E江水利樞紐工程畢業(yè)設計計算書

1、河海大學函授本科河海大學函授本科 20152015 級級 畢業(yè)設計計算書畢業(yè)設計計算書 設計題目設計題目: : E 江水利樞紐設計 專業(yè)年級專業(yè)年級: : 河海水工 2015 級 學學 號號: : 姓姓 名名: : 曾致雷 指導老師指導老師: : 郭海慶 福建水利電力職業(yè)技術學院繼教中心 2017 年 3 月 目目 錄錄 1 調洪演算 .1 1.1 泄洪能力 .1 1.2 調洪演算 .1 2 大壩輪廓尺寸的擬定 .3 2.1 壩頂高程計算 .3 2.2 壩頂寬度 .5 2.3 壩坡與馬道 .6 2.4 壩體排水 .6 2.5 大壩防滲體 .6 3 土料設計 .8 3.1 粘性土料設計 .8 3

2、.2 壩殼砂礫料設計 .10 4 滲流計算 .12 4.1 計算方法 .12 4.2 計算斷面及計算情況的選擇 .14 4.3 計算結果 .14 4.4 滲透穩(wěn)定驗算 .15 5 穩(wěn)定計算 .16 5.1 計算方法 .16 5.2 上下游壩坡折線滑動法計算 .16 5.3 穩(wěn)定成果分析 .16 6 基礎處理部分 .18 6.1 河床部分 .18 6.2 壩肩處理 .18 7 細部構造設計 .20 7.1 壩的防滲體，排水設備 .20 7.2 反濾層設計 .20 7.3 護坡設計 .20 7.4 壩頂布置 .21 8 隧洞的體型設計 .22 8.1 進口建筑物 .22 8.2 洞身斷面型式和尺寸

3、 .23 8.3 出口消能段 .23 9 隧洞的水力計算 .24 9.3 計算工況 .24 9.4 平洞段底坡的確定 .24 9.5 洞內水面曲線 .24 9.6 出口消能驗算 .25 10 隧洞的細部構造 .27 10.1 洞身襯砌.27 10.2 襯砌分縫、止水 .27 10.3 灌漿 .27 10.4 排水 .27 10.5 摻氣槽 .27 10.6 錨筋加固 .27 1 1、調洪演算、調洪演算 1.11.1 泄洪能力泄洪能力 本次根據確定的泄洪方式，進行泄流能力分析，根據無壓隧洞自由計算 其過流能力，泄流公式按下式計算。 3 2 0 Hg2mbQ = m自由出流系數，取 0.485；

4、b溢流孔寬； H0H0=H+v2/2g，H堰上水頭，考慮上游堰前水域開闊，取 H0=H。 E 江水庫泄洪設施不同方案的泄流能力曲線見表 1-1。 E E 江水庫泄洪設施不同方案的泄流能力曲線表江水庫泄洪設施不同方案的泄流能力曲線表 表 1-1 堰頂水頭 H(m) b=6m 泄流量 (m3/s) 堰頂水頭 H(m) b=7m 泄流量 (m3/s) 堰頂水頭 H(m) b=8m 泄流量 (m3/s) 1.0 12.91.0 15.01.0 17.2 3.0 67.03.0 78.13.0 89.3 5.0 144.15.0 168.15.0 192.1 7.0 238.77.0 278.57.0

5、318.3 9.0 348.09.0 406.09.0 464.0 11.4 496.111.4 578.811.4 661.5 13.0 604.213.0 704.913.0 805.6 15.0 748.815.0 873.615.0 998.4 17.0 903.517.0 1054.117.0 1204.6 20.0 1152.920.0 1345.020.0 1537.2 1.21.2 調洪演算調洪演算 根據地形和地質資料泄洪洞布置時進口地高程為可取 2800m，而水庫汛 限水位取等于正常蓄水位為 2820.50m，因此需要確定泄洪洞進口堰頂高程， 以滿足泄洪洞產生無壓過流以、工程

