江水利樞紐壩工設(shè)計(jì)含圖紙、計(jì)算書

江水利樞紐工程設(shè)計(jì)【摘要】本設(shè)計(jì)以O(shè)江流域的水文、地形、地質(zhì)為基礎(chǔ)，通過調(diào)洪演算確定了壩型及樞紐布置、大壩設(shè)計(jì)、泄水建筑物設(shè)計(jì)和施工組織設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行簡略的計(jì)算。在設(shè)計(jì)中對(duì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及安全等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析與比較,擬定相應(yīng)的斜心墻土石壩設(shè)計(jì)方案?！娟P(guān)鍵詞】：土石壩設(shè)計(jì)，洪水演算，樞紐布置，土料設(shè)計(jì)，滲流計(jì)算，穩(wěn)定驗(yàn)算，泄水建筑物，施工組織設(shè)計(jì)。【ABSTRACT】BaseonthedataofO-riverhydraulicproject,Idesignedthedamtotally,includingthelayoutofengineering,thedesignofdischargeconstructionbystorageroutingwhichfixedonthecharacteristicstageofthereservoir.Theprogresssoftheconstructionwasplanned.thefactorsofeconomic,technologyandsafetyareconsideredinthedesign.Theoptimumplanwasfinallyselected.【KEY-WORDS】：earthandrockdam,damsiteselection，choiceofdamtype,soildesign，filtrationrouting，stabilityanalysis，dischargeconstruction，constructionplanning.本設(shè)計(jì)以O(shè)江流域的水文、地形、地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，通過調(diào)洪演算確定了水庫的特征水位，進(jìn)行了樞紐布置；對(duì)大壩、泄水建筑物進(jìn)行了比較詳細(xì)的設(shè)計(jì)。通過編制施工組織計(jì)劃，確定了樞紐工程各主體部分的進(jìn)度。設(shè)計(jì)中考慮了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及安全等方面的因素，并對(duì)各部分可行的方案進(jìn)行了比較，確定了最優(yōu)方案。目錄第一章工程等級(jí)及建筑級(jí)別……………1第二章洪水調(diào)節(jié)計(jì)算……2第三章大壩設(shè)計(jì)……………11第四章泄水建筑物設(shè)計(jì)………34第五章施工組織設(shè)計(jì)……第一章工程等別及建筑物的級(jí)別水利水電工程的等別，在SDJ12-1978?水利水電樞紐工程等級(jí)劃分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（山區(qū)，丘陵區(qū)部分）?之中作出的規(guī)定，將水利水電樞紐工程根據(jù)其工程規(guī)模﹑效益及在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性劃分為五類，綜合考慮水庫的總庫容、防洪庫容、灌溉面積、電站的裝機(jī)容量等，工程規(guī)模有庫容決定，由于該工程正常蓄水位高程２８２０.３m，庫容約為３.７億m3，估計(jì)校核情況下的庫容不會(huì)超過１０億m3，最終由庫控制，屬于大（２）型。表2—1水利水電樞紐工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模分等指標(biāo)水庫庫容（億m3）防洪灌溉面積（萬畝）電站裝機(jī)容量（萬kw）保護(hù)城市及工礦區(qū)區(qū)保護(hù)農(nóng)田（萬畝）一大（1）型>10特別重要的城市、工工礦區(qū)>500>150>75二大（2）型10～1重要城市、工礦區(qū)區(qū)500～100150～5075～25三中型1～0.1中等城市、工礦區(qū)區(qū)100～3050～525～2.5四?。?）型0.1～0.011一般城市、工礦區(qū)區(qū)<305～0.52.5～0.055五?。?）型0.01～0.0001<0.5<0.05水工建筑物在SDJ12-1978第五條規(guī)定，該類大（２）型的主要水工建筑物為２級(jí)，次要建筑物為３級(jí)，臨時(shí)建筑物為４級(jí)。表2—2水工建筑物級(jí)別的劃分工程等別永久性建筑物的級(jí)級(jí)別臨時(shí)性建筑物的級(jí)級(jí)別主要建筑物次要建筑物一123二234三345四455五555永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)：永久性擋水建筑物和泄水建筑物正常洪水（設(shè)計(jì)時(shí)）的重現(xiàn)期為１００年，非常運(yùn)用洪水（校核時(shí)）的重現(xiàn)期為２０００年；水電站廠房正常與非正常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)分別為５０年和５００年；臨時(shí)性水工建筑物采用洪水標(biāo)準(zhǔn)為２０－３０年.永久性擋水和泄水建筑物正常運(yùn)用洪水期標(biāo)準(zhǔn)表2—3建筑物級(jí)別12345洪水重現(xiàn)期（年）500100503020永久性擋水和泄水建筑物正常運(yùn)用洪水期標(biāo)準(zhǔn)表2—4不同壩型的樞紐工工程建筑物的級(jí)別12345土壩、堆石壩、干干砌石壩10000或可能能最大洪水20001000500200混凝土壩、漿砌石石壩50001000500200100第二章洪水調(diào)節(jié)計(jì)算一.設(shè)計(jì)洪水與校核洪水本河流屬典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落，設(shè)計(jì)洪峰流量取100年一遇.即=（p=1%），校核洪峰流量取2000年一遇.即=2320m3/s，（）.二.調(diào)洪演算①.基本原理利用半圖解法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算.