转龙湾水利枢纽工程土坝设计毕业设计论文.doc

内江职业技术学院 1 内江职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 论论 文 文 毕业设计 论文 题目 转龙湾水利枢纽工程土坝设计 指导教师 李瑞 职称 见习 所属教研室 道路桥梁教研室 教研室主任 潘华贵 学生姓名 赵豪 专业 水利水电 班 级 水建一班 学号 121121064 2012 年 11 月 11 日 内江职业技术学院 前言前言 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 也是世界坝工建设中应用最为广泛 发展最快的一种坝型 土石坝按坝高分为 低 坝 中坝和高坝 按其施工方法分为 碾压式土石坝 冲填式土石坝 水中填土坝和 定向爆破堆石坝等 碾压式土石坝是应用最为广泛的一种坝型 按照土料在坝身内的 配置和防渗体所用的材料种类 碾压式土石坝有以下几种主要类型 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 1 均质坝 坝体断面分防渗体和坝壳 基本上是由均一的黏性土料 壤土 砂壤 土 筑成 2 土质防渗体分区坝 即用透水性较大的土料作坝的主体 用透水性 极小的黏土作防渗体的坝 包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝 防渗体设在坝体中央的或 稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝 防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土 斜墙坝 是高 中坝中最常用的坝型 3 非土料防渗体坝 防渗体由沥青混凝土 钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝 按其位置也可分为心墙坝和面板坝 本次设 计为东 西乌兰木伦河交汇处至上游西乌兰木伦河约 7km 处 曾提出过转龙湾 坝址 控制流域面积 1417km2 包括相对闭流区 401km 多年平均流量 4890 万 m3 输沙量 780 万吨 该河段河床走向近东西 坝址河底高程 1215 0m 河床宽约 300m 覆盖层厚 3 5m 右岸山梁高程为 1275m 上覆盖层为风积中细砂 坝肩 主要为基岩岸坡 表层风化强烈 左坝肩为松散风积堆积物 山梁高程 1280m 均为 流动沙丘 基岩出露高程 1235m 为白垩系下统伊金霍洛组紫灰色中粗砂岩夹紫红泥 质粉砂岩 聞創沟燴鐺險爱氇谴净 由于地形条件的限制 转龙湾 坝址最大坝高 47m 总库容 1 82 亿 m3 同转 龙湾坝址比较 最突出的优点是不涉及铁路淹没改线问题 但由于水工建筑物布置及 交通条件差 控制面积为转龙湾坝址的 73 库容小 水库寿命短 供水及防洪能力 低 不适应严重缺水地区对水资源的供需要求 从总体效益分析 远不及转龙湾坝址 优越 因此选用转龙湾坝址是最合适的 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 内江职业技术学院 摘要摘要 适当修建大坝可以实现一个流域地区发电 防洪 灌溉的综合效益 E 江位 于我国西南部地区 通过对其地形地质 水文资料 气候特征的分析 结合当 地的建筑材料 设计适合的枢纽工程来帮助流域地区实现很好的经济效益 根 据防洪要求 对水库进行洪水调节计算 确定坝顶高程及泄洪建筑物尺寸 通 过分析 对可能的方案进行比较 确定枢纽组成建筑物的形式 轮廓尺寸及水 利枢纽布置方案 详细作出大坝设计 通过比较 确定坝的基本剖面与轮廓尺 寸 拟定地基处理方案与坝身构造 进行水力 静力计算 对泄水建筑物进行 设计 选择建筑物的形式 轮廓尺寸 确定布置方案 拟定细部构造 进行水 力 静力计算 水库建成后 可建装机容量约为 24MW 的水电站 多年平均发 电量可达 1 05 亿度 可增加灌溉面积约 10 万亩 水库配合下游河道整治等措 施 可以很大程度的减轻洪水对下游城镇 厂矿 农村 公路 铁路以及旅游 景点的威胁 可为发展养殖创造有利条件 酽锕极額閉镇桧猪訣锥 关键字 关键字 坝型选择 枢纽布置 大坝设计 基础处理 内江职业技术学院 12 水建一班 1 第一章 设计依据 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 1 1 采用的主要技术规范采用的主要技术规范 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 1 2 特征参数特征参数 2厦礴恳蹒骈時盡继價骚 第二章 工程等别和标准 3茕桢广鳓鯡选块网羈泪 2 1 工程等别和建筑物级别工程等别和建筑物级别 3鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 2 2 洪水标准洪水标准 3籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 2 3 地震裂度地震裂度 3預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 第三章 工程选址 选型及布置 4渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 3 1 坝址选择坝址选择 4铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 3 2 枢纽布置枢纽布置 4擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 3 3 坝型比较及工程总布置方案坝型比较及工程总布置方案 5贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 第四章 挡水建筑物 8坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 4 1 大坝布置大坝布置 8蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 4 2 土坝土坝 8買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 4 2 2 坝体结构 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 4 2 3 土坝渗流计算 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 4 2 4 坝基处理工程 22猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 第五章 溢洪道设计 24锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 5 1 溢洪道地形资料溢洪道地形资料 24構氽頑黉碩饨荠龈话骛 5 2 溢洪道地质资料溢洪道地质资料 24輒峄陽檉簖疖網儂號泶 5 3 溢洪道的位置选择溢洪道的位置选择 24尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 5 4 溢洪道布置溢洪道布置 24识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 第六章 细部构造 29凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 6 16 1 护坡护坡 29恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 6 26 2 反滤层设计反滤层设计 29鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 6 36 3 防渗体的土料要求防渗体的土料要求 29硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 6 46 4 排水结构排水结构 30阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 结 论 31氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 参考文献 32釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 内江职业技术学院 12 水建一班 2 第一章第一章 设计依据设计依据 1 11 1 采用的主要技术规范采用的主要技术规范 防洪标准 GB5021 94 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 水利水电工程可行性研究报告编制规程 DL5020 93 水工建筑物荷载设计规范 DL5077 1997 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 水工建筑物抗冰冻设计规范 SL211 2006 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 SL62 94 水工混凝土结构设计规范 SL191 2008 1 21 2 特征参数特征参数 1 特征水位 校核洪水位 P 0 05 1228 12m 设计洪水位 P 1 1224 44m 正常蓄水位 1222 00m 汛限限制水位 1215 5m 死水位 1198 80m 2 主要气象资料 多年平均最大风速 24m s 风向 西北 极端最高气温 37 4 极端最低气温 31 4 最大冻深 2 1m 冰层厚 0 8m 内江职业技术学院 12 水建一班 3 第二章第二章 工程等别和标准工程等别和标准 2 12 1 工程等别和建筑物级别工程等别和建筑物级别 转龙湾水库是以防洪 排沙为主 兼顾煤矿供水的水利枢纽工程 枢纽主要由土 坝 泄洪排沙洞 溢洪道 输水洞组成 水库总库容为 1 92 亿 m3 初拟最大坝高为 1230 55m 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 的规定 确定本工程 为 等工程 工程规模为大 2 型 枢纽主要建筑物级别 土坝 右岸溢洪道 左岸 两个泄洪排沙洞及放水涵洞等主要工程为 2 级建筑物 临时性工程为 4 级建筑物 谚辞 調担鈧谄动禪泻類 2 22 2 洪水标准洪水标准 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 的规定 本工程挡水建筑 物洪水标准取 2 级建筑物的上限 即设计洪水标准为 100 年一遇 相应的设计洪峰流 量为 10670m3 s 校核洪水标准为 2000 年一遇 相应的设计洪峰流量为 18810m3 s 嘰 觐詿缧铴嗫偽純铪锩 2 32 3 地震裂度地震裂度 根据 1 400万 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 工程区地震动峰值加 速度为 0 05 反应谱特征周期为 0 45S 地震裂度为 6 度区 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 内江职业技术学院 12 水建一班 4 第三章第三章 工程选址 选型及布置工程选址 选型及布置 3 13 1 坝址选择坝址选择 在东 西乌兰木伦河交汇处至下游悖牛川入汇口 69km 河段内 由于煤炭资源开 发和地方经济建设的发展 煤矿 铁路 公路 辅助企业及居住区之中分布于干流河 谷两岸 已无修建库坝的工程条件 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 东 西乌兰木伦河交汇处至上游西乌兰木伦河约 7km 处 曾提出过转龙湾 坝址 控制流域面积 1417km2 包括相对闭流区 401km 多年平均流量 4890 万 m3 输沙量 780 万吨 该河段河床走向近东西 坝址河底高程 1215 0m 河床宽约 300m 覆盖层 厚 3 5m 