碾压混凝土拱坝设计大纲

1FJD31060FJD水利水电工程技术设计阶段碾压混凝土拱坝设计大纲范本水利水电勘测设计标准化信息网1997年4月2水电站技术设计阶段碾压混凝土拱坝设计大纲主编单位主编单位总工程师参编单位主要编写人员软件开发单位软件编写人员勘测设计研究院年月3目次1引言42设计依据文件和规范43基本资料44拱坝布置75拱坝应力分析126坝肩稳定分析157坝基处理198碾压混凝土拱坝温控及结构分析239拱坝构造2710碾压混凝土拱坝观测2911专题研究3012工程量计算3013应提供的设计成果3041引言工程位于省市（县）境内；是河（江）支流河（江）上第梯级水电站。本工程以为主，兼以等综合利用的水利水电枢纽工程。挡水建筑物为碾压混凝土拱坝，最大坝高M，水库正常蓄水位M，总库容亿M3,电站机组台，总装机容量MW，保证出力MW，多年平均发电量MWH。本工程初步设计于年月审查通过，选定坝址，坝型为碾压混凝土拱坝。2设计依据文件和规范21有关本工程的主要文件1工程初步设计报告；2工程初步设计报告审批文件；3工程初步设计研究专题报告；4工程文件；5工程纪要。22主要设计规范1SDJ1278水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区，丘陵区部分）（试行）及补充规定；2SD14585混凝土拱坝设计规范（试行）；3DL/T500592碾压混凝土坝设计导则；4SDJ2178混凝土重力坝设计规范（试行）；5SDJ1078水工建筑物抗震设计规范（试行）；6SDJ33689混凝土大坝安全监测技术规范。3基本资料31工程等别与建筑物级别1工程等别5工程的坝高M，水库总库容亿M3。工程建成后具有使下游KM的城市防洪能力达到年一遇的设防标准，保护农田面积万亩，设计灌溉面积万亩，工程总装机容量MW等效益。根据SDJ1278及其补充规定，本工程等别属等工程。2建筑物级别根据SDJ1278的规定，确定工程碾压混凝土拱坝为级建筑物。32洪水标准321洪水标准1设计洪水重现期为A；2校核洪水重现期为A；3施工期坝体挡水洪水重现期为A。322洪水流量1设计洪水流量QM3/S；2校核洪水流量QM3/S；3施工期坝体挡水洪水流量QM3/S。323水库上下游防洪标准1水库调洪时坝前限制最高水位M；2水库调洪时下泄设计洪水流量QM3/S；3水库调洪时下泄校核洪水流量QM3/S。33水文水位与流量关系曲线提示应附水位流量关系图。34泥沙1年水库泥沙淤积高程M；2泥沙的内摩擦角；3泥沙的浮容重NT/M3。35气象351气温表1气温单位月份项目123456789101112年平均多年月平均气温多年最低月平均气温6多年最高月平均气温7352日照表2多年平均太阳辐射热单位J/CM2月份123456789101112年总辐射热量月总辐射热量353水温表3水温单位月份123456789101112年平均月平均水温354风速1风向2风速多年平均最大风速M/S；VMAX多年实测最大风速M/S；实测多年平均风速M/S。36坝址区地形资料坝址区地形图。37坝区工程地质资料1坝区工程地质报告。2坝区地质总平面图。坝区地质平切面图。坝区地质剖面图。3坝区的地质构造，断层破碎带、软弱带（层）、节理、裂隙的分布以及产状等。4坝区岩体物理力学参数。38地震烈度1基本烈度根据国家地震局（或有关单位）鉴定本工程区地震基本烈度为度。2设防烈度根据SDJ1078的规定，本工程大坝设防烈度为度。39碾压混凝土物理力学特性1碾压混凝土按龄期天标号设计。2碾压混凝土弹性模量104MPA、变形模量104MPA。3碾压混凝土抗渗标号为。84碾压混凝土容重T/M3。5碾压混凝土泊松比取。6碾压混凝土热学性能线胀系数1041/，导热系数，混凝土绝热温升，混凝土散热系数。4拱坝布置提示按初步设计阶段成果，工程的拱坝坝型为，坝轴线位置选在。根据初步设计报告审查意见；并研究了有关专家咨询意见；同时结合新提供的工程地质资料等，需要在初步设计的基础上，对拱坝布置及坝型作进一步优化，以确定本设计阶段较优的拱坝布置方案。