面板堆石壩初步設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文資料學(xué) 院： 水利水電與建筑學(xué)院 專 業(yè)： 水利水電工程 年 級(jí)： 2009級(jí) 學(xué) 號(hào) 20090956 日 期： 2013年4月 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制水利水電與建筑學(xué)院本科生畢業(yè)論文包羅水庫(kù)大壩工程初步設(shè)計(jì)BaoLuoReservoirDamProjectPreliminaryDesign黃潔榮指導(dǎo)教師： 王福來(lái)助教云南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆明黑龍?zhí)?50201學(xué)院：水利水電與建筑學(xué)院專業(yè)：水利水電工程年級(jí)： 2009級(jí)論文提交日期：2013年4月26日答辯日期:2013年5月12號(hào)云南農(nóng)業(yè)大學(xué)2013年4月包羅水庫(kù)大壩工程初步設(shè)計(jì)黃潔榮（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電與建筑學(xué)院，昆明6502010）摘要通過(guò)對(duì)云龍縣包羅水庫(kù)大壩工程初步設(shè)計(jì)，使我們對(duì)新建水庫(kù)設(shè)計(jì)有一定的理解，也對(duì)整個(gè)水利水電工程行業(yè)設(shè)計(jì)有一定的了解，為畢業(yè)后工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。結(jié)合包羅水庫(kù)地形、地質(zhì)情況完成云龍縣包羅水庫(kù)水庫(kù)擋水建筑物（大壩）的平面布置，在此基礎(chǔ)上完成擋水建筑物工程初步設(shè)計(jì)。通過(guò)完成云龍縣包羅水庫(kù)擋水建筑物的初步設(shè)計(jì)，使我了解并掌握了水庫(kù)工程擋水建筑物的平面布置，建筑物結(jié)構(gòu)體型布置與分析計(jì)算；使設(shè)計(jì)成果直接用于工程，較好地發(fā)揮生產(chǎn)效益和社會(huì)效益也使我們對(duì)水庫(kù)新建步驟及其內(nèi)容有一定的了解和認(rèn)識(shí)也使我了解到水利水電工程行業(yè)設(shè)計(jì)都應(yīng)該要按照規(guī)范進(jìn)行，一切都要有依據(jù)。通過(guò)完成云龍縣包羅水庫(kù)擋水建筑物的初步設(shè)計(jì)，我對(duì)工程設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及計(jì)算書(shū)的能力有一定提高，鞏固了大學(xué)四年里所學(xué)的知識(shí)，為我畢業(yè)后的工作打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：水庫(kù)區(qū)；壩址區(qū)；工程地質(zhì)；水利水電工程；設(shè)計(jì)規(guī)范；堆石壩；天然建筑材料。BaoluoReservoirDamProjectPreliminaryDesignHuangJieRong（Yunnanagricultureuniversityinstituteofwaterconservancyandhydropowerand

architecture，Kunming650201）ABSTRACTThroughtotheyunlongcountybaoluoreservoirdamprojectpreliminarydesign，Enablesustonewreservoirdesignhaveacertainunderstanding,alsoforthewholewaterresourcesandhydropowerengineeringdesignindustryhasacertainunderstanding,tolayasolidfoundationforaftergraduationwork.Topographyandgeologyinbaoluoreservoiryunlongcountyreservoirwaterretainingcoverreservoir(dam)theplanelayoutofbuildings,onthebasisofthecompletewaterretainingstructureprojectpreliminarydesign.Bycompletingyunlongcountybaoluoreservoirforpreliminarydesignofwaterretainingstructure,mademeunderstandandgraspthereservoirprojectplanearrangementofthewaterretainingstructure,thestructuresizelayoutandcalculation;Directlyusedinengineeringdesigns,betterplaytoproductionefficiencyandthesocialbenefitsalsomakeustoreservoirconstructionstepanditscontentshavecertainunderstandingandalsomademeunderstandtothewaterresourcesandhydropowerengineeringdesignshouldbecarriedoutinaccordancewiththespecification,everythingallwanttohavethepletingyunlongcountybaoluoreservoirwaterretainingstructurepreliminarydesign,Iforengineeringdesign,calculation,drawing,writing,designspecificationandcalculationabilityhavecertaintoimprove,toconsolidatewhattheyhavelearnedintheuniversityfouryearsofknowledge,foraftergraduation,Iworkhaslaidasolidfoundation.Keywords：Reservoirarea;Damarea;Engineeringgeology;Waterconservancyandhydropowerengineering;Designspecification;Rockfilldam;Naturalbuildingmaterials.TOC\o"1-5"\h\z基本資料 