粘土心墻畢業(yè)設(shè)計(jì)模板

年4月19日粘土心墻畢業(yè)設(shè)計(jì)文檔僅供參考目錄1基本資料 41.1工程概況 41.2水文氣象 41.3地形地質(zhì) 41.4茅坪溪防護(hù)大壩 51.4.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 51.4.2平面布置 51.5其它設(shè)計(jì)資料 51.1.1 1.5.1工程特征水位 51.5.2地震烈度 51.5.3筑壩材料的技術(shù)指標(biāo) 51.6設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 61.6.1設(shè)計(jì)目的 61.6.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 72壩址及壩型的選擇 72.1壩址的選擇 72.2土壩對地基的要求 82.3壩型選擇 82.3.1各種壩型的比較 82.3.2土石壩類型的選擇 93壩工設(shè)計(jì) 103.1壩頂高程 103.1.1按正常情況下計(jì)算壩頂高程 113.1.2按非常情況計(jì)算壩頂高程 123.1.3考慮地震影響計(jì)算壩頂高程 133.1.4確定壩頂高程及壩高 133.2壩頂寬度 133.3壩坡 143.5排水體設(shè)備 154滲流計(jì)算 164.1設(shè)計(jì)說明 164.1.1土石壩滲流分析的任務(wù) 164.1.2滲流分析的工況 164.1.3滲流分析的方法 164.2滲流計(jì)算 164.2.1基本假定 164.2.2滲流計(jì)算基本公式 164.3滲流計(jì)算過程 184.4滲流穩(wěn)定結(jié)果分析 214.4.1正常蓄水位下滲流穩(wěn)定分析 214.4.2校核洪水位下滲流穩(wěn)定分析 225土石壩壩坡穩(wěn)定分析及計(jì)算 225.1設(shè)計(jì)說明 225.1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 225.1.2計(jì)算工況 225.1.3計(jì)算斷面 235.1.4控制標(biāo)準(zhǔn) 235.2穩(wěn)定計(jì)算 235.2.1庫水位最不利時(shí)的上游壩坡 235.2.2施工或竣工期的上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算及穩(wěn)定滲流期的計(jì)算 286.土石壩的構(gòu)造設(shè)計(jì) 416.1壩頂 416.2護(hù)坡與壩坡排水 416.3壩體排水設(shè)備 437.沉降量計(jì)算 447.1壩體的沉降量計(jì)算 447.2壩基沉降量計(jì)算 458.地基處理 488.1壩基清理 488.2壩的防滲處理 488.3土石壩與壩基的連接 489.土石壩土料的選擇 499.1壩殼的土石料選擇要求 499.2防滲體土石料的選擇要求 499.3對排水設(shè)施和護(hù)坡的結(jié)構(gòu)布置 499.4反濾層的結(jié)構(gòu)布置 5010.工程量計(jì)算 5010.1壩基開挖工程量計(jì)算 5010.2壩體工程量計(jì)算 50謝辭 53參考文獻(xiàn) 541基本資料1.1工程概況茅坪溪防護(hù)工程的緣由：茅坪溪是長江上的小支流，其出口位于三峽大壩上游約1km的右岸。流域面積113.24km2,在茅坪溪防護(hù)壩址以上的流域面積為98.54km。該流域?qū)俚咨角鹆陞^(qū)，流域內(nèi)人口約3.1萬人，耕地3.43畝。茶園1601.4畝，果園11.4畝，直接淹沒人口6561人。淹沒區(qū)內(nèi)有成片的良田，是湖北省秭歸縣重要的產(chǎn)量田區(qū)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)。該縣人多地少，坡多田少，移民難度大。經(jīng)中央部門審定，修建茅坪溪防護(hù)工程。茅坪溪防護(hù)工程包括泄水建筑物（遂洞接涵洞）和防護(hù)壩（瀝青混凝土心墻堆石壩）。本設(shè)計(jì)是針對防護(hù)大壩。1.2水文氣象長江流域氣候溫暖，雨量豐沛，多年平均降水量1100mm，雨季4—10月占全年降水的85%。也經(jīng)常發(fā)生洪，澇，旱，冰雹，滑坡，泥石流等自然災(zāi)害。多年平均氣溫是16—18。夏季最高超過40，冬季-4，無臺風(fēng)災(zāi)害，降水集中形成暴風(fēng)雨區(qū)，流域內(nèi)較大日暴風(fēng)雨覆蓋面約3萬—15萬。最大達(dá)21.3萬。1.3地形地質(zhì)壩址基巖為前震旦紀(jì)閃云斜長花崗巖。巖體中有巖俘虜體和閃長巖包裹體，以及后期侵入的酸基性巖脈。閃云斜長花崗巖巖性均一，完整，力學(xué)強(qiáng)度高。微風(fēng)化和新鮮巖石的飽和抗壓強(qiáng)度達(dá)100Mpa,變性模量達(dá)30-40Gpa。壩區(qū)主要有兩種斷裂構(gòu)造，一組走向北北向，另一組走向北被動(dòng)，傾角多在60以上。斷層規(guī)模不大，且膠結(jié)良好。經(jīng)過壩基規(guī)模較大的斷層有F7及F23，，出露在左漫灘上。緩傾角裂隙不甚發(fā)育，僅占裂縫總數(shù)的13%，其中北北東組占緩傾角裂縫總數(shù)的68.5%,傾角東南為主，傾角為15—30?；◢弾r的風(fēng)化層分為全，強(qiáng)，弱，微4個(gè)風(fēng)化帶。風(fēng)化殼厚度（全，強(qiáng)，弱3個(gè)風(fēng)化帶），以山脊部位最厚，可達(dá)20—40米。山坡與一級階地次之，溝谷，漫灘較薄，主河床中一般無風(fēng)化層或風(fēng)化層厚度很小，平均厚度21.5米。壩基除利用微風(fēng)化巖體外，部分弱風(fēng)化下亞帶巖體亦可用作建基巖體?；炷僚c建基巖面間的抗剪（斷）強(qiáng)度，摩擦系數(shù)（F）取值1.0—1.3。凝聚力（C）為1.2—1.5Mpa。建基巖體巖石與巖石間的抗剪斷強(qiáng)度，視不同的結(jié)構(gòu)類型的巖體F與C值分別為1.0—1.7Mpa和1.2—2.0Mpa。第四紀(jì)松散堆積物主要是河流沖積層，葛洲壩水庫蓄水后，主河槽及后河普遍淤積有原5—18米的細(xì)沙。壩址水文地質(zhì)條件簡單，微風(fēng)化和新鮮巖體的透水性微弱，有80%以上的壓水試驗(yàn)段的巖體單位透水率小于1Lu，其余試驗(yàn)段主要為弱，中等透水位。壩之區(qū)域地殼穩(wěn)定條件好，不具備發(fā)生強(qiáng)烈地震的背景，為典型的弱震構(gòu)造環(huán)境，基本烈度為Ⅳ度。經(jīng)過多年的勘測研究，三峽工程壩址地質(zhì)條件甚為優(yōu)越，是一個(gè)難得的好壩址。1.4茅坪溪防護(hù)大壩1.4.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)茅坪溪防護(hù)大壩與三峽大壩共同攔擋三峽庫水，擋水水頭為80米。經(jīng)審定茅坪溪防護(hù)大壩等級與三峽大壩相同，為一等工程。防護(hù)大壩按1級建筑物設(shè)計(jì)。大壩正常蓄水位為175米。校核水位為180.4米。地震設(shè)計(jì)烈度為7度，均與三峽大壩相同。背水側(cè)茅坪溪設(shè)計(jì)洪水位（20年一遇）106.4米，校核洪水位（1一遇）為107.3米，非常洪水位（萬年一遇）考慮調(diào)蓄后為114.6米。1.4.2平面布置茅坪溪防護(hù)大壩位于陳家沖到板橋和韓家嘴之間。壩址處河谷地形較為開闊，河谷走向約為25。壩軸線峪河谷走向交角約65o，自右岸的吳家灣經(jīng)過茅坪溪與左岸松柏坪以上的山包相接。河谷兩岸不對稱，右岸山體雄厚，壩肩頭（吳家灣）高程232米，沖溝較發(fā)育。壩軸線斜跨一沖溝，其余段基本沿山梁展開，其平均坡度角約8o，跨溝谷處坡角35o。左岸壩肩山頭（吳家灣）高程192.86米，谷坡基本順直，自讓坡角較陡一般為30o—50o。局部達(dá)50o。壩軸線基本沿分水嶺脊線布置，地形高程190米—200米，最高209.72米（松茅坪）。