沙溪口水電站設(shè)計及廠房整體穩(wěn)定性分析說明書

1、沙溪口水電站設(shè)計及廠房整體穩(wěn)定性分析說明書 目錄摘要3中文摘要3關(guān)鍵字3abstract4keywords41 概述51.1 地理位置51.2 水文與氣象51.2.1 水文條件51.2.2 降水特性61.2.3 氣象要素簡述61.2.4 徑流61.2.5 洪水71.2.6 泥沙71.3 工程地質(zhì)71.4 壩址工程地質(zhì)條件及壩軸線選定81.4.1 壩址選擇81.4.2 選定壩址的工程地質(zhì)條件81.4.3 壩軸線選定91.4.4 巖石物理力學(xué)性質(zhì)91.5 建筑材料101.6 綜合利用102 重力壩擋水壩段設(shè)計112.1 剖面設(shè)計112.1.1 壩頂高程112.1.2 壩頂寬度112.1.3 上游折

2、坡的起坡點位置112.1.4 上下游邊坡n、m122.2 荷載的計算:122.3 擋水重力壩的穩(wěn)定分析122.3.1 設(shè)計水位情況下荷載計算122.3.2 校核水位下的荷載計算142.3.3 正常蓄水位下的荷載計算153 重力壩溢流壩段設(shè)計173.1 溢流壩段剖面設(shè)計173.1.1 堰頂高程173.1.2 堰面曲線173.1.3 消能方式183.2 荷載的計算183.3 穩(wěn)定與應(yīng)力分析193.3.1 設(shè)計水位下的荷載計算193.3.2 校核水位下的荷載計算203.4 壩內(nèi)構(gòu)造223.4.1 壩頂結(jié)構(gòu)223.4.2 壩體分縫223.4.3 壩內(nèi)廊道224 水電站機(jī)電設(shè)備選擇224.1 特征水頭的

3、選擇224.2 水電站水輪機(jī)組的選型224.2.1 轉(zhuǎn)輪直徑d1234.2.2 選擇水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速n234.2.3 效率及單位參數(shù)的修正234.2.5 工作范圍檢驗244.2.6 吸出高度hs254.3 發(fā)電機(jī)的選擇與尺寸254.4 調(diào)速器與油壓裝置的選擇254.4.1 調(diào)速功254.4.2 接力器的選擇254.4.3 調(diào)速器的選擇264.4.4 油壓裝置264.5 廠房橋吊設(shè)備的選擇265 水電站廠房275.2 主廠房各層高程及長寬尺寸的確定295.2.1主廠房各層高程295.2.2 主廠房平面尺寸305.3 廠房進(jìn)水段316 水電站廠房的穩(wěn)定計算316.1 荷載的計算316.1.1 浪壓力p

4、3,(h1l1)深水波326.1.2 泥沙壓力326.1.3 水壓力326.1.4 自重w1336.1.6 機(jī)電設(shè)備重g336.1.7 基礎(chǔ)揚壓力336.2 廠房抗滑穩(wěn)定計算33結(jié)語36參考文獻(xiàn)37摘要中文摘要 沙溪口水電站是福建省閩江流域的一個梯級電站,位于閩江支流西溪上,距離平市14km,距福州市135km,三明市95km。該電站以發(fā)電為主,兼有航運過木等綜合效益,電站總裝機(jī)容量4x6.75萬千瓦。水庫正常蓄水位87.80m高程,電站保證出力50萬千瓦。300t級船閘航運外,兼有過木過竹作用。該電站為低水頭徑流式電站,庫容1.54億立方米,沒有防洪效益。 該工程為二等工程,樞紐主要建筑物按

5、二級建筑物,次要建筑物級別三級,臨時建筑物四級設(shè)計。電站水利樞紐由重力擋水壩、溢流壩、河床式廠房、開關(guān)站和通航建筑物組成。 沙溪口水利樞紐工程采用重力壩擋水,壩頂高程94.00m,壩軸線總長610.0m。溢流壩位于左岸主河槽中,為16孔單寬17.00m開敞式表孔泄流,總長304m,堰頂高程78.5m,溢流壩下游采用底流消能。發(fā)電廠廠房位于河道右岸,廠房尺寸128m*68m*50.75m(長*寬*高);四臺機(jī)組發(fā)電,單機(jī)裝機(jī)67.5mw,110 kv 和 220kv輸電,開關(guān)站位于右岸裝配廠下游。船閘設(shè)于左岸主河槽中,采用一級船閘。詳見樞紐布置圖。 關(guān)鍵字 沙溪口、河床式廠房、重力壩、溢流壩、水

