S水電站大壩設(shè)計(jì)-寬縫重力壩方案

-65-1設(shè)計(jì)基本資料1.1地理位置S溪為福建省最大河流上游的西支，流經(jīng)十四個(gè)縣市，與K北支建溪匯合于南平。S溪全長349公里，邵武至順昌段河道坡降0.9%，已建JC水電站位于沙溪中游末端，控制集水面積5184平方公里。富屯溪干流全長285公里，邵武至順昌段河道坡降1.3%。其最大支流金溪，全長253公里，地形更為陡峻，河道坡降達(dá)1.5%，已建HJ電站位于今溪中游控制集水面積4766平方公里。S水電站位于沙溪和富屯溪匯合口下游6公里的西溪上，控制集水面積25562平方公里制，占N流域總面積的42%，流域內(nèi)森林茂盛，覆蓋良好，有較好的水土保持條件。1.2水文與氣象1.2.1水文條件K的降水量觀測，解放前從1935年開始，但站點(diǎn)少，資料斷續(xù)不全，精度較差。1952年起陸續(xù)增設(shè)雨量站，到1978年已達(dá)162處，平均158平方公里設(shè)有一個(gè)雨量站。蒸發(fā)量觀測都是解放后開始，本流域共有16個(gè)觀測站。樞紐區(qū)所需的氣溫，濕度，水溫，風(fēng)向，風(fēng)力等氣象要素的統(tǒng)計(jì)，是利用距壩區(qū)下游14公里的南平站。水文測驗(yàn)：西溪最早于1938年7月在沙溪的沙縣。永安設(shè)站觀測水位和流量，1939年相繼在寧化清流設(shè)水位站。富屯溪以洋口建站最早，于1944年5月設(shè)立，其他各站點(diǎn)均在解放前增設(shè)。一般都有二十年以上的實(shí)測資料。至1978年沙溪沙縣站已積累三十年資料，富屯溪洋口站也有三四十年的實(shí)測資料。K的L站，距DH，富屯溪匯合口下游約4公里，1953年11月設(shè)站。1957年停測，1960年9月恢復(fù)策流至1966年12月撤消，1979年恢復(fù)觀測水位，汛期測流。L是KL控制站，是本水電站水文計(jì)算的主要依據(jù)站，但僅有9年實(shí)測流量資料，而J控制站，控制集水面積9922平方公里，洋口站控制集水面積12669平方公里，兩站總面積已控制壩址總面積的89%左右，其間無大支流匯入，為JC水文資料插補(bǔ)展延提供了良好的條件。天然河道水位流量關(guān)系曲線，1979年3月在花竹站下游約1.5公里鯉魚洲壩段社壩址上下水尺。同年青洲萊洲與梯級開發(fā)可能的官蟹，照口設(shè)水尺，觀測水位，至9月停測。壩址水尺與花竹站相關(guān)，青州，官蟹兩組水尺和萊舟，照口兩組水尺分別與沙縣站和洋口站相關(guān)，高水位歷史洪水資料控制又分別按集水面積比的0.67次方作相應(yīng)水尺的區(qū)間加入水量，接著以史提文撕法外延求得。1.2.2降水特性KL溪流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，雨量充沛，暴雨頻繁，由于地形影響，富屯溪上游為閩北高雨區(qū)，沙溪屬于閩中低雨區(qū)，金溪與富屯溪中下游則為兩者過度帶。降雨量的地區(qū)分布有自東南向北遞增趨勢?；ㄖ褚陨狭饔?qū)崪y最小和最大年降水量在1236～2348毫米之間，多年平均降水量為1776毫米，六月為甚，占年降水量的37%左右。高風(fēng)西風(fēng)槽和地面鋒系列相伴出現(xiàn)成鋒面雨，是本流域雨季最主要的天氣形勢，也是暴雨的主要成因，一般臺風(fēng)雨對本流域影響不顯著，但強(qiáng)臺風(fēng)與其他天氣系統(tǒng)相遇時(shí)，容易晾成洪患。1.2.3氣象要素簡述壩區(qū)年平均氣溫為19.3度，月平均氣溫在9度以上，最高氣溫>35.0度的日樹，全年平均為40.4天，其中以七八月最多。最低氣溫<0度的天數(shù)，全年平均為7.6天，以一月份出現(xiàn)機(jī)會最多。極端最高氣溫為41.0度，出現(xiàn)在1953年8月1日，極端最低氣溫為-5.8速，發(fā)生在1955年1月11日和1963年1月8日。本流域氣候濕潤，壩區(qū)年平均相對濕度為79%，月平均最大達(dá)83%，發(fā)生在六月，月平均為78%，出現(xiàn)在七月。壩區(qū)多年平均水溫為20.8度，極端最高水溫達(dá)35度，極端最低水溫為5.7度。KL以上流域的蒸發(fā)量以邵武，延寧，將樂，清流，永安，沙縣六站的觀測資料為計(jì)算依據(jù)，根據(jù)1952～1978年資料求得多年平均水面蒸發(fā)量為970.3毫米，年最大蒸發(fā)量為1092.9毫米，年最小蒸發(fā)量為888.6毫米，年內(nèi)各月蒸發(fā)量以七月最大，為144.2毫米，二月最小為38.5毫米，陸地蒸發(fā)量按水量平衡原理推求，多年平均為792.7毫米。壩區(qū)年平均風(fēng)速僅1.0秒/米，全年各月以東北風(fēng)占優(yōu)勢，定時(shí)最大風(fēng)速實(shí)測記錄大于20秒/米，出現(xiàn)在1962年6月，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，發(fā)生大風(fēng)日數(shù)以7～9月頻次較多。沙溪口水庫大壩的設(shè)計(jì)最大風(fēng)速建議采用25～30秒/米。校核洪水位下吹程為3.00km。1.2.4徑流本流域徑流形成來至降水，花竹站具有1954～1956，1961～1966年實(shí)測資料，根據(jù)九年實(shí)測資料與上下游的沙縣，洋口，南平，七里街各站點(diǎn)流時(shí)資料，建立四種同期上下游年月平均流量相關(guān)圖，經(jīng)比較選用最大誤差較小，且較為簡單的插補(bǔ)計(jì)算花竹站的年月日平均流量，并將KL查補(bǔ)延伸而得1939到1978年工40年徑流系列。