6、經濟性和下游防洪限制泄量的要求，本 設計擬訂五組方案進行比較，調洪演算成果見表 1-2。 調洪演算成果表調洪演算成果表 表 1-2 方案 堰頂高程 z（m） 洞寬 B（m） 工況 下泄流量 Q（m3/s） 庫容 V（萬 m3） 庫水位 Z（m） 設計672.6411232822.60 一2810m7m 校核753.7432162823.58 設計1040.4394752821.85 二2805m7m 校核1114.2412002822.63 設計1089.2415662822.80 三2810m6m 校核1650.7438912823.90 設計905.5398482822.02 四2805m

7、6m 校核978.4418392822.93 設計752.2407042822.41 五2810m8m 校核837.4426932823.33 2 2 大壩輪廓尺寸的擬定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 水設備。 2.12.1 壩頂高程計算壩頂高程計算 根據碾壓式土石壩設計規(guī)范 （SL2742001） （以下簡稱“規(guī)范” ）規(guī) 定，壩頂高程分別按照正常蓄水位加正常運用條件下的壩頂超高、設計水位 加正常運用條件下的壩頂超高、校核水位加非常運用下的壩頂超高進行計算， 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用時的壩頂超高再 加上地震涌浪

8、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。 壩頂高程在水庫正常運用和非常運用期間的靜水位以上應該有足夠的超 高，以保證水庫不漫頂，其超高值 y 按下式計算： AeRy+= 式中： R最大波浪在壩坡上的爬高，m； e最大風壅水面高度，m； A安全加高，m；根據壩的等級，設計運用條件時取 1.0m，非常運用 條件是取 0.5m； 根據“規(guī)范” ，計算大壩波浪爬高時，所采用設計風速：正常運用條件 下為多年平均最大風速的 1.6 倍，非常運用條件下，采用多年平均最大風速， 根據氣象資料統計，E 江水庫多年平均最大風速為 15.0m/s，最大吹程為 12km。 平均波高及平均波長按下式計算

9、： ) W gH (7 . 0th13 . 0 ) W gD (0018 . 0 th) W gH (7 . 0th13 . 0 W gh 7 . 0 2 m 45 . 0 2 7 . 0 2 m 2 m = 5 . 0 mm h438 . 4 T= 2 Tg L 2 m m = 式中： hm平均波高，m； Tm平均周期，s； W計算風速，m/s； D風區(qū)長度，m； Hm水域平均水深，m； g重力加速度，取 9.81m/s； Lm平均波長，m。 平均波浪爬高 Rm 參照“規(guī)范”附錄 A.1.12 計算，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 式計算

10、： m L m h m w KK m R 2 1 式中： k斜坡的糙率滲透性系數，護面類型為砌石護面確定 k=0.75； kw經驗系數，由風速 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 得設計條件：kw=1.00；校核條件：kw =1.00； gH/W m斜坡的坡度系數。 最大波浪在壩坡上的爬高設計值 R 按 2 級土石壩取累積概率 P=1%爬高值 R1%計算。根據計算該水庫在設計條件下和校核條件下的累積概率 P=1%的經 驗系數 kp 值為 2.23。 風浪壅高按下式計算： cos 2 m 2 gH DKW e 式中： K綜合摩阻系數，計算時一般采用 K=3

11、.610-6； 風向與水域中線的夾角； 其他符號同前。 根據以上公式及參數，壩頂超高計算成果見表 2-1。 壩頂超高計算成果表壩頂超高計算成果表 表 2-1 工 況 水位 (m) 設計 風速 (m/s) 平均 波長 (m) 平均 波高 (m) 平均波 浪爬高 (m) 風浪壅 高 （m） 設計 爬高 (m) 安全 加高 (m) 壩頂 超高 (m) 設計 (P=1%) 2822.41 24.07.570.250.380.032 0.851.01.88 校核 (P=0.05%) 2823.33 15.0 11.810.380.590.012 1.320.51.84 由于水庫所在地區(qū)地震基本烈度 7，

12、按水工建筑物抗震設計規(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，可根據設計烈度和壩前水深，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 算。 根據碾壓式土石壩設計規(guī)范 （SL274-2001）第 5.3.3 條規(guī)定，壩頂 高程分別按以下運用情況計算，取其最大值： （1）設計洪水位加正常運用情況的壩頂超高：2822.41+1.882824.29m； （2）正常蓄水位加正常運用情況的壩頂超高：2821.4+1.88=2823.28m； （3）校核洪水位加非常運用情況的壩頂超高：2823.3

13、3+1.84=2825.17m； （4）正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高，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。 2.22.2 壩頂寬度壩頂寬度 壩頂寬度主要取決于交通需要、構造要求和施工條件，同時還要考慮防 汛搶險、防空、防震等特殊需要。根據“規(guī)范”規(guī)定，壩頂無特殊要求時， 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。 2.

