,staticcalculationofoutletstructures;design,choiceofbuildingform,outlinedimensions,todeterminethelayoutscheme,makedetailstructure,hydraulic,staticcalculation.Reservoirwithriverregulationmeasures,cangreatlyreducethefloodonthedownstreamtowns,factoriesandmines,rural,highway,railwayandthetouristattractionsofthethreat;createfavorableconditionsfordevelopmentofaquaculture.Keywords:Damdesign；Seepageanalysis;stabilityanalysis;spillwaydesign;foundationtreatment緒論畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是把學(xué)生在專業(yè)主要課程內(nèi)容所獲得的知識加以系統(tǒng)化、鞏固、擴(kuò)大、深入，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決本專業(yè)技術(shù)問題的能力及培養(yǎng)自學(xué)能力，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算，編寫說明書和繪圖能力?；驹瓌t是：設(shè)計(jì)應(yīng)滿足功能要求，并力求經(jīng)濟(jì)、安全、施工便利和美觀，根據(jù)可能的和合理的方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來選定建筑物的型式、材料、布置。設(shè)計(jì)時注意的事項(xiàng)是：以嚴(yán)肅的態(tài)度對待資料，不自行修改或增減，一切必要的補(bǔ)充或修改必須征得指導(dǎo)教師的同意。本此設(shè)計(jì)包括：樞紐布置，壩體剖面設(shè)計(jì)，滲流、穩(wěn)定分析，細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)以及溢洪道設(shè)計(jì)，地基處理等章節(jié)。根據(jù)基本資料中的地質(zhì)、水文資料確定壩址、壩型，根據(jù)工程的用途以及地形條件進(jìn)行樞紐總體布置。由水文，氣象資料初步擬定壩體剖面后，經(jīng)過滲流分析，穩(wěn)定分析后驗(yàn)證壩體的穩(wěn)定性性指標(biāo)。之后對壩體細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，滿足大壩的功能要求。土石壩的壩頂是不容許過水的，因此必須設(shè)置獨(dú)立的泄水，本設(shè)計(jì)采用正槽式溢洪道，布置在河道的左岸。在完成設(shè)計(jì)過程中主要參考了《水工建筑物》，SL274-2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，在張老師的精心指導(dǎo)下完成本次設(shè)計(jì)。1基本資料1.1地形地質(zhì)1.1.1地形地質(zhì)見1:2000壩址地形圖。1.1.2庫區(qū)工程地質(zhì)條件水庫位于高山區(qū)，構(gòu)造剝蝕地形。青龍河侵蝕能力較強(qiáng)，沿河形成不對稱河谷，由于構(gòu)造運(yùn)動影響，河流不斷下切，形成岸邊階地、陡岸。流域內(nèi)地形北高南低，平均高程與500m，最高峰海拔1680m。河道蜿蜒曲折，河谷寬度400~100m不等，河道比降1/400~1/600。庫區(qū)兩岸基巖出露高程大部分在200米左右，庫區(qū)左岸非可溶性巖層分布廣泛，其中主要由絹云母、千枚巖、石英、砂質(zhì)頁巖組成。透水性較小，也沒有發(fā)現(xiàn)溝通庫內(nèi)外的大斷層。庫區(qū)可溶性巖層分布于青龍河右岸，從隔水層分布、熔巖發(fā)育情況分析，水庫蓄水后向鄰近河流滲透的可能性很小。經(jīng)過對庫區(qū)斷層的分析，水庫向外流域及下游滲漏的可能性很小。庫區(qū)外巖層抗風(fēng)化作用較強(qiáng)，庫岸基本上是穩(wěn)定的。青龍河為山區(qū)性河流，兩岸居民及耕地分散，除庫水位以下有一定淹沒外，浸沒問題不大，庫區(qū)亦未發(fā)現(xiàn)重要礦產(chǎn)。1.1.3壩址區(qū)工程地質(zhì)條件本區(qū)地震基本裂度為六度，建筑物按七度設(shè)防壩址位于壩區(qū)中部背斜的西北，巖層傾向青龍河上游，兩岸山體較厚。河床寬約300米，河床地面高程85m，河床砂卵石覆蓋層平均厚度5—7米，滲透系數(shù)K=1×10-2厘米/秒。水庫壩址選在青龍河下游的山谷河段上，共選出2條壩線，經(jīng)過比較，確定第一壩線，出露巖性為大紅峪組石英砂巖與板狀粉細(xì)砂巖互層，巖石堅(jiān)硬、構(gòu)造簡單、滲透性小。壩址區(qū)為剝蝕——中低山地形，河流經(jīng)壩址處急轉(zhuǎn)彎向北流向下游，由于受喬麥嶺背斜控制，巖層傾向上游，呈單斜構(gòu)造狀。壩線區(qū)河谷較為開闊。右岸下游形成半島狀，因河流側(cè)向侵蝕，使右岸形成陡壁，近于直立，已查明的小段層有6-7條，軟弱夾層有13條；左岸山坡平緩，覆蓋著31m厚的山麓堆積物，有斷層一條。河床壩基巖石構(gòu)造較為發(fā)育，開挖揭露出斷層40余條，其中相對較大的有10多條。1.1.4壩址區(qū)其他建筑物溢洪道上壩線溢洪道位置巖性主要為堅(jiān)硬的細(xì)砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道各部分的抗滑穩(wěn)定條件是好的，下壩線溢洪道堰頂高程750米，基礎(chǔ)以下10米左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風(fēng)化嚴(yán)重，透水性大，對建筑物安全不利。1.2水文與水利規(guī)劃1.2.1氣象根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，青龍河流域?qū)偌撅L(fēng)型大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。多年平均氣溫約10℃，年絕對最低氣溫為-29.2℃，最高氣溫為38.7℃，月平均溫度變化較大，離壩址較遠(yuǎn)的遷安站實(shí)測最高氣溫39℃。多年平均降雨量為700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年無霜期約180天，結(jié)冰期約120天，河道一般在12月封凍，次年三月上旬解凍，凍層厚0.4—0.6m，岸邊可達(dá)1.0m。