乐安河流域钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计计算书

目录

1调洪演算............................................................4

1.1洪水调节计算.................................................4

1.1.1洪水调节计算方法.......................................4

1.1.2洪水调节具体计算.......................................4

1.1.3方案选择...............................................6

1.2防浪墙顶高确定...............................................7

1.2.1正常蓄水位+正常运用情况................................7

1.2.2设计洪水位+正常运用情况................................8

1.2.3校核洪水位+非常运用情况................................9

1.2.4防浪墙顶高程的确定.....................................9

2L型挡墙计算......................................................11

2.1L型挡墙尺寸设计...........................................11

2.2工况分析....................................................11

2.2.1L型挡墙完全露出在水面以上.............................12

2.2.2L型挡墙在设计洪水情况下.............................12

2.2.3L型挡墙在校核洪水情况下.............................14

2.3基础承载力验算..............................................17

2.4抗滑稳定验算................................................18

2.5抗倾覆验算...................................................18

2.6配筋计算.....................................................19

2.6.11T截面................................................19

2.6.22—2截面...............................................20

3坝坡稳定计算.......................................................22

3.1坝体边坡拟定.................................................22

3.2堆石坝坝坡稳定分析..........................................22

3.2.1计算公式..............................................22

3.2.2计算过程及结果.......................................23

4复合土工膜计算.....................................................24

4.1复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算...........................24

4.1.1大坝竣工期未蓄水情况..................................24

4.1.2大坝在水库满蓄运行时.................................24

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

4.2复合土工膜的应力校核计算...................................25

5趾板和副坝设计.....................................................27

5.1设计趾板剖面................................................27

5.2趾板剖面的计算..............................................27

5.2.1岸坡段趾板剖面........................................27

5.2.2河床段趾板剖面........................................28

5.3副坝顶宽验算.................................................28

5.4副坝强度和稳定验算..........................................29

5.4.1荷载计算..............................................29

5.4.2稳定验算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••30

6溢洪道设计.........................................................31

6.1溢流堰设计..................................................31

6.1.1引水渠................................................31

6.1.2堰面曲线计算..........................................31

6.2挑流消能计算.................................................33

6.2.1挑距计算..............................................33

6.2.2冲坑计算..............................................33

7施工组织设计.......................................................34

7.1拦洪高程....................................................34

7.1.1导流隧洞断面型式、尺寸................................34

7.1.2导流隧洞泄流能力曲线计算..............................34

7.1.3上下游围堰............................................37

7.2主体工程量计算..............................................38

7.2.1大坝分期说明及计算公式................................38

7.2.2计算过程及结果........................................39

7.3工程量清单计算..............................................40

7.3.1堆石坝工程量计算......................................40

7.3.2副坝工程量计算........................................41

7.3.3趾板工程量计算........................................43

7.3.4L型挡墙工程量计算....................................43

7.4堆石体施工机械选择及数量计算................................43

7.4.1机械选择..............................................43

7.4.2机械生产率及数量计算..................................44

7.5开挖机械选择.................................................46

.2.

7.6混凝土工程机械数量计算......................................46

7.6.1趾板...................................................46

7.6.2L型挡浪墙..............................................46

7.6.3坝体素混凝土及无砂混凝土............................47

7.6.4副坝...................................................47

7.6.5混凝.土工程机械选择数量计算...........................47

7.7导流隧洞施工计算............................................48

7.7.1基本资料...............................................48

7.7.2开挖方法选择..........................................48

7.7.3钻机爆破循环作业项目及机械设备的选择.................48

7.7.4开挖循环作业组织......................................48

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

1调洪演算

1.1洪水调节计算

1.1.1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）

I22）

式中一—计算时段初、时段末的入库流量，n?/s；

3

q、，q2——计算时段初、时段末的平均下泄流量，m/s；

AV------时段初、时段末水库蓄水量之差，m3；

\t——计算时段，一般取1〜6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

1.1.2.1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，选用高切林法简化调洪演算。设计中根据洪峰流量和