6、輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、高程、穩(wěn)定、應(yīng)力、揚壓力 abstract shaxikou hydropower station is one of the cascade development in the minjiang river basin in fujian province. it is located on xixi river, a tributary in the upper reach of minjiang river, 14km upstream of nanping city,135km upstream of fuzhou city,95km upstream of sanmi

7、ng city. the main function of shaxikou project is to generate electricity for the fujian provincial power system. after the project being completed the navigability of the shaxi river and futunxi river above the damsite will be improved. the project has a total installed capacity of 300 t, a firm ca

8、pacity of 50mw. the reservoir with a total storage capacity of 143*106 m3 is of daily pondage type the main structures of the shaxikou project consist of overflow spillway dam, non-overflow dam, powerhouse incorporated into the dam, switchyards and navigation lock. dcl.dam crestlever is 94.00m.crest

9、 length is 618.50m. the dam is of concrete gravity type. the spillway is arranged on the left portion of the riverbed. the spillway with 16 openings each of 17m wide has a total length of 304m,crest lever with 78.5m, discharging most flood flow still along the main river channel. the powerhouse with

10、 dimension of 128*68*50.75ml*w*h is located at the right side of the spillway andi ncorporated into the dam. it houses 4 axial-flow turbines coupled with generators 67.5mw each. both 110 kv and 220kv switchyards are arranged on the platform at the left portion of downstream tailrace. the shiplock wi

11、th the dimension of 100*30*5ml*w*min. water depth is located on the right side of the spillway. the lock chamber of monolithic structures is filled and emptied with long gallery conduits at bottom in spreading form keywords shaxikou block power plantconcrete gravity dam over flow damcombinatoryhydro

12、-generator altitudestablestressuplift pressure1 概述1.1 地理位置 閩江西溪為福建省最大河流上游的西支,流經(jīng)十四個縣市,與閩江北支建溪匯合于南平。西溪全長349公里,邵武至順昌段河道坡降0.9%,已建安沙水電站位于沙溪中游末端,控制集水面積5184平方公里。富屯溪干流全長285公里,邵武至順昌段河道坡降1.3%。其最大支流金溪,全長253公里,地形更為陡峻,河道坡降達(dá)1.5%,已建池潭水電站位于今溪中游控制集水面積4766平方公里。沙溪口水電站位于沙溪和富屯溪匯合口下游6公里的西溪上,控制集水面積25562平方公里制,占閩江流域總面積的42%,

13、流域內(nèi)森林茂盛,覆蓋良好,有較好的水土保持條件。1.2 水文與氣象1.2.1 水文條件 西溪的降水量觀測,解放前從1935年開始,但站點少,資料斷續(xù)不全,精度較差。1952年起陸續(xù)增設(shè)雨量站,到1978年已達(dá)162處,平均158平方公里設(shè)有一個雨量站。蒸發(fā)量觀測都是解放后開始,本流域共有16個觀測站。樞紐區(qū)所需的氣溫,濕度,水溫,風(fēng)向,風(fēng)力等氣象要素的統(tǒng)計,是利用距壩區(qū)下游14公里的南平站。 水文測驗:西溪最早于1938年7月在沙溪的沙縣。永安設(shè)站觀測水位和流量,1939年相繼在寧化清流設(shè)水位站。富屯溪以洋口建站最早,于1944年5月設(shè)立,其他各站點均在解放前增設(shè)。一般都有二十年以上的實測資料

14、。至1978年沙溪沙縣站已積累三十年資料,富屯溪洋口站也有三四十年的實測資料。 西溪的花竹站,距沙溪,富屯溪匯合口下游約4公里,1953年11月設(shè)站。1957年停測,1960年9月恢復(fù)策流至1966年12月撤消,1979年恢復(fù)觀測水位,汛期測流。 花竹站是西溪控制站,是本水電站水文計算的主要依據(jù)站,但僅有9年實測流量資料,而沙縣控制站,控制集水面積9922平方公里,洋口站控制集水面積12669平方公里,兩站總面積已控制壩址總面積的89%左右,其間無大支流匯入,為花竹站水文資料插補(bǔ)展延提供了良好的條件。 天然河道水位流量關(guān)系曲線,1979年3月在花竹站下游約1.5公里鯉魚洲壩段社壩址上下水尺。同

15、年青洲萊洲與梯級開發(fā)可能的官蟹,照口設(shè)水尺,觀測水位,至9月停測。壩址水尺與花竹站相關(guān),青州,官蟹兩組水尺和萊舟,照口兩組水尺分別與沙縣站和洋口站相關(guān),高水位歷史洪水資料控制又分別按集水面積比的0.67次方作相應(yīng)水尺的區(qū)間加入水量,接著以史提文撕法外延求得。1.2.2 降水特性 閩江西溪流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,雨量充沛,暴雨頻繁,由于地形影響,富屯溪上游為閩北高雨區(qū),沙溪屬于閩中低雨區(qū),金溪與富屯溪中下游則為兩者過度帶。降雨量的地區(qū)分布有自東南向北遞增趨勢。花竹以上流域?qū)崪y最小和最大年降水量在12362348毫米之間,多年平均降水量為1776毫米,六月為甚,占年降水量的37%左右。 高風(fēng)西風(fēng)槽和