1\o"CurrentDocument"1.1壩址區(qū)自然條件 1\o"CurrentDocument"1.2地址概況 11.3建筑材料 1\o"CurrentDocument"1.3.1防滲粘土料 1\o"CurrentDocument"1.3.2粘土的物理性質(zhì)指標(biāo) 21.3.3壩殼料（風(fēng)化料） 2\o"CurrentDocument"1.3.4壩殼料（風(fēng)化料）的物理性質(zhì)指標(biāo) 2\o"CurrentDocument"1.3.5堆石料 2\o"CurrentDocument"1.3.6堆石料的物理性質(zhì)指標(biāo) 31.3.7反濾料 3\o"CurrentDocument"1.3.8反濾料的物理性質(zhì)指標(biāo) 3壩型確定及其壩軸線選取 3壩型選擇 4\o"CurrentDocument"3.1均質(zhì)壩 4\o"CurrentDocument"3.1.1斜墻壩 4\o"CurrentDocument"3.1.2面板堆石壩 5\o"CurrentDocument"3.1.3心墻壩 5\o"CurrentDocument"3.1.4粘土心墻土石壩比較 5\o"CurrentDocument"3.2.包羅水庫(kù)工程規(guī)模 5\o"CurrentDocument"3.3包羅水庫(kù)水工建筑物級(jí)別 5\o"CurrentDocument"3.4樞紐建筑物布置 6大壩結(jié)構(gòu)尺寸確定 6\o"CurrentDocument"4.1確定壩頂高程 64.2壩頂寬度選取 104.3壩坡坡度初擬 10\o"CurrentDocument"4.4壩體排水設(shè)備選取 11\o"CurrentDocument"4.5包羅水庫(kù)大壩防滲體 12\o"CurrentDocument"土料設(shè)計(jì) 13\o"CurrentDocument"壩體結(jié)構(gòu)分析 136.1滲流計(jì)算 136.1.1計(jì)算方法 13\o"CurrentDocument"6.1.2假設(shè)條件 14\o"CurrentDocument"6.1.3計(jì)算斷面與計(jì)算情況選擇 14\o"CurrentDocument"6.1.4計(jì)算結(jié)果 15\o"CurrentDocument"6.1.5滲流計(jì)算成果簡(jiǎn)圖如下 156.2壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算 17\o"CurrentDocument"6.2.1基本原理 176.2.2計(jì)算方法 17\o"CurrentDocument"6.2.3成果分析及其結(jié)論 186.2.4壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果圖如下： 19基礎(chǔ)處理 25\o"CurrentDocument"7.1包羅水庫(kù)防滲標(biāo)準(zhǔn) 26細(xì)部構(gòu)造 26\o"CurrentDocument"8.1排水設(shè)備 26\o"CurrentDocument"8.2排水棱體反濾層 278.3壩頂 27\o"CurrentDocument"8.4護(hù)坡 27\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 27\o"CurrentDocument"謝辭 27工程附圖1.基本資料1?1壩址區(qū)自然條件壩址位于峽谷河段內(nèi)，地形較窄河道基本順直，河谷斷面呈“U”型。河床面高程為2140.02m,壩高69.9m，壩頂高程,2209.9m。根據(jù)壩址河床漂卵礫石砂層厚達(dá)27?29m,出露基巖為泥質(zhì)言類夾石英砂巖、細(xì)砂巖、軟弱~較軟弱巖組（濕抗壓強(qiáng)度小于50Mpa）的巖石，水庫(kù)壩高為69.9m,可研階段已經(jīng)明確壩址只適宜修建土石壩，根據(jù)當(dāng)?shù)亟ú那闆r，進(jìn)行了粘土心墻風(fēng)化料壩和粘土心墻堆石壩兩種壩型勘察設(shè)計(jì)工作，推薦粘土心墻風(fēng)化料壩作為推薦壩型。該庫(kù)區(qū)多年平均最大風(fēng)速的多年平均值為11.5m/s，水庫(kù)吹程約1700m，據(jù)地震資料記錄，該區(qū)未發(fā)生過(guò)4.0級(jí)以上地震。根據(jù)GB18306?2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，本區(qū)動(dòng)峰值加速度為0.2g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，壩址區(qū)相應(yīng)地震基本烈度為訓(xùn)度。1.2地址概況水庫(kù)區(qū)位于大達(dá)河中游河段的深山峽谷中，岸坡陡峻，大達(dá)河河床下切和溯源侵蝕較強(qiáng)烈，岸坡陡峻，河谷成“U”“V”型，出露碎屑巖地層，多為軟弱巖，抗軟化、風(fēng)化能力差。