三日洪水总量作出一个三角形洪水过程线，由水量相等原则，对三角形进行修正,

即可得到模拟的设计和校核情况下的洪水过程线，如图图1・2o假定垠高、

堰宽，确定各情况下的起调流量，假定不同的下泄流量，作出相应的调节后的洪

水过程线，由调节前后洪水过程线差值求出库容匕查水库水位-库容关系曲线，

找出相应的水位“，对于不同堰高、堰宽可分别作出Q〜”关系曲线，根据公式

又可作出一条。〜”泄流曲线，对于每一种情况，可从。〜”图

中确定相应的设计和校核情况的下泄流量。和水位H值。

根据本工程软弱岩基，选用单宽流量约为20〜50n?/s,允许设计洪水最大下泄

流量248m%,故闸门宽度约为4.96〜12.4m,选择三种宽度进行比较，假定展宽分

别为8m、9m和10m,并假定三个堰顶高程分别为272m、273m和274m。

正常蓄水位276.2m,对应库容为1920万

-4-

1.1.2.2计算公式

Q=anB^H》(1-2)

式中£——侧收缩系数，取&=0.93；

m---流量系数，〃2=0.5；

B——溢流孔口净宽，m；

H---堰上水头，山。

溢流孔宽计算：

B=Q/q(1-3)

式中B——溢流孔口净宽，m；

。也一一最大下泄限制流量，248m%；

q一一单宽流量，n?/s,由于河床比较软弱，岩层褶皱和挠曲常见，断层裂

隙发育，取溢洪道单宽流量q=20~50m3/s。

计算得，3=4.96〜12.4m,取3=8m。

1.1.2.3调洪演算过程

(1)洪水过程线

图1-1P=2%的洪水过程线

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

图1-2P=0.设的洪水过程线

(2)泄水建筑物泄流能力曲线计算

详细计算过程见附表。

1.1.2.4计算结果

表1T调洪演算结果汇总表

孔宽堰高设计洪水位设计下泄流量校核洪水位校核下泄流量

方案

(m)(m)(m)(m3/s)(m)(m3/s)

1272277.30200278.91300

28273277.78172279.61279

3274278.39151279.89235

4272277.06211278.59313

59273277.58181279.28291

6274278.20161279.57243

7272277.00230278.75352

810273277.72210278.85291

9274278.32184279.60273

1.1.3方案选择

以上方案中，设计状况下Q洲＜248m%,均能够满足要求，选择设计下泄流量

较接近最大下泄流量的方案，并通过经济技术比较选定。本设计对此只做定性分

-6-

析，一般来说堰顶高程越低、孔口宽越大，坝高就越低，可减少工程量；而堰顶

高程越高、孔口宽越小，可减少溢洪道开挖量，对上述八种方案进行综合考虑，

最后采用方案⑧，即堰顶高程273.0m,溢流孔口净宽l()m。该方案设计洪水位

277.72m,超高1.52m,设计下泄流量210.00m3/s；校核洪水位278.85m,超高2.65m,

校核泄洪量291.00m3/s。

1.2防浪墙顶高确定

据《碾压式土石坝设计规范》，堰顶上游L型挡墙在水库静水位以上高度按下

式确定：

y=R+e+A(1-4)

