江河土石坝枢纽布置及施工组织设计说明书

1 江河土石坝枢纽布置及施工组织设计说明书 第一章 工程概况 域概况 该江位于我国西南地区，流向自东南向西北，全长约 122公里，流域面积 2558平方公里，在坝址以上流域面积为 780平方公里。 本流域大部分为山岭地带，山脉和盆地交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区流河流，地表大部分为松软的沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流的含沙量较大。冲积层较厚，两岸有崩塌现象。 本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的 20，林木面积约占全区的 30，其种类有 松、杉等。其余为荒山及草皮覆盖。 候特性 年平均气温约为 ，最高气温为 ，发生在 7 月份，最低气温为 生在 1月份。 表 1 月平均气温统计表（度） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年平均 1 平均温度日数 日数 月份 平均温度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1第 | 页 12 0 6 0 0 0 0 0 0 0 2 300 0 31 30 31 31 30 31 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 本区域气候特征是冬干夏湿，每年 11月至次年和 4月特别干燥，其相对湿度为 5173%之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，一般变化范围为 6786%。 最大年降水量可达 1213毫米，最小为 617毫米，多年平均降水量为 905毫米。 表 1 各月降雨日数统计表 日数 月份 平均降雨量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 一般 14月风力较大，实测最大风速为 ，相当于8级风力，风向为西北偏西。水库吹程为 15公里。 文特性 该江径流的主要来源为降水，在此山区流域内无湖泊调节径流。根据实测短期水文气象资料研究，一般是每年五月底至六月初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，直至次年五月。 该江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特性，实测最大流量为 700秒立米，而最小流量为 1年日常径流 坝址附近 水文站有实测资料 8年，参考临近测站水文记录延长后有 22年水文系列，多年年平均流量为 17秒立米。 2洪峰流量 经频率分析，求得不同频率的洪峰流量如下表。 表 1 不同频率洪峰流量（秒立米） 频率 2 5 10 流量 2320 1680 1420 1180 1040 表 1 各月不同频率洪峰流量（秒立米） 3 月 频率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 46 19 12 19 600 1240 1550 1210 670 390 28 37 2 36 17 11 15 530 1120 1360 1090 600 310 23 33 5 23 14 9 11 420 850 1100 830 480 250 16 28 10 19 11 7 9 370 760 980 720 410 210 15 23 3固体径流 该江为山区性河流，含沙量大小均随降水强度及降水量的大小而变化，平均含沙量达 斤立米。枯水极少，河水清彻见底，初步估算 30年后坝前淤积高程为 2765米。 程地质 1水库地质 库区内出露的地 层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。经地质勘探认为库区渗漏问题不大，但水库蓄水后，两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的，经过勘测，估计可能坍方量约为 300 万立米。