【重力壩大壩設(shè)計(jì)案例報(bào)告（論文）18000字】

重力壩大壩設(shè)計(jì)案例報(bào)告目錄TOC\o"1-2"\h\u15918第一章設(shè)計(jì)基本資料 292671.1樞紐任務(wù) 255261.2自然地理和水文氣象特征 2173481.2.1流域概況 211306樞紐工程特征水位與流量下表 3277381.3工程地質(zhì) 423191.3.1庫區(qū)地質(zhì)概況 4324671.3.2壩區(qū)工程地質(zhì) 5201811.4天然材料 6194741.4.1土料 6186861.4.2石料 6325141.5環(huán)境影響評(píng)估 7303521.6水土保持 79031第二章工程等級(jí)及建筑物級(jí)別 76212.1工程等級(jí)規(guī)模 758302.2工程建筑物級(jí)別 724397第三章調(diào)洪演算 7256523.1調(diào)洪演算原理 7113933.2調(diào)洪演算 814146第四章大壩設(shè)計(jì) 24291714.1壩型選擇 24243684.2壩頂高程 25299484.2.1壩頂超高 25150354.2.2防浪墻墻頂高程 31135724.3壩體分區(qū)設(shè)計(jì) 322034.3.1防滲體 32220234.3.2壩頂和壩坡 33131334.3.3壩體排水 33124134.4地基處理 34138494.5滲流計(jì)算 34146394.5.1滲流分析計(jì)算目的 3445724.5.2滲流分析方法 34186854.5.3滲流計(jì)算原理 35274704.5.4分段計(jì)算 35193734.5.51-1斷面滲流計(jì)算 35146694.5.73-3斷面滲流計(jì)算 38220584.6穩(wěn)定計(jì)算 40226674.7溢洪道 45266024.7.1引水渠 45209814.7.2控制段 46308004.7.4出口消能段 464344第五章施工組織設(shè)計(jì) 47144025.1施工條件 47290095.2天然建筑材料 48290045.3施工導(dǎo)截流 4920675.4主體工程施工 50304725.4.1大壩施工 50271285.4.2帷幕灌漿 5011935.4.3大壩填筑 503285.5施工總進(jìn)度 51286195.5.1施工準(zhǔn)備工作 51224795.5.2導(dǎo)流工程 5189685.5.3黏土斜墻壩 5176175.5.4溢洪道工程 5196885.5.5引水涵洞工程 51154845.5.6發(fā)電廠房工程 51257975.5.7尾水渠工程 52318715.5.8圍堰拆除 52174085.5.9金屬及機(jī)電設(shè)備安裝 52164135.6交通施工 52 第一章設(shè)計(jì)基本資料1.1樞紐任務(wù)洋前壩水庫是一座以城鎮(zhèn)供水為主要功能的中型水利樞紐工程，保證了定南縣城區(qū)和工礦企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的用水量，促進(jìn)定南縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步、快速、健康地發(fā)展。灌溉方面：洋前壩壩址以下沿河兩岸區(qū)域內(nèi)缺乏蓄水工程，絕大部分耕地靠天賜水。洋前壩灌區(qū)控灌面積2000畝，工程建成后，調(diào)節(jié)了山區(qū)河道的徑流，能為洋前壩水庫灌區(qū)的干旱季節(jié)提供85萬m3水量，為該區(qū)域提供了可靠的水量保障，使灌區(qū)灌溉保證率達(dá)到85%以上，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步發(fā)展。洋前壩水庫為供水區(qū)域設(shè)置供水庫容1795萬m3,為定南縣城區(qū)提供年水量1752萬m3,折合成年平均流量為0.56m3/s,供水保證率達(dá)97%。使定南縣城區(qū)居民能喝上干凈水、放心水,保障了居民的飲水安全。保證了定南縣城區(qū)和工礦企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的用水量,促進(jìn)定南縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步、快速、健康地發(fā)展。1.2自然地理和水文氣象特征1.2.1流域概況洋前壩水庫地處定南縣巋美山鎮(zhèn)溪尾村，水庫壩址位于定南水一級(jí)支流老城河上游，地理位置為東經(jīng)114°50′11″，北緯24°37′53″，集水面積25.8km2，主河道長7.69km，縱比降23.5°。干流流經(jīng)尋烏、安遠(yuǎn)、定南、和平、龍川5縣，于廣東省和平縣下車鎮(zhèn)三溪口村流入廣東省境，流域面積1683km2，主河道長91.2km，河道平均縱比降3.05°。流經(jīng)安遠(yuǎn)縣，稱其為“鎮(zhèn)江”，流經(jīng)定南縣，謂之為“九曲河”，匯入廣東省境，取名為“定南水”。流域內(nèi)建有東風(fēng)、禮亨、轉(zhuǎn)塘、九曲、長灘5座中型水庫、營場等3座?。?）型水庫和蕉坑逕等13座?。?）型水庫。1.2.1水文氣象特征主要水文氣象特征值下表：水文氣象特征表項(xiàng)目單位數(shù)量多年平均降水量mm1584.1年最大降水量mm2137.1年最小降水量mm916.4多年平均年徑流量萬m32290多年平均流量m3/s0.721多年平均氣溫℃18.9極端最高氣溫℃39.3極端最低氣溫℃-5.3多年平均最大風(fēng)速m/s9.43多年平均風(fēng)速m/s1.7多年平均蒸發(fā)量mm1484.1多年平均日照小時(shí)數(shù)h1633多年平均無霜期天300老城河流域地處低緯度，春天夏天雨水比較多，春寒、夏熱、秋旱、冬冷，春天和秋天較短，相反冬天和夏天較長，一年中結(jié)冰的時(shí)間短，霜期也很短。老城河流域一年降雨分配不均與，在4月到6月的降雨量達(dá)到一年中的42%～45%，7月到9月的降雨量達(dá)到一年的27%～29%。樞紐工程特征水位與流量下表表1-2大板水庫調(diào)洪計(jì)算成果表項(xiàng)目庫水位（m）洪峰流量（m3/s）下泄流量（m3/s）正常蓄水位407.00設(shè)計(jì)洪水位（P=1%）67.24599378校核洪水位（P=0.1%）68.111068595死水位54.201.3工程地質(zhì)1.3.1庫區(qū)地質(zhì)概況1、庫岸穩(wěn)定壩區(qū)左右岸巖性為花崗斑巖、中粗粒黑云母二長花崗巖，風(fēng)化劇烈，壩基上部巖體呈全～強(qiáng)風(fēng)化狀，全風(fēng)化厚度0～4.8m，巖石風(fēng)化呈土狀，力學(xué)強(qiáng)度低，強(qiáng)風(fēng)化厚度約3.2～13.0m，巖石破碎，強(qiáng)度較低；下部為弱風(fēng)化巖體，鉆孔揭露未揭穿，單塊巖芯具較高的強(qiáng)度，整體強(qiáng)度較高，性狀較好，其穩(wěn)定性較好。大壩左右岸表層覆蓋層厚度約0～3.8m，下伏基巖為中粗粒黑云母二長花崗巖、花崗斑巖，表層呈全強(qiáng)風(fēng)化狀，強(qiáng)度較低，應(yīng)挖除；下部弱風(fēng)化巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性較差，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，總體力學(xué)強(qiáng)度較高，適宜作壩基持力層。因此，左右岸壩基持力層座落于弱風(fēng)化花崗巖上，兩岸壩肩可置于強(qiáng)風(fēng)化下部巖體上，可利用基巖面高程為358.38～405.36m左右（弱風(fēng)化巖面一下1～2m左右），可利用基巖面起伏變化較大，最小開挖深度為5～15m，壩體需嵌入持力層深度需滿足設(shè)計(jì)要求，可滿足設(shè)計(jì)承載力及抗滑穩(wěn)定、變形等要求。另據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,近壩庫岸左岸現(xiàn)狀為一山脊,勘察期間沿鞍部布置了鉆孔。據(jù)鉆孔揭露左岸山脊鞍部壩基巖性為全~弱風(fēng)化花崗斑巖,具弱~中等透水性。據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)成果:左岸山脊鞍部巖體的透水率q=2.4~22Lu,透水性弱~中等。2、水庫誘發(fā)地震據(jù)地表調(diào)查，庫區(qū)內(nèi)出露地層為侏羅系上統(tǒng)菖蒲群火山巖、燕山早期Ⅲ階段中粗粒黑云母二長花崗巖、花崗斑巖及第四系殘坡積層和全新統(tǒng)沖積層。