四川大学本科毕业设计计算书

本科毕业设计计算书题 目 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题 学 院 水 利 水 电 学 院 专 业 水 利 水 电 工 程 学生姓名 尹 刚 学 号 0943062172 年级 09 级 指导教师 张 茹 二 一三年六月三日四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题1目 录1 洪水复核计算及分析 .11.1 概述 11.2 基本资料的收集整理与复核 11.2.1 水库流域基本情况 .11.2.2 水位 库容曲线 .11.2.3 溢洪道有关参数 .21.2.4 水库流域气象资料 .21.3 百丈水库洪水复合 21.3.1 红光水库洪水复核 .21.4 百丈水库洪水复核 31.4.1 洪水计算 .31.4.2 调洪演算 .51.4.3 大坝安全超高复核 .61.5 计算成果合理性分析 81.5.1 红光水库设计暴雨计算 .81.5.2 百丈水库设计暴雨计算 .81.6 结论 82 原坝坡的渗流稳定计算及分析 .92.1 原坝坡渗流计算及分析 92.1.2 计算工况 .92.1.3 渗透系数 .92.1.4 采用水力学法进行渗流计算 .92.1.5 计算成果及分析 .92.2 原坝坡稳定计算及分析 102.2.1 坝坡稳定计算 .102.2.3 结论与建议 .143 大坝整治设计的方案比选 .153. 1 两方案重要经济技术比选 .153.2 方案一的工程量及费用计算表 153.3 方案二的工程量及费用计算表 164 大坝整治设计推荐方案的渗流稳定计算及分析 .174.1 大坝整治设计推荐方案的渗流计算及分析 174.1.1 目的 .174.1.2 计算工况 .174.1.3 渗透系数 .174.1.4 采用水力学法进行渗流计算 .174.1.5 计算成果及分析 .174.2 大坝整治设计推荐方案的稳定计算及分析 18四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题24.2.1 计算分析资料 .184.2.2 安全系数 .184.2.3 土体、砌石的物理力学指标 .184.2.4 计算工况 .204.2.5 坝体各部位容重地采用 .214.2.6 计算方法 .214.2.7 坝坡稳定分析计算结果 .214.2.8 结论 .215.右坝肩绕渗相关计算 .235.1 渗透比降 235.1.1 渗透坡降计算 .235.1.2 渗流量及渗流水深计算 .235.1.3 计算成果分析 .245.2 绕渗灌浆的工程量及经费计算 245.2.1 右岸绕坝渗流 .245.2.3 对右岸绕坝渗流的处理 .245.2.4 右坝肩绕渗的工程量及经费计算 .256 溢洪道交通桥 .266.1 左岸溢洪道交通桥工程量及经费预算 266.1.1 溢洪道交通桥设计的必要性 .266.1.2 交通桥设计的具体说明 .266.1.3 溢洪道交通桥整治设计的工程量及经费预算 .266.2 交通桥配筋计算 276.2.1 面板配筋 .276.2.2 桥墩配筋 .297 白蚁整治工程量及经费 .327.1 白蚁整治 327.1.1 白蚁危害的情况介绍及以前的处理方式 .327.1.2 白蚁整治的具体措施 .327.1.3 白蚁整治坝坡断面 .337.1.4 白蚁整治的工程量 .347.1.5 白蚁整治的经费预算 .348 坝顶公路工程量及经费 .35参考文献 36四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题11 洪水复核计算及分析1.1 概述百丈水库位于名山县百丈镇上游 1.7 公里的临溪河上，其地理位置：东经 10314，北纬 3011.5。临溪河系浦江河支流，属岷江水系。水库总库容 2080 万立方米，有效库容 1960 万立方米。水库以灌溉为主，兼有发电、养殖、旅游等综合效用，水库设计灌面14.63 万亩。1978 年玉溪河引水灌溉工程主干渠建成通水后，主干渠末端水量泄入百丈水库。水库以下有效灌面 37.78 万亩。1.2 基本资料的收集整理与复核1.2.1 水库流域基本情况百丈水库控制临溪河流域面积 52.8 平方公里，包括上游红光水库的 11 平方公里。临溪河发源于名山县万古、新店、中峰、百丈、黑竹及浦江县的甘溪、大塘、复兴、西崃、敦厚、五星等乡、镇，在五星乡汇入浦江河，全长 57km。水库流域位于四川盆地边缘，属浅丘与山区的过渡带。流域内地势起伏不大，平均山坡坡度 5%。河槽两岸台地为水稻田，山坡植被良好，对暴雨洪水有一定的滞蓄作用。