毕业设计说明书

1、毕业设计（论文）说明书 题 目 闽西枢纽深孔泄洪重力坝设计 专 业 水利水电工程 班 级 2010级1班 学 生 李得利 指导教师 陈 野 鹰 重庆交通大学 2014 年前言 毕业设计是培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能，分析解决实际问题的重要一环，它与整个教学过程的其他教学环节紧密配合相辅相成的。对水利水电工程专业的毕业生来讲，认真做好毕业设计，不仅能有效地加强对所学知识的掌握，加深对设计涵义的理解，更会缩短我们在未来工作岗位上的适应期，使我们尽早进入“角色”发挥作用。从学校的理论学习到实际工作的一个过渡，为以后从事相关工作打下一定的基础。 本次毕业设计的题目是水口坝下水位治

2、理工程枢纽重力坝设计。福建闽江水口水电站枢纽，是上世纪建在我国华东地区最大的混凝土重力坝水利枢纽工程，是一座以发电为主、兼有航运效益的工程。电站建成后，由于多年来下游河道无序挖砂，致使河床不断下切，过水断面逐年增大，下游水位急剧下降。由于坝下水位持续下降，水口水电站为维持通航每年都在增加泄量，到2006年所需最小通航流量为原设计的7倍多。为满足航运发电要求，进而设计闽江深孔泄洪重力坝，双线船闸，可满足500t级的船行驶。重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠自重产生的抗滑力来满足稳定的要求；同时依靠坝体自重产生的压应力来减小水压力所引起的上游坝面拉应力以满足强度要求。重力坝的基本剖面呈三角形

3、，上游坝面陡、下游坝面较缓，筑坝材料为混凝土等。为了适应地基变形、温度变化和混凝土的浇筑能力，用横缝将坝体分隔成若干个独立工作的坝段。为枢纽布置的需要，有的坝轴线布置在较宽的河床上，坝轴线通常呈直线。若岸边基岩较陡，再将横缝灌浆成整体，以防侧向滑动破坏。凝土重力坝是中国坝工建设中的主要坝型,具有安全可靠、设计施工技术简单、对地形地质条件适应性好、施工导流和永久性泄洪问题容易解决等优点,是目前工程中采用较多的一种坝型。在进行本次毕业设计之前，我根据设计任务书和有关规范参考了国内外许多类似的工程实例，并结合闽江坝址的地质地形条件，最终确定挡水建筑物和泄水建筑物的型式，并最后确定枢纽的整体布置设计。

4、由于本人能力有限，本次毕业设计有很多的不足之处，对于设计中的错误和不妥之处，请老师、专家以及各位同学多多指教。712014届水利水电工程专业毕业设计（论文）·说明书摘 要福建闽江水口水电站枢纽，是上世纪建在我国华东地区最大的混凝土重力坝水利枢纽工程，是一座以发电为主、兼有航运效益的工程。电站建成后，由于多年来下游河道无序挖砂，致使河床不断下切，过水断面逐年增大，下游水位急剧下降。所以为了维持水口电站的效益，需要进行坝下水位治理，抬高下游水位。经过多年科研论证确定在下游建设一座具有反调节作用的水利枢纽工程，并选择闽西坝址作为水口电站枢纽坝下水位治理工程的最终坝址。根据闽西水利枢纽坝址区

5、的地质、地形、气候，气象等具体情况，本设计的主要内容和成果如下：1、非溢流坝剖面尺寸的拟定：坝高69m，上游面铅直，下游坡率1:0.8，坝顶宽度7.4m，坝底宽度59.2m。2、溢流坝堰面曲线的拟定：顶部曲线段采用WES曲线，有直线段，反弧段与堰顶下游曲线直接连接，反弧段半径为30m，采用挑流消能。3、稳定分析：经过分析，重力坝的抗滑稳定满足规范要求。4、应力分析：经过分析，重力坝的应力满足规范要求。关键词：水口电站，深孔泄洪，重力坝，溢流坝ABSTRACTFujian Minjiang Shuikou Hydropower Station, is the last century built

6、 in East China's largest concrete gravity dam water conservancy project, is a power to the main, both the benefit of shipping engineering. After the power station is completed, because for many years the downstream river sand excavation in disorder, riverbed cutting down, the cross section incre

7、ases year by year, the downstream water level dropped sharply. So in order to maintain the benefit of Shuikou Power Station, need to manage the downstream water level, water level elevation. After years of research and demonstration identified in the downstream of the construction with a water conse

8、rvancy project anti regulation, and select the site as the final site water treatment engineering of Shuikou Hydropower Station dam.根据闽西水利枢纽坝址区的地质、地形、气候，气象等具体情况，本设计的主要内容和成果如下：According to the geology, topography, climate, the dam site area, meteorological and other specific circumstances, the main c

