钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计计算书（打印版）

1、目 录 TOC h z t 小新1,1,小新2,2,小新3,3 HYPERLINK l _Toc232131642 目 录 PAGEREF _Toc232131642 h 1 HYPERLINK l _Toc232131643 第一章 调洪演算 PAGEREF _Toc232131643 h 4 HYPERLINK l _Toc232131644 1.1 洪水调节计算 PAGEREF _Toc232131644 h 4 HYPERLINK l _Toc232131645 1.1.1 洪水调节计算方法 PAGEREF _Toc232131645 h 4 HYPERLINK l _Toc23213

2、1646 1.1.2 洪水调节具体计算 PAGEREF _Toc232131646 h 4 HYPERLINK l _Toc232131647 1.1.3 方案选择 PAGEREF _Toc232131647 h 10 HYPERLINK l _Toc232131648 1.2 防浪墙顶高确定 PAGEREF _Toc232131648 h 10 HYPERLINK l _Toc232131649 第二章 L型挡墙计算 PAGEREF _Toc232131649 h 14 HYPERLINK l _Toc232131650 2.1 L型挡墙尺寸设计 PAGEREF _Toc232131650

3、h 14 HYPERLINK l _Toc232131651 2.2 危险工况分析 PAGEREF _Toc232131651 h 14 HYPERLINK l _Toc232131652 2.2.1 工况一 PAGEREF _Toc232131652 h 14 HYPERLINK l _Toc232131653 2.2.2 工况二 PAGEREF _Toc232131653 h 17 HYPERLINK l _Toc232131654 2.2.3 结果分析 PAGEREF _Toc232131654 h 20 HYPERLINK l _Toc232131655 2.3 L型挡墙配筋计算 PA

4、GEREF _Toc232131655 h 21 HYPERLINK l _Toc232131656 2.3.1 墙身配筋计算 PAGEREF _Toc232131656 h 21 HYPERLINK l _Toc232131657 2.3.2 底板配筋计算 PAGEREF _Toc232131657 h 22 HYPERLINK l _Toc232131658 2.4 抗滑稳定计算 PAGEREF _Toc232131658 h 23 HYPERLINK l _Toc232131659 2.5 抗倾覆计算 PAGEREF _Toc232131659 h 23 HYPERLINK l _Toc

5、232131660 第三章 坝坡稳定计算 PAGEREF _Toc232131660 h 25 HYPERLINK l _Toc232131661 3.1 坝体边坡拟定 PAGEREF _Toc232131661 h 25 HYPERLINK l _Toc232131662 3.2 堆石坝坝坡稳定分析 PAGEREF _Toc232131662 h 25 HYPERLINK l _Toc232131663 3.2.1 计算公式 PAGEREF _Toc232131663 h 25 HYPERLINK l _Toc232131664 3.2.2 计算过程及结果 PAGEREF _Toc23213

6、1664 h 26 HYPERLINK l _Toc232131665 第四章 复合土工膜计算 PAGEREF _Toc232131665 h 27 HYPERLINK l _Toc232131666 4.1 复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算 PAGEREF _Toc232131666 h 27 HYPERLINK l _Toc232131667 4.1.1 混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算 PAGEREF _Toc232131667 h 27 HYPERLINK l _Toc232131668 复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算 PAGEREF _Toc232131668 h 28 HY

7、PERLINK l _Toc232131669 4.2 复合土工膜的应力校核计算 PAGEREF _Toc232131669 h 28 HYPERLINK l _Toc232131670 第五章 趾板设计 PAGEREF _Toc232131670 h 31 HYPERLINK l _Toc232131671 5.1 设计趾板剖面 PAGEREF _Toc232131671 h 31 HYPERLINK l _Toc232131672 5.2 趾板剖面的计算 PAGEREF _Toc232131672 h 31 HYPERLINK l _Toc232131673 第六章 副坝设计 PAGERE

8、F _Toc232131673 h 33 HYPERLINK l _Toc232131674 6.1 副坝顶宽验算 PAGEREF _Toc232131674 h 33 HYPERLINK l _Toc232131675 6.2 强度和稳定验算 PAGEREF _Toc232131675 h 33 HYPERLINK l _Toc232131676 6.2.1 荷载计算 PAGEREF _Toc232131676 h 34 HYPERLINK l _Toc232131677 稳定验算 PAGEREF _Toc232131677 h 35 HYPERLINK l _Toc232131678 6.

9、2.3 坝体强度验算 PAGEREF _Toc232131678 h 36 HYPERLINK l _Toc232131679 第七章 泄水建筑物 PAGEREF _Toc232131679 h 37 HYPERLINK l _Toc232131680 7.1 概述 PAGEREF _Toc232131680 h 37 HYPERLINK l _Toc232131681 7.2 引水渠设计 PAGEREF _Toc232131681 h 37 HYPERLINK l _Toc232131682 7.3 控制堰设计 PAGEREF _Toc232131682 h 37 HYPERLINK l _

10、Toc232131683 .1 堰面曲线计算 PAGEREF _Toc232131683 h 37 HYPERLINK l _Toc232131684 7.3.2 闸墩顶高程计算 PAGEREF _Toc232131684 h 38 HYPERLINK l _Toc232131685 7.4 泄槽计算 PAGEREF _Toc232131685 h 39 HYPERLINK l _Toc232131686 7.4.1 临界底坡的计算 PAGEREF _Toc232131686 h 39 HYPERLINK l _Toc232131687 7.4.2 泄槽的边墙设计及稳定验算 PAGEREF _

