片上水库毕业设计

1、设计总说明本设计来源于实际工程片上水库，水库控制流域面积10000平方公里，库容7.16亿立方米。死库容0.44亿立米可进行防洪、兴利的调节库容6.72亿立米。 片上水库兴利任务，主要是农业灌溉和工业供水，发电服从灌溉和工业供水，在灌溉和工业引水出口各修建一水电站，利用灌溉和工业供水发电。灌溉供水电站为季节性发电，引水流量33m3/s，采用2台机组，总装机容量1.6万千瓦。电站尾水位为105.0109.6m。工业给水结合发电，引水流量为4m3/s，装机2台机组，总装机容量2500千瓦，电站尾水水位为110.3m。由于水头变化范围较大，库水位在149m以下时，工业用水用旁通管下泄，此时机组可进行

2、检修。 枢纽建筑物包括主坝、溢洪道、导流泄洪洞、灌溉发电洞及枢纽电站组成。根据工程规模及其在国民经济中的作用，按SDJ12-78规范中设计标准，工程等级为二等，水库枢纽属于大（二）型，主要建筑物按二级设计，次要建筑物按三级设计，临时建筑物按四级设计。 本设计的主要任务是片上水库导流泄洪洞设计。设计的内容是：确定进日高程，选样首部进日建筑物的型式，拟定喇叭口、渐变段形式，构造及尺寸，选择拦污栅，闸门及启闭机械类型；根据泄洪流量确定隧洞断面型式及尺习，并根据水流、地质、隧洞直径拟定衬砌的型式及尺寸，进行相应的水力计算及结构计算；拟定细部构造:如灌浆孔布置、分缝、排水等。 本设计的主要技术资料:沿线

3、岩层岩性主要为粉砂岩、细砂岩及砾岩，岩石较为坚硬，坚固系数Fk =4，单位弹性抗力系数Ko=2KN/cm(200Kg/cm) ,弹性模数E=4105KN/cm2 (0.4105 Kg/cm2 )，透水性较大。岩层顷向下游，山口段节理发育。 本设计的原则为：通过毕业设计，使所学过的知识得到巩固扩大加深和系统化，同时加强运用理论知识解决实际问题的能力，提高对实际工程的设计计算，绘图等基本技能，并有助于培养和建立正确的设计思想，实事求是，刻苦钻研，通过自己的努力从中受益，为尽快适应将来的工作和学习打下坚实的基础。 由于时间比较短，有些地方难免做的不到位，做的不细致，望老师多多包涵。关键词:隧洞;闸门

4、;衬砌;挑流消能:闸室。 The Instruction of the DesignOriginally design and stem from the actual project-pieces of geak reservoir, pieces of peak reservoir lie shanxi province Rinshui county Nanping ditch 1 in the northwest of the village.0ozing the river master steam to get on of place of 5 kilometers, the res

5、ervoir controls 4990 sq.km.of drainage areas, capacity of reservoir 3.9,300 million cubic meters. Reservoir rely mainly on irrigating and generating electricity,is it prevent flood to combine, can is it irrigate high f1at,Jincheng,Yangcheng,Qinshui four land of county to pilot a ship into harbour,ar

6、ea 71. 1333. 333, long-term spread to 69333.333 hectares. The irrigated area i，set to can up the total trunk canal of the rice and four trunk canals to make up for 45 seconds by a flow of pilotting a ship into harbour, build the hydropower station of the pivot and hydropower station of the Chinese s

7、cholartree village in place of 24 kilometers of the total head of the canal of truck canal and low reaches, total installed capacity 31450 electricity. The reservoir prevents flood the standard .is designed as a century, check in millennium, protect the dam in ten thousand years. Pivot building incl

8、uding main dam, spillway, water conservancy diversion let out liongdong,is it generate electricity the hole and pivot hydropower station make up to irrigate. According to the scale of project and role in national economy, press SDJ12-Design standard in the 78 norm,project，etc.second-class,resevoir p

9、ivot belongs larg（2）type, the main building is designed according to second, the secondary building is according to designing tertiarily,the temporary building is designed according to four grades.Main task that design originally whether pieces of peak resevoir water conservancy diversion release fl

10、oodwater the design of the tunnel. The main content designed is:Confirm and import high Cheng,choose the first pattern of entering water buiding,draft the form of the horn mouth,according to release floodwater flow confirm tunnel section pattern and size, and according to ravers,geology,tunnel diame

11、ter draft is it buid form and size to line with, carry on corresponding water conservancy and calculate and the structure is calculated, Drafting the detail is being constructed. Block as to spillway water and soil design, stone of dam to make some rough sureness of the size nn the whole.Main techni

