斜心墻土石壩設(shè)計-王岳震

斜心墻土石壩及壩坡穩(wěn)定分析水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計PAGE92PAGE91摘要關(guān)鍵詞:畢業(yè)設(shè)計，斜心墻土石壩，穩(wěn)定計算該江位于我國西南地區(qū)，本工程攔河壩為斜心墻土石壩。由于山區(qū)水位暴漲暴落，所以設(shè)置成興利庫容和攔洪庫容完全不結(jié)合，即正常蓄水位和汛限水位均為2822.4米。本設(shè)計是側(cè)重于壩工部分以擋水建筑物和泄水建筑物為主的土石壩水利樞紐設(shè)計。第一步，通過調(diào)洪演算得到最佳的溢流堰孔口凈寬和堰頂高程方案，比較不同類型的土石壩在施工特點，技術(shù)經(jīng)濟等方面的優(yōu)劣，最終確定大壩壩型為斜心墻土石壩，并且初定了大壩的輪廓尺寸。然后通過土料設(shè)計，對照指標(biāo)確定了砂礫料場及粘土料場的位置。再選擇壩體的三個典型斷面對大壩進行滲流計算，畫出流網(wǎng)圖，校核滲流逸出處的滲透坡降確定是否滿足要求。然后通過vb編程進行壩坡穩(wěn)定分析，最終進行壩體細部構(gòu)造設(shè)計。第二步，進入主要建筑物設(shè)計階段。確定出大壩的型式及壩址和壩軸線。另外確定該樞紐的組成建筑物，包括擋水建筑物、泄水建筑物、水電站廠房等。第三步，進入第二主要建筑物設(shè)計階段。確定出泄水建筑物的尺寸，型式和結(jié)構(gòu)，定為泄水隧洞。然后進行軸線選擇和水力計算，從下泄能力、凈空余幅、挑距和沖刷深度等方面校核設(shè)計的可行性。最后進行細部構(gòu)造設(shè)計。本設(shè)計以《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范SL274-2001》為基本設(shè)計依據(jù)，外加參考了與土石壩的有關(guān)資料和書籍。由于知識有限，對于本設(shè)計中的不妥及錯誤之處，懇請批閱批評指正。在設(shè)計過程中得到了王玲玲等老師的指導(dǎo)，再次表示由衷的感謝。本設(shè)計共歷時9周。06021101王越貞AbstractTheRiverislocatedinsouthwestChina,theprojectincludestheRCCdamwithclaycorewallofearth-rockstyle.Thewaterlevelriseduetostormdownthemountains,sotheactiveStorageisnotcombinedwiththedetentionstorage,thatis,normalwaterlevelandfloodcontrollevelareboth2822.4meters.Thedamwasdesignedinparttofocusonretainingbuildingsanddischargestructure-baseddesignofearth-rockdamwatercontrolproject.Afirststep,throughtheFloodRegulatingandCalculatingtogetthebestnetwidthoftheoverflowweirOrificeandthealtitudeofweirtop,thencomparedifferenttypesofearth-rockfeaturesinthecourseofconstruction,technicalandeconomicadvantagesanddisadvantages,andultimatelydeterminethetypeofclaydamearth-rockcore,andtheoutlineofaninitialsizeofthedam.Throughthesoilandthendesign,thecontrolindicatorstodeterminethegravelandclaymaterialyardfieldposition.Onceagainchosenthethreetypicalcross-sectionofdamforseepagecalculation,drawnetworkmaps,checkingtheseepageinfiltrationgradienttodeterminewhethertomeettherequirements.UseVisualbasicprogrammingtoanalyzethestability,andultimatelytocarryoutdetailedstructuraldesignofthedam.Thesecondstep,toenterthemainbuildingdesignstage.Todeterminethetypeandthedamsiteanddamaxis.Inadditiontodeterminethecompositionofthehubstructures,includingretainingstructures,drainagestructures,suchashydropowerplants.Thethirdstepisthesecondmajorphaseofbuildingdesign.TodeterminethesizeofDischargestructure,typeandstructureofthetunnelfordischarge.Toselecttheaxisandthenproceedhydrauliccalculation,fromthedischargecapacityofmorethanpiecesofheadroom,andwashedoutfromthedepthofcheckingthefeasibilityofthedesign.FinallydesignthedetailoftheStructural.Thefourthstepisapreliminarydesignoftheconstructionorganization.Diversiontodeterminestandards,theconstructionphases.Setstartdate,closuredate,flooddetentiondate,thedateofreservoirimpoundment,theinitialgenerationdateandcompletiondate.

Finallyenterthetopicdesign,calculatethetunnelliningstress,theuseofgeotechnicalanalysissoftwareistherationaleforcalculatingtheliningandreinforcement.Thedesignbasedonthe"CodeforDesignofrollercompactedearthdamSL274-2001",alongwithreferencetotherelevantinformationwiththeearthdamandbooks.Duetothelimitedknowledgeaboutthedesignoftheinappropriateandwrong,askforhisapprovalincriticism.Duringthedesignprocess,veryappreciateforthedirectionsbyProfessorShuYi-Ming,WangLing-Ling,SuHuai-Zhi,onceagainexpressoursinceregratitude.Thedesignperiodisatotalofnineweeks.