河系形状为不对称羽毛形。1.2.2 水位-库容曲线采用水库一直沿用的成果，该成果由当时的 1:5000 实测库区地形图算得,水位与库容的关系见表 11、图 11.表 11 百丈水库水位-库容关系表库水位（m） 686.000687.000688.000689.000690.000691.000692.000693.000694.000695.000695.860库容（万m）652 764 882 1012 1149 1292 1441 1605 1792 1988 218005001000150020002500680 685 690 695 700百丈水库水位-库容曲线库水位（m）库容（万立方米） 百丈水库水位-库容曲线四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题2图 11 百丈水库水库-库容曲线1.2.3 溢洪道有关参数溢洪道位于大坝左岸，为有闸控制的开敞式溢洪道。溢洪道总净宽 42m，设有八扇平面钢闸门，八台手电两用卷扬式启闭机启闭。溢洪道堰顶形状为驼峰实用堰，堰顶高程691.860m，相应库容 1420 万立方米。该溢洪道闸门全开时的自由溢流公式：3/2qmBgH式中：m驼峰实用堰流量系数，取为 0.43B溢洪道总净宽为 42m。侧收缩系数，查表得：=1-0.0033H。堰上水头，m。0H堰上水深，m。略去侧收缩和行进流速水头，则( /s)320.4329.81qHm1.2.4 水库流域气象资料临溪河流域属亚热带湿润气候。受季风气候影响，多年平均气温 15.5 ，最高月平C均气温 30.7 ，最低月平均气温 3.2 ，多年最高气温 36.5 ，最低气温-3.2 。CC流域属青衣江暴雨区边缘过渡带，流域内降雨分布不均匀。流域内年降雨量的变化幅度较大，年降雨量年内分配极不均匀。临溪河流域降雨充沛，年平均降雨量 。6 9 月降水量占全年降水量 80%以上，大暴雨多出现在1327m:7、8 月份。流域内供水由暴雨形成，主要集中在 24 小时内，具有峰高量大的特点。水库多年实测最大风速 27m/s，相应的最多风向为东北风。多年平均最大风速17m/s。1.3 百丈水库洪水复合1.3.1 红光水库洪水复核由于红光水库在百丈水库上游，且有 。查相关资料并计算分析有如下结论：21km红光水库满足 100 年一遇洪水标准，不能满足 1000 年一遇洪水标准。所以，需考虑红光水库失事对百丈水库的影响。1.3.1.1 红光水库溃坝洪水计算红光水库属小（一）型水坝，溃坝洪水计算按四川省水文手册附录六水坝溃坝最大流量计算中的方法和步骤进行。基本资料：大坝坝长 ，坝前最大水深 ，相应 1000 年一遇洪水位对应的总库容475m13m。溃坝宽度结合大坝纵横断面及大坝实际地形，取 。红光水库坝址30W万 =350bm四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题3至百丈水库长度 。=12.5Lkm溃坝最大流量到下游 处的最大流量：.38(/)nQs溃坝洪水过程概化为三角形：洪水历时： 2450=163()2.9)82pnWTshr取： ，则：21/3t涨洪历时： 0.734Pt（ 小 时 ）退洪历时： 2=(pT小 时 ）1.4 百丈水库洪水复核根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 ，百丈水库为中型水库，工250SL程等别为三等，主要建筑物为 3 级，设计洪水标准，100 50 年一遇,校核洪水:2000 1000 年一遇。本次洪水复核，设计洪水按 、 标准进行复核，校核洪水按: 1%2洪水、同红光水库溃坝洪水叠加进行复核。0.1%1.4.1 洪水计算1.4.1.1 汇流参数汇流参数采用四川省水文手册m 值综合表中的盆地丘陵区 ,0.6392m, 。1/34.7LJF0.63.92178m1.4.1.2 洪峰流量计算按推理公式 ,结合四川省水文手册的步骤进行计算，计算结果：0.8SQFn32%,/pPs.146m3,7/PQs1.4.1.3 洪水总量推求设计暴雨历时： ，为长历时暴雨，暴雨公式为142.8.5()1.4()TFhrd， ，查四川省水文手册 ， ， ，设计洪水总24mpTPHlgabP0.27a.01b量： 。