沿大達(dá)河兩岸小沖溝、箐溝發(fā)育，地形復(fù)雜，沿山麓和陡坡腳堆積有較厚第四系坡積、崩塌堆積，厚達(dá)2?30m，小規(guī)?；顒?dòng)性坍塌體多件。該區(qū)村民毀林開(kāi)荒活動(dòng)日益突出，生存發(fā)展與周邊土地資源、森林植被保護(hù)之間矛盾日益加劇，造成了庫(kù)岸坡及徑流區(qū)地表擾動(dòng)、植被破壞產(chǎn)生的水土流失、和、泥石流的危害，直接增加了書(shū)庫(kù)淤積，也給庫(kù)岸區(qū)山坡穩(wěn)定帶來(lái)一些潛在的不利因素。1.3建筑材料1.3.1防滲粘土料水庫(kù)工程附近防滲土料較缺，根據(jù)料區(qū)儲(chǔ)量、質(zhì)量情況和由近到遠(yuǎn)的原則，選擇了大地處土區(qū)和新墳村土區(qū)、庫(kù)岸土區(qū)。大地處土區(qū)儲(chǔ)量較豐富，作為主料區(qū)；新墳村土區(qū)儲(chǔ)量較少，運(yùn)距遠(yuǎn)，作為輔料區(qū)；庫(kù)岸土區(qū)土層薄，儲(chǔ)量少，質(zhì)量偏差，作為前期截流臨時(shí)圍堰工程防滲土料。3.2粘土的物理性質(zhì)指標(biāo)在天然狀態(tài)下：粘粒含量23%?55.47%；天然含水量23%?24%；塑性指數(shù)1?23.7；；有機(jī)質(zhì)含量0.4%；含水率13.4?23%。擾動(dòng)后的主要物理力學(xué)指標(biāo)為干容重1.64?2.02g/cm3;飽和容重2.05?2.22g/cm3；；滲透系數(shù)1.84X10-8?3.99X10-6cm/s。根據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》（SL251-2000），土料均滿足防滲土料質(zhì)量指標(biāo)要求，見(jiàn)表1序號(hào)項(xiàng)目規(guī)范值實(shí)驗(yàn)值1粘粒含量15?40%為宜23?55.47%2塑性指數(shù)10?2011.1?23.73滲透系數(shù)<10X10-5cm/s1.84X10-8?3.99X10-6cm/s1?3?3壩殼料（風(fēng)化料）風(fēng)化料位于大達(dá)河右岸南塘村公所北東側(cè)，高程約為2220?2400m一帶，該料區(qū)地形坡度為20?33°，開(kāi)采地較為開(kāi)闊。坡腳有相間簡(jiǎn)易公路經(jīng)過(guò)，料區(qū)至壩址約1.5?2km,開(kāi)采及運(yùn)輸條件相對(duì)較好。1.3.4壩殼料（風(fēng)化料）的物理性質(zhì)指標(biāo)緊密密度：1.64?2.02g/cm3； 含泥量：2.4?5.4%；內(nèi)摩擦角：35.6?38.7°； 滲透系數(shù)：4X10-2?9.98X10-2cm/s。1.3.5堆石料堆石料場(chǎng)位于大達(dá)河左岸原上、下壩址之間，據(jù)料場(chǎng)地形成劃分為A區(qū)和B區(qū)，A區(qū)緊靠原下游壩址左壩肩，B區(qū)位于A區(qū)東側(cè)，兩料場(chǎng)地形坡度均較陡，約50?60°，局部為陡崖，中間為一相對(duì)較緩的地帶，坡度為20?30。，開(kāi)采條件相對(duì)較好。料區(qū)無(wú)公路，壩址需要新修公路。1.3.6堆石料的物理性質(zhì)指標(biāo)緊密密度：1.93?1.94g/cm3； 含泥量：2.1?2.6%；內(nèi)摩擦角：39.4°?40.8。； 滲透系數(shù)：1.88X10-2?4.08X10-2cm/s。1?3?7反濾料工程區(qū)壩址大達(dá)河床以及沘江河床漫灘，分布著大量沖洪積漂卵礫石夾砂層，工程本著經(jīng)濟(jì)原則，結(jié)合壩基河床漂卵礫石砂層清基，選了壩址河床清基和下游沘江漫灘2個(gè)反慮砂礫石料場(chǎng)。1.3.8反濾料的物理性質(zhì)指標(biāo)比重2.64，級(jí)配0.075?20mm含量52.76?60.8%，含泥量4.96?5.69%，滲透系數(shù)：2.77X10-3?1.93X10-2cm/s。自然休止角33.17?33.42°；不均勻系數(shù)為89.5?137.5。2?壩型確定及其壩軸線選取根據(jù)包羅水庫(kù)給定的地形、地址、水文及施工運(yùn)行方面的資料及結(jié)合地形圖對(duì)選定的壩軸線，壩型進(jìn)行論證。確定樞紐主要建筑物的組成，根據(jù)建筑物及其要求確定主要建筑物在樞紐布置中的現(xiàn)對(duì)位置。結(jié)合地形圖及其工程地質(zhì)報(bào)告選取壩軸線，選取壩軸線如圖所示，選取該地主要原因(粘土心墻土石壩)：該處地質(zhì)條件相對(duì)較好，無(wú)斷層及難壓實(shí)的膨脹土等存在；處地勢(shì)較高，可以獲得較高水頭；(3)該處等高線密集，地勢(shì)相對(duì)陡及狹窄；(4)該壩址右岸距離公路近，交通便捷；該處離料場(chǎng)近，施工等方便;壩址選取見(jiàn)下圖(壩軸線)：理的壩型。3.1均質(zhì)壩均質(zhì)壩壩體材料單一，施工方便，當(dāng)壩址附近有數(shù)量足夠的適宜土料時(shí)可以選用，這種壩所用的土料的滲透系數(shù)較小，施工期壩體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生空隙水壓力，影響土料的抗剪度，所以壩坡較緩，工程量大；此外鋪土厚度薄、填筑速度慢、施工容易受降雨和冰凍影響，不利于加快進(jìn)度、縮短工期。一般適用于中、低壩。工程量太大，故不米用此方案。3.1.1斜墻壩雨季和寒冷季節(jié)可先上透水料爭(zhēng)取工期；壩基處理可與斜墻及壩殼填筑同時(shí)進(jìn)行，不影響壩體施工；斜墻位于透水壩殼之上，如壩殼沉陷較多，將影響斜墻開(kāi)裂；庫(kù)水位降落時(shí)斜墻孔隙水來(lái)不及排出時(shí)，影響上游坡穩(wěn)定；與岸坡及混凝土建筑物連接不如心墻壩；斜墻與地基接觸應(yīng)力比心墻小，與基礎(chǔ)結(jié)合不如心墻壩，故不采用此方案。