水工建筑物課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

、設(shè)計(jì)資料 -3-1.1工程任務(wù)及規(guī)劃數(shù)據(jù) -3-1.2地形地質(zhì)條件 -3-1.3水文氣象 -3-1.4天然建筑材料 -3-1.5其他資料 -4-2、設(shè)計(jì)任務(wù)及提交成果 -4-2.1設(shè)計(jì)任務(wù) -4-2.2提交成果 -4-3、參考資料 -5-4、壩型選擇 -6-5、壩體結(jié)構(gòu) -6-5.1壩坡設(shè)計(jì) -6-5.2壩頂高程 -6-5.2.1最大風(fēng)壅高度計(jì)算 -7-5.2.2最大風(fēng)浪爬高 -7-5.2.3安全加高 -8-5.2.4壩頂高程計(jì)算 -8-5.3壩頂構(gòu)造 -8-5.4防滲體 -9-5.5反濾層及過渡層 -9-5.6壩體排水 -10-5.7護(hù)坡 -11-5.8壩面排水 -11-5.9壩體與壩基、岸坡連接處的處理 -11-5.9.1壩體與壩基的連接 -11-5.9.2壩體與岸坡的連接 -11-6、壩基處理 -12-6.1垂直防滲 -12-6.2水平防滲 -12-7、壩的計(jì)算 -12-7.1滲流計(jì)算 -12-7.2穩(wěn)定計(jì)算 -14-8、取水建筑物 -15-8.1引用流量分析 -15-8.2輸水管（渠）道尺寸 -15-9、泄水建筑物 -16-9.1進(jìn)水渠 -16-9.2控制段 -16-9.3泄槽段 -17-9.4消能防沖設(shè)施 -17-9.5其他措施 -18-1、設(shè)計(jì)資料擬建的朝陽(yáng)水庫(kù)工程區(qū)位于開縣趙家鎮(zhèn)朝陽(yáng)村境內(nèi)，屬長(zhǎng)江上游小江水系浦里河朝陽(yáng)溝支流。水庫(kù)距離開縣縣城28.7km。1.1工程任務(wù)及規(guī)劃數(shù)據(jù)本水利樞紐以灌溉為主，兼顧防洪。設(shè)計(jì)灌溉面積為0.85萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)放水流量0.7m3/s。根據(jù)興利及調(diào)洪演算，確定出該水庫(kù)規(guī)劃指標(biāo)為：水庫(kù)正常蓄水位378.00m時(shí)相應(yīng)有效庫(kù)容186.48萬(wàn)m3；30年一遇設(shè)計(jì)洪水位379.18m（溢洪道最大下泄流量約20m3/s）；300年一遇校核洪水位379.63m時(shí)相應(yīng)總庫(kù)容218.44萬(wàn)m3（溢洪道最大下泄流量321.2地形地質(zhì)條件壩址處河谷斷面河床寬度約20～30m，兩岸岸坡基本對(duì)稱，坡角約35°河床基巖高程350m，巖基為弱風(fēng)化巖層，k=0.8×10-6cm/s。地基表面高程355m，高程350m地形地質(zhì)情況詳見圖紙。1.3水文氣象水庫(kù)集雨面積為3.67km2，流域?qū)儆趤啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。多年平均降雨量1236.4mm，多年平均徑流深590.0mm庫(kù)區(qū)汛期多年平均最大風(fēng)速10.5m/s，方向垂直壩面，水庫(kù)吹程0.31.4天然建筑材料工程區(qū)附近土料及天然沙礫石、塊石、石渣料均較為豐富。上游1～1.5km范圍內(nèi)可供開采的土料，主要為棕紅色砂質(zhì)粘土，粘性很強(qiáng)，是很好的防滲材料，總儲(chǔ)量約9萬(wàn)m3；壩址下游1～2km范圍內(nèi)有約6萬(wàn)m3的石料可供開采，該石料主要為石英砂巖；在壩址下游2～2.5km范圍內(nèi)有豐富的石渣料，儲(chǔ)量約10萬(wàn)m3。