11、Toc232131687 h 39 HYPERLINK l _Toc232131688 7.4.3 出口消能设计 PAGEREF _Toc232131688 h 42 HYPERLINK l _Toc232131689 第八章 施工组织设计 PAGEREF _Toc232131689 h 44 HYPERLINK l _Toc232131690 8.1 拦洪高程 PAGEREF _Toc232131690 h 44 HYPERLINK l _Toc232131691 8.1.1 隧洞断面型式、尺寸 PAGEREF _Toc232131691 h 44 HYPERLINK l _Toc23213

12、1692 8.1.2 隧洞泄流能力曲线计算 PAGEREF _Toc232131692 h 44 HYPERLINK l _Toc232131693 8.1.3 计算结果 PAGEREF _Toc232131693 h 46 HYPERLINK l _Toc232131694 8.2 主体工程量计算 PAGEREF _Toc232131694 h 46 HYPERLINK l _Toc232131695 8.2.1 计算公式及大坝分期说明 PAGEREF _Toc232131695 h 46 HYPERLINK l _Toc232131696 8.2.2 计算过程 PAGEREF _Toc23

13、2131696 h 47 HYPERLINK l _Toc232131697 8.2.3 计算结果 PAGEREF _Toc232131697 h 50 HYPERLINK l _Toc232131698 8.3 工程量清单计算 PAGEREF _Toc232131698 h 50 HYPERLINK l _Toc232131699 8.3.1 堆石坝工程量计算 PAGEREF _Toc232131699 h 51 HYPERLINK l _Toc232131700 8.3.2 副坝工程量计算 PAGEREF _Toc232131700 h 52 HYPERLINK l _Toc2321317

14、01 8.3.3 趾板工程量计算 PAGEREF _Toc232131701 h 53 HYPERLINK l _Toc232131702 8.3.4 L型挡墙工程量计算 PAGEREF _Toc232131702 h 54 HYPERLINK l _Toc232131703 8.4 堆石体施工机械选择及数量计算 PAGEREF _Toc232131703 h 54 HYPERLINK l _Toc232131704 8.4.1 机械选择 PAGEREF _Toc232131704 h 54 HYPERLINK l _Toc232131705 8.4.2 机械生产率及数量计算 PAGEREF

15、_Toc232131705 h 54 HYPERLINK l _Toc232131706 8.5 混凝土工程机械数量计算 PAGEREF _Toc232131706 h 57 HYPERLINK l _Toc232131707 8.5.1 趾板 PAGEREF _Toc232131707 h 57 HYPERLINK l _Toc232131708 8.5.2 L型挡浪墙 PAGEREF _Toc232131708 h 58 HYPERLINK l _Toc232131709 8.5.3 素混凝土及无砂混凝土 PAGEREF _Toc232131709 h 58 HYPERLINK l _To

16、c232131710 8.5.4 副坝 PAGEREF _Toc232131710 h 58 HYPERLINK l _Toc232131711 8.5.5 混凝土工程机械选择 PAGEREF _Toc232131711 h 58 HYPERLINK l _Toc232131712 8.6 导流隧洞施工 PAGEREF _Toc232131712 h 59 HYPERLINK l _Toc232131713 8.6.1 根本资料 PAGEREF _Toc232131713 h 59 HYPERLINK l _Toc232131714 8.6.2 开挖方法选择 PAGEREF _Toc23213

17、1714 h 59 HYPERLINK l _Toc232131715 8.6.3 钻机爆破循环作业工程及机械设备的选择 PAGEREF _Toc232131715 h 59 HYPERLINK l _Toc232131716 8.6.4 开挖循环作业组织 PAGEREF _Toc232131716 h 60 HYPERLINK l _Toc232131717 附图一 PAGEREF _Toc232131717 h 63 HYPERLINK l _Toc232131719 附图三 调洪验算结果曲线 PAGEREF _Toc232131719 h 64第一章 调洪演算1.1 洪水调节计算1.1.

18、1 洪水调节计算方法利用瞬态法，结合水库特有条件，得出专用于水库调洪计算的实用公式如下： (1-1)式中 , 计算时段初、时段末的入库流量，m3/s；, 计算时段初、时段末的平均下泄流量，m3/s； 时段初、时段末水库蓄水量之差，m3； 计算时段，一般取16小时，本设计取4小时。即在一个计算时段内，入库水量与下泄水量之差为该时段中蓄水量的变化。1.1.2 洪水调节具体计算.1调洪演算原理由于本设计中资料有限，仅有p=2%、p=0.1%的流量及相应的三日洪水总量，无法准确画出洪水过程线。设计中采用三角形法模拟洪水过程线。根据洪峰流量和三日洪水总量，可作出一个三角形，根据水量相等原那么，对三角形进

