毕业设计计算书－新设

PAGEPAGE13（土石坝工程设计计算书）指导教师：学生：学号：云南省广播电视大学理工学院二00七年十月三十日目录目录 2前言 3一.大坝坝顶高程计算 4-5二.土料设计 5三、渗流计算 5-8四、稳定分析计算 8-10参考文献 11附件：枢纽平面布置图大坝横断面图前言为了巩固和加深我们对所学各门课程的基本理论和专业知识，通过实际工程的设计，从而达到较全面、系统地巩固、充实、提高所学的基础理论和专业知识，培养我们应用所学的理论知识解决实际问题的能力，并初步掌握进行水利枢纽设计的原则，方法和步骤。为了检验我们对所学各门课程基础理论及应用能力，学校根据教学计划安排了这次毕业设计。此次毕业设计我们设计的题目是土石坝设计。这是一个较系统，应用知识面较广的题目。我们一定竭尽所能,用所学的专业知识做好此次设计，为今后的工作打下坚实的基础。由于这次设计时间紧任务重，在设计中难免有不周的地方，请各位老师及专家给予提出、指正、共同探讨。谢谢！一、大坝坝顶高程计算根据设计资料可知：P=0.2%校核洪水位高程为2162.49m，水库主要建筑物等级为三级。坝顶安全超高A=0.4m，最大风速V=20m/S。吹程D=1500m，坝前水深H=2162.49-2107.93=54.56m，大坝基础开挖线高程为2089.63m。坝高H0=2162.49-2089.63=72.86m，根据坝高及坝的等级，坝型确定为粘土心墙堆石坝。坝坡根据《水工建筑物》表4-3拟定为：上游坡第一坡为1：3.0，第二坡为1：3.25，下游坡第一坡为1：2.75，第二坡为1：3.0。坝坡护面采用块石护坡。K△=0.5，=18°26″5′。风向与坝轴线法线方向的夹角=0°。大坝坝顶高程计算：（1）设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高；（2）正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高；（3）校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高；（4）正常蓄水位+非常运用条件的坝顶超高+地震安全加高（地震沉降和地震涌浪高度）。由于时间关系，本次设计只做（3）H△顶=267.5+y(y=R+e+A)式中：y——坝顶在静水库静水位以上的超高，m；R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；e——最大风壅增水高度，m；A——安全超高，m；波高2h采用官厅水库公式计算：波高2hl=0.0076×20-1/12×=0.803mR=3.2K△·（2hl）·tan=3.2×0.5×0.803×tan18°26″5′=0.43me=0.0036·=0.0036×=3.3my=R+e+A=0.43+2.02+0.4=2.85m坝顶高程：H△顶=2162.49+y=2162.49+2.85=2165.34m由此知最大坝顶高程为2165.34m，为了减小坝体填筑方量,设1.2m高的防浪墙，取坝顶高程2164.14m进行计算。二、土料设计大坝土料计算物理力学指标 筑坝材料名称含水率（%）湿密度KN/m3干密度KN/m3饱和密度KN/m3比重渗透系数cm/s内摩擦角凝聚力kPa防渗土料4017.512.518.32.862.02×100-717°20玄武岩坝壳料_2322242.824.06×100-234°40强风化玄武岩坝坝基-22-232.81.15×100-330°30河床砂卵砾石层层18.520.51.16×100-227°(288°)5河床残坡积层-18.2-20-1.16×100-225°(299°)12备注括号内数据为振振冲后指标标。三、渗流计算土石坝的坝体剖面尺寸初拟后，必须进行渗流计算，为选定经济合理的坝体横断提供依据。1、根据所初拟剖面尺寸，此渗流计算采用公式计算法中的水力学法进行计算。根据公式q1=k0＊(H1+T)2-(h+T)2)/2δ和q2=k(h22-H22)/2(L-M2h2)+kT(h-H2)*1/(L+0.44T)*Tk——心墙渗透系数；k——坝基渗透系数；；k——坝体渗透系数；；——心墙平均厚度；；T——心墙埋入基础深深度；H——计算情况下的水水深。依q1=q2=q.联联立等式计计算。计算算采用北京京理正软件件设计研究究所的《理理正岩土计计算5.1版》进行行计算。①正常蓄水位情况况；②设计洪水位情况况；③校核洪水位情况况；④最不利水位上游游坝坡稳定定计算。由于时间关系，本本次设计只只做其中一一项。2、计算条件土坝顶部宽度bb=8..000((m)土坝顶部高度hh=74..510((m)上游坡坡率1::m1=33.1255下游坡坡率1::m2=22.8755坝身渗透系数kk=4..060((m/d))上游水位h1==554.5660(m))下游水位h2==2.0000(m))心墙上游坝顶宽宽度==3.0000(m))心墙顶部宽度=2..000((m)心墙底部宽度=31..600((m)心墙渗透系数=0..202((m/d))透水地基深度=8..200((m)透水地基渗透系系数==1.1550(m//d)有效深度系数=1..000排水棱体高度=14..500((m)排水棱体宽度=3..000((m)棱体临水坡率=3..000计算简图3、中间计算结果果L=5200.2366(m)△L=233.5177(m)透水地基有效深深度==6990.7336(m))浸润线计算公式式原点=3699.8722(m)浸润线起点x坐坐标=1170.5500(mm)浸润线终点x坐坐标=3374.8886(mm)q'==11..717339注：中间计算结结果的含义义参见规范范E.3..2条。