12、cal data originally designed:The rock stratum, rock along the工ine are, mainly flour sand and rock, finesand and rock and conglomerate, the rock is comparatively hard. Firm coefficient Fk=4, unit elasitic reactance strength coeffcient Ko=2KN/cm(200Kg/cm), plays mould E=4105KN/cm2 (0.4105 Kg/cm2 )，wat

13、er permeability isrelativily great. The inclination low reaches of rock stratum, export the haircut for a festival to breed.Priniciple originally designed is mainly:Through graduation project，make the knowledge studied consolidate, expanded strengthens and systematizedding,is it use theory knowledge

14、 solve ability of practical problem to strengthen at the same time,raise to actual design calculating, drawing,etc.basic skill of project, train and set up correct design philosophy, seek truth form facts, study assiduousl.y,benefit from it through ones efforts, finish the essential accumulation in

15、order to meet needs of society as soon as possible.Because time is shorter, unavoidably do uncompletly in some places, does not do it carefully, hope the teachers forgive more.Keywords: tunnel:Gateway;liner;choosing can disappear;the floodgate room. 目 录设计总说明1The Instruction of the Design21 基本资料71.1

16、流域概况71.2 气象71.3 洪水81.4 年径流81.5 泥沙81.6 特征水位及库容81.7 兴利调节91.8 水电站101.9 水库淤积101.10 水库淹没101.11 工程地质条件111.12 库区渗漏问题111. 13坝址工程地质条件111.14 其他建筑物的工程地质条件131.15 筑坝材料141.16 工程等级及地震烈度151.17 其他数据151.18 枢纽主要技术指标151.19 坝轴线河谷断面图172 坝段、坝线的选择以及枢纽布置182.1 枢纽布置182.1.1 坝段坝、线选择182.1.2 主坝坝型选择182.1.3 付坝坝轴线和坝型选择182.1.4 引水隧洞布置

17、192.1.5 枢纽总体布置192.2 灌溉引水发电隧洞设计192.2.1 引水发电隧洞结构布置及水力计算192.2.2 衬砌结构计算192.2.3 隧洞进、出水口设计192.2.4 隧洞排水、灌浆布置203 灌溉引水发电隧洞的总体布置213.1 洞线的选择213.2 洞身的总体布置213.2.1进口段233.2.2 洞身段243.2.3 出口段243.2.4 纵剖面布置243.2.5 闸墩和工作桥244 灌溉引水发电隧洞的水力计算264.1 过水能力计算264.2 绘制库水位与隧洞流量关系曲线274.3 压坡线的计算285 灌溉引水发电隧洞的结构计算315.1. 结构计算说明315.1.1

18、洞身衬砌315.1.2 计算工况315.1.3 计算单元315.1.4 计算标准315.1.5 围岩类别315.1.6 计算断面325.2 初拟衬砌厚度325.2.1 衬砌的作用325.2.2 衬砌厚度设计原则325.2.3 衬砌的厚度325.3 设计洪水位下有关衬砌的计算335.3.1 荷载计算335.3.2 由荷载引起的内力计算365.3.3 配筋的计算365.3.4 应力校核365.3.5 抗裂计算375.3.6 在校核水位条件下的应力校核385.4 门前有压段衬砌计算395.4.1计算原理及公式395.4.2 载荷计算42 5.4.3 内力计算435.4.4 门前有压段的配筋计算515

19、.4.5 抗裂计算556 隧洞的细部构造576.1 衬砌的分缝576.1.1 横向变形缝576.1.2 衬砌的施工缝576.2 隧洞灌浆586.2.1. 回填灌浆586.2.2 固结灌浆596.3 隧洞排水596.4 进口建筑物细部构造607. 工程量的计算617.1. 衬砌混凝土量617.2. 钢筋用量61谢辞.62 参考文献.631 基本资料1.1 流域概况 片上水库是河海流域大清河北支流拒马河上的一座大（二）型综合利用水利工程。水库总库容7.16亿立米，死库容0.44亿立米可进行防洪、兴利的调节库容6.72亿立米。 拒马河发源于河北省涞源县，流经涞源、易县、涞水山峡地区，至北京房山县张坊

20、镇流入平原，并分南北两支。南拒马河经涞水至北河店与易水汇流至新城白沟镇，北拒马河汇合胡良河、琉璃河后在涿州县东茨村入白沟河，往南流至白沟镇汇合南拒马河后为大清河。 拒马河位于太行山东麓，流域面积约10000km2。地形特点，西部为山区，流域面积约5000km2，东部为平原。山区多为石质山区，植被较少，坡度较陡。仅上游涞源以上分水岭处于黄土高原边缘地区。平原河槽较窄，坡度很缓。本流域且为华北暴雨中心所在，因此洪水大，危害较为严重。本工程可为东部平原房、涞、涿灌区的一百多万亩农田灌溉、北京生活及工业用水提供水源。1.2 气象 本流域处于山区，夏季炎热多雨。附近张坊站平均年降雨量740mm，年平均气

