龙源口面板堆石坝设计及施工总组织毕业论文开题报告.docx

南 昌 工 程 学 院2011级毕业（设计）论文开题报告 水利与生态工程学院 系（院） 水利水电工程 专业 题 目 龙源口面板堆石坝设计及施工总组织 姓 名 * 学 号 * 班 级 * 指 导 教 师 * 日 期 2015 年 * 月 *日南 昌 工 程 学 院 教 务 处 订 制 题目：龙源口面板堆石坝设计及施工总组织一、选题的依据及课1、依据：依据南昌工程学院水利水电工程专业的课程及培养方向要求，为培养适应社会主义现代化建设和社会主义发展需要，具有水利水电工程规划、设计、施工等方面知识，具有创新精神和实践能力的技术人才。本选题结合龙源口面板堆石坝工程的实际情况，要求同学认真全面的阅览和学习专业法律法规及行业规范，并利用所学专业相关知识来熟悉水利枢纽工程的可行性研究报告的制定过程。2、目的及意义：（1）了解并初步掌握水利工程的设计内容、方法和步骤。（2）巩固有关专业课程、专业基础课所学的理论，锻炼运用所学的课程知识解决实际工程问题的能力，培养正确的设计思想，熟悉水利建设、水利方针政策及有关规范。（3）提高进行各种计算，编写设计计算书、说明书及水利工程绘图能力。二、设计拟定需要解决的工程实际问题2.1根据给定的资料进行坝型的选择和设计2.2依据给定的地形、地质条件、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，根据建筑物及要求确定主要建筑物在枢纽布置中的相对位置。2.3主要建筑物设计（1）挡水坝坝段设计：确定挡水坝的使用剖面及轮廓尺寸，并进行稳定、应力分析,绘出最大坝高处挡水坝横剖面图。（2）溢流坝段设计：确定溢流坝的剖面尺寸，并进行稳定、应力分析,绘出溢流坝段平面、剖面参考图及下游立视参考图(3)底孔坝段设计：确定底孔尺寸，校核底孔泄流能力，绘制剖面图。三、设计拟工程的现场资料综述3.1工程概况龙源口水电站位于江西省永新县龙源口乡庙背村，它的蓄水工程位于龙源口河上游象形鼻村的峡谷进口处，距县城36公里，距著明龙源口大捷纪念地龙源口桥6公里。并在此兴建龙源口二级水电站。本工程于1984年10月中旬编报了“龙源口水电站设计书”江西省计划委员会以赣计（1984）农字第76号批复“同意电站装机初定3000千瓦左右”。本工程对正常水位选择进行了三个不同的正常水位316.3 ，320.5方案比较，决定正常高水位近期按316.3进行施工，远期确定为320.5。本工程规划为二级电站，一级站位于庙背村，发电装机31000千瓦，二级位于龙源口桥下100m，装机32000千瓦，两站共装机3600千瓦，年发电量13323度。3.2设计坝址的概况 3.2.1库区工程地质条件库区内出露地层有奥陶系（02）、泥盆系（DT）燕山区花岗岩（Y）及第四系（QH）松散堆积物。 陶系中统（02）出露于库区南部，岩性为灰绿色、深灰色厚层状长石石英砂岩及粉砂质板岩互层，间夹炭质板岩，硅质板岩，总厚度大于1000m。 泥盆系中统跳马涧组（D2t）分布于北部，总厚度345m，不整合于奥陶系之上，主要岩性有石英砂岩，砂砾岩，细砂岩，粉砂岩，及页岩等，自下而上大致可分四层。一层灰白色中厚层状石英砂岩，间夹砂砾岩及薄层页岩，厚约180200m。二层灰绿色，紫灰色中厚层细砂岩夹含铁砂岩，紫色页岩，厚约5070m。三层紫色钙质粉砂岩与紫色页岩互层，下部夹薄一中厚层状紫灰色细砂岩，厚约6080m。四层黄色页岩间夹紫色页岩，厚约3040m。该层在近花岗岩体地段有轻微变质。 泥盆系中统棋子桥组（D2Q）分布于区域北缘，岩性为灰一灰黄色泥质，硅质白云岩夹砂岩，粉砂岩及细晶灰岩。总厚约120350m，在区内出露较少。 燕山区花岗岩（R5）岩性为肉红色，灰白色中一粗粒黑云母花岗岩，钠长石化中粒斑状黑云母花岗岩，为一浅层侵入体，呈北东东条状展布于库区中部一带小山间盆中。 四系松散堆积物（QH）另有分布于河谷、山前、沟坡等地，由洪冲积，残坡积之砂卵石、漂石、碎石及砂壤土、壤土等组成，厚度变化大，一般0。