41坝轴线位置优化411主要原则1在满足枢纽整体布置总要求的前提下，坝轴线位置选择要为简化枢纽总布置，减少各建筑物间相互干扰创造条件。2尽量避开不利的工程地质条件（如断层带影响），使拱坝坝基着落在较完整的基岩上。3要求两岸坝肩有足够的抗力体范围。4尽量使坝轴线选在河谷相对狭窄部位。5尽量避开坝基高边坡开挖的情况。412坝轴线方案优化提示根据上述拱坝坝轴线布置原则，在初步设计所选定的坝轴线位置的基础上进行坝轴线微调，优化后确定。413坝轴线位置优化程序坝轴线方案拟定各方案的拱坝布置技术经济分析包括坝体应力分析，坝肩稳定分析，施工条件分析，工程量计算，其它条件分析。综合比较，确定坝轴线位置图1坝轴线位置优化程序42拱坝布置9421拱坝坝型提示为了发挥碾压混凝土筑坝技术的快速施工优势，确保碾压混凝土施工质量，同时结合我国目前碾压混凝土拱坝施工水平和实践经验，根据初步设计阶段坝型比较论证结果，拱坝坝型以采用（三心圆或单心圆等）单曲拱坝较好。422确定建基面提示根据SD14585关于坝基开挖深度的规定，“一般高坝应尽量开挖至新鲜或微风化的基岩，中坝应尽量开挖至微风化或弱风化中、下部的基岩”，同时结合本工程的坝基地质条件和物理力学性质等因素，经工程类比后，确定拱坝建基面及坝底建基高程。423拱坝体形优化设计4231一般原则1力求拱坝体形简单，以利加快碾压混凝土施工速度，确保施工质量；2在满足坝体强度要求的同时，最大限度地改善坝肩稳定条件；3满足坝身泄洪建筑物布置的要求；4充分考虑工程具体条件。4232体形设计基本条件除有关基本资料和参数外，结合拱坝体形设计还应有以下设计条件1拱坝轴线位置选在位置；2水库正常蓄水位M，经计算分析确定坝顶高程M，最大坝高M3根据河床部位的河谷形状，经初步设计论证确定在河床部位设置垫座，垫座顶部高程M，拱坝体形设计中采用的计算坝高M；4按“U”型河谷进行拱坝体形设计。4233拱坝体形优化1拱冠剖面优化拱冠剖面的几何描述，见图210图2主要参数T0坝顶厚度，取T0M；TB拱冠剖面底厚，要求TB023H0，取TBM；H1上游坝面倒悬部分高度，取H10304H0M；K1上游坝面倒悬坡度，一般K1014，取K1；K2下游坝面上段折线坡度，取K2；K3下游坝面下段折线坡度，取K3；ZC下游坝面上下段折线相交处高程，取ZCM。2水平拱圈优化水平拱圈几何描述，见图3图311主要参数拱厚，MTC拱冠处拱厚，由拱冠剖面形状确定；T1左半拱变曲率处拱厚，一般T1TC；TR右半拱变曲率处拱厚，一般TRTC；T1左拱端拱厚，一般T1TC；TR右拱端拱厚，一般TRTC。水平拱圈上游面圆弧半径，MRCU中圆部分上游面圆弧半径，取RCU；RLU左侧圆部分上游面圆弧半径，取RLU；RRU右侧圆部分上游面圆弧半径，取RRU。中圆中心角，（）CL左中圆中心角，一般取CL2030；CR右中圆中心角，一般取CR2030。各计算高程拱端中心角，（）1左拱端中心角，取1（）；R右拱端中心角，取R（）。3拱坝中心线平面位置优化拱坝中心线平面位置描述（图4示）图412主要参数控制点A的大地坐标（A点为拱坝中心线与坝轴线的交点）控制点NEA拱坝中心线方位为NE。4拱坝体形优化设计5选定体形几何参数特征值表4选定体形几何参数特征表项目单位数值坝型计算坝高M坝顶厚度M坝底厚度M最大中心角顶拱中心线弧长M厚高比弧高比坝体体积万M3其它5拱坝应力分析51拱坝应力分析内容和分析方法511拱坝应力分析内容5111拱坝应力分析的主要内容一般包括1计算坝体应力分布状态（包括坝体位移图、拱向应力、梁向应力、坝面主应力分布图）；2坝体应力控制部位和应力控制值计算；3坝体削弱部位（如孔洞、泄水管道部位等）的局部应力计算分析；4需要时分析坝基内部应力。提示设计时可根据工程规模，拱坝结构的具体情况，坝区自然条件（如坝基条件，气温条件，荷载变化条件等），计算上述内容的部分或全部，或另加其它内容。