21、温约为11.6，年内气温变化较大，最高温度达43.5，最低温度-26。降雨主要集中在七、八月份，多年平均降雨量470mm，占全年降雨量的65%，七、八月降雨又主要集中在几次暴雨上，特点是强度大，雨量集中。由于天气系统及地形抬升的相互影响，张坊上游的紫荆关一带极易形成暴雨，如1950年8月上旬、1955年8月中旬、1956年、1963年8月上旬均出现日降雨量大于100mm的暴雨。暴雨过程一般为2-3天。1.3 洪水 本流域洪水均为暴雨洪水，主要发生在七、八月份，一次洪水历时5天左右。较大洪水多是单峰型，陡涨陡落，双峰或多封不多，且为小水年。据实测20年资料统计，洪峰流量最大为9920m3/s（1

22、963年），最小洪水为45m3/s（1965年）相差220倍，1963年三天洪量最大为5.67亿立米，1965年三天最小洪量0.08亿立米，相差77倍（实测洪水系表列从略）。 本流域调查最大洪水为1801年，洪峰流量20000m3/s。考虑到下游为宽阔平原，并有京广铁路经过，大坝为土坝等情况，校核洪水采用1000年一遇，设计洪水采用100年一遇。 实测资料中，以1963年洪水最大，1956年次之，洪峰流量分别为9920m3/s和4200m3/s，以1963年、1956年平均概化过程线为典型，按洪峰流量比值放大计算设计洪水、校核洪水过程线，如图1.1所示。图1.1 片上水库设计、校核洪水过程线1

23、.4 年径流 本水库上游拟建紫荆关水电站，年径流按紫荆关-张坊站区间的径流量计算，紫-张区间年径流量最大为14.55亿立米（1956-1957年），最小为1.27亿立米（1965-1966年），相差11倍，1951-1970年19年系列平均值为5.74亿立米。1.5 泥沙 本流域泥沙主要集中在汛期，汛期沙量占全年的99%。据实测资料，紫-张区间多年平均输沙量为46万吨，推移质占总沙量的20%。紫荆关水电站建成后，本库多年平均来沙量为55万吨。1.6 特征水位及库容 （1）设计洪水 考虑到本水库应有一定的防洪库容以拦蓄洪水，若降低洪水位对防洪、兴利效益大为不利，而若提高洪水位，可能降低京-原铁路

24、标准或进行局部改建，协调二者，本库设计洪水位定位186.8m（P=1%），相应库容为6.09亿m3。 （2）校核洪水 京-原铁路在拒马河左侧穿越，有十余座桥涵通过库区，桥梁高程最低者为190.44m，墩顶高程为190.26m。考虑在校核洪水时不影响铁路正常通车，校核洪水定位190.1m（P=0.1%），相应库容为7.16亿m3。 （3）死水位 本库为综合利用水利枢纽，死水位确定应考虑工业、给水、灌溉、发电等用水要求，确定为130.0m。 （4）汛限水位 根据下游河道现有行洪能力，按1955年洪水限泄1300m3/s时，洪水不漫滩；遇1963年洪水限泄3000m3/s，不超过下游河道泄洪能力；遇

25、校核洪水时，限泄最大流量7000m3/s；水位达到190m时，相应泄量为18000m3/s。根据上述分级标准和相应洪水过程线，调洪计算按分级控制确定防洪库容，求得设计洪水位以下防洪库容2.98亿m3，设计洪水位至190m库容0.56亿m3。故总防洪库容为3.54亿m3，相应汛限水位为167.5m。1.7 兴利调节 本库工业需水4.0m3/s。农业灌溉毛定额为400m3/亩。水库蒸发损失350万m3/年。依据紫-张区间多年实测径流量，加上紫荆关水电站汛期弃水量，进行径流调节计算，由时历法求得调节流量保证曲线及平、枯水年调节流量(见图1.2，表1.1)。图1.2 片上水库流量保证率曲线表1.1 调

26、节流量表标准毛调节流量秒立米折合毛水量亿立米净调节水量亿立米工业用水量亿立米灌溉用水量亿立米平水年14.74.634.531.263.27枯水年10.53.313.211.261.95 由表1.1可见，平水年可用的灌溉水量为3.27亿m3，可灌溉82万亩，遇到枯水年，可灌溉49万亩。1.8 水电站 片上水库兴利任务，主要是农业灌溉和工业供水，发电服从灌溉和工业供水，在灌溉和工业引水出口各修建一水电站，利用灌溉和工业供水发电。灌溉供水电站为季节性发电，引水流量33m3/s，采用2台机组，总装机容量1.6万千瓦。电站尾水位为105.0109.6m。工业给水结合发电，引水流量为4m3/s，装机2台机