砂礫石覆蓋層及天然材料1.5其他資料當(dāng)?shù)赜休^豐富的土石壩施工經(jīng)驗(yàn)，缺少混凝土壩施工經(jīng)驗(yàn)。工程單價(jià)可按下式估算：粘土填筑30元/m3；干砌塊石88元/m3；石渣料填筑45元/m3；土石方開挖20元/m3。表1天然材料物理性質(zhì)表參數(shù)材料濕容重（KN/m3）飽和容重（KN/m3）浮容重（KN/m3）滲透系數(shù)(cm/s)非飽和固結(jié)快剪飽和固結(jié)快剪C（KPa）φ（度）C（KPa）φ（度）砂礫石覆蓋層18.820.010.01.6×10-2/29.2/27.2粘土20.020.210.24.73×10-622.317.618.415.7石渣料20.521.411.47.2×10-429.831.625.629.4塊石體18.120.210.28.0×10-2/34/332、設(shè)計(jì)任務(wù)及提交成果2.1設(shè)計(jì)任務(wù)（1）根據(jù)提供的設(shè)計(jì)資料和圖紙，確定較為合理可行的樞紐布置，即確定大壩、泄水建筑物、取水建筑物等樞紐建筑物的布置。由于時(shí)間關(guān)系，大壩選定為土石壩，在此基礎(chǔ)上確定確定泄水建筑物、取水建筑物的位置及形式。（2）通過壩型方案比較，確定推薦壩型，并對(duì)推薦壩型進(jìn)行計(jì)算分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)。2.2提交成果（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書（包括計(jì)算原理）一份。論述樞紐布置；論證壩型選擇并進(jìn)行材料分區(qū)布置；計(jì)算壩頂高程；進(jìn)行正常水位時(shí)的滲流計(jì)算，包括滲流量、浸潤(rùn)線和滲透變形分析；進(jìn)行正常水位工況時(shí)下游壩坡一個(gè)滑移面的穩(wěn)定分析；論述主要構(gòu)造與尺寸，論述地基處理措施。（2）設(shè)計(jì)圖紙兩張（2號(hào)圖）樞紐平面布置圖一張；土石壩橫斷面設(shè)計(jì)圖一張，包括壩頂、護(hù)坡、馬道、排水設(shè)備和壩基防滲等的細(xì)部構(gòu)造。3、參考資料SL252—2000《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL274-2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL189—96《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》4、壩型選擇根據(jù)資料，該水庫(kù)庫(kù)容為100~1000萬(wàn)m3，屬于Ⅳ等工程，工程規(guī)模為小（1）型，主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)。本設(shè)計(jì)已經(jīng)決定使用土石壩作為擋水建筑物。據(jù)估計(jì)，壩高約為25m，可選擇類型有：均質(zhì)土壩、土質(zhì)防滲體土石壩、人工防滲體土石壩和過水土石壩。初步認(rèn)定為不過水土石壩，并且壩址附近有防滲性能很好的棕紅色砂質(zhì)粘土，是非常好的防滲材料，因此排除人工防滲體土石壩。下面根據(jù)壩體體積和壩址附近材料確定土石壩類型。壩高約為25m，初步擬定上下游壩坡約為1：3.0，河床寬度約為20~30m，兩岸岸坡基本對(duì)稱，坡腳約35°。根據(jù)前面資料，利用CAD繪出三維模型如圖4-1，可以查詢得出壩體體積約為：13.65萬(wàn)m3圖4-1壩身3D立體參考圖因可做防滲體的棕紅色沙質(zhì)粘土總儲(chǔ)量為9萬(wàn)m35、壩體結(jié)構(gòu)5.1壩坡設(shè)計(jì)因壩高約為25m，為低壩，所以上下游均設(shè)兩級(jí)變坡。