多年平均最大風(fēng)速23.7m/s，水庫吹程為3km。1.1.2水文分析1.1.2.1洪水青龍河洪水由暴雨形成，據(jù)統(tǒng)計(jì)七～八月發(fā)生最大洪峰流量的機(jī)會占88%，而且年際變化很大，實(shí)測最大洪峰流量為2200秒立米(1962年)，最小洪峰流量184秒立米(1965年)，相差12倍，流域洪水峰高、歷時短，陡漲陡落。一次洪水持續(xù)時間一般3—5天。1.1.2.2年來水量青龍河流域年徑流由年降雨產(chǎn)生，年徑流在地區(qū)與時間上分布與年降雨量基本一致，但年際間變化懸殊，實(shí)測徑流資料1929—1983年共35年資料中豐水年1961年達(dá)21.34×104m3，枯水年1965年僅16.77×104m3，相似枯水年連續(xù)發(fā)生，多年平均徑流量9.6×108m3。實(shí)測徑流資料如表1-1所示。考慮到流域內(nèi)人類活動對產(chǎn)流的影響，分別對未來規(guī)劃年2000年和2020年流域內(nèi)耗水量進(jìn)行了預(yù)測，得到個規(guī)劃年的徑流系列，如表1-1所示。根據(jù)徑流年內(nèi)和年際變化特征，分別選擇1986年，2000年和2020年為設(shè)計(jì)水平年。表1-1實(shí)測徑流表年份天然1986年2000年2020年年份天然1986年2000年2020年192911.09910.910.49510.24419572.9322.7332.3572.163021.22921.0320.62570.383584.3984.1993.8053.603314.7294.5304.1253.8645919.86019.8519.24018.995326.1815.9825.5935.396604.6644.4654.0663.869337.5727.3737.0156.818613.4253.2262.8212.5833416.77416.57516.1715.9446218.19317.99417.58917.35359.0278.8288.4298.239633.6823.4833.0782.817362.1141.9151.5101.3036413.40613.20712.80212.5663712.98612.78712.38212.121654.3284.1293.7343.5373815.43115.23214.82714.5666610.48010.2819.8769.1653910.89610.69710.29210.071676.1685.9695.5645.346404.2094.0103.6063.253682.6242.4232.0231.826413.3402.1411.7361.5286918.51718.31817.94317.682429.8249.6259.2208.959704.9744.7754.3704.1454312.48712.28811.88211.622713.1082.9092.5192.322444.7254.5261.1213.860723.4283.2292.8242.627457.2227.0236.6186.357739.3159.1168.7118.450468.3728.1737.7687.507749.1058.9068.5018.261478.1868.0247.7597.4877510.0899.7859.0679.278488.2358.0367.6317.3707611.32411.12510.72010.4594937.02236.80336.39836.1377721.3421.14120.72620.475507.5117.3126.9076.6467813.05712.85812.45312.192515.5655.3864.9614.7387910.1199.9209.5199.251526.3626.1635.7585.559802.2332.0341.6451.4485317.91717.71817.31317.054811.7361.5371.1480.9515414.97614.77714.37214.111821.8911.6921.2981.1185513.69013.49113.08612.825832.0911.8921.5171.320567.9967.7977.3927.131841.1.2.3年輸沙量青龍河流域植被較好，泥沙來源在地區(qū)分布和洪水分布上一致。主要是土門子與某之間，其間來沙量約占某以上總輸沙量的95%以上，而汛期輸沙量又集中在幾次特大洪水上。年際間泥沙量的變化懸殊。由統(tǒng)計(jì)分析得知，某站多年平均淤沙量為389t,多年平均含沙量為4.0kg/m3，多年平均侵蝕模數(shù)為762.8t/km2。從泥沙的組成情況來看，泥沙顆粒較粗，中值粒徑為0.075mm，淤沙浮容重0.9t/m3，內(nèi)摩擦角為12度。1.1.2.3水文分析成果表表1-2水文分析成果表序號姓名單位數(shù)量備注1利用水文系列年限限352代表性流量多年平均流量立米/秒30.5調(diào)查歷史最大流量量立米/秒3400設(shè)計(jì)洪水洪峰流量量(P=1%))立米/秒3600校核洪水洪峰流量量(P=0.11%)立米/秒5200保壩洪水洪峰流量量(P=0.001%)立米/秒76003洪量設(shè)計(jì)洪水洪量(PP=1%)億立米6.5五天校核洪水洪量(PP=0.1%%)億立米8.2五天4多年平均年徑流量量億立米9.65多年平均輸沙量噸4311.2.3水利計(jì)算水文水利規(guī)劃成果如下：(Ⅰ)死水位選擇為盡可能增加自流灌溉面積，并使電站水頭適當(dāng)加高，力求達(dá)到電源自給以及為今后水庫淤積留有余地。按二十年淤積高程，選定死水位104m。(Ⅱ)調(diào)節(jié)性能的選定灌溉保證率選取P=75%，水庫上游來水，首先滿足灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水，電站則利用余水發(fā)電，從年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)兩方案的水電量利用系數(shù)和壩高都相差不大，但是多年調(diào)節(jié)性能的水庫能提供的電量和裝機(jī)利用小時都較年調(diào)節(jié)性能水庫提高20%。故確定該水庫為多年調(diào)節(jié)性能水庫。(Ⅲ)興利水位的確定原則和指標(biāo)根據(jù)青龍河洪水特性，汛期限制水位在七、八月定為140.5米。七、八月以后可重復(fù)利用一部分防洪庫容蓄水興利以不降工程防洪標(biāo)準(zhǔn)，以防洪興利兼顧為原則，確定九、十月限制水位，提高為136.2米汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超超過百年設(shè)計(jì)洪水位考慮，確定汛末興利水位為141米。(Ⅳ)防洪運(yùn)用原則及設(shè)計(jì)洪水的確定某水庫屬一級工程。水庫大壩建筑物按千年一遇洪水設(shè)計(jì)，萬年一遇洪水校核。