右岸山梁高程为 1275m 上覆盖层为风积中细砂 坝肩主要为基岩岸坡 表层风化强烈 左坝肩为松散风积堆积物 山梁高程 1280m 均为流动沙丘 基岩出 露高程 1235m 为白垩系下统伊金霍洛组紫灰色中粗砂岩夹紫红泥质粉砂岩 纣忧蔣氳頑 莶驅藥悯骛 由于地形条件的限制 转龙湾 坝址最大坝高 47m 总库容 1 82 亿 m3 同转龙 湾坝址比较 最突出的优点是不涉及铁路淹没改线问题 但由于水工建筑物布置及交 通条件差 控制面积为转龙湾坝址的 73 库容小 水库寿命短 供水及防洪能力低 不适应严重缺水地区对水资源的供需要求 从总体效益分析 远不及转龙湾坝址优越 因此选用转龙湾坝址是最合适的 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 3 23 2 枢纽布置枢纽布置 本枢纽由土坝 泄洪排沙洞 输水洞 溢洪道 库区与道路等组成 根据调洪计 算分析 转龙湾水利枢纽总体布置共设计了两个方案 具体布置如下 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 方案一 溢洪道加泄洪排沙洞方案 在右岸布置溢洪道泄洪 溢洪道为无闸开敞式正槽溢洪道 堰顶高程为 1222m 堰净宽 46m 左岸布置两孔 5m 高 5 5m 宽 的泄洪洞 泄洪洞为明挖埋涵式 由调洪 计算 水库校核洪水位 1228 12m 坝顶高程为 1230 55m 最大坝高为 44 55m 本方案 枢纽由粘土心墙坝 泄洪排沙洞 输水洞和溢洪道组成 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 方案二 泄洪全部采用泄洪排沙洞 根据泄洪要求 在满足水库排沙条件时 泄洪任务全部由泄洪排沙洞承担 不设 溢洪道 确定泄洪排沙洞尺寸为 3 孔 5m 高 5 5m 宽 均为泄洪洞为明挖埋涵式 由水库调洪计算 水库校核洪水位为 1228 35m 坝顶高程为 1230 78m 最大坝高为 44 78m 本方案枢纽由粘土心墙坝 泄洪排沙洞 输水洞组成 挤貼綬电麥结鈺贖哓类 由于转龙湾水利枢纽坝址处多年平均含沙量为 121kg m3 要求排沙洞进口底高程 内江职业技术学院 12 水建一班 5 尽量放低 以保证排沙效果并减少库容损失 本次设计初选排沙洞进口低高程 1188 00m 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 以上两方案中 方案一的土坝较方案二的土坝低 0 22m 由于在右岸高边坡中布 设了溢洪道 开挖量较大 仅溢洪道工程投资就高达 10450 73 万元 而方案二工程总 投资为 50454 13 万元 比方案一节省投资 9709 18 万元 但是考虑到大坝抵御高标准 洪水的能力和大坝的安全运行 经技术经济和施工条件等多因素比较 初步选定方案 一为推荐枢纽布置方案 设置溢洪道加 2 孔宽 高为 5 5m 5m 的泄洪洞方案 塤礙籟馐 决穩賽釙冊庫 3 33 3 坝型比较及工程总布置方案坝型比较及工程总布置方案 3 3 1 坝型比较 转龙湾枢纽水库坝址河床地层岩性为全新统冲积砂及砂砾石 厚度在 3 6 5m 之间 冲 积层之下为安定组和直罗组中细粒砂岩和砂岩夹泥岩 泥灰岩 岩体完整性好 根据 料场调查 砂砾料场在河道上游距坝址 2km 处 块石料场距坝址 49km 粘土料场距坝 址 3km 均质坝所用土料场距坝址 2km 其储量和各项物理力学指标均满足土坝填筑和 土坝防渗材料的要求 因此 无论是从筑坝的地质条件 还是从天然建筑材料的储量 和分布看 均适合用当地建筑材料修建土坝 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 转龙湾水利枢纽中 土坝占工程的投资较大且为关键性的建筑物 故初选其结构型式 时 根据建筑材料的分布情况 对土坝进行了四个方案的设计 分别为 粘土心墙坝 均质坝 沥青混凝土心墙坝 粘土斜墙坝方案 具体坝型设计及比较详见表 1 仓嫗盤紲 嘱珑詁鍬齊驁 表表 1 1 坝型方案比较坝型方案比较 方案项目单位数量单价 投资估算 元 小计 元 合计 万元 清基土方 m345507 2915 65712189 04 削坡土方 m311232 3624 05270138 24 削坡石方 m37481 5776 17569871 40 粘土心墙填 筑 m3143020 9931 584516602 71 粘土心墙反 滤 m3143020 9987 8612565823 76 坝体填筑 m31430209 8522 3431950888 08 C20 砼齿墙 m33487 09351 481225641 33 方案一 粘土心 墙坝 钢筋制安 t1356 006491 328802229 92 6086 35 内江职业技术学院 12 水建一班 6 普通模板 m24487 0954 06242571 92 其他 7495 787495 78 清基土方 m345507 2915 65712189 04 削坡土方 m311232 3624 05270138 24 削坡石方 m37481 5776 17569871 40 坝体填筑 m31430209 8522 3431950888 08 C20 砼齿墙 m33487 09351 481225641 33 钢筋制安 t1356 006491 328802229 92 普通模板 m24487 0954 06242571 92 方案二 均质坝 其他 7495 787495 78 4378 10 清基土方 m345507 2915 65712189 04 削坡土方 m311232 3624 05270138 24 削坡石方 m37481 5776 17569871 40 沥青混凝土 m3894 541230 471100710 17 坝体填筑 m31430209 8522 3431950888 08 C20 砼齿墙 m33487 09351 481225641 33 钢筋制安 t1356 006491 328802229 92 普通模板 m24487 0954 06242571 92 方案三 沥青混 凝土心 墙坝 