在考虑水库淤积问题时可作为参考。 2坝址地质 坝址位于该江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两岸高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。 坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿过，对其岩性分述如下： (1) 玄武岩 一般为深灰色、灰色、含有多量气孔，为绿泥石、石英等充填，成为杏仁状构造，并间或有方解石脉、石英脉等 贯穿其中，这些小岩脉都是后来沿裂隙充填进来的。坚硬玄武岩应为不透水层，但因节理裂缝较发育，透水性也会随之增加，其矿物成份为普通辉石、检长石，副成分为绿泥石、石英、方解石等，由于玄武岩成分不甚一致，风化程度不同，力学性质也不同，可分为坚硬玄武岩、多气孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩等，其物理力学性质见表 2 2 渗透性：经试验得出 6米 /昼夜。 (2) 火山角砾岩 角砾为玄武岩，棱角往往不明显，直径为 215厘米，胶结物仍为玄武岩质，胶结紧密者抗压强 度与坚硬玄武岩无异，其胶结程度较差者极限抗压强度低至 35 (3) 凝灰岩 成土状或页片状，岩性软弱，与近似，风化后成为碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。 表 1 坝基岩石物理力学性质试验表 岩石名称 比重 容重 kN/议采用抗压强度 4 半风化玄武岩 0 破碎玄武岩 0山角砾岩 5弱玄武岩 0硬玄武岩 00气孔玄武岩 0 1 全风化玄武岩物理力学性质试验表 天然含水率 % 干容重 kN/重 液限 l 塑限 p 塑性指数压缩系数 a 浸水固结块剪 00.5 m2/ 104 m2/ 10摩擦角 凝聚力 4 (4) 河床冲积层 主要为卵砾石类土，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石掺杂 其中。卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩与砂岩占极少数。沿河谷内分布：坝基部分冲积层厚度最大为 32 米，一般为 20 米左右；靠岸边最少为几米。颗粒组成以卵砾石为主，砂粒和细小颗粒为数很少。卵石最小直径一般为 10100毫米；砾石直径一般为 210毫米；砂粒直径 小颗粒小于 表 2 冲积层的渗透性能 经抽水试验后得，渗透系数 10秒 1 10秒。 表 1 冲积层剪力试验成果表 土壤 名称 代 号 项目 计 算值 容重 （控制） kN/水量 （控制） 三轴剪力 （块剪） 应变（拉制） （浸水固结快剪） 内摩擦角 凝聚力 （ 内摩擦角 凝聚力 （ 含 中 量 细 粒 的 砾 石 次数 17 12 8 8 2 2 最大值 7 15 2 43 小值 5 30 7 55 0 平均值 0 34 5 25 值 平均值 37 32 5 备 注 三轴剪力土样备系筛去大于 4 试验时土样的容重为控制容重。 应变控制土样容重系筛去大于 以上两种试验的土样系扰动的。 (5) 坡积层 在水库区及坝址区山麓地带均可见到，为经短距离搬运沉积后，形成粘土与碎石的混合物质。 3地质构造 坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石，节理特别发育。可以分为两组，一组走向与岩层走向几乎一致，即北东方向，倾向西北；另一组的走向与岩层倾向大致相同。倾角一般都较大，近于垂直，裂隙清晰， 且为钙质泥质物所充填。节理间距，密者 者 3 5米即有一条，所以沿岸常见有岩块崩落的现象。上述节理主要在砂岩、泥灰岩与玄武岩之类的岩石内产生。 4水文地质条件 本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。根据压水试验资料，玄武岩的透水性不同，裂隙少、坚硬完整的玄武岩为不透水层，其压水试验的单位吸水量小于 l/(m)。夹于玄武岩中的凝灰岩，以及裂隙甚少的火山角砾岩都为不透水性良好的岩层。