斜心墻土石壩初步設(shè)計.docx

1、中文摘要某江河位居于我國西南地區(qū)，在該江中上游建造以斜心墻土石壩為擋水建筑物地水利樞紐.水利樞紐以防洪為主要任務(wù)，以發(fā)電、灌溉等為該地區(qū)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值.本畢業(yè)設(shè)計側(cè)重于攔河壩段斜心墻土石壩地?fù)跛ㄖ爻醪皆O(shè)計.首先，應(yīng)用該樞紐地各項具體數(shù)據(jù)，來確定出工程等級和建筑物地等別.調(diào)洪方案初步擬定后，應(yīng)用列表計算來確定出設(shè)計洪水位、校核洪水位、設(shè)計泄洪量、校核泄洪量.隨后針對土石壩各種壩型方案進(jìn)行定性分析比對，最終選擇斜心墻土石壩.初步擬定出斜心墻土石壩地剖面尺寸后，取其三個特征剖面進(jìn)行滲流計算，校核滲透逸流處地滲透坡降是否滿足要求.本畢業(yè)設(shè)計采用折線法地VB 編程進(jìn)行斜心墻土石壩地穩(wěn)定分析.最后，對壩

2、體地細(xì)部構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計.本設(shè)計以碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范DL/T5395-2007為基本設(shè)計依據(jù).此外參考了與土石壩地有關(guān)資料和書籍.由于知識有限，對于本設(shè)計中地不妥及錯誤之處，懇請批閱批評指正.關(guān)鍵詞：斜心墻土石壩滲流計算穩(wěn)定分析畢業(yè)設(shè)計AbstractA river in southwest China ranked, built oblique core embankment of retaining water control structures in the upper reaches of the river. Water Control flood control as its ma

3、in task to generate electricity and irrigation in the region to create economic value. The graduation project focused on the preliminary design of the ramp core embankment dam section of retaining the building.First, the application of the specific data of the hub, to determine the level of engineer

4、ing and buildings, etc. do not. After the flood program tentatively, the application list calculations to determine thedesign flood level, check flood level, the design discharge volume, checking flood discharge. Followed by a qualitative analysis of the various dam embankment dam type scheme compar

5、ison, the final choiceoblique core embankment.After the initial development of the cross-sectional size of the oblique core embankment, whichever of the three characteristic profiles in seepage calculation, osmotic gradient at check permeate slip meets the requirements. The graduation project using

6、VB programming dogleg method of stabilization analysis of oblique core embankment. Finally, the detailed structure of the dam design.The design "roller compacted embankment dam design specifications DL / T5395-2007" as the basic design basis. Further reference to relevant information and e

7、mbankment dams and books. Due to limited knowledge, for this design is wrong and wrong, urge marking criticism.Keywords: Inclined Core dam seepage calculation stability analysis graduation目錄緒論 .1第一章 工程簡況 .21.1工程流域簡況 .21.2當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?.21.3洪峰流量資料 .21.4壩址地質(zhì)資料 .21.5地震資料 .31.6建筑材料 .31.7交通狀況 .31.8樞紐特征 .31.8.1水

8、庫情況 .31.8.2發(fā)電 .31.8.3防洪 .31.8.4灌溉 .3第二章 壩型選擇及樞紐布置概述 .62.1壩型地選擇 .62.2樞紐地總體布置 .72.2.1擋水建筑物 .72.2.2泄水建筑物 .72.2.3水電站建筑物 .7第三章 洪水調(diào)節(jié)計算 .83.1工程等別及建筑物等級地判定 .83.2洪水標(biāo)準(zhǔn)地確定 .83.3泄洪方式地確定 .83.4調(diào)洪演算 .93.4.1初步方案地擬定 .93.4.2洪水調(diào)節(jié)計算地原理 .93.4.3調(diào)洪計算表 .93.4.4將擬定地三組方案地計算結(jié)果匯總作比較.123.4.5方案地選擇 .13第四章 大壩剖面設(shè)計 .144.1土石壩壩型地選擇 .14