16、地面鋒系列相伴出現(xiàn)成鋒面雨,是本流域雨季最主要的天氣形勢,也是暴雨的主要成因,一般臺風(fēng)雨對本流域影響不顯著,但強(qiáng)臺風(fēng)與其他天氣系統(tǒng)相遇時,容易晾成洪患。1.2.3 氣象要素簡述 (1)氣溫 壩區(qū)年平均氣溫為19.3度,月平均氣溫在9度以上,最高氣溫35.0度的日樹,全年平均為40.4天,其中以七八月最多。最低氣溫0度的天數(shù),全年平均為7.6天,以一月份出現(xiàn)機(jī)會最多。極端最高氣溫為41.0度,出現(xiàn)在1953年8月1 日,極端最低氣溫為-5.8速,發(fā)生在1955年1月11日和1963年1月8日。 (2)濕度和水溫 本流域氣候濕潤,壩區(qū)年平均相對濕度為79%,月平均最大達(dá)83%,發(fā)生在六月,月平均為

17、78%,出現(xiàn)在七月。壩區(qū)多年平均水溫為20.8度,極端最高水溫達(dá)35度,極端最低水溫為5.7度。 (3)蒸發(fā) 西溪花竹以上流域的蒸發(fā)量以邵武,延寧,將樂,清流,永安,沙縣六站的觀測資料為計算依據(jù),根據(jù)19521978年資料求得多年平均水面蒸發(fā)量為970.3毫米,年最大蒸發(fā)量為1092.9毫米,年最小蒸發(fā)量為888.6毫米,年內(nèi)各月蒸發(fā)量以七月最大,為144.2毫米,二月最小為38.5毫米,陸地蒸發(fā)量按水量平衡原理推求,多年平均為792.7毫米。 (4)風(fēng)向風(fēng)力 壩區(qū)年平均風(fēng)速僅1.0秒米,全年各月以東北風(fēng)占優(yōu)勢,定時最大風(fēng)速 實測記錄大于20秒米,出現(xiàn)在1962年6月,相應(yīng)風(fēng)向為西南風(fēng),發(fā)生大

18、風(fēng)日 數(shù)以79月頻次較多。沙溪口水庫大壩的設(shè)計最大風(fēng)速建議采用2530秒米。1.2.4 徑流本流域徑流形成來至降水,花竹站具有19541956,19611966年實測資料,根據(jù)九年實測資料與上下游的沙縣,洋口,南平,七里街各站點流時資料,建立四種同期上下游年月平均流量相關(guān)圖,經(jīng)比較選用最大誤差較小,且較為簡單的插補(bǔ)計算花竹站的年月日平均流量,并將花竹站查補(bǔ)延伸而得1939到1978年工40年徑流系列?？紤]支池潭徑流系列教短,自1954年起才同步,故壩址多年平均流量用花竹站19511978年流量系列計算為778秒立方米,徑流模數(shù)30.4萬立方米/秒*平方公里?；ㄖ裾緩搅髂陜?nèi)分配是很不均勻的,自一

19、月遞增,以六月最大,占全年流量的24.5%,然后逐月遞減,最小為12月,只占全年的2.7%,最大與最小月份比達(dá)9倍左右,花竹徑流年內(nèi)見表1。 表1-1 花竹站徑流年內(nèi)分配表 名稱 一月 二月 三月四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 全年 月平均徑流 267 407 618 1080 1730 2290 946 606 470 379 288 253 778 占年內(nèi)(%) 2.86 4.36 6.6 11.0 18.3 15.5 10.14 8.49 5.84 4.80 5.89 2.71 100花竹站最小流量根據(jù)沙縣及洋口站19501978年實測資料進(jìn)行插補(bǔ)計算,最小值發(fā)

20、生在1968年,僅為78.8立方米每秒。1.2.5 洪水 西溪洪水由暴雨形成,特大洪水發(fā)生在46月,尤以六月發(fā)生機(jī)會最多,每當(dāng)五,六月 由于高空西風(fēng)槽,低渦特別活躍,地面低壓鋒系出現(xiàn)頻繁,西南方向來的暖濕氣流又加強(qiáng),當(dāng)兩氣團(tuán)在流域上空交匯對峙時,形成靜止鋒,不僅降水持久且強(qiáng)度大,這是造成本流域大范圍降水的主要天氣系統(tǒng),也是洪水的主要成因,本流域距臺風(fēng)源地遠(yuǎn),東南面受云,博平等山脈阻擋,一般臺風(fēng)對本流域影響不大,若強(qiáng)臺風(fēng)與其它天氣系統(tǒng)相遇也會造成洪災(zāi)。根據(jù)30年來的實測資料分析,較大洪水形成原因以及歷史特大洪水大部分均屬鋒雨造成。 本流域洪水歷時一次可達(dá)510天,一般57天可以包括最大洪量,鋒型