上游壩坡：從壩頂?shù)綁熙嘁来螢椋?：2.5，1：3。上游不設(shè)馬道。下游壩坡：從壩頂?shù)綁沃阂来螢椋?：2.0，1：2.25，并且在壩高為15m的地方，設(shè)一寬度為1.5米的馬道。5.2壩頂高程壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，壩頂超高值y可按公式5-1進(jìn)行計(jì)算：式5-1式中：y為壩頂超高；R為波浪在壩頂上的設(shè)計(jì)爬高；為安全加高；e為最大風(fēng)壅水面高度。5.2.1最大風(fēng)壅高度計(jì)算最大風(fēng)壅高度e按公式5-2計(jì)算：式5-2式中：K為綜合摩阻系數(shù)；為計(jì)算風(fēng)速；D為風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度；為壩前水域的平均水深；為計(jì)算風(fēng)向與壩軸線的法線間的夾角。則本設(shè)計(jì)的最大風(fēng)壅高度為：忽略不計(jì)。5.2.2最大風(fēng)浪爬高風(fēng)浪爬高按公式5-3計(jì)算：式5-3式中：為斜坡的糙率滲透性系數(shù)；為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；m為單坡的壩坡系數(shù)；為壩坡與水平面的夾角；分別為平均波高與平均波長(zhǎng)。欲采用漿砌石護(hù)面，值為0.75~0.8。為15°，則m為3.5。根據(jù)官?gòu)d公式5-4：公式5-4正常工況下，風(fēng)速為正常風(fēng)速1.5倍，可得h=0.348581224，L=4.493982186校核工況下，風(fēng)速為正常風(fēng)速的1倍，可得h=0.209986，L=2.994105354則本設(shè)計(jì)的正常工況下最大風(fēng)浪爬高為：則本設(shè)計(jì)的校核工況下最大風(fēng)浪爬高為：5.2.3安全加高根據(jù)查書上表3-1得，設(shè)計(jì)工況下的安全加高值為0.5m，校核計(jì)工況下的安全加高值為0.3m5.2.4壩頂高程計(jì)算壩頂高程應(yīng)取下列條件中的最大值：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)用條件的壩頂超高；表5-1壩頂高程計(jì)算表水位（m）風(fēng)壅高度（m）波浪爬高（m）安全超高（m）壩頂高程（m）正常蓄水37800.260.5378.76設(shè)計(jì)洪水379.1800.260.5379.94校核洪水379.6300.160.3380.09根據(jù)表5-1，可得壩頂高程為380.09m，考慮0.4%的壩體沉陷，則最終壩體修筑高度為381.61m，則壩高為26.61米。5.3壩頂構(gòu)造因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為低壩，壩頂主要作為交通通道，故設(shè)置壩頂寬度為5m。為了排除雨水，壩頂面應(yīng)向一邊傾斜，坡度為2%~3%。壩頂上游設(shè)置漿砌石防浪墻，墻高1m，其基礎(chǔ)牢固地埋入壩內(nèi)，與斜墻緊密連接，并每隔20m設(shè)置伸縮縫及止水，下游設(shè)路肩石。壩頂面采用砂礫石鋪面。5.4防滲體土質(zhì)防滲體自上而下逐漸加厚，頂部寬度不小于1.5m，采用2m。粘土斜墻上游坡度為：1：2.25，1：2.5，下游坡度為：1：2.0，1：2.25。防滲體頂部高程應(yīng)高出正常運(yùn)用的靜水位0.3m以上，根據(jù)5.2壩頂高程計(jì)算，擬定將防滲體頂部高程設(shè)置為378.5m。