53m，厚者达56m，岩性横向变化大，常互相混杂。库区处于华南褶皱系（级）、闽赣地背带（级），吉安永新地向斜（级）之次一级构造宁岗复背斜与永新复向斜之结合部。由奥陶系地层组成的宁岗复背斜为本区基底式褶皱，呈近南北走向。永新向斜面由上古化地层组成，呈NE40度走向，本区处其南东翼边缘及转折端由泥盆系地层组成，构成一背斜构造，岩层强烈挤压，产壮陡立，次一级褶皱及顺层逆冲断层发育。次一级褶皱以短轴折皱为主，顺走向和倾向，平卧倒转折皱特别发育。区内较大断裂有七条，（编号F1F7），F1、F2是本区控制性断裂。（见区域构造断裂表）。花岗岩顺下断层侵入于奥陶系及泥盆系地层中，造成岩石蚀变和混合岩化带。区内构造裂隙也发育，主要有走向NNE张性裂隙，走向NNW和NEE的剪性裂隙等三组。库区属侵蚀构造低山地形，山峰海拔高程多在5001000m间，相对切深300m以上。库盆位于群山环抱之中，为一近东西向槽形山盆地，由西向东逐渐升高。龙源口河源于崇山峻岭间，由西向东流经盆地，至象形鼻后进入峡谷，蜿蜒曲折，呈“S“形河曲折向北流，河谷多呈“V”形，河床比降大，滩多水浅。河谷两侧断续分布的第四系松散堆积物，构成向南北侧升高的梯田。库盆基底岩石为燕山期花岗岩，组成低矮园缓山色，坡角度1520，库盆周边山岭耸歭，峰峦重叠，山体走向与构造线一致，龙源口河以南山体走向近南北，河北峰峦沿北东绵延，南山北峰，山坡陡峻，坡角色3050，局部有悬崖峭壁，山上森林茂密，植被良好。库区未发现较大的滑坡，坍滑体等不良地质现象，仅见局部因裂隙切割形成的花岗岩强风化地段及残坡积层中有一些小型坍滑体，其分布范围和体积均很小。库区水文地质条件较为简单，地下水类型主要为裂隙潜水，赋存于风化带及构造裂隙中，其富水性较弱，且不均一，在一些构造破碎带及节理密集地段，地下水以脉状水存在，地下水埋藏深度一般较浅，埋深在40m以内，由大气降水补给，地下水水力坡度较陡，以垂直渗透为主要形式，交替频繁，地下水分岭与地表水分岭一致，地下水在一些冲沟形成小溪出露地表，由南北两侧向河谷排泄，水量季节变化大泾流条件良好。根据永新水库区域水文地质普查及本次取样分析。地下水质为Hco3、Naca型淡水，对水泥无侵蚀。本水库处于山间盆地中，库盆基地为花岗岩，其周边为坚硬岩石构成的山体，建库条件良好。南北两侧岩层透水性弱，地下水分水岭与地表分水岭吻合，山沟溪流自南北两侧汇入盆地，分水岭雄厚，无向邻谷渗透之虑，库区植被良好，固体迳流来源少，岸坡没有发现较大的滑坡和坍落体，局部表层坍滑和危岩范围的体积不大，它们在水库蓄水后不可能形成较大规模的边坡岩体位移，库岸较稳定，边岸再造作用微弱，对水库运行不会造成危害。库区内无重要城镇和矿产，无浸没问题，但水库蓄水后，将淹没较多的农田和村庄，淹没损失较大，移民任务较重。 3.2.2坝址区工程地质条件坝址区的地质勘探工作，在一二坝址同时进行，在进行到一定深度后，一坝址的工程地质问题暴露的较为明显，经省、地、县三级勘测设计人员共同研究，决定一坝址的工作不再进行。以修建面板堆石坝为目的进一步勘探工作集中于二坝址展开。二坝址位于位于一坝址下游196m处,河流向由东向西,两坝址间成直角转弯,山坡相对较对称,坡角4547,坝坡基岩裸露,岩层风化较浅,左岸山体受河弯影响,呈NW走向的脊状山岭,坝基高程处,山岭宽160m,坝顶高程,山岭宽110m,右坡坝线下约3040m有一NE向冲沟,冲沟切深1025m。坝址处岩层为泥盆系跳马涧组,依岩性可分为三层:(1) D2T2为紫灰色,灰白色中厚层中细粒砂岩砂含铁砂岩,紫色粉砂质板岩,分布于坝右坡, 厚度大于30m。(2) D2T3-1紫色粉砂质板岩夹薄层紫色细砂岩,分布于河床,厚约1020m。(3) D2T3-2紫色板岩和粉砂质板岩互层,分布于坝的左坡,厚度大于20m。另外,河槽内有第四系冲积堆积物,厚约24.5。