目錄第一章前言 61.1畢業(yè)設(shè)計主要目的和作用 61.2設(shè)計對象和背景 61.3設(shè)計過程與方法 61.3.1了解任務(wù)書和熟悉、分析原始資料 61.3.2洪水調(diào)節(jié)計算 61.3.3主要建筑物形式選擇和水利樞紐布置 61.3.4第一主要建筑物——攔河壩設(shè)計 71.3.5第二主要建筑物——壩外泄水道設(shè)計 71.3.6決定樞紐的施工導(dǎo)流方案，安排施工的控制性進度 71.4預(yù)期效果 7第二章土石壩工程概況 82.1工程流域概況 82.2當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?82.2.1氣溫情況 82.2.2濕度情況 92.2.3降水量情況 92.2.4風(fēng)力和風(fēng)向 92.3當(dāng)?shù)厮奶卣?102.3.1年日常徑流資料 102.3.2洪峰流量資料 102.3.3固體徑流資料 102.4工程地質(zhì)資料 102.4.1水庫地質(zhì)資料 112.4.2壩址地質(zhì)資料 112.4.3地質(zhì)構(gòu)造資料 132.4.4水文地質(zhì)條件 132.4.5地震資料 142.5建筑材料 142.5.1料場的位置與儲量資料 142.5.2物理力學(xué)性質(zhì)概述 142.6經(jīng)濟資料 172.6.1庫區(qū)經(jīng)濟 172.6.2交通運輸 172.7樞紐任務(wù) 172.8樞紐特征 172.8.1發(fā)電 182.8.2灌溉 182.8.3防洪 182.8.4漁業(yè) 182.8.5過木 182.8.6其它 18第三章洪水調(diào)節(jié)計算部分 193.1工程等別及建筑物級別的判定 193.2洪水調(diào)節(jié)計算原理 193.2.1確定洪水標(biāo)準(zhǔn) 193.2.2泄洪方式與水庫運用方案的確定 193.2.3調(diào)洪演算的原理 203.3堰頂高程及泄洪孔口的選擇 203.3.1堰頂高程及孔口尺寸選擇原則 203.3.2初步方案擬定 203.4調(diào)洪演算結(jié)果與方案確定 213.4.1調(diào)洪演算的結(jié)果 213.4.2方案的選擇 21第四章壩型選擇及樞紐布置概述 224.1壩址及壩型選擇 224.1.1壩址的選擇 224.1.2壩型的選擇 234.2樞紐組成建筑物概述 254.2.1擋水建筑物部分 254.2.2泄水建筑物部分 254.2.3水電站建筑物部分 254.3樞紐的總體布置 254.3.1擋水建筑物——土石壩 254.3.2泄水建筑物——泄洪隧洞 254.3.3水電站建筑物 25第五章大壩設(shè)計概述 275.1土石壩壩型選擇 275.1.1均質(zhì)壩 275.1.2堆石壩 275.1.3面板壩 275.1.4斜墻壩和心墻壩 275.1.5斜心墻壩 285.2土石壩剖面尺寸的擬定 285.2.1壩頂寬度 285.2.2壩頂高程 285.2.3壩坡與戧道 305.2.4壩體排水 305.2.5壩內(nèi)防滲體 315.2.6壩基防滲 315.2.7土石壩護坡 325.3土料設(shè)計 335.3.1粘性土料設(shè)計 345.3.2壩殼砂礫料設(shè)計 375.4滲流計算 395.4.1滲流計算方法 405.4.2典型計算斷面與計算情況 415.4.3計算結(jié)果 425.4.4滲透穩(wěn)定計算 425.4.5成果分析與結(jié)論 435.5穩(wěn)定分析計算 445.5.1計算方法概述 455.5.2計算程序流程圖 465.5.3計算結(jié)果概述與分析 485.5.4穩(wěn)定成果概述與分析 505.6大壩地基防滲處理 505.6.1砂礫石壩基的防滲方案選擇 505.6.2壩基防滲墻的型式、材料及布置 515.6.3壩肩處理 525.7細部構(gòu)造設(shè)計 535.7.1壩頂布置 535.7.2防滲體和排水設(shè)施 535.7.3反濾層設(shè)計 535.8.4護坡設(shè)計 56第六章土石壩泄水建筑物設(shè)計 616.1隧洞布置方案比較與選擇 616.2泄洪隧洞選線與布置 626.3泄水隧洞的體型設(shè)計 626.3.1進口建筑物部分 656.3.2出口效能段部分 676.3.3隧洞水力計算概述 696.3.4隧洞的細部構(gòu)造概述 73附錄1：穩(wěn)定計算 79附錄A：程序說明 79附錄B：源程序代碼 80附錄2參考文獻 87

第一章前言本科畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年最重要，最關(guān)鍵的教學(xué)內(nèi)容，它既是學(xué)以致用，知行合一的一項嘗試，也為我們以后的學(xué)習(xí)或工作模擬了一次“演習(xí)”。通過畢業(yè)設(shè)計，大家全面地系統(tǒng)地鞏固了一下大學(xué)所有學(xué)過的專業(yè)知識，提高了專業(yè)水平，鍛煉了專業(yè)技能。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我們對粘土斜心墻土石壩的壩型特點，施工方式，設(shè)計理念等有了系統(tǒng)地全面地認知，也有了一次系統(tǒng)設(shè)計能力的培養(yǎng)機會。我們對水利水電專業(yè)的更加了解，對水利水電事業(yè)更加熱衷。1.1畢業(yè)設(shè)計主要目的和作用（1）鞏固、聯(lián)系、加深、充實、擴大所學(xué)基本理論和專業(yè)知識，并進行系統(tǒng)化；（2）培養(yǎng)綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的技能，初步掌握設(shè)計原則、方法和步驟；（3）養(yǎng)成正確的設(shè)計思想，樹立嚴肅認真，實事求是和刻苦認真的工作作風(fēng)，學(xué)習(xí)態(tài)度；（4）鍛煉獨立思考、獨立工作能力，加強計算、繪圖、編寫說明書及使用規(guī)范、手冊等技能訓(xùn)練。1.2設(shè)計對象和背景本設(shè)計的對象和背景是位于我國西南地區(qū)的某江，進行以壩工為設(shè)計重點的工程設(shè)計。1.3設(shè)計過程與方法1.3.1了解任務(wù)書和熟悉、分析原始資料1.3.2洪水調(diào)節(jié)計算用圖解法確定防洪庫容、設(shè)計（校核）洪水位及相應(yīng)的下泄流量，為確定大壩高度和下游消能防沖設(shè)施提供了設(shè)計依據(jù)。1.3.3主要建筑物形式選擇和水利樞紐布置（1）確定樞紐組成建筑物及其設(shè)計等級。（2）通過不同方案的初步技術(shù)經(jīng)濟比較，選定壩型。（3）通過定性分析比較，選定水電站廠房及其他建筑物型式。（4）確定水利樞紐的布置方案。1.3.4第一主要建筑物——攔河壩設(shè)計一般應(yīng)首先選定大壩結(jié)構(gòu)布置與構(gòu)造，然后進行校核計算。