30.1()TPW万四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题4为暴雨径流系数，洪水总量计算见表 12：a表 12 百丈水库洪水总量表频率 P设计暴雨历时 T(d) (mm)24pHpmTPH()a（mPW）PTQ0.1% 1.44 365 0.260 401 0.92 1948 11.71% 1.44 277 0.270 306 0.90 1454 12.02% 1.44 250 0.273 276 0.90 1312 12.40.05% 1.44 412 0.257 452 0.93 2219 11.51.4.1.4 洪水过程线推求推求0=Q+tPtyxT洪 水 过 程 线 由 公 式基流 0.79530.246/QFms洪水过程线概化为矩形历时， =PpWTx、y 查四川省水文手册表 5-8,0.1%、1%、2%洪水过程线计算见表 13，过程线曲线图见图 12。表 13 百丈水库设计入库洪水过程线计算表川西南地区 1% 2% 01%yxttQttQttQ0 0 0 6 0 6 0 60.05 0.10 1.20 23 1.24 21 1.17 290.10 0.13 1.56 40 1.61 35 1.52 520.20 0.18 2.16 73 2.23 65 2.11 990.40 0.23 2.76 141 2.85 124 2.69 1910.60 0.28 3.36 208 3.47 180 3.28 2840.80 0.33 3.96 276 4.1 241 3.86 3760.95 0.36 4.32 326 4.47 285 4.21 4461.00 0.40 4.80 343 4.96 300 4.68 4690.95 0.49 5.88 326 6.08 285 5.73 4460.80 0.60 7.20 276 7.45 241 7.02 3760.60 0.78 9.35 208 9.68 180 9.13 2840.40 1.07 12.8 141 13.3 124 12.5 1910.20 1.80 21.60 73 22.3 65 21.1 990.10 2.60 31.2 40 32.3 35 30.4 520.05 3.20 38.3 23 39.7 21 37.4 29四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题50 3.90 46.8 6 48.4 6 45.6 601002003004005000 10 20 30 40 50 60百丈水库设计入库洪水过程线tQt1%2%0.1%图 12 百丈水库设计入库洪水过程线1.4.2 调洪演算调洪演算基本原理为水库水量平衡方程： ，计算方法采12121QqttV用 辅助线法，百丈水库调洪辅助曲线见表 14、图 13.+2Vqt:表 14 百丈水库调洪辅助曲线计算表 =360ts库水位 ()Zm堰上水深 ()HV总 3()万 m3()万 Vt3(/)sq3(/)ms23(/)+q691.857 0 1420 0 0 0 0 0692.357 0.5 1499 79 219 28 14 233692.857 1.0 1581 161 442 80 40 482693.357 1.5 1670 250 694 147 74 768693.857 2.0 1766 346 961 226 113 1073694.357 2.5 1862 442 1228 316 158 1386694.857 3.0 1966 546 1517 416 208 1725695.357 3.5 2060 640 1778 524 264 2042695.857 4.0 2180 760 2111 640 320 2431696.357 4.5 2310 890 2472 764 382 2854四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题6020040060080010000 500 1000 1500 2000 2500 3000百丈水库调洪辅助曲线百丈水库调洪辅助曲线图 13 调洪辅助曲线调洪计算按无闸控制的自由泄流情况，起调水位为溢洪道堰顶高程 691.860m。分三种情况分别计算：1%、2%设计洪水；0.1%校核洪水同红光水库溃坝洪水叠加。校核洪水同红光水库溃坝洪水叠加，按最不利情况进行组合叠加，即采用校核洪水的峰值同溃坝洪水的峰值进行叠加。，最高洪水位 693.860m，最大下泄流量 。1%P 326/ms，最高洪水位 692.860m,最大下泄流量 。2 80洪水同红光水库溃坝洪水叠加，最高洪水位 694.857m，最大下泄流量=0.。