土石壩畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　前言2</b></p><p>　　第一章 基本資料3</p><p>　　第一節(jié)、工程概況及工程目的3</p><p>　　第二節(jié)、基本資料3</p><p>　　第二章、樞紐布置6</p><p>　　第一節(jié)、 壩軸線選擇6</p>&

2、lt;p>　　第二節(jié)、 樞紐布置6</p><p>　　第三章、壩工設(shè)計(jì)8</p><p>　　第一節(jié)、壩型確定8</p><p>　　第二節(jié)、 擋水壩體斷面設(shè)計(jì)8</p><p>　　第三節(jié)、 壩體滲流計(jì)算11</p><p>　　第四節(jié)、 土壩穩(wěn)定計(jì)算14</p><p>

3、　　第五節(jié)、細(xì)部構(gòu)造22</p><p>　　第四章、溢洪道設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………25</p><p>　　第一節(jié)、 溢洪道地形資料25</p><p>　　第二節(jié)、 溢洪道地質(zhì)資料25</p><p>　　第三節(jié)、 溢洪道的位置選擇25</p><p>　　第四節(jié)

4、、溢洪道布置26</p><p>　　第五章、地基處理32</p><p><b>　　1、壩基清理32</b></p><p>　　2、土石壩的防滲處理32</p><p>　　3、土石壩與壩基的連接32</p><p><b>　　結(jié) 論33</b></

5、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮稀⑹匣蚧旌狭?，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。當(dāng)壩體材料以土和砂礫為主時(shí)，稱土壩、以石渣、卵石、

6、爆破石料為主時(shí)，稱堆石壩；當(dāng)兩類當(dāng)?shù)夭牧暇枷喈?dāng)比例時(shí)，稱土石混合壩。土石壩是歷史最為悠久的一種壩型。近代的土石壩筑壩技術(shù)自２０世紀(jì)５０年以后得到發(fā)展，并促成了一批高壩的建設(shè)。目前，土石壩是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。</p><p>　　土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。 　　土石壩按其施工方法可分為：碾壓式土石壩；沖填式土石壩；水中填土壩和定向爆破堆石壩等。應(yīng)用最為廣泛的是碾壓式土石壩

7、。 　　按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩可分為以下幾種主要類型： 　?。?、均質(zhì)壩。壩體斷面不分防滲體和壩殼，基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成。 　?。病⑼临|(zhì)防滲體分區(qū)壩。即用透水性較大的土料作壩的主體，用透水性極小的黏土作防滲體的壩。包括黏土心墻壩和黏土斜墻壩。防滲體設(shè)在壩體中央的或稍向上游且略為傾斜的稱為黏土心墻壩。防滲體設(shè)在壩體上游部位且傾斜的稱為黏土斜墻壩，是高、中壩中最常用的壩型。 　　3、

8、非土料防滲體壩。防滲體由瀝青混凝土、鋼筋混凝土或其他人工材料建成的壩。按其位置也可分為心墻壩和面板壩。</p><p><b>　　第一章 基本資料</b></p><p>　　第一節(jié)、工程概況及工程目的</p><p>　　ZF水庫位于QH河干流上，控制面積4990km總庫容5.05×108m。該工程以灌溉發(fā)電為主，結(jié)合防洪，可引

9、水灌溉農(nóng)田7.12萬畝，遠(yuǎn)期可發(fā)展到10.4萬畝。灌溉區(qū)由一個(gè)引水流量為45m3/s的總干渠和四條分干渠組成，在總干渠渠首及下游24km處分別修建樞紐電站和HZ電站，總裝機(jī)容量31.45MW,年發(fā)電量11290完千瓦時(shí)。水庫建成后，除為市區(qū)居民生活和工業(yè)提供給水外，還可使城市防洪能力得到有效的提高。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年設(shè)計(jì)，萬年校核。樞紐工程由擋水壩、溢洪道和輸水洞、灌溉發(fā)電洞及樞紐電站組成。</p><p>&l

10、t;b>　　第二節(jié)、基本資料</b></p><p><b>　　1、特征水位及流量</b></p><p>　　擋水壩、溢洪道、輸水洞的特征水位及流量見表2-1。</p><p>　　表2-1 ZF水庫工程特征值</p><p><b>　　2、 氣象</b></p>

11、<p>　　氣象資料見表2-2。</p><p>　　表2-2 氣象資料表</p><p><b>　　3、 地質(zhì)</b></p><p>　　1、 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件</p><p>　　ZF水庫的右岸較陡，坡度為30°左右，大部分基巖出露高程為770~810m。主河槽在右岸，河寬月100米左右

12、；左岸為堆積岸，左岸臺地寬200m左右，山嶺高程在775m左右，岸坡較平緩，大都為土層覆蓋。水庫樞紐處施工場地狹窄，樞紐建筑物全部布置在左岸，施工布置較為困難。</p><p>　　壩區(qū)為上二迭系石千峰組的紫紅色、紫灰色細(xì)砂巖，間夾同色礫巖及砂質(zhì)頁巖等巖層。右岸全部為基巖，河床砂卵石層總厚度約50m，覆蓋層厚度約5m。高漫灘表層亞砂土厚5~15m，左岸728m高程以下為基巖?；鶐r面向下游逐漸降低，土層增厚。砂卵石