21、以c復(fù)峰和多峰居多。 本流域洪水歷時一次可達(dá)510天,一般57天可以包括最大洪量,鋒型以c復(fù)峰和多峰居多。 壩址洪水過程線,考慮了沙溪與富屯溪的洪水組合。1.2.6 泥沙 壩址沒有實測資料,采用洋口與沙縣兩站實測懸移質(zhì)輸沙率多年平均值,經(jīng)年徑流比進(jìn)行推算,并以洋口與沙縣兩站多年平均侵蝕模數(shù)綜合分析的成果比較推得壩址懸移質(zhì)年輸沙量為0.094公斤/立方米。推移質(zhì)由于閩北地區(qū)無實測資料,參照新安江羅桐埠站分析成果,按懸移質(zhì)30%估計推得多年平均總輸沙量為302萬噸。1.3 工程地質(zhì) 庫區(qū)位于閩西北華夏地區(qū),地層以前震旦第建歐群的一變質(zhì)巖和燕山花崗巖體為主。 庫區(qū)地層褶皺多呈復(fù)式,以向半構(gòu)造為主習(xí)峰

22、期褶皺形態(tài)較復(fù)雜,次數(shù)褶皺發(fā)育,華力近?即光期多屬燕山期,大體可分為北東北北東向。北西向和南北向三組,北東向斷層多數(shù)壓性,但也有彈性,北西向斷層多數(shù)張性。南北向斷層,則以壓性為主。 電站所在地區(qū)地震基本烈度定位6度。滲漏:庫區(qū)群山環(huán)抱,地下分水嶺高于設(shè)計蓄水位。庫岔中無碳酸鹽類分布,故無滲漏之濾。 礦產(chǎn)淹沒:未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價值的礦產(chǎn),因此不影響水庫興建。 庫岸穩(wěn)定:已查明,不穩(wěn)定或滑塊體有沙溪口公路上游600米右岸及沙溪口公路橋上游各有一塊,規(guī)模估計約數(shù)萬立方米。此兩處距壩址約7公里,縱使坍滑對電站去影響。在綠水坑上游2200米處,巖層有侏羅系有順坡向斷層構(gòu)成滑動面。經(jīng)推算,認(rèn)為不論是現(xiàn)在或蓄水

23、以后都是穩(wěn)定的。 原上壩址右岸距電站廠房約500米。邊坡地形平緩。120米高程以上的坡積層經(jīng)過多次滑動,趨于穩(wěn)定狀態(tài),下部巖體風(fēng)化裂發(fā)育,t4及附近巖體張開松弛,拉裂,但t4或類似t4的緩傾角結(jié)構(gòu)面末出坡腳,高程80米以下基巖出露與河庫風(fēng)華巖無露頭,片理結(jié)構(gòu)均可延續(xù),邊坡下部不存在滑裂面,蓄水后也不可能在坡腳長生脆性破裂,釀成嚴(yán)重滑坡。1.4 壩址工程地質(zhì)條件及壩軸線選定1.4.1 壩址選擇 在西溪的花竹,鯉魚州河段選定兩個比較壩址,相距約500米,稱為上下壩址,選壩會議認(rèn)為:從地質(zhì)條件上比較,上下壩址無質(zhì)的差別,均可修建50米左右混凝土重力壩,相對下壩址較好。并要求對下壩址兩岸壩頭穩(wěn)定條件及

24、河庫傾角軟弱夾層分布和力學(xué)性質(zhì)作進(jìn)一步查明,以分析對壩基穩(wěn)定的影響。綜合其它條件,選定下壩址作為沙溪口水電站壩址。1.4.2 選定壩址的工程地質(zhì)條件 壩址地層由石英片巖,長英片巖和云母片巖組成,左岸及左河床為石英片巖與云母長英片巖組成。河床礁灘部分及右岸則以云母長英片巖,夾石英片巖和云母片巖。巖性以石英片巖最堅硬,長英片巖次之,云母片巖最軟,但抗壓強(qiáng)度一般也有500公斤/平方厘米。巖走向是北東向,傾向下游偏右岸,傾角20度50度之間變化。 壩址位于鯉魚洲向斜西北翼,構(gòu)造線以北東北北東為主,被向斜構(gòu)造多呈小型復(fù)式褶皺,背斜緊密,向斜舒緩。揉褶多發(fā)育在云母片巖中,斷裂以北東?北東向較發(fā)育,北北東,

