1、土石壩畢業(yè)設(shè)計(jì)工程提要E江水利樞紐系防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合利用的水利 工程，該水利樞紐工程由土石壩、泄洪隧洞、沖沙放空洞、引水隧洞、發(fā) 電站等建筑物組成。該工程建成以后，可減輕洪水對(duì)下游城鎮(zhèn)、廠礦和農(nóng)村的威脅，根據(jù) 下游防洪要求，設(shè)計(jì)洪水時(shí)最大下泄流量限制為900，本次經(jīng)調(diào)洪計(jì)算 100年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，下泄洪峰流量為672.6。原100年一遇設(shè)計(jì)洪峰 流量為1680，水庫消減洪峰流量1007.4；其發(fā)電站裝機(jī)為3某8000kw，共2.4某104kw；建成水庫增加保灌面積10萬畝，正常蓄水位時(shí)，水庫面積為17.70km2,為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造了有利條件。綜上該工程建成后發(fā)揮效益顯著。1.1工程

2、等別及建筑物級(jí)別根據(jù)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)之規(guī)定，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)模由庫容決定， 由于該工程正常蓄水位為2821.4m，庫容約為3.85億m3，估計(jì)校核情況 下的庫容不會(huì)超過10億m3，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(SDJ12-1978)，該工程等別為 二等，工程規(guī)模屬于大(2)型，主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)， 臨時(shí)性建筑物級(jí)別為4級(jí)。1.2洪水調(diào)節(jié)計(jì)算該工程主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn) (GB50201-94)規(guī)定2級(jí)建筑

3、物土壩堆石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇設(shè) 計(jì)，2000年一遇校核，水電站廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇設(shè)計(jì)，500年 一遇校核。臨時(shí)性建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)選定的方案調(diào)洪演算的設(shè)計(jì)洪水位2822.60m，校核洪水位 2823.58m，設(shè)計(jì)泄洪流量672.6m3/,校核泄洪流量753.7m3/。1.3壩型選擇與樞紐布置通過各種不同的壩型進(jìn)行定性的分析比較， 綜合考慮地形條件、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素， 最終選擇土石壩的方案。根據(jù)工程功能以及滿足正常運(yùn)行管理要求，該樞紐由土石壩、泄洪隧 洞、沖沙放空洞、水電站（包括：引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠 房、開關(guān)站）等

4、建筑物組成。本次根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)性、正常運(yùn)行安全穩(wěn)定性以及地形地質(zhì)條件等各方 面因素要求，并且將沖沙放空洞和泄洪隧洞與施工導(dǎo)流隧洞相結(jié)合對(duì)樞紐 建筑物進(jìn)行了布置。樞紐平面布置見圖5.2。1.4大壩設(shè)計(jì)根據(jù)方案比較分析，斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的 優(yōu)缺點(diǎn)，斜心墻有足夠的斜度，能減弱壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)作用；斜心 墻壩對(duì)下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻壩的應(yīng)力狀態(tài)較好， 本次設(shè)計(jì)大壩壩型采用粘土斜心墻壩。根據(jù)計(jì)算大壩壩頂高程由校核情況控制為2825.17m，取2825.2m。最 大壩高為75.2m，大于70m，屬高壩，故綜合各方面因素可取該土石壩壩 頂寬度為10m。根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，

5、上游壩坡上部取2.5,下部取3.0，下游 自上而下均取2.50，下游在2800m、2775m高程處各變坡一次。在壩坡改 變處，尤其在下游坡，通常設(shè)置1.52m寬的馬道（戧道）以使匯集壩 面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時(shí)兼作交通、觀測(cè)、檢修之用，綜合上述 等各方面因素其寬度取為2.0m。本次設(shè)計(jì)，大壩壩腳排水體采用棱體排水措施，按規(guī)范棱體頂面高程 高出下游最高水位1m為原則，校核洪水時(shí)下游水位可由壩址流量水位曲 線查得為2755.22m，最后取棱體頂面高程為2756.3m，堆石棱體內(nèi)坡取 1:1.5，外坡取1:2.0，頂寬2.0m，下游水位以上用貼坡排水。大壩壩體防滲采用粘土斜心墻，壩基采用混凝土

6、防滲墻。1.5泄水建筑物設(shè)計(jì)壩址地帶河谷較窄，山坡陡峻，山脊高，經(jīng)過比 較樞紐布置于河彎地段。由于兩岸山坡陡峻，無天然埡口如采取明挖溢洪 道的泄洪方案，開挖量大，造價(jià)較高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置 于岸(右岸)，采取“龍?zhí)ь^”無壓泄洪的型式與施工導(dǎo)流洞結(jié)合。為滿 足水庫放空水位2770.0m的要求，還與導(dǎo)流洞結(jié)合設(shè)置了放空洞。根據(jù)調(diào)洪演算和計(jì)算比選確定溢流孔口尺寸7m某15.5m洞身尺寸為 7m11.0m，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)溢流孔口后以1:1坡度連接，反弧段以60.0m半 徑圓弧相連接，見圖7.1一隧洞縱坡面布置。1.6施工組織設(shè)計(jì)本工程擬定2022年開工，從截流開始到大壩填筑 完畢計(jì)4年，在

7、現(xiàn)有施工能力及保證質(zhì)量的前提下，盡可能縮短工期，提 早發(fā)揮效益。截流和攔洪日期.針對(duì)該河流的水文特性，11月開始流量明顯下 降，此時(shí)水深只有1.0m左右，因此，設(shè)計(jì)截流日期定為2022年11月1 日15日。實(shí)際施工中，根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文、氣象條件及實(shí)際水情進(jìn)行調(diào)整。2022年5月洪水期開始，圍堰開始攔洪，圍堰上升速度應(yīng)以搶修到 攔洪水位以上為原則。水庫蓄水過程一般按80%90%的保證率的流量過程線來預(yù)測(cè)，初始 發(fā)電水位為70%工作水深，即2808.5m。根據(jù)計(jì)算從8月1日封孔蓄水， 到9月底即可蓄到初始發(fā)電水位。因此第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電日期定為2022年 10月1日。實(shí)際發(fā)電日期根據(jù)當(dāng)時(shí)水文、氣象條件及

8、水情進(jìn)行調(diào)整。(3)大壩竣工日期。按4m/月的速度上升，在2022年底實(shí)現(xiàn)大壩填筑 完成。本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯(cuò)于其間，地形變化劇 烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)河流，地表大部分為松軟沙巖、頁 巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸 有崩塌現(xiàn)象。本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總 面積的20%，林木面積約占全區(qū)的30%，其種類有松、杉等。其余為荒山 及草皮覆蓋。2.1.2氣象降雨(1)氣象本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年四月特別干燥，其相對(duì)濕度在51%73%之間，夏季因降雨日數(shù)較 多，相對(duì)濕度隨之增大，一般變