13、層透水性不會(huì)很強(qiáng)，施工開挖排水作業(yè)估計(jì)不會(huì)很困難。</p><p>　　2、 溢洪道工程地質(zhì)條件</p><p>　　上壩線方案溢洪道堰頂高程757m，沿建筑物軸線巖層傾向下游。巖性主要為堅(jiān)硬的細(xì)砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道各部分的抗滑穩(wěn)定條件是好的。下壩線溢洪道高程750m。基礎(chǔ)以下10m左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風(fēng)化嚴(yán)重，透水性大，對建筑安全不利。</p>

14、;<p><b>　　第二章、樞紐布置</b></p><p>　　第一節(jié)、 壩軸線選擇</p><p>　　選擇壩址時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形、地址、工程規(guī)模及施工條件，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的綜合分析比較來選定。</p><p>　　應(yīng)盡量選在河谷的狹窄段。這樣壩軸線短，工程量小，但必須與施工場地和泄水建筑物的布置情況以及運(yùn)用上的要求等同時(shí)考慮對

15、于兩岸壩段要有足夠的高程和厚度。壩基和兩岸山體應(yīng)無大的不利地質(zhì)構(gòu)成問題。巖石應(yīng)較完整，并應(yīng)將壩基置于透水性小的堅(jiān)實(shí)地層或厚度不大的透水地基上。壩址附近要有足夠數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求的土、砂、石料且便于開采運(yùn)輸。</p><p>　　通過以上分析，ZF水庫壩軸線的選擇，在地形上，應(yīng)盡量選在河谷狹窄段。由地形圖上可知，上游坡壩軸線、壩軸線以及和下游壩軸線三者的比見地形圖，下游的壩軸線最符合。因?yàn)樗呛庸鹊莫M窄段，這樣壩軸線

16、短，工程量小，可減少投資，庫容較大，淹沒少。</p><p>　　第二節(jié)、 樞紐布置 </p><p>　　樞紐布置應(yīng)做到安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，施工互不干擾，管理運(yùn)用方便。</p><p>　　高中壩和地震區(qū)的壩，不得采用布置在非巖石地基上的壩下埋管型式，低壩采用非巖石地基上的壩下埋管時(shí)，必須對埋管周圍填土的壓實(shí)方法，可能達(dá)到的壓實(shí)密度及其抵抗?jié)B透破壞的能力能否滿

17、足要求進(jìn)行保證。樞紐布置應(yīng)考慮建筑物開挖料的應(yīng)用。土石壩樞紐通常包括攔河壩、溢洪道、泄洪洞輸水或引水洞及水電站等，應(yīng)通過地形地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等方面來確定。</p><p>　　壩址應(yīng)選在地形地質(zhì)有利的地方，使壩軸線較短，庫容較大，淹沒少。附近有豐富的筑壩材料，便于布置泄水建筑物。在高山深谷區(qū)常將壩址選在彎曲河段，把壩布置在彎道上，利用凸岸山脊抗滑穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定，并采取排水灌漿等相應(yīng)加固措施，應(yīng)盡量避免將壩址

18、選在工程地質(zhì)條件不良的地段。如活斷層含形成整體滑動(dòng)的軟弱夾層，以及粉細(xì)砂、軟粘土和淤泥等軟弱地基上。壩軸線一般宜順直，如布置成折線，轉(zhuǎn)折處山曲線連接。如壩軸平面形成弧形，最好試凸向上游，如受地形限制，不得凸向下游，曲度應(yīng)小些，防滲體不要過薄，以免蓄水后防滲體產(chǎn)生拉力而出現(xiàn)順?biāo)鞣较虻牧芽p。</p><p>　　根據(jù)樞紐布置原則，樞紐中的泄水建筑物應(yīng)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工互不干擾、管理運(yùn)用方便。樞紐布置應(yīng)滿足

19、以下原則： </p><p>　　樞紐中的泄水建筑物應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的運(yùn)用條件和要求。選擇泄洪建筑物形式時(shí)，宜優(yōu)先考慮采用開敞式溢洪道為主要泄洪建筑物，并經(jīng)濟(jì)比較確定。泄水引水建筑物進(jìn)口附近的岸坡應(yīng)有可靠的防護(hù)措施，當(dāng)有平行壩坡方向的水流可能會(huì)沖刷壩坡時(shí)，壩坡也應(yīng)有防護(hù)措施。應(yīng)確保泄水建筑物進(jìn)口附近的岸坡的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。當(dāng)泄水建筑物出口消能后的水流從刷下游壩坡時(shí)，應(yīng)比較調(diào)整尾水渠和采取工程措施保護(hù)壩坡腳的

20、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，可采取其中一種措施，也可同時(shí)采用兩種措施。對于多泥沙河流，應(yīng)考慮布置排沙建筑物，并在進(jìn)水口采取放淤措施。</p><p>　　溢洪道應(yīng)選擇在地形開闊、岸坡穩(wěn)定、巖土堅(jiān)實(shí)和地下水位較低的地點(diǎn)，宜選用地質(zhì)條件好良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂礫石適于作為水閘地基，盡量避免淤泥質(zhì)土和粉砂、細(xì)砂地基，必要時(shí)應(yīng)采取妥善處理措施。從地質(zhì)地形圖可知壩體右岸有天然的埡口，地質(zhì)條件好，且有天然的石料廠，上下游均

21、有較緩的灘地，兩岸巖體較陡，巖體條件好，施工起來更快捷更經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　因此，溢洪道修建于QH右岸山坡上，緊鄰右壩肩。由于閘址段地形條件好，所以采用正槽式溢洪道。</p><p><b>　　第三章、壩工設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　第一節(jié)、壩型確定</b></p><p&g