27、组，总装机容量2500千瓦，电站尾水水位为110.3m。由于水头变化范围较大，库水位在149m以下时，工业用水用旁通管下泄，此时机组可进行检修。1.9 水库淤积 本库库区河道纵坡约2.5%，属带状均匀淤积，淤积前后河底比降基本不变，河道多年平均含沙量约1kg/m3，主要集中在汛期。水库淤积按50年考虑，建库后前10年流域来沙量1200万m3，后40年紫荆关建库后，水库来沙量为2500万m3，50年淤沙量为3700万m3，根据各高程的淤积量，库容曲线见图1.3。图1.3 片上水库水位库容、面积曲线1.10 水库淹没 水库主要由基岩组成，第四纪堆积物不多，没有坍岸、浸没问题，水库两岸冲沟发育，沟内

28、均有居民点分布，耕地主要分布在阶地上和冲沟边。沿库区左岸有京原铁路，张坊至浦洼公路和输电线等穿过。水库淹没面积在校核洪水位190m时为20km2，汛期最高蓄水位179m时为16.3km2。1.11 工程地质条件 本区除第四系地层外，均为中震旦系，雾迷山组地层（Z2w），分层、厚度及岩性见表1.2。 表1.2 地层厚度及岩性编号岩性厚度/m相应坝区分层编号备注Z52w板状、厚层状白云岩夹少量页岩、石英岩、底部为杂色石英砾岩400Z42w厚层白云岩180-200Z32w硅质条带灰岩夹硅质白云岩220-250Z22w硅质条带状、斑点状白云质灰岩（局部变质成大理岩）夹绢云母片岩（在与辉绿岩接触处滑石化

29、）300-400Z2wZ2wZ2w本层为坝基地层Z12w厚层硅质白云岩约250 辉绿岩和片岩透水性甚微，是本区相对隔水层。300-340度，均为陡倾角裂隙。 本区地震烈度为7度。1.12 库区渗漏问题 右岸沿库边有辉绿岩墙，从付坝垭口向上游一直延伸到六渡村对岸，自然形成了库区良好隔水层，辉绿岩分布高程只在局部地段低于库水位，170m以下不存在渗漏问题，170m以上与库水接触范围较短，约为400-500m，渗径约为3km，水头压力小，渗漏是微小的。左岸库内湾子沟存在向库外邻谷渗漏问题，但不会产生大面积渗漏，沿局部裂隙的渗漏量较微小。 总观，库区渗漏性质属局部岩溶裂隙性渗漏，渗漏量较小，不致严重影

30、响水库效益。1. 13坝址工程地质条件 （1）河床覆盖层 河床宽600余米为第四系冲积砂卵石层所覆盖，厚度为15-28m，靠左右岸边各有一冲蚀槽，左侧为古河床，以卵石层为主。地下水位约为105-106m。通过抽水试验，渗透系数K最小为2.7410-4m/s，最大8.5610-3m/s，一般为（2.315.79）10-3m/s，砂卵石层须防渗处理。在砂卵石层中，有砂质黏土及细沙夹层。砂质夹层分布在坝线下游02钻孔附近，高程一般89-91m，厚度1.5-1.8m，这些夹层顺河方向延伸稍长，以窄条带状分布在古河床西侧漫滩边缘和古河床死洼处。 河床右岸发现有含碎石、卵石的砂质黏土层，在基岩面上部，属岩

31、石的风化残积层，厚度约1-2m。总观，这些夹层分布范围不大，厚度较薄，一般位置较深，因此对坝体稳定影响不大，但应摸清具体分布范围，论证其对坝体稳定的影响和确定处理措施。 （2）岩溶、渗漏问题 从岩性看，本区灰岩均系硅质和白云质灰岩（白云岩），结晶程度较好，相对不易被溶蚀。据钻孔分析，本区岩溶发育，一是在坝址区高程70-90m较多发育，二是在片岩层的上下层面处较多发育，但溶洞很少，也很小。深层岩溶问题是不存在的，主要表现为岩溶裂隙。据压水试验，坝基岩石透水性较大，单位吸水量算术平均值为3.2升/分，大值平均值为14.5升/分，对坝基渗漏不利。但在坝下基岩中第2层绢云母片岩，在坝下普遍分布，厚度3