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——安全超高，mo

库区多年平均最大风速12.6m/s,吹程1.6km。

1.2.1正常蓄水位+正常运用情况

）'=凡％+e+A

①计算Ri%

坝址区为陡峭低山地貌，根据《碾压式土石坝设计规范》规定，对于丘陵、

平原地区水库，宜按鹤地水库公式计算，计算风速v<26.5m/s,吹程D<7500m：

v0=1.5vmax=1.5x12.6=18.9m/s；£>=1600m

^=0.00625加丝）%

=>4％=1.311m

Vo'喝

%=0.0386（吧）%=>Lm=9.317m

/〃产()」，由《碾压式土石坝设计规范》附录A表A.1.8查得

2.422.42—

K%=4%二色％x----=1.31lx-----=1.423m

2.232.23

②计算e

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

―0.0000036u；/)cosP

0二朝

式中v0=18.9m/s,D=16(X)m,cos/?=l,H=276.2-226.5=49.70m

=e=0.002110m

③计算A

根据《碾压式土石坝设计规范》表5.3.1规定，本坝按照正常使用情况下的三

级坝取安全超高A=0.7mo

综上，在此情况下y=a％+e+A=1.423+0.002110+0.7=2.13m

1.2.2设计洪水位+正常运用情况

+'=弋％+G+A

①计算R%

坝址区为陡峭低山地貌，根据《碾压式土石坝设计规范》规定，对于丘陵、

平原地区水库，宜按鹤地水库公式计算，计算风速v<26.5m/s,吹程£><75()0m：

%=1.5vImlaldxA=1.5x12.6=18.9m/s；£)=1600m

生=0.00625晶丝)村

=>4％=1.311m

%=0.0386(吗%

=>L,fl=9.317m

%%

心/〃”产0.1,由《碾压式土石坝设计规范》附录A表A.1.8查得

2.422.42—

4%=4%=%%x——=1.311x----=1.423m

2.232.23

②计算e

0.0000036片DeosP

2gH

式中v0=18.9m/s,£)=1600in,cos/?=1,H=49.70+1.52=51.22m

=>e=0.002047m

-8-

③计算A

根据《碾压式土石坝设计规范》表5.3.1规定，本坝按照正常使用情况下的三

级坝取安全超高A=().7m。

综上，在此情况下y=«%+e+A=1.423+0.002047+0.7=2.13m

1.2.3校核洪水位+非常运用情况

)'=凡％+«+A

①计算Ri%

坝址区为陡峭低山地貌，根据《碾压式土石坝设计规范》规定，对于丘陵、

平原地区水库，宜按鹤地水库公式计算，计算风速v<26.5m/s,吹程。<75()0m：

彗^=和挈）%

0.00625y=>=%=0.713m

%说

%=0.0386（吧）%

=>Lm=6.211m

%%

心/“〃产0」，由《碾压式土石坝设计规范》附录A表A.1.8查得

242242

R.=h,=hj,x-----=0.713x------=0.774m

“o/104/O2.232.23

②计算e

0.0000036Deos0

2gH

式中v0=12.6m/s,D=1600m,cos6=1,，=49.70+2.65=52.35m

ne=0.(XX)890m

③计算A

根据《碾压式土石坝设计规范》表531规定，本坝按照非正常使用情况下的

三级坝取：

安全超高A=0.4m

综上，在此情况下y=«%+e+A=0.774+0.000890+0.4=1.17m

1.2.4防浪墙顶高程的确定

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

正常蓄水位+正常运用情况：H顶="正常+y正常=276.2+2.13=278.33m

设计洪水位+正常运用情况：%=//设计+y设计=277.72+2.13=279.85m

校核洪水位+非常运用情况：“项=”校核+y校校=278.85+1.17=280.02m

故挡墙顶高程为280.02m,考虑施工方便和施工的精度，选取L型挡墙顶高程

为280.7iiio

根据《混凝土面板堆石坝设计规范》要求，防浪墙顶要高出坝顶1〜1.2m,本

设计取1.2m,则坝顶高程为279.5m。

-10-

2L型挡墙计算

2.1L型挡墙尺寸设计

如下图示:坝顶高程279.5m,L型挡墙顶高程取为280.7m,高出坝顶1.2m°

L型挡墙高4m,底板长4m,挡墙厚0.5m,前方凸出0.8m,如图2-1：

280.7

in

O

p2767

图27L型挡堵尺寸图

2.2工况分析

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

2.2.1L型挡墙完全露出在水面以上

2.2.1.1荷载计算

a.土压力(偏安全考虑，按静止土压力计算)

4=—。加(2-1)