356/ms1.4.3 大坝安全超高复核1.4.3.1 水库波高及波长计算采用官厅水库经验公式： 41312=0.6()fhVDm29fL:式中： 波浪高度1()波浪长度2计算风速 ，非常情况下采用多年平均最大风速；正常情况下，fV/ms采用多年平均最大风速 倍。.52:吹程，百丈水库D1.8Dk故：设计洪水情况 43120.6(.57).h()12398Lm校核洪水情况：（ ）2qvt:3/ms四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题7413120.67.80.6()hm299L1.4.3.2 波浪爬高计算用经验公式： 13.2()BhKtga式中： 坝坡粗糙系数，块石护坡 0.75.8:上游坝坡坡角。a设计洪水情况： 13.2075.43.9()8Bhm校核洪水情况： 6.5()1B1.4.3.3 坝前静水位雍高值 20.3cos()WDemH式中： 风速 /坝前水深 ()吹程 k风向与坝轴线的法线所成的角2017.80.36cos.9.0ecm1.4.3.4 大坝安全加高值查 SL2742001 表 5.3.1 安全加高 A 值，正常情况： ，校核情况：0.7m。0.4m故坝顶容许超高：设计洪水情况： 0.91.072.6()Bdeh校核洪水情况： 54而大坝实际超高：.设计洪水情况：a1%P697.03.86.2.6dmd.设计洪水情况：b2=四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题8.校核洪水情况：c洪水同红光水库溃坝洪水叠加，01%。dm1.56d故百丈水库大坝能够抗御 100 年一遇洪水标准，及 1000 年一遇校核洪水同红光水库溃坝洪水的组合。1.5 计算成果合理性分析1.5.1 红光水库设计暴雨计算采用红光水库实测降雨资料，具有其真实性和可靠性，而其面雨量采用以点（红光水库站）代面的方法，设计暴雨值及其相应洪水比实际情况偏大，对工程安全有利。1.5.2 百丈水库设计暴雨计算采用了流域及流域边缘，名山、百丈 年共 38 年，建山、石斗子、凉水井、1956:文大田、临南、红光水库 年 16 年实测降雨资料，且采用中点多边形法计算其1986:面雨量，使得本次计算较以前的以点代面的方法更接近实际。因此，本次洪水计算具有真实性和可靠性。1.6 结论大坝的安全，不仅直接影响到水电站自身发、供电效益的发挥，并与下游人民的生命财产、国民经济建设命脉乃至生态环境密切相关 ；经对红光水库的防洪能力进行复核，2该大坝达不到 1000 年一遇的防洪标准，因此，百丈水库洪水复核需考虑红光水库溃坝洪水的影响。百丈水库按无闸控制的溢洪道进行调洪计算，起调水位为溢洪道堰顶高程 ，691.80m经对 1%、2%、0.1%洪水同红光水库溃坝洪水跌叠加，两种情况进行调洪计算，均满足规范要求，即百丈水库能抗御 100 年一遇洪水和 1000 年一遇校核洪水同红光水库溃坝洪水的叠加。洪水复核成果见表 15。表 15 百丈水库洪水复核成果表设计洪水 调洪成果运行情况 频率（%） 洪峰流量（m/s）洪量(万m)洪水位（m）下泄qm（m/s）坝顶超高（m）容许超高（m）正常运用 1 337 1454 693.860 225 3.2 2.62正常运用 2 294 1312 693.660 195 4.2 2.62非常运用 0.1+溃坝洪水1321 2398 694.857 556 2.203 1.56四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题92 原坝坡的渗流稳定计算及分析2.1 原坝坡渗流计算及分析2.1.2 计算工况a.上游正常高水位与下游相应的最低水位。b.上游校核洪水位与下游相应的最高水位。2.1.3 渗透系数根据土工试验报告渗透系数 8.3610/Kcms2.1.4 采用水力学法进行渗流计算。2.1.5 计算成果及分析土坝的渗流分析在工程设计中常将其简化为平面问题处理。土坝渗流计算得主要任务是确定坝内浸润线的位置及经过坝体的渗透流量 。百丈水库 1958 年竣工后，曾在 646年、74 年进行过两次大整治，放缓了内外坝坡，增加了坝高。外坡脚新做了排水体，并在新排水体与旧排水体之间铺设了砂卵石垫层，作为排水廊道。现分别按原排水体及新排水体垫层工作良好，原排水体及排水垫层失效两种情况进行计算，结果如下：a.原排水体或排水垫层失效时：（下游无水）正常水位： 23.74Yx93.01(/)qms校核水位： 28.62b.原排水体及排水垫层工作良好时：正常水位： 2.15.x936.5(/)s校核水位： 27Y10q计算成果分析。计算结果见图 21、图 22.