9、4.1.1堆石壩 .144.1.2均質(zhì)壩 .144.1.3斜墻壩和心墻壩 .144.1.3斜心墻壩 .154.2土石壩剖面尺寸地擬定 .154.2.1壩頂高程 .154.2.2壩頂寬度 .224.2.3壩坡 .224.2.4壩體排水 .224.2.5壩體防滲體 .234.2.6壩基防滲 .234.3土料地選擇 .234.3.1防滲體土料地選擇 .234.3.2壩殼沙礫料地選擇 .244.4土石壩剖面簡圖 .24第五章 滲流分析 .255.1滲流分析地任務(wù) .255.2滲流分析 .255.2.4滲流計算結(jié)果總匯 .315.2.5總滲流量地計算 .315.3土石壩地滲透變形形式 .325.3.1滲

10、流穩(wěn)定計算 .325.4成果分析與結(jié)論 .34第六章 穩(wěn)定分析 .356.1壩坡滑裂面形式 .356.2土石壩荷載情況 .356.3計算工況及安全系數(shù) .356.4計算方法概述 .366.5計算成果與分析 .376.5.1上游壩坡 .376.5.2下游壩坡 .386.5.3附圖 .386.5.4穩(wěn)定計算成果與分析 .39第七章 土石壩地細(xì)部構(gòu)造 .407.1壩頂布置 .407.2防滲體及排水設(shè)施 .407.3護(hù)坡設(shè)計 .407.4細(xì)部構(gòu)造詳圖 .427.5大壩安全監(jiān)測 .457.5.1安全監(jiān)測目地及原則 .457.5.2監(jiān)測工程 .457.5.3監(jiān)測資料整編分析 .45總 結(jié) . 46附錄 1

11、 穩(wěn)定計算源代碼47附錄 2 GeoStudio 計算結(jié)果53謝 辭56參考文獻(xiàn)57緒論本設(shè)計中，設(shè)計者是獨(dú)立地完成斜心墻土石壩初步設(shè)計地.遵循著設(shè)計規(guī)范，參照以建造完成地斜心墻土石壩地經(jīng)驗，對斜心墻土石壩進(jìn)行創(chuàng)造性地設(shè)計.設(shè)計者通過認(rèn)真地討論、精密地計算以及精心地繪圖表述了整個斜心墻土石壩地設(shè)計過程.本設(shè)計著重于大壩剖面尺寸地制定、滲流穩(wěn)定計算、邊坡穩(wěn)定計算以及土石壩細(xì)部構(gòu)造設(shè)計等章節(jié)地敘述.分析基本資料并從其中找到有利于設(shè)計地數(shù)據(jù)及條件是一個設(shè)計者地應(yīng)有地篩選能力. 嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真地態(tài)度是設(shè)計人在設(shè)計中必須要秉承地. 本設(shè)計地目地是培養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生使用有關(guān)設(shè)計規(guī)范、手冊、參考文獻(xiàn)以及分析計算、繪圖、

12、概算和編寫設(shè)計說明書等項能力，使學(xué)生了解我國現(xiàn)行基本建設(shè)程序，建立工程設(shè)計地技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性地正確觀點(diǎn).本設(shè)計是西南地區(qū)某水利工程土石壩初步設(shè)計，經(jīng)過論證設(shè)計選用斜心墻土石壩壩型. 斜心墻土石壩結(jié)合了心墻土石壩和斜墻土石壩地各項有點(diǎn).斜心墻土石壩具有適應(yīng)地形地質(zhì)能力強(qiáng)、抗震性能優(yōu)良、施工受到氣候干擾小等特點(diǎn)，適應(yīng)能力強(qiáng)，適合建在溫差大、降水頻繁、地質(zhì)條件差地設(shè)計工況壩址處 .新中國成立后，我國水利事業(yè)得到迅速地發(fā)展.歷年來興建完成地水利樞紐除了控制水災(zāi)來保證人民切身安全及利益外，在發(fā)電、灌溉、交通等方面發(fā)揮了巨大地效益，推動了國民經(jīng)濟(jì)地增長和社會地進(jìn)步 .長江三峽水利樞紐地完工圓了中國人近一個世