19、行修正，得到一条模拟的洪水过程线，如图1-1、图1-2 。根据本工程软弱岩基，选用单宽流量约为2050m3/s，允许设计洪水最大下泄流量245m3/s，故闸门宽度约为4.9m12.5m，选择四种宽度进行比拟，假定堰宽分别为8m、9m和10m,并假定271、272、273这三个堰顶高程。由于本工程是以发电为主要任务的枢纽工程，故本设计中以引水发电流量作为起调流量5m3/s。但是因其较小，故而在实际操作中会出现先放水再拦洪的情况。鉴于本工程等别较低且没有足够的水文资料，所以采用近似的方法高切林法，并为了扩大范围，多取几组最大下泄量向曲线的左边做切线。运用高切林法做出不同起调水位所对应的不同拦洪库容

20、，在此根底上加上不同的堰顶高程所对应的库容，做出分别对应于不同堰高情况下的总库容，据此在库容水位曲线上查得相应水位，便可做出三条不同堰高情况下的ZQ曲线。.2计算公式本设计中溢洪道取单孔闸门、圆弧形边墩。由允许设计洪水最大下泄量=248 m3/s，闸门宽度一般为612米。故本设计中假定堰顶高程分别为：271米、272米和273米，溢流前缘宽度即闸门孔口宽度B分别取为8米、9米和10米。本设计中采用溢洪道泄洪，故泄水线按堰流公式计算。 (1-2)式中：侧收缩系数，取=0.9；m流量系数，m=0.5； B溢流孔口净宽； H堰上水头。注：1由于在初步设计是不考虑淹没出流的情况，故淹没系数直接取为1。

21、2由水力学书可知。单孔闸门，那么，圆弧边墩，那么，由上可得上述公式简化为：。1洪水过程线 图1-1 P=2%的洪水过程线图1-2 P=0.1%的洪水过程线2各方案计算数据表11 ZQ关系曲线设计洪水情况堰高m起调流量m3/s下泄流量Qm3/s增加库容Vi 万m3原库容V万m3总库容V万m3相应水位Zm2711261123001032508520042150231002721261123001032508520042150231002731261123001032508520042150449.0523100校核情况271231500148450904007035063300666.255625

22、04820038150231002722315001484509040070350633005625048200381502310027323150014845090400703506330056250482003815023100表1-2 溢洪道下泄能力曲线表堰高m堰宽B(m)H(m)H(m)Q(m3/s)2718427552766277727882799427552766277727882791042755276627772788279272832754276527762787279828093275427652776278727910327542765277627872798280273

23、822753276427752786279728082819227532764277527862797280102275327642775278627972808281.4计算结果表1-3 调洪演算结果汇总表堰顶高程m堰顶宽度Bm方案设计下泄流量(m3/s)设计洪水位(m)校核下泄流量 (m3/s)校核洪水位(m)设计超高Zm校核超高Zm2718120231509221527610327284193320952042773321062143482738719029698196317109204328注：1超高Z =洪水位-正常蓄水位；2发电引用最大流量5m3/s，相对较小，在计算时不予考虑(即

24、未计入下泄能力曲线中)。 方案选择以上9个方案上游水位设计超高Z均不超过2m，校核超高Z均不超过4m，且均满足允许下泄流量，方案2、3的设计洪水位小于本设计的正常蓄水位，故舍弃。方案4、7、8的设计下泄流量均小于200 m3/s，太小，故不采用。因此在剩余的1、5、6、9三方案中需通过经济技术比拟：本设计对此只做定性分析，同时也考虑与导流洞结合的问题。一般情况下坝高是由校核情况控制的，超高越大坝就越高，大坝工程量加大；B大那么增加隧洞的开挖及其它工程量，而Q/B即单宽流量越大消能越困难，衬砌要求也高。方案1的Q/B偏大；方案9的Q/B虽然最小但是泄流量偏小；方案5与方案6相比不仅Q/B大且超高

25、Z大，增加主体工程量，并且方案6比方案5的下泄量更接近允许设计洪水最大下泄量，所以经过综合比拟最后采用6方案：即堰顶高程272m，溢流孔口净宽10m；该方案设计洪水位276.8m，设计下泄流量214m3/s，校核洪水位m，校核泄洪量348m3/s。 防浪墙顶高确定据?碾压式土石坝设计标准?,堰顶上游L型挡墙在水库静水位以上高度按下式确定： (1-3)式中：y 坝顶超高,m； R 最大波浪在坝坡上的爬高，m；e 最大风雍水面高度， m；A 平安超高,m； 吹程，Km； 坝前水深，m； 风向与坝轴线法线方向的夹角，本设计中取0； 平安超高，由坝的等级及运用情况按表选用，m。库区多年平均最大风速12

26、.6 m/s，km。表1-4 土坝坝顶平安超高值(m)运用情况坝 的 级 别 = 1 * ROMAN I = 2 * ROMAN II = 3 * ROMAN III = 4 * ROMAN IV、 = 5 * ROMAN V正常0.7非常波浪要素采用鹤地水库公式： 1-4 1-5 1-6式中： 累积频率为2%的波高(m)； 平均波长(m)。V0为水面以上10m处的风速，正常运用条件下级坝，采用多年平均最大风速的1.5倍；非常运用条件下的各级土石坝，采用多年平均最大风速。设计波浪爬高值根据工程等级确定，3级坝采用累积频率为1%的爬高值。按上述公式算出的为，再根据频率法按下表可得出。表1-5 不