14、32.3 壩坡與馬道壩坡與馬道 土石壩的壩面坡度取決于壩高、筑壩材料性質、運用情況、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，應盡可能使壩坡陡 些，以減小壩體工程量。 根據規(guī)范規(guī)定與實際結合，上游壩坡上部取 2.5，下部取 3.0，下游自 上而下均取 2.5，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，通常設置 1.52寬的馬道以使匯集壩 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 2.0。 2.42.4 壩體排水壩體排水 由

15、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線，防止壩坡凍漲和滲透變形，保護下游壩址免受 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。 2.52.5 大壩防滲體大壩防滲體 大壩防滲體的設計主要包括壩體防滲和壩基防滲兩個方面。 （1）壩體的防滲 壩體防滲的結構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

16、要求，同時還要滿足構造、施工、防裂、穩(wěn)定等方面的要求。該壩體采 用粘土斜心墻，其底部最小厚度由粘土的允許坡降而定，本設計允許滲透坡 降J=5，上游校核洪水時承受的最大水頭為 73.33，墻的厚度 B73.33/5=14.666.參考以往工程的經驗，斜心墻的頂部寬度取為 5（滿足大于 3機械化施工要求） ，粘土斜心墻的上游壩坡的坡度為 1:0.41:1.0 之間，有資料研究認為，斜心墻向上游傾斜的坡度為 1:0.251:0.75 時較好，本次設計取為 1:0.4，下游坡度取為 1:0.2，粘土 斜心墻的頂部高程以設計水位加一定的超高（超高 0.60.8m）并高于校核 洪水位為原則，最終取其墻頂高

17、程為 2823.4，經計算底寬為 19.68,大 于 14.666.墻頂的上部留有 1.8m 的保護層，并粘土斜心墻頂部向下游傾斜。 （2）壩基防滲 由壩址處地質剖面圖，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量較少，故不適合采用粘土截水槽，又 根據碾壓式土石壩設計規(guī)范 （SL274-2001） ，80m 以內的砂礫石地基可采 用混凝土防滲墻，由壩址處地質破面圖，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，根據水工建筑物 教材，厚度取 0.8m，防滲墻伸入壩體防滲

18、體的長度不小于 1/10 倍壩高，本 次設計取 7.5m，防滲墻布置在心墻底面中部偏上，根據“規(guī)范”規(guī)定墻體底 部應深入巖基 0.51.0m，本次設計取 0.5m，岸坡混凝土防滲墻底高程沿岸 坡逐漸變化。 3 3 土料設計土料設計 筑壩土料的實際與土壩結構設計、施工方案以及工程造價有關，一般力 求壩體內材料分區(qū)簡單，就地、就近取材，因材設計。土料設計主要任務是 確定粘壤土的填筑干容重、含水量，礫質土的礫石含量、干容重、含水量， 砂礫料的相對密度和干容重等指標。 3.13.1 粘性土料設計粘性土料設計 粘壤土用南京水利科學研究所標準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，

19、其擊實功能為 86.3tm/m3） 。由于最優(yōu)含水量 隨壓實功能的大小而變，故在土料的設計中常根據土料的實際施工機具的壓 實功能，選擇相應的最優(yōu)含水量作為填筑土料的含水量。根據國內外的筑壩 經驗，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%。 根據以上的擊實次數和擊實功能，得出的多組平均最大干容重 max 和 平均最優(yōu)含水量 w0。 設計干容重 d 為： md= max 式中： d 設計干容重， （/3） ； 在相應擊實功能下的平均最大干容重， （/3） ； max 施工條件系數（或稱壓實系數） 。對于 1、2 級高壩，的值采 用 0.960.99 之間，三四