四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题10图 21 百丈水库大坝渗流计算图（原排水体失效时）图 22 百丈水库大坝渗流计算图（原排水体良好时）1） 当原有排水体及排水垫层工作良好时，不论是正常水位还是校核水位，坝体浸润线都较低，不会在后坝坡逸出，排水量也较小。2） 当原有排水体或排水垫层失效，仅靠现坡脚排水体工作时，正常水位和校核水位情况下，浸润线较高，在后坝坡逸出。对坝体安全造成一定威胁。3）百丈水库大坝的渗流问题，必须常年对坝体浸润线进行定期观测、分析。定期检查外坝坡坝体渗漏情况，因原排水体建成已四十年，要特别注意原排水体及排水垫层因年久堵塞失效后对大坝安全运行可能造成的危害。2.2 原坝坡稳定计算及分析2.2.1 坝坡稳定计算2.2.1.1 计算分析资料a.大坝最大断面图b.坝体材料物理力学指标2.2.1.2 安全系数大坝为三级建筑物，根据 SL2742001 规范和补充说明的要求，相应的坝坡抗滑稳定最小安全系数见表 21.表 21 坝坡抗滑稳定最小安全系数工程等级 正常运用条件 非常运用条件 非常运用条件3 1.30 1.20 1.15四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题11土体、砌石的物理力学指标2001 年四川大学水电学院取样所得坝体土料物理力学性质见表 22.表 22 土体、砌石的物理力学指标天然密度 饱水密度 sat 液限 L塑限 p土样编号 3(/)gcm天然含水量 (%)最大干密度 maxd3/)gc最优含水量 op()颗粒比重 G(%)塑性指标 I压缩系数 (12)vaMP上 1 1.90 1.93 23.8 1.64 21.40 2.75 49.0 23.0 26.0 0.52上 2 1.87 1.90 27.1 2.72 46.0 26.0 20.0 0.37上 3 1.90 1.93 30.4 1.62 22.30 2.71 40.0 23.2 16.8 0.31上 4 1.89 1.90 32.4 2.74 43.9 24.1 19.8 0.53上 5 1.88 1.90 33.8 1.64 21.45 2.75 47.2 26.2 21.0 0.36上 6 1.92 1.97 30.7 2.73 46.3 25.5 20.8 0.29下 1 1.82 1.82 31.3 1.39 2.72 49.0 28.0 21.0 0.23下 2 1.90 1.90 30.3 1.47 2.72 47.0 27.0 20.0 0.20下 3 1.88 1.88 32.3 1.4224.702.72 46.0 26.0 20.0 0.25渗透系数 剪切试验颗粒分配 (%)（粒径：mm） 820(1k/)cms非饱和固结快剪饱和固结快剪2-0.1 0.1-0.05 0.05-0.005 1.30 Kmin=1.531.30下游坝坡抗滑稳定安全系数Kmin=1.511.30 Kmin=1.491.30干砌大卵石 4385.76 3m干砌大卵石 6666.48 3m建筑材料及工程量砂卵石 81277.8567 砂卵石 84846.2292干砌大卵石 24.4638 干砌大卵石 37.1856坝坡材料所需的费用（单位：万元） 砂卵石 922.016 砂卵石 962.4956土方开挖量总量 65496.702 48.795 80255.094 59.79坝坡整治费用共计 995.2748万元 1059.4712万元结论1. 方案一和方案二都能使坝坡满足稳定的要求；2. 方案一的渗流浸润线明显降低，并且下游坝坡无散浸现象；方案二有少许散浸现象，并且其侵润线依然比较高；3. 方案一和方案二在技术上都能够实现；4. 方案二没有考虑到排水棱体失效这一点，同时方案二还比方案一需要在开挖回填方面多用64.1964；案一彻底解决了浸润线高和下游坝坡的散浸问题。综合以上4点，若从长远整治的花费来说方案一更为经济合理；若从短期来说方案二虽然也满足整治要求，但是却存在整治不彻底的问题，且花费比方案一更高；故方案一不但更为经济还解决问题更为彻底。四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题163.2 方案一的工程量及费用计算表具体工程量及预算经费见表32.