混凝土面板堆石壩設(shè)計開題報告

1、混凝土面板堆石壩設(shè)計開題報告山東科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題U大龍河混凝土面板堆石壩設(shè)計學(xué)院名稱土木建筑學(xué)院專業(yè)班級水利水電工程學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師填表時間：2013年3月13日設(shè)訃（論文）大龍河混凝土面板堆石壩設(shè)計題LI其它工程實際科研項H實驗室建設(shè)理論研究設(shè)計（論文）類型伐U “？”）? 一、本課題的研究目的和意義龍河地區(qū)需要電力方面的發(fā)展，該區(qū)域水能資源豐富，大龍河水電站工程是以 發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉等綜合利用的樞紐工程。該工程能夠有效緩解旱澇災(zāi) 害、環(huán)境污染、生活用水需要、電力資源短缺等方面的問題。鑒于大龍河位于亞熱 帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有高山氣候性質(zhì)，寒冷潮濕，且?guī)熘苌襟w雄

2、厚，地質(zhì)條件較差， 面板堆石壩對不同壩址氣候條件和地形地質(zhì)條件都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此本工程 釆用面板堆石壩壩型的設(shè)計，利用了當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧系扔行зY源，減少外來建 筑材料的供應(yīng)。面板堆石壩建設(shè)隨著大型振動碾壓設(shè)備、大型自卸卡車的發(fā)展，可 進(jìn)行大型機(jī)械化施工，建設(shè)速度比較快，且對地基處理要求較低，相對造價較低， 從而達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)與保護(hù)周邊環(huán)境同步的效果。因此該水利樞紐工程優(yōu)先考慮混凝 土面板堆石壩。二、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）1（調(diào)洪演算。2（壩址選擇和水利樞紐布置。3（擋水建筑物的設(shè)計。1）擬定壩的基本剖面尺寸。2）壩體材料分區(qū)，壩料設(shè)計。3）壩坡靜力穩(wěn)定分析。4）壩體沉降計算。5）面

3、板設(shè)計和趾板設(shè)計。6）細(xì)部構(gòu)造設(shè)計。4.泄水建筑物設(shè)計1）確定結(jié)構(gòu)形式和主要尺寸，進(jìn)行建筑總體布置。2）進(jìn)行水力計算和靜力計算。3）細(xì)部構(gòu)造設(shè)計。三、文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）混凝土面板堆石壩是用堆石或砂礫石分層碾壓填筑成壩體，迎水面用混凝土面 板作防滲體的壩，它對地形和地質(zhì)條件都有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，并且施工方便、投資 省、工期短、運行安全、抗震性好，因而其作為壩型選擇具有很大的優(yōu)勢。1. 國外現(xiàn)代面板堆石壩的發(fā)展過程：1）1850-1940年為拋填堆石壩時期，壩體采用木面板、鋼面板鋼筋混凝土面板 防滲。但山于當(dāng)時技術(shù)條件的限制，采用拋投法堆筑，垂直沉降和水平位移都很 大，施工期和施工后

4、沉降可達(dá)到壩高的7%左右。壩造高了，沉降量加大，混凝土 面板開裂，導(dǎo)致大量滲水，因此當(dāng)時堆石壩最高造到100m,是美國的鹽泉壩，它 采用的是鋼筋混凝土面板防滲。2) 1940-1965年拋填堆石壩到碾壓堆石壩的過渡時期。山英國率先進(jìn)行振動碾 壓實壩體堆石的嘗試，最終發(fā)展為以薄層碾壓堆石為特征的現(xiàn)代混凝土面板堆石 壩。3) 1965年以后是推廣應(yīng)用碾壓堆石壩的時期。60年代，山于大型振動壓路機(jī) 的出現(xiàn)，使堆石密度明顯提高，變形減小，滲水減少，筑壩材料的選用范圍也有所 擴(kuò)大，施工季節(jié)不受限制，因而堆石壩再次得到發(fā)展，已成為經(jīng)濟(jì)合理、應(yīng)用廣 泛、施工方便的一種新壩型。目前，由于施工工藝的進(jìn)步，使得混