本設(shè)計(jì)擬訂四組方案進(jìn)行比較，其計(jì)算方法與計(jì)算過程如下所示。計(jì)算公式式中──計(jì)算時(shí)段中的平均入庫流量（m3/s），它等于；──計(jì)算時(shí)段初的下泄流量（m3/s）；──計(jì)算時(shí)段末的下泄流量（m3/s）；──計(jì)算時(shí)段初水庫的蓄水量（m3）；──計(jì)算時(shí)段末水庫的蓄水量（m3）；──計(jì)算時(shí)段，一般取1-6小時(shí)，需化為秒數(shù)。式中、、和均可與水庫水位建立函數(shù)關(guān)系。因此，可根據(jù)選定的計(jì)算時(shí)段值、已知的水庫水位容積關(guān)系曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位下泄流量關(guān)系曲線，事先計(jì)算并繪制曲線組：=、=和即是水位下泄力量關(guān)系曲線，其余兩曲線是所介紹的半圖解法中必需的兩根輔助曲線，故這一方法在半圖解法中亦稱為雙輔助曲線法，以與單輔助曲線法相區(qū)別。具體的計(jì)算方法見水利水能規(guī)劃書，曲線見附頁坐標(biāo)紙。②.水位流量關(guān)系曲線的確定本工程泄洪方式采用WES堰流曲線。側(cè)收縮系數(shù)初估為淹沒出流系數(shù)：溢流孔寬：b水位流量關(guān)系曲線由下式確定：當(dāng)b=7米時(shí)：當(dāng)b=8米時(shí)：洪水流量過程線如下:③.調(diào)洪演算列表如下：方案(一):孔口尺寸:雙輔助曲線如下圖所示：表3-1.曲線庫水位zm庫容v(萬m3)下泄流量q(m3/s)q/2(m3)/sv/△t(m3)/sv/△t-q/22(m3)/sv/△t+q//2(m3)/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)28203670044822433981.48833757.48834205.4882820.53762048024034833.33334593.33335073.33328213843051625835583.33335325.33335841.3332821.53942055027536500362253677528224020059029537222.236927375172822.54122063031538167378523848228234202066833438907.438573.439241.42823.54300070835439814.839406.840168.828244410074837440833.33340459.33341207.333表3-2調(diào)洪計(jì)算半圖解法（設(shè)計(jì)工況）時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)94252820.1338504552820.212960692.52820.23400034542.54622820.6615165013052820.6634750353054902821.2318142015352821.2335700362855302821.572188011502821.5736285368505552821.724685782.52821.73648537067.55652821.72275656252821.7236500371105672821.65304955302821.653640037030560表3-3調(diào)洪計(jì)算半圖解法(校核工況)時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)8.44552820.1338204552820.2511.41160807.52820.253409034627.54632820.9514.4227017152820.9535220358055102821.817.4212021952821.836800374155802822.5820.4133017252822.5837900385256332822.923.49631146.52822.93843039046.56602823.0226.4790876.52823.023862039306.56692823.0829.46907402823.0838700393606702823.0732.4605647.52823.073869039347.5方案(二):孔口尺寸:△Z=2809m，B=7m.雙輔助曲線如下圖所示：表3-4，曲線庫水位zm庫容v(萬m3)下泄流量q(m3/s)q/2(m3)/sv/△t(m3)/sv/△t-q/22(m3)/sv/△t+q/22(m3)/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)28203670051625833981.48833723.48834239.4882820.53762055027534833.33334558.33335108.33328213843059029535583.33335288.33335878.3332821.53942063031536500361853681528224020066833437222.236888.237556.22822.54122070835438167378133852128234202074837438907.438533.439281.42823.543000787.7793.8539814.839420.95540208.655282444100828.8414.440833.33340418.93341247.733表3-5調(diào)洪計(jì)算算半圖解法（設(shè)設(shè)計(jì)工況）時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)9.65202820.1339005222820.4212.610808002820.4234410349805492820.9315.6168013802820.9335200357905902821.4218.6127014752821.4236000366756282821.6821.683010502821.6836420370506482821.7224.66607452821.7236490371656502821.727.65506052821.73648537095648.530.6480表3-6調(diào)洪計(jì)算半圖解法(校核工況)時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)（8）95302820.1339005222820.36121365947.52820.363430034847.55422821.121523181841.52821.123552036141.56042822.0218195021342822.0236990376546722822.5821121815842822.5837810385747182822.83249451081.52822.82553823038951.57352822.927780862.52822.93839039092.57402822.9130685732.52822.913841039122.57422822.87335856352822.873833039045738方案(三):孔口尺寸:m.