至于节理很发育的破碎玄武岩、半风化与全风化玄武岩都是透 水性 良好的岩层。正因为这些隔水的与透水的玄武岩存在，遂使玄武岩区产生许多互不连贯的地下水。一般砂岩也是细粒至微粒结构，除因构造节理裂隙较发育，上部裂隙水较多外，深处岩层因隔水层的层数多，难于形成泉水。石灰岩地区外围岩石多为不透水层，渗透问题也不存在。 5. 本地区地震烈度定为 7度，基岩与混凝土之间的摩擦系数取 筑材料 1料场的位置与储量 各料场的位置与储量见坝区地形图。由于河谷内地地形平坦，采运尚方便。 2物理力学性质 (1) 土料：见表 2表 2 (2) 石料：坚硬玄武 岩可作为堆石坝石料，储量较丰富，在坝址附近有石料场一处，覆盖层浅，开采条件较好。 济资料 1库区经济 流域内都为农业人口，多种植稻米、苞谷等。库区内尚未发现有价值可开采的矿产。淹没情况如下表。 6 表 1 各高程淹没情况 高程（米） 2807 2812 2817 2822 2827 2832 淹没人口（人） 3500 3640 3890 4060 5320 7140 淹没土地（亩） 3000 3220 3410 3600 4600 6100 2交通运输 坝址下游 120公里处有铁路 干线通过，已建成公路离坝址仅 20公里，因此交通尚称方便。 - 7 - 表 1粘土的物理力学性质 料 场 名 称 物 理 性 质 渗 透 系 数 10-6 cm/s 力学性质 化学性 自然含水量 % 自然容重 比 重 孔隙率 % 孔隙比 稠度 饱和度 颗粒级配（成分 %，粒径 d） 击实 剪力 固 结 压 缩 系 数 机含量灼热法 % 可溶盐含量 % 流限 % 塑限 % 塑性指数 砾 砂 粘土 最 大 干 密 度 g/优含水量 % 内摩擦角 聚力 干 粗中 细 粉 2 0.5 的规定执行 . 反滤料过渡层料和排水体料应符合下列要求 : (1) 质地致密抗水性和抗风化性能满足工程运用条件的要求 . (2) 具有要求的级配 (3) 具有要求的透水性 (4) 反滤料 和排水体料中粒径小于 %. 反滤料可利用天然或经过筛选的砂砾石料也可采用块石砾石轧制或天然和轧制的掺合料 . 3级低坝经过论证可采用土工织物作为反滤层 料场开采和建筑物开挖的无粘性土包括砂砾石 ,卵石 ,漂石等石料和风化料砾石土均可作为坝壳料并应根据材料性质用于坝壳的不同部位 . 细砂及粉砂可用于中低坝坝壳的干燥区 ,但地震区不宜采用 . 采用风化石料和软岩填筑坝壳时 ,应按压实后的级配研究确定材料的物理力学指标 ,并应考虑浸水后抗剪强度的降低压缩性增加等不利情况 ,对 软化系数低不能压碎成砾石土的风化 石料和软岩宜填筑在干燥区 . 下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区应采用透水料填筑。 开采坝壳堆石料应遵守下列规定 23 (1) 开采前应彻底清除覆盖层 ; (2) 不同程度的风化料与新鲜石料应分区开采 ; (3) 易风化的软岩如泥岩页岩宜边开采边填筑 ; (4) 宜进行爆破设计必要时进行爆破试验 . 护坡石料应采用质地致密抗水性和抗风化性能满足工程运用条件要求的硬岩石料 . 第二，填筑要求： 填筑标准应根据以下因素综合研究确定 （ 1）坝的级别，高度，坝型和坝的不同部位； （ 2）土石料的压实特性和采用的压实机具； （ 3）坝料的填筑干密度和含水率与力学性质的关系以及设计对土石料力学性质的要求； （ 4）土料的天然干密度天然含水率以及土料进行干燥或湿润处理的程度； （ 5）当地气候条件对施工的影响； （ 6）设计地震烈度及其他动荷载作用； （ 7）坝基土的强度和压缩性； （ 8）不同填筑标准对造价和施工难易程度的影响。 含砾和不含砾的粘性土的填筑标准应以压实度和最优含水率作为设计控制指标。设计干密度应以击实最大干密度乘以压实度求得。 粘性土的压实度应符合下列要求： （ 1） 1 级， 2 级坝和高坝的 压实度应为 98%100%， 3 级中低坝及 3 级以下的中坝压实度应为 96%98%。 （ 2）设计地震烈度为 8度， 9度的地区宜取上述规定的大值。 （ 3）有特殊用途和性质特殊的土料的压实度宜另行确定。 粘性土的最大干密度和最优含水率应按照 工试验规程规定的击实试验方法求取，对于砾石土应按全料试样求取最大干密度和最优含水率。 砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标并应符合下列要求： (1) 砂砾石的相对密度不应低于 的相对密度不应低于 (2) 砂砾石 中粗粒料含量小于 50%时 ,应保证细料 (小于 5颗粒 )的相对密度也符合上述要求 . (3) 地震区的相对密度设计标准应符合 . 堆石的填筑标准宜用孔隙率为设计控制指标并应符合下列要求 : (1) 土质防渗体分区坝和沥青混凝土心墙坝的堆石料 ,孔隙率宜为 20%28%. (2) 沥青混凝土面板坝堆石料的孔隙率宜在混凝土面板堆石坝和土质防渗体分区坝的孔隙率之间选择 . (3) 采用软岩风化岩石筑坝时孔隙率宜根据坝体变形应力及抗剪强度等要求确定 . (4) 设计地震烈度为 8度 ,9度的地区可取上述孔隙率的小值 . 堆石的碾压质量可用施工参数包括碾压设备的型号 ,振动频率及重量 ,行进速度 ,铺筑厚度碾压遍数等及干密度同时控制 . 堆石碾压时宜加水加水量宜通过碾压试验确定 ,对于软化系数较高的硬岩堆石应通过碾压试验确定是否加水 . 24 设计填筑标准应在施工初期通过碾压试验验证 ,当采用砾石土风化岩石软岩膨胀土湿陷性黄土等性质特殊的土石料时 ,对 1级 ,2级坝和高坝宜进行专门的碾压试验论证其填筑标准 . 粘性土的施工填筑含水率应根据土料性质填筑部位气候条件和施工机械等情况控制在最优含水率的 +3%偏 差范围以内有特殊用途和性质特殊的粘性土的填筑含水率应另行确定 . 填筑含水率还应符合下列要求 : 1上限值 (1) 不影响压实和运输机械的正常运行 ; (2) 施工期间土体内产生的孔隙压力不影响坝坡的稳定 ; (3) 在压实过程中不产生剪切破坏 . 2下限值 (1) 填土浸水后不致产生大量的附加沉降 ,使坝顶高程不满足设计要求 ,坝体发生裂缝以及在水压力作用下不产生水力劈裂等 ; (2) 不致产生松土层而难以压实 在冬季负气温下填筑时应使土料在填筑过程中不冻结 ,粘性土的填筑含水率宜略低于塑限 ,砂和砂砾料中的细料部分的含 水率宜小于 4%,并适当提高填筑密度 . 筑坝材料的设计与土坝结构设计、施工方法以及工程造价有关，一般力求坝体内材料分区简单，就地、就近取材，因材设计。 土石坝坝体主要由坝壳、防渗体、排水设备以及护坡等组成。由于它们工作条件不同，因而对材料要求也不同。筑坝材料应具有与其使用目的相适应的工程性质，并具有良好的长期稳定性。 土料设计的目的是确定粘性土的填筑干容重 ,含水量；砂砾料的相对密度和干容重；砾质土的砾石含量，干容重，含水量；堆石料的级配，干容重，孔隙率。要使土石坝有较小的变形，以防止裂缝；要 使其有较高强度，以减少坝体断面；要使防渗体有较小渗透性，以保证渗流稳定性。从而使土石坝设计安全合理，经济可靠。 性土料设计 1. 土料各项指标表 表 4 土料各项指标表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项目 粘粒含量 塑性指数 渗透系数 有机质含量 可溶盐含量 天然含水量 密密度 2渗体粘土料 15%40% 1020 碾压后小于10 （ cm/s。并小于坝体透水料的 50倍 5 比重隙率 n% 设计孔隙比 e 相对密实度 计干容重d (KN/湿容重 w (KN/浮容重(KN/内摩擦角 粘聚力 c 透系数 K（ 10s） 1#上 30 47 35 10 0 2 2#上 25 48 36 00 0 2 3#上 17 1 35 40 0 2 4#上 30 46 19 36 30 0 2 1#下 35 20 0 2 2#下 43 36 40 0 2 3#下 44 35 50 0 2 4#下 18 37 10 0 2 设计（论文）专用纸 29 4. 砂砾料的选用 土石坝的坝壳材料主要为了保持坝体的稳定性，要求有较高的强度。下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区宜有较高的透水性，且具有抗渗和抗震稳定性。应优先选用不均匀和连续级配的砂石料。认为不均匀系数 30 100 时较易压 实， 的被保护土，宜取 5于级配不连续的被保护土，应取级配曲线平段以下（一般是 1粒部分的 本设计的土料属于这种情况。） 