9、化范圍為67%86%。該地區(qū)一般14月 風(fēng)力較大，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為15m/，風(fēng)向?yàn)槲鞅逼?，水庫吹程?2km。 年平均氣溫約為12.8C，最高氣溫為30.5C，發(fā)生在7月份，最低氣溫- 5.3C，發(fā)生在1月份，見表2.1.1、2.1.2。表2.1.1月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表(C) 月份123456月平均氣溫 4.88.311.214.816.318.0 月份 789101112 氣溫 18.818.316.012.48.65.912.8表2.1.2平均溫度日數(shù)(天) 月溫度 (C)123456789101112V061.20.3000000003.10302526.830.73031303131303

10、13027.930000000000000 (2) 降雨該地 區(qū)最大年降水量可達(dá)1213mm，最小為617mm，多年平均降水量為905mm。E江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實(shí)測(cè)最大 流量為700秒，而最小流量為0.5。多年平均流量17。經(jīng)頻率分析，求得 不同頻率的洪峰流量見表2.1.4、2.1.5。表2.1.4多年統(tǒng)計(jì)不同頻率洪峰流量頻率（）0.0512510流量（）23201680142011801040表2.1.5各月不同頻率洪峰流量（單 位：）月份 P1234567891011121%4619121960012401550121067039028372%3617111

11、5530 11201360109060031023335%23149114208501100830480250162810%1911793 707609807204102101523固體徑流：E江為山區(qū)性河流，含沙量大小均隨 降水強(qiáng)度及降水量的大小而變化，平均含沙量達(dá)0.5kg/m3。枯水期極小， 河水清澈見底，初步估算30年后壩前淤積高程為2765m。2.2工程地質(zhì)2.2.1水庫地質(zhì)庫區(qū)內(nèi)出露的地層有石灰?guī)r、玄武巖、 火山角礫巖與凝灰?guī)r等。經(jīng)地質(zhì)勘探認(rèn)為庫區(qū)滲漏問題不大，但水庫蓄水 后，兩岸的坡積與殘積等物質(zhì)的坍岸是不可避免的，經(jīng)過勘測(cè)，估計(jì)可能 塌方量約為300萬m3,在考慮水庫淤積問題時(shí)

12、可作為參考。2.2.2壩址地質(zhì)壩址位于E江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩， 坡降不太大，兩岸高山聳立，構(gòu)成高山深谷的地貌特征。壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量火山角礫巖和凝灰?guī)r穿構(gòu)，對(duì)其 巖性分述如下：（1）玄武巖一般為深灰色、灰色、有含泥量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石石脈，石英脈 等穿其中，這些小脈都是后來沿裂隙充填進(jìn)來的。堅(jiān)硬玄武巖應(yīng)為不透水 層，但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，透水性也會(huì)隨之增加，其礦物成份為普通輝石、 檢長(zhǎng)石、副成分為綠泥石、石英、方解石等。由于玄武巖成分不甚一致， 風(fēng)化程度不同，力學(xué)性質(zhì)亦異，可分為堅(jiān)硬玄武巖、多孔玄武巖，破碎玄 武巖、軟弱玄武巖、

13、半風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖。其物理力學(xué)性質(zhì)見表 2.2.1、2.2.2。表2.2.1壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表巖石名稱比重 容重Y（KN/m3）采用抗壓強(qiáng)度（MPa）半風(fēng)化玄武巖3.0129.650破碎玄武巖 2.9529.250-60 火山角礫巖 2.9028.735 120 軟弱玄武巖 2.8527.010 -20堅(jiān)硬玄武巖2.9629.2100-160多氣孔玄武巖2.8527.870 180表 2.2.2全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表天然含水率W%干容重yKN/比重 液限Wl塑限Wp塑性指數(shù)IP壓縮系數(shù)a浸水固結(jié)塊剪力0 0.5cm3/KN34cm3/KN內(nèi)摩擦角凝聚力KPa2.516.

14、32.9747.332.2616.90.05970.015128.3824.0 滲透性：經(jīng)試驗(yàn) 得出發(fā)值為4.147.36m/d。（2）火山角礫巖角礫為玄武巖，棱角往往不明顯，直徑為2 15cm，膠結(jié)物仍為玄武巖質(zhì)，膠結(jié)緊密者抗壓強(qiáng)度與堅(jiān)硬玄武巖無異，其 膠結(jié)程度較差者極限抗壓強(qiáng)度低至350Mpa。（3）凝灰?guī)r成土狀或頁片狀，巖性軟弱，與砂質(zhì)粘土近似，風(fēng)化 后成為粘土碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。（4）河床沖積層主要為卵礫石類土，砂質(zhì)粘土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石滲雜其中，卵礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r 和砂巖占極少數(shù)，沿河谷內(nèi)分布。壩基部分沖積層厚度最大為32m，一般 為

15、20米左右?？堪哆呑钌贋閹酌?。顆粒組成以卵礫石為主，砂粒和細(xì)小 顆粒為數(shù)很少。卵石最小直徑一般為10100mm；礫石直徑一般為210mm；砂粒直徑0.050.2mm；細(xì)小顆粒小于0.1mm。沖積層的滲透性能：經(jīng)抽水試驗(yàn)后得滲透系數(shù)K值為3某10-2cm/ 1.0某10-2cm/。沖積層剪力實(shí)驗(yàn)成果見表2.2.3。表2.2.3沖積層剪力試驗(yàn)成果表土壤名稱項(xiàng)目計(jì)算值容重（控制） KN/m3含水量（控制）三軸剪力（塊剪）應(yīng)變控制浸水固結(jié)快剪內(nèi)摩 擦角凝聚力KPa內(nèi)摩擦角凝聚力KPa含中量細(xì)粒的礫石次數(shù)17128822最 大值 24.38.6647 1537.0325410.5 最小值 22.24.2

16、7353012.017550 平均值 23.086.4740 3418.225255.3 小值平均值 37 320.148 備注三 軸剪力土樣控制系篩去大于4顆粒后制備的。試驗(yàn)時(shí)土樣的容重為控制容 重。應(yīng)變控制土樣的容重系篩去大于0.1后制備的。以上兩種試驗(yàn)的土樣 系擾動(dòng)的。（5 ） 坡積層在水庫區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見到，為經(jīng)短距離搬 運(yùn)沉積后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。2.2.3地質(zhì)構(gòu)造壩址附近無大的斷層，但兩岸露出的巖石、節(jié)理特別 發(fā)育，可以分為兩組，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向 西北； 另一組的走向與巖層傾向大致相同，傾角一般都較大，近于垂直， 裂隙清晰，且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物