（1）選定壩的結(jié)構(gòu)形式，擬定防滲體的型式以及壩的主要尺寸。（2）進行土料設(shè)計，包括對壩身不同高程的透水料和不透水料的分區(qū)規(guī)劃布置以及壓實標(biāo)準(zhǔn)的確定。（3）滲流演算，計算正常、校核水位下浸潤線位置，確定總滲流量與逸出坡降。（4）靜力穩(wěn)定計算，求出上下游坡在某一水位情況下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)，以論證選用壩坡的合理性。（5）擬定壩身構(gòu)造，包括防滲、排水、反濾層、壩頂、護坡、馬道，以及壩體與壩基、岸坡及其他建筑物的連接。1.3.5第二主要建筑物——壩外泄水道設(shè)計（1）確定結(jié)構(gòu)形式和主要尺寸，進行建筑總體布置。（2）進行水力計算，以驗證建筑物的輪廓尺寸和各部分的結(jié)構(gòu)尺寸是否合理。（3）擬定細部構(gòu)造，包括排水、錨筋加固、灌漿、摻氣等。1.3.6決定樞紐的施工導(dǎo)流方案，安排施工的控制性進度1.4預(yù)期效果繪出3張工程設(shè)計圖，自行編制說明書和計算書，并編寫中、英文的摘要。

第二章土石壩工程概況2.1工程流域概況該江位于我國西南地區(qū)，流向自東南向西北，全長約122公里，流域面積2558平方公里，在壩址以上流域面積為780本流域大部分為山嶺地帶，山脈和盆地交錯于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)流河流，地表大部分為松軟的沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流的含沙量較大。沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總面積的20％，林木面積約占全區(qū)的30％，其種類有松、杉等。其余為荒山及草皮覆蓋。2.2當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?.2.1氣溫情況年平均氣溫約為12.8度，最高氣溫為30.5度，發(fā)生在7月份，最低氣溫為-5.3度，發(fā)生在1月份。表2-1月平均氣溫統(tǒng)計表（度）123456789101112年平均4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.8表2-2平均溫度日數(shù)月份日數(shù)平均溫度123456789101112℃61.20.3000000003.1℃25.026.830.7303130313130313027.9℃0000000000002.2.2濕度情況本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年和4月特別干燥，其相對濕度為51~73％之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對濕度隨之增大，一般變化范圍為67~86％。2.2.3降水量情況最大年降水量可達1213毫米，最小為617毫米，多年平均降水量為表2-3各月降雨日數(shù)統(tǒng)計表日數(shù)月份平均降雨量123456789101112<5mm4.27.08.65~10mm1.42.00.110~30mm>30mm0000000000002.2.4風(fēng)力和風(fēng)向一般1~4月風(fēng)力較大，實測最大風(fēng)速為19.1m/s，相當(dāng)于8級風(fēng)力，風(fēng)向為西北偏西。水庫吹程為15公里。實測多年平均風(fēng)速14m/s2.3當(dāng)?shù)厮奶卣髟摻瓘搅鞯闹饕獊碓礊榻邓诖松絽^(qū)流域內(nèi)無湖泊調(diào)節(jié)徑流。根據(jù)實測短期水文氣象資料研究，一般是每年五月底至六月初河水開始上漲，汛期開始，至十月以后洪水下降，則枯水期開始，直至次年五月。該江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實測最大流量為700秒立米，而最小流量為0.5秒立米。2.3.1年日常徑流資料壩址附近水文站有實測資料8年，參考臨近測站水文記錄延長后有22年水文系列，多年年平均流量為17秒立米。2.3.2洪峰流量資料經(jīng)過頻率的分析，可以求得不同頻率的洪峰流量如下表2-4，2-4所示，山區(qū)洪水的特性是暴漲暴落的。表2-4不同頻率洪峰流量（秒立米）頻率0.0512510流量23201680142011801040表2-5各月不同頻率洪峰流量（秒立米）1234567891011121％4619121960012401550121067039028372％3617111553011201360109060031023335％23149114208501100830480250162810％19117937076098072041021015232.3.3固體徑流資料該江為山區(qū)性河流，含沙量大小均隨降水強度及降水量的大小而變化，平均含沙量達0.5公斤／立米。枯水極少，河水清徹見底，初步估算30年后壩前淤積高程為27652.4工程地質(zhì)資料雖然土石壩對地質(zhì)結(jié)構(gòu)要求不像拱壩，重力壩以般苛刻，但是地質(zhì)構(gòu)造對土石壩的選址，建造，后期維護都有一定程度的決定性作用。2.4.1水庫地質(zhì)資料庫區(qū)內(nèi)出露的地層有石灰?guī)r、玄武巖、火山角礫巖與凝灰?guī)r等。經(jīng)地質(zhì)勘探認為庫區(qū)滲漏問題不大，但水庫蓄水后，兩岸的坡積與殘積等物質(zhì)的坍岸是不可避免的，經(jīng)過勘測，估計可能坍方量約為300萬立米。在考慮水庫淤積問題時可作為參考。2.4.2壩址地質(zhì)資料壩址位于該江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩，坡降不太大，兩岸高山聳立，構(gòu)成高山深谷的地貌特征。壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量火山角礫巖和凝灰?guī)r穿過，對其巖性分述如下：（1）玄武巖。一般為深灰色、灰色、含有多量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石脈、石英脈等貫穿其中，這些小巖脈都是后來沿裂隙充填進來的。堅硬玄武巖應(yīng)為不透水層，但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，透水性也會隨之增加，其礦物成份為普通輝石、檢長石，副成分為綠泥石、石英、方解石等，由于玄武巖成分不甚一致，風(fēng)化程度不同，力學(xué)性質(zhì)也不同，可分為堅硬玄武巖、多氣孔玄武巖、破碎玄武巖、軟弱玄武巖、半風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖等，其物理力學(xué)性質(zhì)見表2-6、表2-7。