雙輔助曲線如下圖所示：表3-7曲線庫水位zm庫容v(萬m3)下泄流量q(m3/s)q/2(m3)/sv/△t(m3)/sv/△t-q/22(m3)/sv/△t+q/22(m3)/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)282036700525262.533981.48833718.98834243.9882820.53762056828434833.33334549.33335117.33328213843061030535583.33335278.33335888.3332821.539420653326.53650036173.536826.5282240200693346.537222.236875.737568.72822.541220732366381673780138533282342020775387.538907.438519.939294.92823.54300081240639814.839408.840220.8282444185842940833.33340404.33341262.333表3-8調(diào)洪計(jì)算半圖解法（設(shè)計(jì)工況）時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)（8）9.65202820.1339005322820.2712.610808002820.2734185347005502820.775515.6168013802820.775534980355655902821.318.6127014752821.335820364556342821.5521.683010502821.5536220368706532821.624.66607452821.636300369656582821.5327.65506052821.53362003685065030.6480515表3-9調(diào)洪計(jì)算半圖解法(校核工況)時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)（8）95302820.1339005322820.37121365947.52820.373430034847.55592821.121523181841.52821.123552036141.561828221819502134282236950376546902822.5221121815842822.5237800385347322822.72249451081.52822.723810038881.57502822.7727780862.52822.773820038962.57552822.7630685732.52822.763818538932.575233585635方案(四):孔口尺寸:m雙輔助曲線如下圖所示：表3-10曲線庫水位zm庫容v(萬m3)下泄流量q(m3/s)q/2(m3)/sv/△t(m3)/sv/△t-q/22(m3)/sv/△t+q//2(m3)/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)282036700445222.533981.48833758.98834203.9882820.537620485242.534833.33334590.83335075.833282138430525262.535583.33335320.83335075.8332821.53942056828436500362163678428224020061030537222.236917.237527.22822.541220653326.53816737840.538493.5282342020693346.538907.438560.939253.92823.54300073236639814.839448.840180.8282444100775387.540833.33340445.83341220.833表3-11.調(diào)洪計(jì)算半圖解法(設(shè)計(jì)工況)時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)（8）94252820.1339204552820.248812960692.52820.24883418034612.54682820.7515165013052820.7534980354855092821.3618142015352821.3635960365155582821.732188011502821.7336540371105902821.8524685782.52821.853672037322.56002821.87275656252821.8736740373456032821.82304955302821.823668037270596表3-12，調(diào)洪計(jì)算半圖解法(校核情況)時(shí)間（t）入庫流量Q(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)水庫水位Z1（m）V1/△t-q1/2(m3)/sV2/△t+q2/2(m3)/s下泄流量q(m3/s)庫水位m(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)（8）8.44552820.1339204552820.311.41160807.52820.32423034727.54702821.0214.4221017152821.023540035945530282217.42120219528223.695375956122822.6520.4133017252822.6538000386756652822.9523.49631146.52822.953849039146.56892823.052226.4790876.52823.05223868039366.56982823.129.46907402823.138745394207022823.075532.4605647.52823.07553871039392.5700調(diào)洪演算成果表方案孔口尺寸工況Qm3/sV（）上游水位z超高z一△z=2810mB=7m設(shè)計(jì)5653982821.721.62校核6694202823.082.98二△z=2809mB=7m設(shè)計(jì)6483982821.721.62校核7404182822.912.81三△z=2810mB=8m設(shè)計(jì)6533972821.61.5校核7504132822.772.67四△z=2811mB=8m設(shè)計(jì)6003992821.871.77校核6984212823.13.00以上方案均能滿足泄流量Q<900m3/s，上游水位最高△Z<3.5m的要求，從這個(gè)角度上看四種方案都是可行的.