土石壩畢業(yè)設(shè)計--水利樞紐工程——土石壩設(shè)計說明與計算書

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計</b></p><p>　　E江水利樞紐工程——土石壩設(shè)計說明與計算書</p><p>　　題 目：E江水利樞紐工程設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)：水利水電工程</p><p><b>　　目 錄</b></p><

2、;p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　1工程提要1</b></p><p>　　1.1工程等別及建筑物級別1</p><p>　　1.2洪水調(diào)節(jié)計算1</p><p>　　1.3壩型選擇與樞紐布置2</p><p>　　1.

3、4大壩設(shè)計2</p><p>　　1.5泄水建筑物設(shè)計3</p><p>　　1.6施工組織設(shè)計3</p><p><b>　　2基本資料4</b></p><p><b>　　2.1水文4</b></p><p>　　2.2工程地質(zhì)5</p&g

4、t;<p>　　2.3建筑材料8</p><p>　　2.4經(jīng)濟(jì)資料10</p><p>　　3工程等別及建筑物級別11</p><p>　　4洪水調(diào)節(jié)計算12</p><p>　　4.1防洪標(biāo)準(zhǔn)12</p><p>　　4.2設(shè)計洪水12</p><p>

5、　　4.3調(diào)洪演算13</p><p>　　5壩型選擇與樞紐布置16</p><p>　　5.1壩址及壩型選擇16</p><p>　　5.2樞紐布置17</p><p><b>　　6大壩設(shè)計19</b></p><p>　　6.1土石壩壩型的選型19</p>

6、<p>　　6.2大壩輪廓尺寸的擬定20</p><p>　　6.3土料設(shè)計26</p><p>　　6.4滲流計算29</p><p>　　6.5穩(wěn)定計算33</p><p>　　6.6基礎(chǔ)處理部分34</p><p>　　6.7細(xì)部構(gòu)造設(shè)計35</p><p

7、>　　7泄水建筑物設(shè)計38</p><p>　　7.1泄水方案選擇38</p><p>　　7.2隧洞選擇與布置38</p><p>　　7.3隧洞的體型設(shè)計38</p><p>　　7.4隧洞的水力計算40</p><p>　　7.5隧洞的細(xì)部構(gòu)造43</p><p&

8、gt;　　7.6放空洞設(shè)計43</p><p>　　8施工組織設(shè)計45</p><p>　　8.1施工導(dǎo)流計劃45</p><p>　　8.2施工控制性進(jìn)度47</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　根據(jù)教學(xué)大綱要求，學(xué)生在畢業(yè)前必須完成畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是

9、大學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)工程技術(shù)人員獨(dú)立承擔(dān)專業(yè)工程技術(shù)任務(wù)重要。通過畢業(yè)設(shè)計可以進(jìn)一步培養(yǎng)和訓(xùn)練我們分析和解讀工程實際問題及科學(xué)研究的能力。通過畢業(yè)設(shè)計，我們能夠系統(tǒng)鞏固并綜合運(yùn)用基本理論和專業(yè)知識，熟悉和掌握有關(guān)的資料、規(guī)范、手冊及圖表，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用上述知識獨(dú)立分析和解決工程設(shè)計問題的能力，培養(yǎng)我們對土石壩設(shè)計計算的基本技能，同時了解國內(nèi)外該行業(yè)的發(fā)展水平。</p><p>　　這次我的設(shè)計任務(wù)是E江水

10、利樞紐工程設(shè)計（土石壩），本設(shè)計采用斜心墻壩。該斜心墻土石壩設(shè)計大致分為：洪水調(diào)節(jié)計算、壩型選擇與樞紐布置、大壩設(shè)計、泄水建筑物的選擇與設(shè)計等部分。</p><p><b>　　工程提要</b></p><p>　　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。</p>

11、<p>　　該工程建成以后，可減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦和農(nóng)村的威脅，根據(jù)下游防洪要求，設(shè)計洪水時最大下泄流量限制為900，本次經(jīng)調(diào)洪計算100年一遇設(shè)計洪水時，下泄洪峰流量為672.6。原100年一遇設(shè)計洪峰流量為1680，水庫消減洪峰流量1007.4；其發(fā)電站裝機(jī)為3×8000kw，共2.4×104kw；建成水庫增加保灌面積10萬畝，正常蓄水位時，水庫面積為17.70km2，為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造了有利條件。

12、</p><p>　　綜上該工程建成后發(fā)揮效益顯著。</p><p>　　工程等別及建筑物級別</p><p>　　根據(jù)SDJ12-1978《水利水電樞紐工程等級劃分設(shè)計標(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

13、蓄水位為2821.4m，庫容約為3.85億m3，估計校核情況下的庫容不會超過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，次要建筑物為3級，臨時性建筑物級別為4級。</p><p><b>　　洪水調(diào)節(jié)計算</b></p><p>　　該工程主要建筑物級別為2級，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）規(guī)定

