1、目錄摘要1英文摘要2第1章設(shè)計(jì)依據(jù)5.工程等級及建筑物級別5.設(shè)計(jì)根本資料6.工程概況6.1.2.2 氣象6.1.2.3 水文7.工程地質(zhì)8.1.2.5土層承載力特征值 9工程概況12第2章壩型、壩軸線選擇及工程總體布置 1.32.1壩型、壩軸線選擇13壩型的選擇1.3壩軸線的選擇132.2工程總體布置1.3第3章壩工設(shè)計(jì)153.1 擋水壩段斷面設(shè)計(jì) 153.1.1 壩頂高程1.53.1.2 壩頂寬度1.6壩坡選擇1.6壩基滲流及穩(wěn)定分析 17壩體穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算24根底及邊坡處理33細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34重力壩的分縫與止水37溢洪道設(shè)計(jì).3.8溢洪道工程布置39溢洪道水力計(jì)算與校核40溢洪道穩(wěn)定應(yīng)力

2、分析計(jì)算423.2.4 溢洪道交通橋設(shè)計(jì)45壩體下游沖溝護(hù)坡設(shè)計(jì)46下游沖溝設(shè)計(jì)46下游沖溝防護(hù)穩(wěn)定計(jì)算463.4人工湖防護(hù)邊坡設(shè)計(jì) 483.4.1 護(hù)岸設(shè)計(jì)483.4.2 護(hù)岸邊坡穩(wěn)定分析 49參考資料55結(jié)語56致謝57英文文獻(xiàn)59壩的平安與地震 63附錄67摘要該工程位于鄭州市西南6km三李村，規(guī)劃面積330畝。根據(jù)國家?防洪標(biāo)準(zhǔn)? GB50201-94有關(guān)規(guī)定，防洪標(biāo)準(zhǔn)按平原區(qū)濱海區(qū)的規(guī)定確定為10年一遇設(shè)計(jì)，20年一遇校核。初步估算，湖面面積約 4畝，庫容約2萬m。本設(shè)計(jì)的水 利水電工程等級為小2型，主要建筑物的級別為五級。為與同一工程資料的土石壩方案進(jìn)行方案比照， 本設(shè)計(jì)選用重力壩

3、，擋水壩 段壩頂高程，壩頂寬度3m右岸擋水壩壩基最低開挖高程 231.8m,最大壩高5.5m； 左岸擋水壩壩基最低開挖高程 231.8m，擋水壩段上游壩坡，下游壩坡1 ：。該工程人工湖的流量為3/s,并且重力壩壩高為5.5m，那么只需要修建寬頂堰 式溢洪道即可宣泄該流量。為宣泄超過水庫調(diào)蓄能力的洪水或降低庫水位，保證工程平安而修建溢洪道，該小型重力壩樞紐利用壩肩和壩頭的有利地形修建溢洪 道，可節(jié)省工程量，是一般較常見的布置形式。設(shè)計(jì)中需考慮土質(zhì)邊坡在受到外界環(huán)境因素的影響下，極易造成滑塌，特別是庫區(qū)內(nèi)邊坡，水庫施工或運(yùn)行期，受內(nèi)水和外水壓力作用，加之湖水浸泡，土 體抗剪強(qiáng)度降低，需要對庫區(qū)內(nèi)邊

4、坡加以治理以保證土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性以及工程 平安。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了壩址、壩軸線、壩型的選擇以及樞紐布置、壩體剖面擬定、穩(wěn) 定計(jì)算及應(yīng)力分析、細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地基處理設(shè)計(jì)、壩體下游沖溝護(hù)坡設(shè)計(jì)以及 人工湖防護(hù)邊坡設(shè)計(jì)，并最后繪制出設(shè)計(jì)圖紙。關(guān)鍵詞：溢洪道；土質(zhì)邊坡；穩(wěn)定計(jì)算及應(yīng)力分析；壩體下游沖溝護(hù)坡設(shè)計(jì)；人 工湖防護(hù)邊坡設(shè)計(jì)；英文摘要AbstractThe project is located in the 6km southwest of Zhengzhou City, Three Licun, the planning area is 330 mu. According to the nation

5、al standard "GB50201-94" flood control, flood control standard is in accordanee with the provisions of Binhai plain region for 10 years and design, 20 years and check. Preliminary estimates, the lake area of about 4 mu, about 20000 m capacity. Water conservancy and hydropower engineering l

6、evel of this design is small (2), the main building is at level five.For comparison program, this design is gravity dam. The design of gravity retai ning dam crest elevati on 238.3m, the crest width is 3m. The right bank of dam foundation excavation of the lowest elevation is 231.8m, The highest hei