因而方案的選擇就應(yīng)該通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定.同時(shí)也應(yīng)結(jié)合導(dǎo)流問題.一般來說，△Z大壩增高，從而壩的工程量加大；B大則增加隧洞的開挖及其他工程量，而Q/B越大消能越困難，襯砌要求也高.后兩種方案量Q/B的水頭較小，可降低閘門及其啟閉設(shè)備的造價(jià).但△Z,B較大，主體工程量較大故而不予采用.第一方案與其它方案比較雖然超高△Z較大，但流量Q較小，水頭H也較小，故采用第一方案.即堰頂高程△Z=2810m，溢流孔口凈寬B=7m,設(shè)計(jì)水位2821.72m，校核水位2823.08m，設(shè)計(jì)泄洪流量565m3/s,校核泄洪流量669m3/s.第三章大壩設(shè)計(jì)一.大壩輪廓尺寸的確定1.壩頂寬度根據(jù)交通要求及施工條件，防汛搶險(xiǎn)的需要及以往工程的統(tǒng)計(jì)資料；本設(shè)計(jì)壩頂寬度采用10m.2.壩坡與戧道根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游考慮在一半壩高附近變坡一次，上游坡率取2.5，下部取3.0，變坡處設(shè)戧道。下游坡率自上而下分別取2.0,2.0,2.50.下游每隔25米變坡一次，變坡處設(shè)戧道。設(shè)置戧道有利于壩坡穩(wěn)定，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可以作為交通之用，考慮這些因素其寬取2m.3.坡頂高程 分別按設(shè)計(jì)情況和校核情況計(jì)算，取兩者之大者，并預(yù)留一定的沉降值.結(jié)果見下表，設(shè)計(jì)竣工時(shí)壩頂高程為2825m.坡頂高程計(jì)算成果表計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況校核情況上游靜水位（m）2821.722823.08河地變程（m）2750壩前水深H(m))71.7273.08吹程D(km)12風(fēng)向與壩軸線夾角角c025風(fēng)浪引起壩前高高e(m)0.00630.0062風(fēng)速v(m/s)1515波高2h(m)1.1221.122護(hù)坡粗糙系數(shù)0.78上游壩面坡角21.8o波浪沿壩坡爬高（m）1.1201.120安全超高A（mm）1.00.5壩頂高程（m）2823.852824.71壩頂高程加0.44%沉陷(m)2824.152825其中：e=0.36二.土料設(shè)計(jì)1.粘土料設(shè)計(jì)①.料場設(shè)計(jì)干容量:同理可求出其余料場的參數(shù)粘性土料設(shè)計(jì)成果表料場ⅠⅡⅠⅡⅢ比重△s2.6762.672.652.742.7最優(yōu)含水量22.0721.0722.3023.816.9設(shè)計(jì)干容重1.5361.5841.49761.47841.728塑限含水量wp23.1422.2025.026.320.0填筑含水量w21.7820.6823.2924.6619.02自然含水量%24.824.225.626.315.90塑性指數(shù)19.4621.7024.5723.5014.0孔隙此e0.7420.6860.76950.8530.5625濕密度ρ1.871.9121.8461.8432.00浮密度ρ0.9620.9910.93250.9391.088內(nèi)摩擦角Φ24o40′25o30′23o10′21o30′28o粘聚力0.240.230.250.380.17滲透系數(shù)k（）4.3194.81.93.9630土料的采用以近而好的為原則.Ⅲ料場滲透系數(shù)偏大（3×10-5）不予采用.其余4個(gè)料場物理、力學(xué)性質(zhì)相差不是太大,基本上能滿足筑壩要求.料塑性指數(shù)小于20（其余大于20），從碾壓的角度宜采用料場為主料場，其余3個(gè)料場為輔助料場.2.壩殼砂礫料設(shè)計(jì)（1）計(jì)算公式：壩殼砂礫料的設(shè)計(jì)指標(biāo)以相對(duì)密實(shí)度表示如下：或小于某粒徑顆粒含含量料場名稱10060202.51.20.60.30.15Ⅰ94.876.254.842.523.9104.60.3Ⅱ95.277.457.14325.210.45.80.5Ⅲ96.280.862.34730.610.16.60.4Ⅳ9475.756.339.924.37.67.80.3Ⅰ95.581.461.338.123.2167.40.2Ⅱ96.176.954.535.816.78.42.70.1Ⅲ9571.952.838.620.211.350.9Ⅳ95.973.554.840.722.88.44.30.7計(jì)算過程如下：由堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求設(shè)計(jì)相對(duì)密實(shí)度不低于0.70~0.75，地震區(qū)為防震動(dòng)液化，浸潤線以下部分土體設(shè)計(jì)密實(shí)度大小不低于0.75~0.85，以本工程取設(shè)計(jì)相對(duì)密實(shí)度為0.75。=濕密度浮密度同理可求其他料場。砂礫料設(shè)計(jì)成果表料場不均勻系數(shù)y大于5mm礫石含量%%比重△s設(shè)計(jì)干容重ra設(shè)計(jì)孔隙比e保持含水量%濕容重ru浮容重r’內(nèi)摩檫角粘聚力滲透系數(shù)k1100-2cm/ss43450.751.86590.473851.961.1936o30′02.045482.751.86590.473851.961.1935o10′02.045462.751.86590.473851.961.1935o20′02.034422.731.85240.473851.951.17436o40′02.0從顆粒級(jí)配曲線可看出、料場級(jí)配較好，物理力學(xué)指標(biāo)也較高，應(yīng)優(yōu)先采用.