1、目錄第一章 設(shè)計基本資料31.1工程概況31.2設(shè)計基本參數(shù)31.3氣象水文資料31.4壩址工程地質(zhì)條件61.5設(shè)計用圖紙7第二章 總體布置82.1工程等級確定8第三章非溢流壩段壩體設(shè)3.1擬定基本剖面83.2擬定實用剖面83.3荷載計算及其組合123.4穩(wěn)定分析183.5邊緣應(yīng)力計算及其強度校核21第四章 溢流壩剖面的擬定244.1泄水方式的選擇254.2溢流壩剖面設(shè)計25第五章 消能設(shè)計285.1孔口設(shè)計285.2消能功的選擇295.3挑流鼻坎設(shè)計29第六章 地基處理326.2軟弱帶處理326.1 清基開挖32第七章 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計347.1縱橫縫構(gòu)造及止水347.2 壩體排水357.3 廊

2、道系統(tǒng)367.4固結(jié)灌漿377.5防滲排水37附表及參考文獻39第一章 設(shè)計基本資料1.1工程概況通過綜合各相關(guān)資料可知該水庫是一座以灌溉為主,兼鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村供水的?。ㄒ唬┬退こ?，水庫設(shè)計灌面5250畝，灌區(qū)農(nóng)村人飲5775人和牲畜1.3萬頭。水庫壩型上、下壩址均采用混凝土重力壩。1.2設(shè)計基本參數(shù)工程基本參數(shù)見表1-1。表1-1 工程基本參數(shù)壩址方案正常蓄水位(m)設(shè)計洪水位(m)校核洪水位（m）死水位(m)總庫容（萬m3）備注采用規(guī)范上壩址方案1414.00415.06415.85405.001621班單號混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范(SL319-2005)方案2415.00415.75416.6

3、71782班單號方案3416.00416.87417.561953班單號下壩址方案1409.00409.85410.88403.501021班雙號混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范(DL 5108-1999)方案2410.00410.65411.681132班雙號方案3411.00411.95412.751253班雙號1.3氣象水文資料流域概況水庫所在流域位于彭水縣西北張家壩村，是烏江左岸一條巖溶性斷頭河流，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)108°05108°06、北緯29°1829°20之間。流域內(nèi)河谷深切，分水嶺高程大約在570800mm之間。流域形狀大致呈“樹葉形”形態(tài)，源頭位

4、于流域西北角的韭菜巖一帶，河流呈西東走向，干流分別流經(jīng)櫻桃坪、老房子、大溪口等地，最后在張家壩西一帶消潛于地下，又于張家壩東北出露地表。何家溝全流域面積18.4km²，干流長度7.36km。擬建的水庫壩址位于大溪口一帶的峽谷收縮段，壩址上游河谷開闊，在地形及地質(zhì)上均具備成庫條件。大溪口上壩址以上控制流域面積3.246km²，干流長度2.549km，平均比降93.67。下壩址以上控制流域面積4.352km²，河道長度3.275km，平均比降64.87。大溪口上壩址上游500m處存在山坪塘，山坪塘以上集雨面積為2.51km²，成庫后將淹沒該處，因此洪水和徑流

5、計算不考慮山坪塘的阻水作用。氣象水庫所在流域?qū)僦衼啛釒駶櫦撅L(fēng)性氣候，處于四川盆地、貴州高原、長江中下游南區(qū)三個氣候區(qū)的過渡地帶。由于地貌影響，導(dǎo)致溫、光、水的重新分配，氣候垂直差異明顯。氣溫隨海拔高程的增高而降低。海拔高程700m以下,每升高100m平均氣溫遞減0.46,海拔高程700m以上地區(qū)，每升高100m年平均氣溫遞減0.55。海拔700m以下地區(qū)，年大于0以上的積溫61006500；700m以上的地區(qū)，年大于0以上的積溫61004600；積溫在年內(nèi)的分配情況是冬季占總量的5%，春季占29%，夏季占41%，秋季占25%。 根據(jù)流域附近的彭水縣氣象站多年（1951年2004年）實測資料統(tǒng)

6、計：多年平均氣溫17.4，極端最高氣溫44.1（1953年8月19日），極端最低氣溫-3.8（1977年1月29日）；多年平均相對濕度78%；多年平均降雨量1217mm，最大年降水量1567mm（1973年），最小年降水量833mm(2006年)；多年平均蒸發(fā)量（20cm蒸發(fā)器）944mm；多年平均風(fēng)速0.8m/s，多年平均最大風(fēng)速13.2m/s，瞬時最大風(fēng)速33m/s（1992年8月16日）；多年平均無霜期320d，平均年日照時數(shù)1035.4h。設(shè)計洪水及下泄流量設(shè)計流域無實測洪水資料，且流域面積較小，本次設(shè)計采用手冊中推理公式法推求設(shè)計洪水，成果見表1-2。表1-2 水庫上下壩址設(shè)計洪峰流