5112拱坝应力分析中，要考虑下述问题1如坝体内设有大的孔洞，应考虑其对坝体应力的影响；2基础变形对坝体应力的影响；133分期蓄水，分期施工和施工程序对坝体应力的影响；4温度荷载对坝体应力的影响；5混凝土徐变对坝体应力的影响；6在施工期坝体自重作用对坝体应力的影响；7当拱坝设有重力墩，推力墩，基础垫座或周边缝时对坝体应力的影响。提示上述问题，可根据其重要性和必要性，有的放矢选取。512拱坝应力分析方法1拱梁分载法根据拱坝设计规范规定，拱坝应力分析一般以拱梁分载法计算成果作为衡量强度安全的主要标准，故本工程的拱坝应力分析采用拱梁分载法为主。2有限元法3结构模型试验提示在拱坝应力分析中，根据工程的重要性，应进行有限元法或结构模型试验加以验证。必要时，二者同时进行，相互验证。当拱坝内设有大的孔洞，基础条件复杂，或为研究局部应力状态等，应采用有限元法或结构模型试验。52基本设计参数521拱坝体形参数提示根据“423拱坝体形优化设计”成果采用。522物理力学参数1坝体混凝土物理力学参数混凝土容重T/M3，混凝土变形模量104MPA，混凝土泊松比，混凝土线胀系数1041/2坝基岩体变形模量及泊松比表5坝基岩体变形模量及泊松比岩性变形模量，104MPA泊松比3坝基综合变形模量表6坝基综合变形模量单位104MPA计算高程，M左岸右岸53荷载及荷载组合14531荷载在一般情况下有1水压力正常蓄水位M及相应的尾水位M。上游设计洪水位M及相应的尾水位M。上游校核洪水位M及相应的尾水位M。施工期遭遇洪水位M及相应的尾水位M。2泥沙压力淤沙高程M。淤沙浮容重T/M3。淤沙内摩擦角。3自重坝体混凝土容重T/M3。4温度荷载根据SD14585附录二中“七、温度荷载”部分所提供的有关计算公式，经计算分析，用于拱坝应力常规分析的温度荷载见表7所列。表7温度荷载单位计算高程MRM设计温降RDRM设计温升RD5地震荷载地震设防烈度。6其它荷载，。532荷载组合在一般情况下有1基本组合水库正常蓄水位及相应的尾水位，泥沙压力，自重，设计温降。上游设计洪水位及相应的尾水位，泥沙压力，自重，设计温升。坝体自重。2特殊组合上游校核洪水位及相应的尾水位，泥沙压力，自重，设计温升。施工期遭遇洪水位及相应的尾水位，渡汛时坝体临时断面自重，设计温升。基本组合地震荷载。提示荷载组合可根据工程的实际情况，依据规范要求来确定。1554坝体应力控制指标表8坝体应力控制指标单位MPA最大主压应力最大主拉应力荷载组合上游坝面下游坝面上游坝面下游坝面基本组合特殊组合无地震有地震注此表与拱梁分载法计算成果相配套55拱坝应力分析551拱坝拱梁分载法应力分析1单项荷载作用时应力分析。正常蓄水位时水荷载作用下坝体应力分析；自重荷载作用下坝体自重应力分析；温度荷载（设计温降与设计温升）作用下坝体温度应力分析。2各组合荷载工况时的坝体应力分析。3坝基变形模量对坝体应力影响的敏感性分析。552三维有限元分析提示1有限元法特别适用于以下情况1体型复杂的拱坝；2坝体开设底孔、中孔、表孔或廊道的拱坝；3布置有垫座，推力墩或重力墩的拱坝；4拱坝的动力分析，特别是当需要考虑水与坝体耦合作用时；5需要考虑坝基软弱夹层、断层、裂隙或坝体分缝、裂缝等非线性分析时。2在划分单元时，坝体中部区域用20节点曲边六面体等参单元，建基面附近的坝体区域用退化单元或四面体、五面体、三棱柱单元。3在坝基变形对坝体应力影响的有限元分析中，有三种分析方法1考虑一定的坝基范围，然后在坝基边界处刚固。对坝基的模拟一般采用四面体单元或8节点六面体单元，对软弱夹层或断层用非线性夹层单元。2可采用无穷元模拟拱坝坝基，这种方法反映了整个坝基对坝体的影响，较切合实际。3用伏格特理论模拟坝基，此法的优点是计算结果易与拱梁分载法结果相比较。553拱坝结构模型试验提示在拱坝应力分析中，拱坝结构模型为静力模型，用于研究坝体应力和位移状态、坝体的破坏机理和承载能力。用它研究拱坝坝体应力的特殊问题时，更为方便。例如坝内开孔的应力、孔口、闸墩局部刚度对拱坝应力的影响，坝体加高的应力分析问16题等。