9、ontents and results of this design are as follows:1、非溢流坝剖面尺寸的拟定：Draft 1, non overflow dam section size:坝高69m，上游面铅直，下游坡率1:0.8，坝顶宽度7.4m，坝底宽度59.2m。69m high dam, upstream face is vertical, downstream slope 1:0.8, crest width 7.4M, bottom width 59.2m.2、溢流坝堰面曲线的拟定：Draft 2, overflow weir surface curve:顶部曲线

10、段采用WES曲线，有直线段，反弧段与堰顶下游曲线直接连接，反弧段半径为30m，采用挑流消能。The top curve using WES curve, a straight line segment, anti arc and crest downstream curve directly connected, anti arc radius is 30m, the energy dissipation.3、稳定分析：3, stability analysis:经过分析，重力坝的抗滑稳定满足规范要求。After the analysis, the anti sliding stability

11、 of gravity dams to meet the specification requirements.4、应力分析：4, stress analysis:经过分析，重力坝的应力满足规范要求。After the analysis, the dam stress and meet the specification requirements.关键词：水口电站，深孔泄洪，重力坝，溢流坝Keywords: Shuikou Hydropower Station, the deep hole, release flood waters, gravity dam, spillway绪 论1水口电站

12、的概况水口水电站位于福建省闽清县境内的闽江干流上，上游距离南平市94km，下游距离闽清县城14km，距福州市84km。水口水电站以发电为主，兼有航运、过木、防洪等综合利用效益。水库正常蓄水位65m，汛期（47月）运行限制水位61m。电站厂房共安装七台单机容量为200MW的轴流转浆式水轮发电机组， 装机容量140万kW，保证出力26万kW，多年平均年发电量49.5亿kW·h，是华东地区当时最大的水电站。 其发电效益相当于一座100万kW的火电厂和与之配套的年产原煤240万t的大型煤矿。它与新安江、富春江水电站进行补偿调节后，可增加系统保证出力5万kW以上。华东电网以火电为主，调峰能力不

13、足，水口水电站可承担100万kW的峰荷，因此，可以充分发挥水、火电联合运行的经济效益。水口至南平段河道长94km，航道狭窄弯曲，多礁石浅滩，目前仅能通航6080t轮船；电站建成后，配合整治下游河道，可使500t级货船从马尾直达南平。闽江干流按四级航道设计，枢纽布置设船闸1座，升船机1座，年通行能力货物400万t，竹木200250万立方米。 2水口电站产生的问题水口枢纽工程的建设在很大程度上改善了南平至水口水电站的航运，扩大了闽江水上运输能力，为开辟内河集装箱航线创造了条件。原水口枢纽通航建筑物设计时，以电站下泄基荷流量308m3/s时的水位7.64 m为下游最低通航水位，根据全国内河IV级航道

14、等级标准及JTJ 3052001船闸总体设计规范1要求并考虑留有一定余度，水口级船闸第四闸首门槛水深确定为3.0 m，三闸室和四闸首门槛顶高程为4.64 m。近年来，由于水口水电站上游河沙补给减少加之下游河道大量无序采砂，致使船闸在1999年8月正式通航后，同流量水位持续下降，设计条件发生了较大变化，枯水期通航受到了严重影响。根据闽江嵩滩埔水文站资料显示，2001年基荷流量时水位为5.51 m，较设计最低通航水位降低2.13 m，相应四闸首槛上水深仅有0.87 m；2002年9月基荷流量时水位为5.06 m，相应四闸首槛上水深为0.42 m；2004年12月基荷流量时水位为4.42 m，较设计

15、通航水位降低3.22 m，船闸四闸首槛顶出露水面。2009年1月，基荷流量308m3/s时水位仅为3.5 m。由于坝下水位持续下降，水口水电站为维持通航每年都在增加泄量，原设计308m3/s的通航基流量逐年提高，2000年通航基流量为800m3/s，2004年通航基流量为1500m3/s，2005年通航基流量为2000m3/s，2006年通航基流量提高到2350m3/s，为原设计所需最小通航流量的7倍多。使满足通航要求的压力不断加大，水口水电站在通航日中不断加大电站出库流量，但水库库容毕竞有限，如不尽快遏制下游河床无序挖砂或采取工程措施抬高下游水位，水口枢纽通航设施在枯水期将面临断航的可能。同

16、时，在基荷流量308m3/s时，目前厂房尾水位比原设计的厂房下游最低尾水位低4.14 m，水轮机的吸出高度达不到原设计要求，若河床继续下切，将影响机组的正常稳定运行。因此，进行抬高下游水位治理工程尤为迫切。3问题的解决方法水口坝下水位治理工程在选择方案时经过不断的研究和论证，最终选择在水口电站下游修建反调节水库工程。经过反复的论证和研究，最终确定坝址。闽西枢纽工程位于福建省西部山区，距福建省省会福州市80余km。枢纽是以发电为主，兼有航运、过木等综合利用效益的大型水利水电枢纽工程。流域降水丰沛，水量与黄河流域的水量相近，居全国第七位。流域年径流总量达623.70亿立方米，径流年际变化比较稳定，