三.滲流計(jì)算⑴單寬滲流計(jì)算選擇水力學(xué)方法解土壩滲流問題.將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近似解土壩滲流問題.計(jì)算簡圖如下：選擇Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ–Ⅲ三個(gè)典型斷面進(jìn)行滲流計(jì)算.通過防滲體滲流量:通過防滲體后滲流量:其中K——防滲體滲透系數(shù)，H——上游水深；H1——逸出水深；B——防滲體有效厚度；α——防滲體等效傾角;K2——混凝土防滲墻滲透系數(shù)，m/s;t——下游水深，T——沖積層厚度，取最大值32m;D——防滲墻厚度;K0——壩后堆石體滲透系數(shù)；m/s;KT——沖積層滲透系數(shù)；2×10-4m/s;T——沖積層厚度。1.Ⅰ-Ⅰ斷面的滲流計(jì)算：壩后滲流體的滲流長度：L=201m上游水深①.正常工況：②.設(shè)計(jì)工況：2.II—II斷面滲流計(jì)算：壩后滲流體的滲流長度：L=89m上游水深①.正常工況：②.設(shè)計(jì)工況：3.III—III斷面滲流計(jì)算：計(jì)算示意圖與II—II相似。壩后滲流體的滲流長度：L=166m上游水深①.正常工況：①.設(shè)計(jì)工況：⑵.總滲流量計(jì)算：①.正常蓄水情況：沿壩軸線方向參照I—I地質(zhì)剖面圖，截面之間的距離按等距離原則選取L=108m：②.設(shè)計(jì)洪水情況：沿壩軸線方向參照I—I地質(zhì)剖面圖，截面之間的距離按等距離原則選取L=108m：滲流計(jì)算結(jié)果表計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目正常情況設(shè)計(jì)情況上游水深HⅠ-Ⅰ70.171.72Ⅱ-Ⅱ37.138.72Ⅲ-Ⅲ64.165.72下游水深t(m))Ⅰ-Ⅰ2.24.88Ⅱ-Ⅱ00Ⅲ-Ⅲ00逸出水深H1(mm)Ⅰ-Ⅰ2.42226.1005Ⅱ-Ⅱ0.040.0438Ⅲ-Ⅲ0.17280.1816滲流量qM3/sⅠ-Ⅰ5.856.08431Ⅱ-Ⅱ1.6381.749Ⅲ-Ⅲ4.95.151總滲流量Qm3//d115.595121.58⑶.滲透穩(wěn)定演算斜心墻之后的壩殼，由于水頭大部分在防滲體損耗了壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大，而在防滲墻與粘土斜墻的接觸面按允許坡降設(shè)計(jì)估計(jì)問題也不大.在斜墻逸出點(diǎn)滲透坡降較大，予以驗(yàn)算.計(jì)算示意圖如下所示：如上圖所示，其中所示水位由上向下依次為所選Ⅱ—Ⅱ、Ⅲ—Ⅲ、Ⅰ—Ⅰ斷面相應(yīng)的粘土斜心墻的底面高程，而A，B，C，D，E，F(xiàn)為相應(yīng)的正常和設(shè)計(jì)工況的斜心墻逸出點(diǎn).滲透坡降的計(jì)算公式：Ⅰ—Ⅰ斷面:正常工況：J=設(shè)計(jì)工況：JJ=Ⅱ—Ⅱ斷面：正常工況：J=設(shè)計(jì)工況：J=Ⅲ—Ⅲ斷面：正常工況J=設(shè)計(jì)工況：J=各種工況滲流逸出出點(diǎn)坡降斷面Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ計(jì)算情況正常設(shè)計(jì)正常設(shè)計(jì)正常設(shè)計(jì)坡降J3.3123.38662.58942.76523.2473.3868填筑土料的安全坡坡降，根據(jù)實(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)一般般為5~10，故而認(rèn)為為滲透坡降滿滿足要求，加加上粘土斜心心墻有反濾層層，故而認(rèn)為為不會(huì)發(fā)生滲滲透破壞.四.穩(wěn)定分析1.計(jì)算原理假設(shè)ABC為可能的滑滑動(dòng)面，其中中AB為下滑動(dòng)面面，BC為上滑動(dòng)面面，即斜心墻墻的上游面，BD為錯(cuò)動(dòng)破裂裂面，本設(shè)計(jì)計(jì)取為鉛直斷斷面?；瑒?dòng)土土體ABCDA與BCEDB之間的相互互作用力為P，P與BD面的法線夾夾角為零度，如如圖5—保護(hù)層穩(wěn)定定計(jì)算簡圖所所示，其中a圖為滑動(dòng)體體斷面圖，bb圖為BCEDB滑動(dòng)體的力力多邊形圖，c圖為ABCDA滑動(dòng)體的力多邊形圖。由滑動(dòng)體BCEDB的平衡方程可知：當(dāng)∑V=0時(shí)：當(dāng)∑V=0時(shí)：從以上兩式聯(lián)立求求解，可得：：同理，從滑動(dòng)體AABCDA的平衡方程程可知：由式以上相等的條條件，可得：：上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算算受力分析簡簡圖計(jì)算時(shí)分別按施工工期、穩(wěn)定滲滲流期、，庫庫水降落期核核算土石壩的的穩(wěn)定。在已已確定的滑動(dòng)動(dòng)面的情況下下，先假設(shè)安安全系數(shù)K，然后將滑滑動(dòng)面上由實(shí)實(shí)驗(yàn)得到的土土體抗剪強(qiáng)度度指標(biāo)c1、c2、tan、tan分別除除以安全系數(shù)數(shù)K，即：、、、然后將所求的c11、c2、tan、tan值代入入方程上式，如果等等式兩邊相等等，則假設(shè)的的安全系數(shù)KK就是該滑動(dòng)動(dòng)面的安全系系數(shù)，反之，則則還需重新計(jì)計(jì)算，直至方方程兩邊相等等為止。為了計(jì)算安全系數(shù)數(shù)最小的滑動(dòng)動(dòng)面，如圖所所示的步驟進(jìn)進(jìn)行。先假設(shè)設(shè)若干個(gè)不同同水位Hi，對(duì)應(yīng)與相相應(yīng)水位下再再假設(shè)若干個(gè)個(gè)不同的下部部滑動(dòng)面ABCDA的滑動(dòng)坡角角βi，分別計(jì)算算其安全系數(shù)數(shù)，繪成安全全系數(shù)曲線后后，從中求得得某一水下的的最小安全系系數(shù)Kmin。2.