土石坝型灌溉水库-毕业论文

摘要土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时， 称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时， 称土石混合坝。 土石坝是历史最为悠久的一种坝型。 近代的土石坝筑坝技术自世纪年以后得到发展， 并促成了一批高坝的建设。 目前，土石坝是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。因农业生产的需要， 云南大姚县拟在县城东北7km 的金碧镇施永屯办事处龙林村兴建一个土石坝型灌溉水库。在对本处的自然地理与水文特征、工程地质情况及周围的建筑材料了解之后。经过详细的分析之后， 选取了坝轴线并进行了枢纽布置。依据毕业设计要求利用内插法进行了调洪演算，得到了设计洪水位与校核洪水位。进行了枢纽布置， 划分了工程等级与主要建筑物等级。深入的进行了坝体剖面设计，计算出了坝顶高程。然后又进行了渗流计算、稳定计算、细部结构设计、坝身构造设计、 输水建筑物设计以及溢洪道布置等十章内容。具体见设计书。关键词： 土石坝；调洪演算；输水建筑物。AbstractEarth dam refers to local soil material, stone or mixture, after throwing filling, rolling and other methods piled into dams.When the dam material to the soil and gravel-based, said the dam, when gravel, pebbles, stone blasting mainly known rockfill dam; When two categories account for a considerable proportion of local materials, the known debris mixed dam.Earth dam is one of the oldest type of dam.Modern technology has been developed dam embankment dam since the 20th century, 50 years later, and contributed to a number of dam building. Currently, the construction of earth dam dam is the worlds most widely used and one of the fastest growing type of dam.Because of the need for agricultural production, Yunnan Dayao County proposes to construct an earth dam irrigation reservoir in the northeast of the county town Splendor Long Lam, Tuen 7km of office. After the natural geographical and hydrological characteristics of the department, engineering geology and understanding of the surrounding building materials. After a detailed analysis of the dam axis and select the project layout. Graduation requirements based on the use of interpolation method of flood routing, got the design flood level and check flood level. Conducted a project layout, dividing the project level and the level of the main building. Conducted a thorough cross-section of dam design, calculate the crest elevation. And then conducted a seepage calculation, stability calculation, detail design, structural design of the dam body, water spillway building design and layout, more than 10 chapters. See detailed design document.Keywords: earthdam; flood routing; conveyance buildings.目录前言摘要1.基本资料.11.1自然地理与水文气候特性 .11.1.1流域概况 .11.1.2水文特征 .11.1.3其他相关的水文成果 .21.2工程地质情况 .21.2.1区域地质情况 .21.2.2水库工程地质 .31.2.3坝址地质条件 .31.2.4地震情况 .41.3建筑材料 .41.3.1土料 .41.3.2粘土料 .41.3.3灌浆粘土料 .51.3.4块石及碎石料 .51.3.5砂料 .52. 