17、为重要水运通道。河源短流急，平均约三年就要发生一次超1.7万立方米每秒的较大洪水。中、上游滩多水急，水力资源丰富，理论蕴藏量600余万千瓦，可开发水力装机容量约400万千瓦。流域各河段是福建重要的交通运输线，干流级航道，可通500吨级船舶，通航里程近800公里，目前全流域水运量已达4.5亿吨。目录第一章 工程概况11.1工程等别和设计标准11.1.1工程等别11.1.2 设计标准11.2设计依据和基本资料21.2.1水文气象21.2.2 特征水位31.2.3 糙率31.2.4地质特性及基岩物理力学指标31.2.5材料特性71.2.6水位流量关系7第二章 大坝枢纽的平面布置82.1大坝枢纽布置的

18、一般原则82.2坝址的选择82.2.1 地质条件分析82.2.2地形条件分析92.2.3施工条件分析92.2.4建筑材料92.3坝型的选择92.3.1土石坝102.3.2宽缝重力坝102.3.3拱坝102.3.4混凝土面板堆石坝112.3.5碾压混凝土重力坝112.3.6混凝土实体重力坝112.3.7最终坝型的确定122.4坝轴线的确定122.5枢纽建筑物的组成12第三章 坝体设计133.1 大坝枢纽平面设计133.2 大坝坡面设计133.2.1 坝顶高程的确定：133.2.2 建基面高程的确定153.3 剖面设计原则153.3.1 坝顶宽度的拟定153.3.2 上下游坝坡坡率的确定163.3

19、.3 坝底宽度16第四章 非溢流坝段计算及应力分析174.1 坝体荷载计算174.2 荷载计算184.3 抗滑稳定分析224.4 应力分析234.4.1强度指标244.4.2 应力计算公式24第五章 溢流坝段设计265.1 泄水方式的选择265.2 溢流坝孔口的设计275.2.1单宽流量的确定275.2.2溢流宽度的确定275.2.3净宽拟定275.3 堰顶高程的确定285.4 设计水头的确定285.5 泄流能力校核305.6 闸门、闸墩设计335.6.1 闸门设计335.6.2 闸墩设计355.7 WES堰型设计375.7.1堰顶上游曲线375.7.3中部直线段385.7.4反弧段设计计算3

20、85.8水面线的确定415.8.1堰面曲线段415.8.2水面线高度的计算415.9 闸门设计计算445.9.1弧形闸门445.9.2 平板闸门475.9.3 启闭设备的设计计算47第六章 消能防冲设计496.1消能工的设计原则及型式496.2 鼻坎型式选择506.3 消能设计计算506.3.1 挑流水舌的挑距L的确定516.3.2 冲坑最大水垫深度的确定51第七章 细部构造设计537.1 坝顶构造537.1.1非溢流坝段537.1.2溢流坝段537.2 坝体分缝537.2.1 横缝设计547.2.2 纵缝设计547.3 坝体止水、排水及防渗547.3.1止水设计547.3.2 坝体排水557

21、.3.3 坝体防渗567.4 廊道系统设计567.4.1 坝基灌浆廊道567.4.2 观测廊道567.5 混凝土分区57第八章 厂房设计598.1 厂房的任务与基本类型598.1.1 厂房的任务598.1.2 厂房的分类598.2 厂房的选用608.3 主厂房的布置608.3.1 主厂房的平面设计608.3.2 厂房辅助设备布置和电气设备布置608.3.3 厂房内的构造要求618.4 副厂房设计61第九章 船闸的总体设计629.1 船闸的基本尺寸的拟定629.1.1 闸室的有效长度629.1.2闸室有效宽度629.1.2门槛水深639.2 航道的长度和宽度计算639.3 船闸的总体布置639.

22、3.1 船闸布置639.3.2引航道布置63第十章 坝基处理设计64第十一章 结论和展望67致谢69参考文献70附 录71第一章 工程概况1.1工程等别和设计标准 1.1.1工程等别水口水电站工程规划未来两年将要实施的工程项目，水库控制流域面积A=52438km2、总库容26.0亿m3。以发电为主，兼有航运、过木等综合利用效益的大型水利水电枢纽工程。根据防洪标准GB50201-94和水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000有关规定，水库属等大型水库工程。1.1.2 设计标准根据防洪标准和水利水电工程等级划分及洪水标准有关规定，水口水库属等中型水库工程。 枢纽主要水工建筑物:挡水建筑物