由于采用的洪水計(jì)算數(shù)值中未考慮歷史特大洪水的影響，故用萬年一遇洪水作非常保壩標(biāo)準(zhǔn)對水工建筑物進(jìn)行復(fù)核。調(diào)洪運(yùn)用原則：入庫洪水為百年一遇時，為提高下游河道的電站、橋梁等建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)，水庫控制下流量為2000秒立米。當(dāng)入庫洪水為千年一遇時，溢洪道單寬流量以70每秒立米控制泄流。當(dāng)入庫洪水為萬年一遇時，按上述原則操作，即庫水位接近校核水位時，水庫水位仍繼續(xù)上漲，為確保大壩安全，溢洪道敞開洪，允許溢洪道局部破壞。(Ⅴ)水庫排沙和淤沙計(jì)算某水庫回水長25公里，河道彎曲，河床比降為2.2%，河床寬300米左右，是個典型的河道型水庫。水庫利用異重流排沙。在蓄水過程中，只能用灌溉、發(fā)電有盈余水進(jìn)行排沙，經(jīng)計(jì)算，多年平均排沙量只占5.2%，94.8%的泥沙都要淤積在庫區(qū)內(nèi)侵占興利庫容。淤沙高程為97.6m，堆沙庫容為1.66×108m3。(Ⅵ)水庫工程特征值A(chǔ).樞紐下泄流量及相應(yīng)下游水位水庫上游設(shè)計(jì)洪水位為142.0m，相應(yīng)下游水位為92.0m，庫容為8.32×108m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為1024m3/s；上游校核洪水位為143.3m，相應(yīng)下游水位為92.4m，庫容為8.70×108m3，溢流壩相應(yīng)的泄量為1159m3/s；上游正常蓄水位為141m（與汛限水位同高），相應(yīng)下游水位為86.1m；死水位為90.0m，相應(yīng)的庫容為0.78×108m3；表1-3水庫技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表序號名稱單位數(shù)量備注1水庫水位校核洪水位(P==0.01%%)米考慮淤積20年設(shè)計(jì)洪水位(P==1%)米考慮淤積20年興利水位米考慮淤積20年汛限水位米考慮淤積20年死水位米考慮淤積20年2水庫容積總庫容億立米5.05校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位庫容億立米4.63序號名稱單位數(shù)量備注防洪庫容億立米14.93興利庫容億立米其中共用庫容億立米死庫容億立米3庫容系數(shù)%4調(diào)節(jié)特性多年1.3建筑材料及筑壩材料技術(shù)指示的選定當(dāng)?shù)靥烊唤ㄖ牧戏植荚趬沃返貐^(qū)上、下游河灘及兩岸階地。其中，土料主要分布在莊窩、土谷子等七處，沙礫卵石料主要有南杖子、某等八處，各料廠的材料物理性質(zhì)基本滿足要求，可做大壩混凝土骨料及拱圍堰。1.3.1土料壩址上、下游均有土料場，儲量豐富，平均運(yùn)距小于1.5公里，根據(jù)155組試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)，土料平均粘粒含量為26.4%，粉粒55.9%，砂粉17.6%，其中25%屬粉質(zhì)粘土，60.7%屬重粉質(zhì)壤土，14.3%屬中粉質(zhì)壤土，平均塑性指數(shù)11.1，比重2.75。最大干容重1.67噸/立米，最優(yōu)含水量20.5%，滲透系數(shù)0.44×10-6厘米/秒。具有中等壓縮性，強(qiáng)度指標(biāo)見下頁表。1.3.2砂礫料主要分布在河灘上，儲量為205萬立米，扣除漂石及圍堰淹沒部分，可利用的約100—151萬立米，其顆粒級配不連續(xù)，缺少蹭粒徑，根據(jù)野外29組自然坡度角試驗(yàn)，34組室內(nèi)試驗(yàn)分析，統(tǒng)計(jì)成果如下：自然么重1.87噸/立米，軟弱顆料含量2.64%。不均勻系數(shù)561顆，顆組成見表1-4：表1-4顆料組成(毫米)%<200<80<40<20<5<2<1<0.5<0.25<0.583.774.257.746.238.634.632.829.724.74.9砂的儲量很少，且石英顆料少，細(xì)度模數(shù)很低，不宜作混凝土骨料，砂(D<2毫米)的相對緊密度為0.895。1.3.3石料壩址區(qū)石料較多，儲量可滿足需要，溢洪道、導(dǎo)流洞出碴也可利用。沙石料廠設(shè)在水庫下游13km的鹿尾山，大楊莊、薛莊，總儲量1176萬m3.1.3.4筑壩材料技術(shù)指標(biāo)的選定本工程經(jīng)過試驗(yàn)，并參考有關(guān)文獻(xiàn)資料及其他的工程的經(jīng)驗(yàn)，最后選定其筑壩材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表1-5。表1-5筑壩材料強(qiáng)度指標(biāo)表筑壩材料名稱比重容重(kg/cm)孔隙率N內(nèi)摩擦角內(nèi)凝力C(kg/cm3)滲透系數(shù)K(cm/S)初孔隙壓力系數(shù)B施工期穩(wěn)定滲流期水位降落總應(yīng)力有效應(yīng)力有效應(yīng)力有效應(yīng)力壩體土料2.751.651.982.04102223230.21×10-60.3壩體砂礫料1.802.10311×10-2壩體堆石2.71.802.050.3340壩基砂礫料1.80311×10-2黃土地基1.601.912.02201×10-5筑壩土料統(tǒng)計(jì)國外外9座粘料含量20—30%的高壩=211°，C=0.4公斤/厘米2左右，國內(nèi)內(nèi)建國初期建建成的壩選用用指標(biāo)一般較較低，但近期期建成的壩一一般在25℃左右初始孔孔隙水壓力系系數(shù)一般在0.3—0.4。我國岳城城水庫施工期期采用0.21。據(jù)此采用用的技術(shù)指標(biāo)標(biāo)見下表。砂礫料的強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果與與實(shí)際出入較較大，統(tǒng)計(jì)國國內(nèi)12座水庫資料料，平均值在在32°以上，特別別是最近建成成的橫山=338°—39°；毛家村=337°，美國“土與土石壩”一書推薦，當(dāng)當(dāng)相對緊密度度D>0.7時，=34°—35°，鑒于本地地砂礫料級配配不好，故選選用=310。堆石指標(biāo)一般值在在39°～45°之間，統(tǒng)計(jì)計(jì)國外9座砂巖地區(qū)區(qū)筑壩石料平平均值為39.1°，我國獅子子灘堆石壩試試驗(yàn)為36°～45°，取用39°50ˊ，故本工程程取用值40°。左巖黃土臺地(QQ2)壓縮系數(shù)SS=0..025，起始孔隙隙比e0=0..725，平均料徑D50=0..1mm。如表1-6所示。表1-6壩體土料料的壓縮曲線線(r=2.655kg/cmm2),平均料徑d50=0..1mm。