5.5反濾層及過渡層本壩除了粘性土斜墻以外，壩殼采用石渣料，考慮不使用過渡層，而將反濾層適當(dāng)加厚用以承擔(dān)反濾及協(xié)調(diào)變形作用。（1）保護(hù)無(wú)粘性土料（粉砂、砂、砂礫、卵礫石、碎石等）《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于與被保護(hù)土相鄰的第一層反濾料，建議按下述準(zhǔn)則選用：，。同時(shí)要求兩者的不均勻系數(shù)及≯5～8，級(jí)配曲線形狀最好相似。式中：——反濾料的特征粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%；——被保護(hù)土的控制粒徑和特征粒徑，小于該粒徑的土分別占總重的15%及85%。上述兩式同樣適用于選擇第二、三層反濾料。當(dāng)選擇第二層反濾料時(shí)，以第一層反濾料為被保護(hù)土，二選擇第三層反濾料時(shí)，則以第二層反濾料為被保護(hù)土。按此標(biāo)準(zhǔn)天然砂礫料一般不能滿足要求，須對(duì)土料進(jìn)行篩選。（2）保護(hù)粘性土料粘性土有粘聚力，抗管涌能力一般比無(wú)粘性土強(qiáng)，通常不用上述兩式設(shè)計(jì)反濾層，而用以下方法設(shè)計(jì)。①滿足被保護(hù)粘性土的細(xì)粒不會(huì)流失根據(jù)被保護(hù)土的小于0.075mm含量的百分?jǐn)?shù)不同，而采用不同的方法。當(dāng)被保護(hù)土含有大于5mm的顆粒時(shí)，則取其小于5mm的級(jí)配確定小于0.075mm的顆粒含量百分?jǐn)?shù)及計(jì)算粒徑。如被保護(hù)土不含有大于5mm的顆粒時(shí)，則按全料確定小于0.0075mm的顆粒含量百分?jǐn)?shù)及。a.對(duì)于小于0.075mm的顆粒含量大于85%的粘性土，按式設(shè)計(jì)反濾層，當(dāng)，取等于0.2mm。b.對(duì)于小于0.075mm的顆粒含量為40%～85%的粘性土按式設(shè)計(jì)反濾層。c.對(duì)于小于0.075mm的顆粒含量為15%～39%的粘性土按式5-5式5-5設(shè)計(jì)反濾層。式中，A為小于0.075mm時(shí)顆粒含量1%。若，應(yīng)取0.7mm。②滿足排水要求以上三種土還應(yīng)符合式，以滿足排水要求。式中應(yīng)為被保護(hù)粘性土全料的，若時(shí)不小于0.1mm。（3）護(hù)坡墊層同樣應(yīng)滿足土粒不流失及足夠的透水性要求，但標(biāo)準(zhǔn)可降低些，建議按下式的簡(jiǎn)便方法選擇粒徑。，。由于設(shè)計(jì)原始資料中沒有提供各土、砂、石料的顆粒級(jí)配情況，這里無(wú)法用計(jì)算的方法進(jìn)行反濾層的設(shè)計(jì)，只能參考相關(guān)規(guī)范和已建工程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。初步擬定設(shè)計(jì)如下：防滲體周邊部位：第一層：d=0.5mm，厚20cm；第二層：d=2.0mm，厚30cm。排水部位：第一層：d=30mm，厚20cm；第二層：d=90mm，厚60cm。上游護(hù)坡：第一層：d=30mm，厚20cm；第二層：d=90mm，厚60cm。5.6壩體排水對(duì)于土石壩的排水，主要的作用是排除壩身及壩基滲水，降低壩身浸潤(rùn)線，增加下游壩坡和壩基的穩(wěn)定性，防止發(fā)生滲透破壞。常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、棱體排水、壩內(nèi)排水、以及綜合式排水。(1)貼坡排水：不能降低浸潤(rùn)線，多用于浸潤(rùn)線很低和下游無(wú)水的情況。