23、、泄水建筑物、取水建筑物为级，干渠及渠系建筑物为级，临时建筑物为级。水工建筑物级别及防洪标准见表。表建筑物级别及防洪标准水工建筑物建筑物级别设计洪水校核洪水（洪峰流量）P%（洪峰流量）重力坝、泄水建筑物、取水电站泵房11356000.139800柔性坝及泄水建筑物11356000.139800注：据中国地震动参数区划图（）资料，工程区地震动峰值加速度值为，对应地震基本烈度为度，本工程按基本烈度设防。1.2设计依据和基本资料1.2.1水文气象1、水文坝址多年平均流量1.416 m3/s（上坝址），1.71 m3/s（下坝址），多年平均年径流量586亿m3（上、下坝址）。各频率洪峰流量见表。 表上

24、、下坝轴线不同频率洪峰流量表 单位m³/sP%0.10.2123.335102050Q（m³/s）上坝址336003240030600278002500023600173001380010700下坝址3380032500030800279602530023800175001400010900坝址处洪枯水季节的时段、各种频率的流量见表。表坝下游各时段各频率流量洪量表时段4月10月113月59月频率20%10%5%20%10%5%20%10%5%20%10%5%洪 峰流 量(m3/s)31.447.564.924.741.159.713.826.943.02103204402、

25、泥沙上、下坝址泥沙设计参数见表。 表上、下坝址泥沙设计参数项 目上坝址下坝址多年平均悬移质入库量（万t）720.86720.86多年平均推移质入库量（万t）108.14108.14多年平均输沙量（万t）829.00829.00多年平均淤积总量（万m3）592.15592.15水库按50年运行淤积量（万m3）29607.5029607.50相应淤沙高程（m）泥沙淤积参数：泥沙容重：1.30t/m3。3、气象多年平均气温16.8（当地气象站）极端最高气温39.8极端最气温-9.2多年平均降雨量1731.6mm多年平均蒸发量1439.7mm多年平均最大风速14.8m/s，多为NE向实测最大风速24.

26、7m/s。1.2.2 特征水位 表水库特征水位表 单位： 水库特征水位上坝址下坝址校核洪水位69.069.0设计洪水位66.069.0正常蓄水位66.066.0死水位25.3325.331.2.3 糙率衬砌混凝土 0.018压力钢管 0.014渠道 0.0171.2.4地质特性及基岩物理力学指标拟建的闽江水口水库初选两个坝址进行比较，上坝址位于水口，下坝址位于水口大桥上500m，两坝址相距1.5km。上坝址处河道平面上呈不对称的S型，拟建大坝选于较平直的河段，为横向谷，两岸不对称，右岸较左岸陡，下部较上部陡，左岸平均坡度35°，右岸平均坡度47°。两岸植被茂盛，采煤弃渣使河

27、道游积严重。坝址地层岩性揭示有第四系殘坡积层、冲洪积层，三叠系上统须家河组砂岩夹薄层页岩。第四系地层由殘坡积层和冲洪积层组成。破殘积层在两岸地形缓地带相对较集中，由棕黄色粉质粘士组成，厚度较小，一般不超过5.0m。冲洪积层分布于河床及岸坡冲沟地带，主要成分为灰岩、砂岩及页岩等，卵石的磨圆一般较差，多呈次稜次圆状，一般粒经1015mm，厚度15m。须家河组地层的岩性为灰黄色厚层中粗粒长石岩屑石英砂岩及灰黑色薄层页岩与多层煤线（厚度0.10.8m不等），中部见一层厚12m的粘士岩，近底部处夹透镜状砾石层及含砾砂岩，岩层强度高，三分性不明显，厚度402m。地质构造位置位于大朩垭背斜南翼，岩层倾角中等

28、，产状180°45°（岩层倾向下游）背斜位于红岩向斜北翼，经大朩垭、黄阳坝，东至古路下泗坝背斜形迹消失，轴线延伸长度约52km。轴向北西南东，在天床山一带微向南突。背斜背北翼缓，岩层倾角2834°，局部达62°，南翼陡，一般为45°，局部83°，在天床山一带背斜北翼和大朩垭一带背斜南翼，发育一组近东西走向的次级皱，一般延伸27km.背斜东端北翼，为古路沟向斜，轴向近东西（290°）向延伸，于古路沟下泗坝一带消失，延伸长度大于10km，上坝址末见断层。岩体中除层间裂隙外，其它方向的裂隙不发，主要为主岩层走向近于垂直的剪切型隙或

