土石壩畢業(yè)設計計算書 -1

本文格式為Word版，下載可任意編輯——土石壩畢業(yè)設計計算書

土石壩設計方向

畢業(yè)設計計算書

水利水電工程學院

學號：01021324姓名：XXX指導教師：XXX評閱人：

日期：2023年06月

中國南京

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計

目錄

第一章調(diào)洪計算………3

其次章壩高計算………9

第三章土料計算及料場分析…………11

第四章滲流計算………16

第五章穩(wěn)定分析………20

第六章細部結構計算…………………27

第七章泄水建筑物的計算……………29

第八章施工組織計算…………………33

土石壩

斜心墻

第一章調(diào)洪計算

主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。

永久建筑物洪水標準：正常運用（設計）洪水重現(xiàn)期100年；十分運用（校核水重現(xiàn)期2000年。

由于明渠開挖量巨大，故采用隧洞泄洪方案

水庫運用方式：洪水來臨時用閘門控制下泄流量等于來流量，水庫保持汛前限制水位不變，當來流量繼續(xù)加大，則閘門全開，下泄流量隨水位的升高而加大，流態(tài)為自由泄流。

調(diào)洪演算原理

采用以峰控制的同倍比放大法對典型洪水進行放大，得出設計與校核洪水過程線如下：

圖1-1設計洪水過程線圖1-2校核洪水過程線

擬定幾組不同堰頂高程I及孔口寬度B的方案。堰頂自由泄流公式Q=Bm(2g)1/2H3/2可確定設計洪水和校核洪水狀況下的起調(diào)流量Q起，由Q起開始，假定三條泄洪過程線（為簡便計算，假設都為直線），在洪水過程線上查出Q泄，并求出相應的蓄水庫容V。根據(jù)庫容水位關系曲線可得相應的庫水位H，由三組（Q泄，H）繪制的Q～H曲線與由Q=Bm(2g)1/2H3/2繪制的Q～H曲線相交，所得交點即為所要求的下泄流量及相應水位。

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計

方案一：I=2812m,B=7m

3

起調(diào)流量Q起2gH=0.90.5829.8110=501.74m/s

32

32

圖1-3方案一設計洪水過程線圖1-4方案一校核洪水過程線

土石壩

斜心墻3

設計流量Q=541.43m/s,水位H=2823.76m校核流量Q=560m/s,水位H=2824m

方案二：I=2812m,B=8m

3

起調(diào)流量Q起gH=0.90.5729.8110=573.41m/s

3

32

32

圖1-5方案二設計洪水過程線圖1-6方案二校核洪水過程線

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計

3

設計流量Q=603m/s,水位H=2823.60m校核流量Q=622.86m/s,水位H=2823.89m方案三：I=2811m,B=7m

3

起調(diào)流量Q起2gH=0.90.5729.8111=570.41m/s

3

32

32

圖1-7方案三設計洪水過程線圖1-8方案三校核洪水過程線

土石壩

斜心墻

3

設計流量Q=600m/s,水位H=2823.60m校核流量Q=622.86m/s,水位H=2823.89m

方案四：I=2811m,B=8m

3

起調(diào)流量Q起gH=0.90.5829.8110=651.9m/s

3

32

32

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圖1-9方案四設計洪水過程線圖1-10方案四校核洪水過程線

土石壩

斜心墻

3

設計流量Q=684m/s,水位H=2823.59m

3m校核流量Q=706.67/s,水位H=2823.86m

其次章大壩高程的計算

壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式確定：

yRea

其中：y壩頂超高；

R最大波浪在壩頂?shù)呐栏撸?/p>

e最大風壅水面高度；

A安全超高。該壩為二級建筑物，設計時取A=1.0，校核時取A=0.5壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應按以下運用條件計算，取其最大值:

1.設計水位加正常運用條件下的壩頂超高;

2.正常蓄水位加正常運用條件下的壩頂超高;3.正常蓄水位加十分運用條件下的壩頂超高加地震安全加高。

對于內(nèi)陸峽谷水庫，在風速W20m/s、吹程D2000m時，波浪的波長和波高可采用官廳公式：

ghgD30.0076W()W2W2gLmgD.75

.15

0.331W(2)W2W

1

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計

D風區(qū)長度；W計算風速；

R

KwKm

2

hmLm

其中：K0.5；經(jīng)驗系數(shù)Kw1.0

KW2Decos

2gHm

其中：風向與壩軸線法向夾角；K綜合摩阻系數(shù)，取K=3.610

6

表2-1爬高計算成果

3m正常水位正常運用時：取W=28/s,D=15000m,

計算得到：R=2.201m,A=1.0,e=0.028。

3

m1.設計水位正常運用時：取W=14/s,D=15000m,

2.校核洪水十分運用時：R=1.011m,A=0.5,e=0.007。

3.正常蓄水位加十分運用條件下的壩頂超高加地震安全加高1.5m

土石壩

斜心墻

表2-2壩頂高程計算成果

綜合各種設計工況，最終確定壩頂高程為2827m,壩高為77m。

第三章土料的設計

3.1粘土土料設計

1.計算公式

粘性土料的填筑密度以落實干容重為設計指標，并按落實度確定：P=d/dmax

式中：P—————填土的落實度；d————設計填筑干容重；

dmax————標準擊實試驗最大干容重。

對Ⅰ、Ⅱ級壩和各種等級的高壩P應不低于0.96～0.99；對Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級壩（高壩除外）應不低于0.93～0.96。