表32 推荐方案的工程量及费用预算开挖后回填的工程量及其费用计算上游坝坡 下游坝坡22.6815*150=3402.225m（干砌大卵石）坝段：0+600+21064.7218*150=9708.27m（砂卵石）坝段：0+600+210272.1352*120=32656.224m（砂卵石）坝段：0+900+210重点整治坝段2.7550*（507-150）=983.535 m（干砌大卵石）坝段：00+60 0+2100+50739.1486*（507-150）=13976.0502 m（砂卵石）坝段：00+60 0+2100+50764.4375*（507-120）=24937.3125m（砂卵石）坝段：00+90 0+2100+507其余坝段干砌砂卵石总量 3402.225+983.535=4385.76 3m砂卵石总量 9708.27+32656.224+13976.0502+24937.3125=81277.8567 3m干砌砂卵石费用 4385.76 *55.78元/ =24.4638万元33砂卵石费用 81277.8567 *113.44元/ =922.016万元坝坡断面开挖所需要的费用计算上游坝坡 下游坝坡47.5553*150=7133.295m坝段：0+600+210272.1352*120=32656.224m坝段：0+900+2102.1565*（507-150）=769.8705m坝段：00+60 0+2100+50764.4375*（507-120）=24937.3125m坝段：00+90 0+2100+507开挖的工程量 7133.295+32656.224+769.8705+24937.3125=65496.702m开挖所需费用 65496.702m*7.45元/m=48.795万元方案一总费用 24.4638万元+922.016万元+48.795万元=995.2748万元3.3 方案二的工程量及费用计算表具体工程量及预算经费见表33.表33 比较方案的工程量及费用预算开挖后回填的工程量及其费用计算上游坝坡 下游坝坡40.5876*150=6088.14m（干砌大卵石） 坝段：0+600+21071.0869*150=10663.035m（砂卵石） 坝段：0+600+210重点整治坝段1.62*（507-150）=578.34m（干砌大卵石） 坝段：00+60 0+2100+50723.50*（507-150）=8389.5m（砂卵石） 坝段：00+60 0+2100+507129.7706*507=65793.6942m（砂卵石）坝段：00+507其余坝段四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题17干砌砂卵石总量 6088.14+578.34=6666.48m砂卵石总量 10663.035+65793.6942+8389.5=84846.2292m干砌砂卵石费用 6666.48m*55.78元/m=37.1856万元砂卵石费用 84846.2292m*113.44元/m=962.4956万元坝坡断面开挖所需要的费用计算上游坝坡 下游坝坡85.69*150=12853.5m 坝段：0+600+2100*（507-150）=0m 坝段：00+60 0+2100+507132.9420*507=67401.594m坝段：00+507开挖的工程量 12853.5m+67401.594m=80255.094m开挖所需费用 80255.094m*7.45元/m=59.79万元方案二总费用 37.1856万元+962.4956万元+59.79万元=1059.4712万元4 大坝整治设计推荐方案的渗流稳定计算及分析4.1 大坝整治设计推荐方案的渗流计算及分析4.1.1 目的a.确定坝体浸润线的位置和逸出点的高度，校核坝体渗流稳定性，为坝坡稳定分析提供所需资料。b.计算坝体整治后的渗流量。4.1.2 计算工况a.上游正常高水位与下游相应的最低水位。b.上游校核洪水位与下游相应的最高水位。4.1.3 渗透系数根据土工试验报告渗透系数 8.3610/Kcms4.1.4 采用水力学法进行渗流计算。4.1.5 计算成果及分析百丈水库 1958 年竣工后，增在 64 年、74 年进行过两次大整治，放缓了内外坝坡，增加了坝高。外坡脚新做了排水体，并在新排水体与旧排水体之间铺设了砂卵石垫层，作为排水廊道。现分别按原排水体及新排水体垫层工作良好，原排水体及排水垫层失效两种情况进行计算，结果如下：a.原排水体或排水垫层失效时：（下游无水）正常水位： 23.74Yx935.10(/)qms校核水位： 28.627b.原排水体及排水垫层工作良好时：正常水位： 2.15.x936.(/)s四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题18校核水位： 227.851.Yx936.5410(/)qms计算成果分析。计算结果见图 41、图 42.