水利樞紐擋、泄水建筑物初步設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告(共9頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上TS水利樞紐擋、泄水建筑物初步設(shè)計(jì)學(xué) 生：王鑫指導(dǎo)老師：?jiǎn)?娟三峽大學(xué)科技學(xué)院1 課題來(lái)源本課題TS水利樞紐擋、泄水建筑物初步設(shè)計(jì)是由指導(dǎo)老師喬娟指定的，平山水庫(kù)位于縣城西南公里處的平山河中游，該河系睦水的主要支流，全長(zhǎng)28公里，流域面積為556平方公里，壩址以上控制流域面積431平方公里。由于平山河為山區(qū)性河流，雨后山洪常給農(nóng)作物和村鎮(zhèn)造成災(zāi)害，另外，當(dāng)雨量分布不均時(shí)，又易造成干旱現(xiàn)象，因此有關(guān)部門(mén)對(duì)本地區(qū)作了多次勘測(cè)規(guī)劃以開(kāi)發(fā)這里的水利資源。經(jīng)初步論證，該工程擬采用土石壩作為擋水建筑物，岸邊溢洪道作為泄水建筑物。2本工程初步設(shè)計(jì)的目的和意義通過(guò)對(duì)TS水利樞紐擋、泄

2、水建筑物初步設(shè)計(jì)，使自己對(duì)土石壩的原理、特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)等有深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)土石壩地基的處理方法及施工措施有一個(gè)全面的了解，并掌握了對(duì)TS水利樞紐擋、泄水建筑物初步設(shè)計(jì)的滲流分析、穩(wěn)定分析的計(jì)算方法，以及對(duì)AUTOCAD、GEO-SLOPE的熟練運(yùn)用和國(guó)家水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的熟悉，為自己以后在水利建設(shè)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3 閱讀的主要文獻(xiàn)、資料名稱(chēng)及土石壩基本資料、發(fā)展概況3.1主要文獻(xiàn)、資料名稱(chēng)武漢大學(xué)、大連理工大學(xué)、河海大學(xué)合編的水工鋼結(jié)構(gòu)；天津大學(xué)、大連理工大學(xué)、西安理工大學(xué)合編的水工建筑物；武漢大學(xué)、天津大學(xué)合編的水利工程施工；東南大學(xué)、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)、蘇州科技學(xué)院合編的土力

3、學(xué)；趙風(fēng)華、黃金林編輯的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；劉川順編輯的水利工程地基處理；劉志民、王德信編輯的水工設(shè)計(jì)手冊(cè)；林昭編輯的碾壓式土石壩設(shè)計(jì)；王復(fù)來(lái)、 陳洪天編輯的   張啟岳編輯的土石壩加固技術(shù); 武永新、吳正橋編輯的水工建筑物設(shè)計(jì)與加固；呂秋林編輯的畫(huà)法幾何及水利工程制圖；李振斌編輯的工程CAD技術(shù)及應(yīng)用；中國(guó)水利水電出版社出版的中小型水利水電工程典型設(shè)計(jì)圖集；中國(guó)水利水電出版社出版的水工設(shè)計(jì)手冊(cè)；中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001）、水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）、溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T5166-2002）、水利水電工

4、程制圖標(biāo)準(zhǔn)（SL 73.2-95）；GEOSLOPE軟件中文學(xué)習(xí)資料。3.2土石壩的定義土石壩是指由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過(guò)拋填、輾壓方法堆筑成的壩，是歷史最為悠久的一種壩型，是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。3.3土石壩的類(lèi)型和特點(diǎn)3.3.1土石壩的類(lèi)型（1）按壩高可分為：高度在30m以下的壩為低壩，高度在3070m之間的壩為中壩，高度超過(guò)70m的壩為高壩。（2）按施工方法可分為：碾壓式土石壩、充填式土石壩、水中填土壩和定向爆破土石壩等。（3）按土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用材料的種類(lèi)可分為：均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲分區(qū)壩、非土質(zhì)防滲分區(qū)壩。3.3.2土石壩的特點(diǎn)(1)就地取材，