当第一层反滤层的不均匀系数 ，应控制大于 5颗粒含量小于60%，选用 5分的 （ 2）当被保护土为粘性土时，其第一层反滤层的级配应按下列方法确定： 滤土要求 根据被保护土小于 采用不同的方法。 当被保护土含有大于 5按小于 5粒级配确定小于 粒含量百分数，及按小于 5被保护土不含大于 5按全料确定小于 按全料的 对于小于 粒含量大于 85%的土，其反滤层可按下式确定： 9 （ 4 当 9 对于小于 粒含量为 40%土，其反滤层可按下式确定： 设计的土料属于这种情况） （ 4 对于小于 粒含量为 15%土，其反滤层按下式确定： 40 （ 4 式中 粒含量， %。若 4取 排水要求 4 （ 4 式中的 4 满足反滤要求，不需要设置第二层反滤层 排水部位： 第一层 厚 50使用 4 上 料场。 坡设计 土石坝 的上下游一般都要设置护坡。上游护坡的作用是为防止波浪淘刷，冰层或漂浮物的损害，顺坝水流冲刷等危害；下游护坡的作用是防止雨水冲刷，风浪，冰层和水流、动物、冻胀干裂等对坝的破坏。如下游坡是由堆石，卵石，碎石砌成，可不设护坡。 干砌石护坡在最大局部浪压力下所需的换算球形直径 D、质量 Q、平均粒径 设计（论文）专用纸 37 平均质量 2( 50 (4350 5 2 (4式中： D、 石块的换算球形直径和平均粒径， m； Q 、 石块的质量和平均质量， t； 随坡率变化的系数，对 m= k、 w 石块和水的密度 护坡厚度 当 Lm/15时； 4当 Lm/15时； 4式中 : 平均波长， m； 累积频率为 5%的波高 ,m 上游坡采用干砌石，该型式护坡抵御风浪的能力较强，砌石层厚 石垫层以防水流淘刷；下游坝面直接铺上 碎石作为护坡。上游坡上做至坝顶，下做到死水位以下 6m，设计中取为 游坡做到排水顶部。 顶布置 坝顶设置黄泥灌浆碎石路面，坝顶向下游设 2%横坡以便汇集雨水，并设置纵向排水沟，经坡面排水排至下游。 构造见下图。 设计（论文）专用纸 38 2 0 c m 碎 石 垫 层碎石路面3 0 c m 碎 石 护 坡防浪墙粘土心墙坝 顶 布 置 （ 1 ： 1 0 02 5 2 c m 厚 干 砌 石8 0 c m 厚 反滤层碎石护坡浆砌石马道岸 坡 排 水 及 马 道 详 图 （ 1 ： 5 0 设计（论文）专用纸 39 2 0 c m 碎 石 垫 层2 5 2 c m 厚 干 砌 石上游护坡详图（1 ：5 0 设计（论文）专用纸 40 坝 底 高 程 2 7 5 02 7 5 6 . 5D 15 = 5 m m 厚 5 0 c 排 水 （ 1 ： 1 0 0坝 坡 横 向 排 水 1 ： 2 0 设计（论文）专用纸 41 第五章 泄水建筑物设计 泄水方案选择 坝址地带河谷较窄、土坡较陡、山脊高，经过比较枢纽布置于河湾地段。 由于两岸山坡陡峻，无天然垭口，如采用明挖溢洪道的泄洪方案，开挖量大，造价较高，故采用隧洞泄洪方案。为缩短长度、减少工程量，隧洞布置于凸岸 (右岸 )，采用“龙抬头”无压泄洪的型式与导流隧洞相结合，导流期间用低位进水口，导流任务完成后抬高进水口建成泄洪洞，进口段与洞身以竖曲线及斜井相连，并封堵原低位进口段。这样可以节省工程量、降低造价。这样无压隧洞一般能适应较差的围岩条件，但水力学问题较复杂，设计中须注意防空蚀问题，水流挟沙时还要考虑抗磨蚀。高速水流段应尽量直线等宽布置，否则将出现冲击波。为满足水库放空至 与导流洞结合设置了放空洞。 水隧洞选线与布置 隧洞从进口到出口存在平面上和剖面上选线与定位问题。它关系到工程造价和运用可靠性，应根据隧洞的用途，综合考虑地形、地质、水力学、施工、运行、沿线建筑物、枢纽总布置以及对周边环境影响等因素，在勘测基础上，拟定不同方案进行技术比较选定。 本工程中枢纽布置于河弯地段，从地形上来看，左岸山坡陡于右岸，且若布置隧洞则其出口处偏离主河道太远，水流条件不好，所以隧洞应该布置于右岸；从地质来看该山梁除了表面有一层较深的风化岩外，下部大部分为坚硬玄武岩 ，强度较高，岩体中夹杂几条破碎带，但走向大多数与隧洞轴线成较大角度。因此将泄洪隧洞、防空洞以及引水发电隧洞布置于右岸凸出的山梁中。 洞的体型设计 口建筑物 由于进口岸坡地质条件较差，覆盖层较厚，因而采用塔式进口，塔顶设有操作平台和启闭机室。