混凝土面板堆石壩設(shè)計方案

混凝土面板堆石壩設(shè)計方案 第1章工程基本資料虞江位于我國西南地區(qū)，流向自東向西北，全長約122公里，流域面本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)河流，地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總可減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦和農(nóng)村的威脅。根據(jù)防洪要求，設(shè)計洪引水隧洞進口底高程為250m，出口底高程為214m；引水隧洞樞紐布置方案比較通過初步分析確定。繪制樞紐平2）進行泄水建筑物的剖面設(shè)計（2個剖面形式，進行技術(shù)經(jīng)濟比較分止水、廓道、排水以及開挖、清理、灌漿、斷層處理等，并繪制有關(guān)設(shè)計表1-1月平均氣溫統(tǒng)計表(℃)月份123456789平均氣溫4.88.38.65.9表1-2平均溫度天數(shù)月份天數(shù)氣溫123456789＜0℃60.3000000000～30℃2526.830.7303130313130313027.9>30℃000000000000（2）濕度：本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年四月特別干燥，其相對濕度在51%～73%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對濕度隨之增大，一般變化范圍為67%～86%。（3）降水量：最大年降水量可達1213毫米，最小為617毫米，多年表1-3各月降雨天數(shù)統(tǒng)計表月份天數(shù)氣溫123456789＜5mm2.62.24.34.27.08.68.59.69.54.84.35～10mm0.30.20.22.02.42.72.72.62.40.80.110～30mm0.10.10.70.52.34.64.93.82.20.60.1徑流年內(nèi)分配極不均勻，每年6月～11月表1-4壩址設(shè)計代表年徑流年內(nèi)分配成果表單位：m3/s頻率設(shè)計代表年徑流年內(nèi)分配2月4月27057884269541671526378.178.025%35336898349446233522071.552.182.550%27752761851032597.362.057.760.175%37234842335930779.344.457.729.090%037250130967.274.149.851.452.5表1-5壩址設(shè)計洪水成果表頻率0.05%2%5%流量（m3/s）2320表1-6分期設(shè)計洪水洪峰成果表站名（壩址）各級頻率P(%）設(shè)計值（m3/s）52050虞江壩址3個月（2月～4月）4873712725184143172069467083666個月（12月～翌年5月）8964407個月（12月～翌年6月）2370843西南某河為多沙性河流，流域內(nèi)植被破壞較嚴重，水土流失現(xiàn)象較為普遍。泥沙年際、年內(nèi)變化較大，有90%以上的泥沙集中于汛期。壩址處表1-7壩址泥沙特征值統(tǒng)計表（1973年～2003年系列）集水面積多年平均流量(m3/s）多年平均年懸移質(zhì)輸沙量(萬t）多年平均年推移質(zhì)輸沙量多年平均懸移質(zhì)含沙量最大年平均懸移質(zhì)含沙量最小年平均懸移質(zhì)含沙量含沙量年份含沙量年份28875265(242）4240(4080）63.6(286）5.08(5.35）2.75上）單軸濕抗壓強度Rb=25.7～39.1MPa，=31.5MPa，軟化系數(shù)0.44~帶巖石單軸濕抗壓強度Rb=37.8～80.9MPa，=56.7MPa，軟化系數(shù)0.54~0.92，平均0.72，屬偏硬的中硬巖。N15灰?guī)r角礫巖弱風化帶巖石對外交通以公路運輸為主。目前壩址左岸有公路通過，為2級公路，該公路高程約239m，為混凝土路面，路寬約5～5.5m；壩址右岸有公路與外界聯(lián)系。施工前期，利用右岸公路與外界聯(lián)系，后期計劃圍堰作為跨河表1-8水庫水位庫容曲線高程（m）21121522022523023524024525025526026527027504927234845554864874985195802.32536248840386046855415035190332355528612表1-9洪峰流量和時間表時間（t）洪峰流量（m3/s）時間（t）洪峰流量（m3/s）048.63935442663.4545750976.954850097.25135054300234.9572502145960216246327259266306994.5337256.736圖2-1設(shè)計洪水過程線圖2-2校核洪水過程線圖2-3水庫容積特性曲線 ▽t（2-1）定的計算時段Δt值、已知的水庫水位容積關(guān)系曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位與下泄流量關(guān)系曲線，然后計算并繪制曲線：q-f（v/△t+q/2）2．