20、級壩或低壩可采用 0.930.96，本設計取 =0.98。 粘性土的填筑含水量為： =PP 式中： P土的塑限； P土的塑性指數； B稠度系數，對高壩可取-0.10.1 之間，低壩可取 0.10.2 之間， 本設計取 B=0.07。 設計最優(yōu)含水量為： 00 WW 用下述公式計算最大干容重作為校核參考： = max r sW s va 1 )1 ( 式中： s土粒的比重； va壓實土的含氣量，粘土可取 0.05，砂質粘土取 0.04，壤土可取 0.03，本設計取為 0.05。 運用下式作校核： d1.021.12(d) 0 式中： (d) 0土料場的自然干容重； 對 1、2 級壩，還應該進行現

21、場碾壓試驗，以便復核，并據以選定施工 碾壓參數。 粘性土料設計成果表粘性土料設計成果表 表 3-1 料 場 1 # 下 2 # 下 1 # 上 2 # 上 3 # 下 比重s 2.672.672.652.742.7 最優(yōu)含水量 22.0721.0222.323.816.9 設計干密度(g/cm3)1.61.651.561.541.8 塑限含水量 wp 1.5681.6171.52881.50921.764 填筑含水量 w 21.7820.6823.2824.6619.02 自然含水量% 21.7821.7922.3023.7218.88 塑性指數 24.824.225.626.315.9 料

22、場 1 # 下 2 # 下 1 # 上 2 # 上 3 # 下 孔隙此 e 19.4621.724.5723.514 濕密度 (g/cm3)0.7030.6510.7330.8160.531 浮密度 (g/cm3)35.71636.84835.61737.30035.068 內摩擦角 0.9811.0110.9520.9581.111 粘聚力(kpa)24.67 25.50 23.17 21.5 28 滲透系數 k（10- 6cm/s） 4.3174.81.93.963.0 土料的選用為：已經探明上下游共有 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、力學性質

23、、和化學性質也存在一 定的差異，土料的采用以“近而好”為原則。根據上述土料物理力學性質從 滲透系數的角度來看均滿足規(guī)范要求，因為根據筑壩材料的填筑標準規(guī)定， 滲透系數一般對均質壩不大于 1 10-4cm3/s，對心墻或斜墻不大于 1 10- 5cm3/s。1#下和 3#下料場的塑性指數小于 20，從壓的角度宜采用 1#下和 3# 下料場的粘土料，所以可將 1#下和 3#下料場作為主料場，其余幾個料場作 為輔助料場。 3.23.2 壩殼砂礫料設計壩殼砂礫料設計 壩殼砂礫料設計指標以相對密實度表示如下： ，或 1 1 min max e e Dr d d r rrr rrr D )( )( min

24、max maxmin 式中： emax最大孔隙比， emax=； 1/ min rs emin最小孔隙比，emin=； 1/ max rs e 填筑的沙、沙卵石、或地基原狀沙、沙卵石的孔隙比，e= ； 1/ d rs 沙粒比重； s 最大干容重，由試驗求得； max r 最小干容重，由試驗求得； min r 填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。 d r 非粘性土料填筑一般要達到密實狀態(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。一般沙礫料的干容重 rd=17.2KN

25、/m3。 砂礫料的設計成果見表 3-2。 砂礫料設計成果表砂礫料設計成果表 表 3-2 料場4 # 上 1 # 上 2 # 下 3 # 下 不均勻系數 43454534 大于 5mm 礫石含量% 45484642 比重s 0.752.752.752.73 設計干容重 ra 1.86591.86591.86591.8524 設計孔隙比 e 0.47380.47380.47380.4738 保持含水量% 5555 濕容重 ru 1.961.961.961.95 浮容重 r 1.191.191.191.174 內摩檫角3630351035203640 粘聚力 0000 滲透系數 10-2cm/s 2

26、222 砂礫料的選用為：除 3#下料場的不均勻系數不滿足要求外（30） ， 其余幾個料場，滲透系數、礫石含量、不均勻系數能滿足要求，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 4#上、1# 下料場級配較好，物理力學指標也較高，應優(yōu)先采用。 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。用兩個料場可能數量不足，可以 1#上、2#下料場砂礫料作為輔 助之用。 4 4 滲流計算滲流計算 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