其他 7495 787495 78 4488 17 清基土方 m345507 2915 65712189 04 削坡土方 m311232 3624 05270138 24 削坡石方 m37481 5776 17569871 40 粘土心墙填 筑 m3143020 9931 584516602 71 粘土心墙反 滤 m3143020 9987 8612565823 76 坝体填筑 m31430209 8522 3431950888 08 C20 砼齿墙 m33487 09351 481225641 33 钢筋制安 t1356 006491 328802229 92 普通模板 m24487 0954 06242571 92 方案四 粘土斜 墙坝 其他 7495 787495 78 6086 35 坝型比较 从投资估算方面比较 粘土心墙坝比均质坝投资高 1708 24 万元 而粘土斜墙 坝又比沥青混凝土心墙坝高 1598 17 万元 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 沥青混凝土心墙坝比均质坝投资高 110 07 万元 根据所给资料 选择大坝型式 还应根据地形 地质 建筑材料 工程量以及施 内江职业技术学院 12 水建一班 7 工条件等综合方面确定坝型 水库处于平原地区 由基本资料可知 库区土料丰富 料场距坝址较近 运输条 件良好 施工简便 地质条件合理 造价低 通过以上几方面的综合分析比较 所以 选用土石坝方案 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 综上所述 本阶段推荐坝型为均质坝 3 3 2 工程总体布置 本枢纽由拦河坝 溢洪道 泄洪排沙洞 两个 输水洞等组成 拦河坝为粘土心 墙土坝 泄洪排沙洞 输水洞均布置在左岸 溢洪道布置在右岸 经调洪方案比较 转龙湾水利枢纽总体布置如下 瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 泄洪排沙洞尺寸为两孔 5m 高 5 5m 宽 溢洪道堰底坎高程为 1222m 堰净宽 宽 46m 堰型为驼峰堰 总库容为 1 92 亿 m3 坝顶高程为 1230 55m 最大坝高为 44 85m 本方案枢纽由土坝 泄洪排沙洞 溢洪道 输水洞及库区道路组成 鎦诗涇艳损 楼紲鯗餳類 内江职业技术学院 12 水建一班 8 第四章第四章 挡水建筑物挡水建筑物 4 14 1 大坝布置大坝布置 拦河大坝布置在主河床部位 为直线型布置 基本方向为南北向偏东 16 57 大坝型式为土石均质坝 坝顶长 271 370m 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 4 24 2 土坝土坝 土坝推荐坝型为均质坝 水库正常蓄水位为 1222 00m 设计洪水位为 1224 44m 校核洪水位为 1228 12m 经计算 校核洪水位工况为确定坝顶高程的控制 工况 在此工况下 静水位以上坝顶超高为 2m 选定坝顶高程 1230 55m 坝顶总长 526 734m 坝顶宽 10m 土坝最大坝高为 44 55m 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 4 2 1 坝顶高程 坝顶高程计算采用 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 中公式 Y R e A 式中 Y 坝顶超高 m R 最大波浪在坝坡上的爬高 m e 最大风壅水面高度 m A 安全加高 m 水库为二级建筑物 正常运用坝顶安全加高 A 0 7m 非常运用情况坝顶安全加 高 A 0 5m 最大波浪在坝坡上的爬高 R 及最大风壅水面高度 e 按蒲田试验站公式计 算 峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺 4 2 1 1 0 45 0 7 2 22 0 7 2 0 0018 gh 0 13 0 7 0 130 7 mm m gD gHW th WW gH th W 4 2 1 2 0 5 4 438 mm Th 式中 平均波高 m m h 平均波周期 s m T W 计算风速 m s D 风区长度 m 水域平均深度 m m H g 重力加速速度 m s2 内江职业技术学院 12 水建一班 9 平均波长可以按下式计算 4 2 1 3 2 2 2 m m m gTH Lth L 对于深水波 即 时 可以简化为 m 0 5HL 4 2 1 4 2 2 m m gT L 式中 平均波长 m m L 坝迎水面前水深 m m T 风雍水面高度可按照下式计算 4 2 1 5 2 ecos 2 m KW D gH 式中 e 计算点处的风雍水面高度 m D 风区长度 m 综合摩阻系数 取 3 6 10 6 K 计算风向与坝轴线的夹角 正向来波在单坡面上的平均波浪爬高可按下式计算 1 当 m 1 5 5 0 时 4 2 1 6 m 2 1 w mm K K Rh L m 式中 平均波浪爬高 m m R m 单坡坡度系数 若坡度为 即等于 cot 斜坡的粗率渗透系数 根据护面类型由表 2 1 查得 K 经验系数 按表 2 2 查得 w K 表 4 1 糙率几渗透性系数K 护面类型 K 光面不透水护面 沥青混凝土 1 00 混凝土或混凝土板0 90 草皮0 85 0 90 砌石0 75 0 80 抛填两层块石 不透水基础 0 60 0 65 内江职业技术学院 12 水建一班 10 抛填两层块石 透水基础 0 50 0 55 表 4 2 经验系数 w K W gH 11 522 533 54 5 w K1 001 021 081 161 221 251 281 30 2 当 m 1 25 时 4 2 1 7 m0wm RK K R h 式中 无风情况下 平均波高 1 0m 光滑不透水护面 1 的爬高值 由 0 R m hK 表 4 3 查得 表 4 3 值 0 R m00 51 01 25 0 R1 241 452 202 50 3 当 1 25 m 1 5 时 可由 m 1 25 和 m 