將入庫洪水Q-t和計算的q-t點繪在一張圖紙上，二者的交點即為5．水位流量關(guān)系曲線的確定：本工程泄洪方式采用WES堰流曲線。方案：正常蓄水位270；溢洪道寬度B=75m。表2-1水庫單輔助線計算表庫水位Z總庫容V總（萬m3）堰頂以上m3）V/△t(m3/s)q(m3/s)q/2(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)27019033.000.0044.1022.0522.0527119947.4914.4846.67164.1082.05928.7227220848.81815.81681.30383.51191.761873.0527321816.22783.22577.04667.64333.822910.8627422465.63432.63178.331004.10502.053680.3827523555.04522.04187.041385.74692.874879.9127624586.45553.45142.041807.73903.876045.9027725537.86504.86022.962266.531133.277156.2327826569.27536.26977.962759.391379.708357.6627927630.68597.67960.743284.101642.059602.7928028612.09579.08869.443838.831919.4210788.86依據(jù)上表畫出單輔助線所用曲線，即：q-f（v/t+q/2）關(guān)系曲線和q-z圖2-4q-f（v/t+q/2）關(guān)系曲線圖2-5q-z關(guān)系曲線表2-2設(shè)計洪水情況下，水庫半圖解法調(diào)洪計算表調(diào)洪計算表(P=1%)時間t入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量 Q(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)q(m3/s)庫水位Z（m）089.91109.77368.1789.91270.483129.63190.27388.0391.04270.486250.90275.47487.2699.80270.529300.04328.79662.93123.73270.60357.54375.31867.98174.31270.79393.08421.311068.98224.87270.98449.53471.491265.41275.22271.1621493.44547.801461.68326.45271.3424602.17764.731683.03385.34271.5527927.291007.272062.42489.01271.91301087.241238.832580.68636.20272.42331390.421474.053183.31815.46273.01361557.691599.503841.901021.34273.66391641.321660.664420.061210.66274.23421680.001545.664870.071363.56274.67451291.105052.171426.82274.85481071.044916.461379.60274.7251971.20892.274607.901273.89274.4154813.34725.534226.281146.31274.0457637.71600.073805.501009.69273.6260562.44524.283395.88880.78273.2263457.373039.39771.86272.8666428.62400.402724.90678.31272.5669372.172446.99597.61272.29表2-3校核洪水情況下，水庫半圖解法調(diào)洪計算表調(diào)洪計算表(P=1%)時間t入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量 