清水江水利枢纽建设工程设计方案

清水江水利枢纽工程设计（下坝址，左岸通航建筑物布置方案第122页共89页设计基本资料清水江是我国的的的一条河河流，根根据流域域规划划拟建一一水电电站。现现对清清水江水水利枢枢纽进行行设计计，其基基本资资料如下下。1.1水文1.1.1流流流域概况况清水江是沅水的的的上游主主流河河段，沅沅水是是洞庭湖湖水系系四水之之中水水能资源源最丰丰富的河河流。流流域大致致呈东东西长、南南北北短的长长方形形。流域域地势势西南高高而东东北低，海海拔拔高程在200．00～1800．00m之间，周周边边东部与与北部部分水岭岭高程程在600．00～800．00m，其余流流域域边界高高程均均在1000．00m以上。清水江有南北二二二源，南南源马马尾河，发发源源于贵州州省某某县境斗斗篷山山南麓，流流经经都匀等等至岔岔河口，全全长长174kkm，流域面面积27088kkm2；北源重重安安江出自自某县县之水头头，流流经福泉泉等至至岔河口口，河河长144kkm，流域面面积27999kkm2。两源于于岔岔河口汇汇合后后称清水水江，河河流向东东先后后纳诸河河后至至湖南省省境内内，与渠渠水汇汇合后称称沅水水。主流流河长长485kkm，流域平平均均宽度约69km。该坝址位于贵州州州省某县县境内内，下距距某县县约2．8km，控制流流域域面积1653300kmm2。上距梯梯级级电站56．3km，下距梯梯级级电站56．2km，控制流流域域面积1653300km2。流域内内植植被状态态良好好，多为为杉、松松等用材材林覆覆盖。1.1.2气象象象特性清水江流域属副副副热带季季风气气候区，暖暖湿湿多雨，冬冬冷冷夏热，四四季季分明。流流域域内设有有多个个气象站站，观观测有气气温、降降水、蒸蒸发、风风力、风风向等等气象要要素。坝坝址以上上流域域多年平平均气气温15．3℃，极端最最高高气温为39．1℃，极端最最低低气温为为－13．1℃，历年月月平平均气温温以1月份最低低，为为4．4℃，7月份最高高，为为24．9℃；多年平平均均降雨量量为12799mmm。一般每每年4月份进入入雨雨季，8月份以后后雨雨量逐渐渐减少少，4～8月份降雨雨量量较集中中，约约占全年年雨量量的68％，其中5～7月份占46％，多年年平平均降雨雨日为为183．5d；多年平平均均水面蒸蒸发量量1240．6mm；多年平平均均相对湿湿度81％；多年年平平均风速速介于于0．8～3．0m/s之间，历历年年实测最最大风风速28．6m/s，相应风风向向为北风风。坝址处无实测气气气象资料料，距距坝址较较近的的某气象象站，直直线距离离约28km，坝址气气象象要素特特征值值采用该该气象象站统计计，河河流水温温采用用上游干干流水水文站资资料统统计。成成果见见表1－1。表1-1坝址址址气象要素素特特征值表表项目单位数量气温多年平均气温℃16．1最高月平均气温温温26．6最低月平均气温温温4．8极端最高气温38．6极端最低气温－11．4降水量多年平均降水量量量mm1280实测最大1d雨雨雨量126．1项目单位数量降水日数多年平均降水日日日数d180．3水面蒸发多年平均蒸发量量量mm1054相对湿度多年平均相对湿湿湿度％83最小相对湿度12水温多年平均水温℃17．8最高月平均水温温温29．2最低月平均水温温温4．1极端最高水温33．1极端最低水温1．8风速风向多年平均风速m/s1．3实测最大风速14实测最大风速相相相应风向向S1.1.3水水水文基本本资料料清水江干流、支支支流先后后均设设有若干干站，沅沅水干流流、支支流先后后设有有一些站站，是是该水电电站工工程水文文分析析计算的的主要要依据站站。为为满足工工程设设计的需需要，某某设计院院在坝坝址河段段设立立了3组水尺，观观观测水位位资料料。1.1.4径径径流该水电站坝址河河河段无实实测径径流资料料，坝坝址径流流采用用上下游游、干干支流控控制水水文站径径流插插补计算算。清清水江径径流由由降水形形成，径径流特性性与降降雨特性性一致致，4～8月份为汛汛期期，该坝坝址4～8月份水量量占占全年水水量的的68．8％，其中5～7月份占49．7％，平枯枯水水期（9月～次年3月）径流流量量仅占全全年的的31．2％。月平平均均流量1月份最小小为119mm3/s，6月份最大大为809mm3/s。径流年年际际变化较较为稳稳定，多多年平平均流量量为359mm3/s，相应多多年年平均径径流量量为113．2％，最大大年年平均流流量558mm3/s，最小年年平平均流量217mm3/s，最大、最最最小年平平均流流量分别别为多多年平均均流量量的1．55倍和0．6倍。1.1.5洪洪洪水清水江流域洪水水水由暴雨雨形成成，暴雨雨一般般出现在4～10月份，大大暴暴雨集中中在5～7月份。年年最最大洪水水自4月至10月份各月月均均可出现现，但但主要集集中在在汛期5～8月份，占占总总数的87．7％，其中5～7月份出现现次次数最多多，约约占77．2％。该坝坝址址以上洪洪水以以单峰型型居多多，一次次洪水水过程一一般为为3～7d。该坝址无实测水水水文资料料，坝坝址设计计洪水水依据上上下游游、干支支流水水文站设设计洪洪水成果果，考考虑有关关工程程设计成成果，由由地区综综合法法推求。该该坝坝址设计计洪水水如表1－2。表1－2坝址址各频率年最最最大洪水成成果果表坝址集水面积（km2）项目单位P（％）0．10．20．51251016530Qm3/s2270020700181001610014100113009360W3d亿m328．726．523．621．319．116．013．6W7d亿m340．337．533．730．827．823．820．61.1.6泥沙沙沙该坝址无实测泥泥泥沙资料料，坝坝址泥沙沙特征征值由干干支流流、上下下游测测站及工工程设设计资料料推算算，与梯梯级电电站等上上下游游工程一一致，泥泥沙系列列采用用1963～1991年。该坝坝址址多年平平均输输沙量232万t，多年平平均均含沙量0．216kkgg/m3，最大年年输输沙量964万t，最小年年输输沙量49．5万t。1.1.7坝坝坝址水位位流量量关系该水电站坝址等等等设计断断面Z～Q关系以相相关关水文站站为依依据站，通通过过水位相相关、高高水延长长计算算推求。坝坝址址水位流流量关关系见表4－2。1.2地质1.2.1区区区域地质质概况况该水电站位于清清清水江下下游河河段，为为苗岭岭山脉与与雪峰峰山西南南余脉脉组成的的中低低山、低低山地地形，以以低山山丘陵垄垄脊宽宽谷地貌貌为主主，受风风化剥剥蚀山顶顶浑圆圆，山脉脉的延延伸与构构造线线一致，多多为为北东向向，高高程一般般在300．00～800．00m；区内发发育3级夷平面面和和多级阶阶地。河河谷多为“U”型谷，河河谷谷高程190．00～300．00m，河道蜿蜿蜒蜒曲折，河河床床礁滩密密布，坡坡降大，河河流流冲积物物不发发育；干干流两两岸阶地地不甚甚发育，一一般般为带状状基座座阶地。清水江流域梯级级级电站区区内出出露地层层为第第四系、第第三三系、白白垩系系、二叠叠系、震震旦系、前前震震旦系，以以前前震旦系系上板板溪群最最为发发育。本区大地构造单单单元属扬扬子准准地台的的江南南台隆次次级构构造单元元。从从大地构构造体体系来看看，位位于新华华夏系系雪峰山山褶皱皱隆起带带西南南端，隶隶属雪雪峰－武武陵复复式背斜斜。基基本构造造为华华夏系构构造，主主干构造造为北北东向压压性构构造。本本区地地质构造造主要要表现为为大面面积间歇歇抬升升，断块块差异异性活动动明显显。流域域内以以加里东东期褶褶皱为主主，表表现形态态为巨巨型复式式褶皱皱，属北北东向向构造，为为图图区最显显著的的构造形形迹，但但多数被被断裂裂错切、破破坏坏。燕山山期褶褶皱多为为宽缓缓的短轴轴背、向向斜。流流域内内断裂构构造发发育，主主要形形成于加加里东东期，部部分属属燕山期期和挽挽近期，部部分分断层具具有多多期性，以以北北东组为为主。