1 5 的计算值按内插法计算 水库多年平均最大风速为 24m s 等效风区长度根据 1 10000 地形图量得 正常 运用情况下采用多年平均最大风速的 1 5 倍 非常运用情况下采用多年平均最大风速 坝顶超高计算结果见表 2 詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 坝顶高程为 1230 55m 取防浪墙高度为 1m 防浪墙顶高程 1231 55m 粘土心墙 顶高程 1230m 顶部设 0 5m 厚的砂土保护层 则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 内江职业技术学院 12 水建一班 11 表 4 4 坝顶超高计算成果表胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 运行情况 护面 类型 最大 风速 计 算 风 速 等效 吹程 De 水域 平均 水深 Hm 坝前 水深 H 平均 波高 hm 平均 波长 Lm 计算风向与坝 轴线法线夹角 风壅水 面高度 e 斜坡糙率 渗透性系 数 K 经验 系数 Kw 平均 波浪 爬高 Rm 累计频 率系数 设计 波浪 爬高 Rp 安全 加高 A 坝顶 超高 Y 静水位 坝顶高 程 校核洪水位 加非常运用 条件 24242891 22 46 12280 5115 480 50 61 16 1 452 450 7111228 121230 55 设计洪水位 加正常运用 条件 土石 均质 坝 24362802 15 15 12280 5115 480 50 61 16 1 452 450 7111224 441230 55 正常蓄水位 加正常运用 条件 24362712 13 7 12280 5115 480 50 61 16 1 452 450 7111222 001230 55 备注 1 本工程土坝为 2 级建筑物 地震烈度为 6 度 2 本表长度单位为米 时间单位为秒 3 设计风速的取值 正常运用条件下采用多年平均最大风速的 2 倍 非常运用情况下采用多年平均最大风速 4 设计波浪爬高值按工程等级确定 对于 2 级土石坝取累计频率 P 1 的爬高值 R1 内江职业技术学院 12 水建一班 12 4 2 2 坝体结构坝体结构 1 主坝 主坝坝型为土石均质坝坝 坝壳用砂砾料和碾碎的砂岩填筑 坝顶采用混凝土路 面 2 坝坡 根据坝体材料及坝体设计填筑指标要求 经坝坡稳定计算 确定上游坡为 1 3 0 下游坝坡为 1 3 5 在高程 1210 66 处设马道 马道宽 2m 鳃躋峽祷紉诵帮废掃減 3 筑坝土料 坝壳填筑采用溢洪道开挖石渣以及前张家塔料场的砂砾料 前张家塔料场场地平 坦 河漫滩上的砂砾料质量满足要求 适宜机械化开采 交通方便 平均运距 1km 粘土心墙填筑采用布尔台乡营盘料场 开采运输条件好 平均运距 3 5km 稟虛嬪赈维哜妝 扩踴粜 4 护坡 坝坡采用混凝土板护坡 厚度 t 按 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 附录 A 2 的公式 计算得 t 0 4m 取 t 0 4m 下游护坡采用碎石护坡 由上至下护至棱体排水 4 2 3 土坝渗流计算土坝渗流计算 渗流计算方法采用有限深透水地基上设灌浆帷幕的土石坝渗流 帷幕灌浆的防渗 作用可以用相当于不透水底版的等效长度代替 陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟 渗流分三种情况 上游为设计洪水位 校核洪水位 正常蓄水位和相应的下游水 位见图 4 1 正常蓄水位 设计水位 校核水位 内江职业技术学院 12 水建一班 13 图 4 1 各水位示意图 设计洪水位时 坝顶高程为 1230 55m 设计洪水位为 1224 44m 河床高度为 1186 00m 坝顶宽度为 10m 坝高为 44 55m m 3 0 m 2 5 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應 12 L L m 1230 55 1224 44 B m H 212 1 45m B m H 1 1 1 12 H m m 12 157m 上游水深 H 36 55m 下游水深 H 1 89m 12 h 1 2 21 2 1 LHHL 5 01 m q 2 2 2 2 1 hHH L k 6 8 10 6 ms m 3 y x k q H 2 2 1 x 0 114 5 x 4 11 9 1325 表 4 5 设计水位浸润线计算成果表 x m 01020304050 y m 36 5534 8133 1331 3629 4927 49 60708090100110114 5 25 3922 9720 3417 3213 638 402 93 校核洪水位时坝顶高程为 1228 12m 设计洪水位为 1224 44m 河床高度为 1186 00m 坝顶宽度为 10m 坝高为 44 55m m 3 0 m 2 5 钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 12 L L m 1228 12 1224 44 B m H 212 内江职业技术学院 12 水建一班 14 0 29 m B m H 1 1 1 12 H m m 12 121m 上游水深 H 37 71m 下游水深 H 2 15m 12 h 1 2 21 2 1 LHHL 5 45 m q 2 2 2 2 1 hHH L k 7 2 10 6 ms m 3 y x k q H 2 2 1 x 0 110 85 x12 6 1342 表 4 6 校核水位浸润线计算成果表 x m 01020304050 y m 37 7134 9633 2031 3429 3727 25 60708090100110110 85 24 9522 4219 5616 2011 944 753 42 正常蓄水位时 坝顶高程为 1230 00m 正常蓄水位为 1222 00 m 河床高度为 1186 00 m 坝顶宽度为 10m 坝高为 44 55m