Q(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)q(m3/s)庫水位Z（m）0124.16151.59626.95124.16270.613179.02262.75654.38121.65270.606346.48380.41795.49156.31270.739414.34454.041019.58212.36270.93493.74518.281261.26274.15271.16542.83581.801505.40337.99271.38620.78651.101749.21403.17271.6221681.42742.05470.92271.8524802.691041.622268.27546.70271280.551390.992763.19689.57272.59301501.431710.773464.61273.28331920.102035.594273.251161.82274.08362151.092208.845147.021460.08274.94392266.582293.295895.781730.24275.67422320.002134.496458.831942.26276.20451948.971782.956651.062016.39276.38481616.931479.056417.621926.48276.16511341.181232.185970.191757.82275.74541123.191001.925444.551565.82275.2357880.65828.674880.651367.21274.6860776.70724.011184.66274.1563671.31631.613881.451034.04273.7066591.91552.933479.03906.62273.3069513.953125.34797.84272.95經(jīng)以上計算，將設(shè)計和校核洪水過程線和下泄流量過程線畫在同一張圖2-6該水庫設(shè)計洪水過程線于下泄流量過程線圖2-7該水庫校核洪水過程線于下泄流量過程線表2-4對擬定方案進行比較方案溢流壩寬度B工況Q（m3/s）上游水位高Z超高△z（m）一38設(shè)計277.47.4校核279.49.4二50設(shè)計276.46.4校核278.28.2三60設(shè)計275.95.9校核277.47.4四75設(shè)計274.94.9校核2020276.46.4以上四個方案都符合要求，由于該方案采用河岸溢洪道泄洪，因此要綜合考慮溢洪道泄洪時的水流條件、溢洪道開挖量、經(jīng)濟因素及泄洪時對第3章壩址選擇及樞紐布置混凝土面板堆石壩的壩軸線選擇，既要考慮壩址的地形地質(zhì)條件，又要考慮面板堆石壩的特點，且有利于其他建筑物的布置。重點是選擇較理想的趾版線位置，使趾版地基盡量置于堅硬、非沖蝕性和可灌的巖基上，盡量避開斷裂發(fā)育、強烈風華、夾泥、巖溶等不利地址因素，使趾板開挖量和趾板地基處理工作量減少。另一方面要選擇有利的地形，使壩軸線采用直線形式，并盡可能與直線正交，以節(jié)省所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風化巖透水性深，基巖強度低，且不完整。從地質(zhì)條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應(yīng)力較高，對地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。通過對各種不同的壩型進行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選本設(shè)計根據(jù)當?shù)氐牡匦?、地址以及水文等多方面的因素，最終選定樞引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，由于風化巖層較深，廠房布置在開影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進而比較工程量、工期、造價，最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理的壩型。本設(shè)計限于資料只作定性塑性斜墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫；塑性心墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部做心墻）與斜墻壩相比工程量相對較小，適應(yīng)不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時上升，施工干擾大、工期長。由于本地區(qū)粘性土料自然含水鑒于該河流本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)河流，地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。堆石壩壩坡較陡，工程量較小，施工干擾相對較小且對不同壩址氣候條件和地形地質(zhì)條件都具有較強的適應(yīng)性；又為利用當?shù)氐奶烊唤ㄖ牧系扔行зY源，減少外來建筑材料的供應(yīng)，故本工程采大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、面板和趾定，壩頂高程分別按照:①正常蓄水位加正常運用條件下的壩頂超高、②設(shè)計水位加正常運用條件下的壩頂超高、③校核水位加非常運用下的壩頂超的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，同時并?？