水庫(kù)除險(xiǎn)加固畢業(yè)設(shè)計(jì)

摘要本設(shè)計(jì)主要是有關(guān)PS水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，PS水庫(kù)位于河北省沙河市境內(nèi)，工程為小〔2〕型五等工程，主要建筑物為五級(jí)，由主壩、副壩、溢流壩和放水洞等四局部組成。樞紐的主要任務(wù)以防洪、灌溉和供人畜飲水為主。PS水庫(kù)現(xiàn)狀存在的問(wèn)題如下：大壩根底抗滑不滿足要求，壩體高水位時(shí)滲漏嚴(yán)重壩頂高程不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求放水洞閘閥損壞大壩下游無(wú)消能防沖設(shè)施針對(duì)水庫(kù)現(xiàn)狀存在的主要問(wèn)題，需要對(duì)水庫(kù)進(jìn)行初步的校核。主要內(nèi)容包括擋水壩段的抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)核，溢流壩段的抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)核，溢流壩段過(guò)水能力及消能的計(jì)算等三大局部。壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算是重力壩設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其目的是驗(yàn)算壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定平安度，利用公式判別大壩是否滿足抗滑穩(wěn)定要求。經(jīng)計(jì)算得大壩在某些工況下不滿足抗滑穩(wěn)定要求。應(yīng)力分析的目的是檢驗(yàn)壩體在施工和運(yùn)用期間是否滿足強(qiáng)度要求，利用材料力學(xué)的方法檢驗(yàn)應(yīng)力是否滿足要求。經(jīng)計(jì)算得大壩在某些工況下不滿足要求。溢流壩過(guò)流能力驗(yàn)算及消能計(jì)算依據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL253-2000計(jì)算。經(jīng)計(jì)算滿足要求。根據(jù)上述校核中所出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)PS水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，以滿足水庫(kù)的正常運(yùn)作。關(guān)鍵詞：PS水庫(kù)、除險(xiǎn)加固、抗滑穩(wěn)定計(jì)算、應(yīng)力復(fù)核SummaryThisdesign,thePSreservoirreinforcementdesign,PSreservoirislocatedinShaheCityintheworksforasmall(2)fiveotherprojects,themainbuildingforthefivemaindamandauxiliarydam,spillwayandsuchaswaterholesinfourparts.Themaintaskofthehubtofloodcontrol,irrigationandfordrinkingwatermain.

PSreservoirstatusquoexistingproblemsareasfollows:

Damfoundationslidingdoesnotmeettherequirementsofserioushighwaterlevelofdamleakage

Crestelevationdoesnotmeetthespecificationrequirements

Waterholegatevalvedamage

Damdownstreamenergydissipationandscourprotectionfacilities

Apreliminarycheckofthemainproblemsofreservoirstatusquo,theneedforthereservoir.Themaincontentsincluderetainingmonolithstabilityagainstslidingcalculationandstressforreview,thestabilityagainstslidingcalculationandstressforreviewoftheSpillway,Spillwayoverthewatercapacityandenergydissipationcalculation.

Thecalculationofdamstabilityagainstslidingisanimportantpartofthegravitydamdesign,withtheaimofcheckingthedamalongthedamfoundationstabilityagainstslidingsafety,usetheformulatodistinguishdamwhethertomeettherequirementsofstabilityagainstsliding.Thecalculateddamstabilityagainstslidingincertainconditionsdoesnotmeettherequirements.

Thepurposeofthestressanalysisistotestdamduringtheconstructionandusemeetthestrengthrequirements,theuseofmechanicalmeansofcheckingstresstomeettherequirements.Calculateddamincertainconditionsdoesnotmeettherequirements.

Spillwayflowcapacitycheckingandeliminatethebasisforcalculatingthespillwaydesignspecification"SL253-2000calculation.Calculatedtomeettherequirements.

ProblemsintheabovecheckthePSreservoirreinforcement,tomeetthenormaloperationofthereservoir.

Keywords:PSreservoirreinforcement,slidingstabilitycalculation,thestressreview目錄27232摘要14995Summary297011綜合說(shuō)明126351316571144151191501.2.2氣象125351.2.3水文2146021.2.4泥沙2137692279413187542水庫(kù)大壩現(xiàn)狀情況校核430090417153主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基應(yīng)力計(jì)算42315097177溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算與基應(yīng)力計(jì)算1120294設(shè)計(jì)洪水位下的抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基應(yīng)力計(jì)算14174381429281副壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基應(yīng)力計(jì)算161619118116832.3校核洪水位下的抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基應(yīng)力計(jì)算227509222629825190542623252地震情況下，正常蓄水位時(shí)的壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基處應(yīng)力計(jì)算3016013087433185493554262.5溢流面過(guò)流能力驗(yàn)算3899962.6消能防沖計(jì)算38261673除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)40296293.1大壩防洪復(fù)合設(shè)計(jì)40119133.1.1大壩防洪加固方案40181093.1.2壩頂高程計(jì)算403142大壩防滲設(shè)4065103.2.1存在的問(wèn)題40283.2.2防滲方案41274703.2.3壩基防滲4112022主壩加固后抗滑穩(wěn)定計(jì)算