左壩肩兩側(cè)沖溝對應(yīng)發(fā)育，在山脊匯合形成鞍部，最低高程184.3米。山體較單薄，高程175米處最小山脊寬40米。在此埡口處設(shè)一副壩，軸線長80米，走向?yàn)闁|南165o。1.5其它設(shè)計(jì)資料1.5.1工程特征水位上游正常蓄水位175.0m相應(yīng)下游水位106.4m防洪限制水位145.0m枯季消落水位155.0m10一遇洪水水庫水位157.5m100一遇洪水水庫水位180.4m相應(yīng)下游水位107.31.5.2地震烈度場地基本烈度為6度，防護(hù)大壩設(shè)計(jì)烈度為7度。1.5.3筑壩材料的技術(shù)指標(biāo)表1.1筑壩材料的技術(shù)指標(biāo)建筑材料名稱比重容重（噸/立方米）孔隙率抗剪強(qiáng)度滲透系數(shù)k(cm/s)摩擦角凝聚力(kg/cm)土料（壤土）2.721.681.982.05=24=250.31×10砂礫料2.681.801.802.10水上36水下346×10堆石2.701.801.802.050.3340沙礫料壩基2.681.801.802.10水下35備注：瀝青混凝土滲透系數(shù)0.5×10-8表1·2土料顆粒級配粒徑（mm）<0.2<0.1<0.05<0.03<0.01<0.005<0.002％84.475.058.043.526.016.211.0表1·5砂料顆粒級配粒徑（mm）<5.2<5<2.5<1.2<0.6<0.3<0.15％10097.869.443.520.46.21.7表1·6砂礫料顆粒級配粒徑<150<80<40<20<5<2.5<1.2<0.6<0.3<0.15％10084.566.951.334.827.12011.73.01.51.6設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1.6.1設(shè)計(jì)目的1、經(jīng)過設(shè)計(jì)鞏固、加深、擴(kuò)大所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，并達(dá)到進(jìn)一步系統(tǒng)化。2、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，能初步掌握設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)方法和步驟。3、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立工作能力，經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)加強(qiáng)計(jì)算、繪圖、編寫設(shè)計(jì)文件、使用規(guī)范等方面能力的培養(yǎng)。1.6.2設(shè)計(jì)內(nèi)容1、樞紐布置根據(jù)有關(guān)資料進(jìn)行樞紐布置，闡明樞紐中建筑物的作用、布置原則、布置方案的比較，選擇與確定，本設(shè)計(jì)壩軸線已知。2、壩工設(shè)計(jì)包括壩型選擇、剖面設(shè)計(jì)、平面布置、繪出壩體平面圖及壩體中最大剖面圖。3、根據(jù)地形、地質(zhì)壩型等因素，沿壩軸線選取若干典型剖面，計(jì)算壩體滲流流量，總滲流流量及壩內(nèi)浸潤線。計(jì)算工況：上游正常蓄水位與下游相應(yīng)最底水位上游校核水位與下游相應(yīng)最低水位4、穩(wěn)定計(jì)算對壩體最大剖面、典型剖面，采用圓弧滑動(dòng)法或折線法驗(yàn)算下列情況的壩坡穩(wěn)定性。計(jì)算工況：庫水位最不利時(shí)的上游壩坡（折線法）上游正常蓄水位，下游相應(yīng)最低水位的下游壩坡（圓弧法）校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流時(shí)的下游壩坡（圓弧法）施工期或竣工期下游壩坡（圓弧法）5、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)包括：壩頂、護(hù)坡、防滲體、排水體、馬道、壩面排水溝等。6、地基處理包括：開挖、清理、防滲、加固處理等布置措施等。7、石料結(jié)構(gòu)布置8、工程量計(jì)算1.6.3設(shè)計(jì)成果包括：設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書各一份，（時(shí)間關(guān)系也可說明書、計(jì)算書合并寫）設(shè)計(jì)成果圖3~4張，內(nèi)容為大壩平面布置圖，下游立視圖，壩體最大剖面及典型剖面圖細(xì)部構(gòu)造圖。2壩址及壩型的選擇2.1壩址的選擇(1)首先，應(yīng)盡量選擇地形上最有利的壩址，如壩軸線較短，河谷較窄，便于布置泄水建筑物等。(2)壩址與地質(zhì)條件是影響壩址選擇的最重要因素之一。(3)壩址附近的建筑物分布情況，影響到壩址的選擇。(4)水庫區(qū)的淹沒情況也是選擇壩址的重要因素。(5)壩址還必須結(jié)合河流規(guī)劃統(tǒng)一考慮。(6)施工條件也是選擇壩址的因素之一。(7)水庫及水利樞紐的管理?xiàng)l件也應(yīng)在選擇壩址時(shí)予以應(yīng)有注意。(8)施工工期長短也影響著壩址的選擇。對以上所有因素充分進(jìn)行調(diào)查研究，權(quán)衡利弊，綜合考慮后方能選定最合適的壩址。2.2土壩對地基的要求在所有的壩型中，土壩和土石壩對地基的要求最低，這是因?yàn)橥翂斡捎诨A(chǔ)面積較大，承擔(dān)的應(yīng)力較低。本設(shè)計(jì)壩軸線已知，故不用細(xì)細(xì)說明了。2.3壩型選擇壩型選擇關(guān)系到整個(gè)樞紐的工程量、投資和工期，其影響因素主要壩高、筑壩材料，地質(zhì)、地形、氣候、施工、運(yùn)行條件等。2.3.1各種壩型的比較1、選用重力壩重力壩基本形狀呈三角形，上游面鉛直或稍微傾向上游，壩底與基巖固結(jié)，建成擋水后依靠自重維持穩(wěn)定。重力壩的優(yōu)點(diǎn)：①筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，抵抗洪水漫頂，滲漏沖刷，地震破壞等的能力強(qiáng)；②對地質(zhì)、地形條件適應(yīng)性強(qiáng)，一般建與基巖上；③重力壩可做成溢流的，也可在壩內(nèi)設(shè)置泄水孔，樞紐布置緊湊；④結(jié)構(gòu)作用明確；⑤施工方便。重力壩的缺點(diǎn)：①由于壩體剖面尺寸往往由于穩(wěn)定和壩體拉應(yīng)力強(qiáng)度條件控制而做的較大，材料用量多，壩內(nèi)壓應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，且壩底面積大，因而揚(yáng)壓力也較大，對穩(wěn)定不利；②因壩體體積較大，施工期混凝土溫度收縮應(yīng)力也較大，為防止溫度裂縫，施工時(shí)對混凝土溫度控制的要求較高。2、選用拱壩拱壩是三面固結(jié)與基巖上的空間殼體結(jié)構(gòu)，拱向上游凸出，且不設(shè)永久性分縫。拱壩的優(yōu)點(diǎn)：①具有雙向傳力的性能；②拱是推力結(jié)構(gòu)；③拱壩具有較高的超載能力；④拱壩輕韌，富有彈性而整體性好，借助巖基對地質(zhì)功能的吸收，它又具有較強(qiáng)的抗震能力。拱壩的缺點(diǎn)：①拱壩是不設(shè)永久性橫縫的整體朝靜定結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)需計(jì)入溫度變化和地基位移對壩體應(yīng)力的影響；②拱壩體形復(fù)雜；③設(shè)計(jì)施工難度大，對施工質(zhì)量、筑壩材料強(qiáng)度和防滲要求，以及對地形地質(zhì)條件及地基要求均較高。3、選用土石壩土石壩是指由當(dāng)?shù)赝亮鲜匣蛲潦旌狭咸钪傻膲?。土石壩的?yōu)點(diǎn)：①就地取材，與混凝土相比，節(jié)省大量水泥，鋼材和木材，且減少了筑壩材料遠(yuǎn)途運(yùn)輸費(fèi)用；②對地質(zhì)地、形條件要求較低，任何不良地基經(jīng)處理后也均可筑土壩；③施工方法靈活，技術(shù)簡單，且管理方便，易于加高擴(kuò)建。