本文格式為Word版，下載可任意編輯——郭莊水利樞紐XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

摘要

郭莊水利樞紐工程建筑物包括：主壩、溢洪道、導(dǎo)流建筑物、澆灌發(fā)電隧洞。按SDJ12—78規(guī)范中設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，工程等級為3等，水利樞紐為中型，主要建筑物按三級設(shè)計，次要建筑物按四級設(shè)計，臨時建筑我按五級設(shè)計。

根據(jù)實際與現(xiàn)有條件，本設(shè)計主要針對其中的主壩和溢洪道進(jìn)行詳盡的設(shè)計。主壩設(shè)計包括：壩工設(shè)計，滲透分析與計算，壩坡穩(wěn)定與計算，地基處理，細(xì)部構(gòu)造，兩岸連接建筑物等。

溢洪道設(shè)計包括：引水渠，泄水槽，控制段及出口效能段的結(jié)構(gòu)布置，水力計算（包括泄水過程、水面線及消能計算），細(xì)部構(gòu)造等。

關(guān)鍵字：水利樞紐工程，擋水建筑物，溢洪道

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Abstract

WaterconservancyvitalpointengineeringbuildingintheGuozhuangmainlyincludes:Maindam,spillway,leadtofollowtorelapseexcessivewaterhole,irrigationtogenerateelectricitystationfactorypremisestoconstitute.PresstheSDJ12—78thedesigninthenormstandard,theengineeringgradeisaNO.3quality,reservoirvitalpointismedium—sized,themainbuildingisaccordingtotheX-rateddesign,thenextinimportancebuildingpressfourclassesdesign,andthebuildingpressesfiveclassesdesignatthetime.

Graduatethedesignisstudent’slastteachinglinkduringtheperiodofschool,accordingtotheactualandexistingcondition,thismaindamandspillwaywhichdesignstomainlyastoit’swincarryonadetaileddesign.

Themaindamdesigninclude:thedamworkdesign,permeatesanalysisandcomputes,damascentstabilityandcalculation,foundationprocessing,minutepartstructure,cross－straitsconductionbuildingeta.

Thespillwaydesigninclude:leadawaterdikeandleakwaterthestructuredecorationthatslot,controlsegmentandexiteliminateanabilitysegment,waterconservancycalculation(includetoleakwaterprocess,surfacelineandeliminatecancompute),minutepartstructureetc.

Keywords:waterconservancy，vitalpointengineering,blockswaterbuilding

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目錄

摘要1ABSTRACT2第1章總述51.1概況51.2基本資料51.2.1水文資料51.2.2地形、地質(zhì)81.2.3當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?1.2.4水利規(guī)劃計算成果101.3工程綜合說明10第2章樞紐布置112.1樞紐組成及建筑物級別112.2建筑物類型及樞紐布置方案比較及選定122.2.1建筑物類型12第3章土壩設(shè)計153.1壩型選擇153.2地基處理及斷面擬定153.2.1地基處理163.2.2斷面擬定163.3滲流計算213.3.1計算說明213.3.2滲流計算233.4穩(wěn)定分析293.4.1計算說明293.4.2穩(wěn)定計算303.4.3綜合分析363.5細(xì)部構(gòu)造設(shè)計363.5.1壩頂布置363.5.2壩的防滲體和排水設(shè)備373.5.3反濾層設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)383.5.4護(hù)坡設(shè)計39

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第4章溢洪道設(shè)計404.1線路及型式選擇404.1.1溢洪道的位置選擇404.1.2溢洪道形式選擇404.2水力計算404.2.1溢洪道基本數(shù)據(jù)404.2.2工程布置414.2.3溢洪道的水力計算424.3溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計494.3.1溢洪道護(hù)砌高度的確定494.3.2消能計算494.3.3閘門泄洪能力計算514.4細(xì)部構(gòu)造534.4.1泄槽的襯砌534.4.2溢洪道縱剖面54XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

表1-1洪水計算成果表

項目特征值頻率(%)均值CvCs/Cv0.10.20.51251020洪峰流量(秒立米)9001.352.502710265023802080184015861290102024小時2381.352.50586563512454398342296259洪量(萬立米)三天3281.352.50692657608571520463410365六天3801.302.50783728673625586529490429表1-2郭莊水庫壩址以上不同頻率設(shè)計洪水過程線時間月77日2829時246810121416182022242460.1862053928302710206816721026794568431266125866315911519734650620801259861573430329173785032不同頻率(%)流量(秒立米)241531232743697741840342457309285167853816513100220300798148762129022118913468309810118218424962111335653062081571126725866

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表1-3相應(yīng)于各時期的流量特征值

月份頻率5%2%洪水期7001106中水期3672枯水期表1-4全年各月流量平均值：（P＝10%）

月份Q(m3/s)月份Q(m3/s)10.1682.1720.1290.6130.18100.5740.18110.5550.22120.3560.4875.77氣象：

全流域?qū)儆诩撅L(fēng)大陸性氣候，冬季寒冷枯燥，夏季炎熱多雨，年平均降水量約950毫米，且多集中在夏季的七、八月。

流域多年平均氣溫為攝氏14℃，年最低氣溫－12℃，但延續(xù)時間不長，最高氣溫可達(dá)40℃，夏秋多東南風(fēng)，冬春多北風(fēng)。全年無霜期180天，結(jié)冰期約90天，河道一般十二月封凍，次年三月上旬解凍，冰厚0.2~0.5米，岸邊可達(dá)1米。多年平均最大風(fēng)速Vmax=12m/s，水庫最大吹程：1.2km。溫升率2.5攝氏度/時。

(1)水庫年蒸發(fā)損失深度400mm，年滲損失深度500mm。(2)壩址處各月平均降雨天數(shù)

表1-5壩址處各月平均降雨天數(shù)

月份5～10mm10～20mm20～30mm＞30mm月份5～10mm10～20mm20～30mm＞30mm

10.430.14//72.292.431.432.0020.570.14//81.572.721.432.2931.430.140.1491.720.710.430.4340.971.570.57101.430.860.430.1451.721.140.430.29111.571.000.43/62.001.290.710.43120.570.29//7

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1.2.2地形、地質(zhì)

壩址處河谷較窄，寬約120m，壩基和兩岸均為安山巖，所屬時代為震旦紀(jì)巖層，風(fēng)化較重，一般風(fēng)化深1～3m，兩岸巖石袒露，高出河床50～100m，河床部分基巖埋深一般5～15m，河床質(zhì)為砂卵石，砂卵石粒徑一般為0.1～10cm，大的可達(dá)30cm，含中粗砂，基巖透水性不大。