考慮支池潭徑流系列教短，自1954年起才同步，故壩址多年平均流量用KL1951～1978年流量系列計(jì)算為778秒立方米，徑流模數(shù)30.4萬立方米/秒*平方公里。KL徑流年內(nèi)分配是很不均勻的，自一月遞增，以六月最大，占全年流量的24.5%，然后逐月遞減，最小為12月，只占全年的2.7%，最大與最小月份比達(dá)9倍左右，花竹徑流年內(nèi)見表1。表1花竹站徑流年內(nèi)分配表名稱一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月全年月平均徑流267407618108017302290946606470379288253778占年內(nèi)（%）2.864.366.611.018.315.510.148.495.844.805.892.711001.2.5洪水J洪水由暴雨形成，特大洪水發(fā)生在4～6月，尤以六月發(fā)生機(jī)會最多，每當(dāng)五，六月由于高空西風(fēng)槽，低渦特別活躍，地面低壓鋒系出現(xiàn)頻繁，西南方向來的暖濕氣流又加強(qiáng)，當(dāng)兩氣團(tuán)在流域上空交匯對峙時(shí)，形成靜止鋒，不僅降水持久且強(qiáng)度大，這是造成本流域大范圍降水的主要天氣系統(tǒng)，也是洪水的主要成因，本流域距臺風(fēng)源地遠(yuǎn)，東南面受云，博平等山脈阻擋，一般臺風(fēng)對本流域影響不大，若強(qiáng)臺風(fēng)與其它天氣系統(tǒng)相遇也會造成洪災(zāi)。根據(jù)30年來的實(shí)測資料分析，較大洪水形成原因以及歷史特大洪水大部分均屬鋒雨造成。本流域洪水歷時(shí)一次可達(dá)5～10天，一般5～7天可以包括最大洪量，鋒型以C復(fù)峰和多峰居多。壩址洪水過程線，考慮了沙溪與富屯溪的洪水組合。1.2.6泥沙壩址沒有實(shí)測資料，采用洋口與沙縣兩站實(shí)測懸移質(zhì)輸沙率多年平均值，經(jīng)年徑流比進(jìn)行推算，并以洋口與沙縣兩站多年平均侵蝕模數(shù)綜合分析的成果比較推得壩址懸移質(zhì)年輸沙量為0.094公斤/立方米。推移質(zhì)由于閩北地區(qū)無實(shí)測資料，參照新安江羅桐埠站分析成果，按懸移質(zhì)30%估計(jì)推得多年平均總輸沙量為302萬噸。1.3工程地質(zhì)庫區(qū)位于閩西北華夏地區(qū)，地層以前震旦第建歐群的一變質(zhì)巖和燕山花崗巖體為主。庫區(qū)地層褶皺多呈復(fù)式，以向半構(gòu)造為主習(xí)峰期褶皺形態(tài)較復(fù)雜，次數(shù)褶皺發(fā)育，華力近—即光期多屬燕山期，大體可分為北東～北北東向。北西向和南北向三組，北東向斷層多數(shù)壓性，但也有彈性，北西向斷層多數(shù)張性。南北向斷層，則以壓性為主。電站所在地區(qū)地震基本烈度定位6度。滲漏：庫區(qū)群山環(huán)抱，地下分水嶺高于設(shè)計(jì)蓄水位。庫岔中無碳酸鹽類分布，故無滲漏之濾。礦產(chǎn)淹沒：未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價(jià)值的礦產(chǎn)，因此不影響水庫興建。庫岸穩(wěn)定：已查明，不穩(wěn)定或滑塊體有沙溪口公路上游600米右岸及沙溪口公路橋上游各有一塊，規(guī)模估計(jì)約數(shù)萬立方米。此兩處距壩址約7公里，縱使坍滑對電站去影響。在綠水坑上游2200米處，巖層有侏羅系有順坡向斷層構(gòu)成滑動(dòng)面。經(jīng)推算，認(rèn)為不論是現(xiàn)在或蓄水以后都是穩(wěn)定的。原上壩址右岸距電站廠房約500米。邊坡地形平緩。120米高程以上的坡積層經(jīng)過多次滑動(dòng)，趨于穩(wěn)定狀態(tài)，下部巖體風(fēng)化裂發(fā)育，T4及附近巖體張開松弛，拉裂，但T4或類似T4的緩傾角結(jié)構(gòu)面末出坡腳，高程80米以下基巖出露與河庫風(fēng)華巖無露頭，片理結(jié)構(gòu)均可延續(xù)，邊坡下部不存在滑裂面，蓄水后也不可能在坡腳長生脆性破裂，釀成嚴(yán)重滑坡。

1.4巖石物理力學(xué)性質(zhì)壩基各類巖石室內(nèi)物理性能實(shí)驗(yàn)成果見表2表2巖石室內(nèi)物理性能實(shí)驗(yàn)成果巖名稱石數(shù)量容重（克/立方厘米）比重吸水率（%）孔隙率（%）近似垂直面抗壓強(qiáng)度（公斤/平方厘米）軟化系數(shù)實(shí)驗(yàn)組數(shù)干濕干濕石英片巖最大值2.742.742.780.240.81199213580.868最小值2.7222.7322.760.1100.720717.2147611.91070.61平均值2.732.742.770.170.538.81078.20.76云母長英片巖最大值最大值2.732.692.742.702.82.760.240.200.240.811428.11157.7993.2762.20.780.667最小值2.692.702.722.760.200.220.810.521157.71261.2762.2909.40.66平均值2.72.722.780.220.521261.2909.40.72云母片巖最大值最大值2.742.752.840.560.31680.5519.90.552最小值最小值2.862.6822.72.72.2.832.830.250.2500.520.520925.8925.8130511.2511.25150.310.31平均值平均值2.712.742.840.390.411303.2515.60.42注：1.