土石壩的缺點(diǎn)：①不允許壩頂溢流，所需溢洪道或其它泄水建筑物與造價(jià)往往很大，；②在河谷狹窄，洪水流量大的河道上施工導(dǎo)流較混凝土壩困難；③采用粘性土料施工受氣候條件影響較大。4、確定壩型由于茅坪溪的防護(hù)壩地處山區(qū)交通條件差，公路標(biāo)準(zhǔn)低，運(yùn)輸不方便，如從外運(yùn)入筑壩材料，工程投資大大增加，因此不運(yùn)用重力壩。拱壩應(yīng)力分布均勻，利于發(fā)揮材料強(qiáng)度，節(jié)省工程量，但對地質(zhì)和地形要求嚴(yán)格，一般要求對稱均勻，因此地形不對稱，且地形地質(zhì)條件也不甚好，如采用拱壩，壩體相對條件差，不利于壩體強(qiáng)度穩(wěn)定，設(shè)計(jì)施工復(fù)雜。因此不宜選拱壩，茅坪溪防護(hù)壩因當(dāng)?shù)赝亮稀⑸车[料、石料豐富，可就地取材，節(jié)省大量運(yùn)輸費(fèi)用，而且綜合考慮土壩與其它壩型相比具有的特點(diǎn)，最終選擇土石壩。2.3.2土石壩類型的選擇影響土石壩壩型選擇的因素很多，其主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形與地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。經(jīng)過對各種因素進(jìn)行比較，選定技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。均質(zhì)壩材料單一，施工簡單，壩身粘性較大，壩基的透水性較大。將發(fā)生較大滲漏，故首先舍棄均質(zhì)壩。鋼筋混凝土斜墻壩容易因壩體沉陷而開裂，且費(fèi)用高，故也放棄。心墻壩與斜墻壩可在深厚的覆蓋層上修建，兩種壩型造價(jià)相差不大，優(yōu)缺點(diǎn)也無顯著差別，但心墻壩比斜墻壩適應(yīng)不均勻變形的能力和抗震的能力較強(qiáng)，且心墻壩工程量較小，基礎(chǔ)處理深度也小，故初步選定黏土心墻壩。本設(shè)計(jì)選用黏土心墻壩，主要原因有幾下幾點(diǎn)：黏土心墻壩對壩基和壩體的不均勻沉降比較容易適應(yīng)，對壩基條件要求較低；黏土心墻壩施工設(shè)備比較簡單，施工質(zhì)量也比較容易控制；黏土心墻壩能夠在早期蓄水，提前發(fā)揮水庫作用；黏土心墻壩位于壩體內(nèi)部，暴露面小，保溫條件好，受氣候影響小，在冬季也能夠施工，黏土心墻可全年施工；黏土心墻壩受外界氣候影響較小，受溫度的影響也較斜墻小，耐老化，因而能獲得較長的工作壽命；在地震地區(qū)心墻在防止塌滑與地震破壞方面比斜墻有利。除此之外，黏土心墻具有極佳的防滲性能及其較佳的適應(yīng)變形能力。且在產(chǎn)生裂縫后有一定的自愈能力，故黏土心墻壩是一個(gè)不錯(cuò)的方案。3壩工設(shè)計(jì)土石壩剖面的基本尺寸包括:壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡，防滲體與排水體的形式與尺寸等。3.1壩頂高程為防止庫水浸溢壩頂，壩頂水庫靜水位以上應(yīng)有足夠的波浪超高?！赌雺菏酵潦瘔卧O(shè)計(jì)規(guī)范》，（SDJ218-84）規(guī)定，其值按下式計(jì)算：式中：——風(fēng)沿水面吹過所形成的水面升高即風(fēng)壅水面超出庫水位的高度，m——自風(fēng)壅水面算起的波浪沿傾斜壩坡爬升的垂直高度，簡稱波浪爬高，m——水庫吹程，km或m——沿水庫吹程方向的平均水域深度，初擬時(shí)可近似取壩前水深，m——綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（1.5～5.0）×之間。計(jì)算一般 取3.6×（以km計(jì)）或3.6×（以m計(jì)）——計(jì)算風(fēng)速，m/s正常運(yùn)用條件下的Ⅰ、Ⅱ級壩采用＝（1.5～2.0）（多年平均最大風(fēng)速），正常運(yùn)用條件下的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級壩采用＝1.5，非常運(yùn)用條件下的各級土石壩采用。——風(fēng)向與壩軸線的夾角，（1°＞）β=0——安全加高，見附表一正常A=1.5非常A=1.0堤頂類型及運(yùn)用情況堤頂級別1234、5安全超高土壩、土堤正常1.51.00.70.5非常1.00.70.50.3混凝土閘壩、漿砌塊石閘壩正常0.70.50.40.3非常0.50.40.30.23.1.1按正常情況下計(jì)算壩頂高程D=10km波浪爬高式中：h——設(shè)計(jì)波浪高m——上游壩坡坡率規(guī)范（SDJ218-84）推薦采用蒲田驗(yàn)站統(tǒng)計(jì)分析公式計(jì)算R⑴計(jì)算波浪平均爬高(3-3)式中：與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的查表3-2=0.9經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由風(fēng)速V、壩前水深H及重力加速度g組成，查表3-3=m——坡系數(shù)，m=3.0,——平均坡高與坡長表3.2值護(hù)面類型護(hù)面類型光滑不透水護(hù)面混凝土及混凝土板護(hù)面草皮護(hù)面1.00.90.85~0.9砌石護(hù)面拋填兩層塊石（不透水基礎(chǔ)）拋填兩層塊石（透水基礎(chǔ)）0.75~0.850.60~0.650.50~0.55表3.3經(jīng)驗(yàn)系數(shù)《11.52.02.53.03.54.04.511.021.081.161.221.251.281.30①用下式計(jì)算平均坡高T(3-4)在水深較大時(shí)，吹程較小的情況下，既當(dāng) 時(shí)，式（3-4）可簡化為：式中水庫吹程D以m計(jì)算經(jīng)計(jì)算可知可用上式計(jì)算：=0.61②計(jì)算波浪平均周期公式為=4.0=3.12③計(jì)算平均波長=1.56×=15.19m⑵計(jì)算波浪設(shè)計(jì)爬高R在工程設(shè)計(jì)中，波浪設(shè)計(jì)爬高R按建筑物的級別確定，若級別為Ⅰ級，土石壩取保證率P=1%的波浪爬高R1%作為爬高R=R1%，由其相應(yīng)的波浪爬高保證率P，平均爬高R及俯表四所列數(shù)值設(shè)計(jì)波浪爬高R。R=2.23×0.866=1.932mY正常=0.0038+1.932+1.5=3.436m壩頂高程=175+3.436=178.44m3.1.2按非常情況計(jì)算壩頂高程非常運(yùn)用情況下的壩頂超高計(jì)算公式與正常情況下的一樣，所不同的是風(fēng)速來用多年平均最大風(fēng)速V=，壩前水深H=180.4-175+100=105.4⑴計(jì)算波浪平均爬高故取=1 帶入數(shù)據(jù)得=0.389計(jì)算波長平均周期=計(jì)算平均波長=1.56×2.4952=9.718R=2.23×0.553=1.233m=1.233+0.002+1.0=2.235m壩頂高程=校核洪水位+非常運(yùn)用情況超高=180.4+2.235=182.64m3.1.3考慮地震影響計(jì)算壩頂高程地震安全加高=地震涌浪加高+地震附加沉陷值+安全加高，地震涌浪加高一般為0.5~1.5m，應(yīng)根據(jù)地震烈度大小和不同的壩前水深，去大中小值，本設(shè)計(jì)去1米，地震附加沉陷值根據(jù)海域地震調(diào)查，對8-9度地震區(qū)，可取1.2%~1.44%，地震烈度較低時(shí)，取值相應(yīng)減小，本設(shè)計(jì)取1%的大壩高度，即為：（178.44-75）×1%=1.03m安全加高A=1.5地震安全護(hù)高=1+1.03+1.5=3.53m壩頂高程=175+3.53=178.53m3.1.4確定壩頂高程及壩高壩頂高程取上述三種情況的最大值，故需壩頂高程為183m，考慮在上游側(cè)設(shè)置1.2m的防浪墻，最終確定壩頂高程為183-1.2=181.8m，防浪墻高為183m，壩高=181.8-75=106.8m3.2壩頂寬度壩頂寬度取決于施工、構(gòu)造、運(yùn)行、抗震與防洪等要求。