滲透性：經(jīng)試驗得出k值為4.14~7.36米/表2-6壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗表巖石名稱比重Gs容重γkN/m3建議抗壓強度MPa半風(fēng)化玄武巖3.0129.650破碎玄武巖2.9529.250-60火山角礫巖2.9028.735-120軟弱玄武巖2.8527.010-20堅硬玄武巖2.9629.2100-160多氣孔玄武巖2.8527.870-180表2-7全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗表天然含水率%干容重kN/m3比重Δ液限塑限塑性指數(shù)壓縮系數(shù)a浸水固結(jié)塊剪0~0.5m2/kN×10-63~4m2/kN×10-6內(nèi)摩擦角Φ凝聚力kPa2.516.32.9747.332.2616.95.971.5128.3824（2）火山角礫巖。角礫為玄武巖，棱角往往不明顯，直徑為2~15厘米，膠結(jié)物仍為玄武巖質(zhì)，膠結(jié)緊密者抗壓強度與堅硬玄武巖無異，其膠結(jié)程度較差者極限抗壓強度低至35MPa。（3）凝灰?guī)r。成土狀或頁片狀，巖性軟弱，與近似，風(fēng)化后成為碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。（4）河床沖積層。主要為卵礫石類土，砂質(zhì)粘土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石摻雜其中。卵礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r與砂巖占極少數(shù)。沿河谷內(nèi)分布：壩基部分沖積層厚度最大為32米，一般為20米左右；靠岸邊最少為幾米。顆粒組成以卵礫石為主，砂粒和細小顆粒為數(shù)很少。卵石最小直徑一般為10~100毫米；礫石直徑一般為2~10毫米；砂粒直徑0.05~0.2毫米；細小顆粒小于0.1毫米。見表沖積層的滲透性能經(jīng)抽水試驗后得，滲透系數(shù)k值為3×10-2厘米/秒~1×102（5）坡積層。在水庫區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見到，為經(jīng)短距離搬運沉積后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程SL251-2000》，初步設(shè)計階段的天然建筑材料勘察應(yīng)在初查基礎(chǔ)上進行詳查。應(yīng)詳細查明料場巖土層結(jié)構(gòu)及巖性，夾層性質(zhì)，及空間分布，地下水位，剝離層，無用層厚度及方量有用層儲量，質(zhì)量，開采運輸條件和對環(huán)境的影響等。當(dāng)需要時應(yīng)進行混凝土天然摻合料的調(diào)查，在可行性研究階段做過詳查的料場可視需要進行復(fù)查。宜采用1：1000~1：2000的地形圖作底圖進行料場地質(zhì)測繪及勘探布置。對人工骨料和塊石料應(yīng)實測1：500~1：2000料場地質(zhì)剖面，砂礫料和土料料場可實測料場1：500~1：2000地質(zhì)剖面圖?？辈靸α颗c實際儲量誤差應(yīng)不超過勘察儲量15%應(yīng)編制1：10000~1：50000料場分布圖，1：10000~1：2000料場綜合地質(zhì)圖1：500~1：2000料場地質(zhì)剖面圖。表2-8沖積層剪力試驗成果表土壤名稱項目計算值容重(控制）kN/m3含水量（控制）三軸剪力（塊剪）應(yīng)變（拉制）（浸水固結(jié)快剪）內(nèi)摩擦角凝聚力（kPa）內(nèi)摩擦角凝聚力（kPa）含中量細粒的礫石次數(shù)17128822最大值24.38.6647°15′37.032°43′10.5最小值22.24.2735°30′12.017°55′0平均值23.086.4740°34′18.225°25′5.3小值平均值37°32′14.8注：三軸剪力土樣備系篩去大于4mm顆粒后制備的。試驗時土樣的容重為控制容重。應(yīng)變控制土樣容重系篩去大于0.1mm顆粒后制備的。以上兩種試驗的土樣系擾動的。2.4.3地質(zhì)構(gòu)造資料壩址附近無大的斷層，但兩岸露出的巖石，節(jié)理特別發(fā)育。可以分為兩組，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向西北；另一組的走向與巖層傾向大致相同。傾角一般都較大，近于垂直，裂隙清晰，且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物所充填。節(jié)理間距，密者0.5米即有一條，疏者3~52.4.4水文地質(zhì)條件本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏強烈透水層，故地下水不甚豐富，對工程比較有利。根據(jù)壓水試驗資料，玄武巖的透水性不同，裂隙少、堅硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗的單位吸水量小于0.01l/(min?m)。夾于玄武巖中的凝灰?guī)r，以及裂隙甚少的火山角礫巖都為不透水性良好的巖層。至于節(jié)理很發(fā)育的破碎玄武巖、半風(fēng)化與全風(fēng)化玄武巖都是透水性良好的巖層。正因為這些隔水的與透水的玄武巖存在，遂使玄武巖區(qū)產(chǎn)生許多互不連貫的地下水。一般砂巖也是細粒至微粒結(jié)構(gòu)，除因構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，上部裂隙水較多外，深處巖層因隔水層的層數(shù)多，難于形成泉水。石灰?guī)r地區(qū)外圍巖石多為不透水層，滲透問題也不存在。2.4.5地震資料本地區(qū)地震烈度定為7度，基巖與混凝土之間的摩擦系數(shù)取0.65。2.5建筑材料2.5.1料場的位置與儲量資料各料場的位置與儲量見壩區(qū)地形圖。由于河谷內(nèi)地地形平坦，采運尚方便。2.5.2物理力學(xué)性質(zhì)概述（1）土料：（見表2-9，表2-12）（2）石料：堅硬玄武巖可作為堆石壩石料，儲量較豐富，在壩址附近有石料場一處，覆蓋層淺，開采條件較好。