图 41 推荐方案渗流计算图（排水体失效时）图 42 推荐方案渗流计算图（排水体良好时）1） 当原有排水体及排水垫层工作良好时，不论是正常水位还是校核水位，坝体浸润线都较低，不会在后坝坡逸出，排水量也较小。2) 当原有排水体或排水垫层失效，正常水位和校核水位情况下，由于下游坝坡开挖回填的体积很大，所以浸润线不是很高，对后坝坡的稳定也不会造成威胁。4.2 大坝 整治 设计推荐方案的稳定计算及分析4.2.1 计算分析资料a.大坝最大断面图四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题19b.坝体材料物理力学指标4.2.2 安全系数大坝为三级建筑物，根据 SL2742001 规范和补充说明的要求，相应的坝坡抗滑稳定最小安全系数见表 41.表 41 坝坡抗滑稳定最小安全系数工程等级 正常运用条件 非常运用条件 非常运用条件3 1.30 1.20 1.154.2.3 土体、砌石的物理力学指标2001 年四川大学水电学院取样所得坝体土料物理力学性质见表 42.表 42 土体、砌石的物理力学指标天然密度饱水密度 sat液限 L塑限 p土样编号 3(/)gcm天然含水量 (%)最大干密度 maxd(g/cm)最优含水量 op()颗粒比重G(%)塑性指标I压缩系数 (12)vaMP上 1 1.90 1.93 23.8 1.64 21.40 2.75 49.0 23.0 26.0 0.52上 2 1.87 1.90 27.1 2.72 46.0 26.0 20.0 0.37上 3 1.90 1.93 30.4 1.62 22.30 2.71 40.0 23.2 16.8 0.31上 4 1.89 1.90 32.4 2.74 43.9 24.1 19.8 0.53上 5 1.88 1.90 33.8 1.64 21.45 2.75 47.2 26.2 21.0 0.36上 6 1.92 1.97 30.7 2.73 46.3 25.5 20.8 0.29下 1 1.82 1.82 31.3 1.39 2.72 49.0 28.0 21.0 0.23下 2 1.90 1.90 30.3 1.47 2.72 47.0 27.0 20.0 0.20下 3 1.88 1.88 32.3 1.4224.702.72 46.0 26.0 20.0 0.25渗透系数 剪切试验颗粒分配 (%)（粒径：mm） 820(1k/)cms非饱和固结快剪饱和固结快剪2-0.1 0.1-0.05 0.05 1.30，下游坡 Kmin=1.511.30，满足要求。大坝整治设计推荐方案的工程量及经费计算见表 46.表 46 推荐方案的工程量及经费预算开挖后回填的工程量及其费用计算上游坝坡 下游坝坡22.6815*150=3402.225 （干砌大卵石）3m坝段：0+600+21064.7218*150=9708.27 （砂卵石）3坝段：0+600+210272.1352*120=32656.224 （砂卵3m石）坝段：0+900+210重点整治坝段2.7550*（507-150）=983.535 （干砌大卵3m石）坝段：00+60 0+2100+50739.1486*（507-150）=13976.0502 （砂卵3石）坝段：00+60 0+2100+50764.4375*（507-120）=24937.3125（砂卵石）3坝段：00+90 0+2100+507其余坝段干砌砂卵石总量 3402.225+983.535=4385.76 3m砂卵石总量 9708.27+32656.224+13976.0502+24937.3125=81277.8567 3m干砌砂卵石费用 4385.76 *55.78元/ =24.4638万元33砂卵石费用 81277.8567 *113.44元/ =922.016万元m坝坡断面开挖所需要的费用计算四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题23上游坝坡 下游坝坡47.5553*150=7133.295 3m坝段：0+600+210272.1352*120=32656.224 3m坝段：0+900+2102.1565*（507-150）=769.8705 3坝段：00+60 0+2100+50764.4375*（507-120）=24937.3125 3坝段：00+90 0+2100+507开挖的工程量 7133.295+32656.224+769.8705+24937.3125=65496.702 3m开挖所需费用 65496.702 *7.45元/ =48.795万元3m3推荐方案总费用 24.4638万元+922.016万元+48.795万元=995.2748万元5.