7、量成果表壩址設(shè)計洪峰流量（m³/s）P=0.2%P=0.33%P=0.5%P=1.0%P=2.0%P=3.3%P=5.0%P=10.0%上壩址96.589.984.475.366.259.654.245.0下壩址10810093.883.573.265.759.649.2經(jīng)調(diào)洪演算求得對應(yīng)的設(shè)計洪水下泄流量和校核洪水下泄流量見表1-3。表1-3 水庫下泄洪水流量表壩址設(shè)計洪水下泄流量（m3/s）校核洪水下泄流量（m3/s）上壩址35.455.7下壩址32.354.5水位流量關(guān)系水庫各壩址附近無實測水位流量關(guān)系資料，水位流量關(guān)系曲線本階段采用水力學(xué)公式Q=A·R2/3

8、3;J1/2/n推算。水力要素由實測大斷面計算；水面比降，中、低水采用實測河段枯水比降；糙率根據(jù)河道形態(tài)，河床組成等特征從天然河道糙率表中選定為0.042。水庫上、下壩址處水位流量關(guān)系曲線見表1-4、表1-5。表1-4 水庫上壩址處天然水位流量關(guān)系表水位（m）399.40 399.60 399.80 400.00 400.20 400.40 400.60 400.80 流量（m³/s）0.00 0.03 0.46 1.81 4.34 8.49 14.7 22.9 水位（m）401.00 401.20 401.40 401.60 401.80 402.00 402.20 402.40

9、流量（m³/s）33.446.5 62.7 82.1 104 131 164 200 水位（m）402.60 402.80 403.00 403.20 403.40 403.60 403.80 404.00 流量（m³/s）240 282 331 381 436 492 555 620 水位（m）404.20 404.40 404.60 404.80 流量（m³/s）695 775 856 940 表1-5 水庫下壩址處天然水位流量關(guān)系表水位（m）396.80 397.00 397.20 397.40 397.60 397.80 398.00 398.20 流量（

10、m³/s）0.00 0.64 4.11 12.2 28.1 48.7 74.3 104 水位（m）398.40 398.60 398.80 399.00 399.20 399.40 399.60 399.80 流量（m³/s）139 177 218 264 315 368 426 486 水位（m）400.00 400.20 400.40 400.60 400.80 401.00 流量（m³/s）551 626 703 780 866 952 泥沙水庫上下壩址多年平均懸移質(zhì)年輸沙量分別為0.114萬t、0.152萬t，根據(jù)設(shè)計流域的地質(zhì)、地貌等實際情況，推移質(zhì)來沙

11、量按懸移質(zhì)輸沙量的15估算，據(jù)此計算磨圍山水庫上下壩址多年平均推移質(zhì)輸沙量應(yīng)為0.017萬t、0.023萬t。按50年淤積年限全淤法計算，泥沙容重取1.4，上、下壩址淤沙體積分別為4.68萬m3、6.25萬m3，相應(yīng)淤沙高程402.00m、400.45m。1.4壩址工程地質(zhì)條件壩址工程地質(zhì)條件河流在大溪口河段為蜿蜒狀流過，河流總體由北西流向南東，為橫向谷。上壩址河床底寬約5055m，河床標(biāo)高398399m，正常蓄水位415m高程時谷寬約95m；兩岸為切向坡，地形坡度較一致，坡角4045°，兩岸地形較順直，左、右岸地形基本對稱，左岸陡于右岸約35°。河谷形態(tài)為下部狹窄，中上部

12、開闊。壩段區(qū)出露三疊系中統(tǒng)巴東組(S2b)地層，巖性以頁巖、砂質(zhì)頁巖及灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主。河床殘積層厚度6.07.0m。下壩址河床寬約6065m，河床標(biāo)高397398m，正常蓄水位410m時高程谷寬107.8m；兩岸為切向坡，地形坡度較一致，坡角3040°，兩岸地形較順直，左、右岸地形基本對稱。河谷形態(tài)為下部狹窄，中上部開闊。壩段區(qū)出露三疊系中統(tǒng)巴東組(S2b)地層，巖性以灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主。河床殘積層厚度7.08.5m。壩址位于普子向背斜北西翼，巖層產(chǎn)狀N10°EN76°W/SENE116°巖層傾向下游。壩區(qū)巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體屬較完整。上壩址壩基

13、巖體強風(fēng)化層厚度0.81.0m，弱風(fēng)化帶厚度約1015m，兩岸水平強卸荷帶厚度35m。下壩址壩基巖體強風(fēng)化層厚度5.06.5m，弱風(fēng)化帶厚度約1520m，兩岸水平強卸荷帶厚度68m。壩址區(qū)地下水主要為裂隙水，推測壩基相對隔水層埋深約2030m。據(jù)區(qū)域資料，地下水化學(xué)類型為重碳酸硫酸鈣鎂型水，對砼無腐蝕性。壩址區(qū)未見滑坡、崩塌及危巖體，壩區(qū)物理地質(zhì)作用主要表現(xiàn)為巖體風(fēng)化與卸荷。壩址地質(zhì)條件評價（1）上、下壩址河谷下窄上寬，按抗壓強度劃分壩基持力層巖體屬中硬巖，工程地質(zhì)分類B2。適宜興建混凝土重力壩、混凝土面板堆石壩。（2）壩基、壩肩滲漏是壩段存在的主要工程地質(zhì)問題，需進行帷幕灌漿防滲。（3）據(jù)工