17、所充填，節(jié)理間距密者0.5m即有一條，疏者 35m即有一條，所以沿岸常見有巖塊崩落的現(xiàn)象。上述節(jié)理主要在砂巖、 泥灰?guī)r與玄武巖之類的巖石內(nèi)產(chǎn)生。2.2.5地震烈度本地區(qū)地震烈度定為7度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取 0.65。2.3建筑材料2.3.1料場(chǎng)的位置和儲(chǔ)量各料場(chǎng)的位置與儲(chǔ)量見壩區(qū)地 形圖。由于河谷內(nèi)地形平坦，采運(yùn)尚方便。沙礫料料場(chǎng)位于壩址上下游各 有四處，總量達(dá)1850萬m3。粘性土料料場(chǎng)于上游有三處，下游兩處，總 量190萬m3。料場(chǎng)距壩址2km左右。各砂礫石料場(chǎng)滲透系數(shù)K值為2.0某10 2cm/。最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27。石料堅(jiān)硬玄武巖可作 為堆石壩石料，儲(chǔ)量較豐富，總

18、儲(chǔ)量450萬m3,在壩址附近有石料場(chǎng)一 處，覆蓋層淺，開采條件較好。2.3.2各建筑材料的物理力學(xué)性質(zhì)粘土的物理力學(xué)性質(zhì)見表2.3.1， 砂石料的顆粒級(jí)配及物理力學(xué)性質(zhì)見表2.3.22.3.3，各料場(chǎng)的天然休止 角見表2.3.4。表2.4.1各高程淹沒情況高程（m）280728122817282228272832淹沒人口（人）3500364038904060532071402.4.2交通運(yùn)輸壩址下游120km處有鐵路干線通過，已建成公路離壩址僅20km，因此交通尚稱方便。3工程等別及建筑物級(jí)別根據(jù)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）之規(guī)定，水利水電樞紐工程

19、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)模由庫容決定，由 于該工程正常蓄水位為2821.4m，庫容約為3.85億m3，估計(jì)校核情況下 的庫容不會(huì)超過10億m3，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（SDJ12-1978），該工程等別為二 等，工程規(guī)模屬于大（2）型，主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)， 臨時(shí)性建筑物級(jí)別為4級(jí)。4洪水調(diào)節(jié)計(jì)算4.1防洪標(biāo)準(zhǔn)該工程主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，根據(jù) 防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201-94）規(guī)定2級(jí)建筑物土壩堆石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)采用 100年一遇設(shè)計(jì)，2000年一遇校核，水電站廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇 設(shè)計(jì)，5

20、00年一遇校核。臨時(shí)性建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇標(biāo)準(zhǔn)。表4.2.1E江水利樞紐工程壩址處設(shè)計(jì)洪水過程線時(shí)段（At=3）典型洪水設(shè)計(jì)洪水校核洪水時(shí)段（At=3）典型洪水設(shè)計(jì)洪水校核洪水100.00.01715.0211.8292.425.070.697.51813.0183.5253.4315.0211.8292.41911.5162.4224.2430.0423.5584.92010.0141.2195.0580.01129.4155 9.72110.0141.2195.06119.01680.02320.0229.5134.1185.2790.01270.61 754.6238.0112.

21、9156.0860.0847.11169.7245.070.697.5950.0705.9974.8 254.056.578.01040.0564.7779.8263.042.458.51135.0494.1682.4272.02 8.239.01230.0423.5584.9281.014.119.51325.0352.9487.4290.00.00.01 422.5317.6438.7ma 某(m3/)119.01680.02320.01520.0282.4389.9 洪量(萬 m3)78611092153181617.5247.1341.2 倍比 KQ 14.119.54.3 調(diào)洪演算4

22、.3.1庫容曲線該水庫庫容曲線根據(jù)提供的曲線圖量算得高程容 積、面積表見表4.3.1。水庫運(yùn)用方式：洪水來臨之前用閘門控制關(guān)水，當(dāng)洪水來臨時(shí)，并且 庫水位漲到防洪限制水位時(shí)，開閘泄洪，起始由于來量較小，可以控制下 泄流量等于來流量，水庫保持汛前限制水位不變，當(dāng)來水流量繼續(xù)加大， 無法保持汛限水位不變時(shí)，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。4.3.4泄洪能力本次根據(jù)確定的泄洪方式，進(jìn)行泄流能力分析，根據(jù) 無壓隧洞自由計(jì)算其過流能力，泄流公式按下式計(jì)算。m自由出流系數(shù)，取0.485；b溢流孔寬；H0H0=H+av2/2g，H堰上水頭，考慮上游堰前水域開闊，取H0二H。E江水庫

23、泄洪設(shè)施不同方案的泄流能力曲線見表4.3.2。表4.3.1調(diào)洪演算成果表方案堰頂高程AzS)洞寬B (m) 工況下泄流量Q (m3/) 庫容V (萬m3) 庫水位Z (m) 一 2810m7m設(shè) 計(jì) 672.6411232822.60 校核 753.7432162823.58 二 2805m7m 設(shè)計(jì)1040.4394752821.85 校核 1114.2412002822.63 三 2810m6m 設(shè)計(jì)1089.2415662822.80 校核 1650.7438912823.90 四 2805m6m 設(shè)計(jì)905.5398482822.02 校核 978.4418392822.93 五 28

24、10m8m 設(shè)計(jì)752.2407042822.41 校核 837.4426932823.334.3.6 方案選擇根據(jù)以上方 案只有一、五能滿足泄流量Q900m3/，因而需對(duì)一、五方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì) 進(jìn)行比較，同時(shí)也應(yīng)結(jié)合導(dǎo)流問題。一、五兩方案堰頂高程均為2810m， 第五方案雖然庫水位較低，但是與第一方案相比相差甚小，而洞寬相對(duì)較 大，會(huì)增大溢洪道開挖工程量，故選擇第一方案較為合適，即堰頂高程為 Z=2810m，溢流孔口凈寬B=7m，設(shè)計(jì)水位2822.60m，校核水位2823.58m， 設(shè)計(jì)泄洪流量672.6m3/,校核泄洪流量753.7m3/。圖5.1沿壩軸線方向的大壩斷面地質(zhì)剖面圖5.1.2壩