⒐r的壩頂高程應(yīng)預(yù)留足夠的沉降量。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，土石壩預(yù)留壩頂高程在水庫正常運用和非正常運用期間的靜水位以上應(yīng)當有足夠Δh=R+e+AR1%=KφKΔKVKRh1%Kφ——波浪入射角的折減系數(shù)取0.96；KΔ——混凝土護面取0.9；KR——KR的表達式如下：KR=1.24th(0.432M)+(N-1.029)Q由4-5至4-7計算得KR=2.17m，R1%e=0.0036cosβ=0.03m216m,向下開挖6m清除砂卵石覆蓋層，則壩高為280.97-216+6=70.97m考壩頂寬度主要取決于交通、運行、施工、構(gòu)造、抗震、防汛及其他特土石壩壩坡的陡緩直接影響著工程的安全性與經(jīng)濟性，因而在選擇時應(yīng)特別重視。壩坡的確定，常需綜合考慮壩型、壩高、壩的等級、壩體及壩基材料的性質(zhì)、所承受的荷載、施工和運用條件等因素。一般參照已建成類似工程經(jīng)驗擬定壩坡，再經(jīng)過計算分析逐步修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減少壩體工程量。土石壩上游壩坡長期浸泡于水中，土的抗剪強度下降，會降低壩體的穩(wěn)定性。所以當材料相同時，上游坡常比下游坡緩，對于同一側(cè)的壩坡，水下部分常比水上部設(shè)置馬道有利于壩坡穩(wěn)定，防止壩面沖刷，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結(jié)構(gòu)，采用混凝土面板作為壩的防滲體，并將其設(shè)置在堆石體上游面，它由防滲系統(tǒng)、墊層、過渡層、主堆壩體中應(yīng)有暢通的排水通道且壩料之間應(yīng)滿足水力過渡的要求，各區(qū)壩料的透水性宜按水力過渡要求從上游向下游增加，下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制；壩軸線上游側(cè)壩料應(yīng)具有較大的變形模量且從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形協(xié)調(diào)，盡可能減小對面板變形的影響，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；充分合1.上游鋪蓋區(qū)（1A細粉砂鋪蓋區(qū)）部的上游側(cè)設(shè)置上游鋪蓋區(qū)，而本設(shè)計壩體高度為73m屬于中壩，墊層區(qū)位于混凝土面板的底部，主要為混凝土面板提供一個均勻的、穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，將作用于面板上的庫水壓力較均勻的同時，墊層與面板直接接觸，墊層本身在水壓力作用下產(chǎn)生的變形對面板影響更大，故還應(yīng)具有盡可能大的變形模量；為使墊層具有一定程度的臨時面板作用，以擋汛期洪水，還需有低透水性。有時也作為壩體防滲的第mm的顆粒含量為＜10%，級配連續(xù)。設(shè)計干密度2.21g／cm3，孔隙率周邊縫下游側(cè)的特殊墊層區(qū)，宜采用最大粒徑小于40mm且內(nèi)部穩(wěn)定的細反濾料，薄層碾壓密實，以盡量減少周邊縫的材料的粒徑級配和密實度要求位于兩者之間，對低透水的墊層料起滲流保護和排水作用。要求過渡區(qū)材料具有較高的密實度和較大的變形模量，同時還應(yīng)具有防止墊層內(nèi)細顆粒流失的反濾作用，設(shè)計中采用新鮮的灰?guī)r及砂礫巖夾礫配合而成的材料填筑，最大粒徑位于壩軸線上游部位，對于主堆石區(qū)，堆石級配最大粒徑不得超過壓實層厚度和小于5mm顆粒含量不宜大于20%。主堆石區(qū)為大壩主要支撐下游護坡保護壩體下游坡面，增強壩體的抗滑穩(wěn)定性。下游護坡采用面板是堆石壩防滲系統(tǒng)的重要組成部分，長期在高水力梯度作用下工使面板適應(yīng)這種變形防止產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，混凝土應(yīng)有一定的強度。b——系數(shù)，一般取b=0.001-0.00面板宜采用單層雙向鋼筋，鋼筋宜置于面板截面中部，每向配筋率為％～％，面板混凝土應(yīng)具有優(yōu)良的和易性、抗裂性、抗?jié)B性和耐久性。所以本大壩面板混凝土強度等級為C25；面板混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)為W10。