土石壩課程設計指導書

1、水工建筑物課程設計土石壩設計指導書2011年3月水工建筑物課程設計土石壩設計指導書一、目的通過這次設計，綜合運用工程制圖、工程地質、水力學、土力學等課程知識，進一步掌握水工建筑物課程中“土石壩”的總體布置、土料設計、剖面擬定、滲流及壩坡穩(wěn)定計算等內容。二、資料及工程任務工程設計資料包括地形、地質資料，水文、水利計算資料、筑壩材料資料等。地形地質資料提供電子版，其它資料見附錄。三、設計要求和設計步驟1、 考慮泄洪和輸水要求進行總體樞紐布置，其建筑物包括土石壩、溢洪道、輸水洞等。2、 綜合分析比較確定土石壩壩型。3、 根據提供的料場資料，確定防滲料及壩殼堆石料填筑標準。防滲粘土料按壓實度98%控制

2、，堆石料按孔隙率20%28%控制。4、 利用已給的水庫特征水位，考慮風浪及安全加高因素，按正常運行和非常運行情況中的最大值確定壩頂或防浪墻頂高程。地震作用引起的沉降和涌浪綜合考慮可取2.0m。5、 按使用要求及工程經驗確定壩頂寬度、上下游壩坡坡比，初步擬定大壩剖面尺寸。6、 選擇最大橫剖面進行滲流計算，確定單寬滲流量并繪制浸潤線，同時進行滲透穩(wěn)定性校核。這部分可只進行正常蓄水位穩(wěn)定滲流計算。7、 以滲流計算剖面和相應工況為基準，進行下游壩坡穩(wěn)定校核。計算采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法，抗剪強度指標按表4-8選用。注意為計算簡便，堆石料強度指標不需按非線性強度包線修正；下游可按無水情況考慮。

3、8、 進行細部構造設計：壩頂、護坡、反濾過渡層。9、 壩基防滲處理，帷幕灌漿深度及灌漿孔距、排距確定。10、由于設計時間有限，初擬尺寸無論合適與否，均不需再做調整。但要對結果加以評述。四、設計成果需提交的最終設計成果包括：l 平面布置A1圖；l 壩縱橫剖面圖，包括帷幕灌漿深度、標準橫剖面、壩頂及護坡大樣A1圖；l 設計計算說明書；圖紙用AutoCAD繪制或手繪均可。五、進度計劃本課程設計為2周，全天設計，具體安排：l 第13天 熟悉資料、樞紐布置、建筑物級別，壩頂高程及初始剖面確定；l 第45天 滲流分析計算；l 第68天 壩坡穩(wěn)定計算；l 第9天 壩基防滲及壩體細剖設計。l 第1012天 繪

4、圖l 第1314天 整理設計計算說明書同學應配合教師共同掌握進度和要求，避免負擔過重或任務量不足。設計完成后，最遲必須在第15個工作日提交。六、參考資料1 中華人民共和國水利部. 碾壓式土石壩設計規(guī)范SL274-2001. 北京：中國水利水電出版社，2002.2 中華人民共和國建設部. 土工試驗方法標準GB/T50123-1999. 北京：中國計劃出版社，1999.3 顧慰慈. 土石（堤）壩的設計與計算. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.4 華東水利學院. 水工設計手冊·第四卷·土石壩. 北京：水利電力出版社，1984.附錄 老君山水庫工程設計資料老君山水庫位于云南省&

5、#215;×縣西北部，彌沙河上游白石江上段老君山河上，其位于橫斷山脈的中段，金沙江于瀾滄江的分水嶺地帶。流域最高點4247m，壩址最低點2660m。老君山河發(fā)源于老君山路路角，自北向南流經竹坪、鋸木廠，鋸木廠以下轉向西南流經清坪后于龍?zhí)劣诿浪訁R合后為白石江。全流域面積80.6Km2，主河長18.70Km，主河道平均坡降0.0522。水庫區(qū)地勢北部、東部及南部高，西部低，為高山深切割陡坡地形，侵蝕堆積地貌，庫區(qū)為峽谷地形，兩岸坡高而陡，庫形條件差。主要出露三疊系上統(tǒng)古村組（T3w）及印支一燕山期火成巖地層。庫區(qū)水文地質條件簡單，厚層至塊狀花巖斑巖、石英玢巖賦存裂隙水，屬裂隙透水含水巖