5、凝土面板堆石壩 的設(shè)訃高度提高到200m級。2. 中國現(xiàn)代面板堆石壩的發(fā)展過程：中國用現(xiàn)代技術(shù)修建混凝土面板堆石壩始于20世紀(jì)80年代中期，并在全國得 到很快的發(fā)展，至2003年年底，已建成和在建的混凝土面板堆石壩逾110座，其中：壩高超過 100米的31座。已建成的最高壩是天生橋一級水電站大壩，高178米，居世界第 二，而其庫容、壩體體積、面板面積、電站裝機(jī)容量等指標(biāo)均居世界同類工程之 首。在建的最高壩是水布t亞水電站大壩，壩高233米，為口前世界笫一高度混凝土 面板堆石壩。在中國混凝土面板堆石壩發(fā)展過程中，中國工程師們不僅緊密跟蹤國內(nèi)外設(shè)計 施工技術(shù)方面的最新經(jīng)驗，同時也研發(fā)了若干新的工藝

6、和技術(shù)，如:壩體分區(qū)和填 方壓實控制;用軟巖作筑壩材料;混凝土面板裂縫控制和處理;趾板的布置和設(shè)訃;流 向上游坡面的反向滲水的處理;趾板直接建置于砂礫石覆蓋層上并用混凝土防滲墻 作為壩基防滲控制措施;修建壩頂溢洪道;用高混凝土擋墻改造不利地形條件;用碾 壓砂漿、乳化瀝青及擠圧混凝土作為上游坡施工期保護(hù)措施;在未完成堆石壩面過 水度汛;用123系統(tǒng)監(jiān)測壓實層厚度和碾壓機(jī)具運行軌跡;堆石料的壓實新方法 等。3. 國內(nèi)外面板堆石壩的發(fā)展現(xiàn)狀可歸納為以下兒點：1）填筑標(biāo)準(zhǔn)提高：主次堆石區(qū)分線，加大主堆石區(qū)的比例（LI前已達(dá)2/3）;壩體填筑高度與深度均 衡，壩料均衡上升，盡量減少高差，有高差的部位采用

7、緩坡連接;壓實質(zhì)量提高， 山于沖擊壓實技術(shù)的應(yīng)用，使得壩料的孔隙率大大降低，而各區(qū)壓實的均勻性大大 提高。2）軟巖筑壩的發(fā)展隨著壩高的增長，硬巖已不能完全滿足大壩填筑量的需要，通過摻用軟巖或者 單獨采用軟巖，大大地擴(kuò)大了料源范圍，增大了開采料的利用率。3）冬季填筑碾壓通過薄層填筑、禁止凍塊上壩、墊層料兼顧排水性和穩(wěn)定性等措施，冬季也可以施工。4）面板防裂性能大大提高混凝土面板裂縫分為溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫兩種，過去對溫度裂縫研究較多，但 結(jié)構(gòu)縫對壩體危害很大，LI前通過綜合措施，正逐步改善。通過選擇配合比、外加劑、合適的施工期，及時養(yǎng)護(hù)等綜合措施，可減少面板 溫度裂縫。U前在國內(nèi)常采用兩種高性能混

8、凝土來減少面板的溫度裂縫:在洪家 渡、浙江白溪電站采用聚丙烯纖維收縮補(bǔ)償混凝土，在珊溪采用BF-?減水劑，都 得到了很好的效果。面板結(jié)構(gòu)裂縫主要是由大壩變形過大、沉降不均勻等原因引起的，解決辦法只 能通過提高大壩堆石干密度、把好填筑碾壓質(zhì)量關(guān)、預(yù)留足夠的沉降期等措施來控 制。不能搞臨時斷面，壩料均衡上升，控制填筑層厚度，面板一次澆筑成型，盡量 不分期。5）擠壓邊墻施工擠壓式混凝土邊墻施工技術(shù)是在巴西埃塔壩工程開創(chuàng)的混凝土面板壩上游坡面 施丄的新方法。這種技術(shù)因其能簡便及時地提供上游坡面的防護(hù)，并可明顯提高墊 層料的壓實質(zhì)量等特點而成為面板壩施工的一種新技術(shù)。U前國外已有十余座面板 壩推廣應(yīng)用這

9、一新技術(shù)。國內(nèi)以公伯峽面板堆石壩工程為對象開展了擠壓式邊墻的 技術(shù)研究，并擬在龍首二級、芭蕉口、水布t亞等電站應(yīng)用。我局中標(biāo)的馬來西亞巴 貢和蘇丹麥洛維工程也準(zhǔn)備采用。邊墻施工法是在每填筑一層墊層料之前，用螺旋式邊墻擠壓機(jī)制作出一個近似 于梯形的半透水混凝土小墻，然后在其內(nèi)側(cè)按設(shè)訃鋪填壩料，用振動碾平面碾壓， 合格后重復(fù)以上工作?？傊炷撩姘宥咽瘔螐恼Q生以來經(jīng)過不同階段的發(fā)展，無論是其設(shè)訃、還 是運行，理代面板壩在自身的技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都有很大優(yōu)越性，因此，口前世界各 國的水利樞紐工程一般都將其作為優(yōu)先考慮的壩型，混凝土面板堆石壩為世界各國 的經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。但是其設(shè)計理論仍落后于