據(jù)地表調(diào)查,庫區(qū)內(nèi)出露地層為侏羅系上統(tǒng)菖蒲群火山巖、燕山早期Ⅲ階段中粗粒黑云母二長花崗巖、花崗斑巖及第四系殘坡積層和全新統(tǒng)沖積層。庫區(qū)周邊山體雄厚，臨近水庫基本無深切溝谷，僅在溪尾林場、冷水排附近存在兩個(gè)低矮埡口，埡口寬20～30m，最低高程為401～406m，庫區(qū)地震基本烈度等于Ⅵ度，無活動(dòng)性地質(zhì)構(gòu)造存在，不存在水庫誘發(fā)地震的可能性。1.3.2壩區(qū)工程地質(zhì)1、地形地貌河床壩基段河床基巖面高程為362.08-362.66m左右,呈現(xiàn)河床中部相對(duì)較深、兩側(cè)較淺的特點(diǎn);平面上壩區(qū)巖性為中粗粒黑云母二長花崗巖,可利用基巖面頂高程為358.38-358.46m左右(弱風(fēng)化巖面一下1-2m左右),可利用基巖面起伏變化較大,最小開挖深度為5.0-6.0m,壩體需嵌入持力層深度需滿足設(shè)計(jì)要求,可滿足設(shè)計(jì)承載力及抗滑穩(wěn)定、變形等要求。大壩左右岸表層覆蓋層厚度約0-3.8m,因此,左右岸壩基持力層座落于弱風(fēng)化花崗巖上,兩岸壩肩可置于強(qiáng)風(fēng)化下部巖體上,可利用基巖面高程為358.38-405.36m左右(弱風(fēng)化巖面一下1-2m左右),可利用基巖面起伏變化較大,最小開挖深度為5-15m,壩體需嵌入持力層深度需滿足設(shè)計(jì)要求,可滿足設(shè)計(jì)承載力及抗滑穩(wěn)定、變形等要求。左岸邊坡:左邊山坡被一層厚度為0-3.8m的砂礫粘土的積層覆蓋,強(qiáng)-弱風(fēng)化花崗巖、花崗斑巖。岸坡坡度一般為30°-40°,表層覆蓋層易受水流沖刷掏蝕形成小的崩塌;巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙傾角均較陡,不存在對(duì)邊坡不利節(jié)理裂隙及其組合,巖體抗沖刷能力一般-較強(qiáng),表層覆蓋層清除后邊坡穩(wěn)定性較好。右岸邊坡:右岸山坡覆蓋有薄層殘坡積層,土質(zhì)為含砂(礫)粘土,結(jié)構(gòu)呈可塑狀,厚度0-2.0m,下伏基巖為全~弱風(fēng)化花崗巖、花崗斑巖。岸坡坡度一般為40°-50°,表層覆蓋層易受水流沖刷掏蝕,抗沖刷能力較差,巖體不存在對(duì)邊坡不利的節(jié)理裂隙及其組合,巖體抗沖刷能力較強(qiáng),表層覆蓋層清除后邊坡穩(wěn)定性較好。2、地層巖性據(jù)地表調(diào)查，壩區(qū)左右岸的巖體巖性基本一致，都是花崗斑巖和中粗粒黑云母二長花崗巖，但是大壩的壩基表面的巖體被風(fēng)化的很嚴(yán)重，基本上是全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化狀，它的厚度是0-4.8m。由于巖石風(fēng)化呈現(xiàn)土狀，導(dǎo)致它的力學(xué)強(qiáng)度很低，強(qiáng)風(fēng)化的厚度大概是3.2-13.0m，巖石比較破碎，力學(xué)強(qiáng)度很低，下部為弱風(fēng)化巖體，鉆孔揭露未揭穿，單塊巖芯具較高的強(qiáng)度，從整體上來看強(qiáng)度比較高，各方面的性狀還比較完好。1.4天然材料1.4.1土料楓樹垇粘土料場：它坐落在水庫庫區(qū)溪尾村旁的崗地山坡，植被發(fā)育一般，坡度大概是20～30°，土質(zhì)主要為殘坡積棕紅、棕黃色含砂低液限粘土，呈可～硬塑狀，局部含礫碎石。據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)分析：粘粒含量為15.7～18.6%，至料場0.5km處無公路，開采運(yùn)輸條件較差，運(yùn)距距上壩線處為1.5km，至1副壩處約1.5km，至2副壩處約2.0km。1.4.2石料①寨下塊石料場料場位于洋前壩水庫庫區(qū)溪尾村寨下組附近的山體，植被一般發(fā)育，臨河部分為弱風(fēng)化出露，出露巖性為燕山早期中粗～粗粒黑云母二長花崗巖，物理力學(xué)性能較好。據(jù)地質(zhì)測繪結(jié)合鉆孔揭露：料場進(jìn)村公路開挖邊坡地段適合作為開采區(qū)，計(jì)算有用層總儲(chǔ)量75萬m3。據(jù)鉆孔揭露，弱微風(fēng)化巖芯多以短柱狀、柱狀為主，部分為塊狀，少量長柱狀，一般RQD=20～40，少量大于50，估計(jì)塊石成材率40～50%，塊石儲(chǔ)量33.75萬m3，碎石骨料儲(chǔ)量40萬m3。該料場有公路可通至上壩線區(qū)，交通運(yùn)輸較方便?？筛鶕?jù)工程需要自行開采，由于該料場塊石為中粗～粗?；◢弾r，巖石石英顆粒較大，不適宜作為人工砂供應(yīng)料場。②馬地壩塊石料場料場位于洋前壩水庫庫區(qū)溪尾村馬地壩組附近山體中，植被一般發(fā)育，山頂高程一般在505.14～517.53m之間，山坡坡度一般為30～50°。地表大部分為殘坡積層覆蓋，進(jìn)村公路開挖邊坡以全強(qiáng)風(fēng)化狀出露，臨河部分為弱風(fēng)化出露，出露巖性為侏羅系上統(tǒng)菖蒲群流紋斑巖，物理力學(xué)性能較好。據(jù)地質(zhì)測繪結(jié)合鉆孔揭露：料場進(jìn)村公路開挖邊坡地段適合作為開采區(qū)，有用層總儲(chǔ)量240萬m3。據(jù)鉆孔揭露，弱微風(fēng)化巖芯多以短柱狀、塊狀為主，部分柱狀，少量長柱狀，一般RQD=0～20，少量大于30，估計(jì)塊石成材率20～30%，塊石儲(chǔ)量60萬m3，碎石骨料及人工砂料儲(chǔ)量100萬m3。該料場有公路可通至上壩線區(qū)，交通運(yùn)輸較方便，運(yùn)距距上壩線2km。同時(shí)可進(jìn)行塊石、碎石骨料及人工砂供應(yīng)，可根據(jù)工程需要自行開采。1.5環(huán)境影響評(píng)估工程建設(shè)對(duì)于社會(huì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境來說，是一把鋒利的雙刃劍。首先，工程能造福人類，能影響我們生活的方方面面，既能起到灌溉的作用，也有防洪和發(fā)電的效益。其次，工程也會(huì)一定程度的影響我們居住的環(huán)境，改變我們當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境，但是這些弊端可以通過一系列的工程措施加以補(bǔ)救和防治，使其對(duì)工程可行性的影響不大?？傮w來說，洋前壩水庫工程是一個(gè)對(duì)我們有利的中型水利樞紐工程。1.6水土保持工程建設(shè)過程中會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐乃帘３之a(chǎn)生一定的影響，如占領(lǐng)一部分土地，或者改變原來的地貌，改變水流的方向，流速等。這些措施難免會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生一定的破壞，我們需要在這些產(chǎn)生不利影響的位置做好防護(hù)工作，比如增加植被的覆蓋率，尤其在水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，可以減免工程對(duì)水土保持帶來的危害，使修建該工程的利大于弊，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。第二章工程等級(jí)及建筑物級(jí)別2.1工程等級(jí)規(guī)模正常蓄水位：407.00m灌溉面積：2000畝工程等級(jí)：Ⅲ等工程規(guī)模：?。?）型2.2工程建筑物級(jí)別主要建筑物的級(jí)別：4級(jí)次要建筑物的級(jí)別：5級(jí)臨時(shí)性的水工建筑物的級(jí)別：5級(jí)水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全級(jí)別：Ⅲ6第三章調(diào)洪演算3.1調(diào)洪演算原理調(diào)洪演算的原理實(shí)質(zhì)上是水量平衡方程，即在一計(jì)算時(shí)段內(nèi)入庫水量與下泄水量之差等于水庫的容量變化。得知某時(shí)刻的庫容后，根據(jù)水位庫容特性曲線即可得到對(duì)應(yīng)的水庫水位。從起調(diào)點(diǎn)向后依次類推，求出洪水來臨后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的水庫水位。Q式中：Qa1，Qq1，qV2，Vt——計(jì)算時(shí)段。