27、同累积频率下的波高与平均波高比值12451014205090波浪中心线高出计算静水位hz按下式计算： 4-7式中： 水深； 累积频率1%的波高。由CAD计算可得以下计算结果：表1-6 波浪要素计算原始数据 V0m/sgN/kgDm160016001600h(2%)mLmH(洪水位)mH坝底高程mHm平均水深mhm(平均波高)mh(1%)mem000cos111A(平安超高)m地震平安超高m000Y(坝顶高程)m设计洪水位 + 正常运用下的超高 = 278.4244 m ；校核洪水位 + 非常运用下的超高 = 278.9243 m ；正常蓄水位 + 正常运用下的超高 = 279.3751 m ；

28、故挡墙顶高程为，考虑施工方便和施工的精度，选取L型挡墙顶高程为m。，那么坝顶高程为m。第二章 L型挡墙计算 L型挡墙尺寸设计如以下图示：坝顶高程2m。L型挡墙顶高程取为2m，高出坝顶。L型挡墙高5m，底板长,挡墙厚,前方凸出0.6m。如图2-1：图2-1 L型挡墙尺寸图 危险工况分析挡土墙受到的荷载有：挡墙自重、挡墙上堆石土料重、墙后土压力、静水压力、前趾上水重和风浪压力。以上荷载有以下四种组合：完建后未蓄水、正常蓄水位、设计洪水位以及校核洪水位。以上工况中有两种极限情况：刚刚完建墙前无水和校核洪水位。下面就这两种工况进行最危险工况的判断：2.2.1 工况一本工况为刚完建尚未蓄水的情况，此时挡

29、墙前无水，故荷载只有自重、土重以及土压力。受力情况见图2-2。由于挡墙后坝顶路面，采用的是细堆石料，故试验参数选用A组。图2-2 刚完建蓄水工况1挡墙自重；。2堆石体自重；3土压力初步估计作用在挡墙上的力只有墙后填土压力。由于在墙后填土的作用下墙有背离填土移动的趋势，故墙后填土压力应为主动土压力。土压力采用朗肯土压力理论计算，取单宽1m。主动土压力系数：= 2-1式中： 内摩擦角； 墙背与竖直线间夹角； 填土外表与水平面间夹角； 墙背与填土间的摩擦角；竖直的混凝土或砌体墙背取=(1/31/2)那么=0，=0，取=1/3=1/3故= =主动土压力：；4对I-I截面的弯矩；逆时针；5对-截面的弯矩

30、Pz 顺时针； 顺时针；作用点距L型挡墙底板的距离为：；作用点距底板中轴线的竖向距离；那么 顺时针；那么 (顺时针。6基底应力的计算 2-1上式中：挡墙基底应力的最大值或最小值； 作用在挡墙上全部垂直于基底面的荷载kN； 作用在挡墙上的全部荷载对于挡墙底板底部中点的力矩之和； 挡墙基底面的面积； 挡墙基底面对于基底面中点平行前墙方向的截面矩墙身自重对底板底部中点的力矩逆时针；盖土重对底板底部中点的力矩顺时针；主动土压力对底板底部中点的 (逆时针)(顺时针)计算得： 工况二此时为校核洪水位情况下，荷载包括：自重、土重、挡墙后土压力、前趾上水重、挡墙前静水压力及浪压力。受力情况见图2-3。1W1、

31、W2、G均与前相同2前趾上水重；3静水压力Pc；4浪压力由于m，坝前水深m，m可得,故为深水波。波浪中心线至静水位高度：总浪压力:；挡土墙在校核洪水位以下的高度：；浪压力在校核洪水位以下的高度：；由，那么总浪压力全部作用在挡土墙上。浪压力的作用点距I-I截面的距离： 上式中。5土压力判断墙后填土压力是何种土压力： 假设是被动土压力，那么被动土压力系数= 由上可算出：；远大于静止压力与浪压力的和，故可判断在此种情况下土压力不可能是被动土压力。且静止水压力和浪压力之和亦大于主动土压力，故该工况下土压力近似为静止土压力。静止侧压力系数：；上式中： 内摩擦角， 。那么静止土压力：；6对I-I的弯矩 顺

32、时针； 顺时针； 逆时针；弯矩之和： 顺时针7对-截面的弯矩 顺时针； 顺时针；作用点距L型挡墙底板的距离为：；作用点距底板中轴线的竖向距离；那么 顺时针；那么 (顺时针。8基底应力的计算；墙身自重对底板底部中点的力矩逆时针；盖土重对底板底部中点的力矩顺时针；水重对底板底部中点的力矩 (逆时针)；静止土压力对底板底部中点的 (逆时针)；静止水压力对底板底部中点的 (顺时针)；浪压力对底板底部中点的力矩 (顺时针)；(顺时针)计算得： 结果分析无论是I-I还是-截面都是在校核洪水位时弯距最大，故此时为最危险状态，在以后的计算中只须考虑最危险情况，对此种情况进行应力分析及配筋计算。两种工况下挡墙基

33、底应力均大于0，无拉应力出现。平均基底应力均小于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍；且挡墙基底应力的最大值与最小值之比为1.10和1.24，均小于标准允许的2.5。所以基底应力满足要求。2.3 L型挡墙配筋计算 墙身配筋计算根据?水工挡土墙设计标准SL_379-2007?，对L型挡墙的竖直墙身局部简化为悬臂板按受弯构件计算。由于防浪墙处于水位变动区，故环境类级为三类，混凝土保护层厚，；取单位宽度，即，混凝土采用C25，那么轴心抗压强度设计值。钢筋采用级钢筋，。此时，最大弯矩设计值： 2-2式中： 结构重要性系数，该防浪墙属3级，结构平安级别为 = 2 * ROMAN I