14、程經(jīng)驗，壩基巖體物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值見表6。地質(zhì)勘察結(jié)論(1)工程區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定性較好，適宜興建水利工程。1990年版中國地震烈度區(qū)劃圖(1:400萬)將工程區(qū)劃為度地震區(qū)，按2001年版中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖(1:400萬)劃分，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g。(2)庫水不存在向鄰谷及下游滲漏的可能性，除局部存在零星小方量坍塌外，庫岸穩(wěn)定性較好；庫內(nèi)無重要文物及礦產(chǎn)，且不存在水庫浸沒問題；水庫庫周植被良好，固體徑流量不大，水庫淤積不突出；水庫產(chǎn)生常見水庫誘發(fā)地震的可能性小，總之具備建庫條件。(3)壩址河谷下窄上寬，以頁巖、砂質(zhì)頁巖及灰?guī)r為主。按抗壓強度劃分壩段巖體屬中硬巖，工程地質(zhì)分類

15、B2。根據(jù)地形地質(zhì)條件比較，適宜興建混凝土重力壩、混凝土面板堆石壩。 (4)工程區(qū)天然砂礫石料貧乏，塊石料豐富。表1-6 壩址巖石物理力學(xué)參數(shù)建議值巖石名稱風(fēng) 化程 度顆粒密度（g/cm3）干抗壓強度 (Mpa)飽和抗壓強度 （Mpa）軟化系數(shù)變形模量（Gpa）彈性模量（Gpa）泊桑比灰?guī)r弱風(fēng)化2.8350400.8028300.20砂質(zhì)頁巖弱風(fēng)化2.6750.711.51.80.35巖石名稱混凝土/巖體巖體/巖體承載力（Mpa）f C(MPa)ff C(MPa)fC(MPa)灰?guī)r1.00.70.651.10.80.6503.0砂質(zhì)頁巖0.700.300.400.700.300.4001.01

16、.5設(shè)計用圖紙河道地質(zhì)地形圖工程地質(zhì)剖面圖第2章 工程總體布置2.1 工程等別及建筑物級別根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000），確定工程規(guī)模、工程等別、防洪標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。該水庫是一座以灌溉為主，兼鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村供水的工程；工程建成后，可增加保灌面積5250畝，可以列為小型工程，屬于等?。?）型工程。保護某城鎮(zhèn)和某平原，屬于一般，屬于等?。?）型工程。根據(jù)規(guī)范，按各指標(biāo)中最高等級確定工程等別：該水利樞紐水庫工程等級為等?。?）型工程。由于確定了水利工程等別為等?。?）型工程，根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000）中“永久性水工建筑物級別”表確定主要建筑物級別

17、為4級，次要建筑物級別為5級，臨時建筑物級別為5級。第三章 非溢流壩壩體設(shè)計3.1 擬定基本剖面非溢流壩段的基本斷面呈三角形，其頂點宜在壩頂附近，基本斷面上部設(shè)壩頂結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程經(jīng)驗，一般情況下，上游壩坡坡率n=00.2，常做成鉛直或上部鉛直下部傾向上游；下游壩坡坡率m=0.60.8；底寬約為壩高的0.70.9倍。本設(shè)計擬定：上游壩面為上部鉛直下部傾向下游，下游壩坡坡率0.7。重力壩剖面的下游坡向上延伸應(yīng)與校核洪水位相交。圖3-1 重力壩的基本剖面圖示3.2 擬定實用剖面3.2.1 擬定壩基高程由混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范可知，壩高小于50m時，重力壩可建在弱風(fēng)化中部至上部基巖上，本工程壩高小于50

18、m，查圖紙，可確定壩基面高程為370m。3.2.2 確定壩頂高程1、超高值h 的計算（1）基本公式壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂高程應(yīng)高于波浪頂高程，防浪墻頂至設(shè)計洪水位或校核洪水位的高差h，可由下式計算h = + + h防浪墻頂與設(shè)計洪水位或校核洪水位的高差，m；累計頻率為1%時的波浪高度，m；波浪中心線至設(shè)計洪水位或校核洪水位的高差，m；安全加高，按表31 采用，3級工程，設(shè)計情況0.4m，校核情況0.3m。 表3-1 壩的安全加高運 用 情 況壩 的 級 別123設(shè)計情況（基本情況）0.70.50.4校核情況（特殊情況）0.50.40.3本水庫處于內(nèi)陸峽谷地區(qū)，下面按官廳水庫

19、公式（適用于20m/s 及 D20km計算和。 （3-2） （3-3） （3-4）試中:D吹程，取0.8km。平均波長，m。計算風(fēng)速，m/s，是指水面以上10m處10min的風(fēng)速平均值，水庫為正常蓄水位和設(shè)計洪水位時，宜采用相應(yīng)季節(jié)50年重現(xiàn)期的最大風(fēng)速，校核洪水位時，宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的平均值。h波高，m。當(dāng)=20250 時，為累計頻率5%的波高；當(dāng)=2501000 時，為累計頻率10%的波高。(2)設(shè)計洪水位時h 計算計算風(fēng)速取相應(yīng)季節(jié)50年重現(xiàn)期的多年平均最大風(fēng)速的1.5倍，所以=，D=800m，則=20.0,在20與250，所求出的h為累積頻率5%的波高。將已知數(shù)據(jù)代入公式可得解