與應(yīng)力復(fù)合計(jì)算41275123.3.1正常蓄水時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合4266383.3.2設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合45131273.3.3校核洪水位時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合48181733.3.4地震情況下，正常蓄水時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合5017099溢流壩加固后抗滑穩(wěn)定計(jì)算與應(yīng)力復(fù)合計(jì)算53266253.4.1正常蓄水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算與應(yīng)力復(fù)合54138763.4.2設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合57151143.4.3校核洪水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合6190653.4.4地震情況下，正常蓄水時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合6430232溢流面加固設(shè)計(jì)67187746725001溢流壩過(guò)流能力驗(yàn)算及消能防沖驗(yàn)算6718111放水洞維修加固6883856831897放水洞流量計(jì)算6823142防浪墻及壩頂設(shè)計(jì)6822419DAMSAFETYANDEARTHQUAKES 6925542英文文獻(xiàn)翻譯：724100謝辭7432762參考文獻(xiàn)761綜合說(shuō)明PS水庫(kù)位于河北省沙河市境內(nèi)，屬海河流域滏陽(yáng)河系沙洺呵支流，水庫(kù)控制流域面積4㎞23，是一座以防洪、灌溉和供人畜飲水的小=2\*GB2⑵型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐主要包括：主壩、副壩、溢流壩和放水洞等建筑物。水庫(kù)大壩為漿砌石重力壩，主壩最大壩高27.5m，壩頂高程23.5m，壩頂長(zhǎng)119m，壩頂寬4.5m，迎水面壩坡直立，背水面壩坡1:0.51,。副壩最大壩高5.5m，壩頂長(zhǎng)70m,壩頂寬2.9m。3/s,采用挑流鼻坎消能，鼻坎高程9m，挑射角25°，反弧半徑4m。放水洞位于溢流壩左側(cè)，洞口高程5.1m，出口采用碟閥控制。水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計(jì)，200年一遇校核。水庫(kù)樞紐為五等工程，主要建筑物為5級(jí)建筑物。經(jīng)調(diào)洪演算，不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水位及相應(yīng)的最大泄流量如下：3/s；3/s。2007年6月，華北水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)完成PS水庫(kù)大壩平安鑒定，并通過(guò)河北省大壩平安管理中心核查，綜合評(píng)價(jià)該水庫(kù)大壩為三類壩。PS水庫(kù)位于沙河市冊(cè)井鄉(xiāng)，屬沙洺河支流。該河流位于沙河市西部，太行上東麓，為季節(jié)性河流，除汛期洪水徑流較大外，其他月份徑流量很小。水庫(kù)控制流域面積4km2，壩址以上河床平均坡降28‰。流域地形復(fù)雜，地面起伏大，地形坡度較陡。1.2.2氣象℃℃；年極端最高氣溫42℃℃。冬季受西伯利亞高壓大陸性氣團(tuán)控制，風(fēng)向偏北，強(qiáng)勁西北風(fēng)盛行，夏季偏南風(fēng)，春、秋兩季風(fēng)向變化較大，沙河市汛期多年平均最大風(fēng)速16.7m/s。非汛期多年平均最大風(fēng)速為15.0m/s，無(wú)霜期220～240天左右。1.2.3水文流域范圍內(nèi)無(wú)水文氣象站分布，水庫(kù)于1978年開始運(yùn)行至今，已有三十多年的時(shí)間，因水庫(kù)的管理不夠標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水位、流量等資料均未按水庫(kù)管理要求進(jìn)行觀測(cè)，故沒(méi)有實(shí)測(cè)大洪水資料。1.2.4泥沙PS水庫(kù)流域僅為4km2，流域內(nèi)缺乏泥沙實(shí)測(cè)資料。通過(guò)水庫(kù)幾十年的運(yùn)行證明：由于該流域面積小，流域內(nèi)地形、地質(zhì)、植被等條件較好，入庫(kù)沙量很少，目前實(shí)測(cè)泥沙淤積高程僅0.8m?？辈靾?chǎng)地屬太行山東麓沖低山丘陵地帶，勘察揭露之地層除第1層外均為三疊紀(jì)巖石，本場(chǎng)區(qū)勘察深度范圍內(nèi)，地基土自上而下分為如下2層，現(xiàn)將各土層的工程地質(zhì)特征分述如下：1層雜填土〔ml〕：灰褐色，壩體，為塊狀巖石和水泥砂漿人工堆砌含少量雜質(zhì)。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度:0.80-11.20m,平均5.30m;層底標(biāo)高:12.28-22.70m,平均18.20m;層底埋深:0.80-11.20m,平均5.30m。2層細(xì)砂巖：肉紅色，灰白色，微風(fēng)化，可見較清晰的平行層理，細(xì)層厚度不一，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為石英，長(zhǎng)石少量，分選好，磨圓度高，膠結(jié)好，整個(gè)巖石固結(jié)緊密堅(jiān)硬，中厚層狀，裂隙發(fā)育中等到微小，巖芯長(zhǎng)柱狀。該層未穿透。結(jié)論及建議：按《建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50011—2010本場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為7度，本場(chǎng)地為第二組，設(shè)計(jì)根本地震加速度值為0.10g?！?〕庫(kù)區(qū)主要出露地層為細(xì)砂巖，不存在庫(kù)岸失穩(wěn)，庫(kù)底滲漏等問(wèn)題?！?〕壩基巖性簡(jiǎn)單，巖石裂隙發(fā)育程度不高，無(wú)斷層通過(guò)，裂隙連通性較差，為弱透水層。壩基不存在滲漏破壞的可能性?！?〕壩基巖土力學(xué)性質(zhì)較好，透水性較弱，不存在滲透破壞的可能性，地基承載力滿足。PS水庫(kù)運(yùn)行多年來(lái)，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活發(fā)揮了極大作用。但水庫(kù)運(yùn)行多年水庫(kù)出現(xiàn)了諸多問(wèn)題：主要有；〔1〕大壩根底抗滑不滿足要求，壩體高水位時(shí)滲漏嚴(yán)重?！?〕壩頂高程不滿足要求。(3)放水洞閘閥損壞，影響水庫(kù)正常運(yùn)行。(4)大壩下游無(wú)消能防沖設(shè)施。根據(jù)水庫(kù)大壩平安鑒定結(jié)論和建議，針對(duì)工程存在的問(wèn)題，結(jié)合本次設(shè)計(jì)調(diào)整后水庫(kù)工程特性，擬定本次PS水庫(kù)除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容有以下內(nèi)容：大壩結(jié)構(gòu)處理，增加其抗滑穩(wěn)定性。(1)大壩防滲設(shè)計(jì)。(2)大壩結(jié)構(gòu)復(fù)合。(3)溢流壩加固設(shè)計(jì)。(4)放水洞維修加固。(5)防浪墻及壩頂設(shè)計(jì)。(6)其它工程處理。2水庫(kù)大壩現(xiàn)狀情況校核由指導(dǎo)老師所提供的參考資料，計(jì)算得到各壩段的單寬體積如下：主壩單寬體積V=325m3副壩單寬體積V=27.5m3溢流壩單寬體積V=372m3根據(jù)砌石壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SL25-2006查得砌石體容重γdkN/m3依次計(jì)算得到各壩段的單寬自重如下:主壩單寬自重W=γdV=7150KN副壩單寬自重W=γdV=605KN溢流壩單寬自重W=γdV=8184KN。2.1正常蓄水位下的壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基處應(yīng)力計(jì)算計(jì)算條件：正常蓄水位時(shí)上游水位20.5m，下游水位0m。