石英片巖近似平行于理面的二組干抗壓強(qiáng)度平均值841.2公斤/平方厘米2.云母片近似平行于理面的一組干抗壓強(qiáng)度值296.7公斤/平方厘米壩基由三種巖性組成。在壩體結(jié)構(gòu)及裂隙發(fā)育程度并考慮軟化系數(shù)較低的情況建議利用區(qū)內(nèi)巖石抗壓強(qiáng)度的1/10，其值表3。巖石與巖石和巖石與混凝土抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，選取河床微風(fēng)化~新鮮巖石，制備20*20*20厘米試樣確定，其成果見表4.根據(jù)室內(nèi)單點(diǎn)法實(shí)驗(yàn)組，結(jié)合壩基地形地質(zhì)條件分析，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，地質(zhì)會商定，摩擦系數(shù)采用算術(shù)平均值，乘上折減系數(shù)0.85，粘聚力建議采用算術(shù)平均值的1/5，見表5。建筑物部位分段混凝土/巖摩擦系數(shù)建議值右岸擋水段f=0.5船閘f=0.45溢流段f=0.51廠房段f=0.50各類巖石變形模具量建議值如下：新鮮石英片巖20*104公斤/厘米2新鮮云母長英片巖15*104公斤/厘米2新鮮云母片巖10*104公斤/厘米21.5建筑材料在壩址附近缺乏沙石料。土料在壩址上下游范圍內(nèi)均有分布。1.5.1涉沙凈沙料場，沙的質(zhì)量良好，初步估計(jì)儲量15～20萬立方米，運(yùn)輸條件較好，可供工程前期使用。1.5.2二公里半道口采石場為燕山早期花崗巖，無論質(zhì)量儲量均可滿足要求，唯對人工沙作實(shí)驗(yàn)論證。1.5.3土料最優(yōu)開采地段為下壩址右岸，高程在120～170米，儲量50～60萬立方米以上，質(zhì)量可滿足圍堰要求。1.6綜合利用本工程以發(fā)電為站為主兼顧航運(yùn)過木，投產(chǎn)后將接入福建省點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)行。開發(fā)本電站主要目的是適應(yīng)福建省工農(nóng)用電需要。DH水電站位于閩北電網(wǎng)中心，電站開發(fā)主要是向福州，三明，南平等地區(qū)供電，其范圍主要在閩北，參加全省電力平衡，考慮水口電站投產(chǎn)后，福建華東聯(lián)網(wǎng)，本電站負(fù)擔(dān)適當(dāng)?shù)恼{(diào)峰任務(wù)。有通航要求，估計(jì)近期過壩貨運(yùn)量為30～60萬噸。木材過壩量1990年為20萬立方米，2000年為50萬立方米。毛竹500～600萬株。要求樞紐設(shè)置船閘，滿足過木及通航要求。樞紐建成后，因水庫小無力承擔(dān)下游防洪，下游無灌溉要求。表3壩基巖石承載能力列舉數(shù)值巖性建議數(shù)據(jù)（公斤/厘米2）垂直片理巖平面片理巖微風(fēng)化~新鮮石英片巖10055微風(fēng)化~新鮮云母長英片巖9045微風(fēng)化~新鮮云母片巖5010

表4巖石室內(nèi)實(shí)驗(yàn)成果表巖性實(shí)驗(yàn)條件抗剪組數(shù)算術(shù)平均值圖解法最小而乘法tgYCtgYCtgYC云母片巖巖/巖0.511.020.512.050.482.2718混/巖0.572.720.553.10.513.429云母長英片巖巖/巖0.532.700.532.770.513.1411混/巖0.553.02石英片巖混/巖0.582.820.563.16備注分析中舍去少數(shù)偏大成果表5巖石抗剪強(qiáng)度指標(biāo)建議值巖石名稱邊界條件建議值摩擦系數(shù)粘聚力（C）公斤/厘米2云母片巖巖/巖0.430.38云母長英片巖巖/巖0.450.54云母片巖混/巖0.480.54云母長英片巖混/巖0.500.62樞紐布置2.1壩址工程地質(zhì)條件及壩軸線選定2.1.1壩址選擇在L的花竹，鯉魚州河段選定兩個(gè)比較壩址，相距約500米，稱為上下壩址，選壩會議認(rèn)為：從地質(zhì)條件上比較，上下壩址無質(zhì)的差別，均可修建50米左右混凝土重力壩，相對下壩址較好。并要求對下壩址兩岸壩頭穩(wěn)定條件及河庫傾角軟弱夾層分布和力學(xué)性質(zhì)作進(jìn)一步查明，以分析對壩基穩(wěn)定的影響。綜合其它條件，選定下壩址作為S水電站壩址。2.1.2選定壩址的工程地質(zhì)條件壩址地層由石英片巖，長英片巖和云母片巖組成，左岸及左河床為石英片巖與云母長英片巖組成。河床礁灘部分及右岸則以云母長英片巖，夾石英片巖和云母片巖。巖性以石英片巖最堅(jiān)硬，長英片巖次之，云母片巖最軟，但抗壓強(qiáng)度一般也有500公斤/平方厘米。巖走向是北東向，傾向下游偏右岸，傾角20度～50度之間變化。壩址位于鯉魚洲向斜西北翼，構(gòu)造線以北東北北東為主，被向斜構(gòu)造多呈小型復(fù)式褶皺，背斜緊密，向斜舒緩。揉褶多發(fā)育在云母片巖中，斷裂以北東—北東向較發(fā)育，北北東，北西，北西西次之，斷層寬度一般在0.13～3.0米，規(guī)模最大的北西，北西西向F50斷層通過左河槽，寬10～15米。斷層帶由膠結(jié)角礫巖壓碎巖組成，對工程地質(zhì)條件影響不大。F50斷層寬約30米，需作防滲處理。]左右岸均無深層滑動(dòng)的可能，左岸控制其過坡穩(wěn)定的滑動(dòng)面為片理面，在壩肩開挖后，壩肩上下游局部地區(qū)片理面和順層撞壓帶，可能引起邊坡失穩(wěn)。左岸各種巖面的穩(wěn)定坡角若坡高20～30米，大致可用45～60度。右岸大部由全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化組成，其穩(wěn)定坡角建議40～45度。