20、得=0.643m =7.34m則=1.24,=0.797m則=0.272m=0.272+0.797+0.4=1.469m(3)校核洪水位時h 計算計算風(fēng)速取相應(yīng)季節(jié)重現(xiàn)期的多年平均最大風(fēng)=13.2，D=800m，則=45.0，在20與250之間，故所求出的h為累積頻率5%的波高。將已知數(shù)據(jù)代入公式可得解得 =0.389m =4.89m則=1.24=0.482m則=0.149m=0.149+0.482+0.3=0.931m2、壩頂高程計算壩頂高程按下式計算，并選用其中較大值壩頂高程=設(shè)計洪水位+壩頂高程=校核洪水位+根據(jù)以上兩種水位時h 計算結(jié)果，得出兩種狀況下壩頂高程。（1） 設(shè)計洪水位時的壩

21、頂高程=411.95+1.469=413.42m（2）校核洪水位時的壩頂高程：=412.75+0.931=413.68m為保證大壩的安全運行，應(yīng)該選用其中的較大值取整得414m。壩體高度=，取用36m，在50m范圍內(nèi)，初擬壩基正確。3.2.3 擬定壩頂寬度壩頂寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)備布置、運行、檢修、施工和交通等需要確定并應(yīng)滿足抗震，特大洪水時維護等要求。因無特殊要求，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，壩頂寬度可采用壩高的8%10%取值，且不小于3m，并應(yīng)滿足交通和運行管理的需要。則（414-370）（8%10%）=3.524.4m，考慮到上游防浪墻、下游側(cè)護欄、排水溝槽及兩邊人行道等，取壩頂寬為4m，以滿足大壩維修作業(yè)

22、通行需要。3.2.4 擬定壩底寬度因為下游壩坡坡率為0.7且向上延伸與校核洪水位相交，可求得壩底寬度為（412.75-370）0.7=29.925m，取30m。3.2.5 基礎(chǔ)灌漿廊道尺寸擬定 高、中壩內(nèi)必須設(shè)置基礎(chǔ)灌漿廊道，兼作灌漿、排水和檢查之用。由于本壩壩高不高，因此只設(shè)一層廊道?；A(chǔ)灌漿廊道的斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)鉆灌機具尺寸及工作要求確定，寬度可取2.5m3.0m，高度可為3.0m3.5m，?？v向廊道的上游壁離上游壩面的最小距離，應(yīng)滿足防滲要求（一般為0.050.1 倍壩面作用水頭）且不小于3m。因此取4m。3.3 荷載計算及其組合作用在壩基面的荷載有：自重、靜水壓力、揚壓力、淤沙壓力、浪

23、壓力、土壓力，常取壩長進行計算。，作用組合如表3-2。 表3-2 作用組合設(shè)計狀況作用組合主要考慮情況作用自重靜水壓力揚壓力淤砂壓力浪壓力冰壓力動水壓力土壓力地震作用持久狀況基本組合正常蓄水偶然狀況偶然組合校核洪水注：1.應(yīng)根據(jù)各種作用同時發(fā)生的實際可能性，選擇計算中的最不利的組合；2.分期施工的壩應(yīng)按相應(yīng)的荷載組合分期進行計算。3.施工期的情況應(yīng)作必要核算，作為特殊組合。4.根據(jù)地質(zhì)和其他條件，如考慮運用時排水設(shè)備，易于堵塞，須經(jīng)常維修時，應(yīng)考慮排水失效的情況，作為特殊組合。 5.地震情況的靜水壓力、揚壓力、浪壓力按正常蓄水位計算。6. 表中的“”表示應(yīng)考慮的荷載,“”表示不應(yīng)考慮的荷載。壩

24、體荷載如圖3-3所示3.3.1 自重 式中：V-壩體體積-混凝土的重度，取24圖3-3壩體荷載3.3.2 靜水壓力計算時分和兩個方向計算。正常蓄水位時下泄流量為0，查表4可知下游水位396.80m；校核洪水位時查表3可知下泄流量為54.5.查表4用內(nèi)插法可得下游水位為397.85m。結(jié)果如表3-3所示。表3-3 不同情況下上下游水深及水位差特征水位上游水深下游水深上下游水位差正常蓄水位4126.814.2校核洪水位42.7527.8514.9 式中:計算點的作用水頭，；水的重度，常取式中:V-作用水體體積，1.正常蓄水位時：=2.校核洪水位時:=3.3.3 揚壓力 根據(jù)規(guī)范，揚壓力折減系數(shù)1.