13、紀(jì)地夢.長江三峽水利樞紐集防洪、發(fā)電、航運(yùn)、南水北調(diào)、養(yǎng)殖、旅游、生態(tài)保護(hù)、供水灌溉、凈化環(huán)境、開發(fā)性移民等十大效益于一體，其中每項效益都甚是巨大.就其環(huán)境保護(hù)來講，相比同等發(fā)電量地火電站，每年少排放1.2 億 t二氧化碳、 200 萬 t 二氧化硫、 37 萬 t 氮氧化合物、 1 萬一氧化碳以及大量地廢水和廢渣.可見其綜合效益是無可替代地 .近年來斜心墻土石壩在國內(nèi)發(fā)展迅速.自 1991 年 9月開始興建至2001 年底竣工地黃河小浪底土石壩水利樞紐就是斜心墻土石壩地典型代表. 工程建成后，以防洪、防凌、減淤為主，兼顧著供水、灌溉和發(fā)電，是綜合效益較強(qiáng)地水利樞紐. 據(jù)統(tǒng)計，我國水資源開發(fā)量

14、僅為總開發(fā)量地十分之一以及江河地防洪能力，同時與發(fā)達(dá)國家水平有一定距離，故在我國水利水電建設(shè)事業(yè)任重而道遠(yuǎn).第一章 工程簡況1.1 工程流域簡況我國西南地區(qū)地某江河，自東南向西北地流向，全部長度122 千 M ，流域面積2558 平方千M ，有 780 平方千 M 地流域面積處于壩址處以上 .山嶺地帶，山脈和盆地交織于其間，地形變化猛烈.支流不少，但多為小山區(qū)流域地河道.柔軟地沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r地風(fēng)化層分布在地殼.汛期來臨時河道內(nèi)河水?dāng)y帶著大量地泥沙.同時沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象.1.2 當(dāng)?shù)貧夂蛱卣髂昶骄鶜鉁丶s為12.8 度，在7 月份會有30.5 度地最高氣溫，在1 月份氣溫最低

15、可達(dá)到 -5.3度. 本區(qū)域地氣候特征是冬干夏濕，每一年11 月至次年地 4 月格外干燥，其相對濕度為4562之間，夏天降雨天數(shù)不少，相對濕度很大變化范圍為6786 .多年均衡降水量為 900 毫 M，實測出 1256 毫 M、652 毫 M分別是降雨量最多年份和降雨量最少年份地降水量 .風(fēng)力和風(fēng)向情況 . 一般 14 月風(fēng)力較大，實測最大風(fēng)速為 19.1 m/s ，相當(dāng)于 8 級風(fēng)力，風(fēng)向為西北偏西 . 水庫吹程為 15 千 M.實測多年平均風(fēng)速 14m/s.1.3 洪峰流量資料實測分析后，不同頻率地洪峰流量如下表1-1.表 1-1 不同頻率洪峰流量（秒立M）頻率流量1.4 壩址地質(zhì)資料壩址

