土石坝课程设计最终稿_图文

1、 毕业设计说明及计算书设计 题目 E 江水利枢纽工程设计 专业年级 水利水电工程 2011级 学 号姓 名 张 昆指导老师 沈 长 松评阅老师继续教育学院2013年 4月目 录设计说明书3.3、枢纽组成建筑物 . . 154、筑坝材料 . . 165、枢纽布置 . . 17 5.1、工程等别及建筑物级别 . . 178 其它建筑型式的选择 . . 20 8.1、灌溉引水建筑物 . . 208.3过坝建筑物 . . 21 8.4施工导流洞及水库放空洞 . . 218.5、 枢纽总体布置方案的确定 . . 21设计计算书18.3、控制段 . . 48 18.4、泄 槽 . . 48 18.5、出口

2、消能 . . 49 19、水力计算 . . 49 19.1、基本计算 . . 49 19.2、基本计算公式 . . 49 19.3、鼻坎型式 . . 49 19.4、水舌挑射距离计算 . . 50 20、衬砌及细部构造设计 . . 51 20.1、坝的防渗体,排水设备 . . 51 20.2、反滤层设计 . . 52 20.3、护坡设计 . . 52 20.4、坝顶布置 . . 53 21、地基处理及防渗 . . 53 21.1、渗流控制方案 . . 54 20.2、防渗墙的型式、材料及布置。 . . 54 20.3、坝肩处理 . . 55 总结 . 55 致谢 . 55 参考文献 . 56设

3、计说明书一 基本资料及数据设计第一部分 综合说明1、设计资料1.1、工程枢纽概况E 江位于我国西南地区,流向自东南向西北,全长约 122km ,流 域面积 2558km ²在坝址以上流域面积为 780km 。本流域大部分为山岭地带, 山脉和盆地交错期间, 地形变化剧烈, 流域内支流很多, 但多为小的山区流河流, 地表大部分为松软的沙岩、 页岩、玄武岩及石灰岩的风化层,汛期河流的含沙量较大,冲击层较 厚,两岸有崩塌现象本流域内因山脉连绵,交通不便,故居民较少,全区农田面积仅 占总面积的 20%,林木面积约占全区的 30%,其种类有松、衫等。 其余为荒山及草皮覆盖。 因此, 有关部门对本

4、地区作了多次勘测规划 以开发这里的水资源。1.2、枢纽任务枢纽主要任务是以灌溉发电为主, 并结合防洪, 养鱼及供水等任务 进行开发。初步规划,灌溉方面:本工程灌溉面积为 10万亩(高程在 102m 以上, 发电方面 :3台机组总装机容量 24KW ,发电量为 1.05亿度。 防洪方面 :可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁。 根据防洪要求, 设计洪水时控制最大泄流流量不超过 900m3/s。 渔业 方面:正常蓄水位时,水库面积为 15.16km ²,为发展养殖业创造了 有力的条件。 其它方面:引水隧道进水口底高程为 2789.00m ,出口 底高程为 2752.30m ,引水隧洞直

5、径为 4m ,压力钢管直径为 2.3m , 调压井直径为 12.0m ;防空洞直径为 2.5m 。可防空水位芷水位 2770.00m 该坝设有泄洪洞、 放空洞连同引水发电隧洞布置于右岸凸出的山 梁里面,详见枢纽平面布置图。该枢纽平面布置图如下图所示:67 1.3、 工程地质概况坝址区地层以玄武岩为主,兼有少量火山角砾石和凝岩灰穿过, 由于玄武岩成分不一致分化程度不同, 力学性质也不同, 可分为坚硬 玄武岩、多气孔玄武岩、破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和 全分化玄武岩等,其物理性质见下表表 6 坝基岩石物理力学性质试验表 8 全风化玄武岩物理力学性质实验表 2、气象特性2.1、气温:年平均

6、气温约为 12.8,最高气温为 30.5,发生在 7月份,最低气温 -5.3,发生在一月份,各月平均气温见表 1,平均 温度的天数见表 2表 2平均温度日数 9E 江 水 利 土 石 坝 枢 纽 工 程 设 计 - 10 102.2、湿度:本地区气候特征是冬干夏湿,每年十一月至次年和四月 特别干燥,其相对湿度为 51-73%之间,夏雨因降雨日数较多,相对 湿度随之增大,一般变化范围为 67-86%,4/18/2012。2.3、降雨量:最大年降水量可达 1213mm ,最小为 617mm ,多年平 均降雨量为 905mm ,各月降雨数见表 3表3各月降雨日数统计表 2.4、 风力及风向:一般 1