25、型選擇所選的壩 軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖石透水性大，基巖的強(qiáng)度較底，且不 完整。從地質(zhì)條件看不宜建拱壩及支墩壩。較高的混凝土重力壩也要求修 建在巖石基礎(chǔ)上，并且需要消耗大量水泥。土石壩適應(yīng)地基變形能力較強(qiáng)， 對(duì)地基的要求較低，并能就地取材。通過各種不同的壩型進(jìn)行定性的分析 比較，綜合考慮地形條件、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等 因素，最終選擇土石壩的方案。5.2樞紐布置根據(jù)工程功能以及滿足正常運(yùn)行管理要求，該樞紐由土 石壩、泄洪隧洞、沖沙放空洞、水電站（包括：引水隧洞、調(diào)壓井、壓力 管道、電站廠房、開關(guān)站）等建筑物組成。5.2.1擋水建筑物一土壩擋水建筑物按直線布置，土壩布置

26、在河彎地 段上。5.2.2泄水建筑物一泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，為縮短長(zhǎng)度、減小 工程量，泄洪隧洞布置在凸岸（右岸），這樣對(duì)流態(tài)也較為有利，考慮到 引水發(fā)電隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜，為減 少泄洪時(shí)影響發(fā)電，進(jìn)出口相距80100m以上，沖沙放空洞位于泄洪隧洞 與水電站引水隧洞之間。5.2.3水電站建筑物引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，在泄洪隧洞與 大壩之間，由于風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅(jiān)硬玄武巖上，開關(guān) 站布置在廠房旁邊。本次根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)性、正常運(yùn)行安全穩(wěn)定性以及地形地質(zhì)條件等各方 面因素要求，并且將沖沙放空洞和泄洪隧洞與施工導(dǎo)流隧洞相結(jié)合對(duì)樞紐 建筑物進(jìn)行了布置

27、。樞紐平面布置見圖5.2。土石壩按其施工方法可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破 堆石壩、水中倒土壩和水力沖填壩。從地形地質(zhì)條件以及附近建筑材料來 看本次設(shè)計(jì)壩型應(yīng)選擇碾壓式土石壩。碾壓式土石壩根據(jù)土料配置的位置 和防滲體所用材料種類的不同，又分為均質(zhì)壩和土質(zhì)防滲體分區(qū)壩、非土 質(zhì)材料防滲體分區(qū)壩。均質(zhì)壩材料單一，工序簡(jiǎn)單，但壩坡較緩，剖面大，工程量大，施工 易受氣候影響，冬季施工較為不便，壩體空隙水壓力大。從本工程來看， 經(jīng)探明壩址附近可筑壩的土料只有190萬m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足均質(zhì)壩填筑 土料數(shù)量上的要求，因此從材料上考慮均質(zhì)壩方案是不宜采用的。土質(zhì)防滲體分區(qū)壩主要有心墻壩、斜心墻壩、

28、斜墻壩和多種土質(zhì)壩等 類型。心墻壩土質(zhì)防滲體設(shè)在壩體中部，兩側(cè)為透水性較好的砂石料，該壩 型粘性土料所占比重不大，施工受季節(jié)影響較小，但施工時(shí)心墻與壩體同 時(shí)填筑，相互干擾較大。斜心墻壩和心墻壩基本類似，并且可以改善壩體應(yīng)力狀態(tài)，能顯著減 弱壩殼對(duì)心墻的“拱效應(yīng)”，其抗裂性能優(yōu)于心墻壩和斜墻壩。斜墻壩土質(zhì)防滲體設(shè)在上游或接近上游面，該壩型斜墻與壩體施工干 擾小，但其抗震性和適應(yīng)不均勻沉降的性能不如心墻壩。由于該工程所在 地區(qū)為地震烈度定為7度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取0.65，故不宜采用 斜墻壩。多種土質(zhì)壩施工工序復(fù)雜，相互干擾較大，施工易受氣候影響，在此 不予采用。非土質(zhì)材料防滲體壩的防滲體一

29、般有混凝土、瀝青混凝土或土工膜等 材料組成，而其余部分由土石料組成，因工程附近建筑才來哦豐富，為就 地取材不宜采取該壩型。由上述比較可以看出，斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)，斜 心墻有足夠的斜度，能減弱壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)作用；斜心墻壩對(duì)下游 支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻壩的應(yīng)力狀態(tài)較好，因而最終 采用斜心墻壩的方案。6.2大壩輪廓尺寸的擬定大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程，壩頂寬度、 上下游壩坡、防滲體等排水設(shè)備。6.2.1壩頂高程計(jì)算根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL2742001) (以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”)規(guī)定，壩頂高程分別按照正常蓄水位加正常運(yùn)用條 件下的壩頂超高、設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用

30、條件下的壩頂超高、校核水位加非 常運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算，因該地區(qū)地震烈度為7，故還需考慮正 常蓄水位加非常運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種 工況最大值，同時(shí)并保留一定的沉降值。平均波高及平均波長(zhǎng)按下式計(jì)算：式中：hm平均波高，m； Tm平均周期，； W計(jì)算風(fēng)速，m/； D風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m； Hm水域平均水深，m； g重力加速度，取9.81m/2； Lm平均波長(zhǎng)，m。平均波浪爬高Rm參照“規(guī)范”附錄A.1.12計(jì)算，初步擬定水庫大壩 上游壩坡為m=2.5,故波浪平均爬高按“規(guī)范”附錄A.1.12式計(jì) 算： 式中：一一斜坡的糙率滲透性系數(shù)，護(hù)面類型為砌石護(hù)面確定=0.75；經(jīng)驗(yàn)系

31、數(shù)，由風(fēng)速W、坡前水深H、重力加速度g所組成的無維量，查表A.1.12-2得設(shè)計(jì)條件：=1.00； 校核條件： =1.00；m斜坡的坡度系數(shù)。最大波浪在壩坡上的爬高設(shè)計(jì)值R按2級(jí)土石壩取累積概率P=1%爬 高值R1%計(jì)算。根據(jù)計(jì)算該水庫在設(shè)計(jì)條件下和校核條件下的累積概率 P=1%的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Kp值為2.23。風(fēng)浪壅高按下式計(jì)算： 式中：K綜合摩阻系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般 采用K=3.6某10-6；B 風(fēng)向與水域中線的夾角；其他符號(hào)同前。根據(jù)以上公式及參數(shù)，壩頂超高計(jì)算成果見表3.1.1。表3.1.1壩頂超高計(jì)算成果表工況水位(m)設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/)平均波長(zhǎng)(m) 平均波高(m)平均波浪爬高(m)風(fēng)浪壅高(