25、北西,北西西次之,斷層寬度一般在0.133.0米,規(guī)模最大的北西,北西西向f50斷層通過左河槽,寬1015米。斷層帶由膠結(jié)角礫巖壓碎巖組成,對工程地質(zhì)條件影響不大。f50斷層寬約30米,需作防滲處理。 左右岸均無深層滑動的可能,左岸控制其過坡穩(wěn)定的滑動面為片理面,在壩肩開挖后,壩肩上下游局部地區(qū)片理面和順層撞壓帶,可能引起邊坡失穩(wěn)。左岸各種巖面的穩(wěn)定坡角若坡高2030米,大致可用4560度。右岸大部由全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化組成,其穩(wěn)定坡角建議4045度。 可壩基下游不存在臨空的地形條件,也沒有發(fā)現(xiàn)有緩傾角的泥化層和貫穿河床的緩傾角結(jié)構(gòu)面,認(rèn)為基礎(chǔ)是穩(wěn)定的. 壩基巖面屬裂隙性含水層,受構(gòu)造斷裂影響,方向

26、性明顯,局部斷裂帶和斷裂影響帶為較嚴(yán)重的透水帶,經(jīng)推算饒壩滲漏和壩基滲漏量約為500立方米/晝夜,相對降水層埋深度不大. 綜上所說,認(rèn)為本壩址對于徑流式水電站來說是較理想的壩址。1.4.3 壩軸線選定選定壩址后,對于原擬訂的三條勘探線的勘1,因其上游臨近左河床深潭,潭底最抵高程44.0米同時1,2勘線之間河床深槽存在f50,f6斷裂聚匯帶;3勘線下游右岸靠近沖溝。為此放棄勘2線上游和勘1線下游作為壩軸線比較范圍。將壩軸線比較范圍限在勘2線勘1線之間,且在其間增設(shè)4線加密勘探,結(jié)果認(rèn)為4勘線兩岸新鮮基巖利用面較高,尤其右岸在4線附近巖體新鮮堅硬完整,可作為齒墻基礎(chǔ),因此從地質(zhì)條件分析,認(rèn)為勘4線

27、作為壩軸線是合適的。1.4.4 巖石物理力學(xué)性質(zhì) 壩基各類巖石室內(nèi)物理性能實驗成果見表4表1-2 巖石室內(nèi)物理性能實驗成果 巖名稱石 數(shù)量 容重 (克/立方厘米) 比 重 吸 水 率 (%) 孔 隙 率 (%) 近似垂直面抗壓強(qiáng)度 (公斤/平方厘米) 軟化 系數(shù) 實 驗 組 數(shù) 干 濕 干 濕 石英片巖 最大值 最小值 平均值 2.74 2.72 2.73 2.74 2.73 2.74 2.78 2.76 2.77 0.24 0.11 0.17 0.81 0.72 0.53 1992 717.2 1478.8 1358 611.9 1078.2 0.86 0.61 0.76 8 云母長英片巖

28、最大值 最小值 平均值 2.73 2.69 2.71 2.74 2.70 2.72 2.8 2.76 2.78 0.24 0.20 0.22 0.24 0.81 0.52 1428.1 1157.7 1261.2 993.2 762.2 909.4 0.78 0.66 0.72 7 云母片巖 最大值 最小值 平均值 2.74 2.68 2.71 2.75 2.7 2.74 2.84 2.83 2.84 0.56 0.25 0.39 0.3 0.52 0.41 1680.5 925.8 1303.2 519.9 511.2 515.6 0.55 0.31 0.42 2 注:1.石英片巖近似平行于

29、理面的二組干抗壓強(qiáng)度平均值841.2公斤/平方厘米 2.云母片近似平行于理面的一組干抗壓強(qiáng)度值296.7公斤/平方厘米 壩基由三種巖性組成。在壩體結(jié)構(gòu)及裂隙發(fā)育程度并考慮軟化系數(shù)較低的情況建議利用區(qū)內(nèi)巖石抗壓強(qiáng)度的1/10,其值表5。 巖石與巖石和巖石與混凝土抗剪強(qiáng)度實驗,選取河床微風(fēng)化新鮮巖石,制備202020厘米試樣確定,其成果見表6.根據(jù)室內(nèi)單點法實驗組,結(jié)合壩基地形地質(zhì)條件分析,設(shè)計實驗,地質(zhì)會商定,摩擦系數(shù)采用算術(shù)平均值,乘上折減系數(shù)0.85,粘聚力建議 采用算術(shù)平均值的1/5,見表7。建筑物部位分段混凝土/巖摩擦系數(shù)建議值 右岸擋水段 f 0.5船閘 f0.45 溢流段 f0.51

