斜墙坝设计毕业论文

目 录前 言 .1第一部分 设计说明书 .21 基本资料 .21.1 坝址区自然条件简况设计资料 .21.2 地址概况设计资料 .21.2.1 库区工程地质 .21.2.2 坝址区工程地质 .21.3 坝基岩石及砂砾石的物理学性质资料 .21.3.1 建造材料及水源资料 .21.3.2 粘土的物理力学指标 .31.3.3 砂砾石的物理力学指标 .31.3.4 本枢纽坝基岩石黑云角闪石英片岩的物理学力学指标如下 .31.4 水库特征表 .41.5 电站建筑物基本数据 .42 设计任务 .42.1 依据资料进行坝型选择和设计 .42.2 主要建筑物设计 .52.3 挡水坝坝段的设计 .52.4 泄洪道设计 .53 枢纽建筑物及其布置 .53.1 工程标准 .53.1.1 枢纽级别 .53.1.2 水工建筑物级别 .53.2 总体布置 .53.3 坝型选择 .63.3.1 均质坝 .63.3.2 斜墙坝 .73.3.3 心墙坝 .73.3.4.73.4 坝体尺寸的拟定 .73.4.1 坝坡 .73.4.2 坝顶高程 .83.4.3 坝体排水设备 .103.4.4 大坝防渗体 .114 土料设计 .124.1 粘性土料的设计 .124.2 非粘性土料设计 .125 渗流计算 .135.1 计算方法 .135.2 假设条件 .145.3 计算断面及计算情况的选择 .145.4 计算结果 .145.5 渗透稳定演算 .155.6 成果分析与结论 .166 稳定分析计算 .166.1 基本原理 .166.2 计算方法 .176.3 计算结果 .196.4 成果分析及结论 .207 基础处理 .208 细部构造 .218.1 坝的防渗体、排水设备 .218.2 反滤层 .218.3 坝顶 .228.4 护坡 .228.5 马道 .239 溢洪道 .249.1 溢洪道布置 .249.1.1 型式选择 .249.1.2 位置选择 .249.1.3 结构型式 .259.2 水力计算 .259.2.1 溢流堰 .259.2.2 渐变段 .259.2.3 陡坡段 .269.2.4 掺气水深 .289.2.5 消能段 .289.3 结构设计 .309.3.1 底板厚度 .309.3.2 底板构造 .309.3.3 底板的排水设备 .319.3.4 边墙 .319.3.5 挑坎结构 .31第二部分 设计计算书 .321 土坝设计 .321.1 土石坝基本剖面 .321.1.1 坝顶宽度 .321.1.2 坝坡 .321.1.3 坝顶高程 .322 土料设计 .382.1 粘性土料设计 .382.2 非粘性土料设计 .383 渗流计算 .393.1 校核水位 .403.2 设计水位 .413.3 正常水位 .423.4 总渗流量 .443.5 校核 .443.5.1 渗流量 .443.5.2 渗透稳定 .444 稳定计算 .454.1 在校核水位情况下 .454.2 在设计水位情况下 .474.3 在正常水位情况下 .495 溢洪道设计 .505.1 溢洪道布置 .505.1.1 溢洪道选择 .505.1.2 位置选择 .515.2 水力计算 .515.2.1 宽顶堰 .515.2.2 泄槽段 .515.2.3 陡坡段 .545.2.4 消能段设计 .65结 论 .68参考文献 .69谢 辞 .70附录 .711前 言毕业设计是大学本科教育的最后一个教学环节，也是最重要的教学环节之一。既是所学理论知识巩固深化过程，也是理论与实践相结合的过程。毕业设计是培养学生综合运用所学基本理论知识和基本技能，去解决实际问题和进一步提高运算、制图以及使用技术资料的技巧、完成工程技术和科学技术基本训练的重要环节。