32、m)設(shè)計(jì)爬高(m)安全加高(m)壩頂超高(m)設(shè)計(jì)(P=1%)2822.4124.07.570.250.380.0320.851.01.88 校 核(P=0.05%)2823.3315.011.810.380.590.0121.320.51.84 由于水庫所在 地區(qū)地震基本烈度7，按水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(SL29397)， 水工建筑物抗震計(jì)算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震區(qū)的地震涌 浪高度，可根據(jù)設(shè)計(jì)烈度和壩前水深，一般涌浪高度為0.5m1.5m，該 水庫地震涌浪高度取用1.0m，不考慮地震作用的附加沉陷計(jì)算。根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL274-2001)第5.3.3條規(guī)定，壩 頂高

33、程分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值：1、設(shè)計(jì)洪水位加正常 運(yùn)用情況的壩頂超高：2822.41+1.88 = 2824.29m；2、正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高：2821.4+1.88=2823.28m；3、校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高：2823.33+1.84=2825.17m；4、正常蓄水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高，再加地震安全加 高： 2821.4+1.84+1.0=2824.24m。經(jīng)計(jì)算可以看出該大壩壩頂高程由校核情況控制為2825.17m，取 2825.2m。6.2.2壩頂寬度壩頂寬度主要取決于交通需要、構(gòu)造要求和施工條件， 同時(shí)還要考慮防汛搶險(xiǎn)、防空、防震等特殊需要。

34、根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定，壩 頂無特殊要求時(shí)，高壩的頂部寬度可選用1015m，中低壩可選用510m。 該水庫擋水大壩壩基高程為2750，根據(jù)計(jì)算壩高為75.2m，大于70m，屬 高壩，故綜合各方面因素可取該土石壩壩頂寬度為10m。6.2.3壩坡與戧道土石壩的壩面坡度取決于壩高、筑壩材料性質(zhì)、運(yùn) 用情況、地基條件、施工方法及壩型等因素。一般是參考以建成類似工程 的經(jīng)驗(yàn)擬定壩坡，再通過計(jì)算分析，逐步修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前 提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程量。根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游壩坡上部取2.5,下部取3.0，下游 自上而下均取2.50，下游在2800m、2775m高程處各變坡一次。在

35、壩坡改變處，尤其在下游坡，通常設(shè)置1.52m寬的馬道(戧道) 以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時(shí)兼作交通、觀測(cè)、檢修之用， 綜合上述等各方面因素其寬度取為2.0m。6.2.4壩體排水由于本地區(qū)石料比較豐富，故采用堆石棱體排水比較 適宜，另外采用棱體排水可以降低壩體浸潤(rùn)線，防止壩坡凍漲和滲透變形， 保護(hù)下游壩址免受尾水淘刷，并可支撐壩體，增加下游壩坡的穩(wěn)定性。按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位1m為原則，校核洪水時(shí)下游 水位可由壩址流量水位曲線查得為2755.22m，最后取棱體頂面高程為 2756.3m，堆石棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:2.0,頂寬2.0m，下游水位 以上用貼坡排水。6

36、.2.5大壩防滲體大壩防滲體的設(shè)計(jì)主要包括壩體防滲和壩基防滲兩 個(gè)方面。(2)壩基防滲由壩址處地質(zhì)剖面圖，可知該壩基為砂礫石地基，對(duì)砂礫石地基防滲措施主要有開挖截水槽回填粘土、混凝土防滲墻、帷幕 灌漿等措施。從材料來看由于附近粘土材料儲(chǔ)量較少，故不適合采用粘土截水槽， 又根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SL2742001)，80m以內(nèi)的砂礫 石地基可采用混凝土防滲墻，由壩址處地質(zhì)破面圖，該壩基河槽段砂礫石 最大層厚為32m，因此該壩基河床中部及兩岸坡均采用混凝土防滲墻，根 據(jù)水工建筑物教材，厚度取0.8m，防滲墻伸入壩體防滲體的長(zhǎng)度不小于 1/10倍壩高，本次設(shè)計(jì)取7.5m，防滲墻布置在心墻底面中部

37、偏上，根據(jù) 規(guī)范”規(guī)定墻體底部應(yīng)深入巖基0.51.0m，本次設(shè)計(jì)取0.5m，岸坡混 凝土防滲墻底高程沿岸坡逐漸變化。大壩剖面尺寸設(shè)計(jì)見圖6.1。圖6.1大壩最大壩高處剖面尺寸圖6.3 土料設(shè)計(jì)筑壩土料的實(shí)際與土 壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案以及工程造價(jià)有關(guān)，一般力求壩體內(nèi)材料分區(qū)簡(jiǎn)單， 就地、就近取材，因材設(shè)計(jì)。土料設(shè)計(jì)主要任務(wù)是確定粘壤土的填筑干容 重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對(duì)密度和 干容重等指標(biāo)。6.3.1粘性土料設(shè)計(jì)（1） 計(jì)算公式粘壤土用南京水利科學(xué)研究所 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀做擊實(shí)試驗(yàn)求最大干容重、最優(yōu)含水量（一般采用25擊，其 擊實(shí)功能為86.3tm/m3）。由于最優(yōu)含

38、水量隨壓實(shí)功能的大小而變，故 在土料的設(shè)計(jì)中常根據(jù)土料的實(shí)際施工機(jī)具的壓實(shí)功能，選擇相應(yīng)的最優(yōu) 含水量作為填筑土料的含水量。根據(jù)國內(nèi)外的筑壩經(jīng)驗(yàn)，常將粘土的填筑 含水量控制在最優(yōu)含水量的附近，其上下偏離最優(yōu)含水量控制A2%3%。根據(jù)以上的擊實(shí)次數(shù)和擊實(shí)功能，得出的多組平均最大干容重和平均 最優(yōu)含水量。設(shè)計(jì)干容重為： 式中： 設(shè)計(jì)干容重，（g/cm3）；一在相應(yīng)擊實(shí)功能下的平均最大干容重，（g/cm3）；m施工條件系數(shù)（或稱壓實(shí)系數(shù)）。對(duì)于1、2級(jí)高壩，m的值采用0.960.99 之間，三四級(jí)壩或低壩可采用0.930.96，本設(shè)計(jì)取m=0.98。粘性土的填筑含水量W為： W=WP+BIP式中：