32、-7m，没有间断现象，隔水性好，是防渗的有利条件。不存在顺河断层。 坝基防渗处理时，河床砂卵石层宜做防渗墙，其下第2层片岩出露部分风化较严重，宜进行帷幕灌浆，伸入基岩内3-5m，至新鲜岩层处。两岸帷幕灌浆处理深度，左岸宜20-60m（伸入基岩），右岸岩石透水性较小，平均处理深度可为25m。 （3）地下水动态 坝址区地下水位坡降较小，右岸为地下水补给河水。左岸地下水有一“凹陷带”，主要是该段为古河床主流线部位，砂砾石层中孤石较多，透水性大，使该段地下水位稍低。两岸地下水位较低，一般在106-110m左右，故存在绕渗问题，应适当向两岸适当延长帷幕线，以减少绕渗量。 （4）左岸崩坡积物 左岸坝肩分布

33、有一崩-坡积物，顺河向长约1000m，宽约120m，表面以30坡倾向河谷，高程140m处厚度最大，约47m，以上逐渐变薄。坡积物下基岩地形呈阶梯状。 坡积物主要为土、碎石及大块石，表层土的含量较多，约占50%，形成土夹碎石和块石，碎石块石不起骨架作用，只局部地段块石较多。经试验，属中等失陷性，浸水下沉问题不严重，但厚度较大，总下沉量较大。野外试验变形模量算术平均值为681kg/cm2，压缩性不严重。渗透系数为110-5m/s，下部透水严重。筑坝时可不挖除，但须做好防渗处理，以免蓄水后，因渗漏恶化库区地质条件。1.14 其他建筑物的工程地质条件 （1）垭口付坝 大坝右岸有一垭口，谷底高程141.

34、0m，谷底宽60m，谷底覆盖砂质黏土，厚度6-8m。在坝高192m高程处，谷宽230m。谷底右侧沿断层有辉绿岩墙侵入体，走向为北西330-340，倾向南西，倾角80，宽52m。辉绿岩风化严重，全风化带厚约10m，半风化带厚约15m，单位吸水量约0.09-4.3升/分。 垭口右侧岩层走向北西340，倾向北东，倾角10，在高程145-157米处分布有两层片岩，下边一层已滑石化，极软弱，遇水崩解。垭口左侧岩层走向近南北，倾向东，倾角10，在高程185.5-138米处，有两层片岩分布。 据上述地质情况，垭口为一断层，不利地质条件比较集中，承载力低，抗滑稳定性较低，修建砼溢洪道不利，而在此修建土石付坝问

35、题不大。但应进行防渗处理，建议处理深度：右侧一般30m，左侧一般15-20m，断层与辉绿岩墙侵入体接触带处处理深度不小于50m。 （2）溢洪道 在付坝左侧山坡上，开挖布置溢洪道。该地段岩层产状平缓，微倾向上游，倾角6-10。溢洪道底板以下约27m处（高程约129m），有第4层片岩分布，该层片岩在溢洪道闸线下游220m处，于溢洪道斜坡段底板下出露，需作局部处理。 总观，溢洪道工程地质条件良好，但在闸底板处，北西向裂隙较发育，须进行基岩固结灌浆处理。因此处山体较薄（160m高程处仅300余米），为防止渗漏，该处表层20m范围内，须进行帷幕灌浆处理。 （3）农业引水发电洞 发电洞位于主坝右岸山脊下部

36、，洞轴线前段为北西300，后段为北西278，在桩号0+187.5m处洞线转折。洞线横穿缓背斜轴部，在Z2w5、6层硅质、白云质灰岩中通过，岩层产状近水平，但岩石新鲜、坚硬、完整，透水性小，单位吸水量为0.004-0.008升/分，地下水位约110.6-105.6m，低于洞身。进口段，洞顶以上约20m处，有第6层片岩，但距离较远，不影响洞身稳定。从转点到出口段，洞线方向与背斜轴交角约33，与北东、北西两组裂隙均成斜交，对洞顶稳定影响不大。洞身斜井段至出口，洞顶部位于第5层片岩内，可挖除。在斜井段下部约高程170m处，洞线穿过第5层片岩，应加强衬砌，以防漏水恶化工程地质条件。 洞身与坝体最近处（桩

37、号0+187.5m），岩体厚度约50m，是洞径的5倍。此处接近背斜轴部，发育有北西裂隙，同时考虑水头较大（约0.7MPa），建议此段加厚衬砌，并坝体设计时，考虑排水措施，以免影响坝体稳定。进出口洞脸均为岩石边坡，工程地质条件良好。 （4）导流洞 位于右岸，其工程地质条件与发电洞基本相同，但在桩号0+360-560段，洞顶约15-10m处，分布有第6层片岩，及在桩号0+770-1+050段，第4层片岩与洞顶相交或在洞顶以上约10m处分布。特别是在桩号0+770-0+800段，有北东向高角度裂隙密集带，岩层产状近水平，对洞顶稳定不利，应采取相应措施。 （5）工业供水洞 位于左岸，洞轴线沿北西313