實(shí)際計(jì)算為簡化計(jì)算，過壩壩頂上游岸邊邊點(diǎn)作斜率為為1：m2的一條斜斜線交壩底線線于O點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)作為坐標(biāo)標(biāo)原點(diǎn)建立坐坐標(biāo)系如下圖圖：1、方程關(guān)系式如下下（1）AO直線的方程為：令ka=1/mm2y=ka*x0過O點(diǎn)作一條直線段OOB，其與X軸的夾角為為1，501160（2）OB的方程為：y0=tg(1)*xx080coss(1)x01660cos991)過B點(diǎn)作三條直線：BBC直線、BE直線、BD直線（3）BC直線方程為：y=kb(x-xx0)-y00kbb=tg(990-)-100100（4）BD直線方程為：y=kc(x-xx0)-y00kcc=tg())3900800（5）BE直線方程為：y=kd(x-xx0)-y00kdd=tg(1180+2--)39908002、計(jì)算單寬土體自重重（1）聯(lián)立OA與BE方程求解得交點(diǎn)坐坐標(biāo)x1=(kd*xx0-y0))/(ka--kd)y1=ka*x11（2）聯(lián)立OA與BC方程求解得交點(diǎn)坐坐標(biāo)x2=(kb*xx0-y0))/(ka--kb)y2=ka*x22（3）聯(lián)立OA與BD方程求解得交點(diǎn)坐坐標(biāo)x3=(kc*xx0-y0))/(ka--kc)y3=ka*x33（4）故兩點(diǎn)間距離為dOE=dCD=dBE=w1=0.5*dOE*ddBE*gg*rw2=0.5*dCD**dBE**g*r令1=11/k02=21/k03=31/k0m=w1ctg((3-)/w22-ctg((1)-(1++w1/w22)tg(22-)若m0則重新假設(shè)k0直直至滿足要求求。變換x0計(jì)算出出若干個(gè)k00值，作圖求求解最小的kk0值。3.電算如下：CCLSPPRINT‘’H=’’;HIINPUTHREADr,r1,gg,v111,v211,v311,m1DATA18..718,99.81,99.8,0..637,00.637,,0.6377,3.22LETi=0LETkminn=5LETka==1/m1LETp0==ATN((1/mm1)FORp=0TO.17SSTEP..01LETy11=TANN(p)**x11LETx11=75/ka+2.775LETx13=73..1/TTAN(1/.6))LETx14=x111-x113LETy21=TANN(1/.6)**(x211-x114)LETx31=TANN(1/.6)**x14/(TAAN(1//.6)-TANN(p))LETy31=TANN(p)**x31LETl0==SQR((y31**y31+x311*x331)LETl11=FIXX(l0//5)LETl12=l111*5FORl=10TOl112STEEP5FORs=00TO..4STEEP.055LLETo11=ATTN((755-l*SINN(p))/(755*m11+2..6-ll*COOS(p))))LLETo22=ATTN((755-l*SINN(p))/(755*m11-l*COSS(p))))FORo=oo1TO1.15STEP.015LLETi=i++1LLETkbb=TAAN(1.557-ss)LLETkcc=TAAN(o)LLETkdd=TAAN(1.557+pp0)IFo>=o22THENN60LEETx3=(755-l*SINN(p))/TANN(o)++l*COS(pp)LEETy3=75GOTO6160LLETx33=(ll*SIIN(p)-kc*l**COS((p))//(ka-kc))LLETy33=kaa*x3361LLETx11=(ll*SIIN(p)-kd*l**COS((p))//(ka-kd))LLETy11=kaa*x11LLETx22=(ll*SIIN(p)-kb*l**COS((p))//(ka-kb))LLETy22=kaa*x22LLETdooe=SSQR(y11*y11+x11*x11)IFoo>=oo2THEEN63LEETdcdd=SQQR((755-y22)*((75-y2)++(75*m1-x2))*(775*mm1-xx2))GOTOO6463LLETdccd=SSQR((yy3-yy2)*(y3--y2)+(x33-x22)*((x3-x2))64LLETdooc=SSQR(y22*y22+x22*x22)LLETdbbe=SSQR((yy1-ll*SIIN(p)))*(yy1-ll*SIIN(p)))+(xx1-ll*COOS(p)))*(xx1-ll*COOS(p))))IFhh<y33THENN70IIFo>>=o2THEN65LETw1=.5*(dbe*dcdd+(775-ll*SIIN(p)))*(xx3-775*mm1))**g*(r-r1)LETw2=.5*doc**dbe*g**(r--r1)GGOTO110065LETw1=.5*dbe**dcd*g**(r--r1)LETw2=.5*doc**dbe*g**(r--r1)GOTOO10070IFh<y2THEN80IFoo>=oo2THEEN71LEETx5=h//kaLEETx6=(h-l**SIN((p))//TAN((o2)++l*COS(pp)LEETx7=(h-l**SIN((p))//TAN((o)+l*CCOS(p))LEETw1=.5*(dbbe*ddcd+(75--l*SIN(pp))*(x3--75**m1)))*g*r--.5**((y33-h))*(xx6-xx5)+(x7--x6)*(h-l**SIN((p)))*g**r1LEETw2=.5*docc*dbbe*gg*(rr-r11)GOTOO10071LLETx77=(hh-l*SINN(p))/kc+l**COS((p)LLETx66=h/kaLLETw11=.55*dbbe*ddcd*g*rr-.55*(yy3-hh)*((x7-x6)**g*r1LLETw22=.55*dooc*ddbe*g*((r-rr1)GOTO10080IFh<l**SIN((p)THHEN900IFFo>==o2TTHEN881LETxx5=hh/kaaLETxx6=((h-ll*SIIN(p)))/kbb+l*COSS(p)LETxx7=((h-ll*SIIN(p)))/TAAN(o)+l**COS((p)LETww1=..5*((dbe**dcd+(755-l*SINN(p))*(x33-755*m11))*g*rr-.55*(((y2-h)*(x6--x5)+(x77-x66)*((h-ll*SIIN(p))))*gg*r11LETww2=..5*ddoc*dbe**g*(r-r1)GOOTO100081LETTx5==h/kaLETTx6==(h--l*SIN(oo))/kb+l*CCOS(o))LETTx7==(h--l*SIN(oo))/kc+l*CCOS(o))LETTw1==.5**dbe*dcdd*g*r--.5**(h--yb)*(x77-x66)*rr1*ggLETTw2==.5**doc*dbee*g*r--.5**(yc-h)*(x66