表2-9料場名稱物理性質(zhì)滲透系數(shù)10-6cm/s力學(xué)性質(zhì)化學(xué)性自然含水量%自然容重比重孔隙率%孔隙比稠度飽和度顆粒級配（成分%，粒徑d）擊實剪力固結(jié)壓縮系數(shù)cm2/kg有機含量灼熱法%可溶鹽含量%流限%塑限%塑性指數(shù)礫砂粘土最大干密度g/cm3最優(yōu)含水量%內(nèi)摩擦角deg凝聚力kPa濕干粗中細粉>2mm2~0.5mm0.5~0.05mm0.05~0.005mm<0.005mmKN/m31#下24.818.9115.162.6742.260.73442.6023.1419.460.937.475.9517.8735.4833.231.6022.074.31724.6724.00.0211.730.0702#下24.218.9115.182.6741.900.72143.9022.2021.700.917.254.1514.3541.7532.251.6521.024.8025.5023.00.0201.900.0191#上25.617.3513.032.6549.800.99049.5725.0024.570.878.838.0017.5031.0034.671.5622.301.9023.1725.00.0262.200.1102#上26.316.3712.842.7452.301.09349.9026.3023.500.694.504.3320.6736.2034.301.5423.803.9621.5038.00.0330.250.1103#下15.919.1116.642.7037.000.58034.0020.0014.000.676.409.0012.0035.0019.601.8016.903.0028.0017.00.0101.900.080表2-10砂礫石的顆粒級配顆粒直徑料場300~100100~6060~2020~2.52.5~1.21.2~0.60.6~0.30.3~0.15<0.151#上5.218.621.412.318.60.32#上4.817.820.314.117.80.53#上3.815.418.515.316.40.44#上6.018.319.416.415.60.31#下4.57.20.22#下3.919.222.418.72.80.13#下5.04.10.94#下4.122.418.714.117.90.7表2-11砂礫石的物理性質(zhì)名稱1#上2#上3#上4#上1#下2#下3#下4#下容重kN/m318.617.919.119.018.618.518.418.0比重2.752.742.762.752.752.732.732.72孔隙率%32.534.731.031.532.532.232.533.8軟弱粒%2.01.2有機物淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色注：各砂礫石料場滲透系數(shù)k值為2.0×10-2厘米/秒左右。最大孔隙率0.44，最小孔隙率

表2-12各料場天然休止角料場名稱最小值最大值平均值1#上34°30′35°50′35°10′2#上35°00′37°10′36°00′3#上34°40′36°40′35°40′4#上35°10′37°40′36°30′1#下34°10′36°30′35°20′2#下35°20′38°00′36°40′3#下34°30′37°10′35°50′4#下36°00′38°20′37°10′2.6經(jīng)濟資料2.6.1庫區(qū)經(jīng)濟流域內(nèi)都為農(nóng)業(yè)人口，多種植稻米、苞谷等。庫區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價值可開采的礦產(chǎn)。淹沒情況如下表。表2-13各高程淹沒情況高程（米）280728122817282228272832淹沒人口（人）350036403890406053207140淹沒土地（畝）3000322034103600460061002.6.2交通運輸壩址下游120公里處有鐵路干線通過，已建成公路離壩址僅202.7樞紐任務(wù)本工程同時兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合作用。2.8樞紐特征 樞紐的特征尺寸與主要設(shè)備特性如下。2.8.1發(fā)電裝機24MW，多年平均發(fā)電量1.05億度。本電站裝3臺8MW機組。正常蓄水位為2822.5米，汛限水位為2822.5米，死水位為2796.0米，3臺機組滿發(fā)時的流量為44.1秒立米，尾水位為廠房型式為引水式，廠房平面尺寸為32×13米×米，發(fā)電機高程為2760米，尾水管底高程為2748米，廠房頂高程為2772米。副廠房平面尺寸為32×6米×米。安裝場平面尺寸為8×13米×2.8.2灌溉增加保灌面積1.5萬畝。2.8.3防洪可減輕洪水對水庫下游的威脅，過100年一遇和200年一遇洪水時，經(jīng)水庫調(diào)洪后，洪峰流量由原來1680秒立米和2320秒立米分別削減為769秒立米和861秒立米。要求設(shè)計洪水時最大下泄流量限制為900秒立米，校核洪水位不超過正常蓄水位3.5米2.8.4漁業(yè)正常蓄水位時，水庫面積為15平方公里，為發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)創(chuàng)造了有利條件。2.8.5過木根據(jù)林業(yè)部門提供的要求，確定木材過壩量，木材最大材，大頭直徑2.8.6其它引水隧洞進口底高程為2789.00米，出口底高程為2752.30米；引水隧洞直徑為4米，壓力鋼管直徑2.6米，調(diào)壓井直徑為12.0米；放空洞直徑為第三章洪水調(diào)節(jié)計算部分3.1工程等別及建筑物級別的判定本工程正常蓄水位為2822.4m，對應(yīng)水庫庫容為407.38×106m3，裝機24MW。根據(jù)SDJ12—78《水利水電工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（山區(qū)、丘陵部分）》，由水庫總庫容指標(biāo)（估計校核情況下庫容不會超過10億m3）定為大（2）型；由防洪效益，灌溉面積，裝機容量等指標(biāo)定為?。?）型；根據(jù)“各指標(biāo)分屬不同標(biāo)準(zhǔn)時，采用其中最高級別來控制”的原則，最終由水庫庫容確定該工程規(guī)模為大（2）型。所以判別出樞紐的主要建筑物級別為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。3.2洪水調(diào)節(jié)計算原理3.2.1確定洪水標(biāo)準(zhǔn)永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)建筑物級別查得：正常運用（設(shè)計工況）洪水重現(xiàn)期100年；非常運用（校核工況）洪水重現(xiàn)期2000年。設(shè)計洪峰流量Q設(shè)=1680m3/s（P=1%），校核洪峰流量Q校=2320m3/s（3.2.2泄洪方式與水庫運用方案的確定本擋水建筑物初定為土石壩，需另設(shè)泄水建筑物，使土石壩在泄洪時遭受洪水流動的影響較小?，F(xiàn)對各種河岸泄水建筑物作如下討論。（1）正槽溢洪道是以寬頂堰或各種實用堰為溢流控制的河岸溢洪道。