使学生从中受到工程师所必需的综合训练，并相应地提高各种能力，如调查研究、理论分析、设计计算、绘图、试验研究、技术经济分析、组织、撰写论文和说明书等等，培养实事求是、谦虚谨慎、刻苦钻研、勇于创新的科研态度和科学精神。经过严格的毕业设计训练，使我们进入工作岗位后，可以较快地适应工作。本次设计的任务是大黑山水利枢纽工程，此工程是以发电为主，兼顾灌溉的综合利用的水利枢纽。本枢纽处于大陆腹地，气候干燥，其上游 100 公里处已建成另一个水电站，坝区流道顺直，两岸为不对称河谷，岸坡陡峭。因此在组织设计过程中应充分考虑工程地质条件及处理措施，根据当地的条件选择最优的方案，使之既经济又安全。本工程承担发电、泄水、防洪任务，因此对水工建筑物的稳定、承压、防渗、抗冲等方面都有特殊要求，如要采取专门的地基处理措施和应力条件分析，以确保工程质量，优质完成设计任务。全文包括设计挡水建筑物即挡水坝的，泄水建筑物即溢流坝的设计以及土坝细部构造与坝基处理等部分，详细的介绍了大黑山水利枢纽工程设计的内容。作者：王 珑2012 年 6 月2第一部分 设计说明书1 基本资料1.1 坝址区自然条件简况设计资料大黑山东沟工程位于某市航河干流上，河底高程 435.00m，其上游 100 公里处已建成另一个水电站，坝区流道顺直，水面宽 130140m ，两岸为不对称河谷，岸坡陡峭。本枢纽处于大陆腹地，气候干燥，年降水量为 328.5mm，蒸发量为 1468.5mm，平均湿度为 58%，全年平均气温为 9.3，气温日变差大。汛期（79 月）最大风速的多年平均值为 11.7m /s，水库吹程约 1km，本地区地震基本烈度为 7 度。1.2 地址概况设计资料1.2.1 库区工程地质水库区分川、峡两部分，峡谷为相对高度在 200m 以上的中、高山，全长 21.16 公里，河流蜿蜒曲折，滩多水急。水库末端为小川盆地，长约 7.15 公里，两岸宽度约 12 公里，地形开阔。1.2.2 坝址区工程地质坝址区出露岩层主要为黑云角闪石英片岩，该岩石致密坚硬，不透水，耐风化性强。右岸哑口部位出露有砂岩、砂砾岩等，与前寒武系变质岩系呈不整合接触。坝址区有四组断层。主要断层有八层，破碎带宽度一般仅 0.20.8m，断层破碎带内的物质挤压紧密，胶结良好，极少有泥质材料充填，对坝基抗滑稳定不起控制作用。河床冲积层主要为砂砾石、中细砂和合砾砂土壤，并夹有少量的大小孤石，冲积层最大厚度为 34.13m。31.3 坝基岩石及砂砾石的物理学性质资料1.3.1 建造材料及水源资料坝址下游五公里的大兴滩有混凝土用砂、石料场，蓄量丰富，粗骨料可满足要求，细骨料储料不足。位于坝址下游三公里处，砂石储量丰富，可补足大兴滩砂子的不足。1.3.2 粘土的物理力学指标在天然状态下：粘粒含量 30%40% ；天然含水量 23%24%；塑性指数 1517；不均匀系数 50；有机质含量 0.4%；水溶盐含量 2%；塑限 17%19%；比重 2.72.72。扰动后的主要物理力学指标为干容重 16.50kN/m3;饱和容重 20.60kN/m3；浮容重0.60kN/m3；渗透系数 210-6cm/s。1.3.3 砂砾石的物理力学指标渗透系数 310-3cm/s；内摩擦角：水上 1=29， 1=32；水下 1=27， 1=30；比重 2.70，不均匀系数 =15。表 1-1 不同砾石含量设计干容重参考值见下表大于 5mm 含跞量 P（ %）1020 2130 3140 4150 5160 6170设计干容重（kN/m 3）17.00 17.50 18.50 19.00 19.50 20.001.3.4 本枢纽坝基岩石黑云角闪石英片岩的物理学力学指标如下（）抗压强度 150MPa（）弹性模量 2 10 MPa4（）混凝土与结晶片岩间的抗剪指标f=0.7,f=1.0,C=1.0 MPa（）岩石容重 2.7 10 kg/m3（）砂砾石容重 2.2 10 kg/m 