壩址處右岸山坡高峻，巖體完整，風(fēng)化作用較輕，左岸山坡相對低矮平緩，巖石風(fēng)化較重河床右邊寬度30m，中上部坡積層厚數(shù)米，下部為褐紅粘土膠結(jié)的砂卵石厚10m，不含泥，基巖表面有較多的裂隙，狀況不如右邊，但仍是良好的地基，河床中部約90m范圍內(nèi)的砂卵石厚5～15m，內(nèi)部夾有薄層灰色淤泥，使砂卵石的力學(xué)性質(zhì)有所降低，下部基巖表層節(jié)理發(fā)育，鉆探所得巖心多為碎塊，風(fēng)化層厚0.6～3.5m，但鉆進(jìn)中不漏漿，說明基巖透水性不大，河床中有垂直方向的斷層，走向約為北45°東，屬受擠壓產(chǎn)生的，破碎帶寬數(shù)米，裂隙閉合。

壩址處沿I――I軸線地形地質(zhì)剖面圖見附圖04該地區(qū)地震烈度為7度安山巖物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下：重度26.5kN/m3，穩(wěn)固系數(shù)8～10

單位彈性抗力系數(shù)60～80MPa彈性模量1.6×104MPa1.2.3當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?/p>

1.土料

共有七個土料區(qū)，除林場在庫區(qū)外，其余都在庫區(qū)，各土料區(qū)的土料性質(zhì)和儲量詳見下表：

表1-6各土料區(qū)的土料性質(zhì)和儲量

土區(qū)名稱萬水山自然重度KN/m3范圍16.1-17.1平均值16.715.316.015.315.615.816.3自然含水量％21.019.421.322.220.221.021.0塑性含水量％24.7019.3517.95－－－－流限含水量％34.9529.2029.15－－－－土類重粉質(zhì)壤土中粉質(zhì)壤土重粉質(zhì)壤土－－－－儲量(萬m3)15.09.08.02.53.55.06.0郭莊后地15.0-15.7郭莊東崗15.8-16.6后山15.7-16.3指揮部前15.3-15.9山前林場15.5-16.015.1-16.6

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2.砂卵石

砂卵石分布在大壩上下游河灘，枯水季節(jié)河水位降低，上游在壩腳100m以外，1500m以內(nèi)，平均取深1.5m，約45萬m3，下游在壩腳100m以外，2000m以內(nèi)取深1.2m，約40萬m3，休止角經(jīng)現(xiàn)場試驗最小32?，最大40.7?。3.石料

石料來源于溢洪道開挖的安山巖。壩體430m高程以上堆石粒徑建議不小于300mm，小于300mm的用于上下游壩坡，430m高程以下，孔隙率不得超過30％。4.風(fēng)化料

在左岸壩頭有可供筑壩的風(fēng)化片麻巖。儲量68萬m3，其自然休止角37.5°-39.1°，自然含水量9％。夯實后干重度平均達(dá)18.1KN/m3(鋪厚25cm)。5.土石料的物理力學(xué)指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場和室內(nèi)試驗結(jié)果，筑壩土石料可按下表所列數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計計算。

表1-7土石料的物理力學(xué)指標(biāo)

壩體指標(biāo)單位壩基砂卵石土料(均質(zhì)壩)12.330°20.616.822.02.7119.020.010.02.0×10-52.6916.31719.320.510.51.1×10-7

土料(心、斜墻壩)13.8623.017.824.12.7116.518.319.520.710.71.0×10-82.7120.07.021.422.612.62.0×10-52.7119.010.020.922.012.02.0×10-62.7119.03.019.622.012.035°32°35°32°40°38°砂卵石水上水下風(fēng)化料水上水下堆石水上水下飽和快剪φCφC度KPa度KPaKN/m3%KN/m3KN/m3KN/m3m/s飽和固結(jié)快剪比重干重度含水量濕重度飽和重度浮重度滲透系數(shù)5.交通條件

對外交通計劃新建從平陽縣經(jīng)郭莊村到達(dá)工地的馬路，壩頂無交通要求。6.施工條件

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采用低圍堰、底孔導(dǎo)流、分期施工的導(dǎo)流方法進(jìn)行施工。各項施工輔助企業(yè)，倉庫及生活等臨時建設(shè)施布置在壩址下游兩岸。

1.2.4水利規(guī)劃計算成果淤積高程421.0m死水位427.0m正常蓄水位443.0m

設(shè)計洪水位（P=1%）450.0m，相應(yīng)的泄量1470m3/s(溢洪道泄量1350m3/s，泄洪洞泄量120m3/s)

校核洪水位（P＝0.2%）451.0，最大泄量2095m3/s，(溢洪道泄量1950m3/s，泄洪洞泄量145m3/s)

正常蓄水位、設(shè)計洪水位時下游水位405m校核洪水位時下游水位407m

1.3工程綜合說明

綜合考慮該壩址處的地形、地質(zhì)條件、建筑材料及其工程效益，選擇土石壩作為郭莊水利樞紐的擋水建筑物。主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

根據(jù)SDJ12—78《水利水電工程樞紐等別劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(山區(qū)，丘陵部分)》，綜合考慮水庫總庫容、防洪效益、澆灌面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模由庫容5030萬m3控制，屬中型。

郭莊水利樞紐組成包括：擋水建筑物、泄水建筑物和發(fā)電站建筑物。

本樞紐是以澆灌為主的綜合利用水利工程，規(guī)劃總庫容為5030萬m3，澆灌下游農(nóng)田11萬畝，水電站裝機(jī)兩臺，總裝機(jī)容量為2000千瓦，設(shè)計年發(fā)電300萬度。

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第2章樞紐布置

2.1樞紐組成及建筑物級別

樞紐布置就是研究樞紐中各個水工建筑物的相互位置，是樞紐設(shè)計中一項重要內(nèi)容，需以設(shè)計、施工、運(yùn)行管理、經(jīng)濟(jì)等各方面進(jìn)行全面論證，綜合比較，最終以若干各比較方案中選擇最好的樞紐布置方案。