式中E。---主动上压力，kN；

丫——土的容重，kN/m3；

H一一土体厚度，m；

Ko——静止土压力系数。

其中Ko="=—:—=0.43(弱风化千枚岩：//=0.25-0.3)；

1-〃1-0.3

/=(2.1+2.05)/2x9.81=20.36kN/m3；

H=2.3m；

2

=>E0=l/2x0.43x20.36x2.3=23.l6kN

b.堆石体自重

G=yzL力=20.36x23x2.7x1=126.44kN

c.L型挡墙的自重

叱=/龄Y=24x0.5x3.5xl=42kN

W2=7龄X=24x0.5x4xl=48kN

2.2.1.21-1截面弯矩

£M=E()XH/3=23.16x2.3/3=17.76kN-m(逆时针)

2.2.2L型挡墙在设计洪水情况下

2.2.2.1荷载计算

a.水压力

①水平静水压力

22

=l/2xp0^=l/2x9.8lx0.52=L33kN

②铅直静水压力

-12-

E二"送"4=1x9.8lx0.52x0.8=4.08kN

③浪压力

Ia317

”=51.22m>^=^—=4.6585m

22

k»"%+4)(2-2)

X沁k+图)=39.81x9.317x(1.423+0.683)=48.121^

P'=dX4.139x1.288)3=(-x4.139xl.288)x9.81=26.15kN

22

片二%,«—尸=48.12—26.15=21.97kN

式中PL——挡墙底部以上浪压力，kN；

Lm——波浪波长，m°

b.土压力：

ZB=七+匕=L33+26.37=27.70kN

①若为被动土压力

1°

Epp/H-(2-3)

式中Ep——被动土压力，kN；

/——土的容重，kN/m3；

H——土体厚度，m；

Kp——被动土压力系数。

其中

22

Kp=tan(45+0/2)=tan?(45+38.15/2)=tan64.075=4.232

((p=(38.58°+37.72°)72=38.15°)

/=(2.1+2.05)/2x9.81=20.36kN/m3

H=2.3m

n4=1/2x4.232x20.36x2.32=227.90kN

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

•.・Ep>ZPX,故不可能是被动土压力。

②若为主动土压力

6=式状(2-4)

式中Ea——主动土压力，kN；

y——土的容重，kN/m3；

H---土体厚度，m；

勺---主动土压力系数。

其中

22

Ka=tan(45°-^/2)=tan(45°-38.15。/2)=tan?25.925=0.236

(W=(38.15。十37.72°)/2=38.15°)

y=(2.1+2.05)/2x9.81=20.36kN/m3

”=2.3m

=>E«i=l/2x0.236x20.36x2.32=12.71kN

vE.<ZPX,故不可能是主动土压力，视为静止土压力。

C.堆石体自重

G=yzL力=20.36x23x2.7x1=126.44kN

d.L型挡墙的自重

叱&Y=24x0.5x3.5xl=42kN

%=/^V2=24x0.5x4xl=48kN

2.2.2.21-1截面弯矩

£M=E°xq_Pxxg_P、xy

o3n52

=23.I6x--1.33x-——21.97x0.92

33

=-2.69kNm(顺时针)

2.2.3L型挡墙在校核洪水情况下

-14-

2.2.3.1荷载计算

a.水压力

①水平静水压力

2

Px=l/2xp0^/r=l/2x9.81xl.65=13.35kN

②铅直静水压力

2=2送/科=1x9.81x1.65x0.8=12.95kN

③浪压力

/7=52.35m>^=^^=3.1055m

22

&=""(%+4)(2-5)

P、、k=；7。,(晒+%)=；x9.81x6.211x(0.774+0.303)=11.79kN

P'=(1x0.886x0.188)/1=(-x1.456x0.446)x9.81=3.18kN

22

匕=%K-P=lL79-3.18=8.61kN

式中PL——挡墙底部以上浪压力，kN；

Lm---波浪波长，m。

b.土压力：

Z4=弋+弓=13.35+8.61=21.96kN

①若为被动土压力

练手阂(2-6)