34、I 级，； 设计状况系数，由于计算的工况为校核洪水位，取为0.95； 、；截面有效高度。截面抵抗矩系数： 式中： 结构系数，。=0.0177 属于适筋破坏。 那么钢筋面积：1000465/3102计算的配筋率：=0.0715% =0.15%故采用最小配筋率配筋：选配钢筋间距小于允许最大间距300mm，全截面配筋。在受力钢筋内侧应布置与受力钢筋相垂直的分布钢筋，取，选配，在下游侧采用构造对称配筋。2.3.2 底板配筋计算-截面上主要受基底反力和盖土重作用，两种工况下盖土重一样，而工况二下的基地反力大于工况一的基底反力，故其最危险工况应为工况一。根据?水工挡土墙设计标准SL_379-2007?,前

35、趾和底板配筋可按固支在墙体上的悬臂板按受弯构件计算。基底反力作用点距-截面：基底反力在-2-2截面产生的弯矩： (逆时针)；盖土重在-截面产生的弯矩：顺时针；自重在-截面产生的弯矩：顺时针；各力在2-2截面产生的弯矩之和； 截面抵抗矩系数：式中： 结构系数，属于适筋破坏。 钢筋面积：配筋率：应选配，分布钢筋采用。2.4 抗滑稳定计算根据?水工挡土墙设计标准?规定：土质地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定平安系数，应按下式计算： (6-7)式中： 挡土墙沿基底面的抗滑稳定平安系数； 挡土墙基底面与地基之间的摩擦系数，强风化千枚岩=0.3-0.38，取=0.3； 作用在L型挡墙上的全部水平荷载。取一米长

36、的挡土墙进行分析：静止土压力：； 静止水压力：；浪压力：； 土盖重： ()； 挡墙自重：；。() ； 水重： ()那么抗滑稳定系数由于，故L型挡墙满足抗滑稳定要求。 抗倾覆计算图2-4 抗倾覆验算示意图根据?水工挡土墙设计标准?SL379-2007规定，土质地基上的挡土墙，在同时满足以下2个规定的要求时，可不进行抗倾覆稳定计算。1、在各种计算情况下，挡土墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍；挡土墙基地应力的最大值与最小值之比不大于2.5特殊组合。由前两种工况下的地基应力计算可知：本设计挡土墙同时满足以上2个规定，故不进行抗倾覆稳定计算。第三章 坝坡稳定

37、计算 坝体边坡拟定根据?碾压式土石坝设计标准?，主坝顶宽取为6m。根据?混凝土面板堆石坝设计标准?和规定，本设计的上游坝坡取。根据?碾压式土石坝设计标准?，在下游251m高程处设宽度为2m的马道，马道上部下游坝坡取1，马道下部下游坝坡取。 堆石坝坝坡稳定分析 计算公式计算时，先假定以堆石体的坡面，与水平面相交的坡角，绘制堆石体的横剖面图，然后在横剖面图上，假定几种由折线组成的可能滑动面，如图6-6：图3-1 折线法计算简图将滑动土体分为DEC和ADE两块，各块重量分别计为W1、W2,两块土体底面的抗剪强度分别为、。采用折线滑动静力计算法，假定条块间作用力为P，其方向为水平。那么DEBC土块的平

38、衡式为： 3-1ADE土块的平衡式为： 3-2考虑各滑动面上抗剪发挥程度一样，两式中平安系数应相等，因此可联立方程求解。 计算过程及结果表6-1 2=8时，不同1及平安系数表149505152K表6-2 2=12时，不同1及平安系数表1404142K表6-3 2=12时，不同1及平安系数表136373839K由于在校核洪水位情况下的坝坡抗滑稳定最小平安系数为，小于上表中最小的平安系数，故可知下游坝坡是稳定的。上游坝坡由于没有水流的渗透且有较大的竖直水压力作用，故不必要进行分析可以确定其坝坡稳定。第四章 复合土工膜计算 复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算 混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算现浇混

39、凝土保护层厚10，设竖缝，缝距15m，缝内放沥青处理过的木条1m长，间断1，且在每块护坡混凝土板面设4排=1、孔距3m的排水孔，使其畅通排水。因此水库水位降落时，混凝土护坡与复合土工膜间的水与水库水位同步下降，对混凝土板不产生反压力。故竣工期、满蓄期以及水位下降期抗滑稳定分析相同。由?水利水电土工合成材料应用技术标准SL/T225-98?可得：等厚度且透水性良好的防护层下土工膜防渗体的抗滑稳定平安系数计算公式为： 4-1式中： 上垫层土料与土工膜之间的摩擦角； 土工膜铺放坡角。由受力平衡可得平安系数为： 4-2公式推导为：式中：摩擦系数；坝坡与水平面夹角；粘结力；混凝土保护层厚度取10；混凝土