P(kg/cm2)012345678910110.6650.6450.6320.6120.5930.5750.5280.5200.5030.5000.4890.4801.4工程效益該水庫建成后能收到到灌溉、發(fā)電電、防洪、解解決工業(yè)用水水和人蓄吃水水等多方面效效益，是一座座綜合利用的的水庫。一期期建成，可謂謂秦皇島是提提供工農(nóng)業(yè)、城城市用水1.82億m3,可使灤河中中下游地區(qū)120萬畝農(nóng)田灌灌溉用水得到到不同程度的的改善和補(bǔ)充充。二期建成成，可調(diào)節(jié)水水量5.67億m3,年均發(fā)電量9330億kwh，可全面解解決冀東鋼鐵鐵基地建設(shè)用用水。1.5施工條件1.5.1施工地地區(qū)氣象與水水文條件該水庫沒有建立水文文氣象站，根根據(jù)氣象站1958年至1963年、1970年至1972年共9年資料，分分析最高氣溫溫29.1℃(6月)，最低氣溫溫-14.3℃(1月)，多年平均均日氣溫4—24℃，歷年各月月氣溫特征值值如下表1--7：表1-7氣溫特征值值表項(xiàng)目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月多年平均日氣溫4.51.14.611.318.121.723.621.716.410.318.92.1多年最高日氣溫4.67.217.022.225.029.123.026.530.122.418.938.1多年最低日氣溫14.30.05.81.03.110.518.914.41.91.90.710.01.5.3當(dāng)?shù)亟ńㄖ牧?土料根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ牧狭险{(diào)查報(bào)告，土土料場有五個個。根據(jù)試井井及土鉆孔情情況，從1:20000地形圖，初初步計(jì)算四個個土場的蘊(yùn)藏藏量2248..6萬立米，為為設(shè)計(jì)總量的的4倍多。1.5.4施工地地區(qū)對外條件件水庫距盧龍縣355Km,新建公路至至工地，交通通方便。施工工用電青龍山山雙山子變電電所架設(shè)110kv輸電線路供供電，電力保保障可靠。1.5.5工作日日分析根據(jù)沁水縣19558年—1963年和1970年—1972年九年降雨雨氣溫資料，參參考其它土壩壩水庫氣溫，降降雨停工標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，土料、砂砂礫料、石方方、混凝土工工程施工工作作日確定如表表1-8：表1-8工程施工工工作日表類別土料砂礫隧洞石方混凝土一般石方工作日(天/年)2533073022502922樞紐布置2.1工程等級確確定根據(jù)資料料可知，大壩壩為2級建筑物，正正常應(yīng)用洪水水為100年一遇，非非常運(yùn)用洪水水為1000年一遇。輔輔助建筑物按按Ⅲ級設(shè)計(jì)，臨臨時建筑物按按Ⅳ級設(shè)計(jì)。2.2壩軸線的選選擇壩軸線選擇時，根根據(jù)地形、地地質(zhì)、工程規(guī)規(guī)模及施工條條件、經(jīng)濟(jì)條條件和技術(shù)綜綜合分析比較較來選定。選選在河谷的狹狹窄段，這樣樣壩軸線短，工工程量小，但但要綜合考慮慮對于兩岸壩壩段要有足夠夠?qū)挾群透叨榷取位蛢蓛砂渡襟w無大大的不利構(gòu)造造問題，巖石石應(yīng)較完整，并并應(yīng)將壩基置置于透水性小小的堅(jiān)實(shí)地層層或厚度不大大的透水層地地基上。壩址址附近有足夠夠數(shù)量符合設(shè)設(shè)計(jì)要求的土土、砂、石料料且便于開采采運(yùn)輸。2.3壩型選擇2.3.1地質(zhì)條條件庫區(qū)兩岸基巖出露露高程大部分分在200米左右，庫區(qū)區(qū)左岸非可溶溶性巖層分布布廣泛，其中中主要由絹云云母、千枚巖巖、石英、砂砂質(zhì)頁巖組成成。透水性較較小，也沒有有發(fā)現(xiàn)溝通庫庫內(nèi)外的大斷斷層。庫區(qū)可可溶性巖層分分布于青龍河河右岸，從隔隔水層分布、熔熔巖發(fā)育情況況分析，水庫庫蓄水后向鄰鄰近河流滲透透的可能性很很小。經(jīng)過對對庫區(qū)斷層的的分析，水庫庫向外流域及及下游滲漏的的可能性很小小。庫區(qū)外巖巖層抗風(fēng)化作作用較強(qiáng)，庫庫岸基本上是是穩(wěn)定的。青龍河為山區(qū)性河河流，兩岸居居民及耕地分分散，除庫水水位以下有一一定淹沒外，浸浸沒問題不大大，且?guī)靺^(qū)亦未發(fā)發(fā)現(xiàn)重要礦產(chǎn)產(chǎn)。2.3.2水文條條件根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，青青龍河流域?qū)賹偌撅L(fēng)型大陸陸性氣候，冬冬季寒冷干燥燥，夏季炎熱熱多雨。多年年平均氣溫約約10℃，年絕對最最低氣溫為--29.2℃，最高氣溫溫為38.7℃，月平均溫溫度變化較大大，離壩址較較遠(yuǎn)的遷安站站實(shí)測最高氣氣溫39℃。多年平均均降雨量為7700mm，且且多集中在夏夏季七、八月月份。全年無無霜期約180天，結(jié)冰期期約120天，河道一一般在12月封凍，次次年三月上旬旬解凍，凍層層厚0.4—0.6m，岸岸邊可達(dá)1..0m。2.3.3筑壩材材料2.3.3.1土土料壩址上、下下游均有土料料場，儲量豐豐富，平均運(yùn)運(yùn)距小于1.5公里，根據(jù)155組試驗(yàn)成果果統(tǒng)計(jì)，土料料平均粘粒含含量為26.4%，粉粒55.9%，砂粉17.6%，其中25%屬粉質(zhì)粘土土，60.7%屬重粉質(zhì)壤壤土，14.3%屬中粉質(zhì)壤壤土，平均塑塑性指數(shù)11.1，比重2.75。最大干容容重1.67噸/立米，最優(yōu)優(yōu)含水量20.5%，滲透系數(shù)0.44××10-6厘米/秒。具有中中等壓縮性。2.3.3.2砂砂礫料主要分布在河灘上上，儲量為205萬立米，扣扣除漂石及圍圍堰淹沒部分分，可利用的的約100—151萬立米。砂砂的儲量很少少，且石英顆顆料少，細(xì)度度模數(shù)很低，不不宜作混凝土土骨料，砂(D<2毫米)的相對緊密密度為0.895。2.3.3.3石石料壩址區(qū)石料較多，儲儲量可滿足需需要，溢洪道道、導(dǎo)流洞出出碴也可利用用。沙石料廠廠設(shè)在水庫下下游13kmm的鹿尾山，大大楊莊、薛莊莊，總儲量1176萬m3.2.3.4壩型比比較重力壩：結(jié)構(gòu)作用用明確，設(shè)計(jì)計(jì)方法簡便，安安全可靠，對對地形、地質(zhì)質(zhì)條件適性強(qiáng)強(qiáng)，樞紐泄洪洪問題容易解解決，便于施施工導(dǎo)流，施施工方便。但但其缺點(diǎn)是：：壩體剖面尺尺寸大，材料料用量多，壩壩體應(yīng)力較低低，材料強(qiáng)度度不能充分發(fā)發(fā)揮，壩體與與地基接觸面面積大，相應(yīng)應(yīng)壩底揚(yáng)壓力力大，對穩(wěn)定定不利，壩體體體積大，在在澆筑混凝土土?xí)r，需要有有較嚴(yán)格的溫溫度控制。