27、備提供依據；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，檢查產生滲透變形的 可能性，以便取適合的控制措施。 4.14.1 計算方法計算方法 選擇水力學方法解土壩滲流問題。根據壩內各部分滲流狀況的特點，將 壩體分為若干段，如圖 4-1。應用達西定理近視解土壩滲流問題，計算假定 任一鉛直過水斷面內各點滲透坡降均相等，計算簡圖如圖 4-2、4-3、4-4。 圖圖4-14-1 大壩縱斷面地質剖面圖大壩縱斷面地質剖面圖 圖圖4-24-2 I-II-I斷面圖斷面圖 圖圖 4-34-3 II-IIII-II 斷面圖斷面圖 圖圖 4-44-4 III-IIII

28、II-III 斷面圖斷面圖 通過防滲體流量： T D THK B HHk q )( sin2 )( 112 2 1 2 1 通過防滲體后滲流量： T TL THK L THk q T 44 . 0 )( 2 )( 11 1 2 1 2 11 2 其中： K防滲體滲透系數，； , s/m10317 . 4 -8 H上游水深； H1逸出水深； B防滲體有效厚度； 防滲體等效和傾角； K2混凝土防滲墻滲透系數，1.51011 m/s； 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，210-4m/s； KT沖積層滲透系數，210-4m/s； 假設： 不考慮防滲

29、體上游側壩殼損耗水頭的作用； 由于沙礫料滲透系數較大，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，認為不會形成逸出高度； 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，近似認為下 0 游 水位為零。 由于河床沖積層的作用，岸坡實際不會形成逸出點，計算時假定浸潤線 末端即為壩趾。 4.24.2 計算斷面及計算情況的選擇計算斷面及計算情況的選擇 對河床中間斷面 I-I 及左右對稱的兩典型斷面 II-II、III-III 進行滲 流計算，計算主要針對正常蓄水及設計洪水的工況進行。 4.34.3 計算結果計算結果 滲流

30、計算結果見表 4-1。 滲流計算成果表滲流計算成果表 表 4-1 計算情況 計算項目 正常蓄水位設計洪水位 - 71.472.6 -34.0 35.2 上游水深 H（m） -32.0 33.2 - 2.205.06 -00 下游水深 t(m) -00 計算情況 計算項目 正常蓄水位設計洪水位 - 2.21085.0648 -0.1659 0.1718 逸出水深 H1(m) -0.1625 0.1687 - 9.309.58 -3.033.25 滲流量 q（10-4M3/s.m） -2.752.96 總滲流量 Q（萬 m3/d） 1.387 1.442 4.44.4 滲透穩(wěn)定驗算滲透穩(wěn)定驗算 斜

31、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 按允許坡降設計估計問題也不大。在斜墻逸出點滲透坡降較大，予以驗算。 滲透坡降的計算公式： B H J 式中： 上游水深減逸出水深； 防滲體的平均厚度. 計算成果見表 4-2： 各種工況滲流逸出點坡降各種工況滲流逸出點坡降 表 4-2 填筑土料的安全坡降，根據實踐經驗一般為 510，故而認為滲透坡降 滿足要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認為不會發(fā)生滲透破壞。 斷 面 計算情況正常設計正常設計正常設計 坡 降 J 6.046.094.074.263.924.11 5

32、5 穩(wěn)定計算穩(wěn)定計算 5.15.1 計算方法計算方法 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。 在滑動面上抗剪強度的發(fā)揮是一樣的，安全系數的表示方式為 ； ； ； c K tg tg )( 1 1 c K tg tg )( 2 2 c K tg tg )( 3 3 式中： 1、 2、 3 為實驗得到的抗剪強度指標。 5.25.2 上下游壩坡折線滑動法計算上下游壩坡折線滑動法計算 上下游壩坡穩(wěn)定計算成果見表

33、 5-1。 大壩上下游壩坡穩(wěn)定計算成果表大壩上下游壩坡穩(wěn)定計算成果表 表 5-1 5.35.3 穩(wěn)定成果分析穩(wěn)定成果分析 根據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，實際安全系數可能要小些，故而不改變壩坡， 部 位 計算工況 上游水位 （m） 下游水位 （m） 最小安全系 數（Kmin） 規(guī)范值 施工期 1/3 壩