調(diào)洪演算示意圖3.2調(diào)洪演算設(shè)計(jì)洪水情況下的調(diào)洪演算（P=2%）表3-1壩頂安全加高水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）3730.0386259.2399450.43745.2387274.3400468.937524.6388298.7401469.337656.4389312.3402475.637790.7390329.8403487.7378109.8391345.7404500.6379125.6392356.9405505.6380140.4393367.1406510.6381160.5394382.9407515.4382178.2395399.5408520.0383190.5396410.1409529.4384210.3397429.4409.87534.0385235.4398446.7表3-2壩頂安全加高水位（m）373378383388393庫容（m3)24.879.6213.5415.6719.4水位（m）398403407408409庫容（m3)1102.71432.11795.01925.652075.89水位（m）410411庫容（m3)21702307.97（1）當(dāng)b=8m，z=399m時(shí)，水庫特性與流量關(guān)系表3-3堰頂寬度為8m水庫水位（m)總庫容（萬m3）堰頂以上庫容V（萬m3)V/?t(m3/s)q(m3/s）q/2(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)3991200.02000004001244.46141.76393.7812.86.4400.184011360.77258.07716.8636.218.1734.964021366.22263.5273266.5133.26765.264031432.11329.41915.03102.451.2966.234041522.83419.61165.56143.1171.561237.124051613.55510.851419.03188.1294.061513.094061704.23601.531670.92237.06118.531789.454071795692.31923.06289.63144.822067.884081925.65822.952285.98345.6172.82458.784092075.89973.192703.1404.77202.392905.494102173.121070.422973.39466.98233.493206.88圖3-1單輔助曲線圖圖3-2水位泄流量圖設(shè)計(jì)洪水位情況下，水庫調(diào)洪演算計(jì)算表表3-4設(shè)計(jì)洪水位時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0287.45294.521797.54289.634071301.59313.6451802.43292.99407.062325.7336.851823.39295.79407.113348330.2251864.45301.38407.264312.45300.0351893.07318.82407.455287.62268.2951874.28307.54407.326248.97232.6151835.03296.12407.157216.26201.9351771.53275.45406.828187.61166.71698.01264.14406.549145.79126.161600.57244.12406.2310106.5392.491482.61230.19405.971178.4552.071344.91210.26405.441225.691186.72179.13404.96校核洪水位情況下，水庫調(diào)洪演算計(jì)算表表3-5校核洪水位時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0287.45322.11797.54289.634071356.75396.61830.01296.15407.122436.45463.7851929.86326.78407.783491.12512.562066.865340.61407.914534473.0752238.82357.53408.215412.15379.3652391.36378.14408.556346.58317.072392.585378.15408.567287.56251.052331.505361.79408.388214.54185.7152220.765351.12408.049156.89138.8152055.36340.31407.9210120.74113.8251853.865293.54407.1711106.9193.4451674.15264.82406.531279.981502.775117.86405.92經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過程線和下泄流量過程線畫在同一張圖上，圖3-3圖3-4在圖3-4和圖3-4可以得出：在設(shè)計(jì)時(shí)最大的下泄流量為：318.52m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：407.42m，在校核時(shí)最大的下泄流量為：378.17m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：408.55m，當(dāng)b=10m，z=400m時(shí)水庫單輔助曲線如表表3-6堰頂寬度為10m水庫水位（m)總庫容（萬m3）堰頂以上庫容V（萬m3)V/?t(m3/s)q(m3/s）q/2(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)4001244.46000004011360.77116.31323.08168331.084021366.22121.76338.2245.2522.63360.854031432.11187.65521.2581.1440.57561.824041522.83278.37773.2512864837.254051613.55369.091025.25178.8989.451114.74061704.23459.771277.14235.15117.581394.714071795550.541529.28296.32148.161677.444081925.65681.191892.19362.04181.022073.214092075.89831.432109.144322162325.144102170925.542570.94505.96252.982823.924112307.971063.512954.19583.73291.873246.06圖3-5圖3-6表3-7設(shè)計(jì)洪水位b=10m時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0295.32316.571677.44296.324071337.81342.911697.685326.05407.022348330.271714.54334.16407.153312.54294.341710.65333.05407.144276.13263.031671.935320.45406.875249.93231.711614.515294.12406.686213.48204.061552.1267.47406.437194.63179.571488.685260.16406.148164.51144.481408.095259.14406.019124.45117.571293.435231.54405.4910110.6995.621179.465201.87405.061180.5450.551073.21171.93404.741220.56951.83158.17404.26表3-8校核洪水位b=10m時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0341.54432.861677.44296.32407.001524.18540.651763.98404.57407.142557.12518.932101.21535.69409.843480.74450.7652015.41510.17409.424420.79396.0251956.005464.13408.765371.26333.4351897.21401.47408.416295.61268.541829.175374.55408.157241.47221.5151801.26349.98407.928201.56185.8651701.24344.54407.789170.17158.8251601.15309.99407.210147.48144.0351449.985290.19406.9211140.59110.3651303.83246.63406.311280.141167.565234.54405.97圖3-7圖3-8