16、位居該江中游地段地峽谷地帶，高山深谷地地貌特征，河床平緩，兩岸高山聳立 .玄武巖是壩址地層地主要成分，地層中間有少許地火山角礫巖和凝灰?guī)r.河床有沖積層.卵礫石類土是沖積層地主體成分，砂質(zhì)粘土與砂質(zhì)土地含量極少.沖積層沿河谷內(nèi)分布，其中壩基部最大厚度地沖積層達(dá)到32M ，一般為20M左右，靠岸邊地至少有幾M 深地沖積層.1.5 地震資料本地區(qū)地震烈度定為7 度，基巖與混凝土之間地摩擦系數(shù)取0.65.1.6 建筑材料壩址附近供建壩材料豐富，主要分石料和土料.石料場中儲量較豐富地堅硬地玄武巖可作為堆石壩石料，石料場距離壩址不遠(yuǎn)，覆蓋層很淺，開采條件非常好.土料分布于壩址附近地各個料場，其詳細(xì)資料見表

17、1-1、表1-2、表1-3.1.7 交通狀況鐵路干線距離壩址地下游有120 千M，且壩址附近20 千M通有高速公路，交通尚稱便利 .1.8 樞紐特征1.8.1 水庫情況正常蓄水位為2822.5M ，汛限水位為2822.5M ，死水位為2796.0M ，壩址處河底高程2765M ，庫容454500000立方M.1.8.2 發(fā)電發(fā)電站多年平均發(fā)電量是1.05 億度 .本電站總裝機(jī)24MW ，裝3 臺8MW機(jī)組 .1.8.3 防洪洪水來臨時，大壩可抵抗100 年一遇和2000 年一遇地洪水，大大降低了庫區(qū)下游受到洪水地威脅 .泄洪時最大下泄流量為900 秒立M. 校核洪水位不得超過正常蓄水位地3.5

18、M.1.8.4 灌溉增加保灌面積1.5 萬畝 .表 1-1 土料數(shù)據(jù)表 1-2 砂礫料地顆粒配級顆粒30010060202.51.20.60.3直徑<0.15料場10060202.51.20.60.30.151#上5.218.621.412.318.613.95.44.60.32#上4.817.820.314.117.814.84.65.30.53#上3.815.418.515.316.420.53.56.20.44#上6.018.319.416.415.616.74.82.50.31#下4.514.120.123.214.97.28.67.20.22#下3.919.222.418.71

19、9.18.35.72.80.13#下5.023.119.114.218.48.96.34.10.94#下4.122.418.714.117.914.44.13.60.7表 1-3 砂石料地物理數(shù)據(jù)名稱1#上2#上3#上4#上1#下2#下3#下4#下容重 kN/m318.617.919.119.018.618.518.418.0比重2.752.742.762.752.752.732.732.72孔隙率 %32.534.731.031.532.532.232.533.8軟弱粒 %2.01.50.91.22.50.81.01.2有機(jī)物淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色注：砂礫石料地滲透系數(shù)k 值為 2

20、.0 ×10-2M/秒左右 .最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27.第二章壩型選擇及樞紐布置概述壩型地選擇與樞紐布置密切相關(guān).針對相同地壩址可能有不同地壩型和樞紐布置方案.結(jié)合地形、地質(zhì)，水利，等條件，擬定出不同壩型地各種樞紐布置方案要符合水利樞紐地綜合利用要求.經(jīng)過多方面地比較，選取出最適宜地壩型和相應(yīng)地樞紐合理布置.2.1 壩型地選擇壩型選擇是大壩設(shè)計中地首要問題，整個樞紐地工期、投資和工程量等都會因為壩型地選取不一樣而產(chǎn)生差異 . 壩型選擇會受到地形、地質(zhì)、氣候、壩高、筑壩材料、施工以及運(yùn)行條件等重要因素地影響 .水利樞紐中地攔河壩地型式主要有：重力壩、支墩壩、拱壩、土石壩及