5、降低造價(jià)。(2)適應(yīng)不同的地形、地質(zhì)、氣候條件。(3)施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組織機(jī)械化快速施工。(4)設(shè)計(jì)理論、試驗(yàn)技術(shù)及相關(guān)的工程技術(shù)的發(fā)展加快了土石壩的建設(shè)步伐。(5)土石壩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，便于管理、維修和加高、擴(kuò)建。(6)一般需在河岸上另設(shè)泄水建筑物。(7)施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便。(8)粘性土料的填筑受氣候條件影響較大。(9)壩體斷面大，體積大，工程量也較大。3.4 土石壩設(shè)計(jì)的基本要求（1）具有足夠的斷面以保持壩的穩(wěn)定。（2）設(shè)置良好的防滲和排水設(shè)施用以控制滲流。（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇筑壩土石料的種類(lèi)、壩的結(jié)構(gòu)形式以及各種土石料在壩體內(nèi)的配置。（4）壩基足夠穩(wěn)定。（5）泄洪建

6、筑物具有足夠的泄洪能力，壩頂在洪水位以上要有足夠的安全超高，以防洪水漫頂，造成壩的失事。（6）采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施，使土石壩運(yùn)行可靠和耐久。3.5土石壩的滲流分析3.5.1滲流分析的內(nèi)容（1）確定壩體內(nèi)浸潤(rùn)線。（2）確定滲流的主要參數(shù)滲流流速與比降。（3）確定滲流量。3.5.2滲流分析的目的（1）土中飽水程度不同，土料的抗剪強(qiáng)度等力學(xué)特性也相應(yīng)地發(fā)生變化，滲流分析將為壩體各部分土的飽水狀態(tài)的劃分提供依據(jù)。（2）確定對(duì)壩坡穩(wěn)定有較重要影響的滲流作用力。（3）進(jìn)行壩體防滲布置與土料配置，根據(jù)壩體內(nèi)部的滲流參數(shù)與滲流逸出比降，檢驗(yàn)土體的滲流穩(wěn)定性，防止發(fā)生管涌和流土，在此基礎(chǔ)上確定壩體及壩基中防滲體的

7、尺寸和排水設(shè)施的容量和尺寸。（4）確定通過(guò)壩和河岸的滲水量損失，并設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的容量。3.6 土石壩的穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析是確定壩的剖面和評(píng)價(jià)壩體安全的主要依據(jù)。穩(wěn)定分析的可靠程度對(duì)土石壩的經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重要影響。由于土是一種具有強(qiáng)非線性的材料，而土石壩是這些松散體構(gòu)成，剖面大，易發(fā)生局部壩坡滑動(dòng)。常見(jiàn)幾種滑裂形式：（1）曲線滑動(dòng)面?；瑒?dòng)面為曲線面，近似圓弧。分析時(shí)以圓弧面代替。（2）直線或折線滑動(dòng)面。這種滑動(dòng)面多數(shù)發(fā)生在非粘性土料的壩坡。（3）復(fù)合滑動(dòng)面。當(dāng)壩基表面有軟弱夾層時(shí)，滑動(dòng)面上部呈弧形滑動(dòng)、下部呈直線滑動(dòng)的復(fù)合滑動(dòng)形式。3.7 土石壩的壩基處理3.7.1基巖處理基巖處理要求考慮土石

8、壩的特點(diǎn)，主要是防滲。當(dāng)基巖透水性強(qiáng)，或是含有軟弱夾層、風(fēng)化破碎帶、易發(fā)生化學(xué)溶蝕帶燈以致壩基漏水影響水庫(kù)效益，或影響壩體和壩基的穩(wěn)定或滲流穩(wěn)定時(shí)，均應(yīng)進(jìn)行處理。3.7.2砂礫石地基的處理措施及施工方法常見(jiàn)的砂礫石壩基，其河床段上部多為近代沖積的透水礫石層，具有明顯的成層結(jié)構(gòu)特性。在這種壩基上即使建造高土石壩，其地基承載力一般也是足夠的，而且壓縮性不大。如壩基土層中夾有松散砂層，軟粘土層，則應(yīng)考慮其抗剪強(qiáng)度與變形特性，在地震區(qū)還應(yīng)考慮可能發(fā)生的振動(dòng)液化造成壩基和壩體失穩(wěn)的危險(xiǎn)。為此，需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的分析研究，必要時(shí)，可采取挖除、排水預(yù)壓、抗沖加固等措施。在砂礫石地基上建壩的主要問(wèn)題是進(jìn)行滲流控制，