22、t;　　根據(jù)所給資料，選擇大壩型式，還應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、建筑材料、工程量以及施工條件等綜合方面確定壩型。</p><p>　　水庫處于平原地區(qū)。由基本資料可知，庫區(qū)土料豐富，料場距壩址較近，運(yùn)輸條件良好。施工簡便，地質(zhì)條件合理，造價(jià)低。通過以上幾方面的綜合分析比較，所以選用土石壩方案。</p><p>　　第二節(jié)、 擋水壩體斷面設(shè)計(jì)</p><p><b>

23、;　　1、壩頂高程的確定</b></p><p><b>　　1.1、 風(fēng)區(qū)長度</b></p><p>　　由題目已知該流域多年平均最大風(fēng)速為9m/s，水位768.1m時(shí)水庫吹程為5.5km。</p><p>　　1.2、壩頂高程計(jì)算</p><p>　　壩頂在靜水位以上的超高值按下式計(jì)算;</p&g

24、t;<p><b>　　y=R+e+A</b></p><p>　　式中 y—壩頂超高，m;</p><p>　　R—最大波浪在壩坡上的爬高，m;</p><p>　　A—安全加高，m ；</p><p>　　由上可知等效吹程5.5km>1.6m，近似估計(jì)R+e在0.9～1.2之間。</p>

25、;<p>　　所以，正常運(yùn)行條件時(shí) R+e 取1.2</p><p>　　非常運(yùn)行條件時(shí) R+e 取0.9</p><p>　　由基本資料可知大壩級別為3級</p><p>　　正常運(yùn)行條件時(shí) 安全加高 A取0.7</p><p>　　非常運(yùn)行條件時(shí) 安全加高 A取0.5</p><p>　　壩頂高程等于

26、水庫靜水位與超高之和，應(yīng)按下列四種情況計(jì)算，并取其中最大值；</p><p>　　設(shè)計(jì)洪水位+正常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=768.1m</b></p><p>　　正常蓄水位+正常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=767.20m</b></p>

27、<p>　　校核洪水位+非常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=770.40m</b></p><p>　　正常蓄水位+非常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=737.00m</b></p><p>　　由計(jì)算可知，計(jì)算壩頂高程為770.4m，考慮壩頂上設(shè)與防

28、滲體緊密連接的1.2m高防浪墻，取設(shè)計(jì)壩頂高程為769.2m。</p><p><b>　　2、 壩頂寬度</b></p><p>　　壩頂寬度根據(jù)構(gòu)造、施工等因素確定，由《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274—2001）》[5] 高壩選用10～15 m，中低壩可選用5～10 m，根據(jù)所給資料，初步擬定壩體斷面，壩頂寬度為8m見圖3-1。</p><p

29、>　　圖3-1 壩頂結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　3、 上下游邊坡</b></p><p>　　上下游邊坡比見表3-2。</p><p>　　表3-2 上下游邊坡比</p><p>　　根據(jù)資料，大壩為中低壩，故定上游壩坡1：3.0 ，下游壩坡1：2.5。</p><p><b&

30、gt;　　4、 馬道</b></p><p>　　為了攔截雨水，防止壩面被沖刷，同時(shí)便于交通、檢測和觀測，并且利于壩坡穩(wěn)定，下游常沿高程每隔10～30 m設(shè)置一條馬道，其寬度不小于1.5 m，馬道一般設(shè)在坡度變化處，均質(zhì)壩上游不宜或少設(shè)馬道，故本壩不設(shè)馬道。</p><p>　　第三節(jié)、 壩體滲流計(jì)算</p><p>　　滲流計(jì)算方法采用有限深透水地基上

31、設(shè)灌漿帷幕的土石壩滲流，帷幕灌漿的防滲作用可以用相當(dāng)于不透水底版的等效長度代替。</p><p>　　滲流分三種情況：上游為設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位、正常蓄水位和相應(yīng)的下游水位見圖3-2。</p><p>　　圖3-2 各水位示意圖</p><p>　　設(shè)計(jì)洪水位時(shí) 壩頂高程為769.2m，設(shè)計(jì)洪水位為768.1m，河床高度為731.2m，壩頂寬度為8m，壩高為38

32、m，m=3.0m=2.5。</p><p>　　L=L+ m(769.2-768.1)+B+ m·H</p><p>　　=+1.45m+B+ m·H</p><p><b>　　=123m</b></p><p>　　L=L-L=117m</p><p>　　上游水深H=36

33、.55m　下游水深H=1.89m。</p><p><b>　　h=</b></p><p><b>　　=5.01 m</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　=6.8×10</b></p>

34、<p><b>　　y=</b></p><p>　　= x(0,114.5)</p><p>　　表3-3 設(shè)計(jì)水位浸潤線計(jì)算成果表</p><p>　　校核洪水位時(shí)壩頂高程為769.2m，設(shè)計(jì)洪水位為768.1m，河床高度為731.2m，壩頂寬度為8m，壩高為38m，m=3.0 m=2.5。</p&

35、gt;<p>　　L=L+ m(769.2-768.1)+B+ m·H</p><p>　　=+0.29 m+B+ m·H</p><p><b>　　=120m</b></p><p>　　L=L-L=113.25m</p><p>　　上游水深H=37.71m　下游水深H=2.15m

36、。</p><p><b>　　h=</b></p><p><b>　　=5.45 m</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　=7.2×10</b></p><p><b&g

37、t;　　y=</b></p><p>　　= x(0,110.85)</p><p>　　表3-4 校核水位浸潤線計(jì)算成果表</p><p>　　正常蓄水位時(shí)　壩頂高程為769.2m，正常蓄水位為767.2 m，河床高度為731.2 m，壩頂寬度為8m，壩高為38m，m=3.0 m=2.5。</p><