m 3 0 m 2 5 懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 12 L L m 1230 00 1222 00 B m H 212 3 47 m B m H 1 1 1 12 H m m 12 218 m 上游水深 H 37 71m 下游水深 H 2 15m 12 h 1 2 21 2 1 LHHL 4 73 m q 2 2 2 2 1 hHH L k 内江职业技术学院 12 水建一班 15 5 67 10 6 ms m 3 y x k q H 2 2 1 x 0 121 5 x33 9 32 1136 表 4 7 正常蓄水位浸润线计算成果表 x m 01020304050 y m 34 5332 3030 8129 2627 6225 88 60708090100110121 5 24 0121 9819 7417 2214 2610 491 65 4 2 4 稳定分析 坝坡稳定计算采用计及条块间作用力的简化毕肖普法公式如下 K sin tantan1 1 sectan secsec RMVW KbcubVW c 式中 W 土条重量 Q V 分别为水平和垂直的地震惯性力 U 作用于土条底面的空隙压力 土条重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角 b 土条宽度 土条地面的有效应力和抗剪强度指标 c M 水平地震惯性力对圆心的力矩 c R 圆弧半径 稳定计算系数见表 4 8 表 4 8 物理力学指标表 序号位置土料名称湿容重 3 cm g 饱和容重 3 cm g C kPa 度 1 坝壳堆石 1 8 2 心墙粘土 1 651 982010 4 3 反滤砂跞石 1 832 内江职业技术学院 12 水建一班 16 4 反滤碎石 1 952 0038 5 坝基砂砾料 1 8 6 坝基黄土 1 61 91 稳定计算有三种情况 施工期 稳定渗流期和水库水位骤降期 均质坝材料为粘土 湿容重 1 65 饱和容重 2 0 浮容重 0 5 3 m KN sat 3 m KN 3 m KN 坝基为砂砾料 湿容重 18 饱和容重 19 6 浮容重 0 5 3 m KN sat 3 m KN 3 m KN 施工期上游边坡稳定计算见表 4 9 下游边坡表 4 10 第一次试算假定 k 1 求得 k 25 1 7 5085 3 6371 第二次试算假定 k 1 25 求得 k 故取 k 1 2525 1 7 5085 7 6375 第一次试算假定 k 1 求得 k 23 1 1 5171 5 6360 第二次试算假定 k 1 23 求得 k 故取 k 1 2323 1 1 5171 2 6386 稳定渗流期下游边坡稳定计算见表 4 11 计算见附图 2 第一次试算假定 k 1 求得 k 31 1 2 4931 6460 第二次试算假定 k 1 31 求得 k 故取 k 1 3131 1 2 4931 7 6480 水位降落期上游边坡稳定计算见表 4 12 第一次试算假定 k 1 求得 k 8714 9 1 21 7202 4 第二次试算假定 k 1 21 求得 k 故取 k 1 21 8694 4 1 21 7202 4 内江职业技术学院 12 水建一班 18 表 4 9 施工期上游边坡稳定计算成果表 土条 编号 hi m rbh i wi sin i cos i w sin ii 1 B w tan i C b m i k 1 8 7 6 m i k 1 25 10 7 6 NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 31148 8 0 30 951 44 625 4188 80 876244 50 891240 26892 8 0 20 978 178 6152 3188 80 9273880 938383 6 1101488 0 10 994 148 8253 9188 80 969496 90 974484 6 0131934 4010330 1188 81548 91548 9 1162380 80 10 994238 1406 3188 81 0195841 014586 9 2172529 60 20 978505 9413 6188 81 0285961 018591 8 3182678 40 30 951803 5457188 81 026689 41 011688 8 4182678 40 40 9131071 1457188 81 012658 20 992651 5162380 40 50 8661190 2406 2188 80 988662 20 963667 9 6142083 20 60 8091249 9355 5188 80 952671 70 924679 71014880 70 7431041 6254188 80 906488 80 873508 2 83446 40 80 699357 176 2188 80 850341 80 813336 5085 76371 36375 7 内江职业技术学院 12 水建一班 19 表 4 10 施工期下游边坡稳定计算成果表 土条 编号 hi m rbh i wi sin i cos i w sin ii 1 B w tan i C b m i k 1 8 7 6 m i k 1 23 10 7 6 NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 22384 0 20 978 76 865 5188 80 952287 10 932282 8 14768 0 10 994 76 8131188 80 942389 40 922386 8 071344010229 3188 81478 11488 6 11019200 10 994192327 6188 81 019676 60 966684 6 21223040 20 978460 8393188 81 029680 21 024663 2 31324960 30 951748 8426188 81 