拱壩：對對地形的要求求是左右兩岸對對稱，岸坡平平順無突變，在在平面上向下下游收縮的峽峽谷各段。壩壩端下游側(cè)要要有足夠的巖巖體支撐，以以保證壩體的的穩(wěn)定。該壩壩段左右兩岸岸不對稱分布布，不適宜修修建拱壩。土石壩：對地質(zhì)的的要求：河谷谷兩岸的巖基基必須能承受受由拱端傳來來的推力，要要在任何情況況下都能保證證穩(wěn)定，不致致危害壩體的的安全。理想想的地質(zhì)條件件是：基巖比比較均勻、單單一，堅(jiān)固整整齊，有足夠夠的強(qiáng)度，透透水性小，能能抵抗水的侵侵蝕，耐風(fēng)化化，岸坡穩(wěn)定定、沒有大斷斷裂。土石壩的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是可以就就地取材，就就近取材。節(jié)節(jié)省大量水泥泥、木材和鋼鋼材。減少工工地的外線運(yùn)運(yùn)輸量，能適適應(yīng)不同的地地形、地質(zhì)和和氣候條件。大大容量、多功功能、高效率率施工機(jī)械的的發(fā)展，提高高了土石壩建建設(shè)的發(fā)展。通過以上比較，綜綜合考慮工程程施工的經(jīng)濟(jì)濟(jì)、安全、便便利等因素，所所以此處修建建土石壩可行行。影響土石壩壩型選選擇的因素很很多，最主要要的是壩址附附近的筑壩材材料，還有地地形地質(zhì)條件件、氣候條件件、壩基處理理、抗震要求求等。本設(shè)計(jì)計(jì)限于資料制制作定性分析析確定土石壩壩壩型選擇。均均質(zhì)壩材料單單一，施工簡簡單，且有足足夠適宜的土土料來做均質(zhì)質(zhì)壩。綜合考慮,選擇修修建均質(zhì)土石石壩的方案。2.4樞紐布置樞紐布置做到安全全可靠，經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理，施工工互不干擾，管管理運(yùn)用方便便。高、中壩和地震震區(qū)的壩，不不得采用布置置在非巖石地地基上的壩下下埋管型式，低低壩采用非巖巖石地基上的的壩下埋管時時，必須對埋埋管周圍填土土的壓實(shí)方法法，可能達(dá)到到的壓實(shí)密度度及其抵抗?jié)B滲透破壞的能能力能否滿足足要求進(jìn)行保保證。樞紐布布置要考慮建筑物物開挖料的應(yīng)應(yīng)用。土石壩壩樞紐通常包包括攔河壩、溢溢洪道、泄洪洪洞輸水或引引水洞及水電電站等，應(yīng)通通過地形地質(zhì)質(zhì)條件以及經(jīng)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等等方面來確定定。壩址選在地形地質(zhì)質(zhì)有利的地方方，使壩軸線線較短，庫容容較大，淹沒沒少。附近有有豐富的筑壩壩材料，便于于布置泄水建建筑物。在高高山深谷區(qū)常常將壩址選在在彎曲河段，把把壩布置在彎彎道上，利用用凸岸山脊抗抗滑穩(wěn)定和滲滲透穩(wěn)定，并并采取排水灌灌漿等相應(yīng)加加固措施，盡盡量避免將壩壩址選在工程程地質(zhì)條件不不良的地段。如如活斷層含形形成整體滑動動的軟弱夾層層，以及粉細(xì)細(xì)砂、軟粘土土和淤泥等軟軟弱地基上。根據(jù)樞紐布置原則則：樞紐中的的泄水建筑物物應(yīng)做到安全全可靠、經(jīng)濟(jì)濟(jì)合理、施工工互不干擾、管管理運(yùn)用方便便。樞紐中的泄水建筑筑物應(yīng)滿足設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范的運(yùn)運(yùn)用條件和要要求。選擇泄泄洪建筑物形形式時要優(yōu)先考慮采采用開敞式溢溢洪道為主要要泄洪建筑物物。泄水引水水建筑物進(jìn)口口附近的岸坡坡應(yīng)有可靠的的防護(hù)措施。應(yīng)應(yīng)確保泄水建建筑物進(jìn)口附附近的岸坡的的整體穩(wěn)定性性和局部穩(wěn)定定性。當(dāng)泄水水建筑物出口口消能后的水水流沖刷下游壩坡坡時，要比較調(diào)整尾尾水渠和采取取工程措施保保護(hù)壩坡腳的的可靠性和經(jīng)經(jīng)濟(jì)性，可采采取其中一種種措施，也可可同時采用兩兩種措施。對對于多泥沙河河流，要考慮布置排排沙建筑物，并并在進(jìn)水口采采取放淤措施施。溢洪道選擇在地形形開闊、岸坡坡穩(wěn)定、巖土土堅(jiān)實(shí)和地下下水位較低的的地點(diǎn)，宜選選用地質(zhì)條件件好良好的天天然地基。壤壤土、中砂、粗粗砂、砂礫石石適于作為水水閘地基，盡盡量避免淤泥泥質(zhì)土和粉砂砂、細(xì)砂地基基，必要時應(yīng)應(yīng)采取妥善處處理措施。從從地質(zhì)地形圖圖可知壩體左左岸地質(zhì)條件件好，且有天天然的石料廠廠，上下游均均有較緩的灘灘地，兩岸巖巖體條件好，施施工起來更快快捷更經(jīng)濟(jì)合合理。因此，溢洪道修建建于右岸山坡上。由由于閘址段地地形條件好，所所以采用正槽槽式溢洪道。3壩工設(shè)計(jì)3.1壩體剖面設(shè)設(shè)計(jì)3.1.1壩頂高高程的確定由基本資料可知，該該流域多年平平均最大風(fēng)速速23.7mm/s,水庫吹程為為2km。3.1.2壩頂高高程計(jì)算壩頂高程等于水庫庫靜水位與壩壩頂超高之和和，按以下四四種計(jì)算條件件計(jì)算，取其其大值：①設(shè)計(jì)洪水位位加正常運(yùn)用用條件的壩頂頂超過；②正常蓄水位位加正常運(yùn)用用條件的壩頂頂超高；③校核洪水位位加非常運(yùn)用用條件的壩頂頂超高；④常蓄水位加加非常運(yùn)用條條件的壩頂超超高，再加地地震安全加高高。壩頂超高d按式（3-1）計(jì)算，對對于特殊的重重要工程，可可取d大于計(jì)算值值。d=R+e+A（3-1）式中：R為波浪在在壩坡上的設(shè)設(shè)計(jì)爬高，m；e為風(fēng)浪引起起的壩前水位位雍高，m；A為安全加高高，m，根據(jù)壩的級別別按表3-1選用，其中中非常運(yùn)行條條件（a）適用于山山區(qū)、丘陵區(qū)區(qū)，非常運(yùn)行行條件（b）使用于平平原區(qū)、濱海海區(qū)。式（3-1）中RR和e的計(jì)算公式多多很多，重要要是經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性的，適適用于一定的的條件，可按按SL2774-20001《碾壓式土土石壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》推薦的的計(jì)算公式確確定。涉及的壩頂高程是是針對壩沉降降以后的情況況而言的，因因此，竣工時時的壩頂高程程應(yīng)預(yù)留足夠夠的沉降量。根根據(jù)以往工程程經(jīng)驗(yàn)，土石石壩預(yù)留沉降降量一般為壩壩高的1%。