從圖3-7和圖3-8可以得出：在b=10m，z=400m時(shí)的設(shè)計(jì)的最大的下泄流量為：342.25m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：407.08m；在校核時(shí)最大的下泄流量為：534.62m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：409.77m，當(dāng)b=10m，z=399m時(shí)表3-9b=10m水庫水位（m)總庫容（萬m3）堰頂以上庫容V（萬m3)V/?t(m3/s)q(m3/s）q/2(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)3991200.0200000.004001244.4644.44123.44168131.444011360.77160.75446.5345.2522.625469.154021366.22166.20461.6783.1441.57503.244031432.11232.09644.6912864708.694041522.83322.81896.69178.8989.445986.144051613.55413.531148.69235.15117.5751266.274061704.23504.201400.56296.32148.161548.724071795.00594.981652.72362.04181.021833.744081925.65725.632015.644322162231.644092075.89875.872432.97505.96252.982685.954102170.00969.982694.39583.73291.8652986.25圖3-9圖3-10表3-10設(shè)計(jì)洪水位b=10m時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0367.00388.0051833.74362.044071409.01422.221859.71375.85407.212435.43453.021906.08389.21407.553470.61440.1751969.89394.23407.624409.74379.9452015.83400.04407.675350.15322.391995.74397.27407.656294.63270.5751920.86390.84407.587246.52222.431800.59354.02406.848198.34174.51669.00315.24406.519150.66125.9751528.26300.98405.8310101.2985.8751353.26245.89405.111170.4660.371193.24209.41404.531250.281044.20192.18404.25表3-11校核洪水位b=10m時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0403.54435.8751833.74362.044071468.21484.711907.575390.12407.562501.21517.612002.165399.12407.663534.01495.582120.655412.05407.724457.15427.892204.185421.01407.915398.63362.2252211.065442.17408.216325.82289.9852131.12430.74407.997254.15227.6351990.365398.15407.6548201.12185.0551819.85320.15406.949168.99152.781684.755318.56406.5310136.57117.061518.975294.65405.811197.5576.1351341.385239.64405.051254.721177.88201.59404.48圖3-11圖3-12從圖3-11和圖3-12可以計(jì)算出在b=10m，在z=399m時(shí)設(shè)計(jì)的最大的下泄流量為：402.51m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：407.12m，在校核時(shí)最大的下泄流量為：435.68m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：407.74m。當(dāng)b=12m，z=400m時(shí)表3-12堰頂寬度為12m水庫水位（m)總庫容（萬m3）堰頂以上庫容V（萬m3)V/?t(m3/s)q(m3/s）q/2(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)4001244.46000004011360.77116.31323.0819.29.6332.684021366.22121.76338.2254.3127.16365.384031432.11187.65521.2599.7749.89571.144041522.83278.37773.25153.676.8850.054051613.55369.091025.25214.67107.341132.594061704.23459.771277.14282.18141.091418.234071795550.541529.28355.58177.791707.074081925.65681.191892.19434.45217.232109.424092075.89831.432109.14518.4259.22368.344102170925.542570.94607.18303.592874.534112307.971063.512954.19700.47350.243304.43圖3-13圖3-14表3-13設(shè)計(jì)洪水位b=12m時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0355.57379.911707.07355.574071404.25430.6151731.41384.52407.152456.98479.721777.51392.12407.443502.46488.791865.11411.32407.594475.12447.6351942.58420.21407.815420.15387.3851970.00427.52407.846354.62321.291929.87415.28407.757287.96239.5951835.88405.88407.528191.23174.211669.59335.95406.689157.19141.4051507.85307.81406.2710125.62112.181341.45275.98405.781198.7474.5051177.65225.96405.141250.271026.19179.64404.71表3-14校核洪水位b=12m時(shí)間t(h)入庫流量(m3/s)平均入庫流量Q(m3/s)V//?t+q/2(m3/s)q(m3/s）Z(m)0356.26383.0451707.07355.584071409.83436.9951734.535385.51407.172464.16521.0951786.02397.15407.463578.03551.1451909.965418.99407.734524.26501.6052042.12422.14407.895478.95454.2852121.585444.26408.266429.62377.8752131.61462.19408.567326.13285.872047.295423.15407.918245.61222.5451910.015409.22407.649199.48172.3751723.34364.81407.0910145.27126.431530.905315.78406.4311107.5993.121341.555269.59405.821278.651165.085221.63405.11圖3-15圖3-16從圖3-15和圖3-16可以得出在b=12m，z=400m時(shí)設(shè)計(jì)的最大的下泄流量為：418.52m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：407.22m，在校核時(shí)最大的下泄流量為：478.56m3/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)上游水位：409.81m。綜合以上方案，最佳方案為方案二。b=10m，z=400m。第四章大壩設(shè)計(jì)4.1壩型選擇重力壩最大的特征就是依靠自己的自重來保持穩(wěn)定，并且所使用的建設(shè)材料以混凝土與石料為主。