3.1.2面板堆石壩工程量較小，施工方便。在具有大型振動(dòng)碾等條件下，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力壩型。堆石壩施工干擾相對(duì)較小。但是由于大達(dá)河床地質(zhì)條件較差，河床覆蓋層一般為30米?40米，最大深度達(dá)70余米，作為堆石壩可能導(dǎo)致大量的開(kāi)挖，此方案不予考慮。3.1.3心墻壩適應(yīng)變形能力強(qiáng)，抗震性能較好，兩岸的連接較為方便，壩址附近料場(chǎng)滿足供應(yīng)要求，故優(yōu)先考慮此壩型，且根據(jù)地形條件、地質(zhì)條件、筑壩材料、施工條件、氣候條件等，最終決定采用心墻壩方案。因此最終選用心墻壩方案。3.1.4粘土心墻土石壩比較根據(jù)當(dāng)?shù)亟ú那闆r，進(jìn)行了粘土心墻風(fēng)化料壩和粘土心墻堆石壩兩種壩型勘察設(shè)計(jì)工作，最終推薦粘土心墻風(fēng)化料壩作為推薦壩型。3.2.包羅水庫(kù)工程規(guī)模通過(guò)泥沙淤積、興利、洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定包羅水庫(kù)死水位為2172.00m，死庫(kù)容為130萬(wàn)m3,正常蓄水位為2205.81m,正常庫(kù)容為1038.9萬(wàn)m3,興利庫(kù)容908.9萬(wàn)m3，防洪汛限水位為2203.81m，結(jié)合庫(kù)容為82萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水位為2207.21m，校核洪水位為2209.19m，總庫(kù)容為1184萬(wàn)m3。所以根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定，包羅水庫(kù)庫(kù)容在1?O~O.1OIO8m3之間，規(guī)模為中型。3.3包羅水庫(kù)水工建筑物級(jí)別根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定包羅水庫(kù)工程

等別為III等，主要建筑物為三級(jí)(擋水建筑物)，次要建筑物為四級(jí)。3.4樞紐建筑物布置擋水建筑物——粘土心墻風(fēng)化料壩，擋水建筑物軸線直線布置。4.大壩結(jié)構(gòu)尺寸確定大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程，壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體等排水設(shè)備。4.1確定壩頂高程結(jié)合《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001),《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)及其水文、地質(zhì)報(bào)告求出壩頂高程根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定，包羅水庫(kù)庫(kù)容在1.0?O.lOx108m3之間，規(guī)模為中型，工程等別為III等，主要建筑物為三級(jí)(擋水建筑物)，次要建筑物為四級(jí)；包羅水庫(kù)屬于山區(qū)、丘陵區(qū)工程；根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定，水庫(kù)校核洪水標(biāo)準(zhǔn)取1000年(p=0.10%)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)取50年(p=2.0%)；壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，從《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)得出壩頂超過(guò)Y=R+e+A及其計(jì)算R、e的公式如下：TOC\o"1-5"\h\z廠 KK r——R=o~~whLv'l+M2 mm；KW2De= cosB2gH ；風(fēng)吹程選取D=1.7km；風(fēng)速W=17.25ms；壩迎水面前水深正常蓄水位65.81m、設(shè)計(jì)洪水位67.21m、校核洪水位69.19m計(jì)算過(guò)程：

a.對(duì)于包羅水庫(kù)屬于丘陵區(qū)水庫(kù)，W<26.5ms、D<7500m所以波高和平均波長(zhǎng)可采用鶴地水庫(kù)公式^2%二0.00625W16［竺「gLm二0.0386^竺2W2 LW2_D 區(qū)長(zhǎng)度，m；Lm 平均波長(zhǎng)，m；W——平均風(fēng)速，ms；h2%h2%累計(jì)頻率為2%的波高，m。9.81x17009.81x170017.2523)十9.81二1.17mh二(0.00625x17.252x11.5k2%qq1 1me1Lm二(0?0386x17?252x17257-^2)-9?81二&76mm二2.23，查表A.1.8得hm二2.23，查表A.1.8得hm凹二0.53m2.231.17二0..39m2.97b.計(jì)算風(fēng)雍水面高度KW2De= cosB公式為 2gHmE 計(jì)算點(diǎn)處的風(fēng)雍水面高度，m；K 綜合摩擦系數(shù)，取彳6x10-6；B——計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，為0°；D 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，m，Hm 為水域平均水深，m。