可壩基下游不存在臨空的地形條件，也沒有發(fā)現(xiàn)有緩傾角的泥化層和貫穿河床的緩傾角結(jié)構(gòu)面，認(rèn)為基礎(chǔ)是穩(wěn)定的.壩基巖面屬裂隙性含水層，受構(gòu)造斷裂影響，方向性明顯，局部斷裂帶和斷裂影響帶為較嚴(yán)重的透水帶，經(jīng)推算饒壩滲漏和壩基滲漏量約為500立方米/晝夜，相對降水層埋深度不大.綜上所說，認(rèn)為本壩址對于徑流式水電站來說是較理想的壩址。2.1.3壩軸線選定選定壩址后，對于原擬訂的三條勘探線的勘1，因其上游臨近左河床深潭，潭底最抵高程44.0米同時(shí)1，2勘線之間河床深槽存在F50，F(xiàn)6斷裂聚匯帶；3勘線下游右岸靠近沖溝。為此放棄勘2線上游和勘1線下游作為壩軸線比較范圍。將壩軸線比較范圍限在勘2線~勘1線之間，且在其間增設(shè)4線加密勘探，結(jié)果認(rèn)為4勘線兩岸新鮮基巖利用面較高，尤其右岸在4線附近巖體新鮮堅(jiān)硬完整，可作為齒墻基礎(chǔ)，因此從地質(zhì)條件分析，認(rèn)為勘4線作為壩軸線是合適的。2.2工程等級本電站的裝機(jī)容量為30萬千瓦，根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，綜合DH水電站無防洪和灌溉要求，故樞紐工程等級為二等，規(guī)模為大（2）型，主要建筑物為二級，次要建筑物為三級，臨時(shí)建筑物為四級。2.3樞紐組成建筑物擋水建筑物位于左右岸邊，泄水建筑物位于河床中間，河床式廠房位于左岸，船閘位于右岸等。2.4樞紐布置形式水利樞紐要考慮地形，地質(zhì)條件，使各種水工建筑物都能布置在安全可靠的地基并能滿足建筑物的尺寸及布置要求，以及施工的必要條件。還應(yīng)全面考慮運(yùn)行.管理.施工.技術(shù).經(jīng)濟(jì)等問題，在保證安全可靠的前提下，力求節(jié)省工程量，便于施工，縮短工期優(yōu)選技術(shù)經(jīng)濟(jì)的方案。運(yùn)行方面應(yīng)滿足建筑物正常工作的要求，避免各建筑物之間互相干擾。施工方面力求簡便，經(jīng)濟(jì)方面力求合理，以及減少對環(huán)境的影響等。3重力壩擋水壩段剖面設(shè)計(jì)3.1壩高確定壩頂高程由靜水位+相應(yīng)情況下的風(fēng)浪涌高和安全超高。即：▽=靜水位+Δh式中：Δh=2hl+h0+hc；2hl=0.0166Vf5/4D1/3為浪高；Vf為計(jì)算風(fēng)速；D為吹程；h0為波浪中心線高出靜水位高度；hc為超高，由規(guī)范查得。計(jì)算風(fēng)速為30m/s。校核洪水位2hl=0.0166Vf5/4D1/3=2.51m；2LL=10.4（2hl）0.8=21.72m；h0==0.81m；hc=0.5Δh=2hl+h0+hc=3.92m壩頂高程=90.5+3.92=94.42m設(shè)計(jì)洪水位下2hl=0.0166Vf5/4D1/3=3.18m；2LL=10.4（2hl）0.8=26.2m；h0==1.2m；hc=0.5Δh=2hl+h0+hc=4.88m壩頂高程=90+4.88=94.88m綜合以上兩種情況，取大值，95.38m，故壩頂高程取為96m。3.2基本剖面設(shè)計(jì)方案擬定3.2.1壩頂寬度根據(jù)壩頂雙線公路交通要求，壩頂寬B取為12m3.2.2上下游折坡點(diǎn)高程確定根據(jù)規(guī)范及相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)，確定上游折坡點(diǎn)高程68m,下游拐點(diǎn)高程為86m3.2.3壩段寬度L可根據(jù)壩高、施工條件、泄水孔布置、壩后廠房機(jī)組間距選定，一般采取L=16～24m,這里取L=20m3.2.4款縫比2S/L款縫比愈大，愈省混凝土，但當(dāng)比值大于0.4時(shí)，在寬縫部分將產(chǎn)生較大的主拉應(yīng)力，一般采用2S/L=0.2～0.35，這里取2S/L=0.2，其中L=20，S=2.4m3.2.5寬縫頭部寬Tu、寬縫尾部寬寬縫頭部寬Tu=0.07～0.1H，H為上游壩面作用水頭，經(jīng)計(jì)算得Tu為4.0米,寬縫尾部寬Td3.2.6寬縫的折坡處的斜率n＇=m＇=13.2.7上下游坡率第一種方案n=0.2m=0.7第二種方案n=0.15m=0.7第三種方案n=0.15m=0.63.5荷載計(jì)算3.5.1自重混凝土重力壩的自重標(biāo)準(zhǔn)值，可按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸與其材料重度計(jì)算確定。本樞紐計(jì)算中取材料重度為24.0KN/m3，作用點(diǎn)在計(jì)算截面以上壩體的質(zhì)心。W=γG式中：——材料重度，取為24.0(KN/m3）；V——單位寬度壩段的體積。3.5.2靜水壓力垂直作用于混凝土重力壩表面某處的靜水壓強(qiáng)應(yīng)按下式計(jì)算：式中:――計(jì)算點(diǎn)處的靜水壓強(qiáng)（KN/m2）；H――計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭（m），按計(jì)算水位與計(jì)算點(diǎn)之間的高差確定；γw――水的重度（KN/m3）一般采用9.81KN/m3水平水壓力大小為水壓強(qiáng)分布圖的面積；垂直水壓力大小為作用面以上的水的體積。水平水壓力作用點(diǎn)位于分布圖的形心，垂直水壓力作用點(diǎn)也位于分布圖形心。