重力壩的優(yōu)點(diǎn)就包括了：結(jié)構(gòu)上安全可靠并且受力十分明確，對(duì)于不良地質(zhì)也能有一定量的適應(yīng)，尤其是經(jīng)過處理的薄弱基礎(chǔ)上面也可以修建重力壩。重力壩也有他不足的幾個(gè)點(diǎn)：首先是為了增加自身的自重，這就必須要消耗大量的建設(shè)材料；其次就是重力壩的受力穩(wěn)定方面，重力壩的應(yīng)力較為集中，并且主要存在于大壩表層，重力壩內(nèi)部的應(yīng)力往往不高，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部的材料并不能得到充分的性能發(fā)揮；最后就是壩體的底部面積較大，這就會(huì)造成重力壩較其他壩型相比會(huì)受到更明顯的揚(yáng)壓力作用，而且這一部分的揚(yáng)壓力往往都是不能忽視的。從總體來看，使用重力壩這樣的壩型對(duì)于本地的工程建設(shè)并沒有較大的優(yōu)勢，主要原因就在于該工程的石料較為盈余，但是沒有辦法大量利用節(jié)省工程造價(jià)，而且會(huì)需要使用大量的水泥以及砂石進(jìn)行修筑，并且增大地基開挖量，大大地提高了工程的建造成本。所以使用重力壩壩型的方案不予采用。拱壩最大的特點(diǎn)就是充分地使用了各個(gè)材料的強(qiáng)度以及性能，建筑材料使用節(jié)省，整個(gè)拱壩的重量比其他壩型更加輕盈而且有更好的韌性，抵抗地震的能力較好。但是其缺點(diǎn)也較為明顯，首先是對(duì)于施工區(qū)域的地質(zhì)地形條件要求很高，由于拱壩主要是靠將應(yīng)力傳遞到兩側(cè)山體維持自身穩(wěn)定，所以對(duì)于地基以及壩肩的巖體在整體性和強(qiáng)度上有一定的要求，且其對(duì)河谷的形狀也有一定的要求。由于拱壩的優(yōu)缺點(diǎn)比較，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓こ痰刂窏l件，并且結(jié)合地形圖來說拱壩并不適合在此地修建。并且該地的地基風(fēng)化較為明顯，如需要建造會(huì)花費(fèi)巨大的人力物力，所以拱壩壩型不予采用。土石壩最大的優(yōu)點(diǎn)是能適應(yīng)不同的環(huán)境，并且土石壩的結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，可以使用現(xiàn)代機(jī)械化進(jìn)行施工，建筑原料可以在當(dāng)?shù)孬@取，降低了材料購買量，節(jié)約了預(yù)算。在本工程中，當(dāng)?shù)鼐秃胸S富的筑壩材料，所以選擇斜墻土石壩。4.2壩頂高程壩頂高程=水庫蓄水位（校核洪水位或設(shè)計(jì)洪水位）+壩頂超高表4-1設(shè)計(jì)洪水位409.12m校核洪水位409.87m多年平均風(fēng)速1.7m/s最大風(fēng)速9.43m/s吹程100m壩基面高程358.38m4.2.1壩頂超高壩頂超高計(jì)算公式：d=R+e+A（3-1）圖4-1大壩超高計(jì)算簡圖式中：R－為波浪在壩坡上的設(shè)計(jì)爬高，m；e－為風(fēng)浪引起的壩前水位壅高，m；A－為安全加高，m；表4-2壩頂安全加高壩的級(jí)別1.002.003.004，5正常運(yùn)行條件1.501.000.700.50非正常運(yùn)行條件a0.700.500.400.30非正常運(yùn)行條件b1.000.700.500.30非正常運(yùn)行條件a適用于山區(qū)，丘陵區(qū)。非正常運(yùn)行條件b適用于平原區(qū)，濱海區(qū)。由于洋前壩壩址為低山棱區(qū)，所以選擇非正常運(yùn)行條件a來計(jì)算。所以安全加高正常運(yùn)行條件的取值為0.5，非正常運(yùn)行條件a的取值為0.3.波浪爬高波浪爬高的計(jì)算與上游壩坡的坡度系數(shù)m的數(shù)值有關(guān)，m的取值不同有不同的計(jì)算公式。本工程的上游坡度系數(shù)m=1.4,規(guī)范規(guī)定1.25<m<1.5時(shí)，波浪爬高R的計(jì)算采用m=1.25、m=1.5時(shí)的取值線性內(nèi)插確定。m=1.5時(shí)R式中：Rmm——上游壩坡的坡度系數(shù)；KΔ——斜坡的糙率滲透性系數(shù)，取值與壩坡的護(hù)面類型有關(guān)。本工程的上游坡面為混凝土面板，KKw——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，根據(jù)W?mLm表4-3經(jīng)驗(yàn)系數(shù)KwW≤11.522.533.54≥5K1.001.021.081.161.221.251.281.30設(shè)計(jì)情況：Kw校核情況：Kw根據(jù)規(guī)范采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：（3-3）（3-4）式中：V為計(jì)算風(fēng)速,m/s；D為風(fēng)區(qū)的長度，由資料可知為100m；H為水域的平均水深，即正常蓄水位和壩底高程的差值，根據(jù)資料可知為16.1m；根據(jù)資料可知：多年平均最大風(fēng)速為9.43m/s，吹程為100m；表4-4不同頻率下?m與HP(%)?0.010.112451014205090<0.13.422.972.422.232.021.951.711.601.430.940.370.1?0.23.252.822.302.131.931.871.641.541.380.950.43表中Hm為水域平均水深，為簡化計(jì)算，令Hm=設(shè)計(jì)情況：Hm?2%?m=0.337÷2.23=0.151m?mLm表4-5糙率和滲透性系數(shù)護(hù)面類型護(hù)面類型光滑不透水護(hù)面（瀝青混凝土）1砌石護(hù)面0.75-0.80混凝土和混凝土板護(hù)面0.9拋填兩層塊石（不透水基礎(chǔ)）0.60-0.65草皮護(hù)面0.85-0.90拋填兩層塊石（透水基礎(chǔ)）0.50-0.55Rm=KΔKw校核情況：H??m?m/LmRm=0.9×1.00=0.02m（2）m≤1.25時(shí)R式中：R0——無風(fēng)狀況且?m=0.151，表4-6Rm00.51.01.25R1.241.452.202.50m=1.25時(shí)，R0設(shè)計(jì)情況:Rm=0.9×1.00×2.50×0.151=0.339m,校核情況：Rm=0.9×1.00×2.50×0.0063=0.0142m（3）m=1.4時(shí)，運(yùn)用內(nèi)插法：設(shè)計(jì)情況：Rm校核情況：RR的取值應(yīng)根據(jù)工程級(jí)別而定，規(guī)范指出3級(jí)壩應(yīng)取R=R1%，而R1%可由表4-7RPP(%)?0.112451014203050<0.12.662.232.071.901.841.641.531.391.220.960.1-0.32.441.941.941.801.751.571.481.361.210.97>0.12.131.761.761.651.611.481.391.311.190.99當(dāng)?m/設(shè)計(jì)情況：R=R校核情況：R=R風(fēng)浪引起的壩前水位壅高可查設(shè)計(jì)規(guī)范得計(jì)算公式：（3-2）式中：e為風(fēng)浪引起的壩前水位壅高，m；D為風(fēng)區(qū)長度，m；V為水面以上10m處的風(fēng)速；H為水域平均水深；即正常蓄水位和壩底高程的差值，根據(jù)資料可知為48.62m；設(shè)計(jì)情況：e=K==0.000054m校核情況：e=K==0.0000045m3、安全加高A的選取規(guī)范給出的安全加高選取表如下：表4-8安全加高選取表壩的級(jí)別1234、5設(shè)計(jì)1.501.000.700.50校核山區(qū)、丘陵區(qū)0.700.500.400.30平原、濱海區(qū)1.000.700.500.30本工程為3級(jí)壩，位于丘陵地區(qū)。依照上表，設(shè)計(jì)情況的安全加高取0.7m，校核情況的安全加高取0.4m。綜上所述，設(shè)計(jì)情況的壩頂超高y=0.68+0.000054+0.7=1.38m，校核情況的壩頂超高y=0.045+0.0000045+0.4=0.445m。4.2.2防浪墻墻頂高程根據(jù)規(guī)范，防浪墻頂高程應(yīng)考慮以下四種運(yùn)行條件并取其中的最大值。