所以,3.6x10-6所以,3.6x10-6x17.252x17002x9.81x26.84cosOo=0.0035m校核情況3.6x10-6x17.252x17002x9.81x25.32cos00=0.0037m設(shè)計(jì)情況C.計(jì)算平均波浪爬高平均波浪爬高，m；m 單坡的坡度系數(shù)，若坡角為a，即等于cota，其中cota=2.75；平均波長(zhǎng)，m；A——斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型由A.1.12——1查出，選取砌石護(hù)坡取為0.8；所以經(jīng)驗(yàn)系數(shù),平均波高,0.8x1按表A.1.12——2所以經(jīng)驗(yàn)系數(shù),平均波高,0.8x1按表A.1.12——2查出;m。R=V1+2.7520..53x8.76=0.589m-X<1由于卞gH，故Kw=1；設(shè)計(jì)情況0.8x1 v'0.39x8.76=0.505m校核情況V1+2.752校核情況根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001查表5.3.1表5.3.1土壩壩頂?shù)陌踩邏蔚募?jí)別IIIIIIW、V正常運(yùn)行1.501.000.700.50非常運(yùn)行(a)0.700.500.400.30非常運(yùn)行(b)1.000.700.500.30得設(shè)計(jì)洪水位情況下A=0.7m；校核洪水位情況下A=0.4m。所以，Y=0.589+0.0037+0.7=1.293m設(shè)計(jì)情況Y=0.505+0.0037+0.4=0.942m校核情況壩高=67.21+1.293=69.5m壩高=69.19+0.942=70.1m壩頂高程=70.1+2140.02=2210.5。最終計(jì)算成果表2表2壩頂高程計(jì)算成果表■計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況校核情況上游水位(m)2207.212209.19河地變程(m)2140.02水域平均水深H(m)25.3226.84吹程D(km)1.7風(fēng)向與壩軸線法線夾角00風(fēng)速v(m/s)17.2517.25經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Kw1.00壩坡糙率系數(shù)KA0.80初擬上游壩坡m2.75波浪爬高R(m)0.5890.505風(fēng)壅水面咼度e(m)0.00370.0035安全超咼A(m)0.70.4地震涌浪高度(m)壩高69.570.1處于安全考慮取用校核洪水位情況下的壩頂高程，并結(jié)合防浪墻選取壩頂高程為2209.9m，設(shè)1.2m高的防浪墻，壩高為69.9m(不包括防浪墻)。回水曲線范圍＜1＞由壩頂高程2209.9m與所選壩址繪制壩軸線，使其與高程為2209.9m的等高線垂直相交；

<2>在校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位、防洪高水位、正常蓄水位中，選取正常蓄水位勾畫(huà)出回水曲線范圍，由正常蓄水位為 2205.81km，勾畫(huà)出在等高線2205.81m內(nèi)的范圍?；厮€范圍見(jiàn)下圖:根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定：高壩壩頂寬10m。對(duì)心墻或斜墻壩還需要滿足其墻頂和兩壩面的最小距離大于當(dāng)4.2壩頂寬度選取4.3土石壩邊坡的大小取決于壩型、壩高、筑壩材料、荷載、壩基性質(zhì)等因素,度可選為根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定：高壩壩頂寬10m。對(duì)心墻或斜墻壩還需要滿足其墻頂和兩壩面的最小距離大于當(dāng)4.2壩頂寬度選取4.3土石壩邊坡的大小取決于壩型、壩高、筑壩材料、荷載、壩基性質(zhì)等因素,側(cè)反濾層的布置要求。在寒冷地區(qū)?■ ——■地凍土層厚度，以免防滲體凍融無(wú)需要考慮心且直接影響到壩體的穩(wěn)定和工程量的大小，邊坡選擇一般從以下幾方面選擇：需要考慮心由于土石料在飽和狀態(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(duì)上游壩坡穩(wěn)定不利。所以土料相同時(shí)，上游坡應(yīng)比下游坡緩；從壩型上看，心墻壩其下游坡穩(wěn)定受心墻土料特性影響較大，故下游坡一般較斜墻壩緩;從受載情況看，為適應(yīng)越向底部荷載逐漸增加的特征，壩坡應(yīng)上陡下緩，且土石壩上下游一般做成變坡的，自上而下逐漸變緩，相鄰坡率差為0.25?0.5。綜上，并參考已建工程，擬定該粘土心墻壩壩坡分別為：<1>上游壩坡坡比分別選取1:2.25、1:2.5、1:2.75；<2>下游壩坡坡比分別選取1:1.75、1:2、1:2.25；<3>上下游分別在壩高程為2168.02m、2192.02m處設(shè)2m寬的戧臺(tái)。4?4壩體排水設(shè)備選取壩體排水主要是控制和引導(dǎo)滲流，降低浸潤(rùn)線，加速孔隙水壓力消散，以增強(qiáng)壩的穩(wěn)定性，防止?jié)B透變形，并保護(hù)下游壩坡免遭凍脹破壞。壩體排水有一下幾種形式：棱體排水，又稱為濾水壩趾。是在下游壩腳處用塊石堆成的棱體。棱體與壩體以及土質(zhì)之間均應(yīng)設(shè)置反濾層。在棱體上游坡腳出應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)銳角。棱體排水可以降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹，保護(hù)尾水范圍內(nèi)的下游壩坡不受波浪淘刷，還可以與壩基排水相連。貼坡排水，又稱為表面排水。排水頂部必須高于浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)，對(duì)于1級(jí)、2級(jí)壩不小于2m，對(duì)于3?5級(jí)壩不小于1.5m。