7、ght of dam is 5.5m , the left bank of dam foundation excavation of the lowest elevation is 231.8m, retaining dam upstream slope of dam is 1:0.2, the downstream dam slope is 1: 0.7.The engineering data of artificial lake flow rate is 2.05m3/s, and the dam height is 5.5m, we only need to build the spi

8、llway to discharge. As the storage capacity of the reservoir flood vent over or lowering the water level, to ensure the safety of the project and the con struct ion of spillway, the favorable terrain the small dam abutme nt and the dam head hub by con structi on of spillway, which can save the amoun

9、t of work, and it is gen erally more com mon arran geme nt.In the desig n we n eed to con sider the soil slope are in flue need by the exter nal en vir onmen tal factors of desig n, extremely easy to cause the collapse, especially in the reservoir area slope, reservoir con struct ion or operati on p

10、eriod, un der the actio n of internal and external water pressure, and water immersion, soil shear strength decreases, we can n eed for the reservoir slope with man ageme nt to en sure the stability of soil slope and the engin eeri ng safety.This desig n was carried out the site of the dam, the dam

11、axis , the selecti on of dam type and layout, sect ion profile developme nt, stable stress check, secti on optimization, detail design of structure, foundation treatment design, downstream of the dam body gully slope protecti on desig n and man-made slope protect ion desig n, and draw out the releva

12、 nt desig n chart at last.Key words: the spillway discharge； the soil slope; the downstream of the dam body gully slope protection design； man-made slope protection design第1章設(shè)計(jì)依據(jù)工程等級及建筑物級別本工程位于鄭州市西南6km三李村，規(guī)劃面積330畝。根據(jù)國家?防洪標(biāo)準(zhǔn)?GB50201-94有關(guān)規(guī)定，防洪標(biāo)準(zhǔn)按平原區(qū)濱海區(qū)的規(guī)定確定為：10年一遇設(shè)計(jì)，20年一遇校核。初步估算，湖面面積約 4畝，庫容約2萬m。表1-1水利

13、水電工程分等指標(biāo)工 程 等 別工 程 規(guī) 模水庫總庫容億m防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè) 重要性保護(hù)農(nóng)田萬畝治澇面積萬畝灌溉面積萬畝供水對象重要性裝機(jī)容量萬 KwI大1型> 10特別重要> 500> 200> 150特別重要> 120n大2型10重要50010020060150 50重要120 30川中型中等100 3060 15505中等305IV小1型一般3051535一般51V小2型V 5V 3VV 1注：1水庫總庫容指水庫最高以下的靜庫容。2.治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計(jì)面積。根據(jù)其所屬工程等別及其在工程中的作用和重要性分為五級，見表1-2 :表1-

14、2永久性建筑物的級別工程等別永久性建筑物的級別主要建筑物次要建筑物I11n2233IV44V55初步估算，湖面面積約4畝，庫容約2萬m。本設(shè)計(jì)的水利水電工程等級為 小2型，主要建筑物的級別為五級。設(shè)計(jì)根本資料工程概況工程位于鄭州市西南6km三李村，規(guī)劃面積330畝。根據(jù)國家?防洪標(biāo)準(zhǔn)? GB50201-94,防洪標(biāo)準(zhǔn)按平原區(qū)濱海區(qū)的規(guī)定確定為10年一遇設(shè)計(jì)，20年一遇校核。初步估算，湖面面積約4畝，庫容約2萬吊。本地區(qū)年均降雨600700mm 集水面積2。工程處于低丘陵溝壑地帶，巖土構(gòu)成主要為黃色粉質(zhì)中壤土。 人工湖坐落在 天然寬40m50m長50m60m沖溝內(nèi)，沖溝出口處為壩軸線位置；壩軸線

15、下游 10m15m處，另有一深15m20m的深溝，設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)研究其對大壩穩(wěn)定造成 不利影響。工程建設(shè)詳細(xì)位置見附圖勘探點(diǎn)平面位置布置圖。氣象鄭州市地處暖溫帶，屬大陸性季風(fēng)氣候，四季清楚，干濕明顯，春季干旱多 風(fēng)沙，夏季炎熱多雨，秋季涼爽，冬季干冷多風(fēng)，雨雪稀少。鄭州市的枯燥度指 數(shù)k值小于，屬濕潤區(qū)。a氣溫：年平均氣溫C,極端最高氣溫 43C，極端最低氣溫C,年最高氣 溫多出現(xiàn)在7月和8月。b降雨：年平均降雨量 640mm 24小時降雨量多年平均值100mm每年7、 8、9三個月的降雨量是全年降雨量的 55%c凍土深度：年平均地面結(jié)冰時間約為 60天，標(biāo)準(zhǔn)凍深小于60cm,地面 以下100m