面板混凝土宜采用#525硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，宜摻用粉煤灰或其他優(yōu)質(zhì)摻合料同時粉煤灰的質(zhì)量等級不宜低于Ⅱ級，粉煤灰摻量宜為1530%,面板混凝土應(yīng)摻用引氣劑，并同時摻用高效減水利或普通減水劑。面季節(jié)澆筑，混凝土人倉溫度應(yīng)加以控制，并加強混凝土面板表面的保濕和址板是大壩防滲系統(tǒng)的一部分，它是壩身防滲體和壩基防滲體的連接(1)趾板寬度：巖石地基上的趾板寬度按容許水力梯度確定。趾板的(2)趾板厚度：根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：巖基上趾(4)面板與趾板處于同一平面時，為便于面板的無軌滑模施工，趾板根據(jù)水工設(shè)計規(guī)范，趾板混凝土可采用與面板混凝土一樣的標準。趾板混凝土應(yīng)具有優(yōu)良的和易性、抗裂性、抗?jié)B性和耐久性。所以本大壩趾板混凝土強度等級為C25；趾板混凝土的抗?jié)B等級應(yīng)為W10。趾板混凝土宜采用#525硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，宜摻用粉煤灰或其他優(yōu)質(zhì)摻合料同時粉煤灰的質(zhì)量等級不宜低于Ⅱ級，粉煤灰摻板混凝土應(yīng)摻用引氣劑，并同時摻用高效減水利或普通減水劑。趾板混凝可按經(jīng)驗確定。趾板建基面附近存在緩傾角結(jié)構(gòu)面時，錨筋參數(shù)應(yīng)根據(jù)穩(wěn)目前有些工程沿趾板長度方向在一般地段不設(shè)永久伸縮縫，施工縫間趾板在地形變化處或轉(zhuǎn)彎處為適應(yīng)趾板基礎(chǔ)的不均勻沉降需設(shè)伸縮縫，間為加強趾板與基礎(chǔ)的連接，保證趾板在固結(jié)和帷幕灌漿壓力及其它外壩基覆蓋層防滲采用混凝土防滲墻。參照已建工程經(jīng)驗，并結(jié)合施工大壩分周邊縫、面板垂直縫、面板與趾板間水平縫、防浪墻沉降縫和施工縫等。接縫止水設(shè)計的原則：能適應(yīng)接縫處的位移和滿足防滲要求，周邊縫容易成為滲漏通道，是面板壩最重要的接縫。結(jié)合我國面板壩本次設(shè)計中，大壩應(yīng)設(shè)底部銅止水片，并可在縫中部或縫頂部設(shè)一種實現(xiàn)封閉。銅止水片的底部應(yīng)設(shè)置墊片。周邊縫內(nèi)部應(yīng)設(shè)置瀝青浸漬木板為使面板易于伸縮以適應(yīng)堆石體變形并減小結(jié)構(gòu)拉力和溫度應(yīng)力，通常將面板分成若干條塊，相鄰條塊間內(nèi)設(shè)止水，即伸縮縫。每一條塊從上到下為一整體結(jié)構(gòu)，便于面板澆筑時采用滑模施工。面板條塊分縫的水平間距取決于堆石體變形和溫度應(yīng)力大小、壩址河谷橫剖面形狀及施工條件等因素，一般為12-18m，本設(shè)計中，兩岸岸坡大壩面板只設(shè)垂直縫，不設(shè)水平縫，在兩壩肩附近的面板內(nèi)設(shè)張性垂直縫，其余部分的面板內(nèi)設(shè)壓性垂直縫，垂直縫內(nèi)不設(shè)填充料，縫面應(yīng)涂壓性垂直縫底部設(shè)銅片止水；張性垂直縫底部設(shè)銅片止水，縫頂設(shè)柔性止縫內(nèi)填12mm厚瀝青木板，頂部覆蓋粉煤灰（或粉細沙）和粘土料，連接板和趾板下鋪一層50cm厚的2B料作為反濾料，再在第4章壩體計算土石壩滲流分析的目的有：①確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)；②確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫的滲漏損失；③確定壩體和壩底滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變土石壩的滲流分析通常是把一個實際比較復(fù)雜的空間問題轉(zhuǎn)化為平面流體力學(xué)法從滲流的基本微分方程（拉普拉斯方程）出發(fā)，引入特定問題的邊界條件，以求解滲流場內(nèi)任意點的滲透要素（滲流速度、滲透坡水力學(xué)法是在一些假定基礎(chǔ)上的近似解法，只能求得某一斷面的平均滲透要素，不能準確求出任一點的滲透要素。但此法計算簡單，所確定的浸潤線、平均流速、平均坡降和滲流量等，一般也能滿足工程設(shè)計要求的流網(wǎng)法是用繪制流網(wǎng)來求解平面滲流問題中的各個滲流要素，故又稱試驗方法很多，最常用的是電模擬法，利用滲流場和電流場在數(shù)學(xué)上和物理上具有相似性，即都滿足拉普拉斯方程，從而用電流模擬滲流，用對重要工程或地基條件比較復(fù)雜的情況，往往使用幾種方法進行滲流分析，以便相互校對。對中小型工程的土壩通常只用水力學(xué)法進行滲流分本次設(shè)計仍采用水力學(xué)法進行分析，作如下基本假定：①壩體各部分土料是均質(zhì)的，壩體內(nèi)任一點在各方向的滲透系數(shù)相同；②滲透水流屬層流運動，符合達西定律，即滲透流速v=kJ（k為滲透系數(shù)，J③滲透水流為穩(wěn)定漸變流，任意過水斷面上各點的流速和水頭可認為是常選擇水力學(xué)方法解堆石壩滲流問題。