表3-1土石壩安安全加高單位位m壩的級別1234、5正常運(yùn)用條件1.501.00.70.5非常運(yùn)用條件（aa）0.700.50.40.5非常運(yùn)用條件（bb）1.000.70.50.5e=（3-2）式中：e的風(fēng)雍高度度D水面吹程g重力加速度度h延水庫吹程程方向平均水水域深度v計(jì)算風(fēng)速β計(jì)計(jì)算風(fēng)向與壩壩軸線法線的的夾角（。），取取為0度-K綜合摩摩阻系數(shù)，取取3.6×110正常情況：e===0.0222m非正常情況:ee=e===0.0055m由官廳水庫公式：：h=.0166vvD（3-3）l=10.4h（3-4）初擬m=3,用=（3-5）式中：平均均波浪爬高；；m單單坡坡度系數(shù)數(shù)；斜坡的造率率滲透系數(shù)，根根據(jù)護(hù)坡類型型由表3-2查的；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根根據(jù)表3-3查的.正常運(yùn)用情況下：：==1.288==1.01非正常運(yùn)用情況下下：==0.633=11.0查表3-2本設(shè)計(jì)計(jì)采用砌石護(hù)護(hù)坡，=0..80表3-2造率及滲透透性系數(shù)護(hù)坡類型光滑不透水護(hù)面1.00混凝土或混凝土板板0.90草皮0.85～0.990砌石0.75～0.880拋填兩層塊石（不不透水基礎(chǔ)）0.60～0.665拋填兩層塊石（透透水基礎(chǔ)）0.50～0.555表3-3經(jīng)驗(yàn)系數(shù)數(shù)≤11.52.02.53.03.54.0≥5.01.001.021.081.161.221.251.281.30平均爬高：（3-6）正常運(yùn)用情況：====1.311非正常運(yùn)用情況：：h===0.611平均周期：=4.4338（3-7）正常運(yùn)用情況：TT=4.4338=4.4438=5..08非正常運(yùn)用情況：：T=4.4338=4.4438=3..47平均波長：正常運(yùn)用情況：vv=47.44m/sD==3km代入式（3-3）、（3-4）得h===2.988ml===24.99m==5.56>0..5為深水波=1.56=400.26m非正常運(yùn)用情況：：v=23.77m/是D=3kkm代入式（3-3）、（3-4）得h=1.25ml=12.4m==11.56>00.5為深水波=1.56=188.78m計(jì)算波浪爬高正常運(yùn)用情況：hh=142..0-85==57m==0.023查表3-4得：=2.223非正常運(yùn)用情況：：143.33-85=558.3m==0.01<0..1查3-4得：==2.23表3-4不同累計(jì)頻頻率下的爬高高與平均爬高高比值（）p(%)p(%)0.112451014203050<0.12.662.232.071.101.841.641.531.391.220.960.1～0.32.442.081.941.801.751.571.481.361.210.97>0.32.131.861.761.651.611.481.391.311.190.99.=正常運(yùn)用情況：==1.31mm=4.0266m==1.86m非正常運(yùn)用情況：：=0.61mm=18.788m==0.86m故正常運(yùn)用情情況：R=2.2231.866=4.155m非正常運(yùn)用情況：：R=22.230..86=1..92m綜合以上可以得到到：=R+e+AA=4.155+0.0222+1.00=5.1772m=R+e+A=4.115+0.0022+1..0=2.4425m壩頂高程計(jì)算計(jì)入入表3-5中表3-5壩頂高程程計(jì)算表波浪爬高R風(fēng)雍高度e安全超高A地震波浪高度水位(m)壩頂高程(m)設(shè)計(jì)洪水位4.150.0021.0-142.0147.172正常蓄水位4.150.0021.0-142.0146.172校核洪水位1.920.0050.5-143.3145.725正常蓄水位1.920.0050.50.5141.0143.925由以上可得壩頂高高程為1477.172mm。由平面布布置圖可知壩壩址處河床高高程為84..0m,向下開挖7mm清除砂卵石石覆蓋層后期期高程為777.0m，則則壩高為147.22-77.00=70.22m，考慮到到要預(yù)留1%的沉降里，則則壩高為70.2（1+1%）=70.9mm，取壩高為為71.0mm，壩頂高程程為148..0m。3.3壩頂寬度確確定壩頂寬度度根據(jù)運(yùn)行、施施工、構(gòu)造、交交通和地震等等方面的要求求綜合考慮確確定。SL274-2200《碾壓式土土石壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》規(guī)定：：高壩壩頂可可選10～15m，中、低低壩壩頂可選選5～10m。該設(shè)設(shè)計(jì)大壩壩高高71m屬于高高壩，壩頂高高度擬定為112m.3.4壩坡選定定壩坡坡率關(guān)系到壩壩體穩(wěn)定以及及工程量大小小。上游壩坡坡長期處于飽飽和狀態(tài)，加加之水庫水位位有可能快速速下降，是壩壩坡穩(wěn)定處于于不利地位，故故其坡率比下下游坡率緩。粘性土料的穩(wěn)定壩壩坡為一曲面面，上不破竇竇，下部坡緩緩，所以用粘粘性土料做成成的壩坡，常常沿高度分成成數(shù)段，每隔隔10～30m，從上而下下逐段放緩相相鄰坡率差值值取0.25或0.5.由粉土、砂、輕壤壤土修建的均均質(zhì)壩，透水水性較大，為為了保持滲流流穩(wěn)定，適當(dāng)當(dāng)放緩下游坡坡度。當(dāng)壩基或壩體土料料延壩軸線分分布不一致時時，分段采用用不同坡率，在在各段過渡區(qū)區(qū)，使壩坡緩緩慢變化。上上下游邊坡比比見表3-6表3-6上下游邊坡坡比壩高(m)上游下游〈101：2～1：2.51：1.5～1：210～201：2.25～1：22.751：2～1：2.520～301：2.5～1：31：2.25～1：22.75〉301：3～1：3.51：2.5～1：3該壩壩高71m，上上游壩坡為1:2.775、1:3.00、1:3.225，下游壩坡1:2.225、1:2.55。如圖3-1所示。3.5馬道為防止壩面沖刷，同同時便于交通通、檢測、觀觀測維修并且且有利于壩坡坡穩(wěn)定，沿高高程每隔10～30m設(shè)置置一條馬道，其其寬度不小于于1.5mm，馬道設(shè)在在邊坡坡度變變化處。該壩在上上下游每隔225m設(shè)置一條馬馬道，其寬度度為2m，高程分別別為102m、127m.。3.6壩體排水壩體排水水有棱體排水水、貼破排水水、壩內(nèi)排水水三種形式。棱棱體排水適用用于下游有水水壩型，故該該壩使用棱體體排水，它可可以降低浸潤潤線，防止壩壩坡凍脹，保保護(hù)尾水范圍圍內(nèi)下游壩腳腳不受波浪淘淘刷，還可與與壩基排水想想連接。當(dāng)壩壩強(qiáng)度足夠時時，還可發(fā)揮揮支撐作用，增增加穩(wěn)定作用用。棱體排水體內(nèi)坡坡坡率為1:1.0，外坡坡率率為1:1.5，頂部寬度度為2.0m。