貼坡排水可以防止壩坡土發(fā)生滲流破壞，保護(hù)壩坡免受下游波浪淘刷，但不能有效的降低浸潤(rùn)線，且易因冰凍而失效。壩內(nèi)排水。包括褥墊排水層，網(wǎng)狀排水層、網(wǎng)狀排水帶、排水管、豎式排水體等。當(dāng)下游無(wú)水時(shí)，褥墊排水能有效地降低浸潤(rùn)線，有助于壩基排水，加速軟粘土地基的固結(jié)。主要缺點(diǎn)是對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差，易斷裂.，且難以檢修。當(dāng)下游水位高于排水設(shè)施時(shí)，降低浸潤(rùn)線的效果將顯著降低。結(jié)合綜上所述及考慮本地區(qū)石料比較豐富，決定采用堆石棱體排水比較適宜，它可以降低壩體浸潤(rùn)線，防止壩坡凍漲和滲透變形，保護(hù)下游壩址免受尾水淘刷，并可支撐壩體，增加下游壩坡的穩(wěn)定性。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定：棱體頂面高程高出下游最高水位1m為原則，并考慮到包羅水庫(kù)規(guī)模等，取堆石棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:1，頂寬3.0m，高度10.0m。在下游壩坡設(shè)縱橫連通的排水溝，沿壩與岸坡的結(jié)合處，也設(shè)置排水溝，沿壩軸線方向在壩坡踏步兩邊橫向設(shè)置橫向排水溝。4?5包羅水庫(kù)大壩防滲體所謂防滲體，就是該部分土體比壩殼其他部位更不透水，它的作用是控制壩體內(nèi)浸潤(rùn)線的位置，并保持滲流穩(wěn)定。大壩防滲體的設(shè)計(jì)主要包括壩體防滲和壩基防滲兩個(gè)方面。壩體的防滲壩體防滲的結(jié)構(gòu)和尺寸必須滿足減小滲透流量、降低浸潤(rùn)線控制滲透坡降的要求，同時(shí)還要滿足構(gòu)造、施工、防裂、穩(wěn)定等方面的要求.該壩體采用粘土心墻，其底部最小厚度由粘土的允許坡降而頂，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本設(shè)計(jì)允許滲透坡降取[J]=4，參考以往工程的經(jīng)驗(yàn)，心墻的頂部寬度取為4m,粘土心墻壩坡的坡度為1:0.2,粘土心墻的頂部高程等于校核洪水位，最終取其心墻頂高程為2209.21m,心墻兩側(cè)設(shè)2米厚的過(guò)度層和3米厚的反濾層。.壩基防滲體壩址選擇于新塘村口處，河谷呈“U”型，河道基本順直，右岸凸出，地形較窄，河床面高程為2140.02m，壩高69.9m，壩頂長(zhǎng)度為262.3m，壩頂高程為2209.9m，該區(qū)出露J2h1紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、淺灰色團(tuán)狀泥巖，夾紫色細(xì)砂巖及石英砂巖，河床地帶覆蓋第四系沖洪積漂卵礫石砂地層。單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀170°?200°V30。?40°。根據(jù)地勘資料，左壩肩岸坡平均坡度約36°，表層覆蓋有坡積紫紅色塊碎石夾沙土，松散，石(>5mm)含量約30?50%，成分以石英砂巖、粉細(xì)砂巖為主，厚3?10.6m；基巖為灰紫色石英砂巖、細(xì)砂巖夾紫紅色砂巖；由于距離下游F14較近，也是破碎，SZK1鉆孔強(qiáng)風(fēng)化層較厚，底界埋深約47.5m,ZK11鉆孔強(qiáng)風(fēng)化層底界埋深約29.5m，弱風(fēng)化層底界埋深約51.8m，也是節(jié)理發(fā)育。右壩肩岸坡平均坡度為34°，ZK12鉆孔高程2160.00m附近有侵蝕階地面，堆積坡積的紫紅色含碎石粘土層，厚約1.2?8m,中密，石含量約5?20%，其余地段岸坡出露紫紅色泥巖、淺灰色團(tuán)塊狀泥巖為主夾細(xì)砂巖，巖石完整性相對(duì)較好，SZK5孔強(qiáng)風(fēng)化底界埋深約14m,弱風(fēng)化底界約43m,ZK12孔強(qiáng)風(fēng)化底界埋深約22.6m,弱風(fēng)化底界約51m。河床沖洪積層為漂卵礫石砂層，厚0?27m,主河道上部1m屬于流動(dòng)性河床，漂卵石砂堆積物受洪水改造大，較松散，1m以下較密實(shí)。大壩清基：河床段大壩心墻基礎(chǔ)坐落于較密實(shí)的沖洪積漂卵礫石砂層上，清基深度為3?5m；河床段大壩壩殼基礎(chǔ)坐落于較密實(shí)的沖洪積漂卵礫石砂層上，清基深度也為3?5m；左、右壩段壩殼座落于基巖或較密實(shí)的殘坡積層上，殘坡積層清基深度為3?4m，結(jié)合各清基厚度，統(tǒng)一取為清基深度為3m。根據(jù)上述資料，決定對(duì)壩基進(jìn)行防滲處理，處理措施為帷幕灌漿。5.土料設(shè)計(jì)筑壩材料的設(shè)計(jì)與土壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方法及工程造價(jià)有關(guān)，一般力求壩體內(nèi)的材料分區(qū)簡(jiǎn)單，就地就近取材，因材設(shè)計(jì)。土料設(shè)計(jì)的主要目的是確定粘土的填筑干容重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對(duì)密度和干容重等指標(biāo)，同時(shí)要使材料具有較高的強(qiáng)度，以減小壩體斷面尺寸，防滲體較小的滲透性，以保證滲透穩(wěn)定。該壩采用各物理性質(zhì)指標(biāo)來(lái)自包羅水庫(kù)工程基礎(chǔ)資料，部分為經(jīng)驗(yàn)值。6.