38、。洞身位于地下水位以上，岩层产状近水平，但新鲜完整，多与洞线近垂直，影响较小，且洞径较小，一般没有问题。洞进口为崩坡积物，其内摩擦角为27，应做好洞口左右两侧边坡衬砌保护，以免在水下坍塌，影响管路正常运行。1.15 筑坝材料（1）土料及砂石料 土料，坝上下游均有料场，上游料场储量141.89万m3，运距1.2km，有效土层厚度2-5m；下游料场储量263.85万m3，运距2km，有效土层厚度一般约3-4m。砂石料，料场主要在坝下游，总储量为4751.2万m3，其中上游料场储量89.5万m3（占总储量的1.9%）。平均运距12km。土料及砂石料储量均满足需要。据试验，土场土料大部分为中壤土，少量

39、为轻壤土及重壤土，部分含有少量僵石，土料质量符合筑坝要求。但在埋藏深度2m以下的部分土料含水量大于20%，应合理开采，减少翻晒工作量。 砂砾料质量，东庄料场，含泥量达24%，且缺少中间粒径，级配欠佳，压实性差，使用时应采取措施。 总观，各料场砂砾料的中间粒径略少，含砂量大，加权平均值69%。大于150mm的颗粒多者约占13.4%。上坝时，砾料集中现象难于避免，应采取相应措施，保证坝体渗透稳定性。（3）砼骨料及块石料 河床砂卵石，多为坚硬火成岩及灰岩，浑圆度较好，作砼粗骨料符合要求；细骨料一般偏细，且量缺少，开采时势弃料量比例较大。建议采用坝下游铁索崖一带为砼骨料场，拟开采量为65万m3。坝体护

40、坡块石料：在坝上游两岸，西沟及下游铁索崖一带均可开采。以铁索崖一带较好，多系厚层，相对完整。其他地方因夹片岩及薄层，相对利用率较低。（4）筑坝材料技术指标 土料初始孔隙水压力系数B=0.3，凝聚力c=14.0kPa，堆石孔隙n=0.33，变形模量68.1MPa，其余指标见表1.3。表1.3 防渗体壤土及砂砾料设计指标筑坝材料名称容重（kN/m3）内摩擦角（度）渗透系数K（cm/s）d（干）s（湿）b(饱和)f（浮）水上水下壤土16.719.320.310.322.520.5110-6砂砾料（坝体）19.620.622.112.13532110-2堆石体19.64037砂砾料（坝基）19.622

41、.112.132110-31.16 工程等级及地震烈度 本工程为大二型，主要建筑物：拦河坝、溢洪道、隧洞、厂房、引水洞为2级建筑物。设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。地震设计烈度取为7度。本区多年平均最大风速V多=18m/s。水库吹程D=2.5km。1.17 其他数据 溢洪道闸底板与基岩摩擦系数f=0.6。闸基允许应力6.0MPa。 隧洞岩石坚固系数fk=4，单位弹性抗力系数K0=2kN/cm3，弹模E=4105 kN/cm2。1.18 枢纽主要技术指标枢纽主要技术指标见表1.4、1.5。 表1.4 水库特征值项目数量相应尾水位/m备注坝顶高程/m192.0参考校核水位

42、/m190.1104.0（坝后）千年一遇设计水位/m186.8109.6（灌溉电站后）百年一遇汛后最高蓄水位/m186.8汛期限制水位/m167.5发电最低水位/m138.0105.0（灌溉电站后）死水位/m130.0总库容亿/m37.16防洪库容亿/m33.62兴利库容亿/m36.09共用库容亿/m32.99死库容亿/m30.44汛期兴利库容/亿m33.10表1.5 枢纽建筑物序号挡水建筑物最大坝高/m坝顶长度/m坝型尾水位或地面高程1主坝88.0（参考）1305.0（参考）下游无水（河底高程114.0）2付坝59.0（参考）200.0（参考）下游无水3泄洪、引水建筑物进/出口底高程/m洞径

43、或孔宽高/m闸门（孔数-宽高）建筑物长度/m最大泄量/m3/s4溢洪道171.0/123.010-13.617.639221635.05泄洪洞124.0/117.01116.51-11125163300.06导流泄洪洞109.5/105.5有压D=6，无压段6.58.51-54.51361.0520.07发电引水洞121.5/105.5（最低）D=54.05.042533.08工业引水洞123.5/110.3（尾水）D=32.43647.04.09大电站装机容量/千瓦2800010小电站装机容量/千瓦212501.19 坝轴线河谷断面图2 坝段、坝线的选择以及枢纽布置2.1 枢纽布置 2.1.