静力学模型把坝基视为承力体，也就是说，在进行拱坝超载试验时，坝基不会首先破坏。通过静力学模型研究坝体的破坏现象，除了可以了解坝体潜在的超载能力外，还可以观察到拱坝整体破坏前可能出现的局部损伤及应力调整情况。554拱坝动力分析1三维有限元动力分析。2动力模型试验。6坝肩稳定分析61坝区岩体地质结构特征及物理力学参数611坝区岩体地质结构特征1节理裂隙特征，见表9表9节理裂隙特征表组号分布范围产状充填物发育程度2断层特征，见表10表10断层特征表断层号分布部位等级产状充填物发育规模3软弱岩带特征，见表11表11软弱岩带特征表主要物理力学参数软弱岩带岩性分布部位抗压强度MPA变形模量104MPACMPAF4坝区岩体各岩性的物理力学参数，见表12表12各岩性的物理力学参数岩性容重T/M3泊松比变形模量104MPACMPAF612抗剪强度设计值，见表13表13抗剪强度设计值类别节理裂隙抗剪断强度抗剪强度17或断层编号F1C1,MPAF2C2,MPA节理裂隙岩层/层面结构面断层软弱岩体非结构面坝基岩体坝与基础接触面62坝肩稳定分析方法621坝肩抗滑稳定分析1刚体极限平衡法；2将坝和地基作为弹性或弹塑性的有限元法；3地质力学模型试验。提示关于坝肩抗滑稳定分析，以刚体极限平衡法为主，对于大型工程或复杂地质情况时，要辅以地质力学模型试验和有限元法计算。622坝肩变形稳定分析1三维有限元法；2地质力学模型试验。提示在坝肩附近下游存在有较大断层或软弱岩带时，应进行变形稳定分析。623刚体极限平衡法坝肩稳定分析应按空间问题处理。结合本工程具体情况，采用三维刚体极限平衡法为主，进行抗滑稳定分析。提示1在情况简单无特定的滑裂面和作初步估计时,可按平面分层进行稳定计算。2当滑动体为四面体时，采用矢量代数法，三维浮值分析法计算，也可用赤平投影法计算。对于多块体组成的复杂基岩的深层抗滑稳定问题，可采用等K值法进行计算。63三维刚体极限平衡法坝肩稳定分析631可能滑动体边界条件分析结合本工程特定地质条件，经分析，可能滑动体边界的组合情况见表14。表14可能滑动体边界条件可能滑动体编号上游拉裂面P1底滑缓面P2侧滑陡面P3侧滑陡面P4图示左IL产状坝性质肩IIL产状性质18右IR产状坝性质肩IIR产状性质注表中“性质”指假定面或某条断层面或某组节理裂隙面632荷载与荷载组合6321荷载计算坝体推力采用拱梁分载法计算成果，并取各荷载组合中最不利的情况。岩体自重可能滑动体的岩体自重，从安全余度考虑，不计强风化岩体部分的自重。渗透压力渗透压力计算假定是在滑动面上上游点的渗压强度取其作用水头，下游出露点的渗压强度取零（当出露点在下游水位以上时）或下游尾水的作用水头（当出露点在下游水位以下时），在上游点与下游出露点之间按线性分布取值，并将其计算的渗透压力值称为100渗压值，记UMAX。设计渗压值，类比工程设计经验，可取UMAX值的50。提示当坝肩稳定安全系数较低，需要有可靠排水措施保证时，其设计渗压值也可取UMAX值的33，但要经充分论证。地震力地震区的坝肩稳定分析，其地震力应按SDJ1078的有关规定计算。6322荷载组合基本组合坝体推力岩体自重渗透压力特殊组合（无地震）坝体推力岩体自重渗透压力特殊组合（有地震）坝体推力岩体自重渗透压力地震力633抗滑稳定安全系数6331抗滑稳定计算公式1KNFCAT112FT22式中K1和K2抗滑稳定安全系数；N垂直于滑动方向的法向力；T沿滑动方向的滑动力；A计算滑裂面的面积。19公式1中的抗剪断强度参数，即摩擦系数F1和凝聚力C1值，应按相应于材料的峰值强度采用。公式2中的抗剪强度参数，即摩擦系数F2，应按相应于下述特性值取用，对脆性破坏的材料，采用比例极限；对塑性或脆塑性破坏的材料，采用屈伏强度；对已经剪切错断过的材料，采用残余强度。6332允许抗滑稳定安全系数根据拱坝设计规范，在本工程的坝肩稳定分析中，允许抗滑稳定安全系数采用值见表15。