（1）設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高409.12+1.38=410.50m（2）正常蓄水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高407+1.38=408.38m（3）校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高409.87+0.445=410.315m（4）正常蓄水位加非常運(yùn)用條件加地震安全加高407+0.445+1=408.445本工程在壩頂設(shè)1.2m防浪墻，用防浪墻頂部高程代替壩頂高程，則壩頂高程為410.5+1.2=411.7m。4.3壩體分區(qū)設(shè)計(jì)壩體分區(qū)應(yīng)根據(jù)可利用的開挖料及壩區(qū)附近可獲得料源進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮不同材料在不同地形條件下的材料性能，以確保結(jié)構(gòu)安全可靠。大壩的基本剖面要滿足抗?jié)B和穩(wěn)定要求，需要在任何情況和條件下保持穩(wěn)定，又具有良好的防滲性能，由此需要更加精確和詳細(xì)的設(shè)計(jì)來保證大壩的安全和日常工作。4.3.1防滲體本設(shè)計(jì)采用的是黏土防滲體，因?yàn)樗膽?yīng)用范圍較廣，而且材料成本較低，在土質(zhì)防滲體中，它的斷面應(yīng)該從上往下一步步加厚，由于在施工時(shí)要考慮機(jī)械化施工，所以斜墻頂部的厚度應(yīng)該不小于3.0m，其低寬厚度取決于防滲土料的允許滲流比降，斜墻不小于水頭的1/5。對(duì)于土石壩來說，防滲體的重要性不言而喻，它的特出作用是控制滲流，同時(shí)也對(duì)壩的變形具有一定的保護(hù)性，來防止壩基和壩殼的變形而產(chǎn)生裂縫，同時(shí)還應(yīng)該有一定的抗沖蝕性，防止發(fā)生滲流破壞，也要有相當(dāng)好的抗剪強(qiáng)度，防止各種荷載的破壞而影響壩體的穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)采用黏土斜墻防滲體，應(yīng)自上而下逐漸加厚，頂部水平寬度不宜小于3.0m，底部厚度斜墻不宜小于大壩水頭的1/5。頂部為4.2m，底寬等于15>51/5=10.2。斜墻上游邊坡1:2.75，下游邊坡1：2.5。斜墻頂高出校核洪水位0.6-0.8m，本設(shè)計(jì)取0.6m。圖4-24.3.2壩頂和壩坡由于大壩可能會(huì)產(chǎn)生一定的變形，所以設(shè)計(jì)采用密實(shí)的碎石和砂礫石以及單層砌石來逐漸適應(yīng)壩產(chǎn)生的變形，同時(shí)這些柔性材料也對(duì)壩的防滲體起到一定程度的保護(hù)，同時(shí)這也對(duì)雨水的沖蝕起到了很好的保護(hù)作用。在設(shè)計(jì)中，為了防止水浪的拍擊以及地質(zhì)的變化造成一些土石的移動(dòng)，因此會(huì)在壩頂設(shè)置不透水且穩(wěn)固堅(jiān)定的防浪墻。防浪墻主要的作用就是在后期運(yùn)行時(shí)擋水擋土，并且要與兩岸及結(jié)構(gòu)物緊密相結(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的防滲體系。防浪墻的設(shè)計(jì)必須安全可靠，并且在擋墻和大壩接縫位置要進(jìn)行接縫的處理，保證止水結(jié)構(gòu)的安全可靠。本設(shè)計(jì)在土石壩上下游壩面設(shè)置護(hù)坡，因?yàn)樯嫌蚊鏁r(shí)常受到冰層以及漂浮物和波浪的沖擊；同時(shí)在下游面也會(huì)受到雨水、水流沖擊以及凍脹干裂等多種形式的破壞。通常我們采用干砌石、堆石、漿砌石作為上游護(hù)坡的型式，但是具體的情況還是要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w的條件來確定。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，壩址附近山體風(fēng)化深厚，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)合進(jìn)村公路沿線開挖斷面，可選擇庫區(qū)溪尾村寨下組及馬地壩組附近山體作為石料場自行開采。采用堆石做上游護(hù)坡。在波浪較大的部位，一般用的是不同厚度的護(hù)坡。堆石護(hù)坡應(yīng)按反濾原則安置礫石和碎石墊層。墊層的厚度與材料粒徑有很大的關(guān)系，一般的卵礫石和碎石用0.3.-0.60m，而砂土用0.15-0.30m。但是當(dāng)風(fēng)浪較大時(shí)以及護(hù)坡遭到破壞時(shí)，要在砌石護(hù)坡上用細(xì)骨料混凝土將石塊連成一個(gè)整體，這樣可以有效的提高抗沖能力。4.3.3壩體排水壩體排水有以下幾種型式。排水是用來控制滲流，防滲滲流過大，同時(shí)也可以引導(dǎo)滲流，從而降低孔隙水壓力，保持大壩的穩(wěn)定，并保護(hù)下游的壩坡不會(huì)受到凍脹的破壞。為了增加大壩的整體穩(wěn)定，并且控制滲流降低浸潤線，大壩的下游底要增加設(shè)計(jì)排水工程。該工程之中使用棱體排水。棱體頂面應(yīng)高出下游最高水位，超出高度應(yīng)大于波浪爬高。確定棱體頂面高程為379m，寬2.0m，棱體內(nèi)坡1:1.5，棱體外坡1:2.0。4.4地基處理河床段覆蓋層為砂礫卵石，結(jié)構(gòu)松散～稍密，該層厚度為1.2～1.8m。壩基左右岸為含砂粘土，呈可塑狀，稍濕，厚0～3.8m。壩基左右岸及河床覆蓋層厚度總體較薄，承載力較低，不能作為壩基，需挖除。在施工時(shí)必須保證與防滲體連接的基巖面保持清潔，沒有石塊及碎屑，同時(shí)要保持連接的基巖面光滑無凹凸。在清潔完之后，開始處理存在的斷層和節(jié)理裂隙，必須挖出，然后再采取措施充填，比如混凝土或砂漿。因?yàn)閹r基面要與防滲土料分隔開，所以需要用噴混凝土或混凝土蓋板將兩者分隔開，為保證接觸面結(jié)合緊密，要在蓋板下面要鋪蓋式灌漿，要填充基巖表面的裂縫，來防止防滲體料的接觸沖刷。砂礫石的厚度在20m以內(nèi)，宜明挖回填黏土截水槽，一般布置在壩身防滲體底部，可設(shè)在靠上游1/3-1/2壩底寬處。為滿足施工要求，槽底最小寬度不小于3m，截水槽開挖邊坡為1:1。其上部厚度與斜墻底部厚度相同16m。下部寬度取5.6m。4.5滲流計(jì)算4.5.1滲流分析計(jì)算目的滲流分析計(jì)算目的（1）通過計(jì)算，得出浸潤線的位置；（2）計(jì)算得出大壩的滲漏量，從而估算出大壩的滲漏損失；（3）計(jì)算得出滲流流速和坡降，從而采取適當(dāng)?shù)拇胧?.5.2滲流分析方法滲流分析總體上來看，就是把不容易解決的問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化，把復(fù)雜的問題剖析成一個(gè)個(gè)小的二維問題。主要解決問題的方法包括了水力學(xué)法，流體力學(xué)法，流網(wǎng)法和實(shí)驗(yàn)法。流體力學(xué)法最大的問題就是立足于理論分析，對(duì)于簡單邊界條件下可以得到很可靠的數(shù)據(jù)，但是在比較綜合的項(xiàng)目之中就很難實(shí)施。流體力學(xué)法主要就是立足于基本微分方程，明確問題的邊界所在，運(yùn)用各種方法分析求解得到滲流場內(nèi)任一點(diǎn)的滲流速度、坡降與滲透力等要素。水力學(xué)法是使用最多的方法，在實(shí)際的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，各個(gè)參數(shù)均能達(dá)到了一般工程所需要的數(shù)值精度，例如坡降，滲透量等，并且最大的優(yōu)點(diǎn)就是計(jì)算方便，可以很快確定各個(gè)滲流要素。但是對(duì)象的精確度也存在限制性，只能求出一個(gè)斷面各個(gè)要素的近似解，并不能像流體力學(xué)一般求得任意一點(diǎn)的要素。流網(wǎng)法即圖解法，通過所有的條件繪畫出流網(wǎng)，可以根據(jù)所得圖像求解各個(gè)滲流要素，并且此方法可以適用于邊界條件復(fù)雜的情況。在實(shí)際工程之中，還會(huì)使用到很多需要試驗(yàn)的情況，大多會(huì)采用電模擬法。電模擬法的優(yōu)點(diǎn)就在于電流與滲流在理論與實(shí)踐上面存在這很多的類似，尤其是二者都能適用于基本微分方程，所以可以考慮使用電流去推測滲流的狀態(tài)，用電壓模仿水頭，依靠二者的聯(lián)系去解滲流方面的疑問。在工程比較緊要而且地形地質(zhì)條件比較復(fù)雜的情況之下，通常都會(huì)使用多樣的方式去進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析，可以相互查缺補(bǔ)漏，彌補(bǔ)各種方法之間的優(yōu)劣。一般來說，中小型的土石壩只會(huì)使用單一的滲流分析方法，并且最常用的就是水力學(xué)法。