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)靜水壓力上游水平靜水壓力P1(2-1)下游水平靜水壓力P2(2-2)(3)壩基處揚(yáng)壓力U圖2-1主壩壩基處揚(yáng)壓力(2-3)(4)泥沙壓力Psk(2-4)式中：γn—泥沙浮容重，取γn3hn—計(jì)算點(diǎn)以上的淤積高度，取hn=0.8m,φn—泥沙內(nèi)摩擦角，取φn=13o(5)浪壓力Pwk吹程D可取平均水面寬的5倍即D=1075m浪高波長(zhǎng)按鶴地水庫(kù)公式計(jì)算波高和平均波長(zhǎng)〔2-5〕〔2-6〕式中：hb—波高Lm—平均波長(zhǎng)，m；V0—計(jì)算最大風(fēng)速〔根本組合可采用重現(xiàn)期50年的最大風(fēng)速，特殊組合可采用多年最大風(fēng)速〕，m/s；有資料可知V0=16.7m/s。D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m；可近似取D=1075m。g—2。計(jì)算得hb=0.95m，Lm=6.65m。由于空氣阻力小于水阻力波浪中心線高于水面一定高度h根據(jù)壩前不同的水深，波浪壓力的分布形式分為深水波、淺水波、破碎波。由于H>，所以波浪運(yùn)動(dòng)不會(huì)受到庫(kù)底的約束為深水波。浪壓力可近似按直墻式擋水建筑物的情況計(jì)算單位寬度上的浪壓力可按下式計(jì)算：(2-7)(2-8)(2-9〕式中：Pwk—單位寬度壩面上的浪壓力，kN/m。h—波高，m。hz—波浪中心線至計(jì)算水位的高度，m。Hcr—使波浪破碎的臨界水深，m。圖2-2主壩壩頂處浪壓力經(jīng)計(jì)算得：hz=0.43m，Hcr=0.52m，Pwk=kN(6)土壓力壩底高程-4m，上下游填土高程均為0m,土的粘聚力為0，內(nèi)摩擦角為25o。上游為主動(dòng)土壓力，下游為被動(dòng)土壓力。稱為主動(dòng)土壓力系數(shù)，計(jì)算得0.41稱為被動(dòng)土壓力系數(shù)，計(jì)算得2.46取土的容重γ=21kN/m3(2-10)(2-11〕表2-1作用于主壩的各力和力矩大小方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W7150P12941P2U10U21858.8PskPwkEaEpΣ71502584Σ總4566↓壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算(2-12)式中：f—抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式中的摩擦系數(shù)；—作用于壩體上全部荷載〔包括揚(yáng)壓力，下同〕對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值；—作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值；依據(jù)《砌石壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔SL25-2006〕3.2.6規(guī)定，在初步設(shè)計(jì)階段，砌石體抗滑穩(wěn)定計(jì)算所需的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，查附錄A表A.0.5和附錄A表A.0.6。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料，壩基巖石為堅(jiān)硬、有微裂隙的巖體，砌石體飽和強(qiáng)度較高，取摩擦系數(shù)=0.65。計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在正常蓄水位下，主壩的抗滑穩(wěn)定性滿足要求。應(yīng)力計(jì)算根據(jù)《水工建筑物》教材中公式2-25進(jìn)行壩基截面應(yīng)力分析(2-13)(2-14)式中：—用于壩踵垂直應(yīng)力，kPa；—用于壩趾垂直應(yīng)力，kPa；—用于壩體上全部荷載〔包括揚(yáng)壓力，下同〕對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值；—作用在計(jì)算截面以上的全部荷載對(duì)壩基截面形心O的力矩總和；—計(jì)算截面沿上下游方向的長(zhǎng)度，m；壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩址處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2揚(yáng)壓力U圖2-3副壩壩基處揚(yáng)壓力(4)浪壓力表2-2作用于副壩的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W605P1P20U62PwkΣ605Σ總2↓↖抗滑穩(wěn)定計(jì)算=6.58=1.05經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許的最小抗滑系數(shù)。所以在正常蓄水位下，副壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩址處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)壩基處的揚(yáng)壓力圖2-4溢流壩壩基處揚(yáng)壓力圖(4)泥沙壓力(5)浪壓力(6)土壓力主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力表2-3作用于溢流壩的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W81842P12941P2U10U21858.8PskPwkEaEpΣ81842584Σ總5600↓→-19↗壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑平安系數(shù)。所以在正常蓄水位下，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＜[]，下游壩趾處應(yīng)力小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。＜0，上游壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求。綜上所述，應(yīng)力不滿足要求。設(shè)計(jì)洪水位下的抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基應(yīng)力計(jì)算計(jì)算條件：上游水位22.85m,下游水位0.6m。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)基處揚(yáng)壓力U圖2-5主壩壩基處揚(yáng)壓力(4)泥沙壓力(5)浪壓力(6)土壓力主動(dòng)土壓力：kN被動(dòng)土壓力：kN表2-4作用于主壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W7150P1282P2159U10U29Psk1.790.48PwkEaEpΣ7150517Σ總↓2→-1↗壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的小于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在設(shè)計(jì)洪水位下，主壩的抗滑穩(wěn)定不滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＜[]，下游壩趾小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。＜0，上游壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求。