表15允许抗滑稳定安全系数采用值荷载组合抗剪断时抗剪时基本无地震特殊有地震634最不利的滑动体分析1最不利的可能滑动体边界组合分析；2最不利的可能滑动体计算高程（或部位）分析；3最不利的可能滑动体滑型分析。635影响抗滑稳定的主要因素分析1结构面产状对抗滑稳定影响的敏感性分析；2渗压取值对抗滑稳定影响的敏感性分析；3抗剪强度参数取值对抗滑稳定影响的敏感性分析。64有限元法分析641平面非线性有限元分析提示平面拱圈是拱坝的一种基本结构，通过平面非线性有限元分析，可以了解各个拱圈失稳的可能性，找出薄弱部位。同时便于进行各种地基处理方案的比较。平面有限元分析一般可用于研究平面拱圈的稳定安全系数、软弱带对拱座稳定的影响及处理方案的比较，建基面开挖深度的比较等。642三维有限元分析提示拱坝是一个空间结构，因此，要较合理的研究坝肩稳定问题，应进行三维有限元空间分析。在进行空间分析中，将坝体及两岸和河床地基全部包括在内，以便考虑坝体及坝基的全部相互影响，这不仅可以较全面了解地基的应力分布和变形的特点，也可以了解坝体的应力分布和位移的特点，所以，三维有限元法是进行大坝整体结构安全度评价的主要分析方法之一。2065地质力学模型试验提示地质力学模型试验是研究坝体及坝基的应力、变位和失稳问题的一种重要手段。该试验需模拟坝体与地基及其具有代表性的各种不连续面和它的力学性能，研究拱坝在各种荷载作用下坝体及地基变形、裂缝发展情况、处理效果、破坏机理以及测定超载系数和观测部分应力值。7坝基处理71坝基处理要求及措施711碾压混凝土拱坝的地基经处理后，应达到下列要求1具有足够的整体性和稳定性，保证抗滑安全。2具有足够的强度和刚度，能承受拱坝传来的力和各种荷载，不发生不能容许的变形。3具有足够的抗渗性和有利的渗流场，满足渗透稳定要求，降低渗透压力。4具有足够的耐久性，以免在水的长期作用下恶化。5坝体和地基接触面的形状适宜，避免不利的应力分布。712坝基处理措施提示依据坝基处理要求，结合本工程地质条件，并通过坝体应力分析和坝肩稳定分析的结果，可采取的处理措施有坝基开挖、固结灌浆、接触灌浆、防渗帷幕、坝基排水、断层破碎带与软弱夹层的处理（包括用混凝土置换）以及采用预应力加固基岩等。72坝基开挖721坝基开挖深度提示坝基开挖深度应达到拱坝布置的设计嵌入深度，并要求坝基开挖后坝基面平顺，避免产生不利的应力分布。722拱座开挖型式设计1拱座半径向开挖型式研究。2拱座半径向开挖型式确定。提示1拱座开挖型式主要分为全径向开挖和非全径向开挖两大类，半径向开挖为非全径向开挖型式之一。一般建议研究半径向开挖型式。2如拱端厚度较大而使开挖量过多时，可采用非全径向开挖。而对较高拱坝坝体应力值较大时，需要进行计算分析论证。3拱座非全径向开挖型式研究，主要是通过有限元法分析，论证对大坝结构和坝肩稳定性的影响程度。4拱座半径向开挖型式确定，一般指拱端的切角度数设计，通常取1015左21右。723坝基开挖边坡设计1边坡马道设置方案研究；2开挖边坡坡度确定；3边坡稳定分析及加固措施设计；4坝基开挖开口线设计（包括开挖剖面图，开挖线的控制点坐标，开挖工程量，边坡加固措施工程量）。724坝基开挖的爆破方式提示坝基开挖的爆破方式主要有预裂爆破和光面爆破。可根据坝基岩性特征，施工条件，对坝基开挖的具体要求等，并通过现场试验来确定设计方案。73固结灌浆和接触灌浆731固结灌浆1固结灌浆的范围和孔深；提示1固结灌浆的范围和孔深，主要根据基岩的裂隙情况，受力条件，坝基和拱座的变形控制和稳定要求确定。一般要求对拱坝坝基进行全面的固结灌浆并在坝底以外上下游区各设几排固结灌浆孔。如岸基岩体裂隙较多，为减小拱座变形，增加坝肩岩体的抗滑稳定，应向岸基下游扩大固结灌浆的范围。2固结灌浆的孔深可分为浅孔和深孔两类。浅孔固结灌浆是以加固基岩表层为主，布孔均匀且范围较大，孔深一般为5M15M，灌浆压力较低，一般以弹性波速4000M/S作为灌浆孔深度的控制标准。深孔固结灌浆主要是加固基岩深部的断层破碎带或软弱夹层，孔深可达15M30M，灌浆压力较高，布孔较集中。