(2)棱體排水：可降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護(hù)下游壩腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用，且易于檢修，是效果較好的一種排水型式。(3)壩內(nèi)排水：其中褥墊排水對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差，易斷裂，且難以檢修，當(dāng)下游水位高過排水設(shè)施時(shí)，降低浸潤(rùn)線的效果將顯著降低；網(wǎng)狀排水施工麻煩，而且排水效果較褥墊排水差。根據(jù)基本資料可知，下游并沒有水，并且壩基透水層深度不深，由此可以分析得出使用貼坡排水是一個(gè)比較好的選擇。排水層厚度應(yīng)該根據(jù)冰凍深度的要求決定。其頂部應(yīng)該高出浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)，超出的高度應(yīng)該是壩體浸潤(rùn)線在該地區(qū)的凍結(jié)深度以下，因當(dāng)?shù)貧夂驕睾?，故只需高?.5米左右。根據(jù)已建工程經(jīng)驗(yàn)，初步設(shè)計(jì)如下：貼坡排水頂部高程為360m（高出河床5m），厚度為1.5m，水平延伸7m。并且，排水體和壩體連接處也應(yīng)該設(shè)置反濾層。5.7護(hù)坡（1）上游護(hù)坡：采用目前最常用的漿砌石護(hù)坡。護(hù)坡范圍從壩頂一直到死水位以下3米，厚度為40cm，下部設(shè)厚度均為20cm的碎石和粗砂墊層，坡腳應(yīng)設(shè)基座。（2）下游護(hù)坡：下游設(shè)草皮護(hù)坡，從壩頂一直到排水體。首先應(yīng)在壩坡上鋪厚0.1-0.2m的腐殖土，在上面種草或者移植草皮。5.8壩面排水在下游壩坡設(shè)縱橫向排水溝?？v向排水溝（與壩軸線平行）設(shè)在馬道內(nèi)側(cè)。因壩頂長(zhǎng)度約為90m，所以只需在壩坡中部設(shè)置一條橫向排水溝。橫向排水溝自壩頂直至棱體排水處的排水溝，再排至壩趾排水溝?？v橫向排水溝互相連通，橫向排水溝之間的縱向排水溝應(yīng)從中間向兩端傾斜，坡度取0.2%，以便將雨水排向橫向排水溝。壩體與岸坡連接處應(yīng)設(shè)置排水溝，以排除岸坡上游下來(lái)的雨水。①尺寸擬定：由于缺乏資料，所以無(wú)法用計(jì)算的方法確定斷面尺寸，根據(jù)以往已建工程的經(jīng)驗(yàn)，排水溝寬度及深度一般采用20～40cm，本設(shè)計(jì)取30cm。②材料：排水溝通常采用漿砌石或混凝土預(yù)制塊。綜合考慮選用漿砌石塊石，并且在壩體與漿砌石連接處設(shè)置反濾層。5.9壩體與壩基、岸坡連接處的處理5.9.1壩體與壩基的連接填筑壩身之前，首先應(yīng)將大壩斷面范圍內(nèi)壩基與岸坡上的雜草、樹根、含有植物的表土、蠻石、垃圾及其他廢料清除，清理深度一般為0.3~1.0m，此后將壩基表面土層壓實(shí)。首先應(yīng)清除大壩斷面乏味內(nèi)壩基和岸坡上松動(dòng)、突出的石塊以及凹處積土。土質(zhì)防滲體和反濾層宜與堅(jiān)硬、不沖蝕和可灌漿巖石連接，若風(fēng)化層較深時(shí)，可開挖到強(qiáng)風(fēng)化層下部，在開挖的基礎(chǔ)上對(duì)巖基再進(jìn)行灌漿處理。5.9.2壩體與岸坡的連接為避免出現(xiàn)不均沉降引起土壩裂縫，與壩體連接的岸坡應(yīng)削成傾斜面或折面。土質(zhì)防滲體與岸坡的連接處附近，可擴(kuò)大防滲體的斷面和加強(qiáng)反濾層，斜墻斷面應(yīng)擴(kuò)大1倍以上，以延長(zhǎng)滲徑。