在趾板下部進行了混凝土防滲墻根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點，將壩體分為若干段，應(yīng)用達西定理近似解土壩滲流問題，計算假定任一鉛直過水斷面內(nèi)q2表4-1滲流系數(shù)面板與砼防滲墻K0壩身堆石K基巖KT滲流系數(shù)K（cm/s）1.0×10-92.0×10-25×10-52.計算總滲流.圖4-1堆石壩滲流總示意圖2圖4-2堆石壩滲流計算剖面b.上游設(shè)計水位與下游相應(yīng)的最低水位表4-2滲流計算表格參數(shù)正常狀況設(shè)計狀況校核狀況K0（m/s）1.00E-111.00E-111.00E-11δ0.30.30.3sinα0.580.580.58L203.21203.21203.21H22.7Tδ1222KT5.00E-075.00E-075.00E-07K2.00E-042.00E-042.00E-04H15458.960.9m2A11.00292E-061.06655E-061.09099E-06A22.41336E-082.41336E-082.41336E-08A37.61387E-060.0001345260.000220878h2.73114.207q1=q28.61422E-089.84646E-081.0311E-07Q0.7591536250.8677491640.908687732J0.0001572114.38529E-053.62415E-05表4-3各狀況滲流計算結(jié)果設(shè)計工況上游水深H1（m）下游水深H2浸潤線高程h(m)單寬流量q（m3/s）總滲流量Q（m3/s）正常狀況542.72.7318.61422E-080.759153625設(shè)計狀況58.99.84646E-080.867749164校核狀況60.914.2071.0311E-070.908687732如上表所示，各工況這下計算所得單寬流量，總滲流量都非常小，符浸潤線分析：面板后滲流水深（h）比下游水深（壩后水深H2）深2~圖4-3浸潤線示意圖面板之后的壩體，由于水頭大部分在防滲體內(nèi)損耗了，壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大。在壩體逸出點,滲透坡降較表4-4滲流逸出點坡降表斷面A-A計算情況正常狀況設(shè)計狀況校核狀況坡降J0.0001572114.38529E-053.62415E-05保證壩體在自重、孔隙壓力和外荷載作用下，具有足夠的穩(wěn)定性，不壩坡穩(wěn)定分析的方法大致可分為強度分析法和剛體極限平衡法兩大類。強度分析法是應(yīng)用土力學(xué)理論通過某種數(shù)值計算（如有限單元法）求出土壩剖面內(nèi)各點的應(yīng)力分量，然后與土體具有的強度比較，以判定是否坍滑；剛體極限平衡法則根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)及壩基情況，假定滑動面形狀，然后計算滑動面上是否具有足夠抵抗滑動體坍滑能力，目前應(yīng)用最廣的仍是表4-5壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)運用條件123正常運用條件非常運用條件下游邊坡，保證壩體在正常運用時不發(fā)生局部滑動破壞。由于面板堆石壩的防滲面板設(shè)于壩體上游面，其后堆石體透水性大，因而堆石體內(nèi)侵潤線圖4-4非粘性土壩穩(wěn)定分析圖-W1sinα1+W1cosα1tan（4-8）以上兩式中安全系數(shù)Kc應(yīng)相等，因此聯(lián)立方程得Kc。為求得壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，應(yīng)假定不同的α1、α2和上游水位，即先求出在某一水位和α2下不同α1值時的最小穩(wěn)定安全系數(shù)，然后在同一水位下再假定不同的α1值，重復(fù)上述計算可求出在這種水位下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)。一般還必須至少再假設(shè)兩個水位，才能最后確定壩坡的最小穩(wěn)定安2）壩體邊坡的抗剪強度φ1=φ2=40.4。3飽和重度γ2=20.83)正常運用情況下，包括水庫蓄滿水時下游壩坡的穩(wěn)定計算，上游庫水穩(wěn)定計算中需選取不利工況和不利部位進行穩(wěn)定計算，本設(shè)計中對上圖4-5穩(wěn)定計算分析圖DF=m2H/m-H；GD=m2H-mH；IL=m2h-mh；ΔBFD濕ΔBCD濕W2ΔAIL浮GGDIL濕為簡化計算，本計算用Excel進行計算。