2固结灌浆的孔距和孔向；提示固结灌浆的孔距和孔向，应根据岩体裂隙发育程度和方向来确定。灌孔宜与裂隙正交，孔距一般采用36M，呈梅花型布置。3固结灌浆压力；提示1固结灌浆压力宜通过灌浆试验确定，为提高灌浆效果，在保证不掀动岩石的条件下，可取较大值。一般无混凝土盖重时取02MPA04MPA，有混凝土盖重时取03MPA07MPA。2对岸坡基岩进行固结灌浆时，应严格控制灌浆压力，以保证岸坡稳定。3如采用沿孔深分序进行固结灌浆，灌浆压力可随孔深的增加而适当提高。4对缓倾角节理、裂隙较发育的地段，灌浆压力应适当降低。5灌浆材料一般多取用水泥浆液，为进一步提高岩体变形模量及提高岩体抗剪强度，经研究论证可取用超细水泥浆液。732接触灌浆7321接触灌浆目的22提高坝基接触面上的抗剪强度和抗压强度，防止沿基础接触面渗漏，并弥补由于表层固结灌浆效果不好，或由于坝基开挖不当造成施工质量不好等缺陷。7322接触灌浆主要部位1坡度大于5060的陡壁面；2上游坝基接触面；3在基岩中开挖的所有槽、井、洞等回填混凝土的顶部；7323接触灌浆布置74坝基防渗和排水741坝基防渗处理1防渗帷幕线；提示1坝基防渗帷幕线的位置，一般在沿坝锤底部的压应力区，并尽可能靠近上游坝面。帷幕线伸入岸坡内的方向最好大致与拱端上游弧面相切，其伸入长度一般是帷幕延伸至正常蓄水位与相对隔水层相交处，或帷幕延伸至正常水位与蓄水前的天然地下水位线相交处。伸入两岸的帷幕线与河床部位的帷幕线应保持连续性。2帷幕灌浆可在基础廊道内进行，两岸山坡的帷幕灌浆可在两岸岩体中设置的灌浆平洞内进行。3帷幕灌浆材料一般采用水泥灌浆，在水泥灌浆达不到防渗要求时，可采用超细水泥浆液。2帷幕灌浆的深度提示1防渗帷幕灌浆深度应根据坝高、基岩地质条件、岩体的单位吸水量等因素结合拱坝的稳定要求确定，原则上应伸入相对隔水层。若相对隔水层埋藏较深，其深度一般可取0508倍坝高。2相对隔水层的标准，我国对于70M以上的高坝，取单位吸水率（）小于001L/MINMM为准。3防渗帷幕的厚度；提示1防渗帷幕的厚度，包括排数、排距、孔距及孔向，并应根据地质条件，拱坝稳定要求，灌浆试验资料及允许水力坡降等有关因素确定。2帷幕的排数高拱坝一般采用三排帷幕孔，主帷幕孔在中间，上下游各设副帷幕孔；中高拱坝一般采用两排孔，主帷幕孔在下游，副帷幕孔在上游；低拱坝一般采用一排帷幕孔。3帷幕孔的方向宜向上游倾斜，倾角不大于1015。4帷幕孔的孔距，一般采用15M30M，首序孔距用6M，在灌浆过程中逐步加密。排距一般比孔距略小。4灌浆压力。提示帷幕灌浆必须在浇筑了一定厚度的坝体混凝土作为盖重后进行。灌浆压力应通过23灌浆试验确定，在保证不破坏岩体的条件下取较大值；通常在帷幕顶部段压力不宜小于15倍坝前静水头，在孔底部不宜小于23倍坝前静水头。742坝基排水设计1坝基排水布置；提示1坝基排水一般设置一排主排水孔，在基础灌浆排水廊道内钻孔，必要时另设排水廊道，钻设辅助排水孔12排，进行钻孔排水。当坝基存在缓倾角裂隙时，要增加排水孔。对高坝以及两岸地形较陡，地质条件较复杂的中坝，宜在两岸设置多层排水平洞，在平洞内钻设排水孔。在防渗帷幕下游侧设置坝基排水，排水孔与帷幕下游侧的距离应不小于防渗帷幕孔中心距的12倍，且不得小于2M4M。辅助排水孔距主排水孔也要有一定距离。2排水孔幕应连成一片。进入廊道和平洞的渗水，由排水沟通至集水井，自流或抽排出坝外。2排水孔的孔距与深度；提示主排水孔的孔距一般为3M左右，辅助排水孔的孔距一般为3M6M。孔径不宜小于15CM。主排水孔深度在两岸部位可采用帷幕孔深的4075，河床部位的主排水孔深度可不大于帷幕孔深度的60。3排水设计应注意问题。提示在有断层、软弱夹层或节理密集带的岩体设置排水设施时，应注意防止管涌和坍孔。当坝基内有较大范围的成层透水区，或可能引起坝基滑动的软弱夹层面时，除加强防渗措施外，排水孔宜穿过这些部位，并采取防止渗透变形和孔壁坍落的保护措施。