39、WP土 的塑限；IP土的塑性指數(shù)；B稠度系數(shù)，對(duì)高壩可取-0.10.1之間，低壩可取0.10. 2之間，本設(shè)計(jì)取B=0.07。設(shè)計(jì)最優(yōu)含水量為：用下述公式計(jì)算最大干容重作為校核參考：二式中：一一土粒的比重；壓實(shí)土的含氣量，粘土可取0.05，砂質(zhì)粘土取0.04，壤土可取0.03，本設(shè)計(jì)取為0.05。運(yùn)用下式作校核： N1.021.12式中： 一一土料場(chǎng)的自然干容 重； 對(duì)1、2級(jí)壩，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，以便復(fù)核，并據(jù)以選 定施工碾壓參數(shù)。(2)計(jì)算成果粘土料的設(shè)計(jì)成果見表6.3. 1表6.3.1粘性土料設(shè)計(jì)成果表料場(chǎng)12123比重2.672.672.652.742.7最優(yōu)含水量 22.072

40、1.0222.323.816.9 設(shè)計(jì)干密度(g/cm3) 1.61.651.561.541.8 塑限含 水量 wp1.5681.6171.52881.50921.764 填筑含水量 w21.7820.6823.2824.6619.02 自然含水量21.7821.7922.3023.7218.88 塑性指數(shù) 24.824.225.626.315.9 孔隙此 e19.4621.724.5723.514 濕密度 p(g/cm3)0.7030.6510.7330.8160.531 浮密度 p(g/cm3)35.71636.84835.61737.30035.068 內(nèi)摩擦角 0.9811.0110.

41、9520.9581.111 粘聚力 (kpa)24.6725.5023.1721.528 滲透系數(shù) k (106cm/)4.3174.81.93.963.0 (3)土料的選用已經(jīng)探明上下游共有5個(gè)粘土料場(chǎng)，總儲(chǔ)量為190萬m3,因地理位置不同，各料場(chǎng)的物理性質(zhì)、 力學(xué)性質(zhì)、和化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”為原 則。根據(jù)上述土料物理力學(xué)性質(zhì)從滲透系數(shù)的角度來看均滿足規(guī)范要求， 因?yàn)楦鶕?jù)筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滲透系數(shù)一般對(duì)均質(zhì)壩不大于110-4 cm 3/，對(duì)心墻或斜墻不大于110-5cm3/1#下和3料場(chǎng)的塑性指數(shù)小于 20,從壓的角度宜采用1#下和3料場(chǎng)的粘土料，所以可將1

42、#下和3料場(chǎng) 作為主料場(chǎng)，其余幾個(gè)料場(chǎng)作為輔助料場(chǎng)。6.3.2壩殼砂礫料設(shè)計(jì)（1）計(jì)算公式壩殼砂礫料設(shè)計(jì)指標(biāo)以相對(duì)密實(shí)度表示如下：，或式中：ema某最大孔隙比，ema某二； emin最小孔隙比，emin=；e填筑的沙、沙卵石、或地基原狀沙、沙卵石的孔隙比，e二； 一一沙粒比重；一一最大干容重，由試驗(yàn)求得； 最小干容重，由試驗(yàn)求得；填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。非粘性土料填筑一般要達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，對(duì)于砂土要求Dr不小于 0.70；對(duì)于砂礫石，則依壩的級(jí)別而定，1、2、3級(jí)壩Dr不小于0.75,4、5級(jí)壩不小于0.70。在地震區(qū)要求更高。一般沙礫料的干容重KN/m3。（2）計(jì)算成果砂

43、礫料的設(shè)計(jì)成果見表6.3.2表6.3.2砂礫料設(shè)計(jì)成果表料場(chǎng)4123不均勻系數(shù)43454534大于5mm礫石含量%45484642比重 0.752.752.752.73 設(shè)計(jì)干容重 ra1.86591.86591.86591.8524 設(shè)計(jì)孔隙 比 e0.47380.47380.47380.4738 保持含水量%5555 濕容重 ru1.961.961.961.95 浮容重 r1.191.191.191.174 內(nèi)摩檫角 3630351035203640粘聚力 0000 滲透系數(shù) 10-2cm/2222 （3）砂礫 料的選用除料場(chǎng)的不均勻系數(shù)不滿足要求外，其余幾個(gè)料場(chǎng)，滲透系數(shù)、 礫石含量、不

44、均勻系數(shù)能滿足要求，故而都可作為筑壩的砂礫料。施工時(shí) 可考慮上游料填在壩的上游測(cè)，下游砂礫料填在下游測(cè)，這樣有利于施工， 減小相對(duì)干擾。從顆粒級(jí)配曲線可以看出、料場(chǎng)級(jí)配較好，物理力學(xué)指標(biāo) 也較高，應(yīng)優(yōu)先采用。砂礫料場(chǎng)上下游共8處，總量為1850萬立方米，大壩工程在400萬 立方米左右。用兩個(gè)料場(chǎng)可能數(shù)量不足，可以、料場(chǎng)砂礫料作為輔助之用。6.4滲流計(jì)算土石壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤(rùn)線的位置，為壩 體的穩(wěn)定分析和布置觀測(cè)設(shè)備提供依據(jù)；同時(shí)確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區(qū)的滲透坡降， 檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。6.4.1計(jì)算方法

45、選擇水力學(xué)方法解土壩滲流問題。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲 流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近視解土壩滲流問題， 計(jì)算假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6.2。圖6.2滲流計(jì)算示意圖通過防滲體神流量：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；a 防滲體等效和傾角；K2混凝土防滲墻滲透系數(shù)，m/； T1下游水深；T沖積層厚度，取最大值35m；D防滲墻厚度；K1防滲體后滲透系數(shù)，2某10-4m/；KT沖積層滲透系數(shù)，2某10-4m/； 假設(shè)：不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用；由于沙礫料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，

46、逸出水位與下游水位相差不是很大，認(rèn)為不會(huì)形成逸出高度；對(duì)于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流時(shí)由于橫向落差，此時(shí)實(shí) 際上不是平面滲流，但計(jì)算仍按平面滲流計(jì)算，近似認(rèn)為下0游水位為零。由于河床沖積層的作用，岸坡實(shí)際不會(huì)形成逸出點(diǎn)，計(jì)算時(shí)假定浸潤(rùn) 線末端即為壩趾。6.4.2計(jì)算斷面及計(jì)算情況的選擇對(duì)河床中間斷面II及左右對(duì)稱 的兩典型斷面IIII、IIIIII進(jìn)行滲流計(jì)算，計(jì)算主要針對(duì)正常蓄水 及設(shè)計(jì)洪水的工況進(jìn)行。6.4.3計(jì)算結(jié)果滲流計(jì)算結(jié)果見表6.4.1。表6.4.1滲流計(jì)算成果表計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位上 游水深 H(m) I-l 71.472.6IITI34.035