郭莊水利樞紐組成包括：擋水建筑物、泄水建筑物和發(fā)電站建筑物。

根據(jù)SDJ12—78《水利水電工程樞紐等別劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(山區(qū)，丘陵部分)》，綜合考慮水庫總庫容、防洪效益、澆灌面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模由庫容5030萬m3控制，屬中型。主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)，正常運(yùn)用（設(shè)計）洪水重現(xiàn)期100~50年；十分運(yùn)用（校核）洪水重現(xiàn)期1000年。

2.1.1樞紐布置的一般原則

1.壩址、壩型選擇河樞紐布置應(yīng)與施工導(dǎo)流、施工方法和施工期限結(jié)合考慮，要在較順利的施工條件下盡量縮短工期。

2.樞紐布置應(yīng)滿足各個建筑物在布置上的要求，保證各建筑物在任何工作條件下都正常工作。

3.在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價和其年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

4.樞紐中的各建筑物布置緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起，以減少聯(lián)結(jié)建筑物。

5.盡可能使樞紐中的各部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益。6.樞紐的外觀應(yīng)與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。2.1.2樞紐組成

郭莊水利樞紐組成包括：擋水建筑物、泄水建筑物和發(fā)電站建筑物。

擋水建筑物為攔截水流、抬高水位、調(diào)蓄水量或為阻擋洪水泛濫和海水入侵而建的水工建筑物。如攔河閘、壩、堤防、海塘等?；驍r截江河、渠道等水流以壅高水位及為防衛(wèi)洪水或擋潮，而沿江河海岸修建的水工建筑物。

泄水建筑物用以排放多余水量、泥沙和冰凌等的水工建筑物。泄水建筑物具有安全排洪,放空水庫的功能。對于水庫、江河、渠道或前池等的運(yùn)行起太平門的作用，也可用于施工導(dǎo)流。溢洪道、溢流壩、泄水孔、泄水隧洞等是泄水建筑物的主要形式。和壩結(jié)合在一起的稱壩體泄水建筑物；設(shè)在壩身以外的常統(tǒng)稱為岸邊泄水建筑物。修建泄水建筑物，關(guān)鍵是要解決好消能防沖和防空蝕、抗磨損。對于較輕型建筑物或結(jié)構(gòu)，還應(yīng)防

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止泄水時的振動。泄水建筑物設(shè)計和運(yùn)行實踐的發(fā)展與結(jié)構(gòu)力學(xué)和水力學(xué)的進(jìn)展密切相關(guān)。近年來由于高水頭窄河谷宣泄大流量、高速水流壓力脈動、高含沙水流泄水、大流量施工導(dǎo)流、高水頭閘門技術(shù)以及抗震、減振、摻氣減蝕、高強(qiáng)度耐蝕耐磨材料的開發(fā)和進(jìn)展，對泄水建筑物設(shè)計、施工、運(yùn)行水平的提高起了很大的推動作用。泄水建筑物的設(shè)計主要應(yīng)確定：①水位和流量；②系統(tǒng)組成；③位置和軸線；④孔口形式和尺寸?？傂沽髁?、樞紐各建筑物應(yīng)承受的泄流量、形式選擇及尺寸根據(jù)當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)、地形以及樞紐布置和施工導(dǎo)流方案的系統(tǒng)分析和經(jīng)濟(jì)比較決定。對于多目標(biāo)或高水頭、窄河谷、大流量的水利樞紐，一般可選擇采用表孔、中孔或深孔，壩身與壩體外泄流，壩與廠房頂泄流等聯(lián)合泄水方式。中國貴州省烏江渡水電站采用隧洞、壩身泄水孔、電站、岸邊滑雪式溢洪道和挑越廠房頂泄洪等組合形式,在165m壩高、窄河谷、巖溶和柔弱地基條件下,最大泄流能力達(dá)21350m3/s。通過大規(guī)模原型觀測和多年運(yùn)行確認(rèn)該工程泄洪效果好，樞紐布置比較成功。

在多目標(biāo)開發(fā)的綜合利用水利工程中，壩、水閘等擋水建筑物及溢洪道、泄水孔等泄水建筑物為共用的水工建筑物。有時也只將從水電站進(jìn)水口起到水電站廠房、水電站升壓開關(guān)站等專供水電站發(fā)電使用的建筑物稱為水電站建筑物。2.1.3工程等別及建筑物級別

根據(jù)SDJ12—78《水利水電工程樞紐等別劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(山區(qū)，丘陵部分)》，綜合考慮水庫總庫容、防洪效益、澆灌面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模由庫容5030萬m3控制，屬中型。

主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。

永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)，正常運(yùn)用（設(shè)計）洪水重現(xiàn)期100~50年；十分運(yùn)用（校核）洪水重現(xiàn)期1000年。

2.2建筑物類型及樞紐布置方案比較及選定

2.2.1建筑物類型1壩型選擇

影響壩型選擇的因素好多，最主要的是壩址附近的建筑材料，還有地形、地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價，最終選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計可供選擇的有重力壩、拱壩、土石壩。

1）對于重力壩具有以下工作特點

（1）重力壩筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，抗?fàn)幒樗?、滲漏、沖刷、地震破壞等的能力強(qiáng)。因而失事率低，工作安全可靠。

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（2）對地質(zhì)、地形條件適應(yīng)性強(qiáng)。由于壩底壓應(yīng)力不高，對地質(zhì)條件要求較低。（3）由于重力壩可做成溢流的，也可在壩內(nèi)設(shè)置泄水孔，故一般不需要另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊。

（4）結(jié)構(gòu)作用明確。由于橫縫將重力壩分成若干壩段，各壩段獨(dú)立工作，結(jié)構(gòu)作用明確。

（5）由于壩體剖面尺寸往往由穩(wěn)定和壩體拉應(yīng)力強(qiáng)度條件控制而做得較大。材料用量多，壩內(nèi)壓應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。且壩底面積大，因而揚(yáng)壓力也較大，對穩(wěn)定不利。

（6）因壩體體積較大，施工期混凝土收縮應(yīng)力也較大，為防止發(fā)生溫度裂縫，施工時對混凝土溫度控制的要求較高。

2）對于拱壩，具有以下特點

（1）具有雙向傳力的性能，拱壩荷載一部分通過拱的作用傳給兩岸巖體，另一部分通過豎直懸臂梁傳給壩底基巖。因此，拱壩的選擇要由良好的地形地質(zhì)條件，如V形U形和梯形山谷。拱壩理想的地質(zhì)條件時基巖堅硬致密，質(zhì)地均勻，有足夠的強(qiáng)度，透水性小，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，無大的斷裂構(gòu)造和柔弱夾層。