式中Ep——被动土压力，kN；

/——土的容重，kN/m3；

H——土体厚度，m；

Kp——被动土压力系数。

其中

Kp=tai?(45+^/2)=tan2(45+38.15/2)=tan264.075=4.232

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

((p=(38.15°+37.72°)/2=38.15°)

/=(2.1+2.05)72x9.81=20.36kN/m3

”=2.3m

=>耳=1/2x4.232x20.36x2.32=227.90kN

Ep>ZP、,故不可能是被动土压力。

②若为主动土压力

2

Ed=^KjH(2-7)

式中E,——主动土压力，kN：

y——土的容重，kN/m3；

H——土体厚度，m；

Ka一—主动土压力系数。

其中

222

Ka=tan(45°-^/2)=tan(45°-38.150/2)=tan25.925=0.236

(一=(38.15。+37.72。)/2=38.15。)

y=(2.1+2.05)/2x9.81=20.36kN/m3

”=2.3m

2

d=I/2x0.236x20.36x2.3=l2.71kN

vEa<ZPx,故不可能是主动土压力，视为静止土压力。

c.堆石体自重

G=y"=20.36x23x2.7x1=126.44kN

d.L型挡墙的自重

叱=Z^V,=24x0.5x3.5xl=42kN

=/^V2=24x0.5x4xl=48kN

2.2.3.21-1截面弯矩

-16-

=EQxH/3-Ptxh]/3-PLxy

=23.16x2.3/3-13.35x1.65/3-8.61x1.26

=-0.44kN-m（顺时针）

综上所述，可知在第一种工况下，即挡浪墙在不挡水时最危险。

2.3基础承载力验算

一区

G

e.20.14

「以

e224.51

图2-3L型挡墙底板基底压力图

弓=Kvyzl=0.43x2O.36X2.3=20.14kPa

e?=KQyz2=0.43x20.36x2.8=24.51kPa

土压力耳=l/2x(q+4)H=1/2x(20.14+24.51)x0.5=11.16kN

加m上口匚*口匚而0.5f2x20.14+24.51

作用点距底部的距曷：e=---------------------------=0.242m

3I20.14+24.51)

土压力E0对底板中点的弯矩：

M跖=&「仇/2-e)=11.16x(0.5/2-0.242)=0.089kN・m(顺时针)

M堀=42x(4/2-0.8-0.5/2)=39.9kN-m(逆时针)

MG=126.44xi；4/2-2.7/2)=82.19kN•m(顺时针)

=23.16x(0.25+2.3/3)=23.55kNm(逆时针)

=0.089-39.9+82.19-23.55=18.83kN•m(顺时针)

XG=G+W1+%=126.44+42+48=216.44kN

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

2GEM216.44

-----；—=47.05kPa

bmmimn一A（压力）

w1x41X42/6

EGEM216.4418.83八zrT-.x

1L—AlITkPn（压力）

max41今一01.1/RJrd\z_Lx/J/

w1x41X42/6

=6M7=130<2（）（根据《水工挡土墙设计规范》表631规定：中等坚

5而47.05

硬地基土质基本荷载组合情况卜的允许值为2.00）,故满足基础承载力要求。

2.4抗滑稳定验算

f,LG+cA

（2-8）

ZH

式中K——抗滑稳定安全系数；

f一一混凝土与岩石接触面的摩擦系数，/=03-0.8,取/=0.3；

c——基础面与地基土之间的粘结力，本工程为无粘性土，c=0；

A——L型挡墙基础底面面积；

EH一一作用在L型挡墙上的全部水平荷载。

K=03X216.44-〉国］=L25（根据《水工挡土墙设计规范》表3.1.1规

23.16+11.16L」

定，本挡土墙级别为三级，查表3.2.7,按照基本组合得其抗滑稳定安全系数允许值

为1.25。）,故满足抗滑稳定要求。

2.5抗倾覆验算

图2-4抗倾覆验算示意图

倾覆弯矩（作用于墙身各力对墙前的倾覆弯矩）：

=E（）x77/3=23.16x2.3/3=17.76kNm

抗倾覆弯矩（作用于墙身各力对墙前的稳定弯矩）:

-18-

用抗=5+吗//叱4

=126.44x2.7/2+48x(2-0.8-0.5)-42x0.5/2=193.79kN-m

抗倾覆安全系数：

K=如=121Z2=10.91>1.5()

M帧17.76

故L型挡墙抗倾覆稳定满足要求。

2.6配筋计算

2.6.117截面

取单位宽度的L型挡墙进行计算，即b=1000mmc

弯矩设计值：M=y。仍GEM(2-9)

式中九——结构重要性系数，取L型挡墙为安全级别为1级的结构中，y0=l.()；

(P——设计状况系数，0=1.0；

yG一一永久荷载分项系数，土压力取1.()5；

EM——最危险状况下的弯矩值，为17.76kN；

.=1.0x1.0x1.05x17.76=18.65kNm

1-1

混凝土保护层厚度，L型挡墙有抗冲耐磨要求，保护层厚度要适当加大，三类

环境条件下梁的混凝土保护层最小厚度a=30mm,考虑冲刷磨损，取40mm,端头

混凝土保护层厚度取20mmo钢筋采用H级钢筋，钢筋抗拉强度设计值

2

/y=310N/mm,估计钢筋直径为12mm。混凝土强度采用C25,轴心抗压强度为

X=12.5N/mm2o截面有效高度为%=500-40-12/2=454mm。

1.2x18.65x1()6

由公式名九=0.00869

12.5x1000x4542

式中九——结构系数，取12

明——截面抵抗距系数。

£=1-Jl-2q=1-71-2x0.00869=0.00872(£为相对受压区计算高度)

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

钢筋截面面积为:

4二九一.2.5x0.00872x)000x454^^^

310

A15Q63

配筋率为：止加二而用=。。-%

2

故采用最小配筋率（对称配筋）。A=pm.nb\}=0.15%x1000x454=681mm&

①12@160（实际A$=707mm2）,上游侧采用对称构造配筋，在受力钢筋内侧应布

置与受力钢筋相垂直的分布钢筋。6@300。

2.6.22-2截面

图2-52-2截面配筋受力简图

基底压力EJ=-(53.54+55.76)x2.7=147.56kN

作用点距2-2截面的距离：

„cr2.7/2x53.54+55.76、

e"=2.7-------x-----------------------=1.36m

353.54+55.76

W=/碎V=24x0.5x2.7x1=32.4kN

n

DW2_2=(G+W)X2.7/2+XEo'x(0.5/2-0.242)-Eox1.36

-20-

=(126.44+32.4)xl.35+1.2xl1.16x(0.25-0.242)-147.56x1.36

=13.86kNm

M2_2=然峻物_2=1.0x1.0x1.05x13.86=14.55kNm

由于知2一2</1，故2-2截面也按最小配筋率配筋，即选①12@16()(实际

A=707mm2),采用对称构造配筋，在受力钢筋内侧应布置与受力钢筋相垂直的

分布钢筋。6@30()。

整体配筋图1-1截面配筋图2-2截面配筋图

图2-6L型挡浪墙配筋图

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3坝坡稳定计算

3.1坝体边坡拟定

根据《碾压式土石坝设计规范》5.4.1的规定，如无特殊要求，中、低坝坝顶

宽度可选用5〜10m,取主坝顶宽为8m。根据《混凝土面板堆石坝设计规范》5.2.1、

5.2.2和《碾压式土石坝设计规范》5.2.5的规定，本设计的上游坝坡取为1：1.5,

下游坝坡为2级变坡，在255m高程处设宽度为2m的马道，该马道以上坝坡为1：

1.52,以下为1：1.53o

3.2堆石坝坝坡稳定分析

3.2.1义算公式

根据《水工建筑物》，假定任一滑动面ADC,将滑动土体分为DEC和ADE

两块，各块重量分别记为Wi、W2,土体内摩擦角采用滑动静力计算法，假定条

块间作用力为Pi,其方向平行于DC面，如图3-1,土块DEC的平衡式为：

sin+—cos%tan^=0(3-1)