3.5.3揚(yáng)壓力規(guī)范規(guī)定混凝土壩應(yīng)按垂直作用于計(jì)算截面積上的分布力計(jì)算。本樞紐計(jì)算采用浮托力和滲透壓力分別計(jì)算，壩體計(jì)算截面上揚(yáng)壓力分布如下：滲透壓強(qiáng)系數(shù)α取為0.25。3.6初擬方案比較分析選取最大壩高進(jìn)行計(jì)算，各種荷載按單位寬度壩段計(jì)算。大壩高度為100m。荷載的方向由規(guī)范確定：水平力以指向上游為正，鉛直力以垂直向下為正，力矩以逆時(shí)針為正。在進(jìn)行穩(wěn)定分析時(shí)采用抗剪斷公式，其中壩基面抗剪斷摩擦系數(shù)f′=0.5,抗剪斷凝聚力c′=6000Kpa。3.6.1第一種方案n=0.2,m=0.7水位校核水位設(shè)計(jì)水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重W128800033984002880003398400W223232447603.223232447603.2重力W3268800-949760268800-949760W423232354675.223232354675.2W535059.2192825.635059.2192825.6W681312-645075.281312-645075.2靜水壓力P1194262.62881561.9189921.62785516.8P2133573.91642959.5126423.6-1512972.7垂直Q138415.96768319.237984.32759686.4水壓Q29496.1182957.819496.1182957.8力Q3173627.51227054.58177005.11223400.6U1321446.2-34083.1321449.23-32102.2揚(yáng)壓力U23727.8-52813.123973.05-49742.6U35666.26-78224.166039.04-73676.2U40000表3-1在校核和設(shè)計(jì)水位工況下的各種荷載值及彎矩值3.6.1.1校核水位下ΣW=690991.38ΣU=330840.2ΣP=67830.34ΣM=952103.3A=713.28I=126589.22（1）穩(wěn)定分析：10.1>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。（2）應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力671.87Kpa下游邊緣正應(yīng)力337.93Kpa上游主應(yīng)力1：698.74Kpa下游主應(yīng)力1：503.52Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa3.6.1.2設(shè)計(jì)水位下ΣW=685820.8ΣU=322747ΣP=63489.34ΣM=919080.5A=713.28I=126589.22⑴穩(wěn)定分析：9.7>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。⑵應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力506.2Kpa下游邊緣正應(yīng)力183.8Kpa上游主應(yīng)力1：526.45Kpa下游主應(yīng)力1：273.86Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa

3.6.2第二種方案n=0.15,m=0.7校核表3-2在校核和設(shè)計(jì)水位工況下的各種荷載值及彎矩值水位校核水位設(shè)計(jì)水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重W128800035568002880003556800力W217424338896.817424338896.8W3268800-801920268800-801920W417424269200.817424269200.8W51752961060540.81752961060540.8W681312-600353.481312-600353.4靜水P1194262.62881561.9189921.62785516.8壓力P2133573.91642959.5126423.6-1512972.7垂直Q128811.97576239.428488.24569764.8水壓Q27122.1138524.857122.1138524.85力Q393501.761219262.7788502.591216025.6揚(yáng)U1321446.2-29300.51321449.23-31228.2壓U23727.8-45441.883973.05-48431.5力U35666.26-72244.766039.04-76997.7U400003.6.2.1校核水位下ΣW=662320.3ΣU=322747ΣP=63489.34ΣM=197250.98A=696.56I=117709.98⑴穩(wěn)定分析：9.7>2.3故在校核洪水位下滿足要求⑵應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力519.54Kpa下游邊緣正應(yīng)力446.94Kpa上游主應(yīng)力1：531.2Kpa下游主應(yīng)力1：665.94Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa3.6.2.2設(shè)計(jì)水位下ΣW=662320.3ΣU=322747ΣP=63489.34ΣM=150401.79A=713.8I=117709.98穩(wěn)定分析：9.4>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。