（2）拱是推力結(jié)構(gòu)，有利于發(fā)揮工材料的抗壓性性能，可使壩體做得較薄，一般可節(jié)省同高重力壩工程量的1/3～2/3，節(jié)省材料，減小造價，增加工程效益。

（3）拱壩具有較高的超載能力。

（4）拱壩輕韌，富有彈性和整體性好，借助巖基對地震動能的吸收，具有較強(qiáng)的抗震能力。此外，拱壩體型繁雜，剖面較薄，設(shè)計施工難度大，對施工質(zhì)量、筑壩材料強(qiáng)度和防滲要求，以及對地形、地質(zhì)條件及地基處理的要求均較高。

3)對土石壩，具有以下特點

（1）土石壩可就地取材，與混凝土壩相比，節(jié)省大量水泥、鋼材和木材，且減少了筑壩材料遠(yuǎn)途運(yùn)輸費(fèi)用。

（2）對地質(zhì)、地形條件要求低，任何不良地基經(jīng)處理后均可筑土石壩。

（3）施工方法靈活，技術(shù)簡單，且管理便利，利于加高擴(kuò)建。它的缺點由：①不允許壩頂溢流（過水土石壩除外），所需溢洪道或其他泄水建筑物的造價往往很大；②在河谷狹窄、洪水流量大的河道上施工導(dǎo)流較混凝土壩困難；③采用黏性土料作防滲體時，黏性土料施工受氣候條件影響大。

根據(jù)郭莊水庫壩址處資料，該地對外交通不便，也不具有適合建拱壩的有利地形，河床部分基巖埋深15~24m，但具有儲量豐富的土石料。綜合考慮該壩址處的地形、地質(zhì)條件、建筑材料及其工程效益，選擇土石壩作為郭莊水利樞紐的擋水建筑物。

2.2.2泄水建筑物的選擇

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考慮到郭莊水利樞紐該地區(qū)在豐水年汛期洪峰流量較大，千年一遇洪水為2710m3/s，該樞紐擋水建筑物為不過水土石壩，因此，泄水建筑物選擇溢洪道和泄洪隧洞共同擔(dān)任泄洪。

2.3樞紐布置方案確定2.3.1擋水建筑物擋水建筑物選擇土石壩。

擋水建筑物按直線布置，壩布置在河灣地段上。2.3.2泄水建筑物

泄水建筑物包括泄洪隧洞和溢洪道。

由于壩址處右邊山坡高峻，巖體完整，風(fēng)化作用較輕，左岸山坡相對低矮平緩，巖石風(fēng)化較河床右邊重，巖石表面由較多的裂縫，狀況不如右邊，但仍是良好的地基。對于泄洪隧洞，為了縮短長度，減小工程量，泄洪隧洞布置在右岸，而將溢洪道布置在左岸山坡。

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第3章土壩設(shè)計

3.1壩型選擇

土石壩是由黏性土、非黏性土、堆石等材料組成。過去常將土石壩按建筑材料組成而分為土壩和堆石壩。土石壩根據(jù)壩體的防滲材料及其結(jié)構(gòu)分為均質(zhì)壩、分區(qū)壩、人工防滲材料壩。

影響土石壩壩型選擇的因素好多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價，最終選定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計限于資料只做定性分析確定土石壩壩型選擇，可供選擇的壩型有均質(zhì)壩、心墻壩和斜墻壩。

均質(zhì)壩。壩體的絕大部分是由大體上均一的土料或相對均一的弱透水性材料組成，壩體的整個斷面起防滲和穩(wěn)定作用。這種壩由于土料的滲透系數(shù)小，因此施工期壩體內(nèi)要產(chǎn)生孔隙壓力，加上其抗剪強(qiáng)度較小，所以這種壩型大多數(shù)為中低壩。均質(zhì)壩有以下優(yōu)點：

（1）由于材料基本是均質(zhì)，所以壩體斷面簡單，施工簡單，施工機(jī)械、施工方法比較單一。

（2）由于全斷面防滲，所以一些相對弱透水性的材料也可以用來填筑均質(zhì)壩。（3）由于這種壩一般較低，壩坡比較平緩，在承載力相當(dāng)?shù)偷能浕弦部尚藿ā＞|(zhì)壩的缺點是由于邊坡較緩，工程量大，且需要大量的土料，因此往往要占用大量耕地。

心墻壩。心墻壩的防滲體設(shè)置在壩體中央，即壩軸線處。這種壩適應(yīng)變形的條件較好，特別是當(dāng)兩岸壩肩很陡時，是應(yīng)優(yōu)先選用的壩型。其特點是：心墻與壩殼比較具有明顯的較高壓縮性，因此沿著心墻邊界接觸面出現(xiàn)的剪應(yīng)力會使心墻有效垂直應(yīng)力大幅度下降，即產(chǎn)生所謂拱效應(yīng)。因心墻必需與兩側(cè)壩殼平起上升，施工難度較大。

斜墻壩。斜墻壩防滲墻設(shè)置在把提上游面或接近上游面。由于較低抗剪強(qiáng)度的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，工程量大。正由于防滲體處在上游，故壩殼可單獨(dú)領(lǐng)先上升，施工比心墻壩簡單，基礎(chǔ)處理干擾較小，雨季施工亦便于安排，攔洪度汛也較簡單。

考慮到充分利用壩址附近的各種土石料，以及當(dāng)?shù)貧夂?、工程造價、工期等各種因素，最終選擇斜墻土石壩方案。

3.2地基處理及斷面擬定

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3.2.1地基處理

土石壩對地基的要求比混凝土壩低，但從解決地基滲水承載力小，壓縮性大，抗剪強(qiáng)度低及振動液化等問題方面，尋常需對地基采取不同的處理措施。無論哪種地基，筑壩前都需要進(jìn)行清基，清除可能造成集中滲流和發(fā)生滑動的表層土石。

河床部分：該樞紐河床部分基巖埋深15～24m，河床質(zhì)為砂卵石，厚度為20～22m。對砂卵石地基的處理，主要是保證地基滲流穩(wěn)定，控制滲流量，處理措施為：在壩體中上游側(cè)設(shè)置垂直或水平防滲如黏土截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕或鋪蓋等，下右側(cè)設(shè)排水減壓措施如排水井、反濾蓋重等。