7、-4月风量较大, 实测最大风速为 19.1m 每秒 相当于 8级风力,风向为西北偏西,水库吹成为 15km 。2.5、 水文特性:E 江径流的主要来源为降水, 在此山区流域内无湖泊 调节江流。 根据实测短期水文气象资料研究一般是每年五月底至六月 初河水开始上涨,汛期开始,至十月以后洪水下降,则枯水期开始, 直至次年五月。E 江洪水形状陡涨猛落,峰高而瘦具有山区河流的特性,实测最 大流量为 700立方米每秒,年日常径流 :坝址附近水文站有实测资料 8年,参考临近站水文记 录延长后有 22年水文系列,多年年平均流量为 17立方米每秒。 洪峰流量 :经频率分析, 求的不同平率的洪峰流量如表 4, 各

8、月不同 平率的洪峰流量见表 5表 4不同平率的洪峰流量 表 5不同平率的洪峰流量见固体径流:E 江为山区性河流,含沙大小均岁降水强度量的大小而 变化,平均年含沙量为 0.5kg 每立方,枯水极少,河水清澈见底,初 不估算 30年后坝前淤积高程为 2765m 。 2.6、建筑材料2.7、经济资料流域都为农业人口,多种植稻米、玉米等。库区内尚未发现有 价值可采的矿石,表 13 各高程淹没情况 坝址下游 120km 处有铁路干线通过,已建成公路离坝址仅 20km 。 因此交通尚称方便。第二部分:主要建筑物3 设计数3.1、工程等级 :工程的灌溉面积为 10万亩 , 装机容量 24MW , 多年平均发

9、电量 1,05亿度。根据 SDJ12-78水利水电工程枢纽等级划分及设计标准综合 考虑水库总库容防洪效益、灌溉面积、电站装机容量,工程规模由库 容(正常蓄水位时 3.54亿 m ³,永久性水工建筑物的洪水标准:永久 性挡水建筑和泄水建筑物正常洪水(设计时的重现期为 100年, 非常运用洪水(校核时的重现期为 200年;水电站厂房正常与非 正常运用洪水标准分别为 50年和 500年;临时性水工建筑物采用洪 水标准为 20-30年。本河流属典型山区河流,洪水暴涨暴落,设计 洪峰流量取 100年一遇,即 Q 设=1680m3/S, (p =1%,校核洪 峰流量取 2000年一遇,即 Q 校

10、=2320m3/s,(p =0.05%。采用 以洪峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大, 得设计洪水与校核 洪水过程线。3.2、其他建筑主要建筑物:挡水坝,溢洪道,电站厂房。次要建筑物:筏道,导流洞(后改为泻洪洞。该水库正常蓄水位为 2821.40m ,汛前限制水位取与正常蓄水位相 等,死水位为 2796.0m ,设计洪水位为 2821.72m ,校洪水位为 2823.08m 。死库容为 1亿 m3,兴利库容为 2.88亿 m3,调洪库容 为 0.38亿 m3。3.3 枢纽组成建筑物4、 筑坝材料:枢纽大坝采用当地材料筑坝,根据初步勘察,土 料可才用坝轴线下游 1.53.5公里的丘陵区与平原

11、地带的土料, 且储 量很多,一般土质尚佳,可做筑坝之用。砂料可在坝轴线下游 13公里河滩范围内及平山河出口出两岸河滩开采。 石料可利用采石场开 采,采石场可利用坝 22下游左岸山沟较合适,其石质为石灰岩、砂 岩,质量较好,质地坚硬,岩石出露,覆盖浅,易开采。4.1 土料:主要有粘土和壤土,可采用坝下游 1.53.0公里丘陵区 与平原地带的土料,且储量很多,一般土质尚佳,可做筑坝之用。起 性能见附表 1;4.2 砂土:从坝下游 0.53.5公里河滩上开采,储量多,可供筑坝 使用,其性能见附表 2;4.3 石料:可在坝址下游附近开采, 石质为石灰岩及砂岩, 质地坚硬, 储量丰富,便于开采,其性能见