如壩頂設(shè)置公路或鐵路時(shí)，應(yīng)按交通要求確定。無特殊要求時(shí)，高壩最小頂寬10m~15m，中低壩為5m~10m。對心墻或斜墻壩還需要滿足其墻頂和兩側(cè)反濾層的布置要求，在寒冷地區(qū)，還應(yīng)使心墻或斜墻至壩面的最小距離大于凍土層厚度，以防防滲體凍壞，本設(shè)計(jì)壩高為106.8m，屬于高壩且壩頂有交通要求，擬定壩頂寬為12m。3.3壩坡土石壩邊坡的大小取決于壩型、壩高、筑壩材料、菏載、壩基性質(zhì)等因素，且直接影響到壩體的穩(wěn)定和工程量大小。由于石料在飽和狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度降低，且?guī)焖幌陆禃r(shí)，滲流力指向上游，對上游壩坡穩(wěn)定不利，因此土料相同時(shí)，上游坡應(yīng)比下游坡為緩。從壩型上看，上游壩坡較下游為緩；從荷載情況上，為適應(yīng)荷載向底部逐漸增加的特征，壩坡上陡下緩，故土石壩上、下游坡一般做成變坡時(shí)，由上至下逐漸放緩，相鄰壩坡率差為0.25~0.5,若壩基較弱時(shí)，最后一級壩坡宜緩以利于壩坡穩(wěn)定。綜上所述，對擬壩坡時(shí)，坡度一般為1:2~1:4，再下游壩面的變坡處一般而設(shè)置馬道，其寬度長取1.5~2.0m，以攔截并排除雨水防止嚴(yán)重沖刷壩面，并兼作交通，檢查觀測之用，也有利于壩坡穩(wěn)定。擬定上游壩坡為1:2.75,1:3.0,1:3.25,1:3.5,在高150、125、110各變坡一次，下游坡自上而下為1:2.5、1:2.75、1:3.0，在高程為150、125處設(shè)寬為2米的馬道。如圖3-2示：3.4壩體與壩基防滲設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用黏土心墻防滲體，黏土心墻位于壩體中央。由囊土筑成，頂高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)洪水位0.3—0.6米,且不低于校核洪水位.故取墻頂高程為181米,考慮機(jī)械施工需要,墻頂厚度應(yīng)不小于3.0米,取4米,兩側(cè)邊坡取1:0.33.5排水體設(shè)備土石壩防滲體采用黏土心墻，雖然滲透系數(shù)很小，但仍會有一定的滲水，故在壩體下游側(cè)設(shè)置排水設(shè)備，其作用是控制和引導(dǎo)滲流安全的排出壩體外，降低壩體浸潤線和孔隙水壓力，增強(qiáng)壩坡穩(wěn)定保護(hù)下游壩坡免受凍漲破壞，排水體由塊石及其流層組成，要求其具有充分地排水能力，不堵塞，以保證壩體和壩基不發(fā)生滲透破壞，而且便于觀測和檢修。貼坡排水構(gòu)造簡單，便于維修，但不能降低浸潤線且宜水凍失效；棱體排水可降低浸潤線，防止壩體凍漲，保護(hù)壩腳，免受尾水淘刷，且對壩坡有穩(wěn)定作用，增加壩坡穩(wěn)定性是一種可靠有效、應(yīng)用廣泛的排水形式，適用于壩體河槽部位，較高的壩成石料豐富的地區(qū)；褥墊排水對地基不均勻沉陷的適應(yīng)性差，易斷裂，維修困難，因此單獨(dú)采用這種形式的不多；管網(wǎng)式排水較為復(fù)雜，不便采用；綜合排水也較復(fù)雜，不便采用。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用棱體排水，初擬定棱體頂高程為110.0m，其壩寬根據(jù)檢查觀測及施工要求確定不小于1.0m時(shí)，一般為1-2m，本設(shè)計(jì)取6m，棱體內(nèi)坡由施工條件確定，一般為1:1~1:1.5，本設(shè)計(jì)取1:1.5，外坡根據(jù)壩基抗剪強(qiáng)度和施工條件確定，一般為1:1.5~1:2.0，本設(shè)計(jì)取1:2.0，為使?jié)B流溢出坡降分布的更均勻，在棱體上游坡腳處應(yīng)避免出現(xiàn)銳角，目的是為了使出的滲流坡降分布的更加均勻和減少最大水力坡降。4滲流計(jì)算4.1設(shè)計(jì)說明4.1.1土石壩滲流分析的任務(wù)土石壩的剖面尺寸初步擬定后，必須進(jìn)行滲流分析和穩(wěn)定分析，為確定經(jīng)濟(jì)可靠的壩體剖面提供依據(jù)，滲流分析的主要任務(wù)是：⑴確定壩體浸潤線和下游溢出點(diǎn)的位置，為壩體穩(wěn)定計(jì)算和排水體選擇提供依據(jù)；⑵計(jì)算壩體與壩基的滲流量，以計(jì)算水庫滲漏損失，和確定排水體尺寸；⑶計(jì)算壩體與壩基的滲流溢出處的滲透坡降，以驗(yàn)算其滲透穩(wěn)定性。4.1.2滲流分析的工況滲流計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮水庫運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，一般需考慮計(jì)算下列幾種工況：⑴上游正常蓄水位175.0m與下游相應(yīng)最低水位106.4m，此時(shí)壩內(nèi)滲流的坡降最大，易產(chǎn)生滲透變形；⑵上游校核洪水位180.4m與下游相應(yīng)最高水位107.3m，此時(shí)壩內(nèi)浸潤線最高，滲流也最大；分析時(shí)，常根據(jù)河谷地形情況，選若干、單寬壩坡，按二元滲流問題考慮，壩坡柱號為0+118、0+221、0+347、0+456、0+544、0+652、0+757、0+882。4.1.3滲流分析的方法土石壩滲流分析的方法有公式計(jì)算法（流體力學(xué)法、水力學(xué)法、有限單元法）流網(wǎng)法和電模擬法，本設(shè)計(jì)采用水力學(xué)法，水力學(xué)法建立在一些基本假定上，是一種近似解法，只能求得過水?dāng)嗝嫔蠞B流要素的平均值，但其計(jì)算簡單，且精度一般能夠滿足工程要求。4.2滲流計(jì)算4.2.1基本假定⑴壩體土料為均質(zhì)，壩體內(nèi)任一點(diǎn)在各方向上的滲透系數(shù)相同且為常數(shù)；⑵滲流二元穩(wěn)定層流，流動(dòng)運(yùn)動(dòng)符合達(dá)西定律：V=KJ（V為滲透流速，K為滲透系數(shù)，J為滲透坡降）⑶滲流為漸變流，任意過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的坡降和流速相同。4.2.2滲流計(jì)算基本公式一般心墻土料的滲透系數(shù)K0比壩殼土石料的滲透系數(shù)K小的多，這時(shí)能夠忽略壩殼的滲透作用，認(rèn)為心墻前水位與庫水位齊平，計(jì)算時(shí)心墻和截水槽按平均厚度計(jì)算，可按（4-1）計(jì)算單寬流量（4-1）其中：K0——為心墻透水系數(shù)cm/s——壩前水深，T——透水地基厚度m——心墻后水深，——心墻的平均厚度，經(jīng)過心墻下游壩體和壩基的單寬流量為：（4-2）其中：K——壩身材料的滲透系數(shù)6×10-4m/sKT——透水地基透水系數(shù)6.68×10-4m/sL——透水區(qū)域mH2——下游水深mM3——排水體坡坡率根據(jù)水流連續(xù)條件有,聯(lián)力求解式（4-1）和（4-2）可求得h為：（4-3）式中：=將(4-3)帶入（4-1）或（4-2）可求得q，心墻內(nèi)浸潤線可連成直線，心墻后，浸潤線按式（4-4）計(jì)算，但式中應(yīng)代換為h，（4-4）計(jì)算簡圖如圖所示：4.2.3總滲流量計(jì)算總滲流計(jì)算時(shí)，一般是根據(jù)地形和地基，透水層分布情況，將壩體沿壩軸線分成若干曲邊壩段，見圖4-2，先計(jì)算各坡交界處的壩體單寬滲流量，然后按下式計(jì)算全壩的總滲流，：（4-5）式中：……——各壩段長度m……——各壩段交界處的壩體單寬流量4.3滲流計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果見表4-1,4-2。