由于壩址處砂卵石層深度不大，可開挖深槽直達(dá)基巖，槽內(nèi)回填黏土與斜墻連成整體。由于壩基巖風(fēng)化，節(jié)理發(fā)育，是防滲的薄弱環(huán)節(jié)。為防止發(fā)生集中滲流在槽底設(shè)混凝土齒墻。

壩肩岸坡處理：挖黏土截水槽至半風(fēng)化巖基，基巖與粘土接觸面設(shè)置混凝齒墻，齒墻與河床部分防滲相連，詳見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計。

3.2.2斷面擬定

土石壩剖面的基本尺寸包括：壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體、排水體的形式與尺寸等。設(shè)計時，一般根據(jù)壩高、壩型、壩基、筑壩材料等狀況參考已建成的工程擬定，通過滲流和穩(wěn)定分析進(jìn)行檢驗，最終確定安全經(jīng)濟(jì)剖面。

1壩頂高程

壩頂h/2ReAh/2靜水位α（1）正常狀況下的壩頂超高（Y正常）

Y正常=R?e?A（3-1）

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KV2De?cos?2gH（3-2）

R波浪爬高,m。按蒲田試驗站統(tǒng)計分析公式計算,先計算平均爬高R，平均爬高按按下式計算：KKR??WhL（3-3）

1?m2182?9.81?1200?h?0.0018?0.0018??9.81?182?0.45?0.299

（3-4）

T?4.0h（3-5）式中：K?與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的系數(shù)，本設(shè)計采用砌石護(hù)面，查教材《水工建筑物》表5—1得：K?=0.75～0.80,取K=0.78;

H沿水庫吹程方向的平均水域深度，初擬時，可近似取壩前水深，m；H=450.0-405.0=45.0m；

KW經(jīng)驗系數(shù),由風(fēng)速V=18m/s,壩前水深H=45.0m及重力加速度g=9.81m/s2組成的無維量V?0.8545,查教材《水工建筑物》表5--2得KW=1.0gHV風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下的Ⅲ級壩采用V=1.5V多=1.5×12=18m/s

K?折減系數(shù),取風(fēng)向與壩軸線垂直的夾角為00，查教材《水工建筑物》表5-4可知：

K?=1

m壩坡系數(shù)，m?ctg?，?為壩坡傾角，初擬時取m=2.5;D水庫吹程，m；由本設(shè)計資料查得D=1200m；

122?9.81?1200?h平均坡高，h?0.0018???9.81?122?0.45?0.192m

T波浪平均周期T?4.0?0.299?2.19L平均波長,假設(shè)L?2gT?1.56T?1.56?2.912?7.48m，故為深水波；2?2R平均爬高:R?0.78?11?2.52?0.192?4.72?0.28

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波浪設(shè)計爬高R按建筑物的級別確定,對于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ土石壩取保證率P=1%的波浪R爬高值1%，該土石壩等級屬于Ⅲ級，故P=1%。根據(jù)h/H=0.192/45=0.007，查教材《水工建筑物》表5-3得R/R=2.23

則:R=2.23×R=2.23×0.43=0.96me風(fēng)壅水面超出庫水位的高度,m；

KV2De?cos?2gH

K平均摩阻系數(shù),K?3.6?10?6(D以m計0；β風(fēng)向與壩軸垂線的夾角，（o）；H平均水深,壩前水深為67m,3.6?10?3?182?1.2e??0.002

2?9.81?45A安全加高,根據(jù)壩的等級和運(yùn)用狀況查教材《水工建筑物》表1-11則：A=0.7m，則正常運(yùn)用狀況下壩頂超高為:Y正常=R+e+A=0.96+0.002+0.7=1.662m

（2）十分運(yùn)用條件下的壩頂超高（Y正常）R――波浪爬高，按蒲田試驗站公式計算：

V=V多＝12m/s

122?9.81?1200?h?0.0018???9.81?122?0.45?0.192m

T?4.0h?1.75R?2L?1.56?1.7?54.78

0.7?81?0.192?4.7?20.2821?2.5按P＝1%，

h0.192R??0.004，?2.23H45R則：R＝2.23?R＝2.23×0.28=0.62m

e風(fēng)壅水面超出庫水位的高度，m；3.6?10?6?122?1200e??0.001m

2?9.81?45A――安全超高，查表得A＝0.5m

則：十分運(yùn)用狀況下壩頂超高為：

Y十分?R?e?A＝0.62+0.001+0.5＝1.121m

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（3）地震狀況下壩頂超高（地震安全加高）Y：

Y＝地震涌浪加高（h）+地震附加沉陷值（s）+安全加高（A）（3-6）h――地震涌浪加高，一般為0.5～1.5m,取為1.0m

s――地震附加沉陷值，因本區(qū)屬7度地震區(qū)，則取為壩高的1%，則為s=45×1％=0.45m

A――安全加高，A=0.7m(查表1—11)則：Y＝1.0+0.45+0.7＝2.15m

（4）壩頂高程的確定及壩高的確定

壩頂高程應(yīng)分別按以下三種狀況計算，并取最大值,

?450.0?Y正常?壩頂高程＝max?451.0?Y十分=452.12

?443.0?Y地震?考慮到壓縮沉降量，土石壩竣工時的壩頂高程應(yīng)等于設(shè)計高程加壩體施工沉降量超高，本設(shè)計取壩高的0.4％，即45×0.4％=0.18m。

所以，壩頂高程＝452.12+0.18＝452.30m≈453m。2壩頂寬度

壩頂寬度取決于施工、交通、構(gòu)造、運(yùn)行、抗震與防汛等要求。如壩頂設(shè)置馬路或鐵路時，應(yīng)按交通要求確定。無特別要求時，高壩最高壩寬為10~15m，中、低壩為5~10m。對心墻或斜墻壩需要滿足其墻頂和兩側(cè)反濾層的布置要求。在寒冷地區(qū)，還應(yīng)使心墻或斜墻至壩面的最小距離大于當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸?，以免防滲體凍融破壞。本次設(shè)計的土石壩的最大壩高為H=453-405=48米，壩頂寬度B=H/10（HXX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

齒墻下部深入基巖0.5m，底座厚1.0m，上部深入槽底3.0m，則0.5+4+3×2=10.5>9.5m。

本設(shè)計截水槽底寬取8m，內(nèi)外邊坡各取1:1，則截水槽頂寬為8+15?2=38m。7防滲體

本設(shè)計中的防滲體采用斜墻，斜墻位于壩體上游，頂部不小于3m，底部亦不小于大壩水頭的1/5。斜墻頂應(yīng)高出設(shè)計洪水位0.6~0.8m，且不低于校核洪水位，一般斜墻的下游坡不陡于1：2.0，上游坡不宜陡于1:2.5。