14、2級建筑物土壩堆石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇設(shè)計，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，500年一遇校核。臨時性建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　根據(jù)資料統(tǒng)計分析得100年一遇設(shè)計洪峰流量為=（p=1%），2000年一遇校核洪峰流量為=2320m3/s，（）。</p><p>　　根據(jù)選定的方案調(diào)洪演算的設(shè)計洪水位2822.60m，校核洪水位28

15、23.58m，設(shè)計泄洪流量672.6m3/s,校核泄洪流量753.7m3/s。</p><p><b>　　壩型選擇與樞紐布置</b></p><p>　　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。</p><p>　　根據(jù)工程功能以及滿足正常運(yùn)行管理要求，該樞紐

16、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。</p><p>　　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)合對樞紐建筑物進(jìn)行了布置。樞紐平面布置見圖5.2。</p><p><b>　　大壩設(shè)計</b></p><

17、;p>　　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，能減弱壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用；斜心墻壩對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)計大壩壩型采用粘土斜心墻壩。</p><p>　　根據(jù)計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。<

18、/p><p>　　根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實際結(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。在壩坡改變處，尤其在下游坡，通常設(shè)置1.5～2ｍ寬的馬道（戧道）以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修之用，綜合上述等各方面因素其寬度取為2.0ｍ。</p><p>　　本次設(shè)計，大壩壩腳排水體采用棱體排水措施，按規(guī)范棱體頂

19、面高程高出下游最高水位1m為原則，校核洪水時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。</p><p>　　大壩壩體防滲采用粘土斜心墻，壩基采用混凝土防滲墻。</p><p><b>　　泄水建筑物設(shè)計</b></p><

20、p>　　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。</p><p>　　根據(jù)調(diào)洪演算和計算比選確定溢流孔口尺寸7m×15.5m洞身尺寸為7m11

21、.0m，根據(jù)以往經(jīng)驗溢流孔口后以1:1坡度連接，反弧段以60.0m半徑圓弧相連接，見圖7.1—隧洞縱坡面布置。</p><p><b>　　施工組織設(shè)計</b></p><p>　　本工程擬定2008年開工，從截流開始到大壩填筑完畢計4年，在現(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。</p><p>　　(1)截流和攔洪日期

22、.針對該河流的水文特性，11月開始流量明顯下降，此時水深只有1.0m左右，因此，設(shè)計截流日期定為2008年11月1日~15日。實際施工中，根據(jù)當(dāng)時的水文、氣象條件及實際水情進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　2009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。</p><p>　　(2)封孔及發(fā)電日期，鑒于流量資料不足。為安全起見在大壩上升至泄洪隧洞進(jìn)口高程以后進(jìn)

23、行封孔。斜心墻壩填筑要求粘土與砂礫同時上升。施工進(jìn)度由粘土上升速度控制。按4m/月的速度上升，至泄洪洞高程(2810m)需15月，即到2010年7月。因此定在2010年8月1日進(jìn)行封孔蓄水。</p><p>　　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，初始發(fā)電水位為70%工作水深，即2808.5m。根據(jù)計算從8月1日封孔蓄水，到9月底即可蓄到初始發(fā)電水位。因此第一臺機(jī)組發(fā)電日期定為2010年1

24、0月1日。實際發(fā)電日期根據(jù)當(dāng)時水文、氣象條件及水情進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　(3)大壩竣工日期。按4m/月的速度上升，在2010年底實現(xiàn)大壩填筑完成。</p><p><b>　　基本資料</b></p><p><b>　　水文</b></p><p><b>　　流域概況<

25、/b></p><p>　　E江位于我國西南地區(qū)，流向自東向西北，全長約122km，流域面積2558km2，在壩址以上流域面積為780km2。</p><p>　　本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯于其間，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。</p>

26、<p>　　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。</p><p><b>　　氣象降雨</b></p><p><b>　　氣象</b></p><p>　　本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年四月特別

27、干燥，其相對濕度在51%－73%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對濕度隨之增大，一般變化范圍為67%－86%。該地區(qū)一般1－4月風(fēng)力較大，實測最大風(fēng)速為15m/s，風(fēng)向為西北偏西，水庫吹程為12km。年平均氣溫約為12.8℃，最高氣溫為30.5℃，發(fā)生在7月份，最低氣溫-5.3℃，發(fā)生在1月份，見表2.1.1、2.1.2。</p><p>　　表2.1.1 月平均氣溫統(tǒng)計表（℃）<

28、;/p><p>　　表2.1.2 平均溫度日數(shù)（天）</p><p><b>　　降雨</b></p><p>　　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。</p><p>　　表2.1.3 多年平均各月降雨日數(shù)

29、統(tǒng)計表</p><p><b>　　徑流</b></p><p>　　E江徑流的主要來源于降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無湖泊調(diào)節(jié)徑流。根據(jù)短期水文氣象資料研究，一般是每年五月底至六月初河水開始上漲，汛期開始，至十月以后洪水下降，則枯水期開始，直至次年五月。</p><p>　　E江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實測最大流量為700，而