該種溢洪道泄流能力大，水流條件平順，結(jié)構(gòu)簡單可靠。（2）側(cè)槽溢洪道用于山高坡陡的河岸。該種溢洪道水流條件復(fù)雜，必須經(jīng)水工模型試驗驗證。以上兩種溢洪道為表孔泄洪，超泄能力大，溢流堰下游接開敞式溢洪道或明流隧洞。（3）井式溢洪道洪水經(jīng)環(huán)形溢流堰進入直井，水流在直井內(nèi)有明流轉(zhuǎn)為有壓流，再經(jīng)隧洞泄往下游。其泄流能力與溢流堰、過渡段、隧洞段三者泄流能力相關(guān)，水力學(xué)條件復(fù)雜。超泄能力小，水流不穩(wěn)定，易發(fā)生旋渦。此外，由于壩址處較窄，山坡陡峭，山脊高，且兩岸山坡沒有可資利用的天然埡口，如采用明挖溢洪道，則開挖量大，造價較高。綜上，樞紐工程采用正槽溢洪道，溢流堰下游接明流隧洞，并考慮與施工導(dǎo)流洞結(jié)合。洪水來臨時控制閘門，使下泄流量與來流量相等，這時水庫保持汛前限制水位2822.4m不變，當(dāng)來流量持續(xù)加大，閘門要完全開放，此時下泄流量隨上游水位的增高而增高，呈自由泄流的流態(tài)。防洪限制水位取與正常蓄水位相等，即防洪庫容與興利庫容完全不結(jié)合，由于山區(qū)河流的特點是暴漲暴落，汛期時間內(nèi)洪水隨時可能爆發(fā)，所以預(yù)留一定的防洪庫容是必需的。3.2.3調(diào)洪演算的原理以洪峰流量控制的同倍比放大法對典型洪水進行放大，可以得出設(shè)計（1%）與校核洪水（0.05%）過程線。擬定幾組不同溢流孔口寬度B及堰頂高程∩的方案。堰頂自由泄流公式Q=m?B（2g）1/2H3/2可確定設(shè)計洪水和校核洪水情況下的起調(diào)流量Q調(diào)，自Q調(diào)開始，假定三條泄洪過程線（直線），在洪水過程線上查出Q泄，并算出相應(yīng)的蓄積庫容V。根據(jù)庫容一水位關(guān)系曲線可得V對應(yīng)的庫水位H，三組（Q泄，H）繪制的Q~H曲線將與由Q=m?B（2g）1/2H3/2繪制的QH曲線相交，交點就是所要求的下泄流量及相應(yīng)上游水位。3.3堰頂高程及泄洪孔口的選擇調(diào)洪演算時要擬定幾組孔口寬度B及堰頂高程∩的方案，通過分析比較，針對指標(biāo)，確定最優(yōu)方案。3.3.1堰頂高程及孔口尺寸選擇原則堰頂高程∩如果取的過低，溢流孔口凈寬B選的過大，則下泄能力也會加大，故而所需水庫防洪庫容可減小，擋水建筑物所在高度也可減小，淹沒損失也減??；但是隧洞本身造價及工程量會加高。已知本工程允許下泄流量為900m3如果堰頂高程∩取的過高，孔口凈寬B取的過小，結(jié)果則與上述相反。3.3.2初步方案擬定要得到孔口尺寸與堰頂高程的最佳方案，要在施工技術(shù)可行的前提下，結(jié)合泄水隧洞以及包括攔河壩在內(nèi)的總造價最小來優(yōu)化方案，通過各種可行方案的經(jīng)濟類比來決定最終方案。參照已建工程經(jīng)驗，擬定六組孔口尺寸與堰頂高程如下（采用單孔泄洪）： 方案一：∩=2812m，B=7m；方案二：∩=2811m，B=7m；方案三：∩=2811m，B=8m；方案四：∩=2810m，B=8m；3.4調(diào)洪演算結(jié)果與方案確定3.4.1調(diào)洪演算的結(jié)果計算過程詳見計算書第一節(jié)，本設(shè)計中擬定六組方案進行比較，成果見表3-1。表3-1調(diào)洪演算成果方案孔口尺寸（m）工況Q(m3/s)上游水位Z(m)超高?Z(m)1∩=281B=7m設(shè)計校核5716472824.22825.281.82.882∩=281B=7m設(shè)計校核6307062824283∩=2811mB=8m設(shè)計校核700786.52823.752824.81.352.44∩=281B=8m設(shè)計校核7708602823.62824.651.22.25注：1．發(fā)電引水量Q=44.1m3/s，與總泄量相比較小，調(diào)洪演算未作考慮，僅做安全儲備，2．泄洪隧洞出口做成擴散段，使單寬流量q<100m3/s，滿足下游抗沖要求3.4.2方案的選擇從調(diào)洪演算的結(jié)果得出，擬定的四組方案均能滿足流量Q<900m3/s及上游水位超高?Z<3.5m的要求。所以方案的選擇要通過技術(shù)經(jīng)濟比較選定(本設(shè)計中僅作定性說明)，同時也應(yīng)考慮與導(dǎo)流隧洞，放空洞“三洞合一”的布置問題。一般?Z越大，大壩就要增高，大壩整體工程量也將加大，與此同時Q過小對泄洪不利也不經(jīng)濟。故而采用第四種方案，即堰頂高程∩=2810m，每個溢流孔凈寬b=8m。該方案設(shè)計洪水位2823.6m，設(shè)計泄洪量770m3/s；校核洪水位2824.65m，校核泄洪量860m3

第四章壩型選擇及樞紐布置概述土石壩壩址及壩型選擇都與樞紐布置密切相關(guān)。針對同一壩址可能有不同的壩型和樞紐布置方案，不同壩軸線也適用于不同的壩型和樞紐布置。必須根據(jù)樞紐綜合利用要求，結(jié)合綜合利用，施工量，地形、地質(zhì)，水利，等條件，選擇不同的壩址和相應(yīng)的壩軸線，擬定不同壩型的各種樞紐布置方案，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，然后才能選擇出最好的壩軸線位置和相應(yīng)的樞紐布置合理位置。4.1壩址及壩型選擇4.1.1壩址的選擇壩軸線應(yīng)根據(jù)壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件，壩型壩基處理方式，樞紐中各建筑物特別是泄洪建筑物的布置和施工條件等，經(jīng)多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較確定。壩軸線因地制宜地選定宜采用直線。當(dāng)采用折線時，在轉(zhuǎn)折處應(yīng)布置曲線段。設(shè)計地震烈度為8度，9度的地區(qū)不宜采用折線。經(jīng)過比較選擇資料地形圖所示河彎地段作為壩址，并擬定Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ兩條較有利的壩軸線作為備用壩址的兩個方案，通過以下幾個方面定性地加以比較，最終確定壩軸線位置。地質(zhì)條件比較Ⅰ-Ⅰ壩軸線和Ⅱ-Ⅱ壩軸線均處在以玄武巖為主，間有少量凝灰?guī)r和火山角礫巖穿過的地層中，地質(zhì)條件較相似。但Ⅰ-Ⅰ剖面，河床中部最大34m，河床覆蓋層厚平均20m。壩肩除了10m左右范圍的風(fēng)化巖外，其余為堅硬玄武巖，地質(zhì)構(gòu)造總體良好。Ⅱ-Ⅱ剖面出與Ⅰ-Ⅰ剖面具有大致相同厚度的覆蓋層及風(fēng)化巖外，然而底部玄武破碎帶縱橫交錯，滲流比較嚴重，需要進行的地基處理工程量大，增加了造價和延長了總體工期。從地質(zhì)條件角度來比較Ⅰ-Ⅰ壩軸線方案優(yōu)于Ⅱ-Ⅱ壩軸線方案。地形條件比較Ⅰ-Ⅰ壩軸線方案和Ⅱ-Ⅱ壩軸線方案都地處中游地段的峽谷地帶，主要地形坡降不大，河床平緩。