47、.2m-m32.033.2 下游水深 t(m)I-I 2.205.06II-II00m-m00 逸出水深 H1(m)I -I 2.21085.0648H-n0.16590.1718m-m0.16250.1687 滲流量 q (10- 4M3/.m) I-I 9.309.58n-H3.033.25m-m2.752.96 總滲流量 Q (萬 m3/d) 1.3871.4426.4.4滲透穩(wěn)定驗(yàn)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。滲透坡

48、降的計(jì)算公式： 式中：一一上游水深減逸出水深；防滲體的平均厚度.計(jì)算成果見表6.4.2：表6.4.2各種工況滲流逸出點(diǎn)坡降斷面Iinnmm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J6.046.094.074.263.924.11填筑土料的安全坡降，根據(jù)實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)一般為510，故而認(rèn)為滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻有反 濾層，故而認(rèn)為不會(huì)發(fā)生滲透破壞。6.4.5成果分析與結(jié)論以斜心墻、混凝土防滲墻與兩岸壩肩開挖風(fēng)化 巖填以粘土形成粘土截水墻的垂直防滲帶作為防滲措施?？倽B流在正常蓄 水時(shí)為0.161m3/，設(shè)計(jì)洪水時(shí)為0.167m3/，與同類工程相比顯然是很小 的。在計(jì)算中并考慮繞壩滲流及巖基透水

49、，混凝土防滲墻的滲透系數(shù)應(yīng)取 較大值，這樣取值估計(jì)的滲流量可能大于實(shí)際滲流量，但壩的滲透坡降 仍滿足設(shè)計(jì)要求，說明取值合理.6.5穩(wěn)定計(jì)算6.5.1計(jì)算方法按施工期、 穩(wěn)定滲流期、庫水位降落期三個(gè)控制時(shí)期核算土石壩的穩(wěn)定。心(斜心) 墻壩的上下游壩坡滑動(dòng)時(shí)形成折線滑動(dòng)面.部分浸水的非粘土壩坡，由于 水位上下的土料容重不同，有水時(shí)j、C值也有所降低，此時(shí)壩坡失穩(wěn)時(shí) 最可能的滑動(dòng)面近乎折線。在滑動(dòng)面上抗剪強(qiáng)度的發(fā)揮是一樣的，安全系數(shù)的表示方式 為； ； 式中：1、2、3為實(shí)驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。6.5.2上下游壩坡折線滑動(dòng)法計(jì)算上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果見表 6.5.1。表6.5.1大壩上下游壩坡穩(wěn)定

50、計(jì)算成果表部位計(jì)算工況上游水位（m）下游水位（m） 最小安全系數(shù)（Kmin）規(guī)范值上游坡施工期1/3 壩高 27752752.201.431.35 穩(wěn)定滲流期 2821.42755.061.421.35 水位 降落期2823.5827961.391.25正常蓄水位+地震 2821.42752.201.261.15下游坡穩(wěn)定滲流期（正 常）2821.42752.201.581.35 穩(wěn)定滲流期（設(shè) 計(jì)） 2822.602755.061.581.35 穩(wěn)定滲流期（校 核） 2823.582755.221.521.25正常蓄水位+地震 2821.42752.201.411.156.5.3穩(wěn)定成果分析

51、根據(jù)計(jì)算成果表可看出大壩 上下游坡穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，由于上游壩坡較緩，穩(wěn)定滲流期以及庫水 位降低期，不考慮地震時(shí)，Kmin=1.42，考慮地震時(shí)，Kmin=1.26； 下游 坡情況也類似，正常情況Kmin=1.58，非常情況Kmin1.52，壩的穩(wěn)定安全 系數(shù)偏大，就此而言，可考慮加陡壩坡以減小工程量.鑒于各種因素考慮 不全，實(shí)際安全系數(shù)可能要小些，故而不改變壩坡，維持原擬訂的剖面。6.6基礎(chǔ)處理部分6.6.1河床部分（1）滲流控制方案條件允許時(shí)優(yōu)先考慮垂直防滲方案。在透水層較淺（1015m以下）時(shí)，可采用回填 粘土截水槽方案，由于壩址處河床沖積層平均深20m，最大達(dá)35m，施工 比較困難而

52、不予采用.又由于河床有孤石，采用鋼板樁也比較困難，造價(jià) 也高。帳幕灌漿在此地存在可灌性問題?；炷练罎B墻方案，施工快、材 料省、防滲效果好，對(duì)于這種深度透水層是比較合適的，決定采用這種方 案。按混凝土的允許坡降及水頭定出厚度為0.8m.防滲墻深入河床沖積層， 底部嵌入基巖，上部與斜心墻連接。由于防滲墻兩側(cè)沖積層易沉陷，引起 防滲墻頂部粘土心墻與兩側(cè)粘土心墻的不均勻沉陷而導(dǎo)致裂縫。為此防滲 墻頂部作成尖劈狀，兩側(cè)以高塑性粘土填筑，伸入斜心墻深厚度已經(jīng)確定 為7.5m，底部深入基巖0.5m，尖劈頂寬0.25寬，詳見下文的構(gòu)造設(shè)計(jì)。（2） 防滲墻的型式、材料及布置根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于透水層厚度 為30

53、-60m的情況，采用槽板式混凝土防滲墻比較合適，設(shè)計(jì)中采用這種 型式?；炷练罎B墻要求材料有足夠的抗?jié)B能力及耐久性，能防止環(huán)境水的 侵蝕和溶蝕；有一定的強(qiáng)度，滿足壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力等各項(xiàng)強(qiáng)度要求有良好的流動(dòng)性、和易性以便在運(yùn)輸中不發(fā)生離析現(xiàn)象.而且能在水 下施工。防滲墻布置于斜心墻之下，從防滲角度來看偏上游為好，但從防裂角 度看偏下游一側(cè)好，綜合考慮布置于心墻底面中心位置。6.6.2壩肩處理壩肩兩岸為覆蓋層及全風(fēng)化巖石，深約20m，性質(zhì)較 差，為良好的透水料，底部為半風(fēng)化巖石，性質(zhì)良好，但由于節(jié)理的作用， 透水性也較強(qiáng)。針對(duì)以上情況作以下處理，設(shè)置混凝土防滲墻至半風(fēng)化巖 基，與河床部分防滲

54、墻相連，并在墻下設(shè)置灌漿孔，詳見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。6.7細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)6.7.1壩的防滲體，排水設(shè)備壩體防滲體內(nèi)斜心墻， 斜心墻上下游設(shè)置反濾層；壩基防滲體為防滲墻和粘土截水墻；壩體 排水為棱體排水。在排水體與壩體、壩基之間設(shè)置反濾層； 下游戧道設(shè) 置排水溝，并在壩坡設(shè)置橫向排水溝以匯集雨水，岸坡與壩坡交接處也設(shè) 置排水溝，以匯集岸坡雨水，防止雨水淘刷壩坡，見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。6.7.2反濾層設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).對(duì)于被保護(hù)土的第一層反濾料，考 慮安全系數(shù)為1.52.0，按太沙基準(zhǔn)確定，即式中，為濾料粒徑，小于該 粒經(jīng)土占總土重的15%，d85為被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重 的85%，d15為