綜上所述，斜墻高程可取451m，即斜墻高為451-405=46m，外坡取1:2.6，內(nèi)坡取1:2.0，斜墻底寬與截水槽同寬為38m。

3.3滲流計算

3.3.1計算說明

1土石壩滲流分析的任務(wù)

土石壩的剖面尺寸初步擬定后，必需進(jìn)行滲流分析和穩(wěn)定分析，為確定經(jīng)濟(jì)可靠的壩體剖面提供依據(jù)。滲流分析的主要任務(wù)是：

（1）確定壩體浸潤線和下游逸出點的位置，為壩體穩(wěn)定計算和排水體選擇提供依據(jù)。

（2）計算壩體與壩基的滲流量，以估算水庫滲漏損失和確定排水體尺寸。（3）計算壩體與壩基滲流逸出處的滲透坡降，以演算其滲透穩(wěn)定性。2滲流分析方法

土石壩滲流方法有公式計算法（流體力學(xué)法、水力學(xué)法、有限單元法）、流網(wǎng)法和電模擬法，其中水力學(xué)法多用于土石壩的設(shè)計階段。選擇水力學(xué)方法解土壩滲流問題。

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XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點，應(yīng)用達(dá)西定律近似解土壩滲流問題，計算假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點滲透坡降均相等。斜墻與截水槽的單寬滲流量為：

H1?h2H?hq1?K0?K0T12??sin???1（3—7）

2圖3-1滲流計算斜墻與截水槽下游壩體與壩基的單寬滲流量為：qh2?H222h?H22?K2(L?m?KTT2H2)L?0.44T式中：K0、K、KT—分別為防滲體、壩殼材料、河床質(zhì)砂卵石的滲透系數(shù)；

?、?1?—斜墻與截水槽的平均厚度，m；

—斜墻的傾角，（°）；

m2—下游坡坡率。

由水流連續(xù)條件q1?q2聯(lián)立求解式（3—7）與（3—8）可求得

h?A?22?A1?A3??A2?A1?式中

A?K0K1??sin??L?m2H2A?KTK2?0??TT1L?0.44T2

A?KHKH2K0TH12KTTH23?01?sin??2L?m??2H2?1L?0.44T

22

3—8）

3—9）

（（XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

假設(shè)：

（1）不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用；

（2）由于砂石料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出水位與下游水位相差不是很大，認(rèn)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(rèn)為下游水位為零。由于河床沖積層的作用，岸坡實際上不會形成逸出點，計算時假定浸潤線末端為壩址。

3計算斷面

總滲流量計算時，一般是根據(jù)地形和地基透水層分布狀況，將壩體沿壩軸線分成若干曲邊壩段。

先計算各壩段交界處的壩體單寬滲流量，然后按下式計算全壩的總滲流量：

1Q??q1l1??q1?q2?l2????qn?2?qn?1?ln?1?qn?1ln?2（3—10）

l、l、?、ln式中：12—各壩段長度，m；

3q1、q2、?、qn?1m/(s?m)?！鲏味谓唤缣幍膲误w單寬滲流量，

4滲流分析的工況

滲流計算時，應(yīng)考慮水庫運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，一般需計算以下幾種工況：（1）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)最低水位，此時壩內(nèi)滲流的坡降最大，易產(chǎn)生滲透變形；

（2）上游設(shè)計洪水位與下游相應(yīng)最高水位，此時壩內(nèi)浸潤線高，滲流量大；設(shè)計（3）上游校核洪水位與下游相應(yīng)最高水位，此時壩內(nèi)浸潤線最高；

（4）庫水下降時，對上游壩坡穩(wěn)定最為不利，應(yīng)確定其浸潤線，為穩(wěn)定計算提供依據(jù)。

本設(shè)計中，計算主要針對正常蓄水位及校核洪水位時進(jìn)行。3.3.2滲流計算工況一：正常蓄水位

上游水位443m，下游相應(yīng)水位405m的滲流計算

分段狀況:1-1斷面高程425，距左岸66m；2-2斷面高程405，距左岸158；3-3斷面高程408，距左岸220m。

1-1斷面的滲流計算

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單寬流量：上游水位443m，下游無水，壩底高程為425m，無排水設(shè)備，用下式計算通過斜墻的單寬滲流量：

H1?h2q1?K02?sin?

2已知,斜墻的滲透系數(shù)K0=1.0×10-8m/s；上游水深H1＝443-425=18m，斜墻的平均厚度為：??14?24.2?0.34?14.1m；sin??2221?2.6?8182?h2?f?h?代入上式：q1?1?10?2?14.1?0.34通過下游壩體的單寬流量按下式計算：

Kh2，壩體滲透系數(shù)K=2.0×10-5m/s。計算長度：q2?2LL=(443-425)×2.25+4+(443-425)×2=80.5m

2.0?10?5h2?f2?h?則q2?2?80.5由q1?q2得：h=1.65m

則單寬流量：q?0.70?10?6m3/?s?m?2－2斷面的滲流計算

單寬滲流量：用下式計算通過斜墻和截水墻的單寬流量

H1?h2H?hq1?K0?K0T12?si?n?1

2h：斜墻后滲水深。

已知斜墻滲透系數(shù)K0?1?10?8m/s；壩前水深H1＝443-405＝38m，地基厚度T＝15m，斜墻的平均厚度為：

4?38???21m2

8?38?23m將δ、K0、H1、T等代入上式有：2382?h238?h?8q1?1?10??1?10?8?15??f1?h?

2?21?0.3423截水槽的平均厚度?1?用下式計算通過斜墻下游壩體和壩基的單寬流量：

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2h2?H2h?H2q2?K?KTT?f2?h?

2?L?m2H2?L?0.44T已知壩體滲透系數(shù)K＝2.0×10-5m/s；壩基厚度T＝15m；H2＝2m；m2＝2.25；滲徑長：L??443?405??2.25??409?405??1.5?38?2?4??38?8??4?183m

代入上式有：

h2?22h?2q2?2.0?10??2.0?10?5?15??f2?h?2?183?2.25?2183?0.44?15??

q?q2根據(jù)水流連續(xù)條件有1，聯(lián)立求解得：

?5

h?A2'2?A1'A3'?A2'A1'式中?。篕＝1.0×10-8cm/s

K0K1?10?82.0?10?5A?????1.17?10?8

?sin?L?m2H221?0.34183?2.25?2'1A?'3'2K0T?1KTT1?10?8?152.0?10?5?15????1.69?10?6L?0.44T23183?0.44?15K0H122K0TH12KTTH2KH2A?????sin?L?m2H2?1L?0.44T1?10?8?3822.0?10?5?22?1?10?8?15?382?2.0?10?5?15?2????