29、纵张裂隙，组型隙数量少，长度较短，表部多张开，夹泥中下部多见方解石脉，且闭合较好，总的来说，岩体的完整性较好。地下水有第四系孔隙水与基岩裂隙水二类。第四系孔隙水赋存于第四系地层内，受大气降水与地表水体补给，向沟谷排泄。食水层厚度与面积均小，施工将被开挖，因此仅具象征意义。基岩裂隙水赋存于须家河组砂岩裂隙中，受大气降水补给，以泉或小滴水形式溢出于沟谷底部或低洼处。泉流量0.12.0L/s，单孔出水量80200m3/d。地方水类型为重碳酸硫钙型，对砼及砼中的钢筋均无侵触性。岩体的透水性与岩性及裂隙发育程度密切相关。即岩体表部透水性强，透水率q>100Lu的强或极强透水层深度最大达10m有余，

30、以下逐步过渡到中等及微透水层。但由于坝址区有采煤坑道通过，对岩层的透水性影响极大，有两个煤矿正在进行开采作业。红旗煤矿主道坑口位于上下坝址之间，平面上呈树校状，相互交叉，现已与钢岔煤矿同采一层煤，已超过拟选的上坝址位置，垂直方向已探明部分高程在313m，既有上采，又有下采，高达50m以上。钢岔煤矿有左、右岸各一个坑道，右岸坑道已向开采2km以上，现已停采，左岸坑道正在大规模开采中，平面上已开采距离达3km以上，呈树枝状分布，垂直方向的高程为212m，高达54m。这些坑道难以探明，它的存在增加了上坝址的防渗难度。不良地质现象主要表现为零星分布的崩塌。边坡稳定性较好，不存在大的边坡失稳现象。风化分

31、强、弱、微风化。强风化岩体大部分破坏，风化裂隙发育，有的夹泥，岩石破碎。强风化带深度因地形等因素的不同而变化，钻孔揭示垂直深度为4.413.5m，平硐揭示其深度78m，一般24m.弱风化带岩体结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，裂隙而呈锈黄色，裂面上末见夹泥现象，岩石强度较高，完整性增强，钻孔揭示垂直深度为15.124.6m，平硐揭示其深度为1012m，两岸风化强度和深度基本一致。弱风化带岩体结构末变，岩质新鲜，末见风化裂隙仅见节理面有明显痕迹。在裂隙中发现有方解石脉充填，裂隙闭合，岩体完整。平硐揭示，两岸水平强缷带厚度78m。经钻孔取样16组试，提出岩体物理力学指标建议值见。表上

32、坝址主要物理力学指标建议值表 项目岩性块体密度（g/cm³）单轴抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）抗剪强度弹性模量（104 MPa）泊松比干饱和干饱和/fc（MPa）E砂岩2.652.6675.060.04.50.700.750.60.651.92.70.130.16页岩2.642.6514.09.01.20.650.700.200.350.50.550.230.24下坝址位于大岩屋，建坝河较顺直，属横向谷，河床纵坡变化大，多跌坎，河床底宽1518m，标高0-4m。两岸不对称，左岸较右岸陡，下部较上部陡，左岸均坡度37°，右岸平均坡度26°。左岸坡面有两条小冲沟

33、，岸坡下部有一尚末完工的采煤道，长264m，其走向与岩层走向大致垂直，出口高程12.0m。地层较单一，仅见第四系崩积层，坡殘积层冲洪积层及侏罗系中统新田沟组地层。第四系崩积层主要成分为砂岩、粘士，厚度变化大，最厚达9.2m。零星分布于岸坡下部。坡殘积层由黄色粘土组成，含岩石碎块，稍湿，可塑，一般12m厚，最大厚度5.0m。零星分布于岩坡地形较缓带。冲洪积层主要物质成分为灰岩、砂岩及砂页岩等，粒径大小悬殊，一般1015mm，最大粒径1.5m，呈次圆次稜状，有一定分选，厚度15m。分布于现在河床。侏罗系中统新田沟组地层的岩性为青灰色厚层砂岩夹薄层棕红色灰绿色泥岩，并以砂岩为主，层厚度241.5m。

34、地质构造位置位于红岩向斜北翼近轴部，岩层状177°42°，倾向下游。坝址区内末见断层。岩体中除层间裂隙外，其它方向的裂隙不发育，主要为与岩层走向近于垂直的剪切裂隙或纵张裂隙，组裂隙数量少，长度较短。裂隙性质表部多张开，夹泥中下部多见方解石脉，且闭合较好，总的来，岩体较为完整。地下水有第四系孔隙水基岩裂隙水二类。第四系孔隙水赋存于第四系地层内，受大气降水与地表水补给，向沟谷排泄。由于含水层厚度与面积较小，施工期将开挖，仅具象征意义。基屒裂隙水赋存于须家河组砂岩裂隙中，同样受大气降水补给，以泉或小滴水形式溢出于沟谷底部或低洼处。泉流量0.11.0L/s，单孔出水量5080m&#