75断层破碎带和软弱夹层的处理751陡倾角断层破碎带的加固处理提示一般措施有1断层组成物为胶结良好、质地坚硬的构造岩，对整个坝基的强度，稳定和变形的影响较小时，可将表层较破碎的部分挖除，并进行固结灌浆。2断层组成物为糜棱岩、断层泥等软弱构造岩，对整个坝基的强度、稳定和变形有严重影响时，可采用局部挖除断层物质，回填混凝土（即混凝土置换）处理。3断层的两侧应加强固结灌浆。752缓倾角断层破碎带或软弱夹层的加固处理提示1对埋藏较浅的部位，可用固结灌浆、抗滑键等方法处理，如效果达不到要求时，应予以全部挖除，并采用回填混凝土置换等方法。2对埋藏较深者，可采用深层固结灌浆，井形布置层内隧洞再回填混凝土置换等。753断层破碎带或软弱夹层的防渗处理提示当坝基内的断层破碎带或软弱夹层有可能成为坝基渗漏通道，使地质条件恶化时，24应根据断层破碎带或软弱夹层的具体情况，作用水头，库水侵蚀性等因素，进行专门的防渗处理（如防渗井塞等）。76预应力加固岩基提示当两岸坝肩岩体内存在断层破碎带、层间错动面等软弱结构面，使坝肩岩体的稳定安全系数受影响时，应采取适当的处理措施，如抗滑键、预应力锚固和高压固结灌浆。其中最有效的方法是用预应力锚固。而对拱坝坝肩岩体施加预应力锚固最常用的是钢丝索，即预应力锚索。8碾压混凝土拱坝温控及结构分缝提示碾压混凝土拱坝的温控设计可参照SD14585及DL/T500592有关规定进行。本大纲主要结合碾压混凝土拱坝结构特点，提出需要进行的设计内容。至于结构分缝的设计理论和设计方法，目前正在研究，并有待工程实践验证。81拱坝温度应力分析811碾压混凝土拱坝温度应力分析特点根据本工程的具体条件，拱坝温度应力分析的主要特点有1碾压混凝土中胶凝材料的水化速率低，水化热小，发热过程较长，坝体内的温度远没有达到稳定温度时，就要投入运行，即要蓄水发电。2坝体采用全断面薄层碾压，连续均匀升高，快速施工。3坝体内不埋设冷却水管。4在对骨料预冷的措施中，没有设置专门的冷却设备，仅采用冷水、冷风、凉棚等简单措施，以达到最大限度的节省冷却费用。812有关的基本资料8121坝址区气象资料，见表16表16气象资料项目月份年平均123456789101112月平均气温，月平均日照时数，H月平均水温，8122混凝土试验资料1碾压混凝土配合比，见表17；表17碾压混凝土配合比设计标号水胶比砂率胶材用量粉煤灰掺量外加剂掺量每方混凝土材料用量，KG/M3容重25KG/M3水水泥粉煤砂砂石外加剂KG/M3三级配（二级配）（常态）2水泥水化热试验结果，见表18；表18水泥水化热试验结果单位KJ/KG掺合料用量，水泥名称内掺粉煤灰外掺热峰出现时间H3天7天28天最终813坝体内最高温度分析1混凝土水化热温升碾压混凝土水化热最高温升可采用下式估算TRSN3式中TR碾压混凝土水化热最高温升，；碾压混凝土最终绝热温升，根据混凝土试验资料确定；N水平方向散热系数，根据坝体厚度和混凝土发热速率参数确定；S铅直方向通过浇筑层面的散热系数，根据坝体上升速度确定。根据3式的计算，可得表19坝体混凝土水化热最高温升。表19坝体混凝土水化热最高温升高程，M坝体厚度，MSNTR，2施工浇筑方案施工浇筑方案见表20。表20施工浇筑方案浇筑高程,M浇筑月份3浇筑温度浇筑温度确定原则取接近于月平均气温，并要求低于浇筑温度控制值26。结合表20的施工浇筑方案可得表21浇筑温度。表21浇筑温度（TP）浇筑高程，M浇筑温度，4坝体内最高温度TMAXTPTR4由4式得最高温度表22。表22坝体内最高温度高程，M最高温度，814碾压混凝土拱坝温度荷载计算碾压混凝土拱坝温度荷载可由下式计算5TTMMDD102式中TM,TD坝体平均温度荷载和等效线性温差；TM2,TD2运行期外界温度变化所引起的坝体平均温度和等效线性温差；TM0,TDO坝体混凝土最高平均温度和等效线性温差，其中有TDO0，TMO按4式计算。815温度应力分析提示温度应力分析可根据设计要求，按拱梁分载法或三维有限元法进行计算。82拱坝结构分缝设计821分缝设计原则1分缝的间距应满足温控防裂要求，根据目前国内工程实践经验，分缝间距控制在80M100M范围。