34（）淤沙容重（干） 1.8 10 kg/m3（）淤沙内摩擦角 0141.4 水库特征表（）水库水位）正常蓄水位 480.00m）设计洪水位（P=1% ） 475.50m）校核洪水位（P=0.1% ） 481.00m）汛期运行水位 472.00m）极限死水位 467.00m（）电站下游尾水位）设计洪水位 465.00m）校核洪水位 464.00m）正常尾水位 460.00m）最高尾水位 465.00m（）溢洪道下游水位）设计洪水位 462.20m）校核洪水位 463.45m（4）溢洪道的下泄流量 1900m3/s1.5 电站建筑物基本数据本枢纽电站设三台轴流转浆式水轮机发电机组，每台装机容量为 100 千瓦。主厂房坝段长81m，安装间长 52.4m。发电机层地面高度 471.50m，尾水管高程 464.60m。三个机组间设置出口断面为 4.4 2m 的两个排沙孔，孔口出口底高程为 462.00m，洪水期电站仍发电运行，过流能力 1000 m3/s 计。52 设计任务2.1 依据资料进行坝型选择和设计根据给定的地形、地址、水文及施工运行方面的资料对选定的坝轴线，坝型进行论证。确定枢纽主要建筑物的组成，根据建筑物及其要求确定主要建筑物在枢纽布置中的现对位置。2.2 主要建筑物设计2.3 挡水坝坝段的设计确定挡水坝的使用部面及轮廓尺寸，并进行渗流分析、坝体稳定。绘出最大处挡水坝横剖面图。2.4 泄洪道设计确定泄洪道的基本部面及轮廓尺寸，进行水利计算及稳定。3 枢纽建筑物及其布置3.1 工程标准3.1.1 枢纽级别根据水库总库容 0.9 亿 ，电站总装机容量 30 万千瓦，查水工建筑物第四版教材表3m2-1 知：按水库总库容分，该枢纽为等，按发电量分，该枢纽为等。以最高等别为标准，该枢纽为三等。3.1.2 水工建筑物级别对同时保证几种用途的水工建筑物，应该根据最高的枢纽等别额定级别。土坝、溢洪道、放水涵管均为主要建筑物，查表 2-2 知：三等工程的主要建筑物为级，故土坝、溢洪道、防水6涵管均为级建筑物。3.2 总体布置正确选择坝型和合理确定枢纽布置是设计的重要任务，一般应考虑几个可行方案，进行全面的技术经济比较，最后选定效益大，运行安全可靠、施工方便、工程量省、工期短、造价低的最优方案。本枢纽工程是由拦河大坝及泄水排沙等建筑物组成，通过技术经济比较和试验验证，确定其枢纽建筑物组成及其布置见图：图 3-1 枢纽平面布置图3.3 坝型选择坝型选择要根据地形条件、地质条件、筑坝材料、施工条件、气候条件及坝基处理等各种因素，要求宣泄洪水情况，地震情况及枢纽任务，初步拟定几种坝型进行定性比较，选定技术上可靠、经济上合理的坝型。本设计限于资料只作定性的分析来确定土石坝坝型的选择。3.3.1 均质坝均质坝坝体材料单一，施工方便，当坝址附近有数量足够的适宜土料时可以选用，这种坝所用的土料的渗透系数较小，施工期坝体内会产生空隙水压力，影响土料的抗剪度，所以坝坡7较缓，工程量大；此外铺土厚度薄、填筑速度慢、施工容易受降雨和冰冻影响，不利于加快进度、缩短工期。一般适用于中、低坝。工程量太大，故不采用此方案。3.3.2 斜墙坝斜墙坝雨季和寒冷季节可先上透水料争取工期；坝基处理可与斜墙及坝壳填筑同时进行，不影响坝体施工；斜墙与坝壳之间的施工干扰相对较小，在调配劳动力和缩短工期方面比心墙坝有利。3.3.3 心墙坝心墙坝适应变形能力强，抗震性能较好，两岸的连接较为方便，坝址附近料场满足供应要求，故优先考虑此坝型，要求心墙与坝壳大体同时填筑，干扰大, 一旦建成，难修补，故不采用此方案。3.3.4 面板堆石坝工程量较小，施工方便。在具有大型振动碾等条件下，有很强的竞争力坝型。堆石坝施工干扰相对较小。但是由于河床地质条件较差，河床覆盖层一般为 30 米40 米，最大深度达 70余米，作为堆石坝可能导致大量的开挖，此