35、179;/d。为重碳酸钙型，对砼及钢筋均无侵触性。坝址岩体透水性与岩性及裂隙的发育程度有关，岩体表部透水性强，透水率q>100Lu的强或极强透水层深度最大达20 m余，以下渐过度到中等及微透水层，砂岩比页岩的透水性强。由于层间裂隙较发育，经钻孔揭示存在绕坝渗漏。不良地质现象主要表现为崩塌，坡体表部岩体在各种性质的裂隙切割下，有的已成危岩。总的来说，边坡稳定性较好，不存在大的边坡失稳现象。岩体风化作用划分为强、弱、微三个风化带。强风化带岩体结构大部分破坏，风化裂隙很发育，有的夹泥，岩石破碎。风化带深度因地形等因素的不同而变化，钻孔揭示垂直深度3.318.6m，平硐揭示其深度7-8m，两岸风

36、化强度和深度基本一致。弱风化带岩休结构部分破坏，沿节理而有次生矿物，风化裂隙发育，裂隙而呈锈黄色，裂面上末见夹泥现象，岩石强度较高，完整性明显增强。钻孔揭示其风化深度13.242.0m，平硐揭示深度10.513.0m两岸风化强度和深度基本一致。微风化带结构末变，岩质新鲜，末见风化裂隙，在不少的裂隙中发现有方解石脉充填，裂隙闭合，岩体完整，岩心多呈长柱状，波速比0.81.0。两岸坡体上部（或顶部）可能有缷荷裂隙分布或因缷荷作用使已有裂隙发生次生变化而多有张开之势，其水平和垂直方向的深度可能均不超过岸坡岩体的强风化深度。在钻孔不同深度取了27组岩样进行试，经统计，提出岩体物理力学建议值如下表。表下

37、坝址主要物理力学指标建议值表项目岩性块体密度（g/cm³）单轴抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）抗剪强度弹性模量（104 MPa）泊松比干饱和干饱和/fc（MPa）E砂岩2.652.6618.38.02.210.700.750.280.780.651.50.17泥页岩2.642.6513.011.91.410.650.700.190.530.340.650.231.2.5材料特性混凝土容重24kN/m³，弹性模量2.55×104MPa，泊松比0.167浆砌石 容重23kN/m³，弹性模量1.0×104MPa，泊松比0.17堆石体 容重21kN

38、/m³。1.2.6水位流量关系 表1.8水位流量关系表流量(m3/s)308 419 706 1029 1385 1775 2199 2658 3091 3560 水位(m)7.64 7.80 8.14 8.46 8.78 9.08 9.39 9.69 9.96 10.23 流量(m3/s)4061 4593 5157 5759 6390 7000 7737 8449 9184 10000 水位(m)10.50 10.77 11.05 11.33 11.62 11.88 12.19 12.49 12.79 13.13 流量(m3/s)12329 14002 15724 16900 1

39、7484 19283 21052 22500 22881 24769 水位(m)14.13 14.86 15.66 16.25 16.56 17.41 18.37 19.16 19.37 20.36 流量(m3/s)26717 29000 30700 32800 35600 37345 39649 42013 44435 水位(m)21.35 22.48 23.30 24.28 25.55 26.32 27.31 28.31 29.30 第二章 大坝枢纽的平面布置2.1大坝枢纽布置的一般原则(1)坝址、坝及其他主要建筑物的型式选择和枢纽布置要做到：施工方便，工期短，造价低。(2)应满足各个建筑

40、物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作。避免枢纽中各建筑物在运行期间互相干扰。(3)在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运行费用。(4)枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在一起，以减少连接建筑，且便于管理。(5)尽量使一个建筑物发挥多种用途或临时建筑物和永久建筑物相结合，充分发挥综合效益。(6)尽可能使枢纽中的建筑物早期投产，提前发挥效益(如提前蓄水、早期发电或灌溉)。(7)枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。2.2坝址的选择在可行性研究报告阶段，主要是根据地质、地形、施工及建筑材料等条件，初选几个坝段、坝轴线以及与其相适应的坝型，经

41、过论证，找出其中最有利的坝段和一两条比较有利的坝轴线进行比较，也可对各坝段内有代表性的坝轴线进行比较，从中选定一两条最有利的坝轴线，并进行枢纽布置。在初步设计阶段，随着地质、水文和试验资料等的进一步深入和充实，通过比较，选定最有利的坝轴线、坝及其他主要建筑物的型式和相应的枢纽布置方案。经过比较，如今，枢纽坝址选定位于水口。坝址处地质等条件分析如下：2.2.1 地质条件分析坝址地层岩性揭示有第四系殘坡积层、冲洪积层，三叠系上统须家河组砂岩夹薄层页岩。第四系地层由殘坡积层和冲洪积层组成。破殘积层在两岸地形缓地带相对较集中，由棕黄色粉质粘士组成，厚度较小，一般不超过5.0m。冲洪积层分布于河床及岸坡