根据中国地质局局局1︰400万《中国国地地震动参参数区区划图》（BG1883306－2001），该水水电电站的地地震动动峰值加加速度度小于0．05g，地震动动反反应谱特特征周周期为0．35s，相应地地震震烈度小小于6度，区域域构构造稳定定性好好。1.2.2水水水库工程程地质质水库区出露地层层层均为前前震旦旦系上板板溪群群拉缆组组，均均由板岩岩、长长石砂岩岩等相相对不透透水的的区域浅浅变质质岩组成成，岩岩性较单单一。水库渗漏：水库库库位于清清水江江的下游游中低低山、低低山区区，库岸岸山顶顶高程达400．00～500．00m，山势雄雄厚厚，构成成封闭闭的水库库地形形；库盆盆由相相对不透透水的的地层岩岩石组组成，库库岸地地下水位位高于于水库正正常蓄蓄水位300．00m。库区虽虽有有破坏性性较大大的溪口口断裂裂将库岸岸切断断并通向向库外外，但属属压性性，断层层通过过分水岭岭地段段，地下下水位位远高于于水库库正常蓄蓄水位位，因此此，不不会导致致水库库向邻谷谷渗漏漏。库岸稳定：坝址址址至远口口段两两岸为低低山丘丘陵垄脊脊宽谷谷地貌，山山体体呈浑圆圆状，阶阶地较发发育，水水库蓄水水后阶阶地将被被淹，其其后缘与与岸坡坡接合部部的表表部覆盖盖层及及强风化化岩体体在库水水影响响下产生生浅层层坍滑和和岸坡坡再造现现象，阶阶地分布布之外外，岸坡坡以斜斜向岩质质边坡坡或反向向岩质质边坡为为主，仅仅局部为为顺向向岩质边边坡，边边坡稳定定性一一般较好好。远远口至库库尾段段，左岸岸为中中低山台台地峡峡谷地貌貌，右右岸为低低山丘丘陵垄脊脊宽谷谷地貌，两两岸岸阶地不不发育育，岸坡坡以岩岩质边坡坡为主主，大部部分边边坡由板板溪群群的硬质质岩石石组成，边边坡坡稳定性性较好好。水库淤积：两岸岸岸主要为为岩质质边坡，组组成成岸坡的的岩石石主要为为中硬硬、坚硬硬岩石石，抗风风化能能力强。库库区区植被良良好，第第四系沉沉积物物不发育育，固固体径流流来源源少，水水库淤淤积轻微微。水库诱发地震：：：库区位位于完完整性较较好的的稳定地地块上上，不存存在发发生强震震的活活动断层层。水水库不具具备产产生水库库诱发发地震的的地质质构造背背景。因因此本工工程无无高于本本地区区地震基基本烈烈度的水水库诱诱发地震震的可可能。1.2.3坝段段段工程地地质坝段位于清水江江江下游某某镇的的坪内村村长约约2．7km的河段，下下下距该镇1～3．7km。坝段大大致致以兰溪溪口为为界，以以上为为上坝址址，以以下为下下坝址址。地形地貌：坝段段段内河谷谷为“U”型河谷，河河河流进入入坝段段后逐渐渐向北北西方向向偏转转，以345°方向流经经上上坝址，然然后后在兰溪溪口附附近逐渐渐向NW偏转，以296°方向流经经下下坝址，平平面面上河流流呈弧弧形。上上坝址址河谷开开阔，宽210～260m，河道顺顺直，主流流偏右岸，水水深2～5m，河床左左侧为浅滩滩，水面宽宽60～100m；下坝址址河谷较窄窄，河谷宽宽140～170m，主流偏偏左岸，主主河槽水深深10～13m，宽55～80m，河床右右侧为礁滩滩。两岸为为低山丘陵陵区，山体体呈浑圆状状，山顶高高程310～410m，河谷岸岸坡比高一一般60～150m，两岸自自然边坡坡坡度25°～40°。两岸冲冲沟发育，地地形较零乱乱，大部分分地形不对对称。大部部分山脊和和冲沟相间间出现，沿沿岩层走向向发育。坝坝段中部右右岸受兰溪溪切割而成成单薄的条条型山脊，沿沿北西方向向分布一狭狭长垭口，沿沿该垭口方方向有贵州州至湖南的的公路穿过过。地层岩性：区内内内分布的的地层层，有前前震旦旦系上板板溪群群拉缆组组第三三段（Ptbn22LL3）的灰色条条带带状细砂砂质板板岩、粉粉砂质质板岩，呈呈中中厚层状状；第第四段(Ptbn22LL4)的长石石石英英砂岩、砂砂岩岩夹少量量砂板板岩、细细砂岩岩；第四四系的的河流冲冲击物物、阶地地堆积积物、残残坡积积物、崩崩坡积积物、崩崩积物物和地滑滑堆积积物。坝坝段内内拉缆组组第三三段地层层总体体上为岩岩性单单一的板板岩，颗颗粒较细细，主主要由绿绿泥石石、石英英、绢绢云母矿矿物组组成，属属板状状构造，岩岩体体岩层较较发育育。拉缆缆组第第四段为为一套套浅变质质的砂砂岩、砂砂板，岩岩性坚硬硬，层层面不发发育。地质构造：坝段段段位于新新华夏夏系第三三隆起起带的南南段，处处于兴隆隆向斜斜的北西西翼，NE向褶皱、NWW向断裂两两组组构造形形迹构构成了坝坝段内内的构造造的基基本骨架架。岩石（体）物理理理力学性性质：：试验成成果表表明，上上坝址址Ptbn22LL3－1、Ptbn22LL3－2岩组除个个别别岩样受受陡倾倾结构面面的影影响而使使其饱饱和抗压压强度度偏低外外，其其余均为为中硬硬至坚硬硬岩石石；下坝坝址Ptbn22LL3－3、Ptbnn22L4－1岩组均属属坚坚硬岩石石。根根据岩石石试验验成果，类类比比有关工工程，2个坝址的的岩岩体物理理力学学指标建建议值值如表1－3。表1-3岩体物物物理力学指指标标建议值值地层风化程度饱和抗压强度RRR0(MPa))承载力基本值fff0(MPa))变形模量E0（GPa）混凝土与岩石抗抗抗剪断岩石（体）抗剪剪剪断f′C′(MPa))f′C′(MPa))Ptbn2L333－1弱风化30～403～43～80．950．9～111～1．1微风化55～654～512～151．11．11．21．4Ptbn2L333－2弱风化30～352～33～70．90．8～0．9950．9～11～1．1微风化50～603～510～1311．11．11．2Ptbn2L333－3弱风化50～704～65～90．9～10．91～1．11微风化65～855～715～161．11．11．21．5Ptbn2L444－1弱风化60～804～67～101．00．9～11．11微风化70～905～715～181．1～1．221．1～1．221．31．6备注自然层面和节理理理面的抗抗剪断断强度f′＝0．5，C′＝0．1MPa，软弱夹夹层层的抗剪剪断强强度f′＝0．35，C′＝0．05MPPa；弱风化化岩岩体的参参数，上上部采用用小值值，下部部采用用大值。1.2.4各各各坝址工工程地地质1.2.4.111上坝址工工程程地质上坝址大坝轴线线线拟定在在左岸岸⑤号冲沟和和右右岸⑩号冲沟的的上上游侧山山坡，地地形较对对称，设设计正常常蓄水水位300．00m时，河谷谷宽434m。左岸地地形形坡度为22°～38°，右岸地地形形坡度为30°～40°，右岸地地形形较左岸岸要陡陡，右坝坝肩上上下游侧侧分布布2条深切的的冲冲沟（⑧、⑩号冲沟），地地形单薄。左左岸分布Ⅱ级阶地，宽35m，地面高程266m，右岸Ⅱ级阶地不发发育，仅宽4m，Ⅰ级阶地宽36m。坝址基岩为上板板板溪群拉拉缆组组第三段段（Ptbn22LL3）的灰色、浅浅浅灰绿色色条带带状细砂砂质板板岩、粉粉砂质质板岩，中中厚厚层状、厚厚层层状；坪坪内背背斜轴线线于坝坝址中部部斜穿穿两岸，其其上上游侧岩岩层产产状为N45°～70°E，SE∠35°～65°，倾向上上游游微偏右右岸，属属横向谷谷；下下游侧岩岩层产产状为N70°～85°E，NW∠17°～25°，倾向下下游游，属横横向谷谷。代表表坝线线位于坪坪内背背斜轴部部上游游侧220～280m，为单斜斜地地层，岩岩层倾倾向上游游，属属横向谷谷；岩岩层发育育少量量软弱夹夹层，以以破碎夹夹层为为主，局局部见见少量破破碎夹夹泥层，厚厚度度一般在0．5～2．0cm，其中左左岸岸较右岸岸相对对发育。但但由由于岩层层横切切河床，倾倾向向上游，倾倾角角35°～65°，因此坝坝基基软弱夹夹层对对大坝抗抗滑稳稳定影响响较小小；坝址址区无无大的断断层构构造，发发育8条小断层层。坝坝区岩体体强风风化带下下限埋埋深，左左岸为为10～19m，右岸为10～27m，河床砂砂砾砾石层以以下，多多为弱风风化岩岩石。坝址为横向谷，对对坝基防渗有有利，坝基相相对隔水层顶顶板(q≤3Lu)埋深：左岸21～45m，河床约13m，右岸18～44m。