右坝肩绕渗相关计算5.1 渗透比降水库蓄水后，可能会引起坝肩地下水位运动规律的变化，坝肩地下水对大坝及近坝区安全也有相应影响 ； 大坝渗流计算采用平面有限单元法进行。大坝已运行多年，可认3为土体完全固结，采用不可压缩渗流方程，认为渗透系数各向同性，稳定渗流水头函数满足如下方程：（51）()()0hkxy初始边界 0,t水头边界 1()rht流量边界 2,rkqxhy式中： / 为流量边界；q为流量函数；h为水头函数；t为时间； x、y为坐标；k 1为渗透系数。将上述方程采用加权残余法进行离散，用有限元法求解，有限元网格尺寸为1.0m，土层渗透系数按各向同性考虑。5.1.1 渗透坡降计算渗透坡降计算采用有限元二维渗流方法，取坝体最大断面按照达西定律基本公式进行渗透坡降计算：(52)HJL式中：J为渗透坡降；L三为渗透途径长度； H为上下游水头差。四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题245.1.2 渗流量及渗流水深计算参照水工设计手册，大坝渗流量及渗流水深计算采用下列公式： 透水地基均质土坝公式为（53）21hHL(54)1Dqk 限透水地基均质土坝公式为(55)1200.8dqkTLmHT(56)2 20303020(.4)(4).40hqhkH式中： 为通过坝体及坝基的渗流量； 、 分别为按不透水地基、有限透水地基Dd上均质土坝计算的通过坝体的渗流量；h为坝体渗流量计算中的渗流水深； 为大坝渗流0h量计算中的渗流水深； 为排水棱体I临水侧坡比； T为有限透水地基厚度； 为上游水3 1深； 为下游水深； 、 分别为按不透水地基、有限透水地基上均质土坝计算的渗径；2HL为坝体渗透系数，取建议值； 为坝基渗透系数，取建议值均值；m为上游坡比。k0k5.1.3 计算成果分析上游坝体、坝轴线、下游坝体的临界水力坡降 ， 分别为crJ09、095、095，水利水电工程地质勘察规范(GB50287-99)规定上游坝体、坝轴线、下游坝体的安全系数均为1.5；上游坝体、坝轴线、下游坝体允许比降 分别为J06、0633、0633。这表明大坝右肩上下游坝壳出逸坡降在稳定渗流和非稳定渗流时都小于允许渗透比降，因此大坝右肩上下游坡渗透出逸是安全的。但是为了安全和防止进一步绕渗发展，需要进行绕渗处理。5.2 绕渗灌浆的工程量及经费计算5.2.1 右岸绕坝渗流5.2.1.1 右坝肩绕渗情况右坝肩绕渗出逸点（片）在下游岸坡680.000683.500m之间，离坝体边缘35m。1994年观测最大渗流量0.25L/S，对应高程694.980m；最小渗流量0.009L/S，对应高程682.190m。2001年观测结果是0.436L/S，对应高程694.960m；0.01L/S，对应高程682.040m。即绕渗流量随库水位降低而减小。估计在682.000m附近将不再出现渗流。5.2.3 对右岸绕坝渗流的处理右坝段虽然进行了基础帷幕灌浆，但在 0+1000+170 坝段，当时由于施工困难，未进行帷幕灌浆，形成了一个绕坝渗漏的通道为使水库能投入正常运行，发挥其设计效益，四川大学本科毕业设计 玉溪河百丈水库病险整治设计及右坝肩绕渗问题25减少坝基渗漏水量，确保渗透稳定，必须采取进一步的有效措施，从根本上解决坝基渗流问题。为此，提出三个方案： 加固水平铺盖；垂直防渗至高程 680.000m，未达基岩为悬挂式；垂直防渗至基岩内 0515m，为全截方案 1施工条件及准备：钻孔灌浆工作应在其帷幕垫层混凝土达到 28d 设计强度的 70%后方可进行。在刚完成灌浆或正在灌浆部位的 30m 范围内，不得进行爆破作业。如必须进行爆破作业，应采取减震和防震措施，并应征得设计、监理部门同意。帷幕灌浆开始前，应照设计制定的部位进行灌浆实验，同时应编制灌浆实验大纲并报送监理人，然后按监理人批准的方案实施。灌浆过程中必须安设抬动监测装置。灌浆过程中应经常观测和记录，严禁抬动值超过设计规定，此外，灌浆用水泥必须符合规定质量标准，不得使用受潮结块的水泥。水泥不应存放过久，出厂期超过三个月的水泥不应使用。灌浆用水应符合拌合水工混凝土用水要求，拌浆水温度不得高于 40 。5右岸实测绕渗最大流量约0.45L/S左右。沿坝轴线进行第一序列灌浆，桩号-150+60，孔距1.5m，灌浆高程下限680.000m，上限697.060m或坝基以上1m。向上游移1.5m进行第二序列钻孔灌浆，1.5m孔距梅花形。沿轴线每4.5m钻孔压水实验，确定灌浆技术参数。每4.56.0m钻检查孔，孔深至680.000m，灌浆实验及灌浆工艺都较复杂，设计常与施工有较大出入。根据实践