30、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。</p><p>　　表2.1.4　　　　　　　　多年統(tǒng)計不同頻率洪峰流量</p><p>　　表2.1.5　　　　　　　　各月不同頻率洪峰流量（單位：）</p><p>　　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

31、/m3?？菟跇O小，河水清澈見底，初步估算30年后壩前淤積高程為2765m。</p><p><b>　　工程地質(zhì)</b></p><p><b>　　水庫地質(zhì)</b></p><p>　　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

32、可避免的，經(jīng)過勘測，估計可能塌方量約為300萬m3，在考慮水庫淤積問題時可作為參考。</p><p><b>　　壩址地質(zhì)</b></p><p>　　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。</p><p>　　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)，對其巖性分述如下：&

33、lt;/p><p><b>　　玄武巖</b></p><p>　　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，透水性也會隨之增加，其礦物成份為普通輝石、檢長石、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，

34、力學(xué)性質(zhì)亦異，可分為堅硬玄武巖、多孔玄武巖，破碎玄武巖、軟弱玄武巖、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。</p><p>　　表2.2.1 壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗表</p><p>　　表2.2.2 全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗表</p><p>　　滲透性：經(jīng)試驗得出發(fā)值為4.1

35、4～7.36m/d。</p><p><b>　　火山角礫巖</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　凝灰?guī)r</b></p><p&g

36、t;　　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。</p><p><b>　　河床沖積層</b></p><p>　　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20米左右。靠岸邊最少為幾

37、米。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10～100mm；礫石直徑一般為2～10mm；砂粒直徑0.05～0.2mm；細(xì)小顆粒小于0.1mm。</p><p>　　沖積層的滲透性能：經(jīng)抽水試驗后得滲透系數(shù)K值為3×10-2cm/s～1.0×10-2cm/s。沖積層剪力實驗成果見表2.2.3。</p><p>　　表2.2.3

38、 沖積層剪力試驗成果表</p><p><b>　　坡積層</b></p><p>　　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)。</p><p><b>　　地質(zhì)構(gòu)造</b></p><p>　　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，

39、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)物所充填，節(jié)理間距密者0.5m即有一條，疏者3～5m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。</p><p><b>　　水文地質(zhì)條件</b></p><p>　　本區(qū)地形高

40、差大，表流占去大半，缺乏強(qiáng)烈透水層，故地下水不甚豐富，對工程比較有利。根據(jù)壓水試驗資料，玄武巖中透水性不同，裂隙少且堅硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗的單位吸水量小于0.01l/（min·m）。夾于玄武巖中的凝灰?guī)r，以及裂隙甚少的火山角礫巖都為良好的不透水性巖層，正因為這些隔水的與透水的玄武巖存在逐使玄武巖區(qū)產(chǎn)生許多互不連貫的地下水，一般砂巖也是細(xì)粒至微粒結(jié)構(gòu)，除因構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，上部裂隙水較多外，深處巖層因隔水層的層

41、次多，難于形成泉水，石灰?guī)r地區(qū)外圍巖石多為不透水層，滲透問題也不存在。</p><p><b>　　地震烈度</b></p><p>　　本地區(qū)地震烈度定為7度，基巖與鋼筋混凝土之間磨擦系數(shù)取0.65。</p><p><b>　　建筑材料</b></p><p><b>　　料場的位置和

42、儲量</b></p><p>　　各料場的位置與儲量見壩區(qū)地形圖。由于河谷內(nèi)地形平坦，采運(yùn)尚方便。沙礫料料場位于壩址上下游各有四處，總量達(dá)1850萬m3。粘性土料料場于上游有三處，下游兩處，總量190萬m3。料場距壩址2km左右。各砂礫石料場滲透系數(shù)K值為2.0×10－2cm/s。最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27。石料堅硬玄武巖可作為堆石壩石料，儲量較豐富，總儲量450萬m3，在壩址附

43、近有石料場一處，覆蓋層淺，開采條件較好。</p><p>　　各建筑材料的物理力學(xué)性質(zhì)</p><p>　　粘土的物理力學(xué)性質(zhì)見表2.3.1，砂石料的顆粒級配及物理力學(xué)性質(zhì)見表2.3.2~2.3.3，各料場的天然休止角見表2.3.4。</p><p>　　表2.3.1 粘土的物理力學(xué)性質(zhì)</

44、p><p>　　表2.3.2 沙礫石的顆粒級配</p><p>　　表2.3.3 砂石料的物理性質(zhì)　　</p><p>　　表2.3.4 各料場的天然休止角 </p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)資料</b>

45、;</p><p><b>　　庫區(qū)經(jīng)濟(jì)</b></p><p>　　流域內(nèi)部為農(nóng)業(yè)人口，多種植水稻、玉米等。庫區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價值可開采的礦產(chǎn)。淹沒情況見表2.4.1。</p><p>　　表2.4.1 各高程淹沒情況</p><p><b>　　交通運(yùn)輸</

