土石壩設(shè)計報告,第五組,1.樞紐等別與建筑級別,根據(jù)水庫總庫容2億m3，查表1-1，為二等工程根據(jù)水電站裝機(jī)容量27Mw，查表1-1，為五等工程按最高級別確定為二等工程，大壩等主要建筑物為二級,2.壩型選擇（1）壩址基巖為上游為五通砂巖，下游為二疊紀(jì)碳巖，覆蓋層沿壩軸線1.5-5.0m，若修建重力壩清基開挖大，且不能利用當(dāng)?shù)刂尾牧希市藿ㄖ亓尾唤?jīng)濟(jì)（2）土石壩對地形，地質(zhì)條件要求低，幾乎能在所有條件下都可以修建，且施工簡單（3）多年平均降雨天數(shù)78d/a，不宜修建粘土均質(zhì)壩，心墻不受壩殼沉降影響，粘土用量少，受氣候影響小綜上所述，最終選擇心墻壩,3.剖面擬定,（1）該壩無交通要求，壩頂寬度取7m（2）壩頂高程正常工作情況由莆田實驗站公式計算波浪爬高R土壩采用砌石護(hù)面，取K=0.8，壩前水深H=113.50-70=43.5m查表得Kw=1.00取風(fēng)向與壩軸垂線的夾角為00，K=1.初擬壩坡m=2.5，則平均波高為,平均波長：平均波浪爬高為：設(shè)計爬高值的累計頻率P按工程等級確定，對于1，2,3級土石壩取1的爬高值R1，該壩屬于2級，故計算R1。根據(jù)平均坡高=0.575，壩前水深=43.5，得查得則R=1.904風(fēng)壅水面高度按2級查得正常工作情況安全加高A=1.0m所以正常工作情況的壩頂超高h(yuǎn)=1.904+0.01+10=2.904正常工作情況的壩頂高程為113.50+2.91=116.404,非正常工作情況此時，壩前水深為43.9m，風(fēng)速采用v=10m/s平均波高=0.368m，平均波長=9.20m，平均波浪爬高=0.546波浪爬高=1.217，風(fēng)壅水面高度=0.006m按2級查得非正常工作情況安全加高A=0.5非正常工作情況下壩頂超高為h=1.217+0.006+0.5=1.723m非正常工作情況的壩頂高程為113.90+1.723=115.623m取上述兩種情況最大值，即壩頂高程為116.404m，考慮上游側(cè)設(shè)1.2m高防浪墻，用防浪墻頂高程代替壩頂高程，則壩頂高程為116.404-1.2=115.204m，壩高為115.204-70=45.204m以壩高的1為預(yù)留沉降值，則壩頂施工高程為115.204+45.204*1=116.856m,(3)壩坡參考已建工程，初擬上游壩坡由上而下為：1:2.5,1:2.75，1:3；下游壩坡為1:2.25,1:2.5,1:2.75。在上下游變坡處設(shè)馬道，寬2m。,3.構(gòu)造設(shè)計（1）壩頂構(gòu)造：壩頂用碎石鋪設(shè)路面，壩頂橫向設(shè)向下游傾斜3的坡度，上游設(shè)1.2m的防浪墻，下游側(cè)設(shè)緣石.（2）壩體防滲：壩體防滲采用粘土心墻，心墻壩頂高程114.856m高出設(shè)計洪水位0.5m，頂部保護(hù)層厚度為115.204-114.856=2m，心墻頂寬2m，自頂向下逐漸加厚，心墻兩側(cè)邊坡為1:0.2，壩低厚度為20.6m，作用水頭為H=113.90-70=43.90m，心墻允許滲透坡降J=6，H/J=43.9/6=7.25m，心墻底部實際高度為20.6m7.25m。滿足要求（3）壩基防滲：壩基采用粘土截水墻，上部厚度與心墻等厚為20.6m，下部厚度為10.6m。為加強(qiáng)截水墻與巖石接連，在截水墻底部再挖0.5m深齒槽，開挖邊坡為1:1底部寬度為4m，兩側(cè)設(shè)0.4m的粗砂層。,（4）壩體排水：采用堆石棱體排水，下游水位74.3m，所以頂部高程為74.30+1=75.30m，高出下游最高水位1m，頂寬2.0m，內(nèi)坡1:1.5，外坡1:2，,（5）護(hù)坡及壩坡排水上游坡壩面設(shè)干砌石護(hù)坡，厚度0.5m，下面設(shè)0.2m厚碎石層，護(hù)坡范圍：上至壩頂，下至死水位以下1m處。下游采用草皮護(hù)坡，草皮厚0.2m，草皮下鋪一層0.2m厚的腐殖土壩坡排水：在下游壩坡設(shè)縱橫連通的排水溝，沿壩與岸坡的結(jié)合處也有設(shè)排水溝，縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置，沿壩軸線方向每隔100m設(shè)一條橫向排水溝。,4.滲流計算1.滲流計算的基本設(shè)定（1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù)為k=1.0*10-6cm/m，壩殼采用砂石料，滲透系數(shù)為k=1.0*10-3cm/m，兩者相差1000倍，可以吧粘土墻看作是相對不透水層（2）發(fā)生滲流時土體的空隙體積不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的（3）土體中滲流流速不大，但處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律2.滲流計算條件用上游設(shè)計洪水位113.50m，下游相應(yīng)的最低水位72.65m3.滲流分析計算因為此壩為帶截水墻的心墻壩心墻、截水槽段：取平均厚度進(jìn)行計算。若心墻后的浸潤線的高度為h，可推導(dǎo)出通過心墻、截水槽的滲流量為：,通過心墻下游壩體與壩基的單寬滲流量為q=kh2/2L+kThT/L+0.44T=(20.6+2)*44*0.5+(20.6+10.6)*5*0.5/44=11.73m舉行斷面下端至下游坡腳的距離L為L=3.5+（116.856-100）*2.5+2+（100-85）*2.75+2+（85-70）*2=118.46mL=L-（72.65-68）*2-2=108.6mKe=1*10-6cm3/s，K=1*10-3cm3/s，KT=1*10-4cm3/s計算得出h=4m由上面的公式計算得出q=9.7*10-7cm3/s，據(jù)此可求出浸潤線為y2=16+0.194x,5.穩(wěn)定計算上游水位大約在壩低以上1/3壩高的上游壩坡W1、W2分別為BCDE、ADE單寬重量，1，2分別為兩塊土料內(nèi)摩擦角，分別取24o，20o已知2=12o，假設(shè)1=26o。W1=SBCDE*1*r1W2=SEFD*1*r1+SEFD*1*r2AG=DG/tan2=15.6/tan12=73mEG=AG/m=AG*BO/AO=25.6mED=EG-DG=25.6-15.6=10mCH=46.856-15.6=31.256mCI=31.256-10=21.256mEK=CI*AO/BO=60.7mDH=CH/tan1=31.256/tan26=64.08mDJ=EKBC=JH=DH-DJ=64.08-60.7=3.38mEN=ED/tan1=10/tan26=20.5mSBCDA=SAEND+SENBC=0.5*EN*ED+0.5(BC+EN)*CI=356.3W1=305.78*1*18=6413.4,FD=AG-15.66m=73.67-52.40=21.27SEDF=0.5*FD*ED=0.5*21.17*6.36=67.64SAFD=0.5*FD*DG=0.5*21.17*15.66=166.54W2=67.64*16+166.54*(19-9.8)=2614.41P-W1sin1+1