由于樞紐具有過木要求，所以在樞紐布置中必須考是否適宜于過木。Ⅰ-Ⅰ壩軸線方案水流流向較平順，壩趾附近無較明顯河道轉(zhuǎn)彎；而Ⅱ-Ⅱ壩軸線方案壩趾以下不遠處緊接河道拐彎處，水流不利于過木。所以，從地形條件來比較Ⅰ-Ⅰ壩軸線方案優(yōu)于Ⅱ-Ⅱ壩軸線方案。建筑材料比較分析地質(zhì)地形圖，Ⅰ-Ⅰ壩軸線和Ⅱ-Ⅱ壩軸線附近覆蓋層淺，建筑材料都比較豐富，開采條件較好，而且河谷地地形平坦，附近通有公路，所以開采和運輸都相對比較方便。所以，在建筑材料方面不能區(qū)分出兩種方案的優(yōu)劣。施工條件及工程量比較從地形圖上分析，Ⅰ-Ⅰ壩軸線方案和Ⅱ-Ⅱ壩軸線方案在布置內(nèi)外交通運輸施工場地、和進行施工導(dǎo)流等方面沒有明顯的區(qū)別，兩種方案都是方便施工的。通過比較兩軸線處河寬，發(fā)現(xiàn)Ⅰ-Ⅰ壩軸線的河寬比Ⅱ-Ⅱ壩軸線河較窄，這樣可以減小工程量，降低工程總造價。因此，在施工條件及工程量角度，Ⅰ-Ⅰ壩軸線方案稍優(yōu)于Ⅱ-Ⅱ壩軸線方案。綜合效應(yīng)比較對不同壩址選擇，不僅要綜合考慮防洪、灌溉、航運、發(fā)電各部門的經(jīng)濟效益，還要考慮對樞紐上下游的生態(tài)影響和庫區(qū)的淹沒損失等，要使得綜合效益最大，有害影響最小。對通過多方面比較Ⅰ-Ⅰ壩軸線方案稍優(yōu)于Ⅱ-Ⅱ壩軸線方案。所以，綜合考慮以上因素，壩軸線選在1-1剖面處。而且擋水建筑物按直線布置，壩軸線布置于河床較窄處，以盡量減少工程量，減低工程造價。4.1.2壩型的選擇壩型選擇是大壩設(shè)計中首先要解決的一個至關(guān)重要的問題，它直接關(guān)系到整個樞紐的工期、投資和工程量。地形、地質(zhì)、氣候、壩高、筑壩材料、施工和運行條件等都是影響壩型選擇的重要因素。水利樞紐中的攔河壩的型式主要有：拱壩、支墩壩、重力壩、土石壩及新型壩型如碾壓混凝土壩、面板堆石壩等等。根據(jù)本地形、地質(zhì)條件和材料儲備情況對以上壩型進行分析比較，確定出最適合的壩型。（1）拱壩在平面上拱壩是凸向上游的，它的工作特點是通過拱的力傳遞作用將水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。拱壩首先依靠拱的作用，將力傳遞給拱座；再次是依靠懸臂梁將荷載傳給大壩基巖。拱壩得主要特點有：壩體積相對較小，依靠拱圈作用維持大壩穩(wěn)定，壩的自重作用影響不大；要求河谷形狀呈“V”狀深窄對稱，高寬比要大；受力條件好，抗震性能好；超載能力很強，所以安全度較高；地基處理要求嚴格，施工技術(shù)要求高。所以拱壩對地質(zhì)較理想的條件是建造于深窄對稱的河谷上；對地質(zhì)較理想的條件是巖石盡量質(zhì)地均勻，致密，有足夠的不透水性、強度和耐久性，而且兩岸拱座基巖完整且堅固，沒有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層，邊坡穩(wěn)定。本工程地形河谷較寬，地質(zhì)條件較差：巖石較破碎，強度低，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，壩基透水巖層為中等嚴重透水層，相對不透水層埋藏很深。如果在此建造拱壩，則壩基開挖工程量龐大，況且大壩的安全性不高，故不選擇建拱壩。（2）支墩壩支墩壩是由支墩和所支承的上游擋水蓋板所組成。泥沙壓力，庫水壓力等荷載由擋水蓋板先傳遞給支墩，再由支墩傳遞給壩基。支墩壩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，本身應(yīng)力較高，對地基要求也很高，尤其是連拱壩不能適應(yīng)不均勻的地基變形，對地基要求更為嚴格，支墩壩的側(cè)向穩(wěn)定性差，如受到垂直于河流方向的地震，其抗側(cè)向傾覆能力較差。而本工程地基強度低，且不完整，易產(chǎn)生不均勻沉陷，且壩區(qū)有7級地震。所以本工程不選用支墩壩的型式。（3）重力壩重力壩一是利用壩體自重在水平面上產(chǎn)生壓應(yīng)力來抵消由于水壓所引起的拉應(yīng)力；二是依靠把體自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來抵抗水平水壓力以達到穩(wěn)定要求以滿足強度要求。重力壩的壩型特點有：對地形地質(zhì)條件的適應(yīng)性能較好；壩體結(jié)構(gòu)比較簡單；壩體抗沖刷能力很強；由于壩體與地基的接觸面大，所以受到揚壓力也大；重力壩的剖面尺寸大；壩體體積大，澆筑混凝土方量較多，混凝土水化熱高，散熱條件差。較高的混凝土重力壩要求建在巖性地基上，本工程地基承載能力較低，地質(zhì)條件差、已知弱風(fēng)化巖與混凝土之間的摩擦系數(shù)較小，必然要求增加斷面面積以求穩(wěn)定，所以增加了工程量；其次，用來拌和混凝土的砂礫石料只有在理壩址10~15km處才有料場，這樣會大大增加運輸費用，工程造價，不經(jīng)濟也不合理，故不宜選用建造重力壩。（4）土石壩土石壩的壩型優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，運行管理方便，工作可靠，便于維系加高；施工方法選擇靈活性大。能適應(yīng)不同的施工方法，且工序簡單、施工速度快，質(zhì)量容易保證；筑壩材料就地取材，節(jié)省大量鋼材、水泥、木材等建筑材料；適應(yīng)地形變形能力強。土石壩三立體結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形的良好條件，對地基的要求比混凝土壩的低。土石壩壩型缺陷：施工導(dǎo)流不如其它壩型方便，工程造價因而相應(yīng)也增加；由于壩體斷面大，土料填筑質(zhì)量會受氣候影響；土石壩壩頂不能溢流，需另開泄洪隧洞或溢洪道。本工程壩址附近河谷內(nèi)地地形平坦、采運方便和具有質(zhì)量較好且儲量豐富的堆石料，通過對各種不同的壩型進行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩（又稱為當(dāng)?shù)夭牧蠅危┓桨浮?.2樞紐組成建筑物概述樞紐建筑物由擋水建筑物、泄水建筑物、水電站建筑物組成。4.2.1擋水建筑物部分擋水建筑物是土石壩。4.2.2泄水建筑物部分泄水建筑物包括泄洪隧洞和放空洞，均與導(dǎo)流隧洞結(jié)合。4.2.3水電站建筑物部分水電站建筑物包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。4.3樞紐的總體布置4.3.1擋水建筑物——土石壩擋水建筑物按直線布置，壩布置在河彎地段上。4.3.2泄水建筑物——泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，為縮短長度、減小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸，這樣水流經(jīng)隧洞流出直接入主河道，對流態(tài)也有利?？紤]到電站引水發(fā)電洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠離壩腳和廠房為宜。為減小泄洪時引起的電站尾水波動，以及防止沖刷壩腳，進出口相距30~40m以上。4.3.3水電站建筑物引水隧洞、電站廠房布置在凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間，由于風(fēng)化巖層較厚，廠房布置在開挖后的堅硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房附近。總之，樞紐布置效果應(yīng)該考慮到方方面面，保證工程效益達到最理想值。不僅要綜合考慮防洪、發(fā)電、灌溉、航運等部門的經(jīng)濟效益，還要考慮庫區(qū)的淹沒損失和樞紐上下游的生態(tài)影響等，要做到綜合效益最大，有害影響最小。樞紐布置圖見下圖4-1所示。圖4-1土石壩樞紐布置圖