表4-1穩(wěn)定滲流期滲流計(jì)算成果表▽上游=175m▽下游=106.4m編號樁號LTH1H2K0KKTmA1A2A3hqL⑴0+0000⑵0+1182060.5102501×10-86×10-46.68×10-42.59.92×10-61.1×10-45.63×10-70.00262.81×10-7118⑶0+22125146.59.748.501×10-86×10-46.68×10-42.6254.10×10-64.41×10-51.32×10-60．0156.59×10-7106⑷0+34730202.510.574.55.91×10-86×10-46.68×10-42.752.74×10-63.46×10-55.14×10-46.011.16×10-6126⑸0+45635.5248.9810.895.526.91×10-86×10-46.68×10-42.751.86×10-62.90×10-54.01×10-333.41.32×10-6109⑹0+54435.8261.3521.510031.41×10-86×10-46.68×10-42.751.73×10-65.49×10-56.71×10-338.21.56×10-688⑺0+65230202.5974.55.91×10-86×10-46.68×10-42.752.74×10-62.96×10-54.58×10-46.041.12×10-6108⑻0+75125135.710.533.501×10-86×10-46.68×10-42.754.42×10-65.15×10-57.3×10-70.0073.65×10-7105⑼0+882206091001×10-86×10-41×10-52.751×10-59.95×10-51.4×10-70.00076.99×10-8125⑽0+1071189Q=×10-7×[2.81×118+(2.81+6.59)×106+(6.59+11.6)×126+(11.6+13.2)×109+(13.2+15.6)×88+(15.6+11.2)×108+(11.2+3.65)×105+(3.65+0.699)×125+0.699×189=6.99×10-4m/s表4-2校核水位滲流計(jì)算成果表▽上游=180.4m▽下游=107.3m編號樁號LTH1H2K0KKTmA1A2A3hqL⑴0+0000⑵0+1182060.51030.401×10-86×10-46.68×10-42.59.92×10-61.1×10-47.66×10-70.00353.83×10-7118⑶0+22125146.59.753.901×10-86×10-46.68×10-42.6254.10×10-64.41×10-51.58×10-60.0187.90×10-7106⑷0+34730202.510.579.96.81×10-86×10-46.68×10-42.752.71×10-63.46×10-56.14×10-46.9801.31×10-6126⑸0+45635.5248.9810.8100.927.81×10-86×10-46.68×10-42.751.84×10-62.89×10-54.27×10-334.91.46×10-6109⑹0+54435.8261.3521.5105.432.31×10-86×10-46.68×10-42.751.71×10-65.49×10-57.06×10-339.71.73×10-688⑺0+65230202.5979.96.81×10-86×10-46.68×10-42.752.71×10-62.96×10-55.50×10-47.021.27×10-6108⑻0+75125135.710.538.901×10-86×10-46.68×10-42.754.42×10-65.15×10-59.32×10-70.0094.66×10-7105⑼0+8822060915.401×10-86×10-46.68×10-42.751.00×10-59.95×10-52.57×10-70.00131.29×10-7125⑽0+1071189Q=×10-7×[3.83×118+(3.83+7.90)×106+(7.90+13.1)×126+(13.1+14.6)×109+(14.6+17.3)×88+(17.3+12.7)×108+(12.7+4.66)×105+(4.66+1.29)×125+1.29×189=8.109×10-4m/s4.4滲流穩(wěn)定結(jié)果分析4.4.1正常蓄水位下滲流穩(wěn)定分析滲流量：水庫每日滲漏量，故能滿足防滲要求。滲透穩(wěn)定：對非黏性土，滲透破壞型式的判別可參考伊斯妥明娜法，根據(jù)土體的不均勻系數(shù)來判定：時(shí)為流土?xí)r為管涌時(shí)不定根據(jù)砂礫料顆粒級配曲線查得；，則；滲透破壞型式為管涌。管涌自上而下滲流的臨界坡降公式為：（4-6）式中：——相應(yīng)于粘粒級配曲線上含量為3％的粒徑，——土壤的滲透系數(shù)，——土壤孔隙率，初步擬定為0.33對壩基內(nèi)水平方向產(chǎn)生的臨界坡降為：（4-7）式中：——土的內(nèi)摩擦角，管涌的允許坡降為：(自下而上滲流)（4-8）（水平向滲流）（4-9)式中：為安全系數(shù)，根據(jù)建筑物級別和土壤類別選用，一般取，，則有：=(自下而上滲流)（水平向滲流）滲流逸出點(diǎn)的實(shí)際滲透坡降為：(4-10)已知；近似取計(jì)算長度則；因?yàn)?，故滿足滲透穩(wěn)定要求。4.4.2校核洪水位下滲流穩(wěn)定分析分析過程同正常蓄水位。5土石壩壩坡穩(wěn)定分析及計(jì)算5.1設(shè)計(jì)說明5.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)對土石壩進(jìn)行穩(wěn)定分析的目的，是經(jīng)過計(jì)算壩體剖面的穩(wěn)定安全度來檢驗(yàn)壩坡在各種工況下是否安全，斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理。壩坡坍滑失穩(wěn)滑裂面的形式主要與壩體結(jié)構(gòu)型式、壩基情況和壩的工作條件等因素有關(guān)。主要有以下幾種：（1）曲線形滑裂面。當(dāng)為黏性土壩坡時(shí)，其失穩(wěn)滑裂面呈上陡下緩的曲面，穩(wěn)定計(jì)算時(shí)常假定為一圓柱面，其在壩體剖面的投影是一個(gè)圓弧，稱滑弧。滑裂面的位置，如壩基為掩飾或堅(jiān)硬的土層時(shí)，多從壩腳處滑出；當(dāng)壩基土質(zhì)與壩體相近或更軟弱時(shí)，滑裂面可能深入壩基從壩腳滑出。（2）直線或折線形滑裂面。當(dāng)滑裂面經(jīng)過由砂，沙礫石等材料構(gòu)成的無黏性土壩坡時(shí)，在壩坡剖面上的投影是一直線或折線。當(dāng)壩坡干燥或完全浸入水中時(shí)呈直線，部分浸水時(shí)為折線，斜墻壩上游失穩(wěn)時(shí)，常沿斜墻與壩體交界面滑動(dòng)。（3）復(fù)合斷裂面。當(dāng)壩坡由幾種不同性質(zhì)的土料組成或壩基存在軟弱層時(shí)，滑裂面往往是由直線和曲線組成的復(fù)合型，在黏土為曲線，在無黏性土內(nèi)或軟弱層上為直線。5.1.2計(jì)算工況（1）庫水位最不利時(shí)的上游壩坡，這種不利水位大致在壩底以上1/3壩高處；（2）上游為正常蓄水位，下游為相應(yīng)最低水位的下游壩坡；（3）校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流的下游壩坡；（4）施工或竣工期的上下游壩坡；5.1.3計(jì)算斷面本設(shè)計(jì)只針對最大剖面。5.1.4控制標(biāo)準(zhǔn)表5-1容許最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)運(yùn)用條件工程級別ⅠⅡⅢⅣ正常運(yùn)用非常運(yùn)用正常運(yùn)用加地震1.301.201.101.251.151.051.201.101.051.151.051.005.2穩(wěn)定計(jì)算5.2.1庫水位最不利時(shí)的上游壩坡5.2.1.1基本與原理與計(jì)算方法（折線法）屬于部分浸水的無黏性土壩坡穩(wěn)定分析。對于部分浸水的無黏性土壩坡，因水上水下土壤力學(xué)性能不同，滑裂面近似為一折面，折點(diǎn)高程大致在水位附近?