38、;p>　　L=L+ m(216.9-213.43)+B+ m·H</p><p>　　=+3.47 m+B+ m·H</p><p><b>　　=128.2 m</b></p><p>　　L=L-L=123.7 m</p><p>　　上游水深H=37.71m　下游水深H=2.15m<

39、/p><p><b>　　h=</b></p><p><b>　　=4.73 m</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　=5.67×10</b></p><p><b>　　

40、y=</b></p><p>　　= x∈(0,121.5)</p><p>　　表3-5 正常蓄水位浸潤線計(jì)算成果表</p><p>　　第四節(jié)、 土壩穩(wěn)定計(jì)算</p><p>　　壩坡穩(wěn)定計(jì)算采用計(jì)及條塊間作用力的簡化畢肖普法公式如下。</p><p><b>　　K=&l

41、t;/b></p><p>　　式中 W—土條重量；</p><p>　　Q、V—分別為水平和垂直的地震慣性力；</p><p>　　U—作用于土條底面的空隙壓力；</p><p>　　—土條重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的半徑之間的夾角；</p><p><b>　　b—土條寬度；</b>&l

42、t;/p><p>　　、—土條地面的有效應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；</p><p>　　M—水平地震慣性力對圓心的力矩；</p><p><b>　　R—圓弧半徑；</b></p><p>　　穩(wěn)定計(jì)算系數(shù)見表3-6。</p><p>　　表 3-6 物理力學(xué)指標(biāo)表</p><p>

43、　　穩(wěn)定計(jì)算有三種情況 施工期、穩(wěn)定滲流期和水庫水位驟降期 均質(zhì)壩材料為粘土</p><p>　　濕容重 =1.65 飽和容重 =2.0 浮容重 =0.5 </p><p><b>　　壩基為砂礫料</b></p><p>　　濕容重 =18 飽和容重 =19.6 浮容重 =0.5 </p><

44、p>　　施工期上游邊坡穩(wěn)定計(jì)算見表3-7計(jì)算圖見附圖1下游邊坡表3-8計(jì)算圖見附1</p><p>　　第一次試算假定 k=1, 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定 k=1.25 求得 k= 故取 k=1.25</p><p>　　第一次試算假定 k=1 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定

45、 k=1.23 求得 k= 故取 k=1.23</p><p>　　穩(wěn)定滲流期下游邊坡穩(wěn)定計(jì)算見表 4-9 計(jì)算見附圖 2</p><p>　　第一次試算假定 k=1 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定 k=1.31 求得 k= 故取 k=1.31</p><p>　　水位降落期上游邊坡穩(wěn)定計(jì)算見表 4

46、-10 計(jì)算見附圖3</p><p>　　第一次試算假定 k=1, 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定 k=1.21 求得 k= 故取 k=1.21</p><p>　　表3-7 施工期上游邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果表</p><p>　　表3-8 施工期下游邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果表</p><p>　

47、　表4-9 穩(wěn)定滲流期下游邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果表</p><p>　　表3-10 水位降落期上游邊坡穩(wěn)定計(jì)算成果表</p><p>　　表3－11 壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表</p><p>　　根據(jù)上述計(jì)算成果，采用上游1：3.0，下游1：2.5，滿足邊坡穩(wěn)定要求。</p><p><b>　　第五節(jié)、細(xì)部構(gòu)造</b></p

48、><p><b>　　1、 護(hù)坡</b></p><p>　　因壩的上游坡面受波浪淘刷，下游坡面受雨水沖刷，壩的上下游坡面需設(shè)置護(hù)坡，本方案為砌石護(hù)坡，厚0.3m。</p><p>　　上下游護(hù)坡需設(shè)碎石或礫石墊層，本方案為碎石墊層厚0.2m。</p><p>　　下游坡面上要設(shè)置表面排水系統(tǒng)，縱橫向排水溝及壩坡與岸坡連接處

49、的排水溝。此外，還應(yīng)布置階梯等通行道路。</p><p><b>　　2、 反濾層設(shè)計(jì)</b></p><p>　　既要求把壩體滲水排除壩外，又要求不產(chǎn)生土壤的滲透破壞，在滲流的出口或進(jìn)入排水處。由于水力坡降往往很大，流速較高，土壤易發(fā)生管涌破壞，為了防止這種滲透破壞，在這些地方應(yīng)設(shè)置反濾層。</p><p>　　反濾層一般由1～3層級配均勻，

50、耐風(fēng)化的砂、礫、卵石或碎石構(gòu)成，每層粒徑隨滲流方向而增大，水平反濾層的最小厚度可采用0.3 m，垂直或傾斜反濾層的最小厚度可采用0.5 m，（反濾層應(yīng)有足夠的尺寸以適應(yīng)可能發(fā)生的不均勻變形，同時(shí)避免與周圍土層混摻）。其作用是防止襯砌的護(hù)坡石陷入壩身體中，在上游坡避免沖刷并在庫水位降落時(shí)把壩體的水排出去又不帶走壩體土料。因土壩為均質(zhì)壩，所以采用反濾層位于被保護(hù)土的上部，滲流方向主要由下向上見圖3-12。</p><p&