30、廠房段 f0.50 各類巖石變形模具量建議值如下: 新鮮石英片巖20104公斤/厘米2 新鮮云母長英片巖 15104公斤/厘米2 新鮮云母片巖 10104公斤/厘米21.5 建筑材料在壩址附近缺乏沙石料。土料在壩址上下游范圍內(nèi)均有分布。1.5.1 涉沙凈沙料場,沙的質(zhì)量良好,初步估計儲量1520萬立方米,運輸條件較好,可供工程前期使用。 1.5.2 二公里半道口采石場為燕山早期花崗巖,無論質(zhì)量儲量均可滿足要求,唯 對人工沙作實驗論證。1.5.3 土料最優(yōu)開采地段為下壩址右岸,高程在120170米,儲量5060萬立方米以上,質(zhì)量可滿足圍堰要求。1.6 綜合利用 本工程以發(fā)電為站為主兼顧航運過木,

31、投產(chǎn)后將接入福建省點系統(tǒng)運行。開發(fā)本電站主要目的是適應(yīng)福建省工農(nóng)用電需要。 沙溪口水電站位于閩北電網(wǎng)中心,電站開發(fā)主要是向福州,三明,南平等地區(qū)供電,其范圍主要在閩北,參加全省電力平衡,考慮水口電站投產(chǎn)后,福建華東聯(lián)網(wǎng),本電站負(fù)擔(dān)適當(dāng)?shù)恼{(diào)峰任務(wù)。 有通航要求,估計近期過壩貨運量為3060萬噸。木材過壩量1990年為20萬立方米,2000年為50萬立方米。毛竹500600萬株。要求樞紐設(shè)置船閘,滿足過木及通航要求。 樞紐建成后,因水庫小無力承擔(dān)下游防洪,下游無灌溉要求。表1-3 壩基巖石承載能力列舉數(shù)值巖性 建議數(shù)據(jù)(公斤/厘米2) 垂直片理巖 平面片理巖微風(fēng)化新鮮石英片巖 10055微風(fēng)化新鮮

32、云母長英片巖 90 45微風(fēng)化新鮮云母片巖 5010表1-4 巖石室內(nèi)實驗成果表巖性實驗條件 抗 剪 組 數(shù)算術(shù)平均值 圖解法最小而乘法tgyctgyctgyc云母片巖巖/巖0.511.020.512.050.482.2718混/巖0.572.720.553.10.513.429云母長英片巖巖/巖0.532.700.532.770.513.1411混/巖0.553.02石英片巖混/巖0.582.820.563.16備注 分析中舍去少數(shù)偏大成果表1-5 巖石抗剪強(qiáng)度指標(biāo)建議值巖石名稱邊界條件建 議值摩擦系數(shù)粘聚力(c)公斤/厘米2云母 片巖巖/巖0.430.38云母長英片巖巖/巖0.450.54

33、云母 片巖混/巖0.480.54云母長英片巖混/巖0.500.62 重力壩擋水壩段設(shè)計 上游設(shè)計洪水位87.8m;校核洪水位:89m;正常蓄水位86.2m;下游設(shè)計洪水位:80m;校核洪水位:83m;正常蓄水位:65.9m(一臺機(jī)組發(fā)電)。壩底高程取未風(fēng)化巖石邊界開挖線51.00m。24.0 kn/ , 9.81 kn/,云母長英片巖與混凝土邊界 f0.5,k1.05,c0.6kg/c?,k3.0。2.1 剖面設(shè)計 參考水工建筑物2.1.1 壩頂高程 壩頂高程由靜水位+相應(yīng)情況下的風(fēng)浪涌高和安全超高。即: ?靜水位+h 考慮其他因素,該重力壩壩頂高程取94m2.1.2 壩頂寬度 壩底高程取未風(fēng)

34、化巖石邊界開挖錢58.00,由于58m做壩基時,大壩抗剪強(qiáng)度無法滿足要求,故向下開挖6m,取48m高程開挖,則壩高為壩高為94-5143m,壩頂寬度一般為壩高的8%-10%,并不得小于2.0m?？紤]交通等綜合條件, 及根據(jù)壩頂雙線公路要求,壩頂寬度取為10m。 2.1.3 上游折坡的起坡點位置 上游折坡的起坡點位置應(yīng)結(jié)合應(yīng)力控制條件和引水、泄水建筑物的進(jìn)口高程來選定。一般在壩高的1 /3 2 /3 的范圍內(nèi)。為盡量利用水重,在滿足應(yīng)力要求前提下,上游坡應(yīng)盡可能緩。為盡量利用水重,在滿足應(yīng)力要求的前提下,折坡點高程定在67.00m處。2.1.4 上下游邊坡n、m由穩(wěn)定和應(yīng)力要求確定。n0.2,m