10、工程實踐經(jīng)驗（擬建混凝 土面板堆石壩的設(shè)計仍未有較科學(xué)合理的理論指導(dǎo)依據(jù)，這在很大程度上限制了面 板堆石壩的應(yīng)用和發(fā)展。四、實壩體擬解決的關(guān)鍵問題1. 面板設(shè)計和趾板設(shè)計。2. 混凝土面板堆石壩的分區(qū)設(shè)計。3. 面板堆石壩的壩體穩(wěn)定分析。五、研究思路和方法1. 面板和趾板的設(shè)計根據(jù)混凝土面板堆石壩設(shè)訃規(guī)范設(shè)訃并驗算面板設(shè)訃，趾板設(shè)訃。趾板穩(wěn)定分析用剛體極限平衡法。計算中不計趾板錨筋作用及面板與趾板之間的傳力。堆石壓力只能考慮堆石的主動壓力，或考慮面板下的堆石在面板承受水庫壓力后產(chǎn)生 的側(cè)向壓力。2. 泄洪建筑物初步設(shè)計采用隧洞泄洪方式。根據(jù)調(diào)洪演算已確定的堰頂高程和 堰頂凈寬，在考慮閘門寬度后

11、，最終確定堰頂實際所需寬度，并根據(jù)地形確定其合 適布置位置。利用水力學(xué)公式計算流道寬度及水流的深度，設(shè)計合理的溢洪道邊墻 高度和形式。溢洪道出口采用挑流方式，根據(jù)水力學(xué)計算出口水流流速，初步設(shè)計 挑流的挑射角等參數(shù)，并計算挑射距離及沖坑深度，論證設(shè)訃的合理性。3. 壩體穩(wěn)定驗算用正常工況和偶然工況分別訃算驗證，滲流計算采用水力學(xué)理 論公式進(jìn)行驗證，采用折線分析法進(jìn)行混凝土面板堆石壩邊坡的穩(wěn)定分析，因壩體 材料參數(shù)未知，故釆用理論經(jīng)驗公式對壩體沉降進(jìn)行驗證。4. 壩體設(shè)計應(yīng)根據(jù)料源及壩料強(qiáng)度、滲透性、壓縮性、施工方便和經(jīng)濟(jì)合理等 因素分區(qū)，并相應(yīng)確定填筑標(biāo)準(zhǔn);從上游向下游宜分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主

12、堆石 區(qū)、下游堆石區(qū)，在周邊縫下游測設(shè)置特殊墊層區(qū)，100米以上高壩宜在面板上游 低部位設(shè)置鋪蓋區(qū)及蓋重區(qū)；各區(qū)壩料的滲透性宜從上游想下游增大，并應(yīng)滿足水 力過渡反濾要求;要充分利用樞紐建筑物開挖料和近壩區(qū)料源，因材設(shè)計。六、本課題的進(jìn)度安排1. 熟悉資料，填寫開題報告2周2. 調(diào)洪演算1周3. 壩址選擇和水利樞紐布置1周4. 擋水建筑物的設(shè)計1）擬定剖面尺寸和壩體分區(qū)1周2）壩體滲流分析1周3）壩坡靜力穩(wěn)定分析和沉降分析1周4）面板設(shè)計、趾板設(shè)計和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計1周5. 泄水建筑物設(shè)計1）確定結(jié)構(gòu)形式和主要尺寸0.5周2）進(jìn)行水力計算和靜力計算0.5周3）細(xì)部構(gòu)造設(shè)計0.5周6（編寫設(shè)計說明書0.5周7.繪制工程設(shè)計圖1周七、參考文獻(xiàn)1 顧志剛混凝土面板堆石壩施工設(shè)計.中國電力出版社,20052 200832011456_Kemal Haciefendioglu. Nonlinear analysis of rock-fill dams to non-stationaryexcitation by the stochastic Wilson- 0 method. Applied Mathematics andComputation. 20077J Cooke J B. Development in high concre