-x55)*gg*r11GOTO10090IFx55<>00THENN100IFFo>==o2TTHEN991LETkke=TTAN(p))LETxx6=hh/kaaLETxx7=hh/keeLETww1=..5*((dbe**dcd+(755-l*SINN(p))*(x33-755*m11))*g*rrLETww2=..5*ddoc*dbe**g*r-..5*((yc-h)*(x7--x6)*g**r1GOOTO100091LETTke==TAN((p)LETTx6==h/kaLETTx7==h/keLETTw1==.5**dcd*dbee*g*rLETTw2==.5**doc*dbee*g*r--.5**h*(x7--x6)*g**r1100FORkk=.55TO22STEPP.0011IFll<>ll0THEEN1022vv1=..5*AATN(TAAN(v111)/kk)IFv1<>>0THHEN1003102vv1=AATN(TAAN(v111)/kk)103v2=ATNN(TAN((v21)/k)vv3=AATN(TAAN(v311)/kk)LETTm=(w1**SIN((o-vv1)+.5*w1*COS(oo-v11))/(COS((v2-s)*COS(oo-v11)+SSIN(v22-s))*SIIN(o--v1)))-(ww2*SSIN(v33-p))-.33125**w2**COS((v3-p))//(COSS(v2--s)**COS((v3-p)-SIN(vv2-ss)*SSIN(v33-p)))IFABS(mm)<..01THHEN1110NEXTk110PRRINT""k";ii;"="";k,IFk>kkminTTHEN1120LETkmin=k120NNEXTooNEXTTsNEXTllNEXTpPRRINT""i=";iPRRINT""kmin==";kmminEND上下游壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算算成果見表下下表：部位組合情況最小安全系數(shù)（KKmin）上游坡1/3壩高水深HH=25m1.34死水位2796mm1.31正常蓄水位28220.1m1.3正常蓄水位+地震震1.08死水位+地震1.08下游坡正常蓄水位時(shí)27752.2221.58設(shè)計(jì)洪水時(shí)22754.8881.58正常+地震1.52由計(jì)算可知各種工工況下的安全全系數(shù)均滿足足要求，正常常運(yùn)用情況大大于1.3，正常+地震時(shí)大于1.05.4.穩(wěn)定成果果分析由于上游壩坡較緩緩，穩(wěn)定滲流流期以及庫水水位降低期，不不考慮地震時(shí)時(shí)，Kmin=1..31，考慮地震震時(shí)，Kmin=1..08；下游坡情情況也類似，正正常情況Kmin=1..58,非常情況Kmin1.552，壩的穩(wěn)定定安全系數(shù)偏偏大，就此而而言，可考慮慮加陡壩坡以以減小工程量量.鑒于各種因因素考慮不全全，實(shí)際安全全系數(shù)可能要要小些，故而而不改變壩坡坡，維持原擬擬訂的剖面..五.基礎(chǔ)處理1.河床部分（1）滲流控制方案，條條件允許是優(yōu)優(yōu)先考慮垂直直防滲方案。在在透水層較淺淺（10~155m以下）時(shí)，可可采用回填粘粘土截水墻方方案，由于壩壩址處河床沖沖積層平均深深20m最大達(dá)32m，施工比較較困難而不予予采用.又由于河床床有孤石采用用鋼板樁也比比較困難，造造價(jià)也高.帳幕灌漿在在此地存在可可灌性問題..混凝土防滲滲墻方案，施施工快，材料料小、防滲效效果好，對(duì)于于這種深度透透水層是比較較合適的，決決定采用這種種主案.按混凝土的的允許坡降及及水頭定出厚厚度為0.8m.防滲墻深入河床沖沖積層，底部部嵌入基巖，上上部則與斜心心墻連接.由于防滲墻墻兩側(cè)沖積層層易沉陷，引引起防滲墻頂頂部粘土心墻墻與兩側(cè)粘土土心墻的不均均勻沉陷而導(dǎo)導(dǎo)致裂縫.為此防滲墻墻頂部作成劈劈尖狀，兩側(cè)側(cè)以高塑性粘粘土填筑，伸伸入斜心墻的的深度已經(jīng)三三角確定為7.5m，底部深入入基巖0.5m,劈尖頂寬0.25寬，詳見下下文的構(gòu)造設(shè)設(shè)計(jì).（2）防滲墻的型式，材材料及布置，根根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，對(duì)于透水水層厚度為30-600m的情況，采采用槽板式混混凝土防滲墻墻比較合適，設(shè)設(shè)計(jì)中采用這這種型式. 混凝土防滲墻要求求材料有足夠夠的抗?jié)B能力力及耐久性，能能防止環(huán)境水水的侵蝕和溶溶蝕.有一定的強(qiáng)強(qiáng)度，滿足壓壓應(yīng)力，拉應(yīng)應(yīng)力，剪應(yīng)力力等各項(xiàng)強(qiáng)度度要求有良好好的流動(dòng)性，和和易性以便在在運(yùn)輸中不發(fā)發(fā)生離析現(xiàn)象象.而且能在水水下施工.防滲墻布置于斜心心墻之下，從從防滲角度來來看仿上游為為好，但從防防裂角度看偏偏下游一側(cè)好好，綜合考慮慮布置于心墻墻底面中心偏偏上.2．壩肩處理壩肩兩岸為覆蓋層層及全風(fēng)化巖巖石深約20m，性質(zhì)較差差，為良好的的透水料，底底部為半風(fēng)化化巖石性質(zhì)良良好，但由于于節(jié)理的作用用，透水性也也較強(qiáng)。針對(duì)對(duì)以上情況作作以下處理，同同樣設(shè)置瀝青青防滲墻與河河床部分防滲滲墻相連，在在墻下設(shè)置灌灌漿孔，詳見見細(xì)部構(gòu)構(gòu)造造設(shè)計(jì).六．細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：：壩的防滲體、排水水設(shè)備壩體防滲體體為斜心墻，斜斜心墻上下游游設(shè)置反濾層層；壩基防滲滲體為防滲墻墻和粘土截水水墻；壩體排排水為棱體排排水，在排水水體與壩體、壩壩基之間設(shè)置置反濾層；下下游戧道設(shè)置置排水溝，并并在壩坡設(shè)置置橫向排水溝溝以匯集雨水水，岸坡與壩壩坡交接處也也設(shè)置排水溝溝，以匯集岸岸坡雨水，防防止雨水淘刷刷壩坡。2.反濾層設(shè)計(jì)反濾層的的作用是濾土土排水，防止止?jié)B透水流從從壩體或壩基基處逸出將土土體的細(xì)粒帶帶走而形成管管涌。而且反反濾層還是防防止?jié)B透變形形的有效措施施。