25、正常蓄水位時：=+2.校核洪水位時:=+3.3.4 浪壓力 (1)基本數(shù)據(jù)表計算風(fēng)速吹程重力加速度水位高程壩基高程安全加高迎水面水深H正常蓄水位19.88009.8411.003700.441校核洪水位13.28009.8412.753700.342.75 （2）波浪形態(tài)判別1.正常蓄水位時：=7.34m，=0.797m，=0.272m壩前水深H=411-370=41m因為H>，所以為深水波。2.校核洪水位時：=4.89m，=0.482m，=0.149m壩前水深H=412.75-370=42.75m因為H>，所以為深水波。 （3）波浪壓力計算 按下式計算:單位長度迎水面波浪壓力標(biāo)準(zhǔn)

26、（KN/m）1.正常蓄水位時：2.校核洪水位時：3.3.5 泥沙壓力按50年淤積年限全淤法計算，泥沙容重取1.4倍水容重，淤沙高程為400.45m。=式中：- 淤沙的浮重度- 壩前淤沙厚度- 淤沙的內(nèi)摩擦角=，=400.45-370=30.45m，=0.4 = =61.8KN3.3.6其它荷載土壓力應(yīng)根據(jù)具體情況來定。溫度荷載一般可以采取措施來消除，穩(wěn)定和應(yīng)力分析時可以不計入。風(fēng)荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例很小，可以忽略不計。表3-4 基本組合情況序號作用名稱計算式重度(KN·m-3)作用(每一壩段)KN力臂 (m)力矩/(KN·m水平(H)垂直(V)+-1自重2

27、4133712.33311542自重24422413549123廊道換 算自重24-1809.75175549.88245.313.6711271359.8-3523.08.933146069.82466.18.75215787-7887.20089.8-452.72.3310559-139.3131811109.8-209.013.672857110.461.810.15627129.819.2441.2779413作用之和4803.3411192.9-25664表3-5 偶然組合情況序號作用名稱計算式重度(KN·m-3)作用(每一壩段)KN力臂 (m)力矩/(KN·m水

28、平(H)垂直(V)+-1自重24133712.33311542自重24 422413549123廊道換 算自重24-1809.75175549.88964.214.2512774059.8-3804.49.283530569.82683.18.50228067-8196.30089.8-475.02.3311079-146.2131901109.8-219.313.672998110.461.810.15627129.87.5742.9032513作用之和5229.1711061.3-378883.3.7 防滲帷幕設(shè)置據(jù)上游位置為4m。3.4 穩(wěn)定性分析重力壩的抗滑穩(wěn)定分析按單一安全系數(shù)法和分

29、項系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計進行計算和驗算，正常蓄水位情況和校核洪水位情況按承載能力極限狀態(tài)驗算,抗滑穩(wěn)定計算時取單寬作為計算單元。3.4.1 單一安全系數(shù)法因壩體混凝土與基巖接觸良好，本次設(shè)計單一安全系數(shù)法采用抗剪斷強度計算公式進行穩(wěn)定分析，計算公式如下： 按抗剪斷強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) f 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù),該工程地質(zhì)分類是三類，查表D.2得f為1.100.90，取1.0。c 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，KPa，查表得c為1.100.70MPa，取700KPa。A 壩基接觸面截面積，W 作用于壩體上全部荷載（包括揚壓力）對滑動平面的法向分值，kN；P 作用于壩體上

30、全部荷載對滑動平面的切向分值，kN；按上式抗剪斷強度公式計算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值應(yīng)不小于下表3-6的規(guī)定。表3-6 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合基本組合3.0特殊組合（1）2.5（2）2.3 取1.正常蓄水位時：= 故滿足要求2.校核洪水位時：= 故滿足要求3.5 邊緣應(yīng)力應(yīng)力計算及強度校核在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，應(yīng)校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強度要求。在各種荷載組合下（地震荷載除外），壩踵垂直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩趾垂直應(yīng)力應(yīng)小于壩基容許壓應(yīng)力9.8MPa（擬定大壩采用C10混凝土）?；竟?上、下游壩面垂直正應(yīng)力： 上、下游面剪應(yīng)力:=上、下游面水平正應(yīng)力：=上、下

31、游面主應(yīng)力：=W作用于計算截面以上全部荷載的鉛直分力的總和，kN；M作用于計算截面以上全部荷載對壩基截面垂直水流流向形心軸的力矩總和，kN·m；B計算截面的長度，m。 上游壩坡； 下游壩坡；計算截面在上、下游壩面所承受的水壓力強度（如有泥沙壓力時，應(yīng)計入在內(nèi)）；泥沙壓強為=4.06KPa、計算截面在上、下游壩面處的揚壓力強度；1.正常蓄水位時：上、下游壩面垂直正應(yīng)力：上游面垂直正應(yīng)力:下游面垂直正應(yīng)力:上、下游面剪應(yīng)力:上游面剪應(yīng)力：=（由于=0）下游面剪應(yīng)力：= =上、下游面水平正應(yīng)力上游面水平正應(yīng)力:= =下游面水平正應(yīng)力:= =上、下游面主應(yīng)力上游面主應(yīng)力：= =下游面主應(yīng)力：

32、= = =2.校核洪水位時：上、下游壩面垂直正應(yīng)力上游面垂直正應(yīng)力:下游面垂直正應(yīng)力:上、下游面剪應(yīng)力:上游面剪應(yīng)力：=下游面剪應(yīng)力：= =上、下游面水平正應(yīng)力上游面水平正應(yīng)力:= =下游面水平正應(yīng)力：= =上、下游面主應(yīng)力：上游面主應(yīng)力：= = =下游面主應(yīng)力：= = =應(yīng)力計算結(jié)果計算情況壩堹處壩趾處基本組合（正常蓄水位）202.004.062024.06544.19380.9266.65810.840特殊組合（校核洪水位）116.1204.06116.124.06621.30434.91304.44925.740注：表中數(shù)據(jù)單位都是。由上表應(yīng)力都小于9.8Mpa，故滿足要求。第四章溢流壩