44、1 坝段坝、线选择 坝段选择： 在拒马河穆家口至东庄河段内，自上游至下游分别相距4km和2km，选择了千河口、片上、葫芦台3个坝址进行比较。上游千河口坝址，河谷狭窄，基岩出露，宜采用重力坝型，坝体工程量小，但库容较小，不满足防洪兴利要求。下游葫芦台坝址，库区漏水严重，坝体工程量大，投资增加较多，效益相对增加不大。 故上述二坝址均不适宜采用。 片上坝址，左岸有深约47m长约1000m的山麓崩积物，右岸为一单薄山脊，河床宽约600m，河床砂卵石层覆盖层深约15-30m，砂砾石层以下基岩中有一连续性较好的第2层绢云母片岩，厚度最小3m，一般4-5m，可利用其做隔水层，省去河床基岩中约1km的帷幕灌浆

45、工程量，减少施工工序与干扰。 选择片上坝址，采用土坝坝型，且帷幕线选在第2层绢云母片岩出露处比较有利。但河床段坝轴线位置，受第2层绢云母片岩出露位置制约，两岸部分受地质地形条件限制。为减少坝体工程量，左岸坝头和坡积物相连；右岸山脊上游面较平缓，下游面较陡。为避免坝体骑在山脊上，对大坝稳定及沉陷不利，右岸坝头位于山脊上游侧坡地上，并与山脊平行。此时灌溉发电电站厂房布置于右岸山脊下游，不受大坝坝脚影响。 故此，片上坝址坝轴线选择只能为一条折线。 2.1.2 主坝坝型选择 根据坝址区地形地质条件及建材情况，主坝采用混凝土坝，坝基及两岸开挖量大，砼骨料较缺乏，故适宜采用土石坝。 2.1.3 付坝坝轴线

46、和坝型选择 付坝位于主坝右岸垭口内，坝址处地面高程141.0m，垭口底部宽约90m，校核洪水位处约宽230m。表面有8m厚坡积洪积物覆盖层，覆盖层底部有顺沟方向、高倾角辉绿岩墙，宽约52m。垭口两岸坡度约1:1.5，均为基岩出露，主要为硅质白云质灰岩，夹有两层绢云母岩，沿沟地质条件无大差别。付坝宜采用壤土均质坝，底部作帷幕灌浆处理，深度约15m。 2.1.4 引水隧洞布置 本枢纽有大小水电站各一座，大电站装机6万kw，布置在右岸，与农业灌溉合用一条引水隧洞。小电站装机2500kw，布置在左岸，与工业供水合用一条引水隧洞。主坝右岸山脊内布置一条泄洪隧洞。此外，主坝右岸施工期布置一条导流洞，后期改

47、为泄洪放空洞。 2.1.5 枢纽总体布置 本枢纽中主坝选择为分区土石坝，河床覆盖层厚15-30m，设砼防渗墙至基岩，其下帷幕灌浆。两岸基岩进行灌浆处理。付坝采用壤土均质坝，覆盖层厚8m，基岩作灌浆处理。 正常溢洪道布置在山脊右，出口以鼻坎挑流消能。灌溉引水口及其电站布置在右岸，工业引水口及其电站布置在左岸，变电站布置在大电站旁侧。另布置一条泄洪隧洞，施工导流洞后期改建为泄洪放空洞，均布置在右岸。2.2 灌溉引水发电隧洞设计 2.2.1 引水发电隧洞结构布置及水力计算 泄洪隧洞布置在右岸，首先要根据泄洪要求，选定洞内流态，拟定工作闸门、检修门、洞身处孔口尺寸及底坡，加之已定的进口高程，进行验算泄

48、洪能力验算，以确定孔口尺寸是否合理。 根据尾水及下游河床地质情况，拟定出口消能方式，进行消能计算及消能工设计。 有压洞内最不利断面的内压水头应不小于2m高水柱，为此需要计算洞内测压管水头即压坡线计算，当不满足时，应调整洞轴线或修改洞身尺寸。 2.2.2 衬砌结构计算 首先拟定衬砌型式及厚度，并计算衬砌上各种荷载，然后按规范方法计算衬砌内力及配筋。为防止内水外渗恶化隧洞地质条件，可按抗裂标准设计。 2.2.3 隧洞进、出水口设计 根据运用要求和地形地质条件，选择进口建筑物型式（竖井式、塔式、岸塔式等），选定闸门形式及启闭方式，确定建筑物的细部尺寸，进行结构布置。出口设工作闸门，选择闸门形式及启闭