46、b></p><p>　　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。</p><p>　　工程等別及建筑物級別</p><p>　　根據(jù)SDJ12-1978《水利水電樞紐工程等級劃分設(shè)計標(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、

47、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，估計校核情況下的庫容不會超過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，次要建筑物為3級，臨時性建筑物級別為4級。</p><p><b>　　洪水調(diào)節(jié)計算</b></p><p><b&g

48、t;　　防洪標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　該工程主要建筑物級別為2級，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）規(guī)定2級建筑物土壩堆石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇設(shè)計，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，500年一遇校核。臨時性建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　設(shè)計洪水</b></p>&

49、lt;p><b>　　設(shè)計洪峰流量</b></p><p>　　本河流屬典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落，根據(jù)資料統(tǒng)計分析得100年一遇設(shè)計洪峰流量為=1680m3/s，2000年一遇校核洪峰流量為=2320m3/s。</p><p><b>　　設(shè)計洪水過程線</b></p><p>　　根據(jù)資料現(xiàn)有設(shè)計洪峰流量和壩址處

50、水文站的單位洪水流量過程線，故本次設(shè)計洪水過程線采用以洪峰控制的同倍比放大法對典型洪水進(jìn)行放大，分別得設(shè)計洪水與校核洪水過程線。設(shè)計洪水過程線成果見表4.2.1。</p><p>　　表4.2.1 E江水利樞紐工程壩址處設(shè)計洪水過程線</p><p><b>　　調(diào)洪演算</b></p><p><b>

51、;　　庫容曲線</b></p><p>　　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。</p><p>　　表4.3.1 E江水庫高程~容積~面積表</p><p><b>　　泄洪方式</b></p><p>　　本樞紐攔河大壩初定為土石壩，故需另

52、設(shè)壩外泄洪建筑物。根據(jù)地質(zhì)資料顯示壩址兩岸山坡陡峻，故開挖開敞溢洪道的將可能造成開挖量太大而不經(jīng)濟(jì)，因而可采用隧洞泄洪，并可以考慮與施工導(dǎo)流結(jié)合。泄洪隧洞采用無壓流，由于受地形條件影響，又需要滿足無壓要求，故避免閘門做大而不經(jīng)濟(jì)和方便運(yùn)行管理，進(jìn)口采用wes型實用堰。</p><p>　　防洪限制水位及水庫運(yùn)用方式</p><p>　　根據(jù)資料分析計算該水庫正常蓄水位為2821.4，該水庫

53、防洪限制水位取與正常水位重合。</p><p>　　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，并且?guī)焖粷q到防洪限制水位時，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，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。</p><p><b>　　泄洪能力</b>&l

54、t;/p><p>　　本次根據(jù)確定的泄洪方式，進(jìn)行泄流能力分析，根據(jù)無壓隧洞自由計算其過流能力，泄流公式按下式計算。</p><p>　　m——自由出流系數(shù)，取0.485；</p><p><b>　　b——溢流孔寬；</b></p><p>　　H0——H0=H+αv2/2g，H堰上水頭，考慮上游堰前水域開闊，取H0=H。

55、</p><p>　　E江水庫泄洪設(shè)施不同方案的泄流能力曲線見表4.3.2。</p><p>　　表4.3.2 E江水庫泄洪設(shè)施不同方案的泄流能力曲線表</p><p><b>　　調(diào)洪演算</b></p><p>　　根據(jù)地形和地質(zhì)資料泄洪洞布置時進(jìn)口地高程為可取2800m，而水庫汛限水位取等于

56、正常蓄水位為2821.4m，因此需要確定泄洪洞進(jìn)口堰頂高程，以滿足泄洪洞產(chǎn)生無壓過流以、工程經(jīng)濟(jì)性和下游防洪限制泄量的要求，本設(shè)計擬訂五組方案進(jìn)行比較，調(diào)洪演算成果見表4.3.1。</p><p>　　表4.3.1 調(diào)洪演算成果表</p><p><b>　　方案選擇</b></p><p>　　根據(jù)以

57、上方案只有一、五能滿足泄流量Q<900m3/s，因而需對一、五方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行比較，同時也應(yīng)結(jié)合導(dǎo)流問題。一、五兩方案堰頂高程均為2810m，第五方案庫水位較低，與第一方案相比相差甚小，洞寬相對較大，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=8m,設(shè)計水位2822.41m，校核水位2823.33m，設(shè)計泄洪流量752.2m3/s,校核泄洪流量837.4m3/s。</p><p>

58、;<b>　　壩型選擇與樞紐布置</b></p><p><b>　　壩址及壩型選擇</b></p><p><b>　　壩址選擇</b></p><p>　　根據(jù)地質(zhì)資料，經(jīng)過比較選擇地形圖所示河彎地段作為壩址，并選擇I—I、II—II兩條較有利的壩軸線，兩軸線河寬基本相近，因而大壩工程量基本相近，