11-W111b=W21-F21+W111+F111+W111-F1111-W11-F111-F21表4-6上游穩(wěn)定分析表表4-7下游穩(wěn)定分析表表4-8地震荷載穩(wěn)定分析續(xù)表4-9最小安全系數(shù)壩體位置穩(wěn)定分析工況最小安全系數(shù)Kc壩區(qū)上游1/3壩高水位正常蓄水位正常蓄水位+7度地震壩區(qū)下游正常蓄水位設(shè)計洪水位正常蓄水位+7度地震在本設(shè)計方案中，大壩屬于2級水工建筑物，正常運用條件下壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)Kc=1.25，非常運用條件下的最小安全系數(shù)Kc=1.05，由表4-9可知本方案最小安全系數(shù)都符對于堆石壩體沉降變形的估算，目前多采用非線性有限元和工程類比等方法，前者由于計算模型本身和計算參數(shù)的準確性等問題，一般僅用于方案的比較中；后者由于各種條件的限制，也僅能是一種量級的估算，都只是一種近似的方法，一般采用下式對壩頂根據(jù)一般經(jīng)驗，設(shè)定此面板堆石壩壩體的壓縮模量為90MPa，采用類表4-10沉降計算表工程名稱壩高（m）E1(MPa)S1(mm)S2(mm)威爾瑪特3592.6925塞沙納79.3453帕咯納387534102.566麥根托斯754077.2348估算本設(shè)計中面板堆石壩壩頂沉降量（mm）87.9598按上述工程類比可知：未來十年此面板堆石壩壩頂?shù)淖畲蟪两盗靠蛇_第5章壩基處理河床部分的弱風化基巖埋深較淺,而兩岸弱風化埋深較深;右岸在地面因此,采用截水墻與帷幕灌漿防滲和加固趾板基礎(chǔ),兩岸修建擋水墻以形成壩基趾板和截水墻防滲處理標準是巖石的透水率按5Lu控制。由于壩基弱風化巖埋藏較深,河床趾板部分采用灌漿處理,兩岸趾板和左右壩頭采為有利于周邊縫附近面板應(yīng)力的改善和延長趾板滲徑的需要,沿趾板正防止環(huán)境水的侵蝕和溶蝕；②有一定強度，能滿足壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力等各項強度的要求；③要求有良好的流動性、和易性以及在運輸過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象，且能在水下硬化，骨料粒徑不宜過大等，以便于用導(dǎo)管趾板混凝土達到一定強度后，就進行固結(jié)灌漿，灌漿按順序由河床往均灌入水泥量為40.8kg/m。固結(jié)灌漿分段驗收后格后進行帷幕灌漿，灌漿深，灌漿段大部分處于強風化巖體內(nèi)。經(jīng)鉆孔壓水試驗檢查，灌漿后基巖起底邊與澆筑在河床及兩岸地基上的底座相連接，其頂邊與防浪墻的底部本地區(qū)石料比較豐富，采用堆石棱體排水比較適宜。同時堆石壩下游有一定高的水位，因此不宜采用貼坡排水。褥墊排水伸入壩體內(nèi)部，降低浸潤線效果顯著，但是對地基的不均勻沉陷的適應(yīng)能力較差，本工程所在壩址處的壩基地質(zhì)條件不適合使用該方案，因此設(shè)按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位0.75m為原則。下游校核洪水狀，既起擋水作用，又起擋土作用，也是防浪墻。擋墻延伸到兩岸與壩頭基巖或結(jié)構(gòu)物相連接，形成完整的防滲體系。因此也是壩體防滲結(jié)構(gòu)的一個組成部分。擋墻與面板間的接縫應(yīng)按周邊縫處以減少堆石的填筑量和面板的面積，防浪墻太高墻本身和壩頂細堆石料填筑的費用都將增加，墻高要和減少堆石填筑量節(jié)省的費用比較，以達到經(jīng)為安全和防止將壩頂下游邊緣石塊蹬掉，壩頂下游側(cè)設(shè)護欄；頂設(shè)置設(shè)置反濾層可以阻止細顆粒流失，防止排水被細顆粒淤塞，但由于面板堆石壩堆石透水性較好，材料粒徑相對較大，小粒徑材料比例較小，設(shè)計中可適當降低要求，并在本設(shè)計中采用兩層反濾層。設(shè)置在排水棱體與第6章溢洪道設(shè)計在水利樞紐中常用的泄水方案主要有：河岸溢洪道，泄水隧洞以及壩身溢流。由于本設(shè)計方案是混凝土面板堆石壩，因此在進行方案選擇時率溢洪道從進口到出口存在平面上和剖面上選線與定位問題。它關(guān)系到工程造價和運用可靠性，應(yīng)根據(jù)溢洪道的用途，綜合考慮地形、地質(zhì)、水本工程中樞紐布置于河彎地段，從地形上來看，左岸山坡陡于右岸，且地形較為復(fù)雜，水流條件不好，所以溢洪道應(yīng)該布置于右岸；從地質(zhì)來看該山梁除了表面有一層較深的風化巖外，下部大部分為堅硬玄武巖，強度較高，巖體中夾雜幾條破碎帶，但走向大多數(shù)與隧洞軸線成較大角度。3.導(dǎo)墻長度為堰頂水頭的5-6倍，為35m，墻頂高程可與最高洪水位由調(diào)洪演算可知堰頂寬度為B1=75m，h=6.4m，q=2020m3/s，控制堰段的形式，基本尺寸和布置形式是溢洪道泄流能力的決定性因素。本方案中控制堰為實用堰，采用WES剖面。