34、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 上 游 坡 正常蓄水位+地震 2821.42752.201.261.15 穩(wěn)定滲流期（正常） 2821.42752.201.581.35 穩(wěn)定滲流期（設計） 2822.602755.061.581.35 穩(wěn)定滲流期（校核） 2823.582755.221.521.25 下 游 坡 正常蓄水位+地震 2821.42752.201.411.15 維持原擬訂的剖面。 6 6 基礎處理部分基礎處理部分 6.16.1 河床部分河床部分 （1）滲流控制方案

35、 條件允許時優(yōu)先考慮垂直防滲方案。在透水層較淺（1015m 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 20m，最大達 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。帷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 墻兩側沖積層易沉陷，引起防滲墻頂部粘土心墻與兩側粘土心墻的不均勻沉 陷而導致裂縫。為此防滲墻頂部作成尖劈狀，兩側以高塑性粘土填筑，伸

36、入 斜心墻深厚度已經確定為 7.5m，底部深入基巖 0.5m，尖劈頂寬 0.25 寬，詳 見構造設計。 （2）防滲墻的型式、材料及布置 根據以往經驗，對于透水層厚度為 3060m 的情況，采用槽板式混凝土 防滲墻比較合適，設計中采用這種型式。 混凝土防滲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；有一定的強度，滿足壓應力、拉應力、剪應力等各項強度要求有 良好的流動性、和易性以便在運輸中不發(fā)生離析現象，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 看偏下游一側好，綜合考慮布置于心墻底面中心位置。 6.26.2 壩肩處理壩肩處理 壩肩兩岸為

37、覆蓋層及全風化巖石，深約 20m，性質較差，為良好的透水 料，底部為半風化巖石，性質良好，但由于節(jié)理的作用，透水性也較強。針 對以上情況作以下處理，設置混凝土防滲墻至半風化巖基，與河床部分防滲 墻相連，并在墻下設置灌漿孔，詳見細部構造設計圖。 7 7 細部構造設計細部構造設計 7.17.1 壩的防滲體，排水設備壩的防滲體，排水設備 壩體防滲體內斜心墻，斜心墻上下游設置反濾層；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、壩基之間設置反濾 層；下游馬道設置排水溝，并在壩坡設置橫向排水溝以匯集雨水，岸坡與壩 坡交接處也設置排水溝，以匯集岸坡雨水，防止雨水淘刷壩坡，見細部構造

38、 設計圖。 7.27.2 反濾層設計反濾層設計 （1）設計標準 對于被保護土的第一層反濾料，考慮安全系數為 1.52.0，按太沙基準 確定，即 54/ 5/ 8515 1515 dD dD 式中,D15 為濾料粒徑，小于該粒經土占總土重的 15%，d85 為被保護土 粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 85%，d15 為保護土粒徑，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行。 按此標準天然砂礫料不能滿足要求，須對土料進行篩選。 （2）設計結果 設計結果見表 7-1。 反濾層設計成果表反濾層設計成果表 表 7-1 7.37.3 護坡設計護坡設計 上游護坡用于砌石因其抵御

39、風浪的能力較強，下游壩面直接鋪上 20cm 的碎石作為護坡。上游護坡由至壩頂做至死水位以下（加設計浪高） ，為方 第一層 第二層 層數 部位 D50(mm) 厚度 hc () D50(mm) 厚度 hc () 防滲體周邊部位 0.1201.030 排水部位 25209060 便起見做至 2795.0m 高程，見細部構造設計圖。 7.47.4 壩頂布置壩頂布置 壩頂設置泥結石路面，壩頂向下游設 1%橫坡以便匯集雨水，并設置縱向 排水溝，經坡面排水排至下游，壩頂設置欄桿以策安全，見細部構造詳圖。 8 8 隧洞的體型設計隧洞的體型設計 8.18.1 進口建筑物進口建筑物 由于進口岸坡地質條件較差，覆