59、由地質(zhì)剖面圖上可以看出：I—I剖面，河床覆蓋層厚平均20m,河床中部最大達(dá)32m，壩肩除10m左右范圍的風(fēng)化巖外，還有數(shù)十條的破碎帶，其余為堅硬的玄武巖，地質(zhì)構(gòu)造總體良好（對土石壩而言），II—II剖面除與I—I剖面具有大致相同厚度的覆蓋層及風(fēng)化巖外，底部玄武巖破碎帶縱橫交錯，若將壩建于此，則繞壩滲流可能較大，進(jìn)行地基處理工程量會加大，綜合考慮以上因素，壩軸線選擇I—I處。</p><p>　　圖5.1 沿壩

60、軸線方向的大壩斷面地質(zhì)剖面圖</p><p><b>　　壩型選擇</b></p><p>　　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

61、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。</p><p><b>　　樞紐布置</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　擋水

62、建筑物─土壩</b></p><p>　　擋水建筑物按直線布置，土壩布置在河彎地段上。</p><p>　　泄水建筑物—泄洪隧洞</p><p>　　泄洪采用隧洞方案，為縮短長度、減小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸（右岸），這樣對流態(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，為減少泄洪時影響發(fā)電，進(jìn)出口相距80~100m以

63、上，沖沙放空洞位于泄洪隧洞與水電站引水隧洞之間。</p><p><b>　　水電站建筑物</b></p><p>　　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硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊。</p><p>　　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

64、沙放空洞和泄洪隧洞與施工導(dǎo)流隧洞相結(jié)合對樞紐建筑物進(jìn)行了布置。樞紐平面布置見圖5.2。</p><p>　　圖5.2 樞紐建筑物平面布置圖</p><p><b>　　大壩設(shè)計</b></p><p><b>　　土石壩壩型的選型</b></p><p>　　影響土石壩壩型選擇的因素很多，其主要

65、影響因素有附近的筑壩材料、地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。本次選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬訂剖面輪廓尺寸，然后對工程量、工期、造價進(jìn)行比較，最后選定技術(shù)經(jīng)濟(jì)可靠合理的壩型。本設(shè)計限于資料只作定性的分析來確定土石壩壩型。</p><p>　　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)計壩型應(yīng)選擇碾壓式土石

66、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。</p><p>　　均質(zhì)壩材料單一，工序簡單，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。</p>&l

67、t;p>　　土質(zhì)防滲體分區(qū)壩主要有心墻壩、斜心墻壩、斜墻壩和多種土質(zhì)壩等類型。</p><p>　　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，但施工時心墻與壩體同時填筑，相互干擾較大。</p><p>　　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)，能顯著減弱壩殼對心墻的“拱效應(yīng)”，其抗裂性能優(yōu)于心墻壩和斜墻壩。&

68、lt;/p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　非土質(zhì)材料防滲體壩的防滲體一般有混凝

69、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，因工程附近建筑材料來源豐富，為就地取材不宜采取該壩型。</p><p>　　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，能減弱壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用；斜心墻壩對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。</p><p><b>　　大壩輪廓尺寸

70、的擬定</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　壩頂高程計算</b></p><p>　　根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274—2001）（以下簡稱“規(guī)范”）規(guī)定，壩頂高程（取其最大值）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)計水位加

71、正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、校核水位加非常運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計算，因該地區(qū)地震烈度為7º，故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)用時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，同時并保留一定的沉降值。</p><p>　　壩頂高程在水庫正常運(yùn)用和非常運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)該有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值y按下式計算：</p><p><b>　　式中：<

72、;/b></p><p>　　R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；</p><p>　　e——最大風(fēng)壅水面高度，m；</p><p>　　A——安全加高，m，根據(jù)壩的等級，設(shè)計運(yùn)用條件時取1.0m，非常運(yùn)用條件是取0.5m；</p><p>　　根據(jù)“規(guī)范”，計算大壩波浪爬高時，所采用設(shè)計風(fēng)速：正常運(yùn)用條件下為多年平均最大風(fēng)速的1.6倍，

73、非常運(yùn)用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速，根據(jù)氣象資料統(tǒng)計，E江水庫多年平均最大風(fēng)速為15.0m/s，最大吹程為12km。</p><p>　　平均波高及平均波長按下式計算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　hm——平均波高，m；</p><p>　　Tm——平均周期，s；</p>

74、<p>　　W——計算風(fēng)速，m/s；</p><p>　　D——風(fēng)區(qū)長度，m；</p><p>　　Hm——水域平均水深，m；</p><p>　　g——重力加速度，取9.81m/s2；</p><p>　　Lm——平均波長，m。</p><p>　　平均波浪爬高Rm參照“規(guī)范”附錄A.1.12計算，初步

75、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式計算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——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；</p><p>　　——經(jīng)驗系數(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)計條件：=1.00；校核條件

76、：=1.00；</p><p>　　m——斜坡的坡度系數(shù)。</p><p>　　最大波浪在壩坡上的爬高設(shè)計值R按2級土石壩取累積概率P=1%爬高值R1%計算。根據(jù)計算該水庫在設(shè)計條件下和校核條件下的累積概率P=1%的經(jīng)驗系數(shù)Kp值為2.23。</p><p>　　風(fēng)浪壅高按下式計算：</p><p><b>　　式中：</b&

77、gt;</p><p>　　K——綜合摩阻系數(shù)，計算時一般采用K=3.6×10-6；</p><p>　　β——風(fēng)向與水域中線的夾角；</p><p><b>　　其他符號同前。</b></p><p>　　根據(jù)以上公式及參數(shù)，壩頂超高計算成果見表3.1.1。</p><p>　　表3.