9、解決的方法是作好防滲和排水，如垂直防滲設(shè)施，包括軟粘土截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕等；上游水平防滲鋪蓋；下游排水設(shè)施，包括：水平排水層、，減壓井、透水蓋重等。這些設(shè)施可以單獨(dú)使用，也可以綜合使用。（1）粘性土截水槽：當(dāng)壩基砂礫石層不太深厚時(shí)，是最常用而又穩(wěn)妥可靠的防滲設(shè)施。一般布置在大壩防滲體的底部（均質(zhì)壩則多設(shè)在靠上游1/31/2壩頂寬處），橫貫整個(gè)河床并延伸到兩岸，采用與壩防滲體相同的土料填筑。開(kāi)挖斷面呈梯形，切斷砂礫石層直達(dá)巖基，巖面經(jīng)處理后回填粘性土料，槽下游側(cè)按級(jí)配要求鋪設(shè)反濾料，寬應(yīng)該根據(jù)回填土料的容許滲流坡降、與巖基接觸面抗?jié)B流沖刷的容許坡降以及施工條件確定。容許比降一般對(duì)沙壤

10、土取3，壤土取35，黏土取510。截水槽上部與壩的防滲體連成整體，下部與巖基緊密結(jié)合，形成一個(gè)完整防滲體系。（2）混凝土防滲墻：深厚砂礫石地基采用混凝土防滲墻是比較有效和經(jīng)濟(jì)的防滲設(shè)施。一般做法是用沖擊鉆分段建造槽形孔，以泥漿固壁，然后在槽孔內(nèi)用水下澆注混凝土的方法澆筑成墻。墻底嵌入弱風(fēng)化基巖，深度不小于0.51.0m，墻頂插入防滲體內(nèi)的深度應(yīng)大于壩高的1/10，高壩可以適當(dāng)減小，低壩則不不應(yīng)小于2m。墻厚按施工條件可在0.61.3m范圍內(nèi)選用，一般0.8m左右?；炷练罎B墻的施工技術(shù)較易掌握，對(duì)各種地層適應(yīng)性強(qiáng)，造價(jià)較低，所以在砂礫石層地基防滲處理中日益得到廣泛的應(yīng)用。（3）灌漿帷幕:近年來(lái)

11、在砂礫石沖積層中采用水泥黏土灌漿建造防滲帷幕已取得成功的經(jīng)驗(yàn)。砂礫石壩基的灌漿宜用水泥、黏土和膨潤(rùn)土等顆粒材料，其灌漿的優(yōu)點(diǎn)是：可以處理較深的砂礫石層，也可以處理局部不便于用其它防滲方法施工的地層，還可以作為其它防滲結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)措施。其缺點(diǎn)是：工藝較復(fù)雜，費(fèi)用偏高，地表尋加壓重，否則灌漿質(zhì)量達(dá)不到要求。更主要的問(wèn)題是對(duì)地層的適應(yīng)性差，即這種灌漿方法是否宜于采用，取決于地層的可灌性。地層土料的、地下水流速等都會(huì)影響到漿液滲入和凝結(jié)的難易，控制著灌漿效果的好壞和費(fèi)用的高低。對(duì)深度較大的多排帷幕，可以沿深度逐漸減薄。多排帷幕灌漿孔要求按梅花形排列，根據(jù)帷幕厚度和孔距可以確定灌漿孔的排數(shù)。灌漿結(jié)束后，對(duì)