；瑒?dòng)土體在折點(diǎn)處還形成塊間破裂面DE，破裂面的方位當(dāng)壩基土料內(nèi)摩擦角大于壩體土料內(nèi)摩擦角時(shí)傾向上游；反之傾向下游。為分析方便取為鉛直方向。破裂面作用力P與該面法線的夾角等于土料的內(nèi)磨擦角，為方便計(jì)算，假定P與上滑塊底裂面平行。用折線法計(jì)算滑動(dòng)土體的穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，采用“安全的極限平衡法”。所謂“極限平衡”是認(rèn)為滑動(dòng)面上的靜摩擦力達(dá)到最小值?！鞍踩笔侵干鲜鰳O限平衡是在一定安全儲備條件下的。假定各滑動(dòng)面上有相似的安全系數(shù)K?；瑒?dòng)面上土料的抗剪力除以K后作為計(jì)算抗剪力。設(shè)圖中ADC為任一滑動(dòng)面，折點(diǎn)在D點(diǎn)，塊間破裂面DE將滑動(dòng)土體分為兩塊，其重量分別為W、W，兩塊間作用力為P，起方向平行與DC。兩塊土體底面土料內(nèi)摩擦角分別為、。由于塊BCDE沿DC方向力的平衡可得[見圖5·2（a）]：P-Wsin+W=0(5-1)由于土塊ADE沿AD方向力的平衡得[見圖5—2（b）]:(5-2)聯(lián)立以上二式即可求得K。若，并令；(5-3)，，由以上二式可解得：(5-4)式中，；；。則安全系數(shù)在上述計(jì)算中,水位及、都是任意假定的。為求得最小安全系數(shù),應(yīng)假設(shè)不同的水位和、值。具體計(jì)算時(shí),先假定若干個(gè)水位和、值具體計(jì)算時(shí)，先假定若干水位(至少3種個(gè))，在每一水位下假定至少3個(gè)，對每個(gè)至少假定3個(gè)，分別計(jì)算出安全系數(shù)，其中最小者即為所求壩體穩(wěn)定安全系數(shù)。5.2.1.2計(jì)算過程計(jì)算簡圖如下所示 ①假定上游水位109m按下式計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)：已知；；假定；；為計(jì)算方便上游坡率取平均值3.125,取單寬，重量，分別由下式計(jì)算：上二式中：已知；；則則在中，；于是得：由于已知干容重＝濕容重＝；比重；水容重；孔隙率；求得浮容重：；即可求得滑動(dòng)土體重：代入安全系數(shù)計(jì)算公式得：整理后解得：②假定上游水位為111m、110m及不同的；同理可得計(jì)算結(jié)果如表5－1所示：不利水位情況下上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算表表5-1水位（m）(KN)(KN)10910273604.4638178.232.1827.534471.92.2028326692.22112742177.628506.91.8527.544579.11.912846443.71.85122253062.219903.82.1322.529017.32.182326402.42.18110.682739472.241855.222.1927.537571.872.1928370212.19103839755.5286620.822.493937701.12.514035732.72.23122233340520406.2,0722.530548.12.1623277881.12.15111102741281.3842551.952.2427.5393412.2628374942.28112438533.4724666.81.5624.536168.681.62253385.461.69122234432.221146.317422.53166.91.762328956.61.80結(jié)果分析：此種情況下壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，K==1.56〉[K]=1.2。滿足穩(wěn)定要求5.2.2施工或竣工期的上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算及穩(wěn)定滲流期的計(jì)算此幾種工況采用圓弧法。5.2.2.1基本原理與計(jì)算方法圓弧法主要用于黏性土壩坡如均質(zhì)壩、厚斜墻壩、厚心墻壩等的穩(wěn)定計(jì)算（于是也用于非黏性土質(zhì)壩）。其基本原理是假定滑動(dòng)面為一圓柱面，將滑動(dòng)面內(nèi)土體視為剛體，失穩(wěn)是該土體繞圓弧的中心旋轉(zhuǎn)，沿壩軸方向取單寬壩段按平面問題進(jìn)行分析。計(jì)算時(shí)將滑動(dòng)面以上的土劃分成若干鉛直土條，求出各土條對滑弧中心的抗滑力矩之和和滑動(dòng)力矩之和，二者之比為該滑弧的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，即(5-5)按是否計(jì)及土條間的作用力，圓弧法又分為兩種：一是不計(jì)土條間作用力的簡單方法，又稱瑞典圓弧法;二是考慮土條間水平力作用，忽略豎向力作用的簡化的畢肖普法。前者計(jì)算簡單，偏于安全，單精度較差；后者較合理，結(jié)果較精確，但需迭代計(jì)算，較麻煩。中國規(guī)范規(guī)定，對Ⅰ、Ⅱ級高中壩以及一些比較復(fù)雜的情況，應(yīng)同時(shí)采用瑞典圓弧法和計(jì)土條件作用力的方法（如簡化的畢肖普法或其它嚴(yán)格的方法）。對于后者，最小安全系數(shù)的容許值應(yīng)比附表五中規(guī)定值提高10%左右，對Ⅰ級壩的正常運(yùn)用情況，安全系數(shù)不小于1.5。5.2.2.2最危險(xiǎn)滑弧位置的確定上述滑動(dòng)圓弧的圓心和半徑是任意選定的，求出的穩(wěn)定安全系數(shù)不一定是最小的。最小安全系數(shù)必須經(jīng)過試算才能得到。如何用最少的試算次數(shù)找到最小的安全系數(shù)，主要有兩種方法。(1)B.B方捷耶夫法。該法最小安全系數(shù)的滑弧圓心在扇形范圍內(nèi)，見圖5-1。此扇形面積的兩個(gè)邊界為由壩坡中點(diǎn)引出的兩條直線，一條鉛垂線，一條與平均壩坡線成85°角；另外兩個(gè)邊界為以為圓心所作的兩個(gè)圓弧，內(nèi)外弧半徑。內(nèi)外弧半徑RR，查附表5-2所示。表5-2R內(nèi)、R外值表壩坡1：11：21：31：41：51：6R/HR內(nèi)0.750.751.01.52.23.0R外1.501.752.303.754.805.50(2)費(fèi)蘭紐斯法該法認(rèn)為最危險(xiǎn)的滑弧的圓心在圖4—3所示直線的延長線附近，圖中H為壩高、值查附表5-3。表5-3、值表壩坡的坡度1:1.51:2.01:3.01∶4.0（o）26252525（o）35353536上述兩種方法，適用于均質(zhì)壩，其它壩型也可參考。實(shí)際運(yùn)用時(shí)常將二者結(jié)合應(yīng)用，即認(rèn)為最危險(xiǎn)的滑弧圓心在扇形面積中線附近，并安以下步驟計(jì)算最小安全系數(shù)。1）首先定出距壩頂為2H、距壩址B為4.5H的點(diǎn)再從壩址和壩頂引出直線和，它們分別與下游壩坡及壩頂成、角，并相交于點(diǎn)，連接直線，再用方捷耶夫法給出，這樣即可定出線。2）在線上選取幾個(gè)圓心O、O、O等，分別作經(jīng)過B點(diǎn)的滑弧，然后按公式分別計(jì)算安全系數(shù)K，并按比值將K值標(biāo)在相應(yīng)的圓心上，且連成曲線找出最小的K值。3）再經(jīng)過線上K值最小的點(diǎn)，作的垂線N—N，并在N—N上選幾個(gè)圓心如O、O等，分別過B作圓弧并計(jì)算K，找出N—N上最小值，一般認(rèn)為該K值即為經(jīng)過B點(diǎn)的最小安全系數(shù)，按比例畫在B點(diǎn)[有時(shí)為了更精確，還要經(jīng)過N—N線上K值最小的點(diǎn)再做垂線N—N（圖中未畫出）求出其上最小K值。4）而后根據(jù)壩基土質(zhì)情況，在壩坡上或壩址外在選數(shù)點(diǎn)B、B、B等，同上方法求出最小安全系數(shù)K、K、K等并按比例標(biāo)在B、B、B點(diǎn)上，與B點(diǎn)K連成曲線找K。