土块DEA的平衡式为:

——IV,costan(p^+——6sin(«-a2)tan(p^-W2sina2-cos(at-a,)=0(3-2)

KcKc

式中ai,a2意义见图3-1。

-22-

图3-1折线法计算简图

3.2.2计算过程及结果

在下游坝坡假设三组不同D点，试算安全系数K,,见表3-1。

表3-1K,试算表

下游水位a\a2(PW\W2

编号Kc

(m)C)C)C)(kN)(kN)

1230.56361438.157795.781796.241.326

2230.56361538.156520.071468.181.306

3230.56361638.155374.061206.581.290

根据《水工设计手册》表17-3-3,基本组合状况下3级土石坝的坝坡抗滑稳定

安全系数为1.20。以上算得的坝坡稳定安全系数均大于1.20,故坝体安全。

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4复合土工膜计算

4.1复合土工膜与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。复合土工膜

与垫层水泥浆之间摩擦系数根据资料采用0.577,取粘结力sO.lkg/cn?进行计算。

4.1.1大坝竣工期未蓄水情况

未蓄水时，由受力平衡可得安全系数K为：

fc

K=^—+-------——(4-1)

tana/•/-sincr

式中f——摩擦系数，为0.577；

a——坝坡与水平面夹角，a=arctanf1/1.5)=33.69°；

c----粘结力，c>0.1kg/cm2,c=0.1kg/cm2=9.81kN/m3；

t——混凝土护坡厚度，取值范围10〜20cm,取10cm；

y----混凝土重度，y=24kN/n?。

“0.5779.81一…

^K=77L524xO.lxsin33.69=满足抗滑稳定要求。

4.1.2大坝在水库满蓄运行时

水库满蓄时，符合土工膜被水压力压紧与垫层之上，从而使摩擦力大大亮高。

其计算公式为：

K=八"，+-^+——-——(4-2)

2/fsinatantz/rsina

式中Yw---水重度，=9.81kN/m3；

H——坝高，为54.5m；

f——摩擦系数，为0.577；

a——坝坡与水平面夹角，a=arctan(1/1.5)=33.69°；

-24-

C——粘结力，c>0.1kg/cm2,取c=O.lkg/cm2=9.81kN/m3；

t——混凝土护坡厚度，取值范围10〜20cm,取10cm；

y---混凝土重度，y=24kN/m3o

nK=J"/+」-+—^—>8.23,满足抗滑稳定要求。

27/sinatanayrsina

由于只需要单位面枳土工膜的粘结力与其自重产生的下滑力分量的比值大于

规定值，便能维持稳定，而实际上粘结力c>0」kg/cm2,远远大于单位面积土工膜

自重，因此，可以满足抗滑要求。

4.2复合土工膜的应力校核计算

士工膜应力校核采用曲线交会法来计算。图4-1为曲线交会法计算简图，图中

的曲线1是根据公式7=0.204〃。/*2得到的某一压力p下复合土工膜的单宽拉力

T与应变£的关系曲线0仅由此关系尚不能定出选用多厚的土工膜，配合土工膜拉

伸曲线（图中曲线2）即可使用。两曲线的交点即为所选复合土工膜在压力p作用

时的工作拉力T及相应的工作应变e,由此计算安全系数，选择满足要求的土工

膜。

图47曲线交会法计算简图

钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计

列表计算如下:

表4-10.4mm厚土工膜

H=250m公式：T=0.204pb2纵向交点横向交点

T5.7744.0833.3332.8872.5823.5423.735

£1%2%3%4%5%2.659%2.391%