反濾層的設(shè)計(jì)要求求：相鄰兩層中，粒徑徑較小一層的的顆粒不得穿穿過粒徑較大大一層的孔隙隙；各層內(nèi)的顆粒不得得發(fā)生移動(dòng)；；被保護(hù)土層的顆粒粒不得穿過反反濾層，但允允許小于0.1㎜的細(xì)小粒粒顆粒被滲流流帶走，因?yàn)闉橹灰寥赖牡墓羌懿槐黄破茐模筒恢轮掳l(fā)生滲透變變形；反濾層不能被堵塞塞，而且應(yīng)具具有足夠的透透水性，以確確保排水的通通暢；應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定定，在使用期期間不會(huì)隨時(shí)時(shí)間推移和環(huán)環(huán)境的影響而而改變其性能能。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：為了滿滿足上述要求求，可以采用用比較均勻而而且抗風(fēng)化的的砂、礫、卵卵石或碎石構(gòu)構(gòu)成反濾料，要要達(dá)到各層反反濾料較均勻勻，則要對(duì)天天然的砂礫料料進(jìn)行篩分。在在實(shí)際工程中中選擇級(jí)配適適宜的天然砂砂礫料作為反反濾層，其具具體要求是：：通常規(guī)定反濾料的的不均勻系數(shù)數(shù)η應(yīng)小于5～8，即：η=d60/d10≤55～8式中d600、d10：分別為為粒徑系按顆顆粒分布曲線線（按重量計(jì)計(jì)的），為小小于某粒徑的的土重含量的的60%與10%。同時(shí)反濾土料中，易易被沖刷的粒粒徑小于0.1㎜的小顆粒粒含量不應(yīng)超超過5%。對(duì)于保護(hù)護(hù)層的反濾料料，考慮安全全系數(shù)為1.5～2.0之間，且ξ=D40～60/d40～60≤8～10來確定，按按太沙基準(zhǔn)則則確定，即：：D15/d85≤4～5D115/d15≥5式中D15：為顆粒較較粗的一層，按按重量計(jì)小于于此料占15%的粒徑；d15,d85分別別為較細(xì)的一一層，即被保保護(hù)層土料，按按重量計(jì)小于于該粒徑各占占15%和85%的粒徑。非粘性土上反濾料料的設(shè)計(jì)下游校核洪水下泄泄流量為669m3/s,查q～H曲線圖，下下游最高水位位2754..88根據(jù)《水工工建筑物》堆堆石棱體超高高須大于1m，堆石棱體體設(shè)計(jì)，取堆堆石棱體頂高高▽=27566.0m。其內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:2.0，頂寬取2m。堆石棱體體構(gòu)造圖和其其它細(xì)部構(gòu)造造見細(xì)部構(gòu)造造詳圖（附后后）。反濾層可分為滲流流自上而下和和自下而上兩兩種型式，本本設(shè)計(jì)主要考考慮自上而下下型。非粘性性土反濾料層層采用碎石（帶帶棱角的顆粒粒）,壩體排水部部位的反濾料料設(shè)計(jì)為兩層層不同的砂礫礫石鋪填而成成，層面與滲滲流方向垂直直，沿滲流方方向的滲透性性逐漸增大，如如下設(shè)計(jì)同理理。當(dāng)D50=10～355㎜時(shí)的碎石石土料時(shí)，土土層厚度取hc=20㎝，當(dāng)D50>35㎜時(shí)，反濾濾料的厚度按按下式計(jì)算：：hc≥6D50，對(duì)于均均勻顆粒料的的反濾層，反反濾層土料D50與被保護(hù)護(hù)層土料之比比應(yīng)為：DD50/d50≤5～10非黏性土料選?、瘼?上料場為主料料場,根據(jù)料場的的級(jí)配曲線可可得：D85=66.9㎜㎜,d500=8㎜,dd15=0.886㎜壩體排水部位的反反濾層第一層層土料的設(shè)計(jì)計(jì)：由:D15≥≥4.3D500≤40故:選取D115=5mmmD50=25mmm則:厚度取為20cmm同理第二層反濾層層土料的設(shè)計(jì)計(jì)以第一層反反濾料土料為為被保護(hù)對(duì)象象：由：D15≤（4～～5）d85D15≥5d15得：反濾層層的D15=25㎜；ξ=D50/d500≤8～10得：反濾層層的D50≤25×5==125㎜故選取D155=30mmm;DD50=90mmm則hc=6××90=5440mm厚度取為hhc=600mmm=60ccm4．黏性土上反濾料的的設(shè)計(jì)粘性土料選?、?#下料場為主料料場,根據(jù)料場的的級(jí)配曲線可可得：d85=0.18㎜㎜,d500=0.0113㎜,dd15=0.0002㎜壩體斜心墻部位的的反濾層第一一層土料的設(shè)設(shè)計(jì)：由：D15≤（4～～5）d85得：反濾濾層的D15≤0.065～0.13㎜之間；取D500=0.1mmm厚度取為hcc=20cmm同理第二層反濾層層土料的設(shè)計(jì)計(jì)以第一層反反濾料土料為為被保護(hù)對(duì)象象：由：D15≤（5～～10）d85得：反濾濾層的D15≤0.5～1㎜之間；D15≥5d15得：反濾層層的D15≥0.5㎜；于是選擇反濾層第第二層土料為為：取D50==1.0㎜，厚度取為hcc=30㎝。反濾層設(shè)計(jì)成果匯匯總表層數(shù)類型第一層第二層D50(mm)厚度hc(㎝))D50(mm)厚度hc(㎝))粘性土反濾層土料料0.1201.030非粘性土反濾層土土料25209060護(hù)坡設(shè)計(jì)干砌石護(hù)坡在最大大浪壓力作用用下的計(jì)算直直徑:=1.018×11.3×9..8/(211.08-99.8)×((1+2.552)1/2/2..5×(2..5+2)××2.67=0.624m干砌石塊計(jì)算重量量:=0.5255×23.008×062243=2.9444KN干砌石護(hù)坡厚度=1.67××0.6244/1.3=0.8m注:經(jīng)計(jì)算對(duì)1.677的系數(shù)不作作修改。上游護(hù)坡用于砌石石，因其抵御御風(fēng)浪的能力力較強(qiáng)；下游游壩面直接鋪鋪上20cm的碎石作為為護(hù)坡。上游游護(hù)坡做至壩壩頂，下做至至死水位以下下（加設(shè)計(jì)浪浪高），為方方便起見做至至2790..0m高程。壩頂設(shè)計(jì)壩頂設(shè)置黃泥灌漿漿碎石路面，壩壩頂向下游設(shè)設(shè)1%橫坡以便匯匯集雨水，并并設(shè)置縱向排排水溝，經(jīng)坡坡面排水排至至下游。壩頂頂設(shè)置攔桿以以策安全，見見圖。第四章泄泄水建筑物設(shè)設(shè)計(jì)泄水方案選擇壩址地帶河谷較窄窄，山坡陡峻峻，山脊高，經(jīng)經(jīng)過比較樞紐紐布置于河彎彎地段。由于于兩岸山坡陡陡峻，無天然然埡口如采取取明挖溢洪道道的泄洪方案案，開挖量大大，造價(jià)較高高，故采用了了山坡陡峻，無無天然埡口如如采取明挖溢溢洪道的泄洪洪方案，開挖挖量大，造價(jià)價(jià)較高，故采采用了隧洞泄泄洪方案。隧隧洞布置于岸岸（右岸），采采取“龍?zhí)ь^”無壓泄洪的的型式與施工工導(dǎo)流洞結(jié)合合。為滿足水水庫放空水位位放至2770..0m高程要求還還與導(dǎo)流洞結(jié)結(jié)合設(shè)置了放放空洞。隧洞選擇