綜上所述，應(yīng)力不滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)揚(yáng)壓力U圖2-6副壩壩基處揚(yáng)壓力(4)浪壓力表2-5作用于副壩的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W60541P19P20UPwkΣ6052Σ總↓→-↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=3.43經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在設(shè)計(jì)洪水位下，副壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩址處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩踵處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)基處揚(yáng)壓力U圖2-7溢流壩壩基處揚(yáng)壓力(4)動(dòng)水壓力(2-15)(2-16)式中的個(gè)字母表示的含義如下：(2-17)計(jì)算得由所以動(dòng)水壓力水平分量為動(dòng)水壓力垂直分量為(5)泥沙壓力(6)浪壓力(7)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表2-6作用于溢流壩的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W8184P1P2159U10U29PH13PV5PskPwkEaEpΣ8233.7Σ總↓2→-24134.17↗壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在設(shè)計(jì)洪水位下，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。＜0，上游壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求。綜上所述，應(yīng)力不滿足要求。2.3校核洪水位下的抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基應(yīng)力計(jì)算計(jì)算條件：上游水位23.04m,下游水位1m。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)基處揚(yáng)壓力U圖2-8主壩壩基處揚(yáng)壓力(4)泥沙壓力(5)浪壓力(6)土壓力主動(dòng)土壓力：kN被動(dòng)土壓力：KN表2-7作用于主壩的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W7150P1P2204.58U10U2Psk1.790.48PwkEaEpΣ715036173Σ總↓3→-21↗壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的小于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以校核洪水位下，主壩抗滑穩(wěn)定不滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。＜0，上游壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求。綜上所述，應(yīng)力不滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)揚(yáng)壓力U圖2-9副壩壩基處揚(yáng)壓力(4)浪壓力表2-8作用于副壩的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W6054P1P20UPwkΣ605147Σ總↓147→-↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑平安系數(shù)。所以在校核洪水位下，副壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩趾處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩踵處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)基處揚(yáng)壓力U圖2-10溢流壩壩基揚(yáng)壓力(4)動(dòng)水壓力式中各個(gè)字母表示含義如下：計(jì)算得由所以動(dòng)水壓力水平分量為動(dòng)水壓力垂直分量為(5)泥沙壓力(6)浪壓力(7)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表2-9作用于溢流壩的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W8184P1P2U10U2PH13PVPskPwk2EaEpΣΣ總5↓→-28↗壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在校核洪水位下，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。＜0，上游壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求。綜上所述，應(yīng)力不滿足要求。2.4地震情況下，正常蓄水位時(shí)的壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算與壩基處應(yīng)力計(jì)算計(jì)算條件：正常蓄水位時(shí)上游水位20.5m，下游水位0m。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)壩基處揚(yáng)壓力U圖2-11主壩壩基處揚(yáng)壓力(4)泥沙壓力(5)浪壓力地震荷載：主要包括壩體水平順河向地震慣性力，上游地震動(dòng)水壓力和動(dòng)土壓力。(6)地震慣性力(2-18)故(7)上游地震動(dòng)水壓力(2-19)(8)地震作用下的土壓力(2-20)式中：主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表2-10作用于主壩的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W71502.345P1294124027.97P2104.27U10U2P0Q0Psk1.790.48PwkEaEpΣ715041Σ總↓2→-16↗壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在地震情況下的正常蓄水位時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。＜0，上游壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求。綜上所述，應(yīng)力不滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)揚(yáng)壓力U圖2-12副壩壩基處揚(yáng)壓力(4)地震慣性力(5)上游地震動(dòng)水壓力(6)浪壓力表2-11作用于副壩的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W6054P1325.42P20Q0420.8P01U067.3862PwkΣ60567.381Σ總2↓→-↖抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在地震情況下的正常蓄水位時(shí)，副壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。荷載計(jì)算(1)壩體自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)壩基處揚(yáng)壓力U圖2-13溢流壩壩基處揚(yáng)壓力(4)地震慣性力(5)上游地震動(dòng)水壓力(6)泥沙壓力(7)浪壓力(8)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表2-12作用于溢流壩的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W81842P12941P2104.27U10U25760.73P0Q02757Psk0.48PwkEaEpΣ8184103Σ總5↓2→-23↗壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算=經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在地震情況下的正常蓄水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。＜0，上游壩踵處出現(xiàn)拉應(yīng)力，不滿足要求。綜上所述應(yīng)力不滿足要求。通過(guò)對(duì)上述現(xiàn)狀的校核，主壩和溢流壩均存在問(wèn)題，副壩在各種情況下均滿足要求，故需對(duì)主壩和溢流壩采取相應(yīng)的加固除險(xiǎn)措施。