026689 21 019690 3 41324960 40 913998 4426188 81 012762 51 003755 51324960 50 8661284426188 80 988762 30 977759 3 61019200 60 8091152327 6188 80 952662 40 939689 9 7713440 70 743940 8229 3188 80 906581 30 891589 2 80 5960 80 66976 816 4188 80 850381 40 834386 8 5171 16360 56386 2 表 4 11 稳定渗流期下游边坡稳定计算成果表 内江职业技术学院 12 水建一班 20 土条 编号 hi m rbh i wi sin i cos i w sin ii 1 B w tan i C b m i k 1 8 7 6 m i k 1 31 10 7 6 NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 21192 0 20 978 38 432 8188 80 927259 10 930298 3 14776 0 10 994 77 6132 4188 80 968481 80 970451 1 081560010266 2188 815851565 11019480 10 994194 8332 4188 81 019611 51 018632 21223360 20 978467 2398 6188 81 029670 81 026692 5 31325320 30 951759 6432 1188 81 026755 21 023736 7 41325280 40 9131011 2431 4188 81 012752 81 007735 9 51325240 50 8661262430 7188 80 9887370 982730 8 61019360 60 8091161 6330 4188 80 952645 40 845669 4 7713840 70 743943 6230188 80 906562 20 898686 4 823840 80 669307 265 5188 80 850399 20 841422 4 4931 264606480 7 表 4 12 水位降落期上游边坡稳定计算成果表 内江职业技术学院 12 水建一班 21 土条 编号 hi m rbh i wi sin i cos i w sin ii 1 B w tan i C b m i k 1 8 7 6 m i k 1 21 10 7 6 NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 32225 0 30 951 67 538 4188 80 878258 80 889255 6 26675 0 20 978 135115 2188 80 9273880 937384 4 1111345 5 0 10 994 134 5229 6188 80 968562 30 973560 1 0152011 5010343 2188 815821582 1172668 50 10 994266 9455 4188 81 019693 31 015694 7 2193325 50 20 978665 1567 5188 81 0298651 020869 5 3193973 50 30 9511192678188 81 026884 81 013885 7 4194189 50 40 9131675 8714 9188 81 0129960 995998 2 5173748 50 50 8661874 2639 6188 80 988886 60 967886 7 61430870 60 8091852 2526 8188 80 952794 90 927796 7 7102200 50 70 7431540 4375 5188 80 906782 80 878805 3 812160 80 699172 836 9188 80 850365 50 819375 3 7202 48714 98694 4 内江职业技术学院 12 水建一班 22 表 4 13 坝坡稳定计算成果表 计算工况上游边坡 m 稳定系数 K 下游边坡 m 稳定系数 K 允许稳定 系数 K 稳定渗流期 1 3 0 0 9529 1 2 51 311 30 水位降落期 1 3 0 0 8547 1 2 51 21 施工期 1 3 01 251 2 51 23 1 20 根据上述计算成果 采用上游 1 3 0 下游 1 2 5 满足边坡稳定要求 4 2 4 坝基处理工程坝基处理工程 1 坝基防渗 根据工程地质报告 河床段表层分布有厚 3 6 5m 的砂及砂砾石层 透 水性强 防渗采用截水槽 开挖至基岩 回填粘土 截水槽深 6m 边坡 1 1 底部设齿墙 以保证填土与基岩接触紧密 謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 由岩石试验结果 基岩属于软岩 表层基岩风化程度高 其下 20m 地段 透水性较强 需进行固结灌浆和帷幕灌浆处理 并在开挖的基岩面进行喷浆处 理 在粘土心墙和基岩接触部位进行固结灌浆 孔距 3m 孔深 10m 帷幕灌浆 孔孔距 3m 深度 25m 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚 2 坝肩处理 坝断面表面松动的岩石需清除 右坝肩风化层厚 8 16m 透水性较强 因 此 与粘土心墙连接的岸坡应开挖至强风化层底部 开挖边坡 1 1 2 并进行 基岩面喷浆和灌浆处理 灌浆孔距 3m 深度 10m 左坝肩开挖边坡 1 6 同 样进行基岩面喷浆和灌浆处理 莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 内江职业技术学院 12 水建一班 23 第五章第五章 溢洪道设计溢洪道设计 5 15 1 溢洪道地形资料溢洪道地形资料 库区两岸分水岭高程均在 750m 