12、附表 3。附表 1 土料特性表 附表 2 砂土特性表 附表 3 石料特性表5 枢纽布置5.1 工程等别及建筑物级别根据水库枢纽的任务,该枢纽组成建筑物包括:拦河大坝、溢洪 道、水电站建筑物、灌溉渠道、水库放空隧洞(拟利用导流洞作放空洞 、筏道。6 工程规模根据 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准 以及该工程的一 些指标确定工程规模如下:6.1、各效益指标等别:根据枢纽灌溉面积为 20万亩,属等工程; 根据电站装机容量 9000千瓦即 9MW ,小于 10MW ,属等工程; 根据总库容为 2.00亿 m3,在 101.0亿 m3,属等工程。6.2、水库枢纽等别:根据规范规定,对具有综合利用效益的

13、水电工 程, 各效益指标分属不同等别时, 整个工程的等别应按其最高的等别 确定,故本水库枢纽为等工程。6.3水工建筑物的级别:根据水工建筑物级别的划分标准,等工程 的主要建筑物为 2级水工建筑物, 所以本枢纽中的拦河大坝、 溢洪道、 水电站建筑物、灌溉渠道, 水库放空隧洞为 2级水工建筑物;次要建 筑物筏道为 3级水工建筑物第三部分:坝型比选。7 各组成建筑物的选择7.1. 挡水建筑物型式的选择在岩基上有三种类型:重力坝、拱坝、土石坝。从枢纽布置处地形地质平面图及 1#坝轴线地质剖面图上可以看 出,坝址基岩为上部为五通砂岩,下面为石英砂岩和砂质页岩,覆盖 层沿坝轴线厚 1.55.0m ,五通砂

14、岩厚达 3080m ,若建重力坝清基 开挖量大,目前 C 城至坝址尚无铁路、公路通行,修建重力坝所需水 泥、钢筋等材料运输不方便,且不能利用当地筑坝材料,故修建重力 坝不经济。修建拱坝理想的地形条件是左右岸地形对称,岸坡平顺无突变, 在平面上向下游收缩的河谷段;而且坝端下游侧要有足够的岩体支 撑,以保证坝体的稳定。该河道弯曲相当厉害,尤其枢纽布置处更为 显著形成 S 形, 1#坝址处没有雄厚的山脊作为坝肩,左岸陡峭,右岸 相对平缓,峡谷不对称,成不对称的“ U ”型,下游河床开阔,无建 拱坝的可能。土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪,在坝轴线下游 300m 处 的两岸河谷呈马鞍形,右岸有马鞍形

15、垭口,采用正槽式溢洪道泄洪, 泄水槽与堰上水流方向一致,水流平顺,泄洪能力大,结构简单,运 行安全可靠,适用于各种水头和流量。8 其它建筑型式的选择8.1、灌溉引水建筑物采用有压式引水隧洞与灌溉渠首连接。进口设有拦污栅、进水喇 叭口、闸门室及渐变段;洞身采用钢筋混凝土衬砌;出口段设有一弯 曲段连接渠首, 并采用设置扩散段的底流消能方式。 主要灌区位于河 流右岸,渠首底高程 102m ,灌溉最大引用流量 8.15m 3/s,相应渠道 最大水深 1.75m ,渠底宽 3.5m ,渠道边坡 1 1。8.2、水电站建筑物因为土石坝不宜采用坝式水电站, 而宜采用引水式发电 , 所以这里用单元供水式引水发

16、电。8.3过坝建筑物主要是筏道,采用干筏道。起运平台高程 115.00m 平台尺寸为 30×20m 2,上游坡不陡于 1 4,下游坡不陡于 1 3。8.4施工导流洞及水库放空洞施工导流洞及水库放空洞, 均采用有压式。 为便于检修大坝和其 它建筑物,拟利用导流隧洞作放空洞,洞底高程为 70.00m ,洞直径 为 3.50m 。8.5、 枢纽总体布置方案的确定挡水建筑物土石坝 (包括副坝在内 按直线布置在河弯地段 的 1#坝址线上,泄水建筑物溢洪道布置在大坝右岸的天然垭口 处; 灌溉引水建筑物引水隧洞紧靠在溢洪道的右侧布置; 水电站 建筑物引水隧洞、电站厂房、开关站等布置在右岸(凸岸 ,