12、表層未固結(jié)好的砂礫石應(yīng)予挖除。在完整的帷幕頂上填筑防滲體，必要時(shí)可以設(shè)置利于結(jié)合的齒槽或者混凝土墊層。（4）防滲鋪蓋：用粘性土料修筑鋪蓋與壩身防滲體相連接，并向上游延伸至要求的長(zhǎng)度，也是土石壩常用的防滲設(shè)施。鋪蓋的作用是延長(zhǎng)滲徑，從而使壩基滲漏損失和滲流坡降減小至容許范圍以內(nèi)。當(dāng)壩基覆蓋層深厚，缺乏采用垂直防滲設(shè)施的條件或其造價(jià)昂貴難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，適于采用鋪蓋防滲。當(dāng)上游有天然鋪蓋或壩前淤積物較厚可以利用時(shí)更值得考慮。鋪蓋不能像垂直防滲設(shè)施那樣可以完全截阻滲流，其防滲效果有一定限度，故多在中、小工程中使用，對(duì)多和其他防滲設(shè)施配合使用。鋪蓋的防滲性能取決于其長(zhǎng)度、厚度和透水性，一般應(yīng)通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)研

13、究來(lái)合理確定各頂參數(shù)。鋪蓋土料的滲透系數(shù)至少應(yīng)比地基砂礫石的相應(yīng)值小100倍以上，最好達(dá)1000倍。鋪蓋長(zhǎng)度超過(guò)68倍水頭以后，防滲效果增長(zhǎng)緩慢。鋪蓋前緣的最小厚度不宜小于0.51.0m，末端與或連接處的厚度按容許坡降確定。由于天然沖積層大多數(shù)不是很均勻的，單純依靠鋪蓋難以完全達(dá)到預(yù)期的效果，因而常和下游壩基的排水減壓設(shè)施同時(shí)使用，以便有效地控制滲流，保證壩的穩(wěn)定。（5）下游排水減壓設(shè)施:設(shè)置排水的目的是為了防排結(jié)合，控制滲流。有水平排水與豎向排水兩種形式。壩后反濾蓋重由透水材料作成，用以平衡壩基揚(yáng)壓力，其長(zhǎng)度和高度根據(jù)計(jì)算確定，通常從壩腳處向下游延伸，與壩基土層之間按要求設(shè)置反濾層。對(duì)于成層

14、結(jié)構(gòu)的砂礫石地基，單純采用水平防滲設(shè)施，常常不能有效地降低滲透壓力，特別是當(dāng)下游壩基有較不透水的土層覆蓋時(shí)，在其下臥的砂礫石層中可能產(chǎn)生較大的揚(yáng)壓力，導(dǎo)致管涌、流土以及下游沼澤化。這種情況即使采用垂直防滲設(shè)施，如果防滲效果不夠徹底，也有類(lèi)似情況發(fā)生。此時(shí)，可采用或。當(dāng)下游側(cè)表層土較薄時(shí)，可開(kāi)挖排水溝深入下部透水層，溝底及邊坡設(shè)反濾層，表面用塊石砌護(hù)或做成暗管式。當(dāng)表層土較厚或壩基深部有強(qiáng)透水層時(shí)，則采用減壓井較為有效。減壓井是深入壩基透水層中的連續(xù)并排，井徑一般大于15cm。井的出口高程宜盡量降低，但應(yīng)高于排水溝底面。井周設(shè)置反濾層。減壓井的缺點(diǎn)是加了壩基滲水量。減壓井與其它防滲排水設(shè)施共同使

15、用時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一考慮，權(quán)衡利弊。3.8 土石壩的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)3.8.1國(guó)內(nèi)土石壩的發(fā)展現(xiàn)狀據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)興建的各種類(lèi)型的壩共有8.48萬(wàn)余座，其中95%以上為土石壩。由于土石壩工程施工簡(jiǎn)單、地質(zhì)條件要求低、造價(jià)便宜，并可以就地取材且料源豐富，因此土石壩在我國(guó)的高壩中所占的比重也在逐年增加，目前已建成的的天生橋一級(jí)面板堆石壩，高178m，在建的瀑布溝礫石土心墻堆石壩，高186m，在建的水布埡面板堆石壩，高233m，在建的扎糯渡心墻堆石壩，高261.5m。目前，土石壩工程建設(shè)水平和技術(shù)不斷提高和發(fā)展，特別是20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)土石壩壩高開(kāi)始向300m級(jí)高度研發(fā)和建設(shè)。3.8.2國(guó)外土石壩的