由于塔身独立于水库中，其与岸坡及坝顶的交通必须建工作桥，水平截面采用矩形。 1. 堰面曲线（以堰顶为坐标原点） 采用 程为： 中定型设计水头 11m。堰顶上游段采用三段圆弧相连，半径 依次为 2 = 量系数 有关， P/ P/ 小者 m 极值也越小。为使 m 不致过小，实用中宜取 P/ 1/5 1/3。本工程中取堰高 P = 设计（论文）专用纸 42 工作闸门及检修闸门均采用平板门，设在进口处。闸门宽 9m，高 13m。 洞身断面型式与尺寸 根据以往工程经验，本无压隧洞采用城门洞型断面。 调洪演算时已经拟定溢流孔口尺寸为 9m1 3m(为保证无压泄流，由校核洪水位减堰顶 高程加相应浪高而得 )。由于水流经堰顶后马上跌落，而且经流速的增大，水深沿程逐渐降低，因此，斜井尺寸自上而下逐渐减小，采用渐变式过渡到隧洞段。斜井段高度以斜段为 1:洞身尺寸为 9m 体通过水面曲线计算以后确定。 进口以后与斜井连接，根据以往经验以 1： 1 坡度连接，反弧段以 60 口消能段 隧洞出口高程定为 于下游出口离电站和大坝较远，较大的冲刷坑不会影响大坝及电站的安全运行，且地质条件容许，因而采用挑流消能。由于隧洞出口宽度小，单宽 流量大，所以在出口处设置扩散段。 鼻坎的型式与参数：设计采用平顺连续式挑流鼻坎。鼻坎高程应高出下游最高水位 1 2m，以利于挑流水舌下缘的掺气。校核洪水位时下游最高水位 程定为 2756m。转向不够平顺，使挑距较小；过大时，又使鼻坎下游延伸太长，增加工程量。根据我国的工程实践和试验研究，采用挑射角 =30，此可推算出反弧半径 R= 洞水力计算 设计中要求隧洞为无压泄流。为保证洞内稳定的明流状态，不出现忽而无压流、忽而有压流的明满流过渡流态，需进行水力计算。先确定平洞段底 坡，然后进行水面线计算，高流速洞还应考虑掺气影响，掺气水面以上要有足够的净空；出口段应计算挑距 据这两个参数来判断其对工程的影响。 计条件 本工程运行中，设计水位： 设 =2836m，设计泄洪流量： =s 校核水位： 校 =2838m，校核泄洪流量： s 堰顶高程 =28 25m，堰宽 P= 因在下泄校核洪水时也应满足各项要求，因此对校核情况进行水力计算。 洞段底坡 计算得到临界坡降 于泄流时水流流速较大，为不影响隧洞的泄流能力，隧洞常用稍大于临界坡降的陡坡。设计采用底坡 i= 内水面曲线 由公式 H = （ 5 设计（论文）专用纸 43 式中： H 堰前总有效水头； 流速系数； 反弧段最低点水深。 计算得平洞起始断面（反弧段最低点）水深 以反弧段最低点为起始断面，按能量公式： 依次向下游计算得出平洞段水面曲线，见表 5 5平洞段水面曲线 S (m) 0 43 H (m) 为保证洞内为明流，水面线以上应留有一定的净空，按规范要求高流速泄流隧洞掺气水面以上的净空为洞身面积的 15% 25%。由计算知洞身断面满足要求。由于设计中泄流隧洞考虑与导流隧洞相结合，导流期的流量较大，留有一定的富裕是应该的。 口 消能计算 1. 挑距计算 挑距 )(2s i ss i （ 5 式中： L 挑距（ m），鼻坎末端至冲坑最深点的水平距离； V 坎顶水面流速（ m/s），可取为坎顶平均流速的 鼻坎挑射角度； 坎顶平均水深 h ； 坎顶至河床表面高差； g 重力加速度。 计算得出挑距 3. 冲坑深度 冲坑稳定深度 用以下估 算公式： （ 5 式中： t 下游水位； H 上下游水位差；设计中，考虑到隧洞较长，沿程水头损失很大， 冲刷坑系数。对于坚硬岩石取 硬但不完整岩石 弱破碎的岩石 计中取 计算得出最大冲刷坑深度为 析 冲刷坑的中心线至建筑物的边界应有一定的距离（称安全挑距），以确保冲坑不会危及建筑物的安全 ,一般安全挑距要大于冲刷坑深度的 设计 设计（论文）专用纸 44 中冲坑离鼻坎边界的挑距 L =L/足设计要求。 第六章 施工组织设计 工导流 流标准及导流方案选择 导流标准是选择导流设计流量进行导流设计的标准，导流设计流量是选择导流方案，设计导流建筑的依据。