17、在 副坝和主坝之间, 厂房布置在开挖的基岩上, 开关站布置在厂房旁边; 施工导流洞及水库放空洞布置在左岸的山体内。综合考虑各方面因 素,最后确定枢纽布置直接绘制在图纸上。坝址选择经过比较先择地形图所示河湾地段作为坝址, 并选择-、 -两条较有利的坝轴线, 两轴线河宽基本相近, 从而大坝工程量基本相近,从地质剖面图上可以看出:-剖面,河床覆盖层厚平均 20m ,河床中部最大达 32m ,坝 肩除 10m 左右范围的风化岩外, 还有数十要的破碎带, 其余为坚硬的 玄武岩,地质构造总体良好(对土石坝而言 ,-剖面降与-剖面具有大致相同厚度的覆盖层及风化岩外, 底部玄武岩破碎带纵 横交错,若将坝建于此

18、,则绕坝渗流可能较大,进行地基处理则工程 量太大,综合考虑以上因素,坝轴线选择-处。 9 土坝设计9.1 坝型选择影响土石坝坝型的因素有:坝高、建筑材料、坝址区的地形地质 条件; 施工导流、 施工进度与分期、 填筑强度、 气象条件、 施工场地、 运输条件、初期度汛等施工条件;枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接; 枢纽开发目标和运行条件; 土石坝以及枢 纽的总工程量、总工期和总造价枢纽大坝采用当地材料筑坝, 据初步勘察, 土料可以采用坝轴线 下游 1.53.5公里的丘陵与平原地区的土料,且储量特别多,一般质 量尚佳, 可作筑坝之用。 砂料可在坝轴线下游 13公里河滩范围内及 平

19、山河出口处两岸河滩开采。 石料利用采石场开采, 采石场可用坝轴 线下游左岸山沟较合适,其石质为石灰岩、砂岩、质量良好,质地坚 硬、岩石出露、覆盖浅,易开采。从建筑材料上说,均质坝、多种土质分区坝、心墙坝、斜墙坝均 可。综合以上分析,最终选择心墙坝。10、大坝轮廓尺寸的拟定大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程,坝顶宽度、上下游坝坡、防渗 体等排水设备。10. 1、坝顶宽度坝顶宽度主要取决于交通需要、 构造要求和施工条件, 同时还要 考虑防汛抢险、防空、防震等特殊需要。根据以往工程经验的统计资 料,坝高 H 在 30-100m 的范围内时,坝顶的宽度最小取 H/10,并 水小于 5m 。最终本设计的坝顶宽

20、度取为 10m 。10.2、坝坡与戗道土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基 条件、 施工方法及坝型等因供素。 一般是参考以建成类似工程的经验 拟定坝坡,再通过计算分析,逐步修改确定。在满足稳定要求的前提 下,应尽可能使坝坡陡些,以减小坝体工程量。根据规范规定与实际结合,上游上部坡率取 2.5,下部取 3.0,下 游自上而下分别取 2.2, 2.5,下游每 25m 变坡一次。在坝坡改变处, 尤其在下游坡,通常设置 1.5-2m 宽的马道(戗 道以使汇集坝面的雨水,防止冲刷坝坡,并同时兼作交通、观测、 检修之用,考虑这些因素其宽度取为 2.0m 。10.3、坡顶高程坝顶高程分别

21、按设计工况、 校核工况及正常加震情况下的三种方 案来计算大坝的高程, 最后计算出数据取量大值, 同时并保留一定的 沉降值。 坝顶高程在水库正常运用和非常运用期间的静水位以上应该有足够的超高,以保证水库不漫顶,其超高值 d 按下式而定: d=hB+e+a式中 hB 波浪沿着坝坡的爬高(m ;e 坝前库水因风浪引起的壅高;a 安全加高(m ,根据坝的等级及运用情况按下表选用 土坝坝顶的安全起高值 e=0.036×(Vf 2×D ×cos /H(cm 式中 Vf 为风速(m/sD 为库面吹程(km , D =12km ;风向与坝轴线方向所成的夹角, =25°H

22、 为坝前的水深(m ;波浪的爬高可按下述公式计算:hB =3.2K ×(2h1×tan 式中:h1为波高;K 为坝坡的粗糙系数,块石取 K =0.75-0.8,混凝土板取 K =0.9-1.0;为上游的坝面坡角, =arctan (1/2.5=21.8°, 2h1=0.0166Vf(5/4×D (1/3Vf 当计算为设计工况时, 风速取多年平均最大风速的 1.5倍; 当计算为校核工况时,风速取多年平均最大风速。结果取两者之大者,并预留一定的沉降值。结果见下表,设计竣 工时坝顶高程为 2825m 。坡顶高程计算成果表 Y R e A =+,20cos 2m