坝区地下下水主要为基基岩裂隙水，坝坝址区河水、地地下水均对混混凝土无腐蚀蚀作用。受地地形影响，两两岸地下水埋埋藏较深，其其中左岸为18～48m，右岸为15～47m。1.2.4.222下坝址工工程程地质下坝址代表轴线线线位于15、16号冲沟的的下下游侧，设设计计正常蓄蓄水位位300．00m时，河谷谷宽339m。左岸山山顶顶高程400m，右岸山山顶顶高程为350m，左岸地地形形坡度为30°～40°，右岸地地形形坡度为30°～45°，右坝头头为为一较单单薄的的山脊，两两岸岸山坡均均见基基岩裸露露，覆覆盖层较较浅，一一般厚1～3m。主河槽槽及及左岸沙沙滩，砂砂卵砾石石层较较厚，厚3～9m。坝址基岩为前震震震旦系上上板溪溪群拉缆缆组第第三段（Ptbn22LL3－3）粉砂质质板板岩夹细细砂岩岩、第四四段（Ptbn22LL4）的长石石石英英砂岩夹夹细砂砂岩、砂砂板岩岩，岩层层产状状为N65°～85°E，NW∠15°～25°，单斜地地层层，倾向向下游游偏右岸岸，属属斜向谷谷；岩岩体中发发育一一些软弱弱夹层层和层间间错动动带，夹夹层以以破碎夹夹层为为主，局局部见见少量破破碎夹夹泥层，厚厚度度一般在0．5～1．0cm。由于岩岩层层倾向下下游，岩岩层及夹夹层倾倾角为15°～25°，因此坝坝基基存在浅浅层抗抗滑稳定定问题题。坝址址区NW向断裂构构造造发育，顺顺右右岸垭口口及河河流方向向发育育一条区区域性性断层F10，破碎碎带带宽1．7～2．0m，影响带带宽5～15m，为压扭扭性性平移断断层，规规模较大大，坝坝线下游游侧沿沿F10形成深深槽槽，对施施工导导流、坝坝基开开挖均不不利；；在区域域性断断层F10两侧发发育6条次级断断裂裂，规模模较大大的有右右岸坡坡PD4揭露的F13，破碎碎带带宽1．3m。坝址岩岩体体强风化化带下下限埋深深，左左岸为8～28m，右岸为26～33m，右岸风风化化较深；；河床床礁滩及及砂砾砾层下伏伏基岩岩一般为为弱风风化。坝址为斜向谷，坝坝基相对隔水水层顶板(q≤3Lu)埋深：左岸30～46m，河床约8～10m，右岸27m。坝址区两两岸地下水埋埋藏较深，其其中左岸为16～42m，右岸为26～58m。1.2.5天天天然建筑筑材料料天然砂砾料：由由由于坝址址附近近河床天天然砂砂砾料缺缺乏，储储量不足足，且且产地分分散，因因此，现现阶段段勘探、试试验验的天然然砂砾砾料仅满满足坝坝区临建建工程程的需要要。对对坝址附附近的的家祠砂砂砾场场、上坝坝址砂砂砾料场场、下下坝址砂砂砾料料场、自自坪洲洲砂砾料料场等等4个天然砂砂砾砾料场进进行了了初查、地地震震勘查、现现场场筛选、砂砂砾砾料全简简分析析。对4个天然砂砂砾砾料场进进行综综合比较较，以以家祠砂砂砾场场较好，其其储储量满足足临建建工程的的需要要，其中中，砂砂的储量量为12．2万m3，砾石的的储储量为69．9万m3。本阶段段推推荐家祠祠砂砾砾料场作作为临临建工程程的开开采料场场。人工骨料：推荐荐荐的上坝坝址采采用混凝凝土重重力坝方方案，枢枢纽主体体工程程混凝土土方量量约100万m3，需要相相应应的混凝凝土骨骨料勘探探储量量300万m3以上。由由于于坝址附附近河河床天然然砂砾砾料缺乏乏，储储量不足150万m3，且产地地分分散，因因此，该该水电站站主体体工程混混凝土土骨料采采用人人工骨料料。坝坝址附近近地层层为板溪溪群的的浅变质质岩，以以板岩为为主，无无质量好好的灰灰岩，选选择坝坝址附近近浅变变质的长长石石石英砂岩岩作为为混凝土土骨料料。料源源层由由Ptbn22LL4－1岩组组成成，厚厚度较大大且稳稳定，岩岩性较较单一，均均为为浅变质质的长长石石英英砂岩岩夹少量量细砂砂岩，巨巨厚状状，可作作为混混凝土骨骨料使使用。经经查勘勘人工骨骨料场场有用层层储量量为500万m3，储量满满足足工程要要求。人人工骨料料场位位于上坝坝址坝坝线下游1．2km的右岸，高高高程258m处有一条条公公路沿河河岸分分布，外外围运运输条件件便利利，运距距较短短。土料：该水电站站站围堰共共需防防渗体土土料17万m3，在坝址址附附近选择择了上上坝址左左岸沿沿河的Ⅱ级阶地、右右右岸沿河河的Ⅱ级阶地、下下下坝址右右岸山山顶部位3个土料场场。3个储量场场总总储量51．42万m3，土料储储量量、质量量均符符合围堰堰防渗渗体土料料的要要求。1.3枢纽任务务务该水电站建成后后后，将充充分利利用龙头头梯级级水电站站的调调蓄作用用和自自身调节节库容容，与其其余梯梯级电站站一起起形成一一组梯梯级调峰峰电源源，供某某省电电力系统统。该该水电站站的开开发任务务以发发电为主主，兼兼有航运运，环环境等综综合利利用效益益。1.3.1发发发电该水电站装机4442万KW，多年平平均均电量12．32亿KW·h，保证出出力8．97万KW。该水电电站站建成以以后，可可使上游游梯级级水电站站的航航运基荷荷得到到释放，有有利利于充分分发挥挥上游梯梯级水水电站的的电量量和容量量效益益。与上上游龙龙头水电电站联联合运行行，形形成一组组良好好的调峰峰电源源，参与与系统统调峰，充充分分发挥梯梯级电电站的容容量和和电量效效益。1.3.2航航航运该水电站建成后后后，库区区航运运条件得得到改改善。该该河段段上游水水电站站航运过过坝采采用驳运运码头头方案。下下游游在建的的梯级级水电站站的通通航建筑筑物为为船闸，120t级规模，Ⅵ级航道标标准准。该水水电站站通航建建筑物物按Ⅶ级航道、50t级规模设设计计。1.4设计依依依据1.4．1水水水文气象象坝址控制流域面面面积1655300km2多年平均气温166．1℃极端最高气温388．6℃极端最低气温-111．4℃多年平均降雨量量量112880mmm多年平均相对湿湿湿度83%%多年平均年最大大大风速8．4m/ss50年一遇的年年最最大风速14．4m/ss多年平均流量3559m3/s淤沙高程：24445m，淤沙浮浮重重度：9KN//mm3，淤沙内内摩摩擦角：18°。1.4．2坝坝坝址各频频率洪洪峰流量量表1-4坝址各各各频率年最最大大洪水设设计成成果表单位：m3/sP(%)0.10.20.5123.3351020设计值22700207001810016100141001260011300936073201.4.3水水水位流量量关系系曲线表1-5坝址址址水位流量量关关系高程系统统：：黄海Z坝址（m）Q（m3/s）Z坝址（m）Q（m3/s）Z坝址（m）Q（m3/s）246．8041．7250．801715259．009670247．0063．1251．001855259．5010290247．2088．0251．202000260．0010930247．40118251．402150260．5011590247．60160251．602304261．0012270247．80219251．802462261．5012970248．00285252．002622262．0013690248．20358252．503012262．5014410续表1-5248．40434253．003418263．0015140248．60512253．503850263．5015880248．80597254．004304264．0016630249．00690254．504772264．5017390249．20785255．005252265．0018150249．40884255．505744265．5018910249．60988256．006250266．0019680249．801098256．506774266．5020450250．001212257．007316267．0021220250．201330257．507878268．0022760250．401453258．008460269．0024300250．601581258．509060270．00258601.4.4水水水利动能能主要要参数正常蓄水位3300．