21?0.34183?2.25?223183?0.44?15?2.27?10?6代入上式有：h＝0.67m

?63則單寬流量q?1.15?10m/（s·m）

3-3斷面的滲流計算

單寬流量：上游水位443m，下游無水，壩底高程為408m，無排水設(shè)備，用下式計算通過斜墻的單寬滲流量：

H1?h2q1?K02?sin?

2已知斜墻的滲透系數(shù)：

K0?1?10?8cm/s,H1?443?408?35m,???8352?h2?f1?h?代入上式：q1?1?10?2?18.5?0.34Kh2q2??f2(h)2L通過下游壩體的單寬流量按下式計算：

33?4?18.5m,2

25

XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

壩體滲透系數(shù)為K?2.0?10?5m/s，計算長度：

L?(443?408)?2.25?4?(443?408)?2?(409?408)?1.5?147.25m2.0?10?5?h2q2??f2(h)2?147.25

由q1?q2得：h＝3.76m

?63q?1.0?10m/(s·則單寬流量：m)

總滲流量計算已知：

q1?0.70?10?6m3/（s·m）,

q2?1.15?10?6m3/（s·m）

，

q3?1.0?10?6m3/（s·m）,

L1?66m,L2?154m,L3?62m,L4?150m則總滲流量為：

Q?1?q1L1??q1?q2?L2??q2?q3?L3?q3L4??2?1?6?6?6?6???0.70?10?66?(0.70?1.15)?10?154?(1.15?1.0)?10?62?1.0?10?150??2??267.6?10?6m3/s

?63則一天的總滲流量為：267.6?10?24?3600?23.1m

工況二：校核洪水位狀況1－1斷面的滲流計算

單寬流量：上游水位451m，下游無水，壩底高程為425m，無排水設(shè)備，用下式計算通過斜墻的單寬滲流量：

H1?h2q1?K02?sin?

2已知，斜墻的滲透系數(shù)K0=1.0×10-8m/s；上游水深H1＝3278.0-3269.7=8.3m，斜墻的平均厚度為：

??4?24.2?14.1m2

?88.32?h2?f1?h?代入上式：q1?1?10?5.125通過下游壩體的單寬流量按下式計算：

Kh2q2?2L，壩體滲透系數(shù)K=2.0×10-5m/s。計算長度：

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L=(453-425)×2.25+4+(452-425)×2=118.75m

2.0?10?5h2q2??f2(h)2?118.75則

由q1?q2得：h=2.9m

?63q?0.70?10m則單寬流量：/(s·m)

2－2斷面的滲流計算

單寬滲流量：用下式計算通過斜墻和截水墻的單寬流量

H1?h2H?hq1?K0?K0T12?si?n?1

2h：斜墻后滲水深。已知，斜墻滲透系數(shù)

K0?1?10?8m/s；壩前水深H1＝451-405＝46m，地基厚度T＝

15m，斜墻的平均厚度為：

4?38???21m2

截水槽的平均厚度

462?h246?h?8q1?1?10??1?10?8?15??f1?h?

2?21?0.3423?1?8?38?23m2將δ、K0、H1、T等代入上式有：

用下式計算通過斜墻下游壩體和壩基的單寬流量：h2?H22h?H2q2?K?KTT2(L?m2H2)L?0.44T=f(h)

2

已知壩體滲透系數(shù)K＝2.0×10-5m/s；壩基厚度T＝15m；H2＝2m；m2＝2.25；滲徑長：

L?(453?405)?2.25?(409?405)?1.5?46?2?4?(38?8)?4?211.5m代入上式有：

h2?22h?2?5q2?2.0?10??2.0?10?15??f2?h?2??211.5?2.25?2?211.5?0.44?15

?5

根據(jù)水流連續(xù)條件有h?q1?q2，聯(lián)立求解得：

A'2A2'2?A1'A?3'A1'式中?。篕＝1.0×10-8cm/s

27

XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

K0K1?10?82.0?10?5A?????9.8?10?8

?sin?L?m2H221?0.34211.5?2.25?2'1A?'2K0T?1KTT1?10?8?152.0?10?5?15????1.38?10?6L?0.44T23211.5?0.44?1522KH2K0TH1KH22KTTA3'?01????sin?L?m2H2?1L?0.44T?1?10?462.0?10?21?10?15?462?2.0?10?15????9.14?10?621?0.34211.5?2.25?223211.5?0.44?15?82?52?8?5

代入上式有：h＝3.0m

?63則單寬流量q?1.6?10m/（s·m）3-3斷面的滲流計算

單寬流量：上游水位443m，下游無水，壩底高程為408m，無排水設(shè)備，用下式計算通過斜墻的單寬滲流量：

H1?h2q?K0?f1?h?2?sin?

2已知，斜墻的滲透系數(shù)：

K0?1?10?8cm/s,H1?443?408?35m,???8352?h2q?1?10??f1?h?2?18.5?0.34代入上式：

33?4?18.5m,2

Kh2q2??f2(h)2L通過下游壩體的單寬流量按下式計算：

壩體滲透系數(shù)為K?2.0?10?5m/s，計算滲徑長度：

L?(453?408)?2.25?4?(451?408)?2?(409?408)?1.5?189.8m2.0?10?5?h2q2??f2(h)2?189.8

由q1?q2得：

h＝5.2m

?63q?1.45?10m則單寬流量：/(s·m)總滲流量計算

已知：(s·m),(s·m),

q3?1.45?10?6m3/L?66m,L2?154m,L3?62m,L4?150m(s·m),1，則總滲流量為：

28

q1?0.7?10?6m3/q2?1.6?10?6m3/XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

Q?1?q1L1??q1?q2?L2??q2?q3?L3?q3L4??2?1???0.7?10?6?66?(0.7?1.6)?10?6?154?(1.6?1.45)?10?6?62?1.45?10?6?150???2?807?10?6m3/s