6、壩基處理根據(jù)資料，可知壩址處地基為砂礫石地基。砂礫石地基通常都有足夠的承載能力和抗剪強(qiáng)度，主要是解決滲流問題，保證地基滲透穩(wěn)定，控制滲流量。處理的方法有垂直防滲和水平防滲兩類。6.1垂直防滲垂直防滲一般采用截水槽、混凝土防滲墻和灌漿帷幕。因?yàn)閴沃诽幧暗[石層深度為5m，所以宜采用截水槽。截水槽是斜墻向透水壩基中的延伸部分，應(yīng)貫穿整個(gè)河床并延伸至兩岸，并且直達(dá)不透水層。截水槽底部與不透水層接觸面是防滲的薄弱環(huán)節(jié)，為了防止因槽底的接觸面發(fā)生集中滲流而造成的沖刷破壞，可在巖基上建混凝土或鋼筋混凝土齒墻。因巖石比較完整，所以不用在齒墻下進(jìn)行帷幕灌漿。6.2水平防滲垂直防滲已處理完透水地基后，就不需要水平防滲了，水平防滲一般用于透水地基且其他措施沒能處理完地基透水的情況。7、壩的計(jì)算7.1滲流計(jì)算土石壩滲流計(jì)算的目的：1、確定壩體浸潤(rùn)線及其下游出逸點(diǎn)；2、確定壩體與壩基的滲流量；3、確定壩坡出逸段與下游壩基表面的出逸坡降；4、確定水庫(kù)水位降落時(shí)上下游壩坡內(nèi)的浸潤(rùn)線位置或孔隙壓力；5、確定岸坡繞滲的滲流量和滲透比降。滲流的計(jì)算工況：上游面為正常水位，下游無(wú)水。計(jì)算基本假定：壩內(nèi)斜墻采用棕紅色粘土，滲透系數(shù)為4.73×cm/s。壩殼采用石渣料填筑，滲透系數(shù)為7.2×cm/s。壩基為砂礫石覆蓋層，滲透系數(shù)為1.6×cm/s。透水壩基深度小于建筑物不透水底部長(zhǎng)度1.5倍，為有限深透水壩基。本次計(jì)算采用滲流分析的水力學(xué)方法。為簡(jiǎn)化計(jì)算，在計(jì)算有限深透水地基上的壩體滲流時(shí)，可認(rèn)為地基不透水；計(jì)算地基滲流時(shí)，可以認(rèn)為壩體不透水，兩部分滲流量之和即為該剖面單寬總滲流量。在這種假定下所算得的q比實(shí)際稍小，浸潤(rùn)線的位置比實(shí)際稍高。此外，由于滲流滲入地基時(shí)要轉(zhuǎn)90°的彎，流線長(zhǎng)度要比壩底長(zhǎng)度增長(zhǎng)一些，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和流體力學(xué)分析，增大的長(zhǎng)度約為0.44T（T為地基透水層深度）。計(jì)算時(shí)，認(rèn)為上下游壩坡坡度均為1：3.0。計(jì)算公式如下式7-1。式7-1為了簡(jiǎn)便計(jì)算，相關(guān)系數(shù)取值如下：4.73×cm/s，4.73×cm/s，7.2×cm/s，1.6×cm/s。=23m，=0m，=1.5m，，T=5m，=1.5m，L=150m，=92m。根據(jù)以上取值，經(jīng)計(jì)算，可得：h=4.91m，單寬滲透量q=0.0000251551m3/s。浸潤(rùn)線公式如式7-2：式7-2根據(jù)公式，畫出浸潤(rùn)線如圖7-1。圖7-1浸潤(rùn)線示意圖總滲流量計(jì)算如下：從地形地質(zhì)平面圖上可大致量得大壩沿壩軸線長(zhǎng)L=91m，沿整個(gè)壩段的總滲流量Q=mLq，式中m是考慮到壩寬、壩厚、滲流量沿壩軸線的不均勻性而加的折減系數(shù)，取0.8，Q=0.8×91×0.000025=0.000182滲透變形分析：因缺乏顆粒級(jí)配曲線，孔隙率等資料，唯有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)本壩可能存在的滲透變形情況進(jìn)行分析。因本壩采用的粘土斜墻，加石渣料壩殼，兩者之間的顆粒大小相差很大，石渣料之間的空隙也遠(yuǎn)大于粘土粒徑，最有可能的情況是在滲透壓力的作用下，導(dǎo)致粘土料發(fā)生管涌，從石渣料的空隙通道中流失。