33、剖面的擬定4.1 泄水方式的選擇溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅要滿足穩(wěn)定和強度要求，還要滿足泄水要求。因此需要有足夠的孔口尺寸、較好體型的堰型，以滿足泄水的要求；且使水流平順，不產(chǎn)生空蝕破壞。重力壩的泄水主要方式有開敞式和孔口式溢流，開敞溢流式的堰除了有較好的調(diào)節(jié)性能外,還便于設(shè)計和施工,同時這種形式的堰在我國應(yīng)用廣泛，有很多的工程實踐經(jīng)驗。故本設(shè)計采用開敞溢流式孔口，為了使水庫具有較大的超泄能力，采用開敞式孔口，WES實用堰，由于是低壩泄流不大故堰頂不設(shè)閘門，堰頂高程與正常蓄水位齊平。4.2 溢流壩剖面設(shè)計定型設(shè)計水頭的確定：堰頂最大水頭=校核洪水位-堰頂高程即：定型設(shè)計水頭=（75%95

34、%），即:取=1.4m，/4.2.1.堰壩曲線段溢流壩頂部采用曲線形式，常用的有雙圓弧曲線和三圓弧曲線,上游堰面鉛直和橢圓曲線。本工程選用三圓弧曲線,上游堰面鉛直。開敞式堰面堰頂下游堰面采用WES 冪曲線。取堰頂部最高點為坐標(biāo)原點。堰頂O點上游三圓弧的半徑及其坐標(biāo)值為：=0.5=0.7；=-0.175=-0.245=0.2=0.28；=-0.276=-0.3864=0.04=0.056；=-0.282=-0.3948開敞式堰面堰頂下游堰面采用WES冪曲線,可按下式計算：式中：堰面曲線定型設(shè)計水頭, mx，y原點下游堰面曲線橫、縱坐標(biāo)；n，k與上游堰坡有關(guān)的指數(shù),見規(guī)范；由于本設(shè)計上游面為鉛直面

35、，原點下游堰面曲線方程可用下面公式計算:按上式計算的坐標(biāo)值入下表所示：計算WES 下游曲面坐標(biāo)值表xyxyxy 1 0.376 610.336 1131.720 2 1.354 713.747 1237.260 3 2.867 817.599 1343.207 44.882 921.883 1449.556 57.377 1026.593 1556.3034.2.2.中間直線段中間直線段與壩頂部下游曲線和下部反弧段相切，坡度和擋水壩一致，取1:0.7。4.2.3.反弧段1.溢流堰下游反弧段半徑，應(yīng)結(jié)合下游消能設(shè)施來確定。本次設(shè)計選用挑流消能。對于挑流消能，可按下式求得反弧段半徑：R=(410)

36、h式中： h為校核洪水位閘門全開時反弧段最低點處的水深，m；反弧段流速v16m/s 時，可取下限，流速越大，反弧半徑也宜選用較大值，以致取上限。上式為迭代公式，迭代初值取h=0。單寬流量，本次設(shè)計取5上游最高水位與反弧段最低點的距離，反弧最低點與下游水位齊平。初始令故有 又因為 < 弗勞德數(shù) 取2.挑坎高度：挑坎應(yīng)高出下游水位，一般以12m 為宜。計算時按設(shè)計洪水位情況考慮，設(shè)計洪水位時，查水位流量曲線可知下游水位為401.03m。取挑坎最低高程等于下游水位，挑坎最高點與最低點間距離為R(1-cos)。故挑坎高度=401.3-401.03+6×（1-cos）=1.07m3.挑角

37、挑角越大，射程越大，但挑角增大，入水角也增大，水下射程減小。同時入水角增大后，沖刷坑深度增加。一般在之間，在此取4.反弧段坐標(biāo)確定圓心O距壩底距離cos圓心O距C點距離根據(jù)以上數(shù)據(jù)，就可以確定溢流壩曲面了。下圖就是本次設(shè)計的溢流壩曲面。第五章消能設(shè)計由于溢流壩下泄的水流具有很大的動能，常高達幾百萬甚至幾千萬KW，如此巨大的能量，如不妥善處理，勢必導(dǎo)致下游河床被嚴(yán)重沖刷，甚至造成塌滑岸破和大壩失事。所以消能措施的合理選擇和設(shè)計對樞紐布置、大壩安全及工程量具有重要意義。水工建筑物及混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范可知消能的設(shè)計原則是：1. 盡量使下泄水流的大部分動能消耗在水流內(nèi)部的紊動中，以及水流與空氣的摩擦