40、蓋層較厚，因而采用塔式進口，塔頂設 置操作平臺。 （1）進口喇叭口 平面上不擴散，而立面上洞頂以橢圓方程連接。 1 2 0 2 2 2 b y L x 式中： L漸變段的長度； b0進口洞頂到隧洞頂的高程差。 由規(guī)范可知 L 取隧洞本身段寬度的 23 倍，結合本工程 L 取 16 米，b0 取 4 米，最后橢圓方程為： 1 416 2 2 2 2 yx 進口堰面曲線，采用 WES-型堰面曲線，方程： yHx d 85 . 0 85 . 1 0 . 2 為不影響泄流能力，堰高取 10m； 定型設計水頭： 95.11 100 88 HH maxd = 取。 m58.13Hd= 所以曲線方程為： 。

41、 85 . 1 85 . 0 x 95.112 1 y = 進口上游段為橢圓曲線： 1 )( 2 2 2 2 d d d bH ybH aH x a=0.280.30，??；，取 b=0.1695。 30 . 0 a a b a 387 . 0 所以橢圓曲線方程為： 1 03 . 2 )y03 . 2 ( 59 . 3 x 2 2 2 2 = - + （2）閘門型式及尺寸 工作及檢修閘門均采用平板門，設在進口處，閘門寬 7m，高為 12.5m（正常水位減堰頂高程加浪高） 。 8.28.2 洞身斷面型式和尺寸洞身斷面型式和尺寸 根據以往工程經驗，本無壓隧洞采用門洞型斷面。 調洪演算時已經擬定溢流孔

42、口尺寸 7m15.5m（為保證無壓泄流，由校 核洪水位減堰頂高程加相應浪高而得，13.58+1.84=15.42m,取 15.5m） ，由于 水流經堰頂馬上跌落，所擬洞寬不變，而高度則以斜段為 1:1 坡按 cos450 折減，則洞身尺寸為 7m 11.0m。具體通過水面典線計算以后確定。進口以后 與斜洞連接，根據以往經驗以 1:1 坡度連接，反弧段以 60.0m 半徑圓弧相連 接，見隧洞縱剖面布置圖。 8.38.3 出口消能段出口消能段 隧洞出口高程定為 2750.0m，由于下游出口離電站和大壩較遠，較大的 沖坑不致影響大壩及電站的安全，且地質條件容許，因此采用挑流消能。由 于隧洞出口寬度小

43、，單寬流量集中，因而在出口設置擴散段。 挑流參數鼻坎高程按高于下游最高水位 1.0m，定為 2756.0m；根據以往 工程經驗挑角取 =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。 9 9 隧洞的水力計算隧洞的水力計算 水力計算包括洞內水面線及出口消能計算兩部分。 9.39.3 計算工況計算工況 設計洪水位：2822.6m,下泄流量：672.6m3/s；校核洪水位：2823.58m, 下泄流量：753.7m3/s；堰頂高程：2810m。 因在宣泄校核洪水時也要滿足各項要求，因而對校核情況進行水力計算。 9.49.4 平洞段底坡的確定平洞段底坡的確定 對于矩形斷面

44、hc 可用下列公式計算： m75.10 78 . 9 7 . 75305 . 1 gB Q 3 2 2 3 2 2 kh = = 00465 . 0 64 . 2 )432.9025.75( 7 . 753 RCA Q i 432.90588 . 2 013 . 0 1 R n 1 C 64 . 2 7275.10 25.75 R m25.75775.10BhA 2 2 k k 2 k 2 2 k 6 1 6 1 k k 2 kk = = = = + = = 計算得到臨界坡降 ic=0.00465；由于泄流時水流流速較大，為不影響隧 洞的泄流能力，隧洞應做成陡坡，鑒于坡度太大施工不便，底坡取

45、ic=0.006。 9.59.5 洞內水面曲線洞內水面曲線 由能量方程： ; 2 2 2 c c c h hg q hH 計算求 m834 . 2 h h9332 . 0 8 . 92 57.95 h98.69 9356 . 0 58.13 58.1398.69 0155 . 0 1 H P 0155 . 0 1 s/m67.107 7 7 . 753 q m98.69 6 . 275358.2823H c c 22 2 c 1 3 = += =-=-= = =-= 上 計算得收縮斷面水深 hc=2.72m。 以收縮斷面為起始位置，按公式 ill CR g2 g2 hh 22 2 2 1 12 上上上+= 依次向下游計算平洞段水面曲線。 由于泄洪隧洞流速較大（最大達 39.59m/s） ，因而必須考慮摻氣的影響。 摻