壩體結(jié)構(gòu)分析&］滲流計(jì)算粘土心墻壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤(rùn)線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測(cè)設(shè)備提供依據(jù)；同時(shí)確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫(kù)的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。&:L1計(jì)算方法利用理正巖土5.6計(jì)算滲流穩(wěn)定，根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干土層，應(yīng)用達(dá)西定理近視解土壩滲流問(wèn)題，計(jì)算假定任一鉛直過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等。計(jì)算所用滲流概化分區(qū)圖及其參數(shù)值如下：5反濾層 4反濾層2過(guò)渡層- _ - 6過(guò)渡層1壩殼/養(yǎng)—、9堆石棱體7壩基11防滲帷幕3心墻 8壩基10微透水層......滲透系數(shù)土名kx(m/d)ky(m/d)風(fēng)化料（壩殼）8.648.64塊石料（排水棱體）16.2416.24漂卵礫石砂層（反濾層、過(guò)渡層）2.132.13漂卵礫石砂層（壩基）3.23.2微透水層0.000170.00017防滲帷幕0.000170.00017砂礫粘土（心墻）0.000170.00017表36.1.2假設(shè)條件（1） 不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用；（2） 設(shè)心墻的上、下游水位分別等于壩的上、下游水位;（3） 按下游無(wú)水設(shè)計(jì)；（4） 總滲流量可按河床中間斷面滲流量的平均進(jìn)行計(jì)。&1.3計(jì)算斷面與計(jì)算情況選擇計(jì)算斷面取壩軸線中間斷面進(jìn)行滲流計(jì)算，計(jì)算主要針對(duì)正常蓄水、設(shè)計(jì)洪水位、死水位、最不利水位及校核洪水進(jìn)行。

6.1.4計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4^計(jì)算工況計(jì)算項(xiàng)目校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位正常畜水位最不利水位上游水深H(m)65.5863.662.2118.71棱體排水內(nèi)坡m1:1.5壩頂長(zhǎng)(m)262單寬滲流量Q(m3/d)1.151390.874510.648110.12459總滲流量Q(m3/d)302.020229.38169.10032.680總滲流量Q(m3/年)110237.383723.761721.511928.2總庫(kù)容(萬(wàn)m3)118410981038.9一相應(yīng)比值0.00930.00760.0059一6.1.5滲流計(jì)算成果簡(jiǎn)圖如下計(jì)算工況：校核洪水位滲流分析結(jié)果圖滲流量1.15139m3/d

計(jì)算工況：設(shè)計(jì)洪水位滲流分析結(jié)果圖滲流量0.87451m3/d計(jì)算工況：正常蓄水位滲流分析結(jié)果圖滲流量0.64811m3/d計(jì)算工況：最不利滲流分析結(jié)果圖滲流量0.12459m3/d6.1.6計(jì)算成果分析與結(jié)論以粘土心墻作為防滲措施。總滲流在正常蓄水時(shí)為52658m3/年，設(shè)計(jì)洪水時(shí)為711053/年，校核洪水位時(shí)為93753m3/年，正常蓄水位時(shí)年滲流量總庫(kù)容與正常蓄水位時(shí)的庫(kù)容比值為52658/10389000=0.005故與其總庫(kù)容相比顯然是非常小的，因此該斷面滿足設(shè)計(jì)要求。6.2壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算6.2.1基本原理目前工程上采用的土坡穩(wěn)定分析方法，主要是建立在極限平衡理論基礎(chǔ)之上的。假設(shè)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，土體將沿某一滑裂面產(chǎn)生剪切破壞而失穩(wěn)?；衙嫔系母鼽c(diǎn)，土體均處于極限平衡狀態(tài)，滿足摩爾一庫(kù)倫強(qiáng)度條件。本次設(shè)計(jì)采用畢肖普法。假設(shè)壩坡或壩坡連同部分壩基土體沿某一圓柱面滑動(dòng)。圓柱面在壩體橫剖面圖上為宜圓弧。通常取單位壩長(zhǎng)按平面問(wèn)題計(jì)算。假設(shè)不同的圓心和半徑畫(huà)出一系列圓弧，對(duì)每一圓弧上的土體進(jìn)行力的分析，分別求出各力對(duì)圓心的力矩。最終計(jì)算出壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算時(shí)調(diào)整滑動(dòng)面X、y、z坐標(biāo)反復(fù)計(jì)算至初始滑面與臨界滑面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)相等為止，與計(jì)算出的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)必須大于《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)規(guī)定的規(guī)范值。其規(guī)范值見(jiàn)表5:運(yùn)用情況工程等級(jí)IIIIIIW、V正常1.501.351.301.25非常I1.305II51.10表5壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)6?2?2計(jì)算方法該水庫(kù)設(shè)計(jì)采用軟件《土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序》(Stab2005)進(jìn)行壩坡穩(wěn)定計(jì)算，共計(jì)算16種工況，各工況計(jì)算所用概化分區(qū)圖及土料物理性質(zhì)指標(biāo)如下:

1號(hào)土層

i號(hào)土層物理指標(biāo)土層、、、內(nèi)摩擦角（°）內(nèi)聚力（Pa）天然容重（/Cm3）飽和容重（/Cm3）1（壩基）233021.622.92（微透水層）153520.122.63（壩殼）243217.719.14（過(guò)度層、反濾層）331219.621.65（粘土心墻）153517.719.16（堆石棱體）40018.919.67（水層）009.819.81表6（說(shuō)明：由于基礎(chǔ)資料中的土料部分物理性質(zhì)指標(biāo)不全，故施工時(shí)應(yīng)該均使用上述內(nèi)聚力值）6.2.3成果分析及其結(jié)論經(jīng)過(guò)《土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序》（Stab2005）計(jì)算，將其得到的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)與《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）規(guī)定的規(guī)范值進(jìn)行比較,其計(jì)算結(jié)果值見(jiàn)表7

位置計(jì)算工況組合畢肖普法計(jì)算值規(guī)范值正常運(yùn)用工況上游正常畜水位穩(wěn)定滲流期1.8351.3設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定滲流期1.8401.3死水位穩(wěn)定滲流期1.4591.3正常畜水位驟降至死水位1.3531.3下游正常畜水位穩(wěn)定滲流期2.5651.3設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定滲流期2.5341.3死水位穩(wěn)定滲流期3.9351.3非常運(yùn)用工況I上游校核洪水位穩(wěn)定滲流期1.8481.2下游校核洪水位穩(wěn)定滲流期2.4271.2非常運(yùn)用工況II上游正常畜水位+8度地震1.3131.15設(shè)計(jì)洪水位+8度地震1.3181.15死水位+8度地震1.1671.15正常蓄水位驟降至死水位+8度地震1.1571.15下游正常畜水位+8度地震1.7511.15設(shè)計(jì)洪水位+8度地震1.7161.15死水位+8度地震2.5441.15表8壩坡穩(wěn)定計(jì)算分析表6.2.4壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果圖如下：川III計(jì)算工況：上游壩坡死水位2172.00m8°地震fs=1.167計(jì)算工況：上游壩坡死水位2172.00m無(wú)地震fs=1.459計(jì)算工況：上游壩坡設(shè)計(jì)洪水位2207.21m8°地震fs=1.318計(jì)算工況：上游壩坡正常蓄水位2205.81m8°地震fs=1.313計(jì)算工況：上游壩坡正常蓄水位2205.81m無(wú)地震fs=1.835計(jì)算工況：上游壩坡正常蓄水位緩至死水位無(wú)地震fs=1.353計(jì)算工況：上游壩坡校核洪水位2209.19m fs=1.848計(jì)算工況：上游壩坡正常蓄水位緩至死水位 8°地震fs=1.157計(jì)算工況：上游壩坡設(shè)計(jì)洪水位2207.21m無(wú)地震fs=1.840計(jì)算工況：上游壩坡正常蓄水位2205.81m8°地震fs=1.752計(jì)算工況：下游壩坡設(shè)計(jì)洪水位2207.21m8°地震fs=1.716計(jì)算工況：下游壩坡死水位2172.00m8°地震fs=2.544計(jì)算工況：下游壩坡死水位2172.00m無(wú)地震fs=3.935計(jì)算工況:下游壩坡正常蓄水位2205.81m無(wú)地震fs=2.565計(jì)算工況：下游壩坡設(shè)計(jì)洪水位2207.21m無(wú)地震fs=2.534計(jì)算工況：下游壩坡校核洪水位2209.19m無(wú)地震fs=2.427計(jì)算工況:下游壩坡正常蓄水位2205.81m8°地震fs=2.1.751由上述計(jì)算成果知：該壩在校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位、正常蓄水位、死水位情況下最小穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。因此，所擬定的該水庫(kù)壩斷面尺寸是合理的?；A(chǔ)處理該包羅水庫(kù)壩基根據(jù)透水率q和滲透系數(shù)K可以分為4個(gè)透水層。強(qiáng)透水層(q$100Lu)見(jiàn)于SZK4孔深24.5?29.3m、39.8?50.2m兩段；中等透水層(10WqV100Lu),見(jiàn)于SZK4孔深8.35?24.5m、29.3?39.8m、50.2?60.1m,q=14.6?38.6Lu，見(jiàn)于ZK11孔深10?35.2m強(qiáng)風(fēng)化層，q=11.6?39.8Lu,呈層狀分布，孔底孔深50.5?56.1m,q=12.3Lu,見(jiàn)于ZK6孔深24.7?29.4mq=23.1Lu,見(jiàn)于SZK2孔深27.0?33.0m,q=14.6Lu,見(jiàn)于ZK12孔深8.0?28m,q=52.3Lu,孔深34.0?44.5m,q=11.2?17.96Lu,呈層狀分布。SZK5孔深14.2?21.0、35.4?39.7m,q=12.1?25Lu。弱透水層(1WqV