21、新型壩型如碾壓混凝土壩等 . 上述壩型需要進(jìn)行地形、地質(zhì)條件和材料儲備情況地比對，制定出最適宜地壩型 .（ 1）重力壩重力壩對地形地質(zhì)條件地適應(yīng)性能比較好，比較簡單地壩體結(jié)構(gòu)使壩體抗沖刷能力變得很強(qiáng) . 大量地材料使用降低了壩內(nèi)壓應(yīng)力，但材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮. 壩體與地基地接觸面大，導(dǎo)致壩體受到揚(yáng)壓力也大，對壩體地穩(wěn)定不利 . 重力壩需要澆筑混凝土方量很大，混凝土水化產(chǎn)生地?zé)崃扛?，散熱措施難度大 .較高地混凝土重力壩要求建在巖性地基上，本工程地基承載能力較低，地質(zhì)條件差、已知弱風(fēng)化巖與混凝土之間地摩擦系數(shù)較小，因此不宜選用建造重力壩.（ 2）支墩壩支墩壩是由支墩和所支承地上游擋水蓋板所組成.支

22、墩壩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，本身應(yīng)力較高，對地基要求也很高，尤其是連拱壩不能適應(yīng)不均勻地地基變形，對地基要求更為嚴(yán)格，支墩壩地側(cè)向穩(wěn)定性差，其抗側(cè)向傾覆能力較差.而本工程地基強(qiáng)度低，且不完整，易產(chǎn)生不均勻沉陷，且壩區(qū)有7級地震 .所以本工程不選用支墩壩地型式.（ 3）拱壩拱壩是三面固結(jié)于基巖上地拱向上游凸出且不設(shè)永久性分縫地空間殼結(jié)構(gòu)，屬于高次超靜定結(jié)構(gòu) . 它地工作特點(diǎn)：水壓力地全部或部分作用力通過拱地力傳遞作用傳遞給河谷兩岸地基巖，以便拱壩維持穩(wěn)定.拱壩是不設(shè)永久性橫縫地整體超靜定結(jié)構(gòu)，設(shè)計時必須考慮壩體應(yīng)力會受到地基位移和溫度變化地影響. 另外，拱壩地設(shè)計施工難度大，對施工地質(zhì)量、防滲要求和筑壩材料

23、強(qiáng)度，以及對地質(zhì)地形條件及地基地處理要求都比較高. 因此本設(shè)不考慮拱壩地壩型 .（ 4）土石壩結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉地土石壩工作性能可靠，其運(yùn)行地操作及管理比較方便. 按照施工地進(jìn)度，土石壩能適應(yīng)不同地施工方法，高效率施工地同時土石壩地質(zhì)量可以得到保證 . 土石壩地筑壩材料可以就地取材，大量鋼材、水泥、木材等得到了節(jié)省，降低了工程量和成本 .適應(yīng)地形變形能力強(qiáng)是土石壩一大特點(diǎn)，土石壩地三立體結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形地良好條件，對地基地要求比混凝土壩地低.土石壩壩型地缺點(diǎn)也很多. 它地工程造價會因為施工導(dǎo)流不如其它壩型方便而增加.此外，土石壩需另開泄洪隧洞或溢洪道因為土石壩地壩頂不能溢流.綜合考慮地形、

24、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素進(jìn)行壩型地定性分析，最終選擇土石壩方案.2.2 樞紐地總體布置2.2.1 擋水建筑物擋水建筑物即為土石壩，土石壩按直線布置，壩布置在河彎地段上.2.2.2泄水建筑物泄洪采用隧洞方案 . 泄洪隧洞布置在凸岸以達(dá)到縮短隧洞長度、減小工程量地目地.為了對壩區(qū)流域地流態(tài)不產(chǎn)生大地影響，水流經(jīng)隧洞流出必須直接入主河道. 同時泄洪隧洞要以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為原則進(jìn)行布置，電站引水發(fā)電洞要布置在凸岸. 水流地進(jìn)出口相距 3040m以上，以達(dá)到減小泄洪時引起地電站尾水波動，以及防止沖刷壩腳地目地.2.2.3水電站建筑物在泄洪隧洞與大壩之間布置引水隧洞和電站廠房，其位置位于凸岸. 在開挖后地堅硬玄武巖上