35、0.80圖2-1 非溢流壩段尺寸示意圖2.2 荷載的計算: 參考水工建筑物 作用在重力壩上的荷載主要有:壩體自重,上下游壩面上的水壓力,揚壓力,浪壓力,泥沙壓力,地震荷載,冰荷載等,此處考慮了壩體自重,上下游壩面上的水壓力,揚壓力,浪壓力,泥沙壓力。 此重力壩為二級主要永久建筑物,工況計算需考慮設(shè)計洪水位、校核洪水位、正常蓄水位,設(shè)計洪水位和校核洪水位時,上下游水位較高,壩基面揚壓力2.3 擋水重力壩的穩(wěn)定分析2.3.1 設(shè)計水位情況下荷載計算 表2-1 設(shè)計水位87.8m情況下壩基面上的荷載計算如表序號作用類別作用力作用力引起的彎矩作用方向計算結(jié)果單位作用方向力作用點計算結(jié)果單位1自重154

36、0kn+19.510530kn.m210320kn+13.5139320313500kn-1.5202502上游側(cè)靜水壓力水平向7083kn-12.789718kn.m豎直向1221kn+20.54531kn.m豎直向2824kn+20164813下游側(cè)靜水壓力水平向3710kn+9.133756kn.m堅直向2968kn-14415524揚壓力13206kn00kn.m21342kn-18.5248273241kn-7.2173541569kn+8.5133365540kn+18.8101447浪壓力1761kn-29.922777kn.m浪壓力2578kn+28.816649 ?結(jié)構(gòu)重要系

37、數(shù),取1.0 ?設(shè)計狀況系數(shù),取1.0 ?結(jié)構(gòu)系數(shù),取1.2s? 荷載效應(yīng)組合值r?結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力設(shè)計值?永久荷載,可變荷載分項系數(shù)?永久荷載,可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值?永久荷載,可變荷載標(biāo)的荷載效應(yīng)系數(shù)?結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力函數(shù)?材料強(qiáng)度的設(shè)計值?結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值壩基面抗滑穩(wěn)定 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度m39646kn.m r*14300/1.39533 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度572kn/?0 顯然滿足要求邊緣應(yīng)力的計算: 參考水工建筑物 按要求應(yīng)考慮壩基面和折坡面的邊緣應(yīng)力,此處只進(jìn)行了壩基面的相關(guān)計算。2.3.2 校核水位下的荷載計算表2-2 校核水位(89m)情況下壩基面上的荷載計算如

38、表序號作用類別作用力作用力引起的彎矩作用方向計算結(jié)果單位作用方向力作用點計算結(jié)果單位1自重1540kn+19.510530kn.m210320kn+13.5139320313500kn-1.5202502上游側(cè)靜水壓力水平向7271kn-12.893311kn.m豎直向1221kn+20.54531kn.m豎直向2839kn+20167753下游側(cè)靜水壓力水平向3984kn+9.537849kn.m堅直向3187kn-13.9442994揚壓力13248kn00kn.m21360kn-18.5251543257kn-7.2185141671kn+8.5142015560kn+18.810513

39、7浪壓力1761kn-29.922777kn.m浪壓力2578kn+28.816649壩基面抗滑穩(wěn)定 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度 m41042knm r*14300/1.39533 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度 615kn/?0 顯然滿足要求2.3.3 正常蓄水位下的荷載計算表2-4 正常蓄水位情況下壩基面上的荷載計算如表序號作用類別作用力作用力引起的彎矩作用方向計算結(jié)果單位作用方向力作用點計算結(jié)果單位1自重1540kn+19.510530kn.m210320kn+13.5139320313500kn-1.5202502上游側(cè)靜水壓力水平向6009kn-11.770301kn.m豎直向122

40、1kn+20.54531kn.m豎直向2589kn+20117723下游側(cè)靜水壓力水平向873kn+4.53882kn.m堅直向698kn-18125644揚壓力12814kn00kn.m2262kn+18.84926329kn-17493413kn-9.812751236kn-18.5228677浪壓力1761kn-29.922777kn.m浪壓力2578kn+28.816649壩基面抗滑穩(wěn)定 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度 m25470knm r*14300/1.39533 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度583kn/?0 顯然滿足要求3 重力壩溢流壩段設(shè)計3.1 溢流壩段剖面設(shè)計溢流壩剖面,除