以上 库区外围断裂较发育 在库内被第四 系及第三系玄武岩覆盖 库区地下水类型有两种 第四系松散层孔隙潜水和前 第四系基岩裂隙水 水库不存在永久性渗漏问题 库岸稳定性较好 水库蓄水 后 局部地段可能产生浸没 但浸没面积甚小 库区两岸居民及耕地分散 库 区范围内无矿点分布 库区无水库淤积问题 水库蓄水后不致产生构造性诱发 地震 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 5 25 2 溢洪道地质资料溢洪道地质资料 溢洪道地基为晚元古代第三期侵入混合花岗岩 灰白色 肉红色 岩体风化 程度均为弱风化带 地下水类型为基岩裂隙水 对砼无腐蚀性 溢洪道部位断 层规模均较小 以陡倾角为主 完整性及强度与两侧岩体相差较小 闸室段基 础岩体中等透水性 完整性较差 应进行浅层固结和深部帷幕灌浆防渗处理 納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 5 35 3 溢洪道的位置选择溢洪道的位置选择 溢洪道在水利枢纽中位置的选择 关系的工程的总体布置 影响到工程的 安全 工程量 投资 施工进度和运用管理 原则上应通过拟定各种可能方案 全面考虑 则优选定 一般应考虑以下因素 風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙 溢洪道应位于路线短和土石方开挖量少的地方 坝址附近有高程合适的马 鞍形垭口 则往往是布置溢洪道较理想之处 拦河坝两岸顺河谷方向的缓坡台 地也适合布置溢洪道 溢洪道应力争位于较坚硬的岩基上 位于好岩基上的溢 洪道可以减省工程量 甚至不衬砌 应避免在可能坍塌的地带修建溢洪道 溢 洪道开挖出渣路线及弃渣场所应能合理安排 是开挖量的有效利用更具有经济 意义 此外还要解决与相邻建筑物的施工干扰问题 综上所述 本枢纽溢洪道 应选上坝线方案 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 内江职业技术学院 12 水建一班 24 5 45 4 溢洪道溢洪道布置布置 5 4 1 引水渠 引水渠进口布置应因地制宜 体形简单 当进口布置在坝肩时 靠坝的一 侧应设置顺应水流的曲面导水墙 靠山一侧应开挖或衬砌规则曲面 当进口布 置在垭口面临水库时 宜布置成对称或基本对称的喇叭口型式 铹鸝饷飾镡閌赀诨癱 骝 初拟引水渠段长 120 底宽 14 底高程 1221 00 边坡 1 1 引水渠mmm 首端为 32 5 的直线段 其后接一半径为 80的圆心角为的圆弧段 引mm50 水渠进口段剖面见图 4 1 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 图 4 1 引水渠进口段的剖面图 引水渠的布置应遵循以下原则 选择有利的地形 地质条件 引水渠轴线方向 应有利于进水 在平面上最好布置成直线 以减小水 头损失 增加其泄水能力 引水渠较长时 宜在控制段之前设置渐变段 其长度应据流速等条件确 定 不宜小于 2 倍堰上水深 若受地形 地质条件限制 引水渠必须转弯时 其弯曲半径不宜小于 4 倍的渠底宽 弯道至控制堰之间宜设计直线段 其长度不小于 2 倍堰上水头 引水渠底宽顺水流方向收缩时 其首 末端底宽之比宜在 1 5 3 之间 引水渠的横断面应有足够大的尺寸 以降低流速 减少水头损失 渠内设 计流速大于悬移质不淤流速 小于渠道不冲流速 且水头损失小 一般采用 3 5 横断面的侧坡根据稳定要求确定 为了减小造率和防止冲刷 引水渠 s m 内江职业技术学院 12 水建一班 25 宜做衬砌 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺 石基上的引水渠如能开挖整齐 也可以不做衬砌 纵断面应做成平底或底 坡不大的逆坡当溢流堰为实用堰时 渠底在溢流堰处宜低于堰顶至少 0 5H d 以保证堰顶水流稳定和具有较大的流量系数 夹覡闾辁駁档驀迁锬減 5 4 2 控制段 控制段设计 包括溢流堰和两侧连接建筑物 溢流堰的位置是溢洪道纵断 面的最高点 其堰顶高程与工程量的关系很大 所以控制堰轴线的选定应满足 下列要求 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 统筹考虑进水渠 泄槽 消能防冲设施及出水渠的总体布置要求 建筑物对地基的强度 稳定性 抗渗性及耐久性的要求 便于对外交通和两侧建筑物的布置 当控制堰靠近坝肩时 应与大坝布置协调一致 便于防渗系统布置 堰与两岸的止水 防渗排水应形成整体 控制堰的型式 基本尺寸和布置方式是溢洪道泄流能力的决定性因素 由 于随着泄流能力的不同 洪水期可能出现的最高水库洪水位也不同 即坝高也 要不同 所以控制堰的合理设计 归结为拟定不同方案 进行调洪演算 对包 括拦河坝和溢洪道在内的枢纽总体的技术经济条件加以比较 从而选定 偽澀锟 攢鴛擋緬铹鈞錠 设置控制堰段要解决的主要问题包括选择溢流堰断面型式 决定堰顶是否 设闸门控制 通过调洪演算选定堰顶高程和孔口尺寸 选定闸门型式以及与控 制堰有关的结构的平面和剖面布置等 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 溢流堰型式应根据地形 地质 水力条件 运用要求和技术经济指标等因 素 经综合比较选定 堰型可选用开敞式型式 但与溢流坝相比 其堰体高度 很低 与泄水闸相比 其闸后落差较大 溢流堰体型设计的要求是尽量增大流 量系数 在泄流时不产生空蚀或诱发振动的负压 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼 溢流堰前缘长度和孔口尺寸的拟定以及单宽流量的选择 可参考重力坝的 有关内容 选定调洪起始水位和泄水建筑物的运用方式 然后进行调洪演算 得出水库的设计洪水位和溢洪道的最大下泄量 满足条件后 在此基础上 通 过分析研究在拟定若干方案 分别进行调洪演算 得出不同的水库设计洪水位 内江职业技术学院 12 水建一班 26 和最大下泄量 并相应定出枢纽中各主要建筑物的布置尺寸 工程量和造价 最后 从安全 经济以及管理运用等方面进行综