51、gt;　　圖3-12 反濾層示意圖</p><p>　　3、防滲體的土料要求</p><p>　　防滲體要具有足夠的不透水性和塑性，要求防滲體的滲透系數(shù)比壩主體至少小100～1000倍，且其透水系數(shù)不宜大于10，防滲體要有足夠的塑性。這樣，防滲體能適應(yīng)壩基和壩體的沉陷和不均勻變形，從而不致斷裂。長期的筑壩經(jīng)驗(yàn)告訴我們，粘粒含量為15～30%或塑性指數(shù)為10～17的中壤土、重壤土粘粒含量為3

52、5～40～%或塑性指數(shù)為17～20的粘土都是填筑防滲體的合適土料。粘性土的天然含水量最好，稍高于塑限含水量，使土料處于硬塑狀態(tài)。</p><p><b>　　4、排水結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　選用棱體排水，是在下游壩腳處用塊石堆成棱體，頂部高程應(yīng)超出下游最高水位，超出高度應(yīng)大于波浪沿坡面的爬高。大壩為3級，不應(yīng)小于0.5m，并使壩體浸潤距壩坡的距離大于冰凍深度

53、。堆石棱體內(nèi)坡一般為1：1.25～1：1.5，外坡為1：1.5～1：2.0或更緩，應(yīng)避免棱體排水上游坡腳出現(xiàn)銳角，頂寬應(yīng)根據(jù)施工條件及檢查觀測需要確定，但不得小于1.0m。 棱體排水結(jié)構(gòu)圖見圖3-13。</p><p>　　圖3-13 棱體排水結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　為了有效地降低壩內(nèi)浸潤線，在均質(zhì)壩內(nèi)設(shè)置垂直的、向上游或向下游傾斜的豎式排水是控制滲流的一種有效型式。這種排水頂部可

54、伸到壩面附近，厚度由施工條件確定，但不小于1.0m，底部用水平排水帶或褥墊排水將滲水引出壩外。</p><p>　　對于由粘性土材料填筑的均質(zhì)壩，為了加速壩殼內(nèi)空隙水壓力的消散，降低浸潤線，以增加壩的穩(wěn)定，可在不同高程處設(shè)置壩內(nèi)水平排水層，其位置、層數(shù)和厚度可根據(jù)計(jì)算確定，但其厚度不宜小于0.3m。多數(shù)情況下，伸入壩體內(nèi)的長度一般不超過各層壩寬的。</p><p><b>　　第

55、四章、溢洪道設(shè)計(jì)</b></p><p>　　第一節(jié)、 溢洪道地形資料</p><p>　　庫區(qū)兩岸分水嶺高程均在750m以上。庫區(qū)外圍斷裂較發(fā)育，在庫內(nèi)被第四系及第三系玄武巖覆蓋。庫區(qū)地下水類型有兩種，第四系松散層孔隙潛水和前第四系基巖裂隙水。水庫不存在永久性滲漏問題，庫岸穩(wěn)定性較好，水庫蓄水后，局部地段可能產(chǎn)生浸沒，但浸沒面積甚小，庫區(qū)兩岸居民及耕地分散，庫區(qū)范圍內(nèi)無礦點(diǎn)分

56、布，庫區(qū)無水庫淤積問題，水庫蓄水后不致產(chǎn)生構(gòu)造性誘發(fā)地震。</p><p>　　第二節(jié)、 溢洪道地質(zhì)資料</p><p>　　溢洪道地基為晚元古代第三期侵入混合花崗巖，灰白色-肉紅色，巖體風(fēng)化程度均為弱風(fēng)化帶，地下水類型為基巖裂隙水，對砼無腐蝕性；溢洪道部位斷層規(guī)模均較小，以陡傾角為主，完整性及強(qiáng)度與兩側(cè)巖體相差較?。婚l室段基礎(chǔ)巖體中等透水性，完整性較差，應(yīng)進(jìn)行淺層固結(jié)和深部帷幕灌漿防滲處

57、理。</p><p>　　第三節(jié)、 溢洪道的位置選擇</p><p>　　溢洪道在水利樞紐中位置的選擇，關(guān)系的工程的總體布置，影響到工程的安全、工程量、投資、施工進(jìn)度和運(yùn)用管理，原則上應(yīng)通過擬定各種可能方案，全面考慮，則優(yōu)選定。一般應(yīng)考慮以下因素：</p><p>　　溢洪道應(yīng)位于路線短和土石方開挖量少的地方。壩址附近有高程合適的馬鞍形埡口，則往往是布置溢洪道較理想

58、之處。攔河壩兩岸順河谷方向的緩坡臺地也適合布置溢洪道。溢洪道應(yīng)力爭位于較堅(jiān)硬的巖基上。位于好巖基上的溢洪道可以減省工程量，甚至不襯砌。應(yīng)避免在可能坍塌的地帶修建溢洪道。溢洪道開挖出渣路線及棄渣場所應(yīng)能合理安排，是開挖量的有效利用更具有經(jīng)濟(jì)意義。此外還要解決與相鄰建筑物的施工干擾問題。綜上所述，本樞紐溢洪道應(yīng)選上壩線方案。</p><p><b>　　第四節(jié)、溢洪道布置</b></p&g

59、t;<p><b>　　1、引水渠</b></p><p>　　引水渠進(jìn)口布置應(yīng)因地制宜，體形簡單。當(dāng)進(jìn)口布置在壩肩時(shí)，靠壩的一側(cè)應(yīng)設(shè)置順應(yīng)水流的曲面導(dǎo)水墻，靠山一側(cè)應(yīng)開挖或襯砌規(guī)則曲面；當(dāng)進(jìn)口布置在埡口面臨水庫時(shí)，宜布置成對稱或基本對稱的喇叭口型式。</p><p>　　初擬引水渠段長103，底寬14,底高程730，邊坡1:1，引水渠首端為32.5 的