调洪演算 .62.1防洪标准确定 .62.2基本数据 .62.3泄洪建筑物方案拟定 .62.4水库各库容的确定 .72.5调洪演算 .72.5.1宽顶堰堰流水力计算公式： .72.5.2试算法的基本原理 .82.5.3方案计算 .83.枢纽布置.93.1工程等级与主要建筑物级别 .93.2坝型选择 .93.2.1坝址地质条件 .93.2.2水文条件 .103.2.3筑坝材料 .103.3坝型比较 .103.4坝体排水 .113.5坝轴线选择 .114.坝体剖面设计 .114.1坝坡 .124.2坝顶宽度 .1214.3坝顶高程计算 .125.渗流计算.175.1渗流计算分析 .175.1.1渗流计算得内容及目的 .175.1.2渗流计算工况 .175.1.3渗流计算得方法 .176.稳定计算.206.1土坝失稳的形式 .206.2计算公式的分析 .206.3最危险圆弧位置的确定 .216.4土条划分 .216.5不均匀块的的处理 .216.6稳定分析的步骤 .217.细部构造设计 .247.1坝顶构造 .247.2坝体排水 .247.3上下游护坡及排水 .247.4反滤层 .247.5土料选择 .257.6地基处理 .257.7坝与两岸地基的处理 .268.坝身构造.278.1消能型式选择 .278.2鼻坎高程 .278.3反弧半径 .278.4挑射角 .278.5挑距 .278.7渐变段计算 .288.7.1渐变段的长度 .288.7.2渐变段的进口水深 .288.7.3渐变段出口水深 .298.8陡坡段 .308.8.1判断底坡类型 .308.8.2陡坡长度 .319. 输水建筑物设计 .329.1涵洞水力要素分析 .329.1.1下游渠道的水力要素 .329.1.2校核渠道是否发生冲淤 .339.2计算水面降落及洞内水深 .339.3确定输水洞比降 .339.4输水涵洞的布置和构造 .3410 溢洪道布置 .3510.1 溢洪道的位置选择 .3510.1.1 地形条件 .35210.1.2 地质条件3510.1.3 水流条件3510.1.4 施工条件3610.2 引水渠3610.3 控制段3610.4 泄槽段3710.5 出口消能和尾水渠3810.6 出口消能段39结论40致谢41参考文献42外文翻译错误！未定义书签。31.基本资料1.1自然地理与水文气候特性因农业生产的需要，云南大姚县拟在县城东北 7km 的金碧镇施永屯办事处龙林村兴建一个土石坝型灌溉水库，其基本资料如下。1.1.1 流域概况龙林水库地处东经 10119、北纬 2548位于蜻蛉河支流西河上游。 蜻蛉河属金沙江水系， 为龙川江一级支流， 发源于姚安、 南华两县交界的照壁山以北，流经姚安、大姚、永仁，最后在元谋县树村附近汇入龙川江。水库坝址以上控制径流面积 10.4km2，坝址以上主河道长 4.14km，河道平均坡度比降 18。流域内最高海拔 2200m，最低坝址处绝对高程 1900m，流域平均海拔高程 2050m，形状呈扇形。坝顶仅施工期间有车辆通过，无其它交通需求。因附近没有法定标高作为参考点，现以坝轴线底部（河床）最低清基位置为相对高程的参考点，指定为相对高程 100m（约海拔 2000m，两者差值 1800m）。经需水量和径流来水量测算，确定正常蓄水位以上的防洪库容需8.6 万 m3；33。水库最大供水流量 8.36m /s；水库兴利库容为124.9 万 m1.1.2 水文特征经过水文技术人员的分析计算， 提出龙林水库各组资料对应的汛期洪水过程见（表 1.1 ）和汛末设计洪水过程见（表 1.2 ）。水位库容曲线见（表1.3 ）。表 1.1L06 组汛期洪水过程（单位：3m /s）时段（ T=1h）0.33%0.50%3.33%5%10%20%16.615.285.004.341.640.94216.7915.046.936.095.194.44328.6026.4815.4613.828.0612.02445.6742.9227.8625.2218.0759.925145.07138.44100.0392.1476.0949.296119.39113.5581.6675.1662.3035.54787.1282.5058.6854.0644.9024.98861.8758.3141.1037.9631.5517.46943.3940.6828.6026.4822.0612.2611030.2628.2819.9418.5815.508.731121.2319.8214.0813.2111.056.381215.1314.1310.149.628.104.841311.0510.357.567.286.163.85148.367.875.865.754.903.22156.616.284.794.794.112.85165.495.264.134.203.622.64174.814.653.743.873.362.55184.434.303.533.713.242.52194.224.133.453.673.202.55204.134.083.453.693.242.52214.134.093.503.763.312.73224.254.223.593.903.432.73234.164.163.733.923.452.64244.344.343.764.093.482.76洪峰（ m3 /s）145.07138.44100.0392.1476.0959.9224h 洪量（万 m3 ）247.36233.71165.81154.55126.0097.37表 1.2汛末（枯期）设计洪水成果（L04 组）频 率0.333%3.33%5%10%20%洪峰流量 (m3/s)10.627.036.545.514.4424h 洪量 (万 m3)19.5713.5912.8210.628.45表 1.3水位（ m）库容（万m3）关系水位101102103104105106107108109110库容000.40.81.6357.49.813水位111112113114115116117118119120库容16202428.5133.5538.6144.2950.2958.8663.91水位121122123124125126127128129130库容74.4883.4192.99103.4114.7134.1160.6195.1230.6267.11.1.3 其他相关的水文成果水库吹程0.52km， 50 年重现期最大风速为23.3m/s，多年平均最大风速17.0m/s，风向垂直于坝轴线。