1、水工建筑物課程設(shè)計(jì)均質(zhì)土壩設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：姓名：胡 曉班級(jí) ：2010 華水水工本科專(zhuān)業(yè)：水利水電工程土石壩設(shè)計(jì)實(shí)例一、壩型選擇均質(zhì)壩滲透系數(shù) K=x 1（-5cm/s，滿(mǎn)足Kvx I0cm/s，內(nèi)摩擦角25,較大，同其它壩型比較，造價(jià) 較低，且對(duì)地基要求低，施工簡(jiǎn)單，干擾不大，材料單一，便于群眾性施工。通過(guò)分析認(rèn)為宜選用均質(zhì)壩。二、體剖面設(shè)計(jì)土石壩的剖面是指壩坡大小，壩頂寬度和壩頂高程。1、壩頂寬度本壩頂無(wú)交通要求，對(duì)中低壩最小寬度BBmin=5m取B=6m。2、壩頂高程壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與超高之和，并分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值。 設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高，校核洪水位加非

2、常運(yùn)用情況的壩頂超高。超高計(jì)算 式一：dhae A其中：ha波浪在壩坡上的爬高，m；e 風(fēng)浪引起的壩前水位壅高，m ；A安全加高， m,根據(jù)壩的級(jí)別按下表采用。 表一：壩的級(jí)別InIVV正常運(yùn)行 非常運(yùn)行某水庫(kù)工程設(shè)計(jì)灌溉面積為7000畝，水庫(kù)總庫(kù)容為 700萬(wàn)立方米，故工程級(jí)別為皿級(jí)。式二：e=KV2Dcosa /2gH其中a =90所以cos90 =0，故e為零； 式三：ha=其中hl設(shè)計(jì)波高；mm壩坡坡率；取壩坡坡率取3 ；n 壩坡護(hù)面糙率， 其值為：拋石，干砌塊石，漿砌石并勾縫，瀝青和混凝土； 糙率取: 其中；hl=4D1/3=（設(shè)計(jì)洪水時(shí)）/ （校核洪水時(shí)）由上式得：ha=（設(shè)計(jì)）（

3、校核）故：d=ha+e+A=（設(shè)計(jì)”（校核）故：壩頂高程為：設(shè)計(jì)洪水位+=（設(shè)計(jì)）校核洪水位 1081.8m+0.74m=1082.54m校核）得出壩高：、壩坡壩咼，故米用三級(jí)變坡。 上游壩坡：1:; 1:;1:2m 下游壩坡：1:; 1:;1: 馬道：第一級(jí)馬道高程為，第二級(jí)馬道高程為，馬道寬度:三、壩體排水設(shè)備選擇及尺寸擬定常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、棱體排水、褥墊式排水。貼坡排水不能降低浸潤(rùn)線(xiàn)。多用于潤(rùn)浸線(xiàn)很低和下游無(wú)水的情況。棱體排水可降低浸潤(rùn)線(xiàn)，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護(hù)下游壩腳不受尾水淘刷，且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用，是效果較好的一種排水型式。褥墊排水，對(duì)不均勻沉陷的

4、適應(yīng)性差，不易檢修。本土壩壩體排水設(shè)備可選用棱體排水，尺寸為頂寬2m,內(nèi)坡1:;夕卜坡1:；頂部高程須高岀下游最高水位2.0 m，故頂部高程為 340.1m。在排水設(shè)備與壩體和土基接合處，設(shè)反濾層。作岀壩體最大剖面見(jiàn)圖1。四、滲流計(jì)算1、計(jì)算情況選擇。滲流計(jì)算水力學(xué)法：q=k(H12-H22)/2L= X 10-5 x =x 10-5根據(jù)公式：Hxv H 2 2( H 1 2 H 2 2 ) x / L其中X計(jì)算點(diǎn)到下游面的距離L滲流區(qū)長(zhǎng)度即：2、滲流分析的方法采用水力學(xué)法進(jìn)行土石壩滲流計(jì)算，將壩內(nèi)滲流分為若干段， 應(yīng)用達(dá)西定律和杜平假設(shè)，建立各段的運(yùn)動(dòng)方程式，然后根據(jù)水流的連續(xù)性求解滲透流速