溢流面過(guò)流能力驗(yàn)算溢流面采用曲線形實(shí)用堰，泄洪能力按照《溢洪道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL-2000附錄A公式進(jìn)行計(jì)算。(2-21)式中：Q—溢流堰的下泄流量。b—溢流堰寬度，22m；m—2；為邊礅形狀系數(shù)，為閘墩形狀系數(shù)，為堰孔數(shù)。查《水工建筑物》教材取設(shè)計(jì)洪水位時(shí)校核洪水位時(shí)，過(guò)流能力滿足要求。消能防沖計(jì)算依據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL253-2000，挑流水舌外緣挑距按下式計(jì)算：(2-22)式中：L—指壩下游垂直面到挑流水舌外緣進(jìn)入下游水面后與河床面交點(diǎn)的水平距離，m；v1—坎頂水面流速，m/s；θ—鼻坎挑角；h1—坎頂垂直方向水深，m；h2—坎頂與河床面高差，m；沖坑深度俺下式計(jì)算：(2-23)式中：T—自下游水面至坑底最大水墊深度，m；q—鼻坎末端斷面單寬流量，m3/〔s-m〕；Z—上下游水位差，m；k—經(jīng)計(jì)算，不同頻率洪水下的計(jì)算成果如下：表2-13各頻率洪峰下挑距和沖坑計(jì)算成果表洪水重現(xiàn)期〔年〕2050100200庫(kù)水位〔m〕下泄流量Q〔m3/s〕挑坎外緣距離L〔m〕2沖坑深度T〔m〕L/T經(jīng)計(jì)算得知L/T均在2.5～5.0之間，消能防沖設(shè)計(jì)滿足要求。3除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)大壩防洪復(fù)合設(shè)計(jì)大壩防洪加固方案根據(jù)平安鑒定結(jié)果，PS水庫(kù)大壩防洪能力不滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，本次除險(xiǎn)加固選擇有兩種方案進(jìn)行比擬：方案一，維持現(xiàn)狀壩頂高程23.5m，溢洪道寬度和底高程不變，在壩頂增設(shè)防浪墻，計(jì)算防浪墻頂高程。方案二，維持現(xiàn)狀壩頂高程23.5m，溢洪道采用現(xiàn)狀底高程，拓寬溢洪道過(guò)水?dāng)嗝嬷?0m，重建交通橋。壩頂高程計(jì)算依據(jù)《砌石壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》SL25-2006，壩頂上游防浪墻墻頂高程與正常蓄水位或校核洪水位的高差，應(yīng)按公式1-1計(jì)算，選擇兩者中防浪墻頂高程的高者作為選定高程?！?-1〕平安超高正常蓄水位時(shí)取0.4m；校核洪水位時(shí)取0.3m。正常蓄水位時(shí)校核洪水位時(shí)取二者較大值1.78m經(jīng)分析可以看出，方案一優(yōu)于方案二,故采用方案一：維持現(xiàn)狀壩頂高程23.5m，溢洪道寬度和底高程不變，在壩頂增設(shè)防浪墻。大壩防滲設(shè)存在的問(wèn)題由于施工質(zhì)量較差，自水庫(kù)建成蓄水后便發(fā)現(xiàn)兩側(cè)壩頭有滲漏，且逐年加重，由于兩壩頭巖層裂隙發(fā)育，成為滲漏的主要通道，近年來(lái)滲漏尤為嚴(yán)重。特別是2007年7月大洪水以后，水庫(kù)左壩肩18m高程、右壩肩14m和16m高程處的滲流量較大。由于砌筑質(zhì)量不高，高水位運(yùn)行時(shí)，壩體多處存在滲漏，尤其在20.5m以上的主壩擋水壩段和溢流壩段存在小股射流情況。雖然大壩于1980年進(jìn)行了灌漿處理、“”大洪水后在主壩迎水面的水上局部進(jìn)行全面填縫，但現(xiàn)場(chǎng)可見填縫十分粗糙，并沒(méi)有從根本上解決滲漏問(wèn)題。滲漏問(wèn)題嚴(yán)重影響到工程灌溉和供水效益的發(fā)揮。防滲方案為減小滲漏量，并同時(shí)提高大壩抗滑穩(wěn)定性，大壩防滲考慮兩種方案：一是壩體灌漿與壩基帷幕相結(jié)合，二是壩體做混凝土防滲面板，壩基進(jìn)行帷幕灌漿。由于PS水庫(kù)大壩中部為一段長(zhǎng)為22m的曲線形溢洪堰，壩頂鉆孔灌漿施工不便，因此考慮施工的可行性，推薦采用防滲面板與在壩前進(jìn)行根底帷幕灌漿相結(jié)合的防滲型式，以形成完整的防滲體系，并有助于提高壩體抗滑穩(wěn)定性。主壩、溢流壩迎水面防滲面板下部自壩基-4m高程〔假定〕開始澆筑。根據(jù)防滲要求的不同，本次加固設(shè)計(jì)采用C20混凝土S8防滲面板，×Φ28錨桿，長(zhǎng)度為3m，其中深入原壩體局部長(zhǎng)2.5m。澆筑的面板設(shè)豎向分縫，分縫間寬度以10m為原那么，縫內(nèi)采用銅片止水。壩基防滲主壩及溢流壩的壩基帷幕灌漿軸線布置于壩體上游側(cè)距原壩體上游面2.0m處，壩基防滲帷幕軸線方向沿壩體方向布置，主壩段長(zhǎng)度119m，溢流壩段〔含兩邊側(cè)墻〕長(zhǎng)度24m。根據(jù)灌漿需要，頂部設(shè)置蓋重。為滿足防滲要求，蓋重下部采用1m厚C25混凝土，而上面采用M7.5砂漿漿砌石，蓋重混凝土同時(shí)將壩上游防滲面板與壩基灌漿帷幕在水平方向進(jìn)行了銜接。依據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料，壩基帷幕深度原那么上按壩基下10m深度控制。右側(cè)地形陡峭，因此采用臺(tái)階形向右岸延伸與副壩帷幕銜接。河槽中心底部最低處理高程-14.0m。本段帷幕灌漿終孔間距取2m。因?yàn)楦眽卧谖醇庸讨翱够蛪位鶓?yīng)力均符合要求，且壩前水頭較低，滲流較小，所以無(wú)需對(duì)副壩進(jìn)行帷幕灌漿。主壩加固后抗滑穩(wěn)定計(jì)算與應(yīng)力復(fù)合計(jì)算加固措施：壩前設(shè)置1.9m長(zhǎng)鋪蓋，蓋重下部采用1m厚C25混凝土，上面采用M7.5砂漿漿砌石，厚度為3m，加固后壩基長(zhǎng)度T=21m，面板與鋪蓋之間進(jìn)行錨固。主壩計(jì)算簡(jiǎn)圖如下列圖所示圖3-1主壩計(jì)算簡(jiǎn)圖3.3.1正常蓄水時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力(4)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：圖3-2主壩壩基處揚(yáng)壓力根據(jù)壩基地質(zhì)條件及防滲帷幕情況擬定，參考《水工建筑物》教材第十五頁(yè)可知宜采用0.5～0.7，本設(shè)計(jì)取0.5?！舷掠嗡徊睢?4)泥沙壓力(5)浪壓力(6)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表3-1作用在主壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W171507865W23308.3327W3171W4P1294124027.97P2104.27U10U2U3Psk0.48PwkEaEpΣΣ總↓2→1↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=7=1.05經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在正常蓄水位下，主壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。3.3.2設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力(4)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：(5)泥沙壓力(6)浪壓力(7)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表3-2作用在主壩上的各力和力矩大小及方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W171507865W23308.3327W3171W44336P1P2159U10U2U3Psk1.790.48PwkEaEpΣ351713Σ總↓2→15↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=7經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在設(shè)計(jì)洪水位下，主壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求3.3.3校核洪水位時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力(4)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：(5)泥沙壓力(6)浪壓力(7)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表3-3作用在主壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W171507865W23308.3327W3171W4P1P2U110290U281U31107Psk0.48PwkEaEpΣ22171737Σ總↓3→1↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=1.21經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在校核洪水位下，主壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]=2.8～3.0MPa＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩址處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。