23、KV D e bgH =式中:R 波浪在坝坡上的最大爬高, m ;e 最大风壅水面高度,即风壅水面超出原库水位高度的最大值, m ; 221.010101029.850e -=0.01m;A 安全加高,m , 根据坝的等级和运用情况, 按表 1-1确定。 m H 坝前水域平均水深,粗略估计为 50m ;K 综合摩阻系数,其值变化在(612 310-之间,计算时一般取21.010K -=;b 风向与水域中线的夹角, (00 ; 0V D 、 计算风速和水库吹程3m /m s K 、 ;表 1-1 安全加高 A (单位:m 10.4、坝体排水本地区石料比较丰富, 采用堆石棱体排水比较适宜, 它可以

24、降低坝 体浸润线,防止坝坡冻涨和渗透变形,保护下游坝址免受尾水淘刷,并可支撑坝体,增加下游坝坡的稳定性。按规范棱体顶面高程高出下游最高水位 1m 为原则,下游校核洪水 时下游水位可由坝址流量水位曲线查得为 2754.88m 最后取 2756.0m 参考以往工程,堆石棱体内坡取 1:1.5,外坡取 1:2.0, 顶宽 2.0m , 下游水位以上用贴坡排水。10.5、大坝防渗体大坝防渗体的设计主要包括坝体防渗和坝基防渗两个方面。(1坝体的防渗坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、 降低浸润线控制渗 透坡降的要求,同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面要求。 该坝体采用粘土斜心墙, 其底部最小

25、厚度由粘土的允许坡降而顶, 本 设计允许渗透坡降 J=5,上游校核洪水时承受的最大水头为 73.08m ,墙的厚度 B>73.08/5=14.616m 。参考以往工程的经验,斜 心墙的顶部宽度取为 5m (满足大于 3m 机械化施工要求 ,粘土斜心 墙的上游坝坡的坡度为 1:0.4-1:1.0之间,根据第十一届国际大 坝会议上瑞典和南斯拉夫等论文介绍,斜心墙的上游坡度为 1:0.4 -1:0.6之间较好, 最后本设计取为 1:0.6,下游坡度取为 1:0.2, 底宽取 34.93m , 大于 14.616m 。 粘土斜心墙的顶部高程以设计水位加 一定的超高(超高 0.6m 并高于校核洪水

26、位为原则,最终取其墙顶 高程为 2823.1m ,墙顶的上部预留有 1.9m 的保护层,并将粘土斜心 墙稍斜向上游。10.6、坝基防渗体河床中部采用沥青混凝土防渗墙, 两岸坡同样用混凝土防渗墙, 厚 度取 0.8m (由强度和防渗条件定 ,防渗墙伸入心墙的长度由接触面 允许渗透坡降而定。上下游最大水头差为 67.9m (正常水位时 ,取 J=5.0,则 L =67.9/5=13.58m ,设计伸入 7.5m 。这样接触面长度为 2×7.5+0.8=15.8m ,防渗墙位置在心墙底面中 心中部偏上,岸坡混凝土防渗墙底厚沿岸坡,逐渐变化,大坝的剖面 图如下图所示:11、设计洪水与校核洪水

27、本河流属典型山区河流, 洪水暴涨暴落, 设计洪峰流量取 100年 一遇,即 Q 设=1680m3/S, (p =1% ,校核洪峰流量取 2000年一遇, 即 Q 校=2320m3/s, (p =0.05% 。 采用以洪峰控制的同倍比放大法对 典型洪水进行放大,得设计洪水与校核洪水过程线。设计计算书第四部分 :调洪演算12、调洪演算与方案选择12.1、泄洪方式及水库运用方式本枢纽拦河大坝初定为土石坝, 需另设坝外泄水建筑物。 由于坝 址两岸山坡陡峻, 如采取开敞溢洪道的方案, 可能造成开挖量太大而 不经济,因而采用隧洞泄洪,并考虑与施工导流结合。水库运用方式:洪水来临时用闸门控制下泄流量等于来流