00m死水位2994．00m设计洪水位（PPP＝1％）3300．00m设计洪水时下游游游水位2663．64m校核洪水位（PPP＝0．1％）3002．18m校核洪水时下游游游水位2666．39m厂房设计洪水位位位（P＝1％）33000．00m厂房校核洪水位位位（P＝0．2％）3301．37m总库容（校核洪洪洪水位以以下）6．94亿m3正常蓄水位以下下下库容6．14亿m3死水位以下库容容容4．40亿m3调节库容1．74亿m3洪峰流量（P＝＝＝1％）1661000mm3/s（P＝0．1％）2277000m3/s装机容量42万KW保证出力（P＝＝＝90％）8．97万KW机组台数3台额定水头45．00m最大水头53．20m最小水头39．00m加权平均水头477．75m最大引用流量3555．60mm3/s消能防冲建筑物物物按50年一遇洪洪水水设计：Q＝1410000m3/s消能计算水位：：：上游水水位：：300．00m；相应下下游游水位：262．56m2枢纽的整体体布布置枢纽的整体布置置置要综合合考虑虑上、下下坝址址的地形形和地地质条件件，结结合所给给工程程的实际际要求求，反复复比较较优缺点点，最最终选出出最优优方案。2.1坝址的的的选择从地质地形条件件件来看，上上坝坝址基岩岩为上上板溪群群拉缆缆组第三三段（Ptbn22LL3）的灰色、浅浅浅灰绿色色条带带状细砂砂质板板岩、粉粉砂质质板岩，中中厚厚层状、厚厚层层状；坪坪内背背斜轴线线于坝坝址中部部斜穿穿两岸，其其岩岩层发育育少量量软弱夹夹层，以以破碎夹夹层为为主，局局部见见少量破破碎夹夹泥层，厚厚度度一般在0．5～2．0cm，其中左左岸岸较右岸岸相对对发育。，因因此坝基软弱弱夹层对大坝坝抗滑稳定影影响较小；坝坝址区无大的的断层构造，发发育8条小断层。坝坝区岩体强风风化带下限埋埋深，左岸为为10～19m，右岸为10～27m，河床砂砾砾石层以下，多多为弱风化岩岩石。下坝址代表轴线线线位于15、16号冲沟的的下下游侧，两两岸岸山坡均均见基基岩裸露露，覆覆盖层较较浅，一一般厚1～3m。主河槽槽及及左岸沙沙滩，砂砂卵砾石石层较较厚，厚3～9m。基岩为为前前震旦系系上板板溪群拉拉缆组组第三段段（Ptbn22LL3－3）粉砂质质板板岩夹细细砂岩岩、第四四段（Ptbn22LL4）的长石石石英英砂岩夹夹细砂砂岩、砂砂板岩岩，岩体体中发发育一些些软弱弱夹层和和层间间错动带带，夹夹层以破破碎夹夹层为主主，局局部见少少量破破碎夹泥泥层，厚厚度一般般在0．5～1．0cm。由于岩岩层层倾向下下游，岩岩层及夹夹层倾倾角为15°～25°，因此坝坝基基存在浅浅层抗抗滑稳定定问题题。坝址址区NW向断裂构构造造发育，顺顺右右岸垭口口及河河流方向向发育育一条区区域性性断层，为为压压扭性平平移断断层，规规模较较大，坝坝线下下游侧沿F10形成深深槽槽，对施施工导导流、坝坝基开开挖均不不利；；在区域域性断断层F10两侧发发育6条次级断断裂裂，规模模较大大的有右右岸坡坡PD4揭露的F13，破碎碎带带宽1．3m。坝址岩岩体体强风化化带下下限埋深深，左左岸为8～28m，右岸为26～33m，右岸风风化化较深；；河床床礁滩及及砂砾砾层下伏伏基岩岩一般为为弱风风化。因此可以看出，上上坝址对坝基基的稳定稍微微有利，但材材料不足，而而下坝址建筑筑材料丰富，开开挖工程量也也相对较小，另另外，下坝址址地形开阔，有有利于施工导导流及枢纽布布置。因此综综合考虑，选选择下坝址。2.2坝型的选选选择目前，应应用比较较多的的坝型有有重力力坝、拱拱坝和和土石坝坝。在在选择坝坝型时时，要根根据坝坝区的地地质、地地形条件件、筑筑坝材料料、施施工技术术、施施工条件件、施施工导流流等众众多因素素来定定。由于坝址区河道道道曲折，呈呈“U”形，河床床礁礁滩密布布，坡坡降大，地地质质构造主主要表表现为大大面积积间歇抬抬升，因因此，很很明显显不适合合拱坝坝的修筑筑，重重力坝和和土石石坝都在在考虑虑范围之之内。对对这两种种坝型型进行比比较后后再作选选择。考考虑到本本枢纽纽主要承承担了了发电、防防洪洪任务，而而且且在校核核洪水水位时的的流量量和泄流流量都都较大，需需要要开敞式式的坝坝体泄流流枢纽纽，由于于土石石坝自身身不能能在坝顶顶溢流流的缺点点，不不能够满满足防防洪时泄泄流的的需要，故故选选用混凝凝土重重力坝作作为设设计的坝坝型。重力坝主要依靠靠靠坝体自自重产产生的抗抗滑力力来满足足稳定定要求；；同时时依靠坝坝体自自重产生生的压压应力来来抵消消由于水水压力力所引起起的拉拉应力以以满足足强度要要求。重重力坝之之所以以得到广广泛应应用，是是因为为其具有有以下下几个方方面的的优点：：（1）安安全可靠靠。重重力坝剖剖面尺尺寸大，坝坝内内应力较较低，筑筑坝材料料强度度高，耐耐久性性好，因因而抵抵抗洪水水漫顶顶、渗漏漏、地地震和战战争破破坏的能能力都都比较强强。（2）任任何形状状的河河谷都可可以修修建重力力坝。（3）枢枢纽泄洪洪问题题容易解解决。重重力坝可可以做做成溢流流的，也也可以在在坝内内不同高高程设设置泄水水孔，一一般不需需要另另设溢洪洪道或或泄水隧隧洞，枢枢纽布置置紧凑凑。（4）便便于施工工导流流。在施施工期期可以利利用坝坝体导流流，一一般不需需要另另设导流流隧洞洞。（5）施施工方便便。大大体积混混凝土土可以采采用机机械化施施工，在在放样、立立模模和混凝凝土浇浇筑方面面都比比较简单单，并并且加强强、修修复、维维护或或扩建也也比较较方便。重力坝坝坝的缺点点主要要是坝体体剖面面尺寸大大，材材料用量量多，把把体应力力较低低，材料料的强强度不能能充分分发挥，而而且且需要严严格的的温度控控制措措施，坝坝体与与地基的的接触触面积大大，相相应的坝坝体扬扬压力大大，对对稳定不不利。重力坝坝坝的形式式比较较多，主主要可可分为实实体重重力坝、碾碾压压混凝土土重力力坝、浆浆砌石石重力坝坝、宽宽缝重力力坝、空空腹重力力坝等等。下面面介绍绍比较常常用的的几种坝坝型，它它们各自自的优优缺点如如下：：1、碾碾碾压混凝凝土重重力坝与与常态态混凝土土重力力坝相比比，具具有以下下一些些优点：：工艺艺程序简简单，可可快速施施工，缩缩短工期期，提提前发挥挥工程程效益；；胶凝凝材料用用量少少，特别别是水水泥用量量减少少；由于于水泥泥用量减减少，结结合薄层层大仓仓面浇筑筑，坝坝体内部部混凝凝土的水水化热热温升可可大大大降低，从从而而简化了了温控控措施；；不设设纵缝，节节省省了模板板和灌灌浆等费费用；；可使用用大型型施工机机械设设备，提提高混混凝土运运输和和填筑的的工效效。但也也有一一定缺点点，如如：坝体体混凝凝土分区区；各各区域内内混凝凝土的级级别。2、实实实体重力力坝的的主要优优点就就是，结结构相相对比较较简单单，施工工比较较方便，并并且且有丰富富的经经验技术术，施施工过程程中质质量容易易控制制。其不不足之之处就是是坝体体体积较较大，扬扬压力也也比较较大，施施工时时不利于于混凝凝土的散散热。3、浆浆浆砌石重重力坝坝具有以以下一一些优点点：便便于就地地取材材，节省省水泥泥；节省省模板板，减少少脚手手架，因因而减减少木材材用量量，同时时减少少施工干干扰；；施工技技术容容易掌握握。但但也有不不少缺缺点，如如：砌砌体质量量不易易均匀；；不易易采用机机械化化施工，需需要要大量劳劳动力力；砌体体本身身防渗性性能差差，需另另作防防渗处理理。4、宽宽宽缝重力力坝具具有以下下一些些优点：：充分分利用了了混凝凝土的抗抗压强强度；扬扬压力力显著降降低；；节省混混凝土土方量。但但也也有一些些缺点点，如：：增加加了模板板用量量，立模模也较较复杂；；分期期导流不不便；；在严寒寒地区区，对宽宽缝需需要采取取保温温措施。综合以上内容，结结合工程中有有丰富的砂石石料场，地质质条件非常复复杂，必须要要有效的手段段来防止扬压压力问题，考考虑到宽缝重重力坝对于降降低扬压力的的特殊优势，因因此，对于本本设计中所采采用的重力坝坝定为宽缝重重力坝。