地震情況下，正常蓄水時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力(4)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：(5)地震慣性力〔3-2〕(6)上游地震動(dòng)水壓力〔3-3〕(7)地震作用下的土壓力〔3-4〕式中：主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：(8)泥沙壓力(9)浪壓力表3-4用在主壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W171501.17865W2330W3171W4Q0P12941P2P0U10U2U3Psk0.48PwkEaEpΣΣ總↓→↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=9經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在地震情況下的正常蓄水位時(shí)，主壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處為出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。加固措施：壩前設(shè)置1.9m長(zhǎng)鋪蓋，蓋重下部采用1m厚C25混凝土，上面采用M7.5砂漿漿砌石，厚度為6m，加固后壩基長(zhǎng)度T=21m，面板與鋪蓋之間進(jìn)行錨固，溢流壩面新澆筑的混凝土也需要錨固用Φ25鋼筋縱橫間距1.5m。溢流壩計(jì)算簡(jiǎn)圖如下列圖所示圖3-3溢流壩計(jì)算簡(jiǎn)圖3.4.1正常蓄水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算與應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重橋、閘墩平均單寬自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力、(4)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：圖3-4溢流壩壩基處揚(yáng)壓力根據(jù)壩基地質(zhì)條件及防滲帷幕情況擬定，參考《水工建筑物》教材第十五頁(yè)可知宜采用0.5～0.7，本設(shè)計(jì)取0.5。—上下游水位差—(5)泥沙壓力(6)浪壓力(7)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力表3-5作用在溢流壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W18184W22948.3324W35W4486W52W6P1294124028P2U10U2U3Psk0.48PwkEaEpΣΣ總↓→↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=1.96經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在正常蓄水位下，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。3.4.2設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重橋、閘墩平均單寬自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1。下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力有、(4)動(dòng)水壓力動(dòng)水壓力水平分量為(3-13)動(dòng)水壓力垂直分量為(3-14)(5)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：(6)泥沙壓力(7)浪壓力(8)土壓力主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：表3-6作用在溢流壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W18184W22948.3324W35W4486W52W68.2759P1P2159PH13.6213PVU10U2U3PskPwkEaEpΣΣ總↓→↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=1.75經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在設(shè)計(jì)洪水位下，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。3.4.3校核洪水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重橋、閘墩單寬平均自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力、、(4)動(dòng)水壓力動(dòng)水壓力水平分量為動(dòng)水壓力垂直分量為(5)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：(6)泥沙壓力(7)浪壓力(8)土壓力主動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力表3-7作用在溢流壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W18184W22948.33W35W4486W53972W68.27P1P2PH3134PV13U110290U281U31107Psk0.48PwkEaEpΣ92217Σ總7↓→↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=1.60經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在校核洪水位下，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿足要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。3.4.4地震情況下，正常蓄水時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算和應(yīng)力復(fù)合荷載計(jì)算(1)壩體自重面板自重蓋重橋、閘墩單寬平均自重(2)水平靜水壓力上游水平靜水壓力P1下游水平靜水壓力P2(3)垂直水壓力上游垂直水壓力有、(4)揚(yáng)壓力帷幕灌漿位置距上游面距離在根底面處為2.0m，所以將揚(yáng)壓力分為以下幾個(gè)局部計(jì)算：(5)地震慣性力(6)上游地震動(dòng)水壓力(7)地震作用下的土壓力式中：主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：(8)泥沙壓力(9)浪壓力表3-8作用在溢流壩上的各力及力矩大小和方向表荷載垂直力〔kN〕水平力〔kN〕力臂(m)力矩〔kN·m〕↓(+)↑(-)→(+)←(-)↖(+)↗(-)W18184W22948.332W35W4486W52W6Q02P12941P2P0U10U2U3PskPwkEaEpΣΣ總↓→↗抗滑穩(wěn)定計(jì)算=1.72經(jīng)過(guò)計(jì)算求出的大于容許最小抗滑穩(wěn)定平安系數(shù)。