49、方式，拟定细部尺寸进行结构布置。 2.2.4 隧洞排水、灌浆布置为减少衬砌上的山岩压力，保证弹性抗力，对隧洞围岩要进行固结灌浆、回填灌浆布置，给出构件孔的布置范围孔深、孔径。对隧洞围岩渗水，采取排水措施，布置排水孔管。3 灌溉引水发电隧洞的总体布置3.1 洞线的选择 洞线的优劣影响的隧洞施工的难易、工程进度、运行安全及造价等。选线时主要考虑的因素有以下几个方面：(1) 地质条件： 洞线应选在地质构造简单，岩体坚硬完整，具有足够厚度的上覆的旁侧岩层（围岩）、地下水微弱的地段；洞线要与岩层面、构造节理面和软弱破碎带有较大的夹角。在高地应力地区的隧洞还应使洞线最大水平地应力方向一致或尽量减小夹角。(

50、2) 地形条件 洞线在平面上应尽量短直，以使开挖量小，水流平顺，并便于施工。由于枢纽布置的原因，灌溉引水发电隧洞在河道中引水，在坝段处有一个转弯，转弯半径不小于倍洞泾，转角不易大于，弯道两段应设直线段，直线段长度不宜小于倍洞宽。(3) 围岩厚度 围岩厚度即洞顶岩体覆盖厚度和傍山隧洞靠岸坡一侧的岩体厚度。对于有压隧洞，洞身部分的最小岩体覆盖厚度应不小于倍洞泾；隧洞进出口的围岩厚度，如采取合理的施工程序和工程措施，其最小厚度可小至倍洞泾以下，但一般情况下，不宜小于倍洞泾。当隧洞穿过坝基、坝肩或其他建筑物时，其间也应有足够的岩体厚度，以满足结构和防渗要求。(4) 施工条件 洞线选择还应考虑施工出渣和

51、施工场地布置等条件。对于较长的隧洞，应有适当地点设置竖井、斜井和支洞等，以增加开挖工作面，并便于出渣、进料及通风，提高施工进度。综合上述条件，发电洞位于主坝右岸山脊下部，洞轴线前段为北西，后段为北西，在桩号处洞线转折。洞线横穿缓背斜轴部，在层硅质、白云质灰岩中通过，岩层产状近水平，但岩石新鲜、坚硬、完整、透水性小，单位吸水量为。地下水位约。低于洞身。3.2 洞身的总体布置 3.2.1进口段(1)进口建筑物 隧洞的进口建筑物用于支撑进口闸门的启闭设备和拦污设施。由于竖井进水口结构简单，不受风浪、冰冻影响，抗震及稳定性好。而塔式进水口受风浪、流水及地震的影响较大，但塔式进水口对地形地质条件无特殊要

52、求，只要求塔基有足够的承载力。故进口建筑物采用底部为井式、上部为塔式。（2）进口高程 灌溉引水发电隧洞，其进口顶部高程应在水库最低水位以下，以免空气吸入，底部高程应高出最终淤沙高程至少以上，洞进口高程应保证进口在水库最低水位时能引人设计流量。水库的死水位为。故进口高程应小于。选取。（3）进口形式进口采用喇叭口的形式，进水喇叭口的作用是使水流平顺，减免空蚀。对有压隧洞，喇叭口常为1/4椭圆曲线，长轴水平。孔口高宽比一般为.椭圆曲线的方程为。式中的为椭圆长半轴，对顶面和两侧边墙分别取检修闸门处的孔口的宽度和高度；为椭圆短半轴一般取。本设计中的进口采取1/4圆，即：a=b=D。（4）工作闸门和检修闸

53、门 有压隧洞的工作闸门一般布置在出口。泄流时门后通气条件好，便于闸门部分开启调节流量，洞内水流平稳。但闭门时洞内承受较大的内水压力，一旦内水外渗，将对岩体及土石坝等建筑物的稳定不利，故一般将事故检修闸门设在进口。以便于平时也可用来挡水，避免洞内长时间承受较大的内水压力。由于本设计中的有压隧洞兼有发电。灌溉供水双重用途，为了获得较大的发电效益，将隧洞出口降低，出口洞泾缩小，从而保证隧洞的有压状态。将工作闸门及检修闸门全部布置在隧洞的进口位置。（5）渐变段 有压隧洞的洞身多为圆形断面，检修闸门前有压段较长，其中间段设计成圆形断面。检修闸门为矩形的钢闸门，闸门后需要由矩形断面过渡到圆形断面，为使两者平顺链接，在其间设计渐变段，渐变段长度不宜小于倍的洞泾及洞宽。本工程渐变长度取。（6）平压管 为了减小检修闸门的启闭力，需要在边墙内设置由闸阀控制的平压管联通检修