5.2.2.3瑞典圓弧法求壩體穩(wěn)定安全系數(shù)1．基本公式為簡化分析，現(xiàn)只考慮自重荷載。對如圖4—4，所示的壩坡，以土條為例，其自重，式中為土條高度，為土條寬度，為土壤容重。自重在滑動(dòng)面上的切向分力起促滑作用，法向分力在滑動(dòng)面上產(chǎn)生摩擦力體抗滑作用。式中為土條底部重點(diǎn)所在半徑與鉛直線的夾角，是土條在滑動(dòng)面處的內(nèi)摩擦角。滑弧長度上的凝聚力起抗滑作用，為該土條在滑動(dòng)面處土壤的單位凝聚力。在滑動(dòng)面上總滑動(dòng)力為，總抗滑力為，分別對圓心O取力矩，抗滑力矩，則壩坡穩(wěn)定系數(shù)K為K=上式即為瑞典圓弧法的基本公式穩(wěn)定滲流期壩坡穩(wěn)定計(jì)算當(dāng)采用總應(yīng)力法時(shí)，由于穩(wěn)定滲流期土體已經(jīng)固結(jié)，應(yīng)采用固結(jié)不排水剪試驗(yàn)的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)、。途中計(jì)算時(shí)，浸潤線以上采用濕容重，浸潤線與壩外水位之間采用飽和容重，壩外水位以下采用濕容重見圖4—3。則滑弧穩(wěn)定系數(shù)為k但采用有效應(yīng)力法時(shí)，可應(yīng)用流網(wǎng)確定土條的超靜空隙水壓力，（為土條地面中心至壩外水面的高差，例如圖4—4中土條，），從自重的法向分力中扣除，同時(shí)采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，則滑弧穩(wěn)定安全系數(shù)為k詳細(xì)計(jì)算如下表格所示表5-4瑞典圓弧法驗(yàn)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算表工況：正常蓄水位圓心：O1半徑：268m土條寬度：24m滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinαcosαφtgφWcosαWsinαWcosαtgφKh1h2h3h1h2h3h1h2h3h1h2h3-4431899.84-0.3420.940340.675178.85-649.751205.452.09-318107601.76-0.2590.966340.6757473.30-1968.864956.73-22311613625.1-0.1740.985340.67513420.66-2370.769058.95-12321814438.4-0.1040.995340.67514366.211501.599697.1901611102017224.301340.67517224.32011626.421127321922518.70.0870.996340.67522428.651959.1315139.3421610321825488.00.1910.982340.67525029.224868.2116894.7232016321228615.70.2760.961340.67527499.677897.9318562.284242032430193.90.3580.934340.67528201.1210809.4219035.76528242430689.30.4690.883340.67527098.6314393.2718291.58636281232912.60.5590.829340.67527284.5818398.1718417.097121030246960.6430.766360.72718917.1415879.5313752.76810104113280.7660.643360.7277283.908677.255295.409315120.8190.574360.727867.891238.33630.96∑77630.28162564.6表5-5瑞典圓弧法驗(yàn)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算表工況：正常蓄水位圓心：O2半徑：256m土條寬度：24m滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinαcosαφtgφWcosαWsinαWcosαtgφKh1h2h3h1h2h3h1h2h3h1h2h3-5884341.12-0.4690.883340.6753833.21-2035.992587.422.20-422129230.88-0.3750.927340.6758557.03-3461.585775.99-34321815302.4-0.2760.961340.67514705.6-4233.469926.28-2181041916374.2-0.1910.982340.67516079.50-3127.4810853.66-14821621.15703.6-0.0870.996340.67515640.87-1366.2210557.590168322025021.401340.67525021.44016889.471201232182822440.1050.995340.67528082.882963.5218955.942242040833442.60.2080.978340.67532706.826956.0522077.103242440233834.20.2920.956340.67532349.369879.6021835.82430284037900.80.3910.921340.67534906.6414819.2123561.98536284040492.80.4850.875340.67535431.219639.0123916.06620403237347.80.5740.819340.67530587.8821437.6620646.827123010626754.70.6820.731340.67519557.7018246.7213201.458236190080.7310.656360.72712469.2513894.859065.149423040.8570.515360.7271186.561974.53862.63∑95586.42210713.3表5-6 瑞典圓弧法驗(yàn)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算表工況：正常蓄水位圓心：O3半徑：272m土條寬度：24m滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinαcosαφtgφWcosαWsinαWcosαtgφKh1h2h3h1h2h3h1h2h3h1h2h3-4221085.28-0.3420.940340.6751020.16-371.17688.612.05-31686516.48-0.2760.961340.6756262.34-1798.554227.08-2281611945.2-0.1740.985340.67511766.10-2078.4879428-0.1050.995340.67515764.62-1663.6010641.120201482119337.301340.67519337.28013052.6613124212019115.30.0870.996340.67519038.821663.0312851.202168321924750.70.1740.985340.67524379.464306.6316456.1332012321226599.70.2590.966340.67525695.306889.3217344.324241632829260.80.3420.940340.67527505.1510007.1918565.98528203230839.00.4380.899340.67527724.3013507.5018713.90636242033062.40.5450.839340.67527739.3518019.0118724.067401221229773.40.6290.777360.72723133.9618727.4916818.3988461010975.20.7190.695360.7