我国采用的导流标准，按现行规范水利水电施工组织设计规范 根据导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限 设计（论文）专用纸 45 和工程规模等指标，将导流建筑物分为级，见下表 6 表 6流建筑物级别划分 项目 级别 保护对象 失事后果 使用年限 围堰工程规模 堰高（ m） 库容（亿方） 有特殊要求级 建筑物 淹没重要的城镇、工矿企业、交通干线、或推迟工程总工期及第一台机组发电，造成重大灾害和损失 3 50 、 级建筑物 淹没一般城镇、工矿企业、或影响工程总工期及第一批机组发电而造成较大的经济损失 1550 、 级永久建筑物 淹没基坑，但对总工期及其第一台（批 ）机组发电影响不大，经济损失较小 5 比重隙率 n% 设计孔隙比 e 相对密实度 计干容重d (KN/湿容重 w (KN/浮容重(KN/内摩擦角 粘聚力 c 透系数 K（ 10s） 1#上 30 47 35 10 0 2 2#上 25 48 36 00 0 2 3#上 17 1 35 40 0 2 4#上 30 46 19 36 30 0 2 1#下 35 20 0 2 2#下 43 36 40 0 2 3#下 44 35 50 0 2 4#下 18 37 10 0 2 设计（论文）专用纸 74 第四章 渗 流计算 渗流计算应包括以下内容 : 制坝体及其坝基内的等势线分布图或流网图； 及不同土层之间的渗透比降； 流量和渗透比降 渗流计算应包括以下水位组合情况： 算方法 选择水力学方法解决土坝渗流问题。根据 坝体内部各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，应用达西定律近似解土坝渗流问题。计算中假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等。 通过防渗体流量： 1(2)21(1错误 ! 未找到引用源。 （ 4 通过防渗体后渗流量： 02)2( 2222 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 （ 4 假设： 1）不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用； 2）由于砂砾 料渗透系数较大，防渗体又损耗了大部分水头，逸出水与下游水位相差不是很大，认为不会形成逸出高度； 3）对于岸坡断面，下游水位在坝底以下，水流从上往下流时由于横向落差，此时实际上不为平面渗流，但计算仍按平面渗流计算，近似认为下游水位为零。由于河床冲积层的作用，岸坡实际不会形成逸出点，计算时假定浸润线末端即为坝趾。 对河床中间断面 13面的简化图见附录，计算按正常蓄水和设计洪水和校核洪水位三种情情况进行。 设计（论文）专用纸 75 河床冲积层坝 底 高 程 2 7 5 0马 道 高 程 2 7 7 4马 道 高 程 2 7 9 7马 道 高 程 2 8 2 0坝 顶 高 程 2 8 4 31 ： 2 . 71 ： 2 . 51 ： 2 . 51 ： 2 . 51 ： 2 . 5混凝土防渗墙1 ： 0 . 21 ： 0 . 顶 高 程 2 8 3 8 . 1图 41相应的计算系数 610 cm/s, 10 cm/s K=10-2 cm/s 10-2 cm/s 12750： （ 1）正常蓄水位与相应下游水位 正常蓄水位 2836m 下游相应的最低 水位为 2=T=30m t=1m 6m =(2= L=130)86(86(103q 761 未找到引用源。 02 22222 由 q1=h= q1=10s (2) 设计洪水位与下游相应的水位 设计洪水位 下游相应的最低水位为 2 错误 !未找到引用源。 =T=30m t=1m 误 !未找到引用源。= 错误 !未找到引用源。 =(2= L=130)03q 761 02 22222 由 q1=h= q1=10s 错误 !未找到引用源。 (3) 校核水位与下游相应水位 设计（论文）专用纸 76 校核洪水位 2838m 下游相应的最低水位为 1=T=30m t=1m 8m =(2= L=130)88(88(103q 761 02 22222 由 q1=h= q1=10s 错误 !未找到引用源。 22775高程） : 河床冲积层马 道 高 程 2 7 7 4马 道 高 程 2 7 9 7马 道 高 程 2 8 2 0坝 顶 高 程 2 8 4 31 ： 2 . 71 ： 2 . 51 ： 2 . 51 ： 2 . 5混凝土防渗墙1 ： 0