2.3枢纽布置置置方案比比较枢纽由以下部分分分组成：：溢流流坝段、非非溢溢流坝段段、厂厂房、通通航建建筑物。在在进进行水利利枢纽纽布置时时应全全面考虑虑运用用、施工工、管管理、技技术经经济等多多方面面的问题题。初初步拟定定了两两种方案案以供供比选：：方案一：左岸通通通航建筑筑物，右右岸厂房房，中中间大坝坝方案二：左岸厂厂厂房，右右岸通通航建筑筑物，中中间大坝坝方案比较：考虑虑虑到右岸岸有比比较开阔阔的地地方来布布置发发电厂房房，对对坝后式式厂房房的布置置非常常有利；；左岸岸地势相相对平平坦，因因此水水流比较较平顺顺，有利利于船船只的顺顺利通通航，因因此在在左岸布布置通通航建筑筑物是是不错的的选择择。开挖挖引水水渠的费费用也也比较高高，所所以，在在选择择方案时时选择择坝后式式厂房房，综上上所述述，选择择方案案一。建建筑物物级别为2级，查《水水水利水电电工程程等级划划分及及洪水标标准》SL25522-200000可知其洪洪水水标准重重现期期为：设计情况下：55500--1000年；校核核情情况下：20000--10000年。另外，查DL5551088-22003《水利枢枢纽纽工程等等级划划分及安安全标标准》该该工程程等别为为二等等，工程程规模模为大（2）型；主主要要建筑物物如大大坝、厂厂房、船船闸等都都为2级，次要要建建筑物为3级。工程程安安全级别别为Ⅱ级。3非溢流坝段段设设计3.1坝顶顶顶高程的的确定定坝顶高程应该高高高于校核核洪水水位，坝坝顶上上游防浪浪墙顶顶的高程程应高高于波浪浪顶的的高程，其其与与正常蓄蓄水位位或校核核洪水水位的高高差，可可由下式式计算算，应选选择两两者中防防浪墙墙顶最高高者，根根据《混混凝土土重力坝坝设计计规范》DL511008—1999：坝顶高程=静水水水位+相应情况况下下的风浪浪涌高高和安全全超高高，计算算公式式如下（3-1）式中：——坝顶高程程；；——安全超高；；静静静水位——正常蓄水水位300mm校核洪水水位302..118m根据《混凝凝土土重力坝设设设计规范范》DL511008—1999：11.11..1式，有：：（3-2）式中：——防浪浪浪墙至正正常蓄蓄水位的的高差差（m）——频率为1%%的的波高（m）——波浪高中心心线线到正常或或或校核洪洪水位位的高差差（m）——安全超高，查查查《水工建建筑筑物》有有：该该枢纽的的安全全级别为Ⅱ级，所以以其其安全超超高为为：=0..44m（校核）；；；=0.55m（正常）根据基本资料，可可判断该水库库属于内陆峡峡谷水库，应应按照官厅水水库公式计算算：（官厅公公式使用：mm/s及）（3-3）（3-4）式中：——当===20～250时，为累累计计频率为5%的波高。即即即：当=250～1000时，为累累计计频率为10%的波高。即即即：——计算风速；；——吹程；——波长；取吹程D=55500，g=9..881/则：(1)正常蓄水水水位此时时时，取=1144.4mm/ss，由式（3-3）、（3-4）得=4..661m由（3-3）式得，h为累计频频率5%的波高，=0.3366m因此此此可以查查得==2.442**/=0.4455m在波浪作用时，由由于水坝位于于峡谷区，则则根据教材《水水工建筑物》中中：cth式中：——波高高高。——波长。——坝前水深。（）=0.45+000.1338++0.55=11.0888mm故坝顶高程=33300++1..0888=3301..0888m(2)校核洪水水水位取多年平均年最最最大风速8.4mm//s同上，可得=222.744m,,=0.11888m,,=00.2333mm,=0..0062mm由上可得：=000.6995mm坝顶高程=30002.118++0.66955=3002..8755m取两者较大值33302..8775作为坝顶顶高高程3.2剖面拟拟拟定3.2.1基本本本剖面的的拟定定基本剖面是指坝坝坝体在自自重、静静水压力力（水位与坝顶齐齐齐平）和和扬压压力三项项主要要荷载作用下，满满满足稳定定和强强度要求求，并使得工程量最最最小的三三角形形剖面。如图3.1示图图3.1重力坝的的基基本剖面面1、剖面设计的的的原则：（1）满足稳定定和和强度要求求求（2）工程量小小（3）运用方便便（4）便于施工工2、基本剖面之之之所以采用用三三角形剖剖面，主主要是根根据重重力坝的的工作作原理：：依靠靠坝体自自重产产生的抗抗滑力力来满足足稳定定要求，同同时时依靠坝坝体自自重产生生的压压应力来来抵消消水压力力所引引起的拉拉应力力以满足足强度度要求。水水压压力亦呈呈现三三角形规规律，采采用三角角剖面面不仅符符合力力学上的的要求求，而且且也便便于施工工。根据工程实践的的的经验，基基本本剖面拟拟定时时，坝顶顶在最最高洪水水位上上要留有有一定定的安全全超高高，坝顶顶宽应应视运用用和交交通的需需要而而定。坝坝的上上游通常常作成成铅直面面或略略向上游游倾斜斜，倾斜斜坡度度n=0～0.2，坝的下下游游面通常常为均均一的坡坡度，一一般坡度m=0..66～0.8，坝底宽宽，一一般为坝坝高的的0.7--00.9倍。3.2.2实实实用剖面面的拟拟定⑴根据前面的计计计算坝顶高高程程为302..8875m。⑵坝顶宽度的拟拟拟定为了适应运用和和和施工的的需要要，坝顶顶必须须有一定定的宽宽度。一一般地地，坝顶顶宽度度取最大大坝高高的8%～10%，且不小小于3m。坝顶宽宽度度应根据据设备备布置、运运行行、检修修、施施工和交交通等等需要确确定并并满足抗抗震、特特大洪水水位时时抢护等等要求求。,初设计为7m。查《混凝土重力力力坝设计计规范范》DL511008-119999，坝高50-11000m,可建在微微风风化至弱弱风化化中部基基岩，根根据地质质条件件，将开开挖线线高程定定为224mm,既满足稳稳定定要求又又使施施工难度度降到到最低。因因此此可得出出坝高高H=30022.8775--2244=778.88755m⑶坝坡的拟定常用的剖面形态态态，如图3.3所示。①上游坝面面铅铅直，适适用于于混凝土土与基基岩接触触面间间的f、c值较大或或坝坝体内没没有泄泄水孔或或引水水道，有有进水水控制设设备的的情况；②上游坝面面上上部铅直直，下下游倾斜斜，既既便于布布置进进口控制制设备备，又可可以利利用一部部分水水重帮助助坝体体维持稳稳定，是是实际工工程中中经常采采用的的一种形形式；；③上游坝面面略略向上倾倾斜，适适用于混混凝土土与基岩岩面间间的f、c值较低的的情情况。如如若上上游起坡坡，上上游起坡坡点位位置应结结合应应力控制制标准准和发电电引水水管、泄泄水孔孔等建筑筑物的的进口高高程来来确定，一一般般起坡点点在坝坝高的1/3～2/3附近。下下游游起坡点点的位位置应根根据坝坝的实用用剖面面型式、坝坝顶顶宽度，结结合合坝的基基本剖剖面计算算得到到（最常常用的的是其基基本剖剖面的顶顶点位位于校核核洪水水位处）。由由于起坡点处处的断面发生生突变，故应应对该截面进进行强度和稳稳定校核。混凝土重力坝在在在体型上上应力力求简单单，便便于施工工，上上游坝坡坡结合合其防渗渗结构构型式进进行选选择。上上游坝坝坡宜采采用1:0～1:0..2，初拟为1:0..225；下游坝坝坡坡可采用用一个个或几个个坡度度，并应应根据据稳定和和应力力的要求求，结结合上游游坝坡坡同时选选择。下下游坝坡坡宜采采用1:0..6～1:0..8，混凝土土重重力坝下下游坝坝坡可按按常态态混凝土土重力力坝断面面的选选择进行行优选选，但应应考虑虑少设横横缝，初初拟为1:0..7。坝段宽L一般采用16-2244m,本设计取20m.缝宽2S=55..6m，则缝宽宽比2S/LL==0.228。上游头头部部厚度，通通常常取≥（0.088--0.112）h（h为截面以以上上水深），且且不小于3m，所以取=110m，下游尾部部厚度通常采采用3-5m，不宜小于2m，取=4m，在变厚处处的坡率一般般在1-2之间，取==1.5。