4.5.3滲流計(jì)算原理一般我們采用了水力學(xué)法求解滲流問題。要整體分開考慮，將大壩視作是幾個(gè)部分，主要是使用達(dá)西定律去求解土石壩滲流問題。在計(jì)算時(shí)，要假定每一個(gè)豎直面是的坡降一樣。上游校核洪水位407m，下游相應(yīng)水位363.4m。4.5.4分段計(jì)算根據(jù)壩軸線地質(zhì)剖面圖的地形，地質(zhì)情況，沿壩軸線分三段計(jì)算，在壩的中間取的是河床的平均寬，在其中間段選1-1斷面進(jìn)行計(jì)算，在靠近壩左取一斷面為2-2斷面，在靠近壩的右部取3-3斷面進(jìn)行計(jì)算。4.5.51-1斷面滲流計(jì)算計(jì)算簡圖圖4-32、計(jì)算單寬滲流量此時(shí)的單寬流量q1qh：斜墻后滲水深δ：斜墻平均厚度，δ=（4.2+16）/2=10.1mT:地基厚度=14m。已知斜墻的滲透系數(shù)k0=1×10?7m/s，壩前水深為48.63m，截水槽的平均厚度δ1=(q通過斜墻壩下游壩體和壩基的單寬流量q2q已知壩體滲透系數(shù)k=5.79×10?2cm/s，壩基厚度T等于14m，壩基滲透系數(shù)KT=5.79×10?2c根據(jù)水流的連續(xù)條件q1=qh=式中：A1=K0A2=A3=K0H12代入上式有：h=4.471m則單寬流量q：q繪制浸潤線：浸潤線為一條近似直線，見圖4.5.62-2斷面滲流計(jì)算1、計(jì)算簡圖圖4-42、單寬流量：上游水位407m，下游無水，壩底高程為362.08m，無排水設(shè)備，用下式計(jì)算通過斜墻的單寬流量：q=已知斜墻滲透系數(shù)：K?=5.02m，代入上式q=1×通過下游壩體的單寬流量按下式計(jì)算：q壩體的滲透系數(shù)為5.79×10?2L=q由q1=qh=0.33m則單寬流量：q=1.31×逸出調(diào)度及浸潤線的繪制：?0=qKm2+0.5已知按下式繪制浸潤線：y=代入已知數(shù)據(jù)有：y=在0-162之間取一些x的值，在按上面公式求得x對(duì)應(yīng)的y的值，列于表中，將所求的x、y依次連線畫在2-2斷面圖。坐標(biāo)如下表表4-9x（m）020406080100120140160162y（m）0.00080.0950.1340.1640.190.2130.2330.2520.2690.2714.5.73-3斷面滲流計(jì)算1、計(jì)算簡圖圖4-52、單寬流量：上游水位407m，下游無水，壩底高程為387.3m，無排水設(shè)備，用下式計(jì)算通過斜墻的單寬流量：q=已知斜墻滲透系數(shù)：K?=5.02m，代入上式：q=1×通過下游壩體的單寬流量按下式計(jì)算：q-體的滲透系數(shù)為5.79×10?2cm/s，q由q1=qh=0.161m則單寬流量：q=7.14×逸出調(diào)度及浸潤線的繪制：?0=qKm2+0.5已知按下式繪制浸潤線：y=代入已知數(shù)據(jù)有：y=在0-162之間取一些x的值，在按上面公式求得x對(duì)應(yīng)的y的值，列于表中，將所求的x、y依次連線畫在2-2斷面圖。坐標(biāo)如下表表4-10x（m）020406080100120140160162y（m）0.000430.070.0990.1220.1410.1570.1720.1860.1990.2已知：q1=3×10?7m3/s.m，q則總滲流量Q=1=0.5×3×=90.82×10則一天的滲流量為90.82×滿足滲流穩(wěn)定。4.6穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算工況：當(dāng)水位降到死水位373m時(shí)，按下式計(jì)算安全系數(shù)KP11K1K計(jì)算簡圖：圖4-6已知α1=36°，α2=25°，（1）假設(shè)α1=28.5°，α3=11°，α2=12.78°，W1=1×γ1W2=1×γ1W3=1×γ1dh=eh×m=48.62×3.0=145.86mfh=eh×2.5=121.55mdf=dh?fh=24.31mdg=df+fg=24.31+34×2.5=109.31mc1ccnc=ccci=14.62×2.25?14.62×2.5?18.85bj=18.85ij=23.81m將以上數(shù)據(jù)代入W1、W2W3=0.5×65.46×21.82×9.81×1.8+1=17304.92mae=5mem=jl=407?373=42.34mkj=cj÷2.5=ci+ij=17.06mkb=kj?bj=17.06?7.83=9.23m由于ccb1b1W1=1=12269.82W2=0.5×18.98+21.82=18688.41將以上數(shù)據(jù)代入式中，得：P11K1K整理，得：K=2.50,因此所擬定的土石壩斷面尺寸是合理的，滿足穩(wěn)定要求。計(jì)算工況：上游為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡。上游水位為407m，下游水位為363.4m，按下式計(jì)算安全系數(shù)KP1計(jì)算簡圖：圖4-7計(jì)算過程：已知φ1=36假設(shè)α1=18.5°，αW1=1×W2=1×dh=363.4?358.38=5.02m；ah=d?eh=a?ed=eh?dh=2.26m；bi=411.7?363.4=48.3m；ig=bi×m=48.3×3.0=144.9m；dg=ed×m=2.26×3.0=6.78m；id=ig?dg=138.12m；fi=id×tanbf=bi?fi=48.3?46.41=1.89m；cb=bf將以上數(shù)據(jù)代入W1W1=1=5152.32mW2=0.5×2.26×6.78×1×9.81×1.8+0.5×6.78×5.02×10.791=318.92m將以上數(shù)據(jù)代入式中：P?5152.32×sin1K整理，得K得K=2.06,在此工況下，重新設(shè)定不同的α1、α2角，表4-12水庫水位W1W2K上游水位為407m，下游水位為363.4m18.5135152.32318.922.0619.24021.522.049203259.842.03218154349.21120.472.244193010.352.161202352.332.13118.5172405.4223.3162.15191927.692.089201491.572.051經(jīng)計(jì)算分析得知，在此情況下當(dāng)α1=20°，α2=134.7溢洪道在水工建筑物中，最常使用的泄水建筑物就是溢洪道，溢洪道是使用最為廣泛的泄水建筑物，溢洪道的作用就是宣泄流量，所排出庫區(qū)的水量均為超出壩區(qū)承載量的水量，其目的就是防止洪水漫壩，由于土石壩的壩頂壩身不能過水，所以溢洪道是防止安全事故發(fā)生的重要組成部分。并且，要妥善的考慮到溢洪道的安全問題。最終還要綜合考量于大壩和其他樞紐的銜接問題。開敞式溢洪道因?yàn)樾沽髁看?，?gòu)造簡單，施工方便，工作可靠，故在本土石壩設(shè)計(jì)中，我們使用開敞式溢洪道。開敞式溢洪道主要由引水渠、控制段、泄水槽、消能設(shè)施、尾水渠等幾部分組成。4.7.1引水渠引水渠在泄流工程中起著重要的作用，就是將水流平順的游向下游。在引水渠設(shè)計(jì)的過程中，為了保證其有著優(yōu)良的過水能力，并且減小能量的損失，讓水流的流態(tài)變得穩(wěn)定，就要求我們在設(shè)計(jì)過程就要盡量降低工程量，盡可能的少對(duì)地基進(jìn)行開挖。在設(shè)計(jì)引水渠的時(shí)候盡可能的使用最短的路線布置，并且盡量選取坡度較緩的路線，水流流速要控制不能太快。4.7.2控制段控制段是由兩部分共同組成，包括了溢流堰和它兩側(cè)的連接物。根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r以及一系列的對(duì)比，不需要在這里設(shè)置閘門和閘墩。通過對(duì)當(dāng)?shù)氐目睖y，本設(shè)計(jì)溢流堰為實(shí)用堰。主要是因?yàn)閷?shí)用堰對(duì)于地形的適應(yīng)能力強(qiáng)，荷載較小。設(shè)計(jì)難度低，施工的工程量小，但是通過的流量很大。相比于其他堰型，實(shí)用堰更適合本設(shè)計(jì)。堰頂高程為407.0m，設(shè)計(jì)洪水位409.12m由堰頂高程=設(shè)計(jì)洪水位-堰頂最大泄水位H0得，開敞溢流式的下泄流量Q溢：Q=式中：mz表示流量系數(shù)，取δm表示淹沒系數(shù)，取1.0ε表示閘墩側(cè)收縮系數(shù)，取0.9由材料可知Q溢=348m3/s4.7.3泄水槽水流通過泄水槽時(shí)，它的流速會(huì)逐漸增大，很容易產(chǎn)生空化現(xiàn)象，從而會(huì)對(duì)邊壁產(chǎn)生空蝕沖刷，所以要在泄水槽的底端進(jìn)行襯砌的處理。