圖3-1壩體剖面面示意圖4滲流分析4.1滲流分析的的目的在于：①土中飽水水程度不同，土土料的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度等水力學(xué)學(xué)特性也相應(yīng)應(yīng)的發(fā)生變化化，滲流分析析將為壩體內(nèi)內(nèi)各部分土的的飽水狀態(tài)的的劃分提供依依據(jù)；②確定對壩坡坡穩(wěn)定有較重重要影響的滲滲流穩(wěn)作用力力；③進(jìn)行壩體防防滲布置與土土料配置，根根據(jù)壩體內(nèi)部部的滲流參數(shù)數(shù)與滲流逸出出比降，檢驗(yàn)驗(yàn)土體的滲流流穩(wěn)定性，防防止發(fā)生管涌涌和流土，在在此基礎(chǔ)上確確定壩體及壩壩基中防滲體體的尺寸和排排水設(shè)施的容容量和尺寸；；④確定通過壩壩體和河岸的的滲水量損失失并社會排水水系統(tǒng)的容量量。滲流分析析可為壩型初初選和壩坡穩(wěn)穩(wěn)定分析打下下基礎(chǔ)。4.2分析內(nèi)容①確定壩體內(nèi)浸潤線線；②確定滲流量量。4.3滲流分析方方法在眾多滲流分析方方法中，較水水力學(xué)法和流流網(wǎng)法比較簡簡單實(shí)用，同同時也具有一一定的精度。本本設(shè)計(jì)采用水水力學(xué)方法進(jìn)進(jìn)行滲流分析析。根據(jù)電擬試驗(yàn)結(jié)果果，上游三角角形可用高為為H、寬為H的矩形來代代替，這一矩矩形和上游三三角形消耗同同樣的水頭，而而且通過同樣樣的滲流量，值由式4-1計(jì)算：（4-1）式中：為壩的上上游邊坡系數(shù)數(shù)土石壩不透水地基基滲透計(jì)算，下游有棱體排水時：(1)下游無水時時：見圖4-1a所示。(a)下游無水(bb)下游有水圖4-1有排水的的均質(zhì)土壩滲滲透計(jì)算見圖圖由于排水體的滲透透系數(shù)大于壩壩體的滲透系系數(shù)，故浸潤潤線將進(jìn)入排排水體時下降降加快，進(jìn)入入排水體后則則驟降。壩體體內(nèi)浸潤線為為拋物線，選選用O點(diǎn)做原點(diǎn)的的坐標(biāo)系且作作為拋物線的的焦點(diǎn)，原點(diǎn)點(diǎn)處拋物線y的坐標(biāo)值為為，焦點(diǎn)至原原點(diǎn)的水平距距離有拋物線線性質(zhì)可知，拋拋物線的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)方程為y=2px++C根據(jù)已知知條件可求得得：（4-2）此式滿足邊界條件件x=l時y=代入得：：（4-3）通過x處斷面的流量為：：即：（4-4）與式4-1聯(lián)立可可知：（4-5）由式（4-3）求求，式（4-5）計(jì)算q，由式（4-4）繪制浸潤潤線。（2）下游有水時如圖圖4-1b所示近似把把高度內(nèi)的壩壩體視為不透透水，即參照照式（4-3）求出值。式式中換為、，即（4-6）計(jì)算滲流量（4-7）用式4-1繪制浸浸潤線(x軸與下游水水面一致)。應(yīng)假定高度度內(nèi)壩體不透透水與實(shí)際不不符，算出偏偏大，引起繪繪制的浸潤線線偏高，計(jì)算算壩的穩(wěn)定是是偏于安全，q偏小。4.4滲流計(jì)算4.4.1正常蓄蓄水位時的滲滲流分析上游水位為1411.0m，下下游相應(yīng)水位為86..1m則上游水深深=141..0-77..0=64..0m，下游水深=886.1-777.0=99.1m。===27.43m=（148-141）×3+122+（148-1102）×2.5-（102-886.1）×1.0==132.11mL=+L=277.42+1132.1==159.553m代入式4-5得===9.188代入式4-6有有=11..79由資料可知K=㎝㎝/s則滲流量為：q==11.799×=㎡/s代入式4-1得浸浸潤線方程為為y=18..36x+884.27將滲流曲線坐標(biāo)值值列入表4-1中.表4-1正常蓄水位位時滲流曲線線坐標(biāo)值X01030507090110120130150y9.1816.3725.2031.6637.0041.6745.8747.0049.7153.284.4.2設(shè)計(jì)洪洪水位時的滲流流分析上游洪水位為1442.0m，下下游相應(yīng)水位為92..0m則上上游水深=1142.0--77.0==65.0mm，下游水深=992.0-777.0=115.0m===27.86m=（148-142）×3+122+（148-1102）×2.5-（102-992.0）×1.0==135mL=+L=277.83+1135=1662.86m代入式4-5得===7.5代入式4-6有有=11..41則滲流將為：q==11.41××=㎡/s代入式4-1得浸浸潤線方程為為y=15xx+56.225將滲流曲線坐標(biāo)值值列入表4-2中.表4-2設(shè)計(jì)洪水位位時滲流曲線線坐標(biāo)值x01030507090110130150y7.514.3622.528.3933.2637.5041.3144.7948.024.4.3校核洪洪水位時的滲流流分析上游校核洪水位為為143.33m，下游游相應(yīng)水位為92..4m則，上游水深=11423.33-77.00=66.33m，下游水深=992.4-777.0=115.4mm===28.41m=（148-143..3）×3+122+（148-1102）×2.5-（102-992.4）×1.0==131.55mL=+L=288.413++131.55=159..91m代入式4-5得===7.9代入式4-6有=12..05則滲流將為：q==12.05××=㎡/s代入式4-1得浸浸潤線方程為為y=15..8x+622.41將滲流曲線坐標(biāo)值值列入表4-3中.表4-3校核洪水位位時滲流曲線線坐標(biāo)值x01030507090110130150y7.914.8523.1629.1034.1838.5242.4346.0059.324.5滲流分析將前面三種工況計(jì)計(jì)算所得的滲滲流曲線繪制制在圖4-2中。由圖中所示三種狀狀況下的滲流流曲線沒有相相交，說明滲滲流分析結(jié)果果是合理的。圖4-2滲流曲線圖圖5穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析是確定壩壩的設(shè)計(jì)剖面面和評價(jià)壩體體安全的依據(jù)據(jù)。穩(wěn)定分析析的可靠程度度對壩體的經(jīng)經(jīng)濟(jì)性和安全全性具有重要要的影響。5.1計(jì)算工況與與安全系數(shù)（1）穩(wěn)定滲流期。校校核兩種工況況的上、下游游穩(wěn)定：①水庫水位處處于正常蓄水水位或設(shè)計(jì)洪洪水位，下游游為相應(yīng)水位位，屬于正常常運(yùn)用條件；②水庫水位處處于校核洪水水位，下游為為相應(yīng)水位，屬屬于非常運(yùn)用用條件Ⅰ。（2）水庫水位驟降。水水庫水位處于于正常蓄水位位或設(shè)計(jì)洪水水位，下游為為相應(yīng)水位，屬屬于正常運(yùn)用用條件。