40、密度；受力分析时取的小块现浇混凝土的体积；上述混凝土与复合土工膜的接触面积。现浇混凝土与复合土工膜的摩擦系数采用0.6，粘结力按0.0、分别计算稳定平安系数。当不考虑粘结力时，明显小于35的一般要求，所以在本设计中，采用考虑粘结力，且根据文献资料采用 kg/cm2，此时的公式变为：显然，经过涂沥青处理和现浇混凝土护坡后，坝坡是稳定的。复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算考虑不利运行情况，分竣工期未蓄水和水库满蓄运行两种情况。由于蓄水后水压力使复合土工膜对下垫层施加很大压力，使其平安系数更大，故只计算竣工期未蓄水情况。复合土工膜与垫层水泥浆之间摩擦系数根据文献资料采用0.577，粘结力按0.0、分

41、别计算。由受力平衡可得平安系数为：公式推导如前，只是参加了土工膜重量式中：所有符号代表的意义如前，为单位面积土工膜重量。当不考虑粘结力时，同样不满足35的一般要求，故也考虑粘结力为时，公式变为：满足抗滑稳定的系数要求。而实际情况是粘结力大于MPa，故复合土工膜满足抗滑稳定要求。 复合土工膜的应力校核计算按?水利水电土工合成材料应用技术标准SL/T225-98?规定：土工膜应力校核采用曲线交会法来计算。其原理如以下图： 其中的曲线1的计算公式为：。本设计采用的土工膜情况为：250m高程以上采用0.4mm厚度的复合土工膜；250m高程以下采用0.6mm厚度的复合土工膜，以下采用曲线交会法进行应力校

42、核计算。在水位最高的情况下，即校核洪水位情况下，进行应力校核：对于膜厚为0.6mm的土工膜，最危险处位于250m高程，此时水压力最大，为：，取。那么按可以求出第一条T曲线。土工膜，最危险处位于225m高程，此时水压力最大，为：，取，那么按可以求出第二条T曲线。用上述两条曲线与给定的复合土工膜拉伸曲线相交，得出的交点的纵坐标即相应的工作拉力T，那么应力平安系数可如下式求得：由Excel可得出以下计算结果：工况0.6mm、纵向0.6mm、横向0.4mm、纵向0.4mm、横向相应的T相应的TmaxKT由上表可知：表中所有平安系数均大于?水利水电工程土工合成材料应用技术标准SL/T225-98?中的标

43、准要求，故土工膜厚度满足要求。 第五章 趾板设计 设计趾板剖面直板段厚度取,小于2m,不进行抗滑稳定验算。趾板的宽度可根据趾板下基岩的允许水力梯度和地基处理措施确定，其最小宽度宜为3m。允许的水力梯度宜符合表5-1的规定。表5-1 水力梯度表 风化程度新鲜、微风化弱风化强风化全风化允许水力梯度20102051035趾板的厚度可小于相连接的面板的厚度，但不小于0.3m。趾板下游面应垂直于面板，面板地面以下的趾板高度不应小于，两岸坝高较低部位，可放宽要求。中低坝的趾板应建在强风化岩层以下，故H/S=510。 趾板剖面的计算趾板横截面如图示：图5-1 趾板横截面图1岸坡段趾板剖面夹角由下式计算： (

44、5-1)式中： m 上游边坡，m=1.5； (C-B) 趾板段两端点高度之差； L 趾板段两端点在沿坝轴线方向的距离。2河床段趾板剖面夹角由下式计算： (5-2)式中：m 上游边坡，m=1.5；计算结果如下表：表5-2 趾板尺寸计算表趾板标号1568910111213161718C-B12501121L4913cos()22302934192914Hs4566655QTde第六章 副坝设计副坝最低的底高程为263m，顶部与主坝平齐，为2m，顶宽为保持面板的浇筑方便，取m，挡墙高与主坝相同，取1.2m。如图示：图6-1 副坝剖面图 副坝顶宽验算坝底最小宽度 B= 6-1式中：H 坝高，； 混凝土

45、容重，=24kN/m3； 水容重，3；5。 计算得，同时要考虑副坝坝顶交通要求，故取底宽。 强度和稳定验算采用摩擦公式，计算校核水位下的抗滑稳定平安系数： 6-2式中： 作用于滑动面以上的力在铅直方向分量代数和； 作用于滑动面以上的力在水平方向分量代数和； 作用在滑动面上的扬压力； 滑动面上抗剪摩擦系数，根据资料，混凝土与弱风化千枚岩之间的摩擦系数为0.50.6，取0.5。 荷载计算副坝受力见图6-2示：图6-2 副坝计算简图1、扬压力：；考虑在河岸段，扬压力折减系数，故排水孔处扬压力折减为： ；排水孔设置在离上游面2.5m处，故总扬压力为：2、浪压力 6-3式中： 水的容重； 波浪波长； 波

46、浪浪高； 波浪中心线高出静水位高度。3、静水压力 4、坝体自重 采用摩擦公式，计算校核水位下的抗滑稳定平安系数： 6-4式中： 作用于滑动面以上的力在铅直方向分量代数和； 作用于滑动面以上的力在水平方向分量代数和； 作用于滑动面上的扬压力； 滑动面上抗剪摩擦系数，根据资料，混凝土与弱风化千枚岩之间的摩擦系数为，取。由上计算得：由?水工建筑物?表2-7得：“3级建筑物，特殊组合下挡墙的最小平安系数 ，故满足要求。 坝体强度验算可按?混凝土重力坝设计标准?DL5108-1999采用分项系数极限状态设计方法：用材料力学法算出坝址、坝踵处的应力以及折点截面处坝体的上下游面应力，鉴于时间有限且此处坝高相