第五章大壩設(shè)計概述5.1土石壩壩型選擇影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候因素、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進而比較工程量、工期、造價，最后選定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟上合理的壩型。本設(shè)計限于資料只作定性分析確定土石壩壩型選擇。下面詳細比較幾種壩型，最終定案。5.1.1均質(zhì)壩均質(zhì)壩材料單一，施工簡單，但是壩坡較緩，剖面大，粘性土料受氣候影響大，壩體孔隙水壓力大，雨季冬季施工較為不便，且無足夠適宜的土料來做均質(zhì)壩，高壩很少采用這種壩型，本設(shè)計中壩高超過70m，屬高壩，因而不宜采用均質(zhì)壩壩型方案。5.1.2堆石壩堆石壩壩坡較陡，剖面小，造價低，施工干擾相對較小，施工速度快，抗震性能好，工程量小。壩址附近有堅硬玄武巖石料場一處，儲量豐富，開采條件好，可用做堆石壩材料，從材料角度可以考慮堆石壩方案，但由于河床地質(zhì)條件較差，沖積層最大32m，平均也有20m，作堆石壩可能導(dǎo)致大量開挖，此方案也不予考慮。5.1.3面板壩面板壩整個壩體都是受力結(jié)構(gòu)，填筑量是土石壩所有壩型中最小的，水壓力在上游壩面的鉛直分力有利于壩體的穩(wěn)定。面板在上游面，所以檢查維修方便。沒有防滲體的粘性土填方，所以施工受氣候影響較小，施工干擾也較小，可以全年持續(xù)施工。但是面板抗震性能較差，對基礎(chǔ)沉陷非常敏感。而本設(shè)計中地質(zhì)條件較差，壩址地區(qū)地震烈度為7度，明顯不宜選用面板壩方案。5.1.4斜墻壩和心墻壩塑性斜墻壩(用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體上游做斜墻)的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫；塑性心墻壩（以砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部合做心墻）與斜墻壩相比工程量相對較小，適應(yīng)不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時上升，施工干擾大，工期長。從筑壩材料來看，由于壩址上下游內(nèi)有足夠可供筑壩的土料作為防滲體之用，又有足夠的沙礫料作壩殼，心墻壩和斜墻壩都是可行的。本地區(qū)為地震區(qū)，基本烈度為７度，從抗震性能及適應(yīng)不均勻變形來看宜采用心墻壩；從施工及氣候條件來看宜采用斜墻壩。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，以薄心墻、薄斜墻較有利，又因壩基條件復(fù)雜，處理工程量大，工期長，以采用斜墻為宜。5.1.5斜心墻壩斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點：心墻有足夠的斜度，壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻對下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻應(yīng)力狀態(tài)較好，因而最終選擇斜心墻壩方案。5.2土石壩剖面尺寸的擬定大壩的剖面尺寸設(shè)計內(nèi)容包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡與戧道、防滲體以及排水設(shè)備等一些細部尺寸，具體還有一些細部尺寸待本章第七節(jié)中詳細補充。5.2.1壩頂寬度壩頂寬度要滿足反濾過渡層及斜心墻防滲體頂部布置的需要，與大壩穩(wěn)定沒有很直接的聯(lián)系。根據(jù)壩頂施工條件、交通要求、防汛搶險，并且參考已建工程經(jīng)驗，本設(shè)計中確定壩頂寬度為10m。5.2.2壩頂高程壩頂高程由水庫靜水位加波浪爬高及安全超高決定，分別計算正常運用加正常蓄水位情況，正常運用加設(shè)計洪水位情況，非常運用加校核洪水位情況，非常運用加正常蓄水位加地震情況，得出四個壩頂高程后取最大值。求得的壩頂高程為沉降穩(wěn)定后的數(shù)值?？紤]到竣工時的壩頂高程應(yīng)有足夠的預(yù)留沉陷值，本設(shè)計中考慮沉降值為壩高的1%；地震區(qū)安全超高應(yīng)包括地震引起的壩頂沉陷和涌浪高度。計算采用Excel工具，計算過程詳見計算書第二節(jié)，壩頂高程計算成果見表5-1。

表5-1官廳公式壩高計算項目設(shè)計+正常運用正常+正常運用校核+非正常運用正常+非正常+地震上游靜水位2823.62822.42824.652822.4河底高程2750275027502750壩前水深Hm73.672.474.6572.4吹程D15000150001500015000β22.522.522.522.5風(fēng)速v21211414hm1.075251.075250.6477320.647732護坡粗糙系數(shù)0.780.780.780.78坡度系數(shù)m2.752.752.752.75安全超高A110.50.5波浪爬高R1%2.5415732.5415731.6101391.610139壩前壅高e0.0152360.0154890.0066760.006884地震超高0001超高y3.4322723.4325252.0379193.038126壩頂高程2827.0322825.8332826.6882825.438+1%沉陷2827.8032826.5912827.4552826.193根據(jù)表5-1可知：壩頂高程由設(shè)計水位加正常運用情況來控制，壩頂高程最終定為2828米，壩高78米。當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時壩頂超高可改為對防浪墻頂