277627.767891.175545.3891260480.8090.588360.7273556.224892.832585.37∑79992.37164156.3表5-7瑞典圓弧法驗(yàn)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算表工況：校核水位圓心：O1半徑：268m土條寬度：24m滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinαcosαφtgφWcosαWsinαWcosαtgφKh1h2h3h1h2h3h1h2h3h1h2h3-4221085.28-0.3420.940340.6751020.16-371.17688.612.23-31686516.48-0.2590.966340.6756294.92-1687.764249.07-2281611945.5-0.1910.982340.675117320.3-2281.5579171-0.0870.996340.67517231.92-1505.2011631.540201682120201.301340.67520201.28013635.8612024180.20.0870.996340.67519930.201740.8913452.88228281824549.20.1910.982340.67524107.244688.8816272.383361281226884.80.2760.961340.67525836.297420.2017439.50444228228137.60.3750.927340.67526083.5610551.617606.4055222028886.40.4380.899340.67525968.8712652.2417528.996603829597.80.5590.829340.67524536.5416545.1516562.1773012420630.40.6290.777360.72716029.8212976.5211653.68843489076.80.7430.669360.7276072.386744.064414.6292218720.8190.574360.7271074.531533.17781.18∑69007.03153834.8表5-8瑞典圓弧法驗(yàn)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算表工況：校核水位圓心：O2半徑：272m土條寬度：24m滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinαcosαφtgφWcosαWsinαWcosαtgφKh1h2h3h1h2h3h1h2h3h1h2h3-411542.64-0.3420.940340.675510.08-185.58344.312.00-316127599.36-0.2590.966340.6757340.98-1968.234955.16-2321613032.9-0.1910.982340.67512798.37-2489.3086388-0.0870.996340.67517501.55-1528.7511813.550201682120201.301340.67520201.28013635.86120242020551.70.0870.996340.67520469.471787.9913816.89228281625090.60.1910.982340.67524638.93-4792.3016631.283321281225156.80.2760.961340.67524175.686943.2816318.59440228426951.10.3750.927340.67524983.6110106.6416863.9454832828745.30.4380.899340.67525842.0112590.4317443.3566042431184.60.5590.829340.67525852.0717432.2117450.14736124419420.80.6290.77360.72715089.9612215.6810970.40820620215040.7430.669360.72714386.1815977.4710458.75910463360.8190.574360.7273636.865189.182644.00∑80863.32161985.12表5-9瑞典圓弧法驗(yàn)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算表工況：校核水位圓心：O3半徑：256m土條寬度：24m滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinαcosαφtgφWcosαWsinαWcosαtgφKh1h2h3h1h2h3h1h2h3h1h2h3-4221085.28-0.3420.940340.6751020.13-371.17688.612.02-316127599.36-0.2590.966340.6757340.98-1968.234955.16-2301612489.1-0.1910.982340.67512264.32-2385.2382784-0.0870.996340.67516962.28-1481.6411449.540201682120201.301340.67520201.28013635.86120242020551.70.0870.996340.67520469.471787.9913816.89228281824519.20.1910.982340.67524107.244688.8816272.383361281226884.80.2760.961340.67525836.297420.2017439.50442330428860.50.3750.927340.67526753.6610822.6818058.7254632427881.30.4380.899340.67525065.2712210.0016919.066603829597.80.5590.829340.67524536.5416545.1516562.167328419593.60.6290.777360.72715224.2312324.3711068.01816620197760.7430.669360.7271320.1414693.579618.3198664800.8190.574360.7273719.525307.122704.09∑79595.5161466.7表5-10瑞典圓弧法驗(yàn)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算表工況：施工期圓心：O1半徑：260m土條寬度：20m滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinαcosαφtgφWcosαWsinαWcosαtgφKhγhγhγhγ-46186184320-0.3080.951360.7274108.32-1330.562986.72.26-31418141810080-0.2310.973360.7279807.84-2328.487130.3-22218161813680-0.1540.988360.72713515.8-2106.729826-13018241819440-0.0770.997360.72719381.68-1496.8814090.502018181820182088001360.72720880015179.76148182018244800.0770.997360.72724406.561884.9617743.56256181818280800.1540.988360.72726320.324102.5619055.9364181418288000.2310.973360.72727321.86486.4819862.947418618295200.3080.951360.72727388.88870.419911.6558218295200.3850.923360.72727246.9611365.219808.568218280800.4620.887360.72721146