在襯砌施工的過程之中，具體的要求包括：泄水槽要進(jìn)行抹面處理，保證其表面的平整光滑；在各個(gè)模塊的施工過程之中，要考慮到滲漏的問題，要做好止水的處理，防止因?yàn)槊}動(dòng)壓力而產(chǎn)生泄水槽的失穩(wěn)以及其他工程問題。并且要設(shè)計(jì)好一套排水措施，主要作用是防止揚(yáng)壓力對(duì)泄水槽的破壞。襯砌所使用的混凝土要有一定的強(qiáng)度，不僅要能抗擊沖刷的問題，還要抵抗空蝕造成的破壞。4.7.4出口消能段從溢洪道流出的水流，具有巨大的能量，而且流速快，會(huì)對(duì)下游產(chǎn)生破壞，甚至?xí)茐拇髩蔚陌踩绊懘髩蔚恼９ぷ?，這就需要設(shè)置消能措施。水流的能量主要是有位能轉(zhuǎn)化而來的。所以，消能設(shè)計(jì)主要是消除位能產(chǎn)生的動(dòng)能。有兩種在工程上經(jīng)常使用的型式，一種是底流消能，另一種是挑流消能。底流消能主要使用的范圍是流速不能太大，在設(shè)計(jì)的同時(shí)還要考慮設(shè)置一定的消力池和消力墻。對(duì)于底流消能而言，主要是利用自身水流的滾動(dòng)來達(dá)到消能的目的，但要達(dá)到最佳的消能效果，設(shè)計(jì)中一般采用的是有一定深度的淹沒水躍，但對(duì)于本工程來說，需要花費(fèi)更多時(shí)間和精力來建造消能設(shè)備。達(dá)不到工程效益上最好的結(jié)果。挑流消能是主要是將高速水流利用挑流鼻坎挑起，使得它們互相消耗彼此的大部分能量。挑流消能對(duì)位于下游側(cè)的地基要求比較高，主要是水流會(huì)沖刷下游地基，所以這種方法適合下游為巖石地基。本工程滿足地形要求。而且挑流鼻坎設(shè)置簡單，維修也簡單，工程量小，能節(jié)約大量的工程資金。在下游河道與泄水槽的連接部位，就是尾水渠。通常為了保證從泄水槽排出的水流流態(tài)比較穩(wěn)定，所以要求設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇更加合適的溝壑以達(dá)到工程更加經(jīng)濟(jì)的要求。在選擇尾水渠位置時(shí)，通常會(huì)有以下要求：首先是尾水渠盡量設(shè)計(jì)的短而直，水流的流態(tài)盡量穩(wěn)定且盡可能的減小水流的坡度建造。其次尾水渠與下游的河道要有一定的夾角，尾水渠的軸線與河道軸線的夾角盡可能的小并且呈“Y”字形狀布置，可以防止水流對(duì)于下游河道的岸坡沖刷。如果通過消能段之后水流十分靠近下游的河道，則不需要設(shè)置尾水段，對(duì)于洋前壩的設(shè)計(jì)，由于經(jīng)過消能段以后水流與下游河道距離不大，所以不設(shè)計(jì)尾水。第五章施工組織設(shè)計(jì)5.1施工條件當(dāng)?shù)鼗旧喜粫?huì)發(fā)生滑坡和崩塌等現(xiàn)象。據(jù)地表調(diào)查，庫區(qū)內(nèi)出露地層為侏羅系上統(tǒng)菖蒲群火山巖、燕山早期Ⅲ階段中粗粒黑云母二長花崗巖、花崗斑巖及第四系殘坡積層和全新統(tǒng)沖積層。庫區(qū)巖性主要為侏羅系上統(tǒng)菖蒲群火山巖（J33ch）和燕山早期Ⅲ階段侵入巖（γ52-3c），巖石在弱風(fēng)化透水性較弱在新鮮巖石的透水性也很弱，但在弱風(fēng)化的上面的透水性相對(duì)于新鮮巖石比較強(qiáng)。庫區(qū)兩岸分水嶺高程在430～500m之間，這比正常蓄水位還高，而且水庫周圍的分水嶺又寬又厚。對(duì)于地下水和地表水來說，都是流入庫內(nèi)，也沒有發(fā)現(xiàn)較多的斷裂層和其他地址構(gòu)造，相對(duì)于其他方位比較穩(wěn)定和安全。5.1.1技術(shù)準(zhǔn)備工作：（1）項(xiàng)目之中所有的技術(shù)人員需要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行初步學(xué)習(xí)，并且熟讀圖紙能夠了解設(shè)計(jì)的目的，做好圖紙的審核工作（2）要對(duì)本工程之中有別于其他工程的施工特點(diǎn)整體把握，對(duì)質(zhì)量的策劃，工程質(zhì)量的計(jì)劃安排，重難點(diǎn)部位施工的特殊、關(guān)鍵、重點(diǎn)的工序把控質(zhì)量。（3）要制定好施工計(jì)劃，并上報(bào)檢查，通過之后按計(jì)劃開始施工。（4）繪制好模板的設(shè)計(jì)圖紙，隨后進(jìn)行模板的制造加工。（5）組織技術(shù)人員進(jìn)行工程測量的設(shè)計(jì)。（6）對(duì)施工總體的消耗以及花費(fèi)做好計(jì)劃，寫明主要材料的用量5.1.2人員、物質(zhì)準(zhǔn)備工作：（1）及時(shí)組織施工人員，并且做好施工隊(duì)伍的編制安排以及安全教育并且及時(shí)進(jìn)行操作培訓(xùn)（2）落實(shí)各個(gè)部門的人員，并且及時(shí)編寫應(yīng)用對(duì)應(yīng)的管理制度。（3）根據(jù)先前制定的預(yù)算，提供材料計(jì)劃，再編制使用方案。（4）對(duì)于設(shè)備，要提前檢查，防止事故。（5）在施工前要做好道路，解決交通問題。（6）及時(shí)與政府有關(guān)部門辦理開工前手續(xù)，保證施工的正常進(jìn)行。（7）完成計(jì)劃的簽約，安排施工人員熟悉實(shí)施方案。5.2天然建筑材料（1）土料場楓樹垇粘土料場：料場位于洋前壩水庫庫區(qū)溪尾村楓樹垇附近的崗地山坡上，植被發(fā)育一般，山坡坡度為20～30°，土質(zhì)主要為殘坡積棕紅、棕黃色含砂低液限粘土，呈可～硬塑狀，局部含礫碎石。該料場土質(zhì)可作為防滲土料和壩體填筑料。料場無用層厚度為0.3～0.5m，有用層厚度為2.0～3.0m，可采總面積約10萬m2，有用層儲(chǔ)量約25萬m3，至料場0.5km處無公路，開采運(yùn)輸條件較差，運(yùn)距距上壩線處為1.5km，至1#副壩處約1.5km，至2#副壩處約2.0km。（2）自行開采砂、石料場據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，壩址附近山體風(fēng)化深厚，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，結(jié)合進(jìn)村公路沿線開挖斷面，可選擇庫區(qū)溪尾村寨下組及馬地壩組附近山體作為石料場自行開采。①寨下塊石料場料場位于洋前壩水庫庫區(qū)溪尾村寨下組附近的山體，植被一般發(fā)育，山頂高程一般在458.96～435.92m之間，山腳河床高程一般375m左右，地勢較陡，山坡坡度一般為30～50°。地表大部分為殘坡積層覆蓋，進(jìn)村公路開挖邊坡以全強(qiáng)風(fēng)化狀出露，臨河部分為弱風(fēng)化出露，據(jù)地質(zhì)測繪結(jié)合鉆孔揭露：料場進(jìn)村公路開挖邊坡地段適合作為開采區(qū)，需剝離無用層。場面積約為5.4萬m2，計(jì)算有用層總儲(chǔ)量75萬m3。據(jù)鉆孔揭露，弱微風(fēng)化巖芯多以短柱狀、柱狀為主，部分為塊狀，少量長柱狀，一般RQD=20～40，少量大于50，估計(jì)塊石成材率40～50%，塊石儲(chǔ)量33.75萬m3，碎石骨料儲(chǔ)量40萬m3。該料場有公路可通至上壩線區(qū)，交通運(yùn)輸較方便，運(yùn)距距上壩線1.0km?？筛鶕?jù)工程需要自行開采，由于該料場塊石為中粗～粗?；◢弾r，巖石石英顆粒較大，不適宜作為人工砂供應(yīng)料場。②馬地壩塊石料場料場位于洋前壩水庫庫區(qū)溪尾村馬地壩組附近山體中，植被一般發(fā)育，臨河部分為弱風(fēng)化出露，物理力學(xué)性能較好。據(jù)地質(zhì)測繪結(jié)合鉆孔揭露：料場進(jìn)村公路開挖邊坡地段適合作為開采區(qū)，料場上部殘坡積層厚0～2m，需剝離無用層。料場面積約7.1萬m2，有用層總儲(chǔ)量240萬m3。據(jù)鉆孔揭露，弱微風(fēng)化巖芯多以短柱狀、塊狀為主，部分柱狀，少量長柱狀，一般RQD=0～20，少量大于30，估計(jì)塊石成材率20～30%，塊石儲(chǔ)量60萬m3，碎石骨料及人工砂料儲(chǔ)量100萬m3。該料場有公路可通至上壩線區(qū)，交通運(yùn)輸較方便，運(yùn)距距上壩線2km。同時(shí)可進(jìn)行塊石、碎石骨料及人工砂供應(yīng)，可根據(jù)工程需要自行開采。5.3施工導(dǎo)截流由基本資料可知本工程河谷不對(duì)稱，采用兩期兩段進(jìn)行施工。一期圍堰自河床右岸施工，為不過水圍堰，通過束窄河床泄流。一期上下游橫向圍堰同時(shí)施工，并在圍堰高度高于水面之后，同時(shí)修筑縱向土石圍堰，該縱向圍堰將作為主體工程的一部分。主體工程的溢流壩段在一期圍堰下施工并修建隧洞。二期圍堰自河床左岸開始施工并完成截流。導(dǎo)流建筑物就是