78、1.1 壩頂超高計算成果表</p><p>　　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)計規(guī)范》（SL293—97），水工建筑物抗震計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)計烈度和壩前水深，一般涌浪高度為0.5m～1.5m，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算。</p><p>

79、　　根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）第5.3.3條規(guī)定，壩頂高程分別按以下運(yùn)用情況計算，取其最大值：</p><p>　　1、設(shè)計洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高：2822.41+1.88＝2824.29m；</p><p>　　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；</p><p>　　3、校核洪水位加

80、非常運(yùn)用情況的壩頂超高：2823.33+1.84=2825.17m；</p><p>　　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：</p><p>　　2821.4+1.84+1.0=2824.24m。</p><p>　　經(jīng)計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。</p><p>&l

81、t;b>　　壩頂寬度</b></p><p>　　壩頂寬度主要取決于交通需要、構(gòu)造要求和施工條件，同時還要考慮防汛搶險、防空、防震等特殊需要。根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定，壩頂無特殊要求時，高壩的頂部寬度可選用10~15m，中低壩可選用5~10m。該水庫擋水大壩壩基高程為2750，根據(jù)計算壩高為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。</p><p&

82、gt;<b>　　壩坡與戧道</b></p><p>　　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。一般是參考已建成類似工程的經(jīng)驗擬定壩坡，再通過計算分析，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。</p><p>　　根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實際結(jié)合，上游壩坡上部取2.5，下部取3.0，下游自上而下均

83、取2.50，下游在2800m、2775m高程處各變坡一次。</p><p>　　在壩坡改變處，尤其在下游坡，通常設(shè)置1.5～2ｍ寬的馬道（戧道）以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修之用，綜合上述等各方面因素其寬度取為2.0ｍ。</p><p><b>　　壩體排水</b></p><p>　　由于本地區(qū)石料比較豐富，故采

84、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。</p><p>　　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。</p>

85、<p><b>　　大壩防滲體</b></p><p>　　大壩防滲體的設(shè)計主要包括壩體防滲和壩基防滲兩個方面。</p><p><b>　　壩體的防滲</b></p><p>　　壩體防滲的結(jié)構(gòu)和尺寸必須滿足減小滲透流量、降低浸潤線控制滲透坡降的要求，同時還要滿足構(gòu)造、施工、防裂、穩(wěn)定等方面的要求。該壩體采用

86、粘土斜心墻，其底部最小厚度由粘土的允許坡降而定，本設(shè)計允許滲透坡降[J]=5，上游校核洪水時承受的最大水頭為73.33ｍ，墻的厚度B﹥73.33/5=14.666ｍ.參考以往工程的經(jīng)驗，斜心墻的頂部寬度取為5ｍ（滿足大于3ｍ機(jī)械化施工要求），粘土斜心墻的上游壩坡的坡度為1:0.4～1:1.0之間，有資料研究認(rèn)為，斜心墻向上游傾斜的坡度為1:0.25～1:0.75時較好，本次設(shè)計取為1:0.4，下游坡度取為1:0.2，粘土斜心墻的頂部高程

87、以設(shè)計水位加一定的超高（超高0.6～0.8m）并高于校核洪水位為原則，最終取其墻頂高程為2823.4ｍ，經(jīng)計算底寬為19.68ｍ,大于14.666ｍ.墻頂?shù)纳喜苛粲?.8m的保護(hù)層，并粘土斜心墻頂部向下游傾斜。</p><p><b>　　壩基防滲</b></p><p>　　由壩址處地質(zhì)剖面圖，可知該壩基為砂礫石地基，對砂礫石地基防滲措施主要有開挖截水槽回填粘土、混

88、凝土防滲墻、帷幕灌漿等措施。</p><p>　　從材料來看由于附近粘土材料儲量較少，故不適合采用粘土截水槽，又根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274——2001），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)剖面圖，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度不小于1/10倍壩高，本次設(shè)計取7.5m，

89、防滲墻布置在心墻底面中部偏上，根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定墻體底部應(yīng)深入巖基0.5～1.0m，本次設(shè)計取0.5m，岸坡混凝土防滲墻底高程沿岸坡逐漸變化。</p><p>　　大壩剖面尺寸設(shè)計見圖6.1。</p><p>　　圖6.1 大壩最大壩高處剖面尺寸圖</p><p><b>　　土料設(shè)計</b></p><p>　　筑壩土