6、組，透水性強，主要為中等透水。庫區(qū)兩岸地下水位出露較高，屬地下水補給水庫。庫區(qū)內植被較好，庫岸無大的坍塌、滑坡、泥石流等不良物理地質現象。但兩岸山坡陡斜，沖箐溝發(fā)育，巖石風化較強，小型坍塌現象較多。老君山水庫總庫容1200萬m3，總供水量1253.4萬m3，農業(yè)供水870.8萬m3，灌溉面積3.7640萬畝，工業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水382.6萬m3。依據水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000），工程為中型水庫，工程等級為等，主要水工建筑物：大壩、溢洪道、輸水道、輸水隧洞級別為3級，施工導流等臨時性建筑物級別為4級。1.地形地質資料見提供的CAD工程圖。2.筑壩材料(1) 防滲料場防滲料場位

7、于壩址上游左岸箐口坡腳一帶，地形坡度1020º，相對平緩，老君山公路從其附近通過，距壩址約2km，開采及運輸條件便利，該區(qū)主要出露地層為三疊系中統(tǒng)上蘭組下段淺黃、淺灰白色全強風化泥質粉砂巖夾粉、細砂巖夾泥質粉砂巖，防滲土料為第四系全新統(tǒng)殘坡積(el+dlQ)褐紅、褐黃色含砂礫石粘土，主要為中、高液限粘土，厚度一般約36m，有用層儲量為120萬m3，無用剝離量為12萬m3，經取樣試驗，主要物理指標：比重為2.76，粘粒含量為1749.97%，多數在40%以下，有效粒徑<0.001mm，含有少量礫石，大于5mm粒徑含量24.46%，大于2mm粒徑含量38.93%，不均勻系數平均&g

8、t;137.5，土料顆分包絡曲線見下圖5-1，土料塑性指數Ip為10.121.8，大部分在20以內，自由膨率16.88%，最優(yōu)含水量平均為24.83%，天然含水量平均為23.3%，二者較為接近，最大干容重平均為1.58g/cm3，滲透系數K為2.17×10-76.33×10-4cm/s，能滿足防滲要求；主要力學指標為：土料的壓縮系數a1-2=0.247MPa-1，屬中壓縮性土，內摩擦角小值均值為20.26º，粘聚力小值均值為22.82KPa。(2) 堆石料場堆石料位于壩址上游右岸，堆石料主要為印支燕山期(r5)暗紫色弱微風化細?；◢彴邘r、三疊系上統(tǒng)歪古村組(T3W

9、b)灰白色弱微風化石英閃長玢巖，堅硬、塊度好，力學強度高，有用層厚度約110m，有用層儲量865.7萬m3，無用剝離量44.2萬m3，料場坡腳河道左岸為老君山公路，交通較為便利，距壩址1.2km，距壩址3.7km。經取4組大樣試驗，主要物理力學指標為：天然密度2.03 g/cm3，比重2.66，含泥量3%，控制干密度2.01g/cm3，孔隙率24.4%，滲透系數K平均為5.06×10-2cm/s，壓縮系數a0.10.20.011MPa-1，=40º，C=0。顆分級配包絡曲線如圖2。圖1 粘土料顆分級配包絡曲線圖圖2 堆石料顆分級配包絡曲線圖(3) 反濾過渡料場工程區(qū)及附近缺天然反濾過渡料，反濾過渡料場位于白石江支流馬登河下游河段流經馬登鎮(zhèn)處，在劍蘭公路以西，距壩址19km，距壩址21.5km，交通方便，反濾過渡料為河道沖洪積砂卵礫砂石層，其母巖巖性主要為紫紅色、灰白色石英砂巖，粉、細砂巖及少量深灰色砂質板巖及灰?guī)r，無針、片狀顆粒及軟弱成分，含泥量較低，為2.2%，級配良好，經取2組樣試驗，各項指標均能滿足要求，儲量豐富，總儲量約90萬m3。該料場質量較好，儲量豐富，開采運輸條件好，交通方便，只是運距較遠，單價偏高，但反濾過渡料通過對采用壩址區(qū)附近青灰色灰?guī)r機制與采用馬登河天然砂礫料進行單價比較，采用馬登河天然砂礫料較為經濟，因此，選