42、冲沟地带，主要成分为灰岩、砂岩及页岩等，卵石的磨圆一般较差，多呈次稜次圆状，一般粒经1015mm，厚度15m。须家河组地层的岩性为灰黄色厚层中粗粒长石岩屑石英砂岩及灰黑色薄层页岩与多层煤线（厚度0.10.8m不等），中部见一层厚12m的粘士岩，近底部处夹透镜状砾石层及含砾砂岩，岩层强度高，三分性不明显，厚度402m。地质构造位置位于大朩垭背斜南翼，岩层倾角中等，产状180°45°（岩层倾向下游）背斜位于红岩向斜北翼，经大朩垭、黄阳坝，东至古路下泗坝背斜形迹消失，轴线延伸长度约52km。轴向北西南东，在天床山一带微向南突。背斜背北翼缓，岩层倾角2834°，局部达62

43、°，南翼陡，一般为45°，局部83°，在天床山一带背斜北翼和大朩垭一带背斜南翼，发育一组近东西走向的次级皱，一般延伸27km.背斜东端北翼，为古路沟向斜，轴向近东西（290°）向延伸，于古路沟下泗坝一带消失，延伸长度大于10km，上坝址末见断层。2.2.2地形条件分析上坝址处河道平面上呈不对称的S型，拟建大坝选于较平直的河段，为横向谷，两岸不对称，右岸较左岸陡，下部较上部陡，左岸平均坡度35°，右岸平均坡度47°。两岸植被茂盛，采煤弃渣使河道游积严重。2.2.3施工条件分析坝址处，有公路通至水口，对外交通较方便。坝址下游处有一较大冲沟

44、地形，沟岸地势较缓，可供施工场地布置用。2.2.4建筑材料河滩储存的大量沙砾石可供使用。此外，附近有部分农田土壤。2.3坝型的选择由基本资料，可知在坝址处可以选用以下几种坝型：土石坝，宽缝重力坝，拱坝，混凝土面板堆石坝，碾压混凝土重力坝和实体混凝土重力坝。对这几种坝型进行比较。2.3.1土石坝土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、碾压等方法堆筑成的挡水坝。优点：(1)就地取材，节省钢材水泥木材等重要建筑材料，从而减少了建坝过程中的远途运输。(2)结构简单，便于维修和加高扩建。(3)坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。(4)施工技术简单，工序少，便于组合机械快

45、速施工。缺点：坝身一般不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便，粘性土料的填筑受气候条件影响较大等。2.3.2宽缝重力坝将实体重力坝每个坝段的横缝中间部分扩宽成为空腔的重力坝。优点：(1)由于宽缝的存在，坝底面积小，扬压力显著降低，加之上游坡较缓，可利用上游水重来增加稳定，因此使坝体混凝土量可较实体重力坝节省约1020。(2)宽缝增加了散热面，有利于施工期混凝土温度控制。(3)坝内留设宽缝后，可以方便坝体观察和检查，必要时还可以在宽缝内进行维护修补和地基处理工作。缺点：(1)模板工作量大，提高了混凝土的单价。(2)施工导流不便。(3)在严寒地区，必须采取保温措施。2.3.3拱坝拱坝是固接于基岩的空间

46、壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直或向上游突出的曲线型。优点：(1)拱坝的内部弯矩较小，应力分布较均匀，有利于发挥材料强度，因而坝体厚度可以较小，工程量较小。(2)属于高次超静定结构，超载能力强，抗震能力强。(3)可安全泄洪。缺点：(1)剖面较薄，坝体几何形状复杂，施工难度大。(2)对坝体材料强度和防渗要求较高。(3)受温度变化，基岩变形的影响比较显著。(4)对地质、地形条件要求高。2.3.4混凝土面板堆石坝以混凝土面板为防渗体的堆石坝，主要由堆石体和防渗系统组成,即：面板、趾板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区组成。特点：(1)堆石紧密度大，抗剪强度高，坝坡可以做得较陡，可

47、节约坝体填筑量，而且坝底宽较小，枢纽布置紧密。(2)施工受雨季和严寒气候条件限制小，可较均衡正常的施工.面板和它下面的过度层有半透水性和反滤作用，施工期没有面板保护的情况下也可直接挡水或过水，大大简化了施工导流和度汛的工程设施，有利于加快施工进度，降低临时工程的费用。(3)在运行期间，其碾压堆石体变形沉降量小，不易出现裂缝，即使出现裂缝和渗漏，也较易检查和维修。2.3.5碾压混凝土重力坝碾压混凝土重力坝是用水泥含量比较低超干硬性混凝土，经碾压建成的混凝土坝。它从根本上改革了常规混凝土的浇捣方法，是将土石坝碾压设备和技术应用于混凝土坝施工的一种新坝型。特点：(1) 施工工艺程序简单，可快速施工，