坝址地质构造较为简单,呈一单斜构造,岩层走向近EW,倾向S,倾角5080,岩层走向与河流平行,岩层倾角右陡左缓,右坡7080,左坡5060,未发现较大断裂构造,但层间挤压较普遍,裂隙较发育,裂面多呈闭合状。工程地质条件评价：据钻孔和平洞揭露，岩层强风化带已剥蚀，两岸及河床岩表面呈弱风化状，左岸板岩层含有方解石条带和扁豆，表面被溶滤呈蜂窝状，但其深度不大，弱风化带深度34m，河床弱风化带深1。52m，右岸砂岩，板岩风化较浅，但含铁砂易于风化，呈夹层风化状，一般弱风化带深56m。依利用基岩要求有足够的完整性和可靠性，基岩要求有较高的抗压强度和弹模值等原则，确定将弱风化带全部挖除,作适当加深开挖,河床及280m高程以下23m,标高268.50(zk6)270.00(zk3),左岸开挖深度34m,右岸56m。根据坝址六孔隙段压水试验资料及平洞观察,岩石属斟岩裂隙弱水.岩石透水性随深度加大有明显降低的趋势,弱风化带透水性强,微风化带中等透水,平洞中也见潮湿面和点状滴水,新鲜岩石一般不透水(见坝基岩石透水特性表表七).左岸及河床透水带厚度较小,W值小于.03的深度810m,左岸地下水位300.30m。(AK2孔)右岸 透水带较厚,W值小于0.03的深度2022m,地下水位较深,标高282.02m(ZK1)。地下水水质为C1 Na淡水,对水泥无侵蚀。面板堆石坝坝基肩稳定条件分析：坝基岩石为D2T2粉砂质板岩夹砂岩，岩层产状陡立，岩性较坚硬，具有较好的承载能力，坝基岩层没有缓倾角软弱夹层或产生滑移的结构面，下游 河床无临室 面,坝基滑移条件不具备,其滑移必须剪断岩层,因此,抗滑稳定较好.坝基 岩层层面裂隙须河延伸,构造裂隙较发育,在水库蓄水后,在压力水头作用下,有一定渗透漏能力,同时粉砂质板岩及板岩中方解石条带和扁豆在水的作用下易于溶滤, 降低岩石强度,增大坝基扬压力,对坝的渗透稳定不利,建 议采取一定防渗措施,进行惟幕灌浆,按W值0.03作为置惟幕的要求,河床应达到米标高,左岸 惟幕深10m,坝肩应达标高为305m(AK2孔),右岸帷幕深20m,应达标高299m(AK1孔)左右坝肩未发现软纱夹层及断裂构,但仍然存在几组不利坝肩稳定的结构面,对坝肩稳定带来不利影响,兹分述如下:右坝肩主要发育有下列几组结构面:第一组走向N1535E倾向SE倾角5085张节理组,发育较密集,间距0.50.7m一条,裂面较粗糙.该组节理在右坡下部的(约300m标高以下)发育较差,一般闭合,倾角较陡约7080o上部(300m标高以上)发育较好,延展长达35m以上,张开宽0.5-1.0cm,倾角较缓50-60.第二组走向N20W倾向SW倾 角7080o剪节理组,该组裂隙间距0.30.8m条,一般闭合,单条延展长13m,与第一组成锐角交截,并有追踪现象.第三组走向N5080oE倾向NW倾角1030o不等剪节理组,而波状起伏,微张开,在矾段一般闭合,延展性较差11.5m,间距0.71.2m一条.第四组走向近EW倾向S倾角6070o层面裂隙组,间距0.60.7m一条,单条连续性稍差,长23m,裂面较粗糙,地表及平洞(PD3)张开夹泥宽.12cm第一、第二两组有可能构成不连续横向切割面,第三组反倾角节理有可能成为隐蔽的滑移面,第四组层面裂隙具有纵向切割面特征,这些结构面使岩体切割成不规则的模形体,倾向河边,与拱的合力一致，加之坝右岸下游NE向冲沟将岩体分割，形成一临空面，给人的直观以不安全感，右坝肩萌生有滑移的因素。左坝主要发育的结构面有：第一组：走向N1530oE倾向SE倾角5085o张节理，发育较密集，间距2550cm一条，单条延展可达35m，裂面较平直，一般闭合，少数张开泥。第二组：走向N1520oW倾向SW倾角6080o剪节理，发育间距3060cm一条，单条延展一般2-3m，裂面平直，闭合。第三组：走向N5055oEW倾向SNE倾角830o剪节理，张开宽0.51cm，裂面起伏不平，走向、倾向变化较大，延展性较好，单条长510m以上，发育不密集，间距1.52m一条。第四组走向近EW倾向S倾角3050o劈理面。