定型設(shè)計水頭Hd，按堰頂?shù)淖畲笞饔盟^Hmax的65%～94%計算：R2R3根據(jù)不同工程條件，沿水流方向泄槽在平面上可能有多種布置方式。4.為降低邊墻高度和調(diào)整水流，宜在彎道及緩和過渡段渠底設(shè)置橫向泄槽襯砌的目的是防止沖刷，保護巖石不受風化，也避免高速水流鉆溢洪道的常用消能方式是鼻坎調(diào)流效能或消力池底流消能。溢洪道出口段為沖溝，巖石比較堅硬，離大壩較遠，采用挑流消能，水流沖刷不會水力計算包括引水渠水頭損失計算、溢洪道水面線計算和出口段消能ζ——局部水頭損失系數(shù)；D——引渠流速，m/s；g——重力加速度（m/s2L——引渠長度，m；α——動能系數(shù)，一般為1.0；C——謝齊系數(shù)；S表6-1流速計算表H。h假設(shè)v試算vhhj+hf，hj=ζ表6-2總水頭損失表6-3庫水位與流量關(guān)系Q(m3/s)hw堰頂高程（m）庫水位（m）4.90.047270274.9475.20.05270275.2520206.40.052270276.452hkh1L——斷面間長度，m；表6-4臨界水深及底坡計算計算情況Q(m3/s)Bk(m)Qk(m3/s)hk(m)Ak(m2)xk(m)Rk(m)Ckik設(shè)計水位753.33249.7881.663.0675.300.00188校核水位20207526.934.20314.9083.403.7877.990.00179表6-5漸變段水面線計算計算情況Q(m3/s)h1(m)q1(m3/s)A1(m2)x1(m)R1(m)V1(m3)E1i1設(shè)h2q2設(shè)計水位3.33249.7881.663.065.715.000.024.3628.54校核水位20204.2026.93314.9083.403.786.416.300.025.5040.40A2X2R2v2E2i2R平v平LnhfE1+i1E2+hf218.258.73.726.546.550.023.396.13600.020.066.606.60275.161.04.517.348.250.026.88600.020.057.908.31表6-6臨界水深及臨界坡降計算k，故泄槽屬于急流，按陡槽計算。表6-7末端水深計算表6-8泄槽段水面線計算計算溢洪道水面線是為確定邊墻高度、邊墻及襯砌底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計和hb——當流速大于7~8m/s時摻氣增加水深，表6-9引水渠邊墻高計算情況h(m)△(m)H=h+△(m)設(shè)計水位4.605.60校核水位6.180.76.88控制堰邊墻高度與引渠等高。設(shè)計水位時，邊墻高度H=5.60m；校核表6-10收縮段邊墻高計算情況斷面斷面距漸變斷首端距離（m）計算水深h(m)超全超高△（m）邊墻高度H（m）設(shè)計水位首端尾端04.604.945.605.94校核水位首端尾端06.186.450.70.76.887.15表6-11泄槽段邊墻高計算情況斷面距槽首端距離（m）計算水深h流速v（m/s）H（m）設(shè)計水位0.004.46.545.42-23.97.390.293-34.993.48.490.294.64-42.99.980.294.15-554.502.10.293.36-6226.6322.470.292.6校核0.005.57.350.400.76.6水位2-23.624.58.980.400.75.63-320.693.50.400.74.64-477.852.50.400.73.65-52.20.400.73.36-6298.2925.570.400.72.7溢洪道出口消能計算的任務(wù)是：估算下泄水流的挑射距離；選擇挑流鼻坎形式，確定挑流鼻坎方式、反弧半徑、挑射角等尺寸，以保證達到最L2sctgβ。v1——坎頂水股斷面中心點上水流質(zhì)點的流速，其值近g——重力加速度，m/s2；K——巖石沖刷系數(shù)；表6-12挑距計算關(guān)于面板堆石壩的設(shè)計，沒有多少成熟的理論，更多的是工程實踐經(jīng)驗，因此在設(shè)計面板堆石壩的過程中，實在的計算并不多，大多都是根據(jù)規(guī)范和實際工程經(jīng)驗取值。因此，花在計算的時間不是很多，而更多的時間被用在找各種施工規(guī)范上。由于課本對于面板堆石壩的介紹比較少，因在今半學(xué)期的設(shè)計中，讓我對大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識進行了一次大的綜合運用，讓自己掌握了設(shè)計過程中所用到的知識。通過本次設(shè)計，也讓我對在設(shè)計過程中有問題是正常的，當我們遇到難題時，我們積極和老師交流現(xiàn)在設(shè)計已近尾聲，非常感謝老師和同學(xué)們對我的幫助。四年時光已近消逝，我非常珍惜這最后和同學(xué)們及老師在一起的時光。相信以后，當專題：河岸溢洪道的適用條件摘要：本文介紹了河岸溢洪道的類型、特點、結(jié)構(gòu)組成、孔口擬定、消能為了