2缝面按铅直径向缝布置。3分缝布置应考虑碾压混凝土大仓面快速施工的要求，即要求分缝的条数不宜过多，缝的构造型式简单，又要有利于大仓面碾压混凝土施工。4缝的位置应根据坝体温度应力场和坝体结构特点综合研究确定，有利于缝的作用得到充分发挥。5分缝型式应满足坝体混凝土温升未冷却到稳定温度场时，拱坝就具有蓄水发电条27件。同时分缝型式应具有重复再灌浆的功能，以保证大坝的安全运行。822坝体分缝方案研究1分缝方案；2分缝位置论证；提示应进行碾压混凝土拱坝有缝情况下的非线性有限元分析，论证缝的位置的合理性，缝的开裂机理，缝对拱坝整体结构安全的影响程度。3缝型式的研究；提示缝型式的研究，主要指缝的具体型式构造及二次灌浆系统设施。4坝体分缝方案比较选择。83碾压混凝土拱坝仿真分析提示碾压混凝土拱坝仿真分析要模拟1碾压施工全过程、浇筑时间、浇筑温度；2碾压混凝土拱坝分缝条件，；3碾压混凝土拱坝加载过程；4其它。9拱坝构造提示拱坝结构分缝，对于碾压混凝土拱坝，是特殊问题，应作专题设计，见“8碾压混凝土拱坝温控及结构分缝”。91坝顶布置提示根据目前国内外碾压混凝土拱坝建设实践及设计经验，主要的分缝方案组合有方案缝的类型诱导缝横缝上游周边应力释放缝IIIIII281坝顶（或防浪墙顶）高程应为水库静水位加H，H按下式计算（选其最大值）H2H1H0H6式中H坝顶距水库静水位高度，M；2H1浪高，M；H0波浪中心线至水库静水位的高度，M；HC安全超高，M。提示6式中各项值可按规范提供的公式计算；确定的坝顶高程（不考虑防浪墙）不得低于水库最高静水位。2坝顶宽度提示坝顶宽度根据断面设计，满足拱坝应力条件确定，同时要满足运行和交通等要求外，还要满足碾压混凝土施工要求，一般不应小于3M。3坝顶构造提示防浪墙宜采用钢筋混凝土构造，墙身高度一般采用12M；坝顶下游侧必须设置栏杆；坝顶路面应有横向坡度和排水系统等。92坝体防渗设计921坝体防渗设计提示综合分析国内外的工程实践，从防渗效果、有利于快速碾压施工等方面考虑，可推荐采用坝身碾压混凝土作为防渗体，即沿上游坝面设置一定宽度的二级配碾压混凝土，其抗渗标号可按90天龄期确定，取不小于S4S8。二级配碾压混凝土的厚度约为（1/101/15）倍坝高，并随水头增加而增加，最小厚度不得小于20M30M。同时要求在碾压混凝土防渗层外侧设置辅助防渗措施，可建议采用复合土工模，悬挂于模板内侧，施工时在二级配碾压混凝土和复合土工膜间浇20CM厚的富胶凝材料水泥砂浆，使用小型振捣器捣密实。922接缝止水及接缝灌浆系统设计1接缝止水提示在接缝上游侧应设置止水片。止水片每侧埋入混凝土的长度一般为20CM30CM，距上游坝面一般为20CM50CM。止水片与坝基岩石面必须妥善连接，埋入基础内深度一般为30CM50CM。2接缝灌浆系统设计提示接缝灌浆系统设计主要内容有1止浆片布置；2灌浆层层高确定，一般可为90M120M；293进浆管路与出浆管路布置；4二次灌浆系统布置。923坝体排水布置提示1碾压混凝土拱坝坝身一般需要设置竖向排水管，排水管可布置在三级配碾压混凝土中的上游侧，并应与径向廊道分层连通，不宜有急弯头。管距一般为25M35M，内径一般为15CM20CM。2坝内的排水汇入集水井后通过抽水排于坝下游河道中。93坝体碾压混凝土分区和碾压层设计931坝体碾压混凝土分区碾压混凝土标号。提示坝体碾压混凝土分区坝体采用三级配碾压混凝土，坝体上游侧防渗体采用二级配碾压混凝土，两者同仓同时浇筑碾压施工。在坝身孔洞周围可采用二级配碾压混凝土或预制钢筋混凝土构件。在坝体与基础面接触部位，设一层10M20M厚的常态混凝土垫层，并与坝身碾压混凝土同仓同时浇筑上升。932碾压层设计提示碾压层层厚可取030M，在每碾压层的层面上，采用打毛，冲洗，铺15CM20CM的水泥砂浆后再浇上一层的碾压混凝土。94坝内廊道及交通设计提示坝内廊道及交通设计原则见SD14585。但考虑到碾压混凝土拱坝施工特点，要求尽量简化设计，并不宜