60、直線段，其后接一半徑為80的圓心角為的圓弧段。引水渠進(jìn)口段剖面見圖4-1。 </p><p>　　圖4-1 引水渠進(jìn)口段的剖面圖</p><p>　　引水渠的布置應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　　①選擇有利的地形、地質(zhì)條件；</p><p>　?、谝S線方向，應(yīng)有利于進(jìn)水，在平面上最好布置成直線，以減小水頭損失，增加其泄水能力；<

61、;/p><p>　?、垡^長時(shí)，宜在控制段之前設(shè)置漸變段，其長度應(yīng)據(jù)流速等條件確定，不宜小于2倍堰上水深；</p><p>　?、苋羰艿匦?、地質(zhì)條件限制，引水渠必須轉(zhuǎn)彎時(shí)，其彎曲半徑不宜小于4倍的渠底寬；</p><p>　?、輳澋乐量刂蒲咧g宜設(shè)計(jì)直線段，其長度不小于2倍堰上水頭；</p><p>　?、抟讓掜?biāo)鞣较蚴湛s時(shí)，其首、末

62、端底寬之比宜在1.5～3之間。</p><p>　　引水渠的橫斷面應(yīng)有足夠大的尺寸，以降低流速，減少水頭損失。渠內(nèi)設(shè)計(jì)流速大于懸移質(zhì)不淤流速，小于渠道不沖流速，且水頭損失小，一般采用3~5。橫斷面的側(cè)坡根據(jù)穩(wěn)定要求確定。為了減小造率和防止沖刷，引水渠宜做襯砌。</p><p>　　石基上的引水渠如能開挖整齊，也可以不做襯砌?？v斷面應(yīng)做成平底或底坡不大的逆坡當(dāng)溢流堰為實(shí)用堰時(shí)，渠底在溢流堰處

63、宜低于堰頂至少0.5H，以保證堰頂水流穩(wěn)定和具有較大的流量系數(shù)。</p><p><b>　　2、 控制段</b></p><p>　　控制段設(shè)計(jì)，包括溢流堰和兩側(cè)連接建筑物。溢流堰的位置是溢洪道縱斷面的最高點(diǎn)，其堰頂高程與工程量的關(guān)系很大，所以控制堰軸線的選定應(yīng)滿足下列要求：</p><p>　　①統(tǒng)籌考慮進(jìn)水渠、泄槽、消能防沖設(shè)施及出水渠的

64、總體布置要求；</p><p>　?、诮ㄖ飳Φ鼗膹?qiáng)度、穩(wěn)定性、抗?jié)B性及耐久性的要求；</p><p>　　③便于對外交通和兩側(cè)建筑物的布置；</p><p>　?、墚?dāng)控制堰靠近壩肩時(shí)，應(yīng)與大壩布置協(xié)調(diào)一致；</p><p>　?、荼阌诜罎B系統(tǒng)布置，堰與兩岸的止水、防滲排水應(yīng)形成整體。</p><p>　　控制堰的型

65、式、基本尺寸和布置方式是溢洪道泄流能力的決定性因素。由于隨著泄流能力的不同，洪水期可能出現(xiàn)的最高水庫洪水位也不同，即壩高也要不同。所以控制堰的合理設(shè)計(jì)，歸結(jié)為擬定不同方案，進(jìn)行調(diào)洪演算，對包括攔河壩和溢洪道在內(nèi)的樞紐總體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件加以比較，從而選定。</p><p>　　設(shè)置控制堰段要解決的主要問題包括選擇溢流堰斷面型式、決定堰頂是否設(shè)閘門控制、通過調(diào)洪演算選定堰頂高程和孔口尺寸、選定閘門型式以及與控制堰有關(guān)

66、的結(jié)構(gòu)的平面和剖面布置等。</p><p>　　溢流堰型式應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水力條件、運(yùn)用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素，經(jīng)綜合比較選定。堰型可選用開敞式型式，但與溢流壩相比，其堰體高度很低；與泄水閘相比，其閘后落差較大。溢流堰體型設(shè)計(jì)的要求是盡量增大流量系數(shù)，在泄流時(shí)不產(chǎn)生空蝕或誘發(fā)振動(dòng)的負(fù)壓。</p><p>　　溢流堰前緣長度和孔口尺寸的擬定以及單寬流量的選擇，可參考重力壩的有關(guān)內(nèi)容。選定

67、調(diào)洪起始水位和泄水建筑物的運(yùn)用方式，然后進(jìn)行調(diào)洪演算，得出水庫的設(shè)計(jì)洪水位和溢洪道的最大下泄量。滿足條件后，在此基礎(chǔ)上，通過分析研究在擬定若干方案，分別進(jìn)行調(diào)洪演算，得出不同的水庫設(shè)計(jì)洪水位和最大下泄量，并相應(yīng)定出樞紐中各主要建筑物的布置尺寸、工程量和造價(jià)。最后，從安全、經(jīng)濟(jì)以及管理運(yùn)用等方面進(jìn)行綜合分析論證，從而選出最優(yōu)方案。</p><p><b>　　3、泄槽段</b></p&g