4、计算结果h0=44.5799(m)单位宽度渗流量量:==111.7553(m33/d.mm)5、浸润线计算结结果:X(m))YY(m)心墙上游土坝段段浸润线::182.5881522.2744194.6663511.6311206.7444500.9811218.8226500.3233230.9007499.6566心墙下游土坝段段浸润线::247.6554255.1200273.1001222.2999298.5447199.1099323.9994155.3533349.4440100.5455374.888622.0000计算简图6、渗流量计算Q=q*l==132..363（m3/d）7、渗透变形分析析及计算（1）流土与管涌的的判别：采用南京水利科科学研究院院的方法进进行：当Pg≤aa√n/1+√n时为管涌涌当Pg≤aa√n/1+√n时为流土土由于资料没有给给全，故不不能进下一一步计算。四、稳定分析计计算稳定计算运行工工况根据《碾碾压式土石石坝设计规规范》（SL2774－2001）规定确确定：1）正常运行期：： ①正常蓄水位和设设计洪水位位稳定渗流流期大坝上上、下坝坡坡稳定计算算；②水位降落上游坝坝坡稳定计计算；③最不利水位上游游坝坡稳定定计算；2）非正常运行期期：①校核洪水位稳定定渗流期大大坝上、下下坝坡稳定定计算；②正常蓄水位和设设计洪水位位稳定渗流流期遭遇地地震大坝上上、下坝坡坡稳定计算算；③水位降落遭遇地地震上游坝坝坡稳定计计算④竣工期上、下坝坝坡稳定计计算。由于时间关系，本本次设计只只做其中一一项。该坝设计为心墙墙碓石坝，故故稳定分析析采用折线线滑动静力力法计算根据平衡式1：：P1－W1siinα1+1//Kc*WW1cossα1tanφ1=0和平衡2：1/Kcc*W2ccosα2tanφ2+1//Kc*PP1sinn(α1-α2)taanφ2-W22sinα2-PP1coss(α1-α2)=00考虑各滑动面上上抗剪强度度发挥程度度一样，两两式中安全全系数Kc应相等，因因此可联立立方程求解解Kc.其计算过过程应用Exceel进行计算算（试算法法）。2、选定计算水位位为21229.688米，及α2＝100下不同α1值对应的的最小稳定定安全系数数：其中：计算得WW1，W2（水位以以上用湿重重度,水位以下下用浮重度度）根据设设计资料，γ湿＝24KN/MM3,γ浮＝22KN//M3；φ1＝350，φ2＝320；计算结结果如下表表：表1Kc计算表（计计算水位为为21299.68）W1sinα1cosα1tanφ1P1W2cosα25957.44410.6819998360.731355370.700200753882687.5222402217743.110.9848007755024.04470.719333980.6946558370.700200753882553.2223104417743.110.9848007753924.39960.777144596110.6293220390.700200753882343.81188617743.110.984800775tanφ2sin(α1--α2)sinα2cos(α1--α2)平衡式2左侧右侧Kc0.6248669350.544633903550.1736448180.838677056880.0013112579902.21805510.6248669350.587788525220.1736448180.809011699440.0021662902202.30371160.6248669350.656055902990.1736448180.7547009580.00191139302.4494006计算简图如：《稳定计算算图1、2、3》此坝的设计等级级为Ⅲ等，根据据《碾压式式土石坝设设计规范》坝坝坡抗滑稳稳定最小安安全系数Kc＞规范的Kc值（非常常运用条件件1.10，正常运运用条件1.20。）故稳稳定。3、选定计算水位位为21558.988米，及α2、α1值计算对对应的最小小稳定安全全系数：其中：计算得WW1，W2（水位以以上用湿重重度,水位以下下用浮重度度）根据设设计资料：：γ湿＝24KN//M3,γ浮＝22KN//M3；φ1＝350，φ2＝320；计算结结果如下表表：Kc计算表（计计算水位为为21588.98）W1sinα1cosα1tanφ1P1W2cosα2931.97330.719333980.6946558370.70020075388445.8922316777756.3770.965922583tanφ2sin(α1--α2)sinα2cos(α1--α2)平衡式2左侧右侧Kc0.6248669350.515033807550.2588119050.85716