38、上；2.不產(chǎn)生危及壩體安全的河床或岸坡的局部沖刷；3.下泄水流平穩(wěn)，不影響樞紐中其它建筑物的正常運轉(zhuǎn)；4.結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，工程量小。5.1 孔口設(shè)計基本公式：總下泄流量；溢流孔口的下泄流量；通過泄水孔等下泄流量，??；系數(shù)，校核情況取1.0。以最不利情況即校核洪水位時：溢流壩凈寬為：q單寬流量，本次設(shè)計取故：取溢流段凈寬為11m。因為本次設(shè)計屬于小型壩，采用開敞溢流式孔口，堰頂不設(shè)閘門,則孔口為:n=15.2消能功的選擇消能主要形式:挑流消能,底流式消能,面流式消能,消力戽消能.綜合考慮比較各個消能功優(yōu)缺點,由于考慮到本次設(shè)計的重力壩屬于低壩，下游地質(zhì)條件比較好的情況，經(jīng)過論證，決定選用挑流

39、消能。5.3 挑流鼻坎設(shè)計1.挑流鼻坎有連續(xù)式和差動式，該設(shè)計選用連續(xù)式鼻坎；2. 鼻坎高程=397.64+1.01=398.65m； 3.反弧半徑R=6m；4.根據(jù)實際工程情況，該設(shè)計挑射角取=30°；水舌挑距L 的估算根據(jù)規(guī)范，水舌挑距L可按下式計算：式中：水舌拋距，m，如有水流向心集中影響者，則拋距還應(yīng)乘以0.900.95 的折減系數(shù)；坎頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速的1.1倍計，即 = 1.1 = （為水庫水位至坎頂?shù)穆洳?412.75-398.65=14.1m）； 鼻坎的挑角； 坎頂垂直方向水深，m， (h為坎頂平均水深，m)； 坎頂至河床面高差，m，如沖坑已經(jīng)形成，

40、可算至坑底； 堰面流速系數(shù),取0.95可按下式計算：按校核洪水位計算：最大沖坑水墊厚度的計算根據(jù)規(guī)范，最大沖坑水墊厚度可按下式計算：式中：水墊厚度，自水面算至坑底，m；單寬流量，/（s·m）；上下游水位差，m；校核洪水位時為412.75-397.85=14.9m沖刷系數(shù)，其數(shù)值見下表基巖沖刷系數(shù)值由下表可查：本次設(shè)計取=1.4，則可計算得：則，一般要求2.55，滿足要求。第6章 地基處理設(shè)計天然地基，由于經(jīng)受長期的地質(zhì)作用，一般都有風(fēng)化、節(jié)理、裂隙等缺陷，有時還有斷層、破碎帶和軟弱夾層，所有這些都需要采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧鼗幚淼闹饕蝿?wù)是：（1）防滲；（2）提高基巖的強度和整體性。

41、6.1 清基開挖6.1.1 開挖原則地基開挖與清理的目的是使壩體坐落在穩(wěn)定、堅固的地基上。開挖深度應(yīng)根據(jù)壩基應(yīng)力、巖石強度及完整性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對地基的要求和地基加固處理的效果、工期和費用等研究確定，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開挖。壩高超過100m 時，可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖上。6.1.2 開挖設(shè)計靠近壩基面的緩傾角軟弱夾層應(yīng)盡可能清除。順河流流向的基巖面盡可能略向上傾斜，以增強壩體的抗滑穩(wěn)定性，基巖面應(yīng)避免有高低懸殊的突變，以避免造成壩體內(nèi)應(yīng)力集中。在壩踵和壩址處可開挖齒坎以利穩(wěn)定。采用爆破開挖時應(yīng)避免放大炮，以避免造成新的裂隙或是原有裂隙張

42、開。基巖開挖到最后0.51.0m，應(yīng)采用受風(fēng)鉆鉆孔，小藥量爆破；遇有宜風(fēng)化的頁巖、粘土巖等，應(yīng)留0.20.3m 的保護巖層，待到澆筑混凝土前再挖除。對岸坡壩段，在平行壩軸線方向宜開挖成臺階狀，但須避免尖角。6.2軟弱帶處理6.2.1 斷層破碎帶的危害斷層破碎帶的強度低，壓縮變形大，易于使壩基產(chǎn)生不均勻沉降，引起不利的應(yīng)力分布，還會使壩至壩體開裂。如果破碎帶與水庫相同，還會使壩底的滲透壓力加大，甚至產(chǎn)生機械或化學(xué)管涌，危及大壩安全。6.2.2 斷層破碎帶處理措施對傾角較陡的走向近于順河流流向的破碎帶，可采用開挖回填混凝土的措施，做成混凝土塞，其高度可取斷層厚度的11.5 倍，且不小于1.0m，見

43、圖。如破碎帶延伸至壩體上、下游邊界線以外，則混凝土塞也應(yīng)向外延伸，延伸長度取為1.52.0 倍混凝土塞的高度。在選擇壩址時，應(yīng)盡量避開走向近于垂直河流流向的陡傾角斷層破碎帶，因為它將導(dǎo)致壩基滲透壓力或壩體位移增大。如難以避開，也可用混凝土塞，但其開挖深度要比近于順河流流向的大，約為1/101/4 壩底寬度，如下圖（b）。陡傾角斷層破碎帶的處理1壩段；2伸縮縫；3斷層破碎帶；4混凝土塞；5基巖面；6壩體；7灌漿帷幕；8排水孔幕對走向近于順河流流向的緩傾角斷層破碎帶，埋藏較淺的應(yīng)予挖出；埋藏較深的，除應(yīng)在頂面作混凝土塞外，還要考慮深埋部分對壩體穩(wěn)定的影響。必要時可在破碎帶內(nèi)開挖若干斜井和平洞，回填