68、t;<p>　　洪水經(jīng)溢流堰后，多用泄水槽與消能設(shè)施連接。為不影響溢流堰的泄洪能力，此段縱坡常做成大于臨界底坡的陡坡。破陡、流急是泄水槽的特點(diǎn)。槽內(nèi)水流速度往往超過16~20。所以，防止和減小高速水流所引起的摻氣、空蝕、沖擊波和脈動(dòng)等是泄槽段設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。</p><p>　　泄槽在平面上宜盡量成直線、等寬、對稱布置，使水流平順，避免產(chǎn)生沖擊波等不良現(xiàn)象。但實(shí)際工程中受地形、地質(zhì)條件的限制，有時(shí)泄槽很

69、長，為減少開挖量或避開地質(zhì)軟弱帶等，往往做成帶收縮段和彎曲段的型式。</p><p>　　泄槽段水流屬于急流，如必須設(shè)置收縮段時(shí)，其收縮角也不宜太大。當(dāng)收縮角較大時(shí)，必須進(jìn)行沖擊波計(jì)算，并應(yīng)通過水工模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。收縮段最大沖擊波波高由總偏轉(zhuǎn)角大小決定，而與邊墻偏轉(zhuǎn)過程無關(guān)。因此，為了減小沖擊波高度，采用直線形收縮段比圓弧形收縮段為好。</p><p>　　泄槽段如設(shè)置彎道，由于離心力及彎道

70、沖擊波作用，將造成彎道內(nèi)外側(cè)橫向水面差，流態(tài)不利。要設(shè)置彎道是時(shí)，宜滿足下列要求：橫斷面內(nèi)流速分布均勻，沖擊波對水流擾動(dòng)影響小，在直線段和彎曲段之間，可設(shè)置緩和過渡段，為降低邊墻高度和調(diào)整水流，宜在彎道幾緩和過渡段渠底設(shè)置橫向坡，矩形斷面彎道的彎曲半徑宜采用6～10倍泄槽寬度。</p><p>　　泄槽縱剖面設(shè)計(jì)主要是決定縱坡，其根據(jù)自然條件及水力條件確定。</p><p>　　水流通過控

71、制段后為急流，為了不在泄槽段上產(chǎn)生水躍，泄槽縱坡應(yīng)大于水流的臨界坡，在地質(zhì)條件許可的情況下，盡量使開挖和襯砌工程量最省。同時(shí)縱坡還要考慮泄槽底板和邊墻結(jié)構(gòu)的自身穩(wěn)定及施工方便等因素。泄槽縱坡以一次坡為好，當(dāng)受地形條件限制或?yàn)榱斯?jié)省工程量而需邊坡度時(shí)也宜先緩后陡，因?yàn)樗鹘?jīng)過控制段入泄槽時(shí)，流速不大；當(dāng)接近消能設(shè)施時(shí)，加大底坡以便與消能設(shè)施相連接，此段長度較短，防空蝕措施比較好解決。但為防止水流脫離槽底產(chǎn)生負(fù)壓，在變坡處宜采用符合水流軌跡

72、的拋物線連接。</p><p>　　如采用先陡后緩的變坡方式，泄槽易被動(dòng)水壓力破壞，連接必須采用反弧曲線，反弧半徑應(yīng)不小于3～6倍的變坡方式。反弧半徑越小，離心力越大，壓力變化值越大，故初了采用較大反弧半徑外，還應(yīng)比較周密地考慮底板的分縫、分塊及止水、排水的設(shè)置，以消除告訴水流離心力在底板下形成的高水頭的揚(yáng)壓力，保持泄槽底板的穩(wěn)定。</p><p>　　泄槽底部襯砌的表面若不平整，特別是橫

73、向接縫處下游有生坎，接縫止水不良，施工質(zhì)量差；地基處理不好，襯砌與地基接觸較差；襯砌底板下排水不暢等原因，將導(dǎo)致底板下產(chǎn)生較大揚(yáng)壓力和動(dòng)水壓力，甚至使底板被掀起。因此，必須重視襯砌分縫、止水及排水等，以做到平整光滑、止水可靠和排水通暢。表面平整光滑可以防止負(fù)壓和空蝕，底板下排水可以減小揚(yáng)壓力，接縫止水可以避免高速水流侵入底板產(chǎn)生脈動(dòng)壓力，在寒冷地區(qū)對襯砌材料有一定的抗凍要求。</p><p>　　4、出口消能和尾

74、水渠</p><p>　　根據(jù)地形條件和地址情況，選用挑流消能，它適用于較好的巖基或挑流沖刷坑對建筑物安全無影響時(shí)，可設(shè)置挑流鼻坎。挑坎末端做一道深齒墻，可以保護(hù)地基不被沖刷，其底部高程應(yīng)位于沖刷坑可能影響的高程以下。為了防止小流量時(shí)產(chǎn)生貼流而沖刷挑坎底角，可在挑坎下游做一段護(hù)坦。挑坎上還常設(shè)置通氣孔和排水孔，通氣孔向水舌下補(bǔ)充空氣，以免形成真空，影響挑距和造成結(jié)構(gòu)空蝕。坎上排水孔排除反弧段積水；坎下排水孔排除滲

75、流，降低齒墻后的滲透能力。</p><p>　　當(dāng)溢洪道下泄水流消能后不能直接泄入河道而造成危害時(shí)，應(yīng)設(shè)置尾水渠，其作用是將消能后的水流安全送入下游河道。對挑流消能，也只有掌握下游尾水情況，才能正確估算下游沖刷坑的大小和深度，定出挑坎齒墻的埋置深度和結(jié)構(gòu)尺寸。尾水渠應(yīng)盡量利用天然沖刷溝或河溝使出口水流能平穩(wěn)地歸入原河道。</p><p><b>　　第五章、地基處理</b&