55、保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%。第二層反濾料的選擇也按上述辦法進(jìn)行。按此標(biāo)準(zhǔn)天然砂礫料不能滿足要求，須對(duì)土料進(jìn)行篩選。(2)設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)結(jié)果見表6.7.1。表6.7.1反濾層設(shè)計(jì)成果表層數(shù)部位第一層第二層D50(mm)厚度 hc(cm)D50(mm)厚度hc(cm)防滲體周邊部位0.1201.030排水部位 252090606.7.3護(hù)坡設(shè)計(jì)上游護(hù)坡用于砌石因其抵御風(fēng)浪的能力較強(qiáng)，下 游壩面直接鋪上20cm的碎石作為護(hù)坡.上游護(hù)坡由至壩頂做至死水位以下 (加設(shè)計(jì)浪高)，為方便起見做至2795.0m高程，見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。6.7.4壩頂布置壩頂設(shè)置泥結(jié)石路面，壩頂向下游設(shè)1%橫坡以便

56、匯集 雨水，并設(shè)置縱向排水溝，經(jīng)坡面排水排至下游，壩頂設(shè)置欄桿以策安全， 見細(xì)部構(gòu)造詳圖。圖6.2大壩細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖7泄水建筑物設(shè)計(jì)7.1泄水方案選擇壩址 地帶河谷較窄，山坡陡峻，山脊高，經(jīng)過比較樞紐布置于河彎地段。由于 兩岸山坡陡峻，無天然埡口如采取明挖溢洪道的泄洪方案，開挖量大，造 價(jià)較高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于岸(右岸)，采取“龍?zhí)ь^” 無壓泄洪的型式與施工導(dǎo)流洞結(jié)合。為滿足水庫放空水位2770.0m的要求， 還與導(dǎo)流洞結(jié)合設(shè)置了放空洞。7.2隧洞選擇與布置樞紐布置于河彎地段，從地形上來看隧洞應(yīng)當(dāng)布 置于這樣不僅工程量省，而且水力條件也較好。從地質(zhì)來看這個(gè)山梁除表 面有一層較深

57、的風(fēng)化巖外，下部大部分為堅(jiān)硬玄武巖，強(qiáng)度較高，巖體中 夾雜著幾條破碎帶，但走向大都與隧洞軸線成較大的角度。因此將泄洪洞、 放空洞連同引水發(fā)電隧洞均布置于右岸凸出的山梁里面，見圖5.2-水利 工程樞紐布置。7.3隧洞的體型設(shè)計(jì)7.3.1進(jìn)口建筑物由于進(jìn)口岸坡地質(zhì)條件較差， 覆蓋層較厚，因而采用塔式進(jìn)口，塔頂設(shè)置操作平臺(tái)。（1）進(jìn)口喇叭口平面上不擴(kuò)散，而立面上洞頂以橢圓方程連接。L一漸變段的長(zhǎng)度；一進(jìn)口洞頂?shù)剿矶错數(shù)母叱滩?。由?guī)范可知L取隧洞本身段寬度的23倍，結(jié)合本工程L取16米， 取4米，最后橢圓方程為： 進(jìn)口堰面曲線，采用WES-型堰面曲線， 方程：為不影響泄流能力，堰高取10m，定型設(shè)計(jì)水

58、頭：取。所以曲線方程為：。進(jìn)口上游段為橢圓曲線：0.280.30，取取。所以橢圓曲線方程為： （2） 閘門型式及尺寸工作及檢修閘門均 采用平板門，設(shè)在進(jìn)口處，閘門寬7m，高為12.5m（正常水位減堰頂高程 加浪高）。7.3.2洞身斷面型式和尺寸根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，本無壓隧洞采用門洞 型斷面。調(diào)洪演算時(shí)已經(jīng)擬定溢流孔口尺寸7m某15.5m （為保證無壓泄流， 由校核洪水位減堰頂高程加相應(yīng)浪高而得，13.58+1.84=15.42m,取15.5m），由于水流經(jīng)堰頂馬上跌落，所擬洞寬不變，而高度則以斜段為1:1坡按co450折減，則洞身尺寸為7m11.0m。具體通過水面典線計(jì)算以 后確定.進(jìn)口以后與斜

59、洞連接，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以1:1坡度連接，反弧段以 60.0m半徑圓弧相連接，見圖7.1一隧洞縱坡面布置。7.3.3出口消能段隧洞出口高程定為2750.0m，由于下游出口離電站 和大壩較遠(yuǎn)，較大的沖坑不致影響大壩及電站的安全，且地質(zhì)條件容許， 因此采用挑流消能。由于隧洞出口寬度小，單寬流量集中，因而在出口設(shè) 置擴(kuò)散段。挑流參數(shù)鼻坎高程按高于下游最高水位1.0m，定為2756.0m； 根據(jù) 以往工程經(jīng)驗(yàn)挑角取。=25。； 因出口為平段，為了水流能平順挑出采 用了較大的反弧半徑R=60m。7.4隧洞的水力計(jì)算水力計(jì)算包括洞內(nèi)水面線及出口消能計(jì)算兩部分。7.4.1計(jì)算工況設(shè)計(jì)洪水位：2822.6m,下泄

60、流量：672.6m3/； 校核 洪水位：2823.58m,下泄流量：753.7m3/； 堰頂高程：2810m。因在宣泄校核洪水時(shí)也要滿足各項(xiàng)要求，因而對(duì)校核情況進(jìn)行水力計(jì) 算。7.4.2平洞段底坡的確定對(duì)于矩形斷面hc可用下列公式計(jì)算：計(jì)算得到臨界坡降；由于泄流時(shí)水流流速較大，為不影響隧洞的泄流能力， 隧洞應(yīng)做成陡坡，鑒于坡度太大施工不便，底坡取。7.4.3洞內(nèi)水面曲線由能量方程：計(jì)算得收縮斷面水深。以收縮斷面為起始位置，按公式依次向下游計(jì)算平洞段水面曲線。由于泄洪隧洞流速較大（最大達(dá)39.59m/），因而必須考慮摻氣的影 響。摻氣后水深按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下：平洞段水面線計(jì)算成果見表7.4.1。