41、應(yīng)滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)條件外,其外形尚需考慮水流運動要求。通常它也是由基本三角形剖面修改而成。溢流面由頂部溢流段、中部直線段和反弧段組成,上游面為直線或折線。初步設(shè)計采用16孔開敞式溢流堰,孔寬17.0m ,溢流前沿總凈寬l272m,閘?厚2.0m,單寬流量q70?/s.則溢流段總長為304m。3.1.1 堰頂高程則堰頂高程設(shè)計洪水位-h78.5m閘門寬高比為1.52,所以取閘門高為11.5m,78.5+11.590m89m3.1.2 堰面曲線 我國現(xiàn)行采用的為wes曲線,其曲線方程為:y hd為定型設(shè)計水頭。因為設(shè)計洪水位90.0m,堰頂高程為80.5m,所以, hd 0.750.95h9m

42、;k、n為上游堰面坡度有關(guān)的系數(shù)。k2.0,n1.85 。得:yx/29堰頂點下游曲線坐標(biāo): 表3-1 最終定出坐標(biāo)關(guān)系曲線 y00.281.002.133.625.477.66 x024681012 堰頂點上游曲線坐標(biāo):0.175h1.575 mr0.5 h4.5 m0.276 h2.484mr0.2 h1.8 m0.282 h2.538mr0.04 h0.36 m 3.1.3 消能方式:采用底流消能發(fā)生淹沒水躍?？梢圆蛔鱿Τ?做護(hù)袒即可護(hù)袒厚度2m 護(hù)坦長度取60m圖3-1 非溢流壩段尺寸示意圖3.2 荷載的計算 作用在溢流壩上的荷載主要有:壩體自重,上下游壩面上的水壓力,揚壓力,浪壓力

43、,泥沙壓力,地震荷載,冰荷載,動水壓力等,此處考慮了壩體自重,上下游壩面上的水壓力,揚壓力,浪壓力,泥沙壓力,動水壓力。 此溢流壩為二級主要永久建筑物,工況計算需考慮設(shè)計洪水位、校核洪水位、正常蓄水位,設(shè)計洪水位和校核洪水位時,上下游水位較高,壩基面揚壓力較大;正常蓄水位,一臺機(jī)組發(fā)電時上游水壓力相對較大。3.3 穩(wěn)定與應(yīng)力分析3.3.1 設(shè)計水位下的荷載計算 表3-2 在設(shè)計水位87.8m下各荷載對壩體基面作用如下表序號作用類別作用力作用力引起的彎矩作用方向計算結(jié)果單位作用方向力作用點計算結(jié)果單位1自重1540kn+158100kn.m26720kn+96048037056kn-321168

44、2上游側(cè)靜水壓力水平向7083kn-12.789718kn.m豎直向1221kn+163536kn.m豎直向2824kn+15.5127723下游側(cè)靜水壓力水平向3710kn+9.133756kn.m堅直向2968kn-9.5281964動水壓力水平向250kn+61500kn.m豎直向716kn-642964揚壓力13206kn00kn.m21342knn-2.765141026kn+8.587215540kn+14.377227浪壓力1761kn-29.922777kn.m浪壓力2578kn+28.816649壩基面抗滑穩(wěn)定 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度 m-2

45、4033kn.m r*14300/1.39533 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度 217kn/?0 顯然滿足要求邊緣應(yīng)力的計算: 參考水工建筑物 按要求應(yīng)考慮壩基面和折坡面的邊緣應(yīng)力,此處只進(jìn)行了壩基面的相關(guān)計算。3.3.2 校核水位下的荷載計算 表3-3在校核水位下各荷載對壩體基面作用如下表序號作用類別作用力作用力引起的彎矩作用方向計算結(jié)果單位作用方向力作用點計算結(jié)果單位1自重1540kn+158100kn.m26720kn+96048037056kn-3211682上游側(cè)靜水壓力水平向7271kn-12.893311kn.m豎直向1221kn+163536kn.m豎直向2839kn+15.51

46、30053下游側(cè)靜水壓力水平向3984kn+9.537849kn.m堅直向3187kn-9.4299584動水壓力水平向250kn+61500kn.m 堅直向716kn-642964揚壓力12569kn00kn.m21360knn-2.769441092kn+8.592855560kn+14.380087浪壓力1761kn-29.922777kn.m浪壓力2578kn+28.816649壩基面抗滑穩(wěn)定 顯然滿足穩(wěn)定要求壩址處抗壓強(qiáng)度 m-24396kn.m r*14300/1.39533 顯然滿足要求壩踵處抗拉強(qiáng)度 259kn/?0 顯然滿足要求邊緣應(yīng)力的計算: 參考水工建筑物 按要求應(yīng)考慮壩基面和折坡面的邊緣應(yīng)力,此處只進(jìn)行了壩基面的相關(guān)計算。3.4 壩內(nèi)構(gòu)造3.4.1 壩頂結(jié)構(gòu)非溢流壩 壩