上述四组结构面与右坝相似，第一，二组为潜在的横向切割面，劈理面为不边续纵向切割面，第三组有可能形成不规则隐伏滑移面。综上所述，左右坝肩贮存岩体滑移的边界由岩体内裂隙组合形成，滑移方向取决于任意二组裂隙的方向，上游脱开面也为二组裂隙的方向决定。这些结构面其延展性与续性均未形成完整的滑移结构面， 面板堆石坝坝基要滑动必须克服局部已有结构面上的抗剪强度，同时还必须将大部分岩体剪断，建议对坝肩稳定进行校核。左坝坡上游约20m处沟槽系由产状走向NE3o倾SE倾角57o和走向NE20o垂直节理在沟谷底部闭合，对坝肩稳定不会带来严重威协。 3.3天然建筑材料龙源口电站二南址位于峡谷之中,距峡谷进口500m以上,峡谷进口两侧山坡均分布较厚的花岗岩风化的残坡积砂壤土,储量丰富,在4万方以上,可作为上游围堰土料.块石料在坝址右岸上下游,都可开采储量丰富,总储量5.4万方以上.为保证面板堆石坝两坝肩岩体不受破坏和便于运输及不影响交通的原则,在二坝址右岸 上下游初选 块石 开采料场四个.第一料场位于坝右岸上游160m之冲沟口，第二料场位于坝右岸下游160m之山凹处，第三料场位于坝右岸下游250m处，三个料场均为中厚层紫灰色砂岩夹薄层粉砂质板岩砂岩，岩性坚硬致密，呈弱-微风化，砂岩料其物理学性质，据岩石试验分析成果： 比重： 2.692.72，容重： 2.682.71克/立方厘米，吸水率： 0.650.11%，湿抗压强度9891320公斤/平方厘米，软化系数 0.510.71，弹性模量： 58X104 70X104公斤/平方厘米，泊桑比 0.110.26，位于坝上游河床两岸，距坝址300m，岩性为中粗粒黑支母花岗岩及中粗粒钠长石黑云母班状花岗岩，岩石坚硬致密，较为完整，其物理力学性质，参照井岗山罗浮电站成果： 比重 2.682.70，容重2.64克/立方厘米，吸水率 0.20.3%，软化系数 0.61，抗压强度 6401850 公斤/平方厘米，泊桑比 0.120.197，岩石裸露，开采方便，以上四料场的块石，质量储量都可满足大坝要求。花岗岩块石，质量储量都可满足大坝要求。花岗岩块石加工性能较好，较易于加工成条石，而砂岩加工性能较差。 砂及卵石料，坝址附近很缺，质量又差，需到外地采运，现初选县城上游洋湖的河砂，卵石料场的砂为中粗粒清水河砂，其储量丰富，质量良好，总储量大于3万立米，平均运距38公里。混疑土骨料尚可采用当地石英砂岩加工成碎石，其强度及储量均可满足建筑要求。3.4工程水文水能计算资料及建议参数 3.4.1流域面积 全流域 288 KM；坝址以上 63 KM 3.4.2水文特性 利用的水文系列年限 25年（19531982） 设计洪水流量( P=2%) 826M/S 洪水总量1303万M 校核洪水流量 ( P=0.2%) 1186M/S 洪水总量1793万M 施工期洪水流量 (枯水92月) 12.48M/S ( B=20%) 枯水期调节流量 P=90% 1.22M/S 年平均输沙量 5125吨/年 3.4.3水库特性 死水位H=289M 正常高水位H=316.3M 对应水库面积 1.77 KM 设计洪水位H=319.98M 对应的最大下泻流量Q=370.00 M/S 相应下游水位 276.7M 校核洪水位H=321.00M 对应的最大下泻流量Q=545.00 M/S 相应下游水位 277.7M 施工期洪水位(P=5%) H=276.40M 3.4.4其他参考资料 建议将现有地面等高线各降5m作为可利用基岩等高线,坝基高程为269.0m左右； 根据电算要求，拱圈共分八层（从溢流堰顶算起）； 线膨胀系数 0.000008 砼弹性模量 1200000 淤沙浮容重 0.8基岩弹性模量 2500000 淤沙内摩擦角 13四、设计方案及施工技术路线 设计方案为混凝面板堆石坝方案。技术路线：（1）枢纽布置 （2）面板堆石坝设计（3）导流隧洞设计 （4）溢洪道设计 （5）细部构造设计 （6）地基处理设计五、可能存在的问题及解决措施 坝址，坝型选择