图3.2实用用用剖面的比比选选根据以上几个方方方面，初初拟非非溢流重重力坝坝实用剖剖面如如图3.3所示。3.3荷载计算算算及组合合荷载是重力坝设设设计的主主要依依据之一一。荷荷载按作作用随随时间的的变异异分为三三类：：永久作作用、可可变作用用、偶偶然作用用。设设计时应应正确确选用荷荷载标标准值、分分项项系数有有关参参数和计计算方方法。按按设计计情况、校校核核情况分分别计计算荷载载作用用的标准准值和和设计值值（设设计值=标准值×分项系数数）。3.3.1自重重重坝体自重W(kkkN)的计算公公式式：（333-5）式中：V—坝体体体体积，m3，由于取取一一个坝段段即20m长，可以以用用断面面面积代代替，通通常把把它分成成若干干个简单单的几几何图形形分别别计算；；—坝体混凝土的的的重度，一一般般取23.5～24.00kkN/mm3。表3-1荷载载载作用的分分项项系数序号作用类别分项系数序号作用类别分项系数1自重（永久作用用用）1.05浪压力1.22水压力（可变作作作用）静水压力动水压力1.01.16冰压力1.17土压力1.23扬压力（可变作作作用）渗透压力(2)浮托力1.21.08未规定的永久作作作用对结结构不不利未规定的永久作作作用对结结构有有利050.954淤沙压力（永久久久作用）1.29未规定的不可控控控制可变变作用用未规定的可控制制制可变作作用1.21.1图3.3非溢溢溢流坝段断断面面示意图图3.3.2静水水水压力静水压力是作用用用在上下下游坝坝面的主主要荷荷载，计计算时时常分解解为水水平水压压力PH和垂直水水压压力Pv两种。PH(kN)计算公式式为为：P=(((3-6))式中：H—计算算算点处的的作用用水头，m；—水的重度，常常常取9.811kkN/mm3。垂直水压力按水水水重计算算。3.3.3扬压压压力扬压力力力包括渗渗透压压力和浮浮托力力两部分分。渗渗透压力力是由由上下游游水位位差产生生的渗渗流在坝坝体内内或坝基基面上上形成的的水压压力；浮浮托力力是由下下游面面淹没计计算截截面而产产生向向上的水水压力力。扬压压力的的分布与与坝体体结构、上上下下游水位位、防防渗排水水等因因素有关关。下下面以坝坝基面面（当坝坝基设设有防渗渗帷幕幕和上游游筑排排水孔）上上的的扬压力力计算算为例来来说明明，坝踵踵处的的扬压力力强度度为γH1，坝趾处处的的扬压力力强度度为γH2，排水孔孔孔孔幕处的的渗透透压力为为Hγ（为扬压力力折折减系数数，河河床坝段段=00.2～0.3，岸坡坝坝段段=0.3～0.35）。扬压压力力的大小小等于于扬压力力分布布图的面面积。只只要把扬扬压力力分布图图画正正确，就就能正正确计算算了。3.3.4泥沙沙沙压力一般计算年限取取取50～100年，水平平泥泥沙压力力为：：（3-7）式中：—泥沙的的的浮重度度，(kN/mm3)，本设计计中中取9kNN//m3—坝前淤沙厚度度度，(m)本设计中中为21m—淤沙的内摩擦擦擦角，(°)。取18°3.3.5浪压压压力正常蓄水位时：：：，浪压力力按按深水波波情况况计算。校核洪水位时：：：，浪压力力按按深水波波情况况计算。可假设浪顶及水水水深等于于处的的浪压力力为零零，静水水压力力为零，静静水水位处的的浪压压力最大大，并并呈三角角形分分布,则浪压力力为：：（3-8）浪压力对坝底中中中点的力力矩为为:(3-9)式中：H1—坝坝坝前水深深，m；y1、y2—大大、小三角形形形的形心到到坝坝基面中中心的的垂直距距离，m。波浪要素L、hhh1、h2按官厅水水库库公式（3—3）计算。3.3.6其它它它荷载地震荷载：一般般般地，当当地震震的设计计烈度度为6度及6度以下时时，不不考虑地地震荷荷载。冰冰压力力、土压压力应应根据具具体情情况来定定。温温度荷载载一般般可以采采取措措施来消消除，稳稳定和应应力分分析时可可以不不计入。风风荷荷载、雪雪荷载载、人群群荷载载等在重重力坝坝荷载中中所占占的比例例很小小，可以以忽略略不计。先按式（3—888）～式（3—9）算出荷荷载载作用的的标准准值，标标准值值乘以其其分项项系数即即为荷荷载作用用的设设计值；；然后后，求出出荷载载作用点点对滑滑动面截截面形形心的力力臂、荷荷载所产产生的的力矩的的标准准值、设设计值值。有关参数的选择择择：混凝凝土的的重度为24kNN//m3，水的重重度度为9.811kkN/mm3，泥沙的的浮浮重度为9kNN//m3，内摩擦擦角角为18º。表3-2重力坝荷荷载载组合设计情况荷载作用自重静水压力扬压力泥沙压力浪压力冰压力动水压力土压力地震力基本组合正常蓄水位情况况况设计洪水位情况况况冰冻情况＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋000＋0＋0＋＋＋000偶然组合校核洪水位情况况况地震情况＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋00＋0＋＋0＋注：（1）应根根根据各种种作用用同时发发生的的实际可可能性性，选择择计算算中的最最不利利的组合合；（2）表表表中的“+”表示应考考虑虑的荷载载，“0”表示不考考虑虑的荷载载。3.3.7荷载载载组合荷载组合可分为为为基本组组合和和偶然组组合，它它们分别别考虑虑的荷载载见表表3-2。由于本工程所处处处地区没没有冰冰冻危害害；地地震烈度度为六六度不需需计算算地震力力，所所以设计计考虑虑基本组组合中中的正常常蓄水水位情况况和设设计洪水水位情情况；偶偶然组组合中的的校核核洪水位位情况况：工况1（设计洪洪水位位时：上上游水位位：300m；下游水水位位：263..664m）工况2（正常蓄蓄水位位时：上上游水位位：300m；下游水水位位：0m）工况3（校核洪洪水位位时：上上游水位位：302..118m；下游水水位位：266..339m）3.4坝体强强强度和稳稳定计计算抗滑稳定分析可可可分两种种工况况来计算算，分分别是正正常蓄蓄水位和和校核核洪水位位。其其目的是是核算算坝体沿沿坝基基面或沿沿地基基深层软软弱结结构面抗抗滑的的安全度度。因因为重力力坝沿沿坝轴线线方向向用横缝缝分隔隔成若干干个独独立的坝坝段，所所以稳定定分析析可以按按平面面问题进进行，但但对于地地基中中存在多多条互互相切割割交错错的软弱弱面构构成空间间滑动动体或位位于地地形陡峭峭的岸岸坡段，则则应应按空间间问题题分析。3.4.1正正正常蓄水水位（坝坝基面）荷载组合：正常常常蓄水位位情况况：自重+静水压力+扬压力+淤沙压力+浪压力A抗抗抗滑稳定定校核核：作用效应函数S（·）=∑PR（3-10）抗滑稳定抗力函函函数R（·）=f'R∑WR+CRAR（3-11）式中：∑PPPR——-为坝基面面上上全部切切向作作用之和和（KN）f'R——-为为坝基面抗剪剪剪断摩擦系系数数∑WR——-为为坝基面上全全全部法向作作用用之和（KN）C'R——-为为坝基面抗剪剪剪断粘聚力力（Kpa）AR——-为坝坝基面面积(mm2)，1.95/111.3=00..731，=9500//3.00=3317Kppa=1.0，=111.0，S（·）=54113325..0552KKNR（·）=0..7311×559988744.711+110233.117×33177=76628853..3003kNN抗滑稳定性需满满满足≤=1.0×1...0×554113255.0052==54413225..0522kNN=76285333.3003//1.22=663577111.099kNN所以≤故满足抗滑稳定定定要求B承载能力力力极限状状态作用效应函数：：：S（）=（）（1+）抗压强度极限状状状态抗力力函数数：=.