28、量, 水 库保持汛前限制水位不变,当来水流量继续加大,则闸门全开,下泄 流量随水位的升高而加大,流态为自由泄流。流量随水位的升高而加大,流态为自由泄流。 12.2、防洪限制水位的选择防洪限制水位取与正常水位重合, 这是防洪库容与兴利库容全不 结合的情况, 因为山区河流特点是暴涨暴落, 整个汛期内大洪水随时 都可能出现,任何时刻都须留一定的防洪库容是必要的。12.3、调洪演算本设计拟订四组方案进行比较,调洪演算成果见下表调洪演算成果表 12.4、方案选择以上方案均能满足泄流量 Q<900m3/s, 上游水位最高 Z<3.5m的要求, 从这个角度上看四种方案都是可行的, 因而方案的选择

29、就应该 通过技术经济比较选定,同时也应结合导流问题,一般来说, Z 大 坝增高, 从而坝的工程量加大; B 大则增加隧洞的开挖及其他工程量, 而 Q/B越大,消能越困难,衬砌要求也高。后两种方案量 Q/B的水头 较小,可降低闸门及其启闭设备的造价,但 Z , B 较大,主体工程 量较大故而不予采用,第一方案与其它方案比较虽然超高 Z 较大, 但流量 Q 较小,水头 H 也较小,故采用第一方案。即堰顶高程 Z =2810m , 溢流孔口净宽 B =7m , 设计水位 2821.72m , 校核水位 2823.08m , 设计泄洪流量 565m3/s,校核泄洪流量 669m3/s13 渗流计算13

30、.1、 渗流计算的基本假定2. 渗流计算条件:渗流计算时应考虑以下组合情况, 取其最不利情况作为控制条件:1上游正常水位,下游相应的最低水位; 2上游校核洪水位相应的 下游最低水位; 3对上游坝坡最不利的库水降落后的落差。由于缺乏资料所以拟定如下工况进行计算:设计洪水位(取与正 常蓄水位 113.10m ,相应的下游最低水位为 74.3m ;校核洪水位 113.50m ,相应的下游水深为 75.00m 。13.2、渗流分析的方法采用水利学法进行土坝渗流计算。将坝内渗流分为若干等份,应 用维尔金斯公式和水流连续方程求解渗流流量和浸润线方程。 13.3、计算断面及公式本设计仅对河槽截面处进行最大断

31、面的渗流计算,并假设地基为 不透水。采用的公式:y = 2222e h H q k L -= 13.4、浸润线方程正常水位x H = 校核水位x H = 15、坝坡稳定计算面板坝下游采用的是堆石,所以 C=0,常形成折线状的滑弧面,形状 如图所示: (21ctg v w 2´- -ctg (-1´-(1+21w w tg (3- =0 1´=tg1-(tg 1/Kc 2´= tg 1-(tg 2/ K c 3´= tg 1-(tg3/ Kc 查设计资料沙土的抗剪强度指标, 1=2=3=30º,由于设计原始资料中无相关的数据,在此也无法

32、提供实验资料,所以假定 =25 º, =5 º, =10 º,1´=2´= 3´=13 º,带入上面三个式子中解得 K c =2.5>K min c =1.35。 2级水工建筑物正常运行情况下 21w w =9. 31。因而该假定的 滑动坡面是稳定的。 (此处须 了解原因16、材料及构造设计16.1、 防渗体设计土质防渗体的尺寸应满足控制防渗比降和渗流量要求 , 还要便于 施工。防渗体顶部考虑机械化施工的要求 , 取 3.5m, 土斜墙上下游坡 度取 1:0.3, 。上下游最大作用水头差, H=113.50-62.50

33、=51.00(下游无水工况 , 根据规定,粘土心墙的容许渗透坡降 J不宜大于 4,这里取 J=4, 故墙厚 T>=H/J=51.00/4=12.75m。心墙底宽为 3.5+(51.00+0.5 0.32=34.4m>12.75m. ,满足要求。 防渗体顶部在静水位以上超高,对于正常运用情况心墙为 0.3-0.6m , 取 0.5m ,最后防渗体顶部高程取为 113.10+0.50=113.60m。 (在非常 运用情况下,不应低于该工况下的最高水位心墙顶部以及心墙的上游侧均应设保护层,防止冰冻和干裂。保 护层可采用砂或者碎石, 其厚度不小于该地区的冻结或干燥深度, 此 处取 1.0m