5、，滲透流量和浸潤(rùn)線(xiàn)等。3、計(jì)算斷面及公式本設(shè)計(jì)僅對(duì)河槽處最大斷面進(jìn)行滲流計(jì)算。計(jì)算公式采用表1中的不透水地基情況。4、單寬流量計(jì)算結(jié)果列表1。表1單寬流量計(jì)算表計(jì)算情況ho(m)q(m3/正常畜水位X 10-5設(shè)計(jì)洪水位x 1c51壩高水位3X 105、繪制浸洞線(xiàn)正常蓄水位情況下，浸潤(rùn)線(xiàn)方程:Hxv H 2 2（ H 1 2 H 2 2 ） x / L列表2如下，繪于圖1。表2正常蓄水位情況下浸潤(rùn)線(xiàn)表x(m)0102080y(m)0五、穩(wěn)定計(jì)算1、分析情況選擇以上游正常高水位，而下游無(wú)水：上游設(shè)計(jì)洪水位而下游相應(yīng)水位來(lái)驗(yàn)證下游壩坡的穩(wěn)定。以庫(kù)水位為1/3壩高處，而下游無(wú)水來(lái)驗(yàn)證上游壩坡穩(wěn)定分析

6、。2、滑裂面形式對(duì)于均質(zhì)壩，上下游壩坡均為曲線(xiàn)滑裂面。采用圓弧法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。3、不計(jì)條塊間作用力的總應(yīng)力法的穩(wěn)定分析步驟如下：1）利用方捷耶夫法和費(fèi)蘭紐斯法確定最危險(xiǎn)滑弧所對(duì)應(yīng)圓心的范圍。在一扇形范圍內(nèi)的M1、M2延長(zhǎng)線(xiàn)附近。2）取0為圓心，以R=75m為半徑，作滑弧。3）分條編號(hào)：b =，從圓心作垂線(xiàn)為 0號(hào)土條的中心線(xiàn)，向上依次為1, 2, 3，；向下依次為-1，-2,4）列表計(jì)算荷載，參見(jiàn)下表1，表2，表3。5）利用公式計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)kc。+ 1wi cosaitg i cekcbWi sin ai式中：Wi=rihi+r3（h2+h3）+r4h4ri、z壩體土的濕重度、浮重度，

7、r4、h4本設(shè)計(jì)不考慮Wi=rihi+r2h2+r3h3+r4h4ri、2、r3壩體上的濕容重、飽和容重、浮容重。 由提供的資料可知，本建筑物是 3級(jí)建筑物。33ri=m ， r2=m ， r3=。三種情況計(jì)算結(jié)果如下：正常運(yùn)用期LiKR18045 7318095.511664.19 0.36676 95.57.5841.561.87表1正常蓄水位情況下下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算表土條編號(hào)11h?r1h1r3h2r2h2Wiwi sin a iCOS a iWiCOS a iWi siai(3)(5)(6)=(3)+(4)=(3)+(5)(8)(9)(10)(11)3000796954122463247

8、8147800000-1478-2000-3000合計(jì)上游為設(shè)計(jì)洪水，下游相應(yīng)水位11504.34 0.36676 89.147 1.85818.65表2設(shè)計(jì)洪水位情況下下游坡壩穩(wěn)定計(jì)算表土條編號(hào)h112h31h1r2h2r3h2r3h3WiWisin a iCOS a iW iCOS a iWi siai(1)(2)(4)(5)(6)(3)+(4)(3)+(5)(8)(9)(10)(11)8300700600511500180327400348316328213116004010-1-20200-3000合計(jì)當(dāng)上游水位為一壩高處，3上游壩坡的K為：LiR102271801760.3661602.72102.27K8.752.79529.21表3上游水位為一壩高處上游壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算表3土條編