式中：∑————坝基面上上全全部法向向作用用之和，KN，向下为为正正；∑——全部作用用坝基基面形心心的力矩矩之和和，KN•m，逆时针针方方向为正正；——坝基面的面面积积，；——坝基面形心心轴轴到下游面面面的距离离，m；——坝基面对形形心心轴的惯性性性矩，；——坝体下游坡坡度度；——混凝土抗压压强强度，kPa；——基岩抗压强强度度，kpa；∑=1.0，===1.0，=1.88∴=141118.31166kpa材料分项系数为为为1.5，==（30~440）/1.55=（20~2266.67）Mpa=1.0×1...0×144118.33166=14188..3166kppa=1..44Mpa/=（20~226..67）/1.8=（11.1111~144.882）Mpa>>=11.4Mppa所以坝趾抗压强强强度满足足要求求。C正常极限状状态态下，坝踵踵踵垂直应应力不不出现拉拉应力力（计扬扬压力力情况）≥0（33--12）式中：————坝基面形形心心轴到上上游面面的距离离，m。=32..774m∑=59987774.711kN，∑=-66771477699.3336kkN>0则坝踵垂直应力力力不出现现拉应应力。3.4.2校校校核洪水水位（坝坝基面）A抗滑稳定校校核核：作用效应函数S（·）=∑PR抗滑稳定抗力函函函数R（·）=f'R∑WR+CRAR式中：∑PRRR——-为坝基面面上上全部切切向作作用之和和（KN）f'R——-为为坝基面抗剪剪剪断摩擦系系数数∑WR——-为为坝基面上全全全部法向作作用用之和（KN）C'R——-为为坝基面抗剪剪剪断粘聚力力（Kpa）AR——-为坝坝基面面积(mm2)，1.95/111.3=00..731，=9500//3.00=3317Kppa=1.0，=000.85，=1.2，∑=19551141..888S（·）=24885510..055KNNR（·）=0..7311×119511411.888+110233.117×33177=46669993..6kkN抗滑稳定性需满满满足≤=1.0×0...85××24485110..05==21112333..54kkN=46699333.6//1..2=338991611.333kNN所以≤故满足抗滑稳定定定要求。B承载能力力力极限状状态作用效应函数：：：S（）=（）（1+）抗压强度极限状状状态抗力力函数数：=.式中：∑————坝基面上上全全部法向向作用用之和，KN，向下为为正正；∑——全部作用用坝基基面形心心的力矩矩之和和，KN•m，逆时针针方方向为正正；——坝基面的面面积积，；——坝基面形心心轴轴到下游面面面的距离离，m；——坝基面对形形心心轴的惯性性性矩，；——坝体下游坡坡度度；——混凝土抗压压强强度，kPa；——基岩抗压强强度度，kpa；∑=1.0，===0.855，=1.88∴=98999.48kkppa材料分项系数为为为1.5，=.=（30~440）/1.55=（20~2266.67）Mpa=1.0×0...85×989..448=841..005kpaa=0..84MMpaa/=（20~226..67）/1.2=（16.6677~222.223）Mpa>>=00.844MMpa所以坝基面坝趾趾趾抗压强强度满满足要求求。3.4.3层层层面的抗抗滑稳稳定分析析及强强度校核核（层层面高程2611m）3.4.3.111正常蓄水水位位情况：：A抗滑稳定校校核核作用效应函数S（·）=∑PR抗滑稳定抗力函函函数R（·）=f'R∑WR+CRAR式中：∑PRRR——-为层面上上全全部切向向作用用之和（KN）f'R——-为为层面抗剪断断断摩擦系数数∑WR——-为为层面上全部部部法向作用用之之和（KN）C'R——-为为层面抗剪断断断粘聚力（Kpa）AR——-为层层面面积(m22)荷载计算见表333-6，1.95/111.3=00..731，=9500//3.00=3317Kppa=1.0，=111.0，=1.2，∑=28443362..699S（·）=6955662.664KNR（·）=0..7311×338433622.699+4436..522×3117==41993445.997kkN抗滑稳定性需满满满足≤=1.0×1...0×6695562..6445=6695562..644kN=41934555.977/11.2==34494554..9755kNN所以≤故层面在正常蓄蓄蓄水位情情况下下满足抗抗滑稳稳定要求求B承载能力力力极限状状态作用效应函数：：：S（）=（）（1+）抗压强度极限状状状态抗力力函数数：=.式中：∑————层面上全部部法法向作用用之和和，KN，向下为为正正；∑——全部作用用层面面形心的力力力矩之和和，KN•m，逆时针针方方向为正正；——层面的面积积积，；——层面形心轴轴轴到下游游面的的距离，m；——层面对形心心心轴的惯惯性矩矩，；——坝体下游坡坡度度；——混凝土抗压压强强度，kPa；——基岩抗压强强度度，kpa；∑=1.0，===1.0，=1.88∴=100006.822kkpa材料分项系数为为为1.5，=.=（30~440）/1.55=（20~2266.67）Mpa=1.0×1...0×10066..82=10066..82kppaa=1.00MMpa/=（20~226..67）/1.8=（11.1111~144.882）Mpa>>=11.0Mppa所以坝基面坝趾趾趾抗压强强度满满足要求求。C正常极限状状态态下，坝踵踵踵垂直应应力不不出现拉拉应力力（计扬扬压力力情况）≥0式中：————坝基面形形心心轴到上上游面面的距离离，m。=14..995m∑=28436662.699kN，∑=-448894447..2533kNN>0则坝踵垂直应力力力不出现现拉应应力。3.4.3.222校核洪水水位位情况A抗滑稳定校校核核：作用效应函数S（·）=∑PR抗滑稳定抗力函函函数R（·）=f'R∑WR+CRAR式中：∑PRRR——-为层面上上全全部切向向作用用之和（KN）f'R——-为为层面抗剪断断断摩擦系数数∑WR——-为为层面上全部部部法向作用用之之和（KN）C'R——-为为层面抗剪断断断粘聚力（Kpa）AR——-为层层面面积(m22)荷载计算见表333-6，1.95/111.3=00..731，=9500//3.00=3317Kppa=1.0，=000.85，=1.2，∑=28002229..3119S（·）=5988448.22499KNNR（·）=0..7311×228022299.3119++4366.552×33177=34437717..166kN抗滑稳定性需满满满足≤=1.0×0...85××5998488.2249==5008711.001kNN=34371777.166/11.2==28864330..97kkN所以≤故校核洪水位情情情况下层层面满满足抗滑滑稳定定要求B承载能力力力极限状状态（校校核洪水水位）作用效应函数：：：S（）=（）（1+）抗压强度极限状状状态抗力力函数数：=.式中：∑————层面上全部部法法向作用用之和和，KN，向下为为正正；∑——全部作用用层面面形心的力力力矩之和和，KN•m，逆时针针方方向为正正；——层面的面积积积，；——层面形心轴轴轴到下游游面的的距离，m；——层面对形心心心轴的惯惯性矩矩，；——坝体下游坡坡度度；——混凝土抗压压强强度，kPa；——基岩抗压强强度度，kpa；∑=1.0，===0.855，=1.88=602.88882kpaa材料分项系数为为为1.5，=.=（30~440）/1.55=（20~2266.67）Mpa=1.0×0...85×602..8882=512..445kpaa=0..51MMpaa/=（20~226..67）/1.2=（16.6677~222.223）Mpa>>=00.511MMpa所以校核洪水位位位情况下下层面面坝趾抗压压强强度满足足要求求。3.5应力分分分析应力分析的目的的的是为了了检验验大坝在在施工工期和运运用期期是否满满足强强度要求求，同同时也是是为了了研究解解决设设计和施施工中中的一些些问题题，如：：混凝凝土标号号和某某些部位位的配配筋等提提供依依据。