所以，在筑壩過程中，反濾層的作用非常重要，在修筑過程中，反濾層的修筑過程一定要嚴(yán)格的進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)，防止或者最大限度的減小滲透變形的發(fā)生。7.2穩(wěn)定計(jì)算土石壩穩(wěn)定分析是指對(duì)土石壩的壩坡或壩體連同部分地基在荷載作用下發(fā)生失穩(wěn)破壞的可能性所作的計(jì)算和分析。土石壩的失穩(wěn)破壞通常有滑動(dòng)、液化和塑流三種。但是土石壩的穩(wěn)定分析一般是指滑動(dòng)穩(wěn)定分析?；举Y料：本次計(jì)算的工況為上游為正常水位的情況下的下游壩坡一個(gè)滑移面的穩(wěn)定分析。因除了粘土斜墻以外，其余壩體全部由石頭渣料填筑，滑移面為曲面。模型如圖7-2.圖7-2簡(jiǎn)化畢肖普法滑移面圖計(jì)算方法采用簡(jiǎn)化畢肖普法，先假定安全系數(shù)為某一數(shù)值K，用和分別表示安全系數(shù)降低后的土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（其中）。不考慮孔隙壓力和地震慣性力。則安全系數(shù)計(jì)算公式7-3.式7-3因?yàn)閮蛇叾紟в蠯，則利用Exel進(jìn)行迭代求解。其中，三個(gè)土條從左到右的面積分別為63㎡，157㎡，156㎡，采用單寬進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算滑動(dòng)力時(shí)容重采用濕容重20.5KN/m3，計(jì)算抗滑力時(shí)容重采用浮容重11.4KN/m3。值采用飽和固結(jié)快剪值，分別為=25.6kpa，=29.4°。利用迭代計(jì)算，最終計(jì)算得出：K=1.385。大于正常運(yùn)用條件下的最小安全系數(shù)1.25，該滑移面穩(wěn)定。8、取水建筑物因本水利樞紐以灌溉為主，兼顧防洪，所以取水建筑物的形式尤其重要。本水利樞紐灌溉面積為0.85萬(wàn)畝，屬于?。?）型，綜合投資較省、水源含沙量較少、岸坡平緩、巖體穩(wěn)定堅(jiān)固等因素，因此采用豎井式取水建筑物。8.1輸水管（渠）道尺寸1．管道采用混凝土管，根據(jù)公式8-1計(jì)算管徑：公式8-1粗糙系數(shù)n為0.013，Q為0.7m3/s，水力半徑R=d/4，面積，求得d=0.51m。2．渠道使用梯形斷面土渠因資料不齊，無(wú)法求出底坡i，故預(yù)設(shè)定i=0.015。邊坡系數(shù)m采用0.75。粗糙系數(shù)n=0.025。根據(jù)公式8-2計(jì)算土渠尺寸：公式8-2計(jì)算得：底寬b=0.4m，水深h=0.5m，安全超高為：=0.315。綜上所述，則梯形土渠斷面尺寸為：渠深H=0.815m，底寬b=0.4m，邊坡系數(shù)采用m=0.75。9、泄水建筑物根據(jù)地形資料可知，壩址附近岸坡平緩，適合修筑開敞式正槽溢洪道。只需設(shè)置進(jìn)水渠，控制段，泄槽段和消能防沖設(shè)施。除進(jìn)水渠外，全段使用混凝土澆筑。9.1進(jìn)水渠引水渠的橫斷面為矩形，引水渠的渠底作成不大的逆坡。9.2控制段本樞紐泄流量較小，地面較平緩，控制段考慮使用寬頂堰，堰頂高度為正常蓄水位378m。寬頂堰流量公式9-1：式9-1其中，因?yàn)榭刂贫魏竺婢o接斜槽段，下游水深遠(yuǎn)低于上游水深，則淹沒系數(shù)=1；開敞式無(wú)閘門，無(wú)閘墩，上游引渠寬和溢流孔凈寬相等，則n=1，側(cè)收縮系數(shù)=1；流量系數(shù)m取值0.36。當(dāng)設(shè)計(jì)洪水來(lái)臨時(shí)，下泄流量為20m3/s，代入公式，得：20=0.36×b×