平均每年泥沙淤积量约0.09 万 m3。1.2 工程地质情况1.2.1 区域地质情况测区属于大姚地西北面外围的低中山构造侵蚀狭窄河谷地貌，河谷呈“U”型，山脊呈长垄状，山顶浑圆。出露地层为“滇中红层”之白垩系杂色泥岩、粉砂岩夹钙质泥岩。 地表覆盖第四系残坡积、 冲洪积层，为含砾低液限粘土夹碎石2土。水库位于云南山字型构造前弧构造西翼内侧，盾地北端，属大姚楚雄上叠坳陷三级构造单元。测区在大姚、姚安褶皱带上，该区以褶皱为主，断裂构造不发育。区域构造线呈NWNNW 展布，岩层走向近似EW（倾向 348358、倾角1565）。受区域构造和局部应力场影响，岩体较破碎，节理裂隙发育。区域上无大断裂通过，距元谋活动性断裂约60km，龙林水库区域构造基本稳定。1.2.2 水库工程地质库区出露白垩系江底河组三段、四段（ K2j3、K2j 4），上覆第四系松散土体。库区处于大姚盆地西北向外围低中山地带，为一向斜的翘起端，断裂构造不发育。岩层总体倾向 NW ，走向 NW SW，倾向 348358，倾角 1565，地层岩性较为简单。库区无断裂构造通过， 地下水以碎屑岩裂隙溶孔水为主。 库区两岸植被覆盖一般，水土流失较轻。龙林水库库盆区两岸山体厚实，分布泥岩、粉砂质泥岩，为相对隔水层，未发现通向库外的透水构造。 库盆为斜向谷， 岩层中缓倾上游偏左岸， 本次查勘未发现库水向邻谷及向下游渗漏问题。 但坝区岩体风化强烈， 岩体破碎，透水性好，存在坝基及绕坝渗漏条件。水库库岸为岩质边坡， 两岸坡上缓下陡， 植被发育。右岸呈凸形， 坡度 2842，为逆向坡；左岸呈折线形，坡度 30 45。库区河谷为横向谷，岩层倾角大于坡角且岩层倾向与坡向交角较大， 不存在大的不利结构面组合。 岸坡岩体节理、裂隙较发育，存在局部剥落。水库库岸总体稳定性较好。龙林水库周围植被覆盖一般，水土流失较轻，水库淤积不严重。1.2.3 坝址地质条件坝址处于河谷窄变的过渡，河谷呈NW 向延伸，河床海拔高程约1880m，自西向东迳流。 库岸坡度变化较大， 上缓下陡。坝址区岩层主要为白垩系上统江底河组上段 K 2j3，岩性为杂色粉砂质泥岩夹钙质泥岩、泥灰岩，薄厚层状，岩层走向与坡向近于直交，倾向上游偏左岸，倾角 3345，坝址区无断裂构造通过，岩体较稳定，基本没有坝基、坝肩的稳定问题。坝基河床表层为第四系冲、 洪积红褐、灰黑色含砾粉质粘土夹砾砂， 厚 1.310.85m。坝址区基岩上部强风化岩体透水性较强， 坝基、坝肩均存在较严重的渗漏问题。31.2.4 地震情况根据国家 地震局颁布的 1/400 万中国地震烈度区划图（ 1990）和据国家质量技术监督局发布的中国地震动参数区划图 （GB183062001），工程地区地震基本烈度为度， 50 年超越概率 10%的地震动峰值加速度为 0.10g，地震动反应谱特征周期 0.45 秒。1.3 建筑材料1.3.1 土料挖取水库两岸的强风化泥 岩类 荒坡为坝体主料，储量超过 150 万 m3，物理力学指标如表 1.4 及土工试验成果总表所示。1.3.2 粘土料在坝址下游约 200400m 处有适合制作防渗体的粘土料场，储量达9 万 m3，其物理力学指标如表1.4 及土工试验成果总表所示。表 1.4各分区物理力学指标建议值物 理 力 学 指 标坝 基坝体主料防渗体料棱体石料冲洪积层湿容重(g/cm3)1.902.021.912.02干容重d (g/cm3)平均值1.511.611.49饱和容重sat (g/cm3)2.24比重Gs2.702.692.72孔隙比E大值均值0.8940.6840.864天然含水量(%)26.1925.3628.24液限L (%)35.636.637.4塑限p (%)平均值22.021.722.9塑性指数Ip13.614.914.5压缩系数a1-2 (MPa-1)0.370.380.51压缩模量Es (MPa)4.95.03.9渗透系数k(cm/s)2.2910-52.38 10-41.69 10-6()平均值28.9120.5927.3统29.430.5528.99抗 剪c(kPa)计强 度()小值均值20.2918.6824.96法指 标c(kPa)27.8722.1024.14建议值(20.2918.6824.9634.0)41.3.3 灌浆粘土料在水库右岸与坝顶高差约 80100m 的山坡上选定一个粘土料场。经取样测试，该土料 202mm 粒径占 11%，2 0.005mm 粒径占 55.5%，0.005mm 粒径占 34.5%。最大干密度 1.67g/cm3，最优含水量 18.955%，渗透系数 1.16 10-6cm/s。符合灌浆粘土料的质量要求。该料场面积为 3820m2，平均厚度 1.5m，储量 0.4 万 m3。剥离系数 2.5%，料场的开采方式以平采为主， 运距约 400500m，已有现成土路可以使用。1.3.4 块石及碎石料水库周围大面积分布泥岩类岩层，无合适的石料可用，区外至水库距离最近的新街石料场，石料岩性为白垩系江底河组第四段（K 2j4）紫红色厚层状粉砂岩，运距 25km。含泥质，力学性能稍差。选定石料场为赵家店料场，岩性为白垩系赵家店组（ K2 z）紫红色厚层状细粗粒长