宽缝重力坝的应应应力状态态是一一个三维维问题题，严格格说来来，应采采用三三维优先先单元元法进行行应力力分析。但但经经验证明明，宽宽缝重力力坝的的应力分分布情情况基本本上接接近平面面状态态，只是是局部部应力分分布较较为复杂杂。为为此，通通常仍仍以平面面分析析为基础础，加加上一定定的局局部应力力复核核。宽缝重力坝的整整整体应力力分析析，仍可可用材材料力学学法计计算。宽宽缝重重力坝的的实际际水平截截面形形状比较较复杂杂，计算算时可可简化为为工字字形截面面，并并假定坝坝体应应力沿轴轴线的的厚度方方向均均匀分布布，水水平截面面上的的垂直正正应力力仍为直线线分分布。用偏心心心受压公公式计计算上下下游边边缘正应应力、，即：=+（3--19）=-（3--20）式中：——上上上游边缘缘垂直直正应力力，Pa；——下游边缘垂垂直直正应力，Pa；——坝段计算算水平平截面形形心到上上游坝坝面的距距离，m；——坝段计算水水平平截面形心心心到下游游坝面面的距离离，m；A——坝坝坝段计算算水平平截面面面积，m²；I——对对对其形心心轴的的惯性矩矩，；；根据SDJ—7788«混凝土重重力力坝设计计规范范»可计算边边缘缘其他的的应力力分量。上游面剪应力：：：（3-21）下游面剪应力：：：（3-22）上游面水平正应应应力：（3-23）下游面水平正应应应力：（3-24）上游面主应力：：：（3-25）（3-2226）下游面主应力：：：（3-27）（3-2228）以上公式（417）到（4-24）适用于于无无扬压力力作用用的情况况，当当截面上上有扬扬压力作作用时时，应分分别采采用下列列公式式：（3-299）（3-30）（3-3331）（3-32）（333-33）（334）（335）（333-36）式中：————坝体计算算截截面沿上上、下下游面的的长度度，m;——上游坝坡坡；——下游坝坡坡；、——计算截面面在上上、下游游坝面所所承受受的水压压力强强度（如如有淤淤沙压力力时，应应计入在在内）；；、——计算截面面在上上、下游游坝面处处的扬扬压力强强度；；——计算截面上上全全部垂直力力力之和（包包括括坝体自自重、水水重、淤淤沙重重及计算算的扬扬压力等等），以以下向下下为正正，对于于实体体重力坝坝，均均切取单单位宽宽度坝体体为准准（下同同）；；——计算截面上上全全部垂直力力力及水平平力对对于计算算截面面形心的的力矩矩之和，以以使使上游面面产生生压应力力者为为正。3.5.1正正正常蓄水水位时时坝基面面的应应力计算算A无扬压力力力情况下下：=-529866646..455KpaKpa上游面垂直正应应应力：=+=Kpa下游面垂直正应应应力：=-=Kpa上游面剪应力：：：Kpa下游面剪应力：：：Kpa上游面水平正应应应力：Kpaa下游面水平正应应应力：Kpaa上游面主主应应力：Kppakpa下游面面面主应力力：KppaaKpaB计扬压力时时：：Kpa，Kpppa上游面垂直正应应应力：=+=Kpa下游面垂直正应应应力：=-=Kpa上游面剪应力:下游面剪应力:KKpa上游面水平正应应应力:KKppa下游面水平正应应应力:KKppa上游面主应力:::KpaKpa下游面主应力:::Kpa3.5.2校校校核洪水水位时时坝基面面的应应力计算算A不计扬压力力时时：P=62077773，=37664461上游面垂直正应应应力：=+=Kpa下游面垂直正应应应力：=-=Kpa上游面剪应力：：：下游面剪应力：：：Kpa上游面水平正应应应力：Kppaa下游面水平正应应应力：Kpaa上游面面面主应力力：Kppaakpa下游面面面主应力力：KppaaKpaB计扬压力时时：：P=62077773，=37664461上游面垂直正应应应力：=+=Kpa下游面垂直正应应应力：=-=Kpa上游面剪应力:::Kpa下游面剪应力:::Kpa上游面水平正应应应力:Kppa下游面水平正应应应力:Kppa上游面主应力:::KpaKpa下游面主应力:::KpaKpa经过计算，可知知知道大坝在在施施工期和和运用用期满足足强度度要求。表3-3非溢溢溢流坝坝基基面面正常蓄蓄水位位荷载计计算表表荷载符号垂直力（kN）水平力（kN）偏心距(m)力矩↓↑→←↙(+)(kNN··m)↘(-)(kNN··m)自重W18214025.069205916777.6W226502018.486489915999.7W3780949...920.932727845...3W4575441...760.342196801...1上游水平水压力力力P1566625...625.3331435432226.332下游水平水压力力力P2000上游水重Q133574.7772526.611893457...0077Q270779.111528.153199264555.411下游水重Q300浮托力U100渗透压力U212639.5559626.812338892...8488U325279.1119328.236713783...29335U424857.8887310.436259416...76226浪压力P11654.1311174.65948836.77766333P12521.2655574.46338814.9995577水平泥沙压力Pn120950.999247146656...4688垂直泥沙压力Pn29922.529.486292574...8355合计124238666.3638218...4222588230...66521.2655510175822201678655559总计604167...8733587709...39661073999.3557表3-4非溢溢溢流坝坝基基面面正常蓄蓄水位位荷载设设计值值荷载法向力标准值切向力标准值分项系数法向力设计值切向力设计值力矩标准值力矩设计值↑↓→←↓↑←→↙(+)↘(-)↙(+)↘(-)自重8214018214020591688820591688826502012650204899160004899160007809501780950727845...3727845...35754421575442196801...1196801...1上游水平水压力力力566626156662614354322261435432226下游水平水压力力力0010上游水重33574.777133574.77789345789345770779.222170779.222199264555199264555下游水重0100浮托力0100渗透压力12639.6661.113903.666338892...85372782...1325279.2221.127807.111713783...29785161...6224857.9991.127343.777259416...76285358...44浪压力654.131.2784.9577748836.7776658604.11119521.31.2625.5238814.9995546577.99946水平泥沙压力209511.225141.111146656...5175987...8垂直泥沙压力9922.51.211907292574...84351089...8合计638218124238666588231521.312443711164449656725125926.1111017582220167865555910242099971695686667总计604167...8733587709...39599874...70668541325...0522661073999.3557671476999.3336表3-5非溢溢溢流坝坝基基面面校核洪洪水位位荷载计计算表表荷载符号垂直力水平力偏心距力矩↓↑→←↙(+)↘(-)自重W18214025.069205916777.666W226502018.486489915999.722W3780949...9