90、料的實際與土壩結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方案以及工程造價有關(guān)，一般力求壩體內(nèi)材料分區(qū)簡單，就地、就近取材，因材設(shè)計。土料設(shè)計主要任務(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，砂礫料的相對密度和干容重等指標(biāo)。</p><p><b>　　粘性土料設(shè)計</b></p><p><b>　　計算公式</b></p><

91、p>　　粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實儀做擊實試驗求最大干容重、最優(yōu)含水量（一般采用25擊，其擊實功能為86.3t·m/m3）。由于最優(yōu)含水量隨壓實功能的大小而變，故在土料的設(shè)計中常根據(jù)土料的實際施工機(jī)具的壓實功能，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，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2%～3%。</p><p>　　根據(jù)以上的擊實

92、次數(shù)和擊實功能，得出的多組平均最大干容重和平均最優(yōu)含水量。</p><p><b>　　設(shè)計干容重為：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——設(shè)計干容重，（ｇ/㎝3）；</p><p>　　——在相應(yīng)擊實功能下的平均最大干容重，（ｇ/㎝3）；</p>

93、<p>　?。?——施工條件系數(shù)（或稱壓實系數(shù)）。對于1、2級高壩，ｍ的值采用0.96～0.99之間，三四級壩或低壩可采用0.93～0.96，本設(shè)計取ｍ=0.98。</p><p>　　粘性土的填筑含水量Ｗ為：</p><p>　?。?ＷP＋Ｂ·ＩP </p><p><b>　　式中：</b></p>

94、<p><b>　?。譖——土的塑限；</b></p><p>　　ＩP——土的塑性指數(shù)；</p><p>　　B——稠度系數(shù)，對高壩可取-0.1～0.1之間，低壩可取0.1～0.2之間，本設(shè)計取B=0.07。</p><p><b>　　設(shè)計最優(yōu)含水量為：</b></p><p>　　用

95、下述公式計算最大干容重作為校核參考：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　──土粒的比重；</b></p><p>　　──壓實土的含氣量，粘土可取0.05，砂質(zhì)粘土取0.04，壤土可取0.03，本設(shè)計

96、取為0.05。</p><p><b>　　運(yùn)用下式作校核：</b></p><p>　　≥1.02～1.12</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　──土料場的自然干容重；</p><p>　　對1、2級壩，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗，以便復(fù)核，并據(jù)以

97、選定施工碾壓參數(shù)。</p><p><b>　　計算成果</b></p><p>　　粘土料的設(shè)計成果見表6.3.1</p><p>　　表6.3.1 粘性土料設(shè)計成果表</p><p><b>　　土料的選用</b></p><p>　　已經(jīng)探明上下

98、游共有5個粘土料場，總儲量為190萬m3，因地理位置不同，各料場的物理性質(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，因為根據(jù)筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滲透系數(shù)一般對均質(zhì)壩不大于110-4㎝3/s，對心墻或斜墻不大于110-5㎝3/s。1#下和3料場的塑性指數(shù)小于20，從壓的角度宜采用1#下和3料場的粘土料，所以可將1#下和3料場作為主料場，其余幾個料場

99、作為輔助料場。</p><p><b>　　壩殼砂礫料設(shè)計</b></p><p><b>　　計算公式</b></p><p>　　壩殼砂礫料設(shè)計指標(biāo)以相對密實度表示如下：</p><p><b>　　，或</b></p><p><b>　

100、　式中：</b></p><p>　　emax——最大孔隙比， emax=；</p><p>　　emin——最小孔隙比，emin=；</p><p>　　e ——填筑的沙、沙卵石、或地基原狀沙、沙卵石的孔隙比，e=；</p><p><b>　　——沙粒比重；</b></p><p&g

101、t;　　——最大干容重，由試驗求得；</p><p>　　——最小干容重，由試驗求得；</p><p>　　——填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。</p><p>　　非粘性土料填筑一般要達(dá)到密實狀態(tài)，對于砂土要求Dr不小于0.70；對于砂礫石，則依壩的級別而定，1、2、3級壩Dr不小于0.75，4、5級壩不小于0.70。在地震區(qū)要求更高。一般沙礫料的干

102、容重KN/m3。</p><p><b>　　計算成果</b></p><p>　　砂礫料的設(shè)計成果見表6.3.2</p><p>　　表6.3.2 砂礫料設(shè)計成果表</p><p><b>　?。?）砂礫料的選用</b></p><p>

103、　　除料場的不均勻系數(shù)不滿足要求外，其余幾個料場，滲透系數(shù)、礫石含量、不均勻系數(shù)能滿足要求，故而都可作為筑壩的砂礫料。施工時可考慮上游料填在壩的上游測，下游砂礫料填在下游測，這樣有利于施工，減小相對干擾。從顆粒級配曲線可以看出、料場級配較好，物理力學(xué)指標(biāo)也較高，應(yīng)優(yōu)先采用。</p><p>　　砂礫料場上下游共8處，總量為1850萬立方米，大壩工程在400萬立方米左右。用兩個料場可能數(shù)量不足，可以、料場砂礫料作為