16、發(fā)展現(xiàn)狀全世界所建的百米以上高壩中，土石壩所占的比重在呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，20世紀(jì)50年代以前為30%，60年代接近40%，70年代接近60%，至80年代后增至70%以上。目前,在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家,已建土石壩的數(shù)量幾乎是混凝土壩的100倍。其中目前世界最高的土石壩，同時(shí)也是世界最高的水壩是位于塔吉克斯坦共和國(guó)阿姆河支流瓦赫什河上的羅貢壩，最大壩高335m，壩頂長(zhǎng)660m，壩頂寬20m，底寬1500m，壩體體積7550萬(wàn)m3，庫(kù)容133億dm3，水電裝機(jī)360萬(wàn)kw，工程主要任務(wù)是灌溉與發(fā)電。世界第二高壩是位于塔吉克斯坦境內(nèi)瓦赫什河的布利桑京峽谷的努列克土質(zhì)心墻土石壩。最大壩高300m，壩頂長(zhǎng)704m

17、，庫(kù)容105億m3，為季調(diào)節(jié)水庫(kù)。3.8.3土石壩的發(fā)展趨勢(shì)隨著石方填筑質(zhì)量的提高,面板接縫以及面板與岸坡和壩基連接結(jié)構(gòu)的改進(jìn), 鋼筋混凝土斜墻結(jié)構(gòu)的完善,現(xiàn)代混凝土面板堆石壩得到了大力推廣。因?yàn)榛炷撩姘宥咽瘔尾坏邆淞送潦瘔蔚幕咎攸c(diǎn),而且在采用同等施工技術(shù)條件下,該壩型的填方量和防滲結(jié)構(gòu)的工程量最小,是所有土石壩中最經(jīng)濟(jì)的壩型,結(jié)構(gòu)也較為合理,目前成為當(dāng)前土石壩發(fā)展的主要趨勢(shì)。4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及成果形式4.1 主要內(nèi)容（1）將紙質(zhì)版地形圖轉(zhuǎn)換為AUTOCAD電子版地形圖（2）進(jìn)行壩體設(shè)計(jì)，其中滲流及穩(wěn)定計(jì)算要求由GEOSLOPE軟件完成（3）進(jìn)行泄水建筑物設(shè)計(jì)，含鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及啟閉

18、機(jī)的選擇。（4）各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程要求有方案論證過(guò)程。4.2 成果形式（1）開(kāi)題報(bào)告一份。（2）譯文一篇。（3）TS水利樞紐擋、泄水建筑物初步設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一份。（4）TS水利樞紐擋、泄水建筑物初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。（5）樞紐平面及剖面布置圖A1大圖2張，包括細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；樞紐布置及水工鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)圖A2圖紙兩張。（6）大壩滲流及抗滑穩(wěn)定復(fù)核GEO-SLOPE軟件計(jì)算文件一套。5 課題研究的方法及手段通過(guò)對(duì)期刊、網(wǎng)絡(luò)、書(shū)籍等文獻(xiàn)進(jìn)行查閱，利用軟件編程模擬，了解該課題研究現(xiàn)狀以及在研究領(lǐng)域里的動(dòng)態(tài)，保證研究的先進(jìn)性和創(chuàng)造性。6 設(shè)計(jì)進(jìn)度（1）2011.12.302012.2.20，完成外文翻譯及文獻(xiàn)綜述，質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。（2）2012.2.212012.2. 28，完成開(kāi)題報(bào)告編寫(xiě)，質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。（3）2012.2.292012.4.15，完成基本計(jì)算過(guò)程。（4）2012.4.162012.4.30，完成畢業(yè)論文正文編寫(xiě)，提交論文初稿