34、 ,上部碎石厚 0.50m ,下部砾石石厚 0.50m 。心墙上游保护 层应分层碾压填筑, 达到和坝体相同的标准。 其外坡坡度应按稳定计算确定, 使保护层不至沿斜墙面或连同心墙一起滑动。 具体见坝顶构 造。16.3、坝体排水设计常用的坝体排水有以下几种形式:贴坡排水、棱体排水、坝内排水 以及综合式排水。贴坡排水:不能降低浸润线,多用于浸润线较低和下游无水的情况, 故不选用。棱体排水:可降低浸润线, 防止坝坡冻胀和渗透变形,保护上游坝脚 不受尾水冲刷,且有支撑坝体增加坝体稳定的作用,且易于检修,是 效果较好的一种排水形式坝内排水:其中褥垫排水对不均匀沉降的适应性差,易断裂,且难以 检修,当下游水

35、位高过排水设施时,降低浸润线的效果将显著降低; 网状排水施工麻烦,而且排水效果较褥垫排水差。综合以上分析选择棱体排水方式。2. 堆石棱体排水尺寸顶宽 2.0m ,内坡 1:1.5,外坡 1:2.0,顶部最高水位须高出下游最 高水位对 1、 2级坝不小于 1.0m ,通过校核洪水位 113.50m ,假设相 应下游最高洪水位为 75.00m ,超高取 1.5m ,所以顶部高程为 75.00+1.5=76.5m。设计规范及标准保护无粘性土料(粉砂、砂、砂砾卵砾石、碎石等碾压式土石坝设计规范规定,对于与被保护土相邻的第一层反滤料, 建议按下述准则选用 54/8515-d D , 15155D >

36、;,同时要求两者的不均 匀系数 6010d h =及 6010D 不大于 58,级配曲线形状最好相似。式中:15D 反滤料的特征粒径,小于该粒径的土占总土重的15%;15d 被保护土的控制粒径和特征粒径,小于该粒径的土分别占总重的 15%及 85%。上述两式同样适用于选择第二、三层反滤料 , 当选择第二层反滤 料时,以第一层反滤料为被保护土,二选择第三层反滤料时,则以第 二层反滤料为被保护土。按次标准天然砂砾料一般不能满足要求,须对土料进行筛选。2保护粘性土料粘性土有粘聚力, 抗管涌能力一般比无粘性土强, 通常不用上述 两式设计反滤层,而用以下方法设计。满足被保护粘性土的细粒不会流失根据被保护

37、土的小于 0.075mm 含量的百分数不同, 而采用不同的 方法。 当被保护土含有大于 5mm 的颗粒时, 则取其小于 5mm 的级配确 定小于 0.075mm 的颗粒含量百分数及计算粒径 85d 。如被保护土不含有大于 5mm 的颗粒时,则按全料确定小于 0.0075mm 的颗粒含量百 分数及 85d 。a. 对于小于 0.075mm 的颗粒含量大于 85%的粘性土, 按式 85159d D . 设计反滤层,当 8590.2d mm <,取 15D 等于 0.2mm 。b. 对于小于 0.075mm 的颗粒含量为 40%85%的粘性土按式 mm D 7. 015. 设计反滤层。c. 对

38、于小于 0.075mm 的颗粒含量为 15%39%的粘性土按式 25/ 7. 04(40(7. 08515-+d A D 设计反滤层。式中, A 为小于 0.075mm 时颗粒含量 1%。若 85407d mm <. ,应取 0.7mm 。满足排水要求以上三种土还应符合式 15154D d <, 以满足排水要求。 式中 15d 应为 被保护粘性土全料的 15d ,若 1540.1d mm <时 15D 不小于 0.1mm 。3护坡垫层垫层料的粒径不能过大,而且含有适量的细料。本坝属于中坝, 取最大粒径为 80-100mm, 粒径小于 5mm 的颗粒含量宜选为 30%-50%,

39、 同样应满足土粒不流失及足够的透水性要求, 但标准可降低些, 建议 按下式的简便方法选择粒径。10( (1515垫层 块石 d D . , 5 (1515垫层下被保护的土 (垫层 d D . 。 2.设计结果由于设计原始资料中没有提供各土、砂、石料的颗粒级配情况,这里 无法用计算方法进行反滤层的设计, 只能参考相关规范和已建工程进 行 初 步 设 计 。 初 步 拟 结 果 如 下 : 16.4、护坡设计1. 上游护坡:采用目前最常用的浆砌石护坡。 护坡范围从坝顶一直到 坝脚, 厚度为 40cm , 下部设厚度均为 30cm 的碎石和粗沙垫层。 见图: 2. 下游护坡:下游设厚度为 40cm