應(yīng)力分析：I=117709.8上游邊緣正應(yīng)力515.16Kpa下游邊緣正應(yīng)力459.8Kpa上游主應(yīng)力1：526.75Kpa下游主應(yīng)力1：685.1Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa3.6.3第三種方案n=0.15,m=0.6校核和設(shè)計(jì)洪水位工況水位校核水位設(shè)計(jì)水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重W128800029808002880002980800力W217424304048.817424304048.8W3230400-840960268800-840960W417424176853.617424176853.6W5156288773625.6175296773625.6W681312-556987.281312-556987.2靜水P1194262.62881561.9189921.62785516.8壓力P2133573.9-1642959.5126423.6-1512972.7垂直Q128811.97518615.4628488.24512788.32水壓力Q27122.1124280.657122.1124279.95力Q380144.37983371.3388502.59945965.91揚(yáng)U1321446.2-26318.3321449.23-28049.7壓U23727.8-40968.523973.05-43663.82力U35666.26-83577.286039.04-89075.78U40000表3-3在校核和設(shè)計(jì)洪水位工況下的各種荷載值及彎矩值3.6.3.1校核水位下ΣW=629808ΣU=330840.2ΣP=60688.66ΣM=71893.78A=635.76I=88898.38⑴穩(wěn)定分析：8.9>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。⑵應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力479.97Kpa下游邊緣正應(yīng)力455.97Kpa上游主應(yīng)力1：490.8Kpa下游主應(yīng)力1：620.1Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa3.6.3.2設(shè)計(jì)水位下ΣW=625199.2ΣU=322747ΣP=63489.34ΣM=59604.89A=635.76I=88898.38穩(wěn)定分析：8.6>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。應(yīng)力分析：I=117709.8上游邊緣正應(yīng)力444.15Kpa下游邊緣正應(yīng)力424.3Kpa上游主應(yīng)力1：454.14Kpa下游主應(yīng)力1：577.04Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa3.7方案篩選在這三種方案中，均滿足穩(wěn)定應(yīng)力要求，故選擇在20m寬壩段的混凝土用量少的為最優(yōu)斷面，混凝土用量，見表4-7表3-4混凝土用量表第一種方案第二種方案第三種方案690991662320629808可見第一種方案混凝土用量較少，從經(jīng)濟(jì)方面考慮選取方案三。3.8實(shí)用剖面壩頂高程為96m，壩頂寬度為12m，上游拐點(diǎn)高程為68m，坡率為n=0.15，下游坡率為m=0.6.圖4-4非溢流壩段剖面圖4擋水壩段穩(wěn)定與應(yīng)力分析4.1A-A截面（86m高程）表4-1在校核和設(shè)計(jì)洪水位工況下的各種荷載值及彎矩值水位校核水位設(shè)計(jì)水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重力W2880028800水平P199.3148.9578.5104.64-水壓力揚(yáng)U17.743.56.938.9壓U223.2136.720.6118.9力U362.495.745.169.24.1.1校核洪水位工況ΣW=2786.7ΣU=93.3ΣP=99.3ΣM=308.9A=240B=124.1.1.1穩(wěn)定分析：97.3>2.3故在校核洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.1.1.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力245.1Kpa下游邊緣正應(yīng)力219.3Kpa上游主應(yīng)力1：250.6Kpa下游主應(yīng)力1：298.3Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.1.2設(shè)計(jì)洪水位工況ΣW=2807.4ΣU=72.6ΣP=78.5ΣM=256.3A=240B=124.1.2.1穩(wěn)定分析：109.1>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.1.2.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力238.5Kpa下游邊緣正應(yīng)力217.2Kpa上游主應(yīng)力1：243.9Kpa下游主應(yīng)力1：295.4Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa

表4-2在正常蓄水位和設(shè)計(jì)低水位工況下的各種荷載值及彎矩值水位正常蓄水位設(shè)計(jì)低水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重力W2880028800水平P188.6116.771.497.8水壓力揚(yáng)U15.442.34.833.4壓U212.3126.711.9111.3力U333.889.233.981.74.1.3正常蓄水位工況ΣW=2649U=41.5ΣP=88.6ΣM=289.4A=240B=124.1.3.1穩(wěn)定分析：191>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.1.3.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力239.4Kpa下游邊緣正應(yīng)力233.6Kpa上游主應(yīng)力1：244.8Kpa下游主應(yīng)力1：231.7Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.1.4設(shè)計(jì)低水位工況ΣW=2859.2ΣU=20.8ΣP=4.5ΣM=69.24.A=240B=124.1.4.1穩(wěn)定分析：1915>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.1.4.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力239.4Kpa下游邊緣正應(yīng)力233.6Kpa上游主應(yīng)力1：244.8Kpa下游主應(yīng)力1：231.7Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.2B-B截面（68m高程）表4-3在校核和設(shè)計(jì)洪水位工況下的各種荷載值及彎矩值校核水位設(shè)計(jì)水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重W1806443545.6806443545.6力W22332.89797.82332.89797.8水重Q1653.45501.4568.65219.6水平P12483.2186242820.721231.4水壓力P21088.96-5408.51241.4-6165.7揚(yáng)U13332.703118.20壓U2205.96686.5220.4734.5力U313143.713.9153.8U49.75108.8810.4116.54.2.1校核洪水位：90.5mΣW=11050.2ΣU=3561.35ΣP=1394.2ΣM=14091.1A=22.8B=22.84.2.1.1穩(wěn)定分析：12.5>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.2.1.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力491.1Kpa下游邊緣正應(yīng)力165.86Kpa上游主應(yīng)力1：502.1Kpa下游主應(yīng)力1：225.6Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.2.2設(shè)計(jì)洪水位工況ΣW=10965.4ΣU=3362.9ΣP=1579.3ΣM=15120.3A=22.8B=22.84.2.2.1穩(wěn)定分析：12.6>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.2.2.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力507.9Kpa下游邊緣正應(yīng)力158.9Kpa上游主應(yīng)力1：519.3Kpa下游主應(yīng)力1：216.1Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa表4-4在正常蓄水位和設(shè)計(jì)低水位工況下的各種荷載值及彎矩值正常蓄水位設(shè)計(jì)低水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重W1806443545.6806443545.6力W22332.89797.82332.89797.8水重Q1545.84595.4487.23879.2水平P11770.7-16214158.618759水壓力P21255.72697.1115.42472.3揚(yáng)U11299.701088.50壓U280.3267.776.2249.1力U35.156.13.848.2U43.842.52.633.74.2.3正常蓄水位：87.00mΣW=10942.6ΣU=1388.9ΣP=515ΣM=34864.8A=456B=22.84.2.3.1穩(wěn)定分析：35.4>2.3故在設(shè)計(jì)蓄水位下滿足穩(wěn)定要求。4.2.3.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力821.4Kpa下游邊緣正應(yīng)力16.8Kpa上游主應(yīng)力1：839.8Kpa下游主應(yīng)力1：-22.8Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.2.4設(shè)計(jì)低水位：84mΣW=9876.12ΣU=1078.4ΣP=446ΣM=2879.6A=456B=22.84.2.4.1穩(wěn)定分析28.7>2.3故在設(shè)計(jì)蓄水位下滿足穩(wěn)定要求。4.2.4.2應(yīng)力分析：I=126589.22上游邊緣正應(yīng)力719.3Kpa下游邊緣正應(yīng)力12.4Kpa上游主應(yīng)力1：735.5Kpa下游主應(yīng)力1：16.9Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa

4.3C-C截面（58高程）水位校核水位設(shè)計(jì)水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重W1360050940360050940力W221888016744322188801674432W3112896-445939.2112896-445939.2W4360036540360036540W57104015984071040159840W614400-10296014400-102960靜水P1103618.11122529.4100454.4-1071514壓力P260822.98-504830.756036446416垂直Q16621.891148.66474.6512788.32水壓Q21471.521557.51471.5124279.95力Q336494-7663.833621.4-945965.91揚(yáng)U11480270142082.20壓U2820.2-28049.7874.1-12280.7力U35666.3-43663.86039.1-17010.1U41230.2-89075.81311.1-18901.7表3-5在校核和設(shè)計(jì)洪水位工況下的各種荷載值及彎矩值4.3.1校核洪水位：90.5mΣW=77579.3ΣU=155743ΣP=42795.12ΣM=172260.6A=510.48I=41927.74.3.1.1穩(wěn)定分析：9.6>2.3故在校核水位下滿足穩(wěn)定要求。4.3.1.2應(yīng)力分析：I=41927.7上游邊緣正應(yīng)力214.24Kpa下游邊緣正應(yīng)力89.73Kpa上游主應(yīng)力1：219.1Kpa下游主應(yīng)力1：122.03Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.3.2設(shè)計(jì)洪水位：90mΣW=290032ΣU=150306.5ΣP=44418.4ΣM=880303.9A=510.48I=41927.74.3.2.1穩(wěn)定分析：8.47>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.3.2.2應(yīng)力分析：I=41927.7上游邊緣正應(yīng)力365.9Kpa下游邊緣正應(yīng)力181.5Kpa上游主應(yīng)力1：374.1Kpa下游主應(yīng)力1：246.8Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa

表4-5在設(shè)計(jì)蓄水位和設(shè)計(jì)低水位工況下的各種荷載值及彎矩值水位設(shè)計(jì)蓄水位設(shè)計(jì)低水位作用垂直力KN水平力力矩KN垂直力m水平力力矩重W1360050940360050940力W221888016744322188801674432W3112896-445939.2112896-445939.2W4360036540360036540W57104015984071040159840W614400-10296014400-102960靜水P1825087975183770-7792壓力P266316-574738882882垂直Q15591.781415.2565.64666.2水壓力Q21471.511256.9529.77707.1力Q3揚(yáng)U1154566.4017835.60壓U2323.7-4547.99345.3-4851.5力U32236.7-6262.762385.8-6680.2U4485.6-6992.64517.9-7458.74.3.3正常蓄水位：87.00mΣW=293188.6ΣU=157612.4ΣP=16192ΣM=642197A=510.48I=41927.74.3.3.1穩(wěn)定分析：23.1>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.3.3.2應(yīng)力分析：I=41927.7上游邊緣正應(yīng)力493.67Kpa下游邊緣正應(yīng)力29.67Kpa上游主應(yīng)力1：504.8Kpa下游主應(yīng)力1：40.4Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.3.4設(shè)計(jì)低水位：84mΣW=247431.3ΣU=21083.6ΣP=2888ΣM=1157071.4A=510.48I=41927.74.3.4.1穩(wěn)定分析：8.6>2.3故在設(shè)計(jì)洪水位下滿足穩(wěn)定要求。4.3.4.2應(yīng)力分析：I=41927.7上游邊緣正應(yīng)力861.5Kpa下游邊緣正應(yīng)力25.3Kpa上游主應(yīng)力1：880.9Kpa下游主應(yīng)力1：34.4Kpa上游主應(yīng)力2：0Kpa下游主應(yīng)力2：0Kpa4.4D-D/r