48、缩短工期，提前发挥工程效益。(2) 胶凝材料(水泥+粉煤灰+矿渣等)用量少，一般在120160kg/m3，其中水泥用量约为6090kg/m3。(3)由于水泥用量少，结合薄层大仓面施工，坝体内部混凝土的水化热温升可大大降低，从而简化了温控措施。(4)不设纵缝，节省了模板及接缝灌浆等费用。(5)可适用大型通用施工机械设备，提高混凝土运输和填筑工效。(6)降低工程造价。2.3.6混凝土实体重力坝整个坝体除若干小空腔外，均用混凝土填筑，依靠坝体自重来保持自身稳定的重力坝。优点：(1)对地形、地质适应性强。由于重力坝的拉应力一般低于相同坝高的拱坝，所以重力坝对地形和地质条件的要求也拱坝低，一般可以修建在

49、弱风化岩基上。(2)枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。(3)便于施工导流。在施工期可以利用坝体导流，一般不要另外设置导流隧洞。(4)安全可靠。重力坝剖面尺寸大，因此抵抗洪水漫顶、渗漏、地震和战争破坏的能力都比其他坝型强。据统计，在各种坝型中，重力坝的失事概率是较小的。(5)施工方便。大体积混凝土，可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇注方面都比较简单，并且补强、修复、维护或扩建也比较方便。(6)作用结构明确。重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明确，稳定和应力计算都比其他坝型简单。

50、缺点：(1)因为抗滑稳定要求，重力坝相比较其他混凝土坝来说，剖面尺寸大，材料用量多。(2)坝体与地基接触面积大，比其他混凝土坝的坝底扬压力大，对稳定不利。(3)由于坝体体积大，施工期混凝土的水化热温升较高，造成后来的温降和收缩量都很大，将产生不利的温度应力，因此，在浇注混凝土时，需要有较严格的温度控制措施。2.3.7最终坝型的确定经过比较，考虑多方面的因素，由于坝址处河谷较开阔，两岸显不侵蚀地貌，且河床基岩较坚硬，适宜修建混凝土重力坝。并且，水头较高导致相应坝体较高，也决定了修建混凝土重力坝的优势。因此，最终决定坝址处修建混凝土实体重力坝。2.4坝轴线的确定根据坝址的地质、地形条件，通过定性分

51、析，确定坝轴线位置。坝址处河道平面上呈不对称的S型，拟建大坝选于较平直的河段，为横向谷，两岸不对称，右岸较左岸陡，下部较上部陡。坝址地层岩性揭示有第四系殘坡积层、冲洪积层，三叠系上统须家河组砂岩夹薄层页岩。岩体中除层间裂隙外，其它方向的裂隙不发，主要为主岩层走向近于垂直的剪切型隙或纵张裂隙，组型隙数量少，长度较短，表部多张开，夹泥中下部多见方解石脉，且闭合较好，总的来说，岩体的完整性较好。坝轴线尽可能与等高线及来水方向垂直，尽量选在河谷较窄地质条件较好的山谷处，这样可以减小坝轴线长度，减小工程量。但混凝土重力坝溢流坝段下游的消能形式上选择挑流消能，水流挑距较大。坝轴线位置具体见平面布置图。2.

52、5枢纽建筑物的组成(1)挡水建筑物：实体重力坝；(2)泄水建筑物：溢流坝；深孔(3)水电站建筑物：电站厂房+压力管道+安装间等；(4)通航建筑物：双线船闸具体的枢纽布置参见枢纽平面布置第三章 坝体设计3.1 大坝枢纽平面设计 坝轴线的选择原则：1、 在选定的上坝址进行坝线拟定2、 坝轴线应尽可能短3、 坝基及两岸无大的地质构造问题，坝基尽量坐落在坑压和坑剪强度较高的岩石上，两岸岸坡具有良好的地质条件，以利于减少坝肩接头盒防渗工程量4、 坝轴线位置的选择还应有利于枢纽的取水、防沙、消能、防冲等其它建筑物的布置。坝轴线的选择：拟建的闽江水口水库初选两个坝址进行比较，上坝址位于水口，下坝址位于水口大桥上，两坝址相距。上坝址处河道平面上呈不对称的型，拟建大坝选于较平直的河段，为横向谷，两岸不对称，右岸较左岸陡，下部较上部陡，左岸平均坡度，右岸平均坡度。两岸植被茂盛，采煤弃渣使河道游积严重。经过综合因素分析，拟定大坝轴线。3.2 大坝坡面设计 3.2.1 坝顶高程的确定：超高值的计算 根据混凝土重力坝设计规范，坝顶在静水位以上的超高按以下公式计算： 式中： 防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差； 累计频率为时的波浪高度； 波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差； 安全超高，根据表采用。表