44、混凝土，形成有混凝土塞和水平塞組成的剛性骨架，封閉該范圍內(nèi)的破碎物，以阻止其產(chǎn)生積壓變形和減少地下水產(chǎn)生的有害的作用。在選擇壩址時，應(yīng)盡量避開走向近于垂直河流流向的緩傾角斷層破碎帶。如不可避免，也可采用上述方法進行處理。6.2.3 軟弱夾層的處理具有軟弱夾層的壩基，由于夾層的抗剪強度很低，遇水易軟化或泥化，通常都須進行加固處理，以滿足抗滑穩(wěn)定要求。根據(jù)軟弱夾層的埋深、產(chǎn)狀、厚度、充填物的性質(zhì)，結(jié)合工程的具體情況，為了阻止軟弱夾層滑動，一般采用的處理措施有：（1）對于淺埋的夾層，多用明挖處理，將軟弱夾層清除，回填混凝土或者在上游壩踵、下游壩趾設(shè)置深齒坎，切斷軟弱夾層直達完整基巖。當(dāng)夾層埋藏較淺時

45、，此方法施工方便，工程量小，采用的較多。（2）對于埋藏較深、較厚，傾角較緩的軟弱夾層，可在夾層內(nèi)設(shè)置混凝土洞塞。（3）采用大型鋼筋混凝土抗滑樁。（4）若有兩層以上的軟弱夾層時，可采用預(yù)應(yīng)力錨索，錨索可在水庫正常運行的情況下施工，特別適合于已建工程的施工。第七章細(xì)部構(gòu)造設(shè)計7.1縱橫縫構(gòu)造及止水7.1.1 壩體分縫1、橫縫：減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和滿足施工要求；2、水平施工縫：是上、下層澆筑塊之間的接合面。澆筑塊厚度一般為1.54.0m；在靠近基巖面附近用0.751.0m 的薄層澆筑，以利于散熱，減少溫升，防止開裂。7.1.2 止水設(shè)計橫縫內(nèi)需設(shè)止水，止水材料有金屬片、橡膠、塑料及瀝青

46、等，對于高壩應(yīng)采用兩道止水片，中間設(shè)瀝青井，金屬片止水一般采用1.01.6mm 后的紫銅片，第一道止水治上游面的距離應(yīng)有利于改善壩體頭部應(yīng)力，一般為0.52.0m（本設(shè)計采用1.0m），每側(cè)埋入砼的長度約為2025cm（本設(shè)計采用25cm），在止水片的安裝時要注意保證施工質(zhì)量，瀝青井為方形或圓形（本設(shè)計采用方形），其一側(cè)可用預(yù)制砼塊，預(yù)制塊長1.01.5m，厚510cm（本設(shè)計采用1m×10cm），瀝青井尺寸大致為15cm15cm 至25cm25cm（本設(shè)計采用20cm×20cm），井內(nèi)灌注的填料由二號或三號是由瀝青，水泥和石棉粒組成，井內(nèi)設(shè)加熱設(shè)備（通常采用電加熱的方法）

47、，將鋼筋埋入井中，并以絕緣體固定，從底部一直通到壩頂，在井底設(shè)置瀝青排出管，以便排除老化的瀝青，重填新料，管徑可為1520cm。止水片及瀝青井需伸入巖基一定深度，約3050cm，井內(nèi)填滿瀝青砂，止水片必須延伸到最高水位以上，瀝青井需延伸到壩頂。圖5-1 止水設(shè)計1第一道止水銅片；2瀝青井；3第二道止水銅片；4預(yù)制塊；5橫縫6瀝青油氈；7加熱電極7.2壩體排水壩體排水為了減小滲水對壩體的不利影響，在靠近壩體上游面需要設(shè)置排水管幕，排水管應(yīng)通至縱向排水管道，其上部應(yīng)通至上層廊道或壩頂（溢流面以下），以便于檢修管距可采用采用3m，排水管幕距上游壩面的距離，一段要求不小于壩前水深的1/101/12，且

48、不少于2m，（1/101/12）（）=（）m故根據(jù)規(guī)定排水管設(shè)置在距上游面2m處，以使?jié)B透坡降控制在允許范圍內(nèi)。排水管采用預(yù)制多孔混凝土管，內(nèi)徑可為15cm25cm（取20cm），隨著壩體混凝土的澆筑而加高。滲入排水管的水可匯集到下層縱向廊道，沿積水溝或集水管經(jīng)橫向廊道的排水溝匯入集水井，再用水泵或自流排水排向下游，排水溝斷面常用30cm×30cm，低坡3%，排水管施工時必須防止被混凝土的雜物等堵塞。排水管與廊道的連通采用直通式，如圖5-3 所示。7.3廊道系統(tǒng)為了滿足施工運用要求，如灌漿，排水，觀測，檢查和交通的需要，在壩體內(nèi)設(shè)置各種廊道，這些廊道互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。7.3.1 壩基灌漿廊道帷幕灌漿需要在壩體澆灌到一定高度后進行，以便利用混凝土壓重提高灌漿壓力，保證灌漿質(zhì)量。本次設(shè)計基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取2.5×3m，