設計最優(yōu)含水量取在塑限附近略高于塑限，可用下式擬定：

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計

ω=ωp+IlIp式中：ωp————土料的塑限；

Ip—————土料的塑性指數(shù)；

Il—————土料的液性指數(shù)，高壩可取0.07～0.1，低壩可取0.10～

0.20。

粘性土料實際所能達到的最大干容重為：

d=s(1-Va)/(1+ws/0)

式中：Va—————落實土體單位體積中的含氣率，粘土0.05，壤土0.04，砂壤土0.03；

s—————土粒容重；ω————填筑含水量。

2.計算結果

粘性土料設計的計算成果見表6-3。

表6-3粘性土料設計成果表

3.土料的選用

防滲土料經(jīng)落實后，應具有足夠的防滲性。土料還應當具有足夠的塑性，使之能適應壩體及壩基的變形而不致產(chǎn)生裂縫。

已經(jīng)探明上，下游共有5個料場，總儲量足夠本工程使用，因地理位置不同，各料場的物理性質(zhì)，力學性質(zhì)和化學性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好〞為原則。2#下料場有機質(zhì)含量超標，含量大于2%而不采用。其余四個料

土石壩斜心墻

場物理，力學性質(zhì)有一定的差異，基本上能滿足筑壩要求。3#下，1#下料場塑性指數(shù)小于20（其余大于20）1#上，2#上料場塑性指數(shù)偏大，對施工不便，不易保證填筑質(zhì)量，對含水率比較敏感。1下料場的設計干容重不滿足γd≥1.02-1.12（γd）o的條件，故也不予采用。所以定3#下料場為料場。

3.2壩殼砂礫料設計

1.計算公式

壩殼砂礫料填筑的設計指標以相對密實度表示如下：

Dr=(emax-e)/(emax-emin)

或Dr=(rd-rmin)rmax/(rmax-rmin)rd

式中：emax為最大孔隙比；emin為最小孔隙比；e為填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的孔隙比；rd為填筑的砂、砂卵石或原狀砂、砂卵石干容重。

設計相對密實度Dr要求不低于0.70～0.75；地震狀況下，浸潤線以下土體按設計烈度大小Dr不低于0.75～0.80。

2.計算成果

砂礫料的計算成果見表6-4和表6-5。

表中Cu分別為不均勻系數(shù)。

繪出各沙石料場的級配曲線如下：

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計100大大大下大下下P(%)

8060402001000

100

101#上下下下下下下下

1

0.1

100大大大下大下下P(%)

8060402001000

100

102#上下下下下下下下

1

0.1

100大大大下大下下P(%)

8060402001000

100

103#上下下下下下下下

1

0.1

100

大大大下大下下P(%)

8060402001000

100

104#上下下下下下下下

1

0.1

01級水工三班

-14–

熊翰文

強度。下游壩殼水下部位和上游壩殼水位變動區(qū)宜有較高的透水性，且具有抗?jié)B和抗震穩(wěn)定性。應優(yōu)先選用不均勻和連續(xù)級配的砂石料。尋常認為不均勻系數(shù)η

水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設計

=30～100時較易落實，η5～10時則落實性能不好。

由于壩址處地震烈度為7度，Dr需達到0.75，其中只有3#上和4#上兩個料場的相對密實度大于0.75。而其中又以3#上的大故取3#上料場為主料場，4#上為副料場。

砂礫料場上下游共8處，大壩工程在400萬m左右，用兩個料場假定數(shù)量滿足，如不夠可以1上，、2下砂礫料作為輔助之用。

第四章滲流計算

4.1滲流計算應包括以下內(nèi)容:

確定壩體浸潤線及其下游出逸點的位置，繪制壩體及其壩基內(nèi)的等勢線分布圖或流網(wǎng)圖；

1.確定壩體與壩基的滲流量；

2.確定壩坡出逸段與下游壩基表面的出逸比降，以及不同土層之間的滲透比降；

3.確定庫水位下降時上游壩坡內(nèi)的浸潤線位置空隙壓力；4.確定壩肩的的等勢線、滲流量和滲透比降．

4.2滲流計算應包括以下水位組合狀況：

1.上游正常蓄水位與下游相應的最低水位；2.上游設計水位與下游相應的水位；3.上游校核水位與下游相應的水位；

4.3計算方法

選擇水力學方法解決土壩滲流問題。根據(jù)壩體內(nèi)部各部分滲流狀況的特點，將壩體分為若干段，應用達西定律近似解土壩滲流問題。計算中假定任一鉛直過水斷面內(nèi)各點的滲透坡降相等。計算簡圖見圖6-41。

通過防滲體流量：

q1=K(H2-H12)/2Bsinα+K2(H1-T1)T/D通過防滲體后的流量：

q2=K1(H12-T12)/2L1+KT(H1-T1)T/(L+0.44T)假設：1）不考慮防滲體上游側壩殼損耗水頭的作用；

土石壩斜心墻

2）由于砂礫料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出水與下游水位相差不是很大，認為不會形成逸出高度；

3）對于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流時由于橫向落差，此時實際上不為平面滲流，但計算仍按平面滲流計算，近似認為下游水位為零