?63則一天的總滲流量為：807?10?24?3600?69.7m

3.4穩(wěn)定分析

3.4.1計算說明（1）目的

土石壩穩(wěn)定分析的目的是保證自重、滲透壓力、孔隙水壓力和其他外荷載的作用下具有足夠的穩(wěn)定性，不致發(fā)生通過壩體或壩體與壩基接觸面的整體剪切破壞。（2）荷載組合

土石壩應(yīng)對以下幾種荷載組合狀況的壩坡驚醒穩(wěn)定計算：

正常運(yùn)用狀況（設(shè)計狀況）包括：①上游為正常蓄水位，下游為相應(yīng)最低水位或上游為設(shè)計洪水位，下游為相應(yīng)最高水位形成穩(wěn)定滲流時的下游壩坡；②水庫水位正常下降時的上游壩坡；③庫水位最不利時的上游壩坡，這種不利水位大致在壩底以上1∕3壩高處。

十分運(yùn)用狀況(校核狀況)包括：①施工或竣工期的上、下游壩坡；②庫水位驟降時的壩坡；③校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流時的下游壩坡；④正常運(yùn)用狀況加地震影響的上、下游壩坡；⑤水庫蓄滿，排水設(shè)備失效時的下游壩坡。

在本設(shè)計中，根據(jù)壩的實際狀況分析，僅做壩底以上1∕3壩高處的上游壩坡及上游水位為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡的穩(wěn)定分析計算。（3）分析方法

依照壩坡滑裂面的形式不同，壩坡穩(wěn)定分析方法為圓弧法、直線或折線滑動面法和復(fù)式滑動面法。本設(shè)計中壩型為黏土料墻壩，因此采用折線滑動面法對上游壩殼以及斜墻連同上游保護(hù)層一起滑動時的穩(wěn)定計算。（4）計算工況

壩坡穩(wěn)定分析計算時應(yīng)考慮水庫運(yùn)行中的不利條件，一般需計算以下幾種工況：正常運(yùn)用狀況下：①上游為正常蓄水位與下游相應(yīng)最低水位。②上游校核洪水位與下游相應(yīng)最高水位。③上游距壩基1∕3高水位時。

十分運(yùn)用狀況下：①上游校核洪水位與下游相應(yīng)最高水位。②庫水位驟降時。本設(shè)計中，穩(wěn)定分析計算主要針對上游距壩基1∕3高水位上游；校核洪水位與下游相應(yīng)最高水位的工況進(jìn)行。

29

XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

（5）控制標(biāo)準(zhǔn)

在本設(shè)計中，壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的容許值見下表：

表3—2容許最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

運(yùn)行條件正常運(yùn)用十分運(yùn)用正常運(yùn)用加地震工程級別Ⅰ1.301.201.10Ⅱ1.251.151.05Ⅲ1.201.101.05Ⅳ、Ⅴ1.151.051.003.4.2穩(wěn)定計算

斜墻土石壩的穩(wěn)定計算包括：（1）部分浸水的無黏性土壩坡（即壩殼）的穩(wěn)定性；（2）斜墻連同保護(hù)層的穩(wěn)定分析。

1計算工況

（1）上游水位大約在壩底以上三分之一壩高處的上游壩坡。（2）上游水位為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡。2穩(wěn)定計算

（1）上游水位大約在壩底以上三分之一壩高處的上游壩坡。?K??K??1.2?上游水位為443m，下游水位為405m；按下式計算安全系數(shù)K：

P1?W1sin?1?1W1cos?1tg?1?0K

cl1tg?2?W2cos?2?P1sin??1??2???22?P2?W2sin?2?P1cos??1??2??0KK

1tg?3?W3cos?3?P2sin??2??3???W3sin?3?P2cos??2??3??0K

聯(lián)立上述三式，消去P1、P2，可解得K。

計算簡圖

ααα圖3-2上游壩坡穩(wěn)定計算簡圖（單位：米）

30

XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

已知：?1=35o，?2=17.8o，?3=32o

，為計算簡便，上游壩坡取平均值m=2.75.

?W(1)?1=63.4o,3=12o,假設(shè)?2=12o，取單寬重量W1、W2、3，分別按下式計算：

W1?面積eb'ke?1??1?面積ekba?1??3

W2?面積b'c'ckb'?1??1?面積kcbk?1??3W3?面積c'ncc'?1??1?面積ndcn?1??2

dh?eh?m?47?2.75?129.25mfh?eh?2.6?47?2.6?122.2mdf?dh?fh?129.25?122.2?7.05m

dg?df?fg?7.05?(421?405)?2.6?48.65m

c'g?dg48.65??17.7mm2.75

cc'?c'g?cg?17.7?16?1.7m

nc?cc'?m?1.7?2.75?4.65mci?31?2.6?(0.31?2.6?4)?22.6mbj?22.6tg?222.6?0.23??9.66m1?2tg?21?2?0.23

ij?22.6tg?2m1?19.32m1?2tg?2

W1、W2、W3將以上數(shù)據(jù)代入

W3?中，得

11nc?cc'?1??1?nc?h??22211??4.65?1.7?1?21.4??4.65?16?1?22.6?925.3022

ae?4m,1em??4?2m2

jl?(452?421)?2.6?(22.6?19.3?38.68mkj?cj?2.6?(ci?ij)?2.6?(22.6?19.32)?2.6?16.12mkb?kj?bj?16.12?9.66?6.46m

31

XX工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計

cc`nc?nj，所以由于b`jcc`?nj1.7?(4.65?22.6?19.32)??17.03mnc4.65b`k?b`j?kj?17.03?16.12?0.91mb`j?11?1?W1?b`k?jl?1??1???ea?em??em?kb??jl??1??322?2?11?1???0.91?38.68?1?21.4???4?2???2?6.64??38.68??1?19.522?2??3645.1511W2???b`k?cc`??cj?1??1?bk?cj??3?12211???0.91?1.7???22.6?19.32??21.4??6.46??22.6?19.32??19.522?3811.03將以上數(shù)據(jù)代入式中，得

?P1?3811.03?sin63.4?1?3811.03cos23.563.4?tg35??0K

124.1?43.02?????tg17.8??3811.03?cos13?Psin63.4?13??1??KK???P2?3811.03sin13??Pcos63.4?13???01

1?????925.30sin12??P2cos?13??12???0tan32??925.30cos63.4?Psin63.4?13??2??K解得，

K=2.23

??14?2(2)假設(shè)同理則有：

W1?2564.32,W2?2952.18,W3?925.30

代入式中，得K=2.22

??15?2(3)假設(shè)同