40、的碎石护坡, 护坡下面设厚度为 40cm 的粗沙垫层。见图: (5顶部构造1. 坝顶宽度对中低坝可取 5-10m ,此处取 B=7.0m2. 防浪墙采用 C15水泥浆砌块石防浪墙,高为 1.2m ,基本尺寸见图,墙身每 隔 15m 布置一道设有止水的沉陷缝,墙顶设有高 2.8m 的灯柱。 3. 坝顶盖面(6马道和坝顶,坝面排水设计1. 马道:第一级马道高层为 82.50m ,第二级马道高层为 102.50m ,马 道宽为 2.0m 。2. 坝顶排水:坝顶设有防浪墙,为了便于排水,把顶做成自上游 倾 向下游的坡,坡度为 3%,将坝顶雨水排向下游坝面排水沟。3. 坝面排水(1布置在下游坝坡设纵横向

41、排水沟。纵向排水沟(与坝轴线平行设在各级 马道内侧。沿坝轴线每隔 200m 设置 1条横向排水沟(顺坡布置,垂 直于坝轴线 ,横向排水工自坝顶直至棱体排水处的排水沟,再排至 坝址排水沟。 纵横排水沟互相连通, 横向排水沟之间的纵向排水沟应 从中间向两侧倾斜,坡度取 0.2%,以便将雨水排向横向排水沟。坝 体与岸坡连接处应设计排水沟,以排除岸坡上游下来的雨水。 16.5、排水沟尺寸及材料1尺寸拟定:由于缺乏暴雨资料,所以无法用计算的方法确定断面 尺寸,根据以往已建工程的经验,排水沟宽度及深度一般采用 20-40cm ,具体的尺寸见图。2材料:排水沟通常采用浆砌石或混凝土预制块。综合考虑选用浆 砌

42、石块石。见图 17、地基处理及坝体与岸坡的连接结合本坝坝基情况,从坝轴线剖面图可知,地基处理如下:17.1、地基处理(1 河槽处:水流常年冲刷,基岩裸露,抗风化能力强,且钻 1处岩芯获得率都比较高。吸水量也较低,故只需清除覆盖层即可, 挖至基岩即可。(2 钻 2及右岸河滩:覆盖层和坡积物相对较厚,钻 2处的上 层岩芯获得率只有 12%,岩层裂隙较为发育,拟采用局部帷幕灌浆。 (3平山咀大溶洞:经勘探后分析对大坝及库区均无影响,为安 全起见,可修筑土铺盖,用水泥砂浆填缝。铺盖同时还应与粘土斜墙 相连,向上库区及右岸延伸展布,将岩溶封闭。17.2、坝体与地基的连接(1 河槽部位 (即钻 1部位 ,

43、岩芯获得率及吸水量均能达到要 求,采用在斜墙底端局部加厚的方式与地基相连。(2 钻 2到右岸河滩:上部岩层裂隙较发育,岩芯获得率只有 12%。而覆盖层也较左岸厚,采用截水槽的方式与基岩相连。截水槽 可挖至基岩以下 0.5m 深处,内填壤土。截水槽横断面拟定:边坡采 用 1:2.0;底宽,渗径不小于(1/31/5 H ,其中 H 为最大作用水 头(下游无水时为 51.00m ,底宽取 1/3.4×51.00=15.0m。17.3、坝体与岸坡的连接土坝与岸坡的接合面是工程中较软弱的环节, 应妥加处理, 避免 沿接合面发生集中渗流,土坝裂缝等现象。左坝肩到左滩地,坡积风 化层 510m ,

44、需彻底清除,左岸坡上修建混凝土齿墙,岸坡较陡, 开挖时基本与基岩大致平行。 右坝肩到右滩地坡积风化层处理与左岸相同,基岩开挖角不宜太大。第五部分:第二主要建筑物设计18、溢洪道设计溢洪道平面布置如图所示: 18.1、溢洪道路线选择和平面位置的确定根据本工程地形地质条件,选择正槽式溢洪道,引水渠末端设置 圆形渐变段,泄槽不设收缩、弯曲段和扩散段,尾水渠设护袒。成直 线布置在右岸的天然垭口。18.2、 堰面形式及孔口尺寸1 采用 WES 型堰面形状max (75%95%6(0.750.95 4.55.7d H H m m =取 5.0d H m = 10.3d p H > 20.5d p H >取 120p m = 122p m =坡度