104、輔助之用。</p><p><b>　　滲流計算</b></p><p>　　土石壩的滲流計算主要確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)；同時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。</p><p><b>　　計算

105、方法</b></p><p>　　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，計算假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等，計算簡圖如圖6.2。</p><p>　　圖6.2 滲流計算示意圖</p><p><b>　　通過防滲體神流量：</b></p&g

106、t;<p>　　通過防滲體后滲流量：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　K——防滲體滲透系數(shù)，；</p><p><b>　　H——上游水深；</b></p><p><b>　　H1——逸出水深；</b></p>&l

107、t;p>　　B——防滲體有效厚度；</p><p>　　α——防滲體等效和傾角；</p><p>　　K2——混凝土防滲墻滲透系數(shù)，m/s；</p><p><b>　　T1——下游水深；</b></p><p>　　T——沖積層厚度，取最大值35m；</p><p><b>　　

108、D——防滲墻厚度；</b></p><p>　　K1——防滲體后滲透系數(shù)，2×10-4m/s；</p><p>　　KT——沖積層滲透系數(shù)，2×10-4m/s；</p><p><b>　　假設(shè)：</b></p><p>　?、俨豢紤]防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用；</p>

109、<p>　?、谟捎谏车[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；</p><p>　　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，此時實際上不是平面滲流，但計算仍按平面滲流計算，近似認(rèn)為下游水位為零。</p><p>　　由于河床沖積層的作用，岸坡實際不會形成逸出點(diǎn)，計算時假定浸潤線末端即為壩趾。<

110、/p><p>　　計算斷面及計算情況的選擇</p><p>　　對河床中間斷面I—I及左右對稱的兩典型斷面II—II、III—III進(jìn)行滲流計算，計算主要針對正常蓄水及設(shè)計洪水的工況進(jìn)行。</p><p><b>　　計算結(jié)果</b></p><p>　　滲流計算結(jié)果見表6.4.1。</p><p>

111、　　表6.4.1 滲流計算成果表</p><p><b>　　滲透穩(wěn)定驗算</b></p><p>　　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)計估計問題也不大。在斜墻逸出點(diǎn)滲透坡降較大，予以驗算。</p><p

112、>　　滲透坡降的計算公式：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　──上游水深減逸出水深；</p><p>　　──防滲體的平均厚度.</p><p>　　計算成果見表6.4.2：</p><p>　　表6.4.2 各種工況滲流

113、逸出點(diǎn)坡降</p><p>　　填筑土料的安全坡降，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般為5~10，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)為不會發(fā)生滲透破壞。</p><p><b>　　成果分析與結(jié)論</b></p><p>　　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流在正常蓄水時為0.1

114、61m3/s，設(shè)計洪水時為0.167m3/s，與同類工程相比顯然是很小的。在計算中并考慮繞壩滲流及巖基透水，混凝土防滲墻的滲透系數(shù)應(yīng)取較大值，，這樣取值估計的滲流量可能大于實際滲流量，但壩的滲透坡降仍滿足設(shè)計要求，說明取值合理.</p><p><b>　　穩(wěn)定計算</b></p><p><b>　　計算方法</b></p>&l

115、t;p>　　按施工期、穩(wěn)定滲流期、庫水位降落期三個控制時期核算土石壩的穩(wěn)定。心（斜心）墻壩的上下游壩坡滑動時形成折線滑動面.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、C值也有所降低，此時壩坡失穩(wěn)時最可能的滑動面近乎折線。</p><p>　　在滑動面上抗剪強(qiáng)度的發(fā)揮是一樣的，安全系數(shù)的表示方式為</p><p><b>　　； ； ；</b>&l

116、t;/p><p>　　式中：1、2、3為實驗得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。</p><p>　　上下游壩坡折線滑動法計算</p><p>　　上下游壩坡穩(wěn)定計算成果見表6.5.1。</p><p>　　表6.5.1 大壩上下游壩坡穩(wěn)定計算成果表</p><p><b>　　穩(wěn)定成果分析</b

117、></p><p>　　根據(jù)計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，Kmin=1.42，考慮地震時，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。</

118、p><p><b>　　基礎(chǔ)處理部分</b></p><p><b>　　河床部分</b></p><p><b>　　滲流控制方案</b></p><p>　　條件允許時優(yōu)先考慮垂直防滲方案。在透水層較淺（10~15m以下）時，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

119、20m，最大達(dá)35m，施工比較困難而不予采用.又由于河床有孤石，采用鋼板樁也比較困難，造價也高。帳幕灌漿在此地存在可灌性問題。混凝土防滲墻方案，施工快、材料省、防滲效果好，對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.</p><p>　　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