76、gt;</p><p>　　土石壩地基處理應(yīng)力求做到技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理。筑壩前要完全清除表層的腐殖土，以及可能發(fā)生集中滲流和滑動(dòng)的表層土。</p><p><b>　　1、壩基清理</b></p><p>　　大壩基礎(chǔ)至壩腳線外10米范圍內(nèi)的樹林，樹根，耕枯土，垃圾，工廠廢料，地表孤石，梯田硬石及田邊塊石，河床底的淤泥，沙壤土等應(yīng)清理，地質(zhì)

77、勘探的鉆孔，試坑，平洞井。泵等均應(yīng)回填。壩基清理后，應(yīng)平整密實(shí)，無明顯陡坎和臺階，坡度一般不陡于1:1.5，為避免土壩與岸坡的接觸面產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，壩體岸坡應(yīng)削成斜面或接觸面，不應(yīng)成臺階狀，反坡或突然變坡。應(yīng)對壩基進(jìn)行平整，振動(dòng)碾壓或夯板夯實(shí)。</p><p>　　2、土石壩的防滲處理</p><p>　　學(xué)習(xí)過的壩基防滲措施有截水槽，板鋪蓋，混凝土防滲墻，帷幕灌漿，化學(xué)材料灌漿等。滲流控制

78、的原則是“上游堵，下游排”。由于本壩址基巖為閃云斜長花岡巖，屬怪硬巖石類。故本設(shè)計(jì)采用截水槽與帷幕灌漿相結(jié)合。</p><p>　　3、土石壩與壩基的連接</p><p>　　由于壩體是建基巖上的所以本壩在壩底做混凝土齒墻與壩基連接。</p><p>　　4、土石壩與岸坡的連接</p><p>　　土石壩的岸坡應(yīng)清理成緩慢的坡度，不應(yīng)為階梯狀

79、或反坡。對不宜消除的反坡用貼補(bǔ)混凝土修整，填補(bǔ)凹坑，當(dāng)岸坡上緩下陡時(shí)，凹出部位的變坡角應(yīng)小于。開挖坡度不宜太陡，巖石岸坡不陡于1：0.5或1：0.75;土岸坡不陡于1：1.5；砂礫壩殼部位的岸坡以維持岸坡自身穩(wěn)定為原則。為延長滲徑，黏土心墻在岸坡結(jié)合處應(yīng)適當(dāng)加寬，心墻一般加寬1/4—1/3。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是大

80、學(xué)期間所學(xué)知識的綜合總結(jié)。它不僅考察了我們對基礎(chǔ)知識的掌握程度，還對分析問題和解決問題的能力提出了更高要求。</p><p>　　我所設(shè)計(jì)的題目是ZF土壩樞紐設(shè)計(jì)——土石壩方案。通過對壩軸線選擇及對樞紐布置的情況，并根據(jù)施工簡便，經(jīng)濟(jì)合理等因素，確定采用均質(zhì)壩方案。對壩頂高程、壩頂寬度、上下游邊坡、馬道和細(xì)部構(gòu)造中的護(hù)坡、反濾層以及排水結(jié)構(gòu)的說明計(jì)算滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。采用有限深不透水地基上灌漿帷幕的土石壩滲流計(jì)算以及

81、計(jì)及條塊間作用力的簡化畢肖普法對土壩的穩(wěn)定計(jì)算均滿足設(shè)計(jì)要求。溢洪道中的引水渠、控制段、泄槽段以及出口消能和尾水渠的布置也都符合要求。</p><p>　　因此，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程不僅是一個(gè)很好的復(fù)習(xí)過程，也是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)過程，使我的專業(yè)知識在原有的基礎(chǔ)上有了新的提高，更使我對水利工程設(shè)計(jì)的過程有了全面的了解。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p

82、><p>　　[1] SL278-2002，水電工程水文計(jì)算規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2002.</p><p>　　[2] DL/T5180-2003，水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國電力出版社，2003.</p><p>　　[3] SL 44-93，水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范(中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))[S]. 北京：中國水利水電

83、出版社，2003.</p><p>　　[4] SL 104-95，水利工程水利計(jì)算規(guī)范(中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))[S]. 北京：中國水利水電出版社，2004.</p><p>　　[5] SL274-2001，碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國水利水電出版社，2002.</p><p>　　[6] 華東水利學(xué)院.水工設(shè)計(jì)手冊（第4卷）土石壩[M]. 北京：水

84、利電力出版社，1984.</p><p>　　[7] 鄭萬勇，楊振華.水工建筑物[M].鄭州：黃河水利出版社，2003：122—168，440—451.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于順利完成了。在設(shè)計(jì)中難免會(huì)遇到各種問題，在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師xx老師，從設(shè)計(jì)之初到設(shè)計(jì)結(jié)束，張老師一

85、直陪伴著我們，不辭辛勞，認(rèn)真的輔導(dǎo)我們，我為她的精神所感動(dòng)。</p><p>　　我也要感謝我的同學(xué)們，我們在設(shè)計(jì)的過程中互相幫助，共同討論，解決了一個(gè)又一個(gè)的難題，最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。此外，我要感謝各類參考文獻(xiàn)和規(guī)范的編者們，當(dāng)我在設(shè)計(jì)中遇到困難時(shí)，有了這些書籍，問題才得到解決。此外，我還要感謝水利電力學(xué)院。是學(xué)院給了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我們才通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)把這幾年所學(xué)的知識融會(huì)貫通，把專業(yè)知識在原有的基礎(chǔ)上