47、对很小并下游无水，故不具体计算，大致认定坝体的强度满足要求。第七章 泄水建筑物 概述根据调洪演算所选方案，实用堰堰顶高程为272.0m，挑出高程为231.0m。溢洪道布置于左岸，由引水渠段、控制堰段、泄槽段、消能段、尾水渠段等局部组成。 引水渠设计堰前渠底高程通常应较堰顶为低，对于实用堰，此差值宜不小于堰上水头的1/31/5。可运用下例公式对堰前渠底高程进行确定： 1.53.0 7-1式中：B溢流空口宽，10m；h设计水位到堰前底高程的距离。解得：当h=7.2时，渠内流速在1.53.0m/s以下，满足要求，堰前渠底高程为278.2-7.2=271m,相应的渠内流速为2.445m/s。7.3 控

48、制堰设计 堰面曲线计算图7-1 堰面曲线坐标溢流面曲线坐标x，y的原点在堰顶，如上图所示。堰顶下游堰面为一幂曲线曲线1，方程为： 7-2式中： 定型设计水头，按堰顶的最大作用水头Hmax的75%95%计算；本设计中：，所以取。 与上游坝面坡度有关的系数和指数，本工程设计坝面铅直，此时，。当坝面坡度为3：1时，。各型WES堰剖面曲线方程参数见下表：表7-1 WES堰剖面曲线方程参数上游面坡度knab3:03:13:23:3上游采用椭圆曲线，方程为: (7-3)上式中：，取为0.3；，故b取为0.17；。故上游堰面曲线为：下游堰面曲线为： 闸墩顶高程计算闸墩顶高程一般指闸室胸墙或闸门挡水线上游闸墩

49、和岸墙的顶部高程，应满足挡水和泄水两种运用情况的要求，并保证上部的桥梁既不阻碍泄水，又不受风浪影响。挡水时，墩顶高程不应低于水闸正常蓄水位加波浪计算高度与相应平安超高值之和；泄水时，不应低于设计洪水位或校核洪水位与相应平安超高值之和。即： 7-4式中 闸上游最高挡水位； 风浪在闸前的雍高；平安超高。1挡水时(正常蓄水位)2泄水时设计洪水位3泄水时校核洪水位的差距，故不能经由边墩直接连接。 泄槽计算7.4.1 临界底坡的计算水力半径R=；谢才系数C=87；临界坡。7.4.2 泄槽的边墙设计及稳定验算7.4.2.1 边墙的形状：图7-2 泄槽断面尺寸图泄槽的临界水深：在进水渠截面，其总水头T=7.

50、2+设临界水深对应的流速为，那么： 7-5即 7.505=3.6+解得：根据标准，当溢流堰的控制堰为实用堰时，计算泄槽水面线的起始水深一般取为堰后收缩断面水深，设堰后收缩断面水深为，那么 7-6试算解得：=2.21m 相应的流速泄槽段水流掺气水深可按下式计算： 7-7式中：泄槽计算断面的水深及掺气后的水深，m；不掺气情况下泄槽计算断面的流速，m/s；修正系数，可取1.01.4s/m，流速大者取大值。即：泄槽边墙高度可由加0.51.5m平安超高得到，边墙高度取为3.5m。溢洪道边墙沿建基面得抗滑稳定可按抗剪强度公式进行 7-8式中 按抗剪强度计算的抗滑稳定平安系数，根本组合=1.05，特殊组合；

51、 边墙混凝土与根底接触面的抗剪摩擦系数，三类土，取1； 作用于边墙上的全部荷载对计算滑动面的法向分量； 作用于边墙的全部荷载对计算滑动面的切向分量。由于在挑流坎以上以及挑流坎处靠近山岩的挡土墙都有山岩保护，其稳定必然满足，因此，仅对挑流底坎靠近大坝的挡土墙进行分析。 = 1 * GB3 在完建期根本组合，该挡土墙不受到水平方向的力，因此，其稳定满足要求 = 2 * GB3 .在校核洪水期特殊组合，挑流坎处泄槽内有m的水深，因此，需对其进行稳定分析0.5)24=48KN20.25) 那么，满足要求自重产生的弯矩2424 =15KN.m顺时针水压力产生的弯矩 (1/31.27+0.5)=7.3KN

52、.m顺时针扬压力产生的弯矩 0.5+1/3 KN.m逆时针偏心距e= 式中：e为墙底压力的偏心距离B为墙底宽 C为墙底面上垂直力的作用点与墙身前趾间的距离为作用在墙上的垂直力那么=m45的设计要求。且满足一般平安调距约为可能冲刷坑深度的2.55.0倍范围内要求。第八章 施工组织设计8.1 拦洪高程8 隧洞断面型式、尺寸导流隧洞直径为，隧洞进口底高程为,出口底高程为，隧洞长200m,底坡为0.125%。8 隧洞泄流能力曲线计算半有压流与有压流的临界点B2Q2，H2， 8-1上式中：； 采用喇叭口； ；隧洞采用砼衬砌； 图8-1 隧洞泄水能力曲线谢才系数取 =1， 那么m-1 可解得。那么半有压流