所以在地震情況下的正常蓄水位時(shí)，溢流壩抗滑穩(wěn)定滿足要求。應(yīng)力計(jì)算壩基允許壓應(yīng)力[]＞0，上游壩踵處為出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。＜[]，下游壩趾處小于壩基允許壓應(yīng)力，滿座要求。綜上所述，應(yīng)力滿足要求。針對(duì)現(xiàn)狀所存在的問(wèn)題，上述的計(jì)算過(guò)程是加固完的方案，通過(guò)對(duì)加固完的PS水庫(kù)現(xiàn)狀校核。主壩、溢流壩抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力在四種荷載情況下都是平安的，所以此加固方案可行。大壩溢流壩段位于攔河壩中央，堰頂高程20.5m，寬度22m，由于大壩運(yùn)行多年，溢流壩面混凝土大面積脫落，凹凸不平，剝蝕嚴(yán)重，鋼筋外露。本次設(shè)計(jì)對(duì)原溢流壩面撤除重建。由于溢流堰面損毀嚴(yán)重，需對(duì)溢流壩底面混凝土撤除重建。溢流面壩改造以不破壞大壩的結(jié)構(gòu)平安為原那么而進(jìn)行，根據(jù)大壩的實(shí)際情況，確定溢流堰仍為實(shí)用堰，堰面曲線采用標(biāo)準(zhǔn)推薦的冪曲線。溢流堰下游直線段坡比1:0.7，挑流鼻坎高程9.0m，反弧半徑4m。Φ。因?yàn)橐缌髅婕庸毯?，未改變溢流面尺寸和形狀，所以過(guò)流能力及消能防沖驗(yàn)算與溢流面未加固前數(shù)據(jù)相同，滿足要求。故無(wú)需再進(jìn)行計(jì)算，取未加固前數(shù)據(jù)即可。溢流壩左端設(shè)有放水洞，結(jié)構(gòu)采用圓形鋼筋混凝土管，直徑m，閘閥為鑄鐵平面圓形閘閥，目前閘閥老化，漏水嚴(yán)重，已影響到灌溉、泄洪的正常運(yùn)用。本次設(shè)計(jì)將放水洞進(jìn)水口焊鋼筋網(wǎng)防止放水洞堵塞，出水口采用DN400手電兩用蝶閥控制流量。放水洞流量計(jì)算放水洞的下泄流量按下述公式計(jì)算Q(3-5)Q—放水洞流量m/sA—過(guò)水面積m—流量系數(shù)；/sQ/s因?yàn)镼/s，所以滿足要求。水庫(kù)新建防浪墻墻頂高程為24.7m，高出壩頂1.0m。所建防浪墻為C20混凝土結(jié)構(gòu)，寬度0.4m。為保證管理和防汛平安，需維修壩頂路面及下游側(cè)護(hù)欄。路面采用C20混凝土澆筑，厚0.2m。對(duì)大壩下游側(cè)破損護(hù)欄進(jìn)行撤除，新建護(hù)欄高1.2m。英語(yǔ)翻譯DAMSAFETYANDEARTHQUAKESAgreattragedywasavertedinthe1971sanfernandoearthquakejustnorthofLosAngelesinsoutherncalifornia.ThetowerVanNormanDam,lessthan10kilometersfromtherupturedfault,hadbeenbuilt30yearsbeforebyusingcommonmethodcarryingsoilforfillintopositionbywatersluices.Subsequently,additionalhydraulicfillhadbeenplaceintheinteriorportionofthedam,leavingonlyameterorsoofsoilonthedownstreamsidetostopthewaterflowingdownontoadenselypopulatedsuburbanarea.Fortunately,thewaterinthereservoirwadnotattheallowablemaximumatthetimeoftheearthquakeandthesilmearthlipofthedamdidnoterode,butheldthewaterinthereservoiruntilitcouldbedrawndown.Meanwhile,80,000personswereevacuatedfromthedownstreamarea.Theincidentexemplifiestheimportanceofevaluatingprospectivedamsitesforseismicsidk.Notonlyisanearthorconcreatdamanexpensivestructure,utitdirectlyaffectstheeconomyoftheregion,throughpowergeneration,floodcontrol,andirrigation.Asthepopulationcontiuestogrow,structuralfailureofalargedamwillposeincreasinglygreaterdisasterforthesizsblenumbersexposedtothesuddeninundationofthefloodplains,Indeed,invariouscounstriesmajordamsarelocatedinareasthatinthepasthavesufferedlargeearthquakes.Thelikelihoodoffuturedamagingearthquakesmustbemostcarefullystudied.Thenaturallyoccurringearthquakesaside,however,wemustconsideralsoacuriousconnectionsbetween.Reservoirsandearthquakes.Therehavebeenatleast13incidentscountriesinwhichswarmsofearthquakeshaveoccurredunderorverynearalargeteservoirsoonafterithasbeennewlyfiled.Theideathatearthquakesmightbetriggeredbyimpoundingsurfacewaterisnotnew.Inthe1870’s,theU.S.corpsofengineersrejectedproposailsformajorwaterstorageinthesaltonseainsuothernCaliforniaonthegroundsthatsuchactionmightcauseearthquakes.thefirstdetailedevidenceofsuchaneffcetcamewillthefillingofLakeMeadbehindhooverDam(height221meters),Nevada-Arizona,beginningin1935.Althoughtheremayhavebeenlocalseismicitybefore1935,thefactisthatafter1936earthquakesweremuchmorecommon.Nearbyseismographsinoperationsince1940haveshownthatthelargestearthquake(magnitudeabout5)in1940,theseismicitydeclined.Thefociofhundredsofdetectedearthquakesclusteronsteeplydippingfaultsontheeastsideofthelakeandhavefocaldepthsoflessthan8kilometers.Intheensuringyears,similarcasehistorisehavebeenacumulatedforseveraldozenlargedams,butonlyafewarewelldocumented.Mostofthesedamsaremorethan100metershighand,althoughthegeologicalframeworkatthesitesvaries,themostconvincingexamplesofreservoir-inducedearthquakesoccurintectonicregionswithatleastsomehistoryofearthquakes.Mostofthethousandsoflargedamsaroundtheworldgivenosignofanyonnectionbetweenreservoirfillingandearthquakes;of500largedamssorutinizedintheUnitedStates,apoollin1976showedthatforonly4percentofthemwasanearthquakeroportedwithmagnitudegreaterthan3.0within16kilometersofthedam.Ofparticularinterestarethefollowingfourwell-studiedexamplesofearthquakesinducedbyman-madereservoirs.First,LakeKaribainZambiabeganfillingin1985behinda128-meterhighdam.Althoughthereissomeevifenceforminorearthquakesinthevivinitybefortheconstruction,uptill1963,whenthereservoirwasfull,morethan2,000localshocks,mostunderthereservoir,werelocatedwiththeuseofnearbyseismographs.ThelargestshockinSeptember1963hadamagnitude5.8;sincethentheactivityhasdecreased..Anotherseriesofearthquakes,whichwerequiteconclusivelyreservoirinducedoccurredinChinanorthofCanton.TheHsingfengkiangDam(height105meters)wascompletedin1959.Thereafterincreasingnumbersoflocalearthquakeswererecorded,thegrandtotalin1972amountingtomorethan250,000ofcourse,mostwereverysmall,butonMarch19,1962,astrongofmagnitude6.1occurred.TheenergyreleastewasenoughtoMarch19,1962,astrongshockofmagnitude6.1occurred.Theenergyreleasedwasenoughtodamagetheconcretedamstructure,whichrequiredpartialdewateringandstrengthening.Mostearthquakefociwereatdeepest,andsomeofthefocicoincidedwithintersectionsofthemainnearbyfaults.Thedataarenotyetcompleteforthefinalexample:themassiveNurekDam(height317meters)inTadzhikistan,USSR,thehighestearthfilldamintheworld.Evenin1972,beforeitscompletionbutafterwaterimpoundingbegan,signsofincreasedlocalseismicitywerereported.Atthiswritingtheplanisforthefullloadofstoredwatertogoontothecrustin1978;thefewyearsfollowingwillbeanxiousonesasmanywaittoseeifalargenearbyearthquakeshakesthefacilty.Howdoeswaterinalargereservoirstimulateearthquakes?Itishardtobelivethatitisentirelytheeffectoftheaddedweightontherocks;theactualadditionalpressureafewkilometersbelowthereservoirisasmallfractionofthenaturaltectonicstressesalreadypresend.(Calculationsindicatethatafewkilometersdowntheaddedstresstosheartherockisonlyafractionofabar.)AmoreplausibleexplanationisthetriggermechannismthatinducedtheDenverandRangelyearthquankesdiscussedearlierinthechapter.Inbrief,thismechanismwouldbeasfollows,Extrapressureproducedbythereserovoirloadingspreadsoutasapressurewaveorpulseintothecrust.Itsslowrateofspreadingmaytaleitmonthsoryearstotraveladistanceof5kilometers,dependingonthepermeabilityanamountoffracturingoftherock.Butifthepressurepulsefinallyreachesazoneofmicrocracksitmightforcewaterintothemandsodecreasetheforcesthatarepreventingthealreadypresenttectonicstrainfrominitiatingslidingandelasticreboundalongthefaults.Inanareawherethereisalikelihoodofseismicactivity,certainpreliminarystepsmustbetakenbeforeconstrctionofadam.First,whetherthecauseforconcernisanaturaloraninducedearthquake,itisessentialatthedesignstagestoestimatetheintensityofgroundshakingthestructurewillsustainduringitslifetime.Alsopreconstructiongeodeticsurveysoftheregionareusefulforpurposesofdetectinganychangsincrustaldeformationsassociatedwithreservoirloading.Furthermore,inorderthatearthquakeeffectscanbestudied,seismographsandotherinstrumentationshouldbeinstalledatanearlytime.Hydrographsformeasuringlargewaterwaves(seiches)inthereservoirarealsoimportant.Intheabsenceofsuitablerecordinginstrumentstomeasuretheseverityofearthquakemotionsandofthedamresponse,theadventofastrongearthquakenearbywillposequestionsthatcannotbeanswered.If,forexample,structuraldamagehasoccurred,andnosuchmeasurementshasbeentaken,itisimpossibletocomparebehaviorwithdesignearthquakeconditionsandthustoestimateperformanceforotherandperhapslargershocks,ortomakedesigndecisionsforrepairandstrengtheningofthesructure英文文獻(xiàn)翻譯：壩的平安與地震1971年,在南加利福尼亞洛衫磯以北的圣非南多發(fā)生的地震中,防止了一場(chǎng)巨大的災(zāi)難。里斷裂帶不到10公里遠(yuǎn)的下游處是凡。諾爾曼壩.這座壩是30年前用水槽把土運(yùn)到壩址出填筑起來(lái)的,這是一種常用的填筑方法。隨后在壩上又補(bǔ)充進(jìn)行了水力充填。1971年地震期間,壩內(nèi)側(cè)出現(xiàn)了一個(gè)大的滑坡,壩的下游一側(cè),只剩下一米左右的土墻阻止水流向人口稠密的郊區(qū)流去,幸運(yùn)的是地震時(shí)水庫(kù)中的水沒(méi)有到達(dá)允許的最高水位,而且極其薄弱的壩體沒(méi)有被侵蝕。因此在水能夠排放前,一直把水擋在水庫(kù)內(nèi),當(dāng)時(shí)有八萬(wàn)人從下游撤離。這次事故可作為一個(gè)例子,說(shuō)明從地震危險(xiǎn)的角度來(lái)評(píng)價(jià)未來(lái)壩址是十分重要。土壩或混凝土壩不僅是花錢多的建筑物,而且是通過(guò)發(fā)電防洪和灌溉也是直接影響著這一地區(qū)的經(jīng)濟(jì),由于人口不斷增長(zhǎng),大壩失事會(huì)給突然泛濫的洪泛平