按SL274-22001《碾壓式土土石壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》規(guī)定，壩壩坡抗滑穩(wěn)定定的最小安全全系數(shù)根據(jù)壩壩的級別，參參照表5-1加以選取。表5-1壩坡抗滑穩(wěn)穩(wěn)定的安全系系數(shù)壩的級別1234、5正常運(yùn)用條件1.501.351.301.25非正常運(yùn)用條件ⅠⅠ1.301.251.201.15非正常運(yùn)用條件ⅡⅡ1.201.151.151.10表5-1中的安全系數(shù)數(shù)適用于計(jì)及及條塊間作用用力的簡化畢畢肖普和摩根根斯頓-普萊斯法等。采采用瑞典圓弧弧法時，對1級壩正常運(yùn)運(yùn)用條件要求求最小安全系系數(shù)不低于1.30，其他情況況可較表中數(shù)數(shù)值減小8%。5.2穩(wěn)定分析析基本原理及及方法本設(shè)計(jì)采用圓弧法法，其基本原原理為假定滑滑動面為一圓圓柱面。將滑滑動面內(nèi)的土土體看作剛體體，失穩(wěn)時該該土體繞圓弧弧的中心旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，沿著壩軸軸線方向取單單寬壩段按平平面問題進(jìn)行行分析。計(jì)算算時將滑動面面以上的土體體分成若干鉛鉛直土條，求求出各土條對對圓弧中心的的抗滑力矩之之和以及滑動動力矩之和。二二者之比為該該滑弧抗滑穩(wěn)穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)圓弧法有分兩種：：畢肖普法和和瑞典圓弧法法，本設(shè)計(jì)采采用瑞典圓弧弧法。5.2.1最危險(xiǎn)險(xiǎn)滑弧圓心范范圍的確定如圖5-1，做點(diǎn)點(diǎn)、，點(diǎn)的方向由由壩坡坡度查查表5-2而得、角來確定。同同時在壩坡中中部上方、壩壩線中點(diǎn)鉛垂垂線與法線之之間半徑為（1/2～3/4）L的范圍內(nèi)，L為壩坡在水水平面上的投投影長度。表5-2壩坡坡度表表`1:11:21:31:41:5角度(°)28372635253525362537半徑RR0.75H1.5H0.75H1.75H1.0H2.3H1.5H3.75H2.2H4.8土料的凝聚性愈強(qiáng)強(qiáng)，相應(yīng)的滑滑動面愈深；；無粘性土的的滑動面則較較淺。本設(shè)計(jì)計(jì)選取滑動面面與下游壩腳附附近相交。圖5-1圓弧法計(jì)算算簡圖計(jì)算公式：==（5-1）式中：i土條編號；W土條條重量；b土條寬度土條延延滑裂面的夾夾角，單位（°）；、有效抗剪強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo).5.3穩(wěn)定分析計(jì)計(jì)算5.3.1正常蓄蓄水位的下游游壩坡穩(wěn)定計(jì)計(jì)算第一次試算：R==172mmb=117.2m計(jì)算過程計(jì)入表55-3中：圖5-2正常蓄水位位時下游壩坡坡穩(wěn)定計(jì)算簡簡圖a表5-3正常蓄水位位時下游壩坡坡穩(wěn)定計(jì)算表表a編號-20000142.0620.419.816.520.518-1000104.06156.5220.419.816.520.51800063.145217.54156.5220.419.816.520.5181213.97163.5356.8520.49599.6720.419.816.520.5182156.01360.34156.520020.419.816.520.5183161.51473.172156.520020.419.816.520.5184189.72563.3106.980020.419.816.520.5185230.82598.04400020.419.816.520.5186281.39470.52300020.419.816.520.5187288.96283.9700020.419.816.520.5188136.8734.9500020.419.816.520.518C17.2001123400.377870.7265420017.2001123400.377870.7265420017.2001123400.377870.7265420017.2001123400.377870.72654204364.988817.2001123400.377870.72654203182.604417.2001123400.377870.72654203294.763317.2240.36810.92981.07623400.377870.72654203870.288817.2300.4540.8911.12223400.377870.72654204708.789917.2370.5490.83581.19623400.377870.72654205740.397717.2440.63740.77051.29823400.377870.72654205894.784417.2530.73960.6731.48623400.377870.72654202792044402557.04440002133.232817.3604950.59001041.89334459.572817.361041.89337276.93393.699993237.8944938.025420.147551794.068540.90772214.20883227.35337134.73222582.580012899.92204874.49119368.80662582.580015246.15505761.062211153.3441765.170016788.805898.509911841.27700016550.06605572.17339316.355500015056.75504755.33775622.606600011517.39903353.3188692.010003484.15880886.05722747.29366747.29366360051261.52231878.7111.61>1.35滿足穩(wěn)定要求3652.68443652.684436005515.69446012.266636001452.11224790.2499366.490882066.439904401.0755373.2123186.4604386.0866387.190884595.618803983.3422404.038885371.1703218.2944430.7225594.534402173.2166467.222444757.820361.66255534.909661051.8511表格中：第i條塊中浸潤潤線以上部分分土體面積；；第i條塊中水面面線以上浸潤潤線以下部分分土體面積；；第i條塊中水面面線以下部分分土體面積；；第i條塊中水面面線以上棱體體排水部分面面積；第i條塊中水面面線以下棱體體排水部分面面積；土體干干容重；土體濕濕容重；土體飽飽和容重；棱體堆堆