53、与有压流的临界点B2， 8-2式中： 出口计算水深 自由出流时：淹没出流时： 局部水头损失之和，进口采用喇叭口时， 谢才系数混凝土衬砌：n=0.014；假定几个隧洞的下泄流量，分别计算出相应的上游水位，由于隧洞较小，故隧洞下泄能力曲线和流量水位关系曲线一般会相交在有压段，故只画出有压局部的下泄流量与水位关系曲线。表8-1 流量水位关系曲线QvRCLh2H0H252003020035200402004520050200552006020065200702007520080200图8-2 隧洞下泄能力曲线上游水深H0m下泄流量Q(m3/s)相应水位Zm50751001258.1.3 计算结果按以上

54、计算结果绘制隧洞泄流能力曲线与P=5%洪水曲线，见图7-3：图8-2 确定拦洪水位查图8-2，得拦洪水位m, 下泄流量55m3/s。拦洪高程=拦洪水位+平安超高()=+()=，取拦洪高程252m。8.2 主体工程量计算8 计算公式及大坝分期说明根据大坝分期，各期工程量按以下公式计算(梯形河谷)： (8-3)式中： 计算局部坝体工程量,m3； 计算局部顶部长度,m； 计算局部底部长度,m；H 计算局部坝体高度,m；B 计算局部坝体顶宽,m； 计算局部坝体上、下游边坡坡度。大坝各期平均施工强度Q粘土、砂砾 (8-4)图8-4 梯形河谷及大坝剖面示意图图8-5 大坝分期示意图8 计算过程8 第期1、

55、上游围堰 H=3m；m；b=5m；。 =2、下游围堰H=3m；L=m；b=5m；l=m； =3、工程量4、施工强度施工工期为2021.10.12021.10.31，有效工日T=20天。 8.2.2.2 第期：主坝坝底到拦洪高程，即。1、高程m；b=m；。 =2、高程m；b=m； =3、总工程量4、施工强度施工工期为2021.11.12021，有效工日天8.2.2.3 第期：主坝拦洪高程到溢洪道高程1、高程H=20m；L=m；b=2m；l=m；。 =2、施工强度施工工期为2021.5.1，有效工日天 = 4 * ROMAN IV期：溢洪道高程至坝顶，即1、高程m；l=m； =2、施工强度施工工期

56、为2021.5.112021.7.30，有效工日T=天 8 计算结果表8-3 主体工程量及施工强度施工分期(围堰)说明位置高程(m)228231226252252272272279Q平=V/TQ大=KQ平K工程量(104m3)有效工日(天)209223645平均施工强度(m3/天)最大施工强度(m3/天)8.3 工程量清单计算8 堆石坝工程量计算将堆石坝沿坝轴线方向分为六个坝段，绘制出每个坝段的平均断面，再由各坝段长度求得工程量。各坝段的平均断面示意图如以下图图中：红线为地面线，蓝线为开挖线。图8-6 堆石坝坝段2平均断面 查图可得，各断面每米工程量见表7-4： 表8-4 堆石坝各段面每米工程

57、量计算表 单位：m3各剖面工程量m2)序号剖面1234567一开挖二现浇混凝土三水泥砂浆四下垫层五过渡层六主堆石七次堆石八块石护坡各坝段长度为：L1=49m；L2=39m；L3=14m； L4=28m；L5=12m；L6=43m，总工程量计算见表8-5：表8-5 堆石坝各段面及总工程量计算表 单位：m3序号分段趾板段1趾板段2趾板段3趾板段4趾板段5趾板段6合计长度493814281243185一开挖672910767445885853355807143993二现浇混凝土156282123241922301191三水泥砂浆155282123240922291184四下垫层16853096134

58、92593991252512923五过渡层25274635202138791487381319201六主堆石407048233136256637162132338855285880七次堆石21836401371656927974869114211129417八块石护坡849136455810434079085130九趾板砼190104417766158710剖面面积3233323长度71431428206523十挡墙砼2281646111949184805长度543914281143189 8 副坝工程量计算将副坝沿坝轴线方向分为三个坝段，绘制出每个断面，求出副坝的平均断面，再乘以副坝长度求得

59、工程量。所取坝段的断面如以下图：图中：红线为地面线，蓝线为开挖。图8-7 副坝坝段2断面查图得，各断面每米工程量见表8-6：表8-6 副坝各段面每米工程量计算表 单位：m3序号剖面1234一坝基面开挖3.40 13.20 12.34 12.08 二坝体混凝土109.30 23.62 33.65 10.23 副坝轴线长度为：L=m ，总工程量计算见表8-7：表8-7 副坝各段面及总工程量计算表 单位：m3各坝段工程量及合计m3)分区过渡段坝段2坝段3合计长度46.17 39.95 22.50 108.62 一383.28 510.20 274.75 1168.22 二3068.51 1144.0

60、5 493.69 4706.25 8 趾板工程量计算趾板共分为六段，其工程量计算见表8-8：表8-8 趾板各段面及总工程量计算表断面123456合计长度(m)71431428206523断面面积(m2)3233323工程量(m3)1901044177661587108 L型挡墙工程量计算L型挡墙长为m，断面面积为m2，工程量为2283.75=805m3。8.4 堆石体施工机械选择及数量计算8 机械选择开挖机械：正向铲 W200(2m3)；运输机械：自卸机车 佩尔利尼T20(载重量20T,容积11.7 m3)；压实机械：振动碾 YT3-50。8 机械生产率及数量计算8.4.2.1 周期性运行机械