16、m凍結(jié)平均為55天。d風(fēng)向及風(fēng)速：冬季盛行西偏北，夏季盛行南偏東，春、秋季那么交替出現(xiàn)； 根據(jù)鄭州市氣象史了解，鄭州市年平均風(fēng)速約，瞬時最大風(fēng)速到達(dá)了 26米/秒, 風(fēng)力為10級。水文123.1 人工湖設(shè)計(jì)流量根據(jù)?城市排水工程規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)?GB50318-2000，雨水量應(yīng)按下式計(jì)算確定:Q=q? ?F式中：q雨強(qiáng)度；書徑流系數(shù)；F匯水面積m2表1-3徑流系數(shù)區(qū)域情況徑流系數(shù)書建筑稠密的中心區(qū)建筑稀疏的居住區(qū)建筑較稀疏的居住區(qū)1.2.3.2 參數(shù)選取取徑流系數(shù)屮，匯水面積 330畝，F(xiàn)=330X 667=2202201.2.3.3 設(shè)計(jì)雨強(qiáng)表1-4設(shè)計(jì)頻率雨量成果表t時間H t(mm)C vC

17、sK p設(shè)計(jì)雨量(mm)1小時45v76911126小時70v121v147v18124小時100v170205252123.4 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算為平安計(jì)算，按照t=1小時計(jì)算，Ht=45mm10 年一遇，XX 3/s ；20 年一遇，xx 3/s ；50 年一遇，XX 3/s。工程地質(zhì)工程區(qū)位于鄭州市西南6km三李村，S316省道西側(cè)鄭州市新殯儀館西，緊 鄰鄭州市新殯儀館。處于鄭州市西南低丘陵溝壑地帶，地形為一沖溝，人工湖坐落在天然寬40m- 50m 長50m- 60m沖中溝內(nèi)。1.2.4.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及區(qū)域穩(wěn)定性工程場址位于鄭州市西南部，大地構(gòu)造位置屬華北斷塊區(qū)南部，豫皖斷塊的 開封凹

18、陷的西邊緣，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，對場址有影響的北東向區(qū)域活動斷裂 構(gòu)造帶主要有三條：即太行山前斷裂帶、聊城一蘭考斷裂帶和汾渭斷陷盆地構(gòu)造 帶，強(qiáng)地震大局部發(fā)生在這三個構(gòu)造帶上，北西向的區(qū)域活動斷裂主要有兩條： 即新鄉(xiāng)一商丘斷裂帶和封門口一五指嶺斷裂帶，這兩條斷裂帶發(fā)生過中等強(qiáng)度地震。它們對本區(qū)發(fā)生不同強(qiáng)度地震起嚴(yán)格的控制作用，總的來說，本區(qū)北緯35°以北主要受北東向斷裂構(gòu)造控制，而 35°以南場區(qū)位于35°以南主要受近東 西向的秦嶺緯向構(gòu)造所支配。場地附近歷史地震及現(xiàn)今小震很少，僅發(fā)生過兩次4級以上地震，即1928年鄭州市北郊4級地震、1814年鄭州市西南賈峪5級

19、地震。其它兩次為1974年 鄭州市北郊邙山級地震，1984年鄭州市鄭庵級地震，因此，近場區(qū)內(nèi)的地震活動 強(qiáng)度和頻度都很低。豫北地區(qū)及其附近多震區(qū)的強(qiáng)震有 1870年磁縣7.5級地震 和1937年荷澤7級地震，這些地區(qū)近年45級地震時有發(fā)生。另外，禹州、登 封交界地帶1992年又發(fā)生了級地震。因此，就地震活動而言，近場區(qū)存在發(fā)生6級地震的背景。根據(jù)?建筑抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?GB50011-201C，鄭州市抗震設(shè)防烈度為7度, 設(shè)計(jì)根本地震加速度值為，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。地層滲透性本次勘探主要針對壩基第低液限黏土及第層低液限粉土進(jìn)行了室內(nèi)滲透性試驗(yàn)18組。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及鄭州市地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，擬建場地內(nèi)涂層均

20、屬弱透水層。滲透系數(shù)建議值低液限黏土為 5X10-5cm/s;低液限粉土為6x10-4cm/s。1.2.5 土層承載力特征值根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場標(biāo)貫試驗(yàn)，結(jié)合鄭州市西南區(qū)域地層經(jīng)驗(yàn)資料， 經(jīng)綜合分析后提供各層土的承載力特征值及各土層100200KPa壓力段的壓縮模量值，并據(jù)此對各層土的壓縮性作出評價見表 1-5。表1-5 各層土承力特征值及壓縮性指標(biāo)表層號fak(KPa)110220230250壓縮模量Es(Mpa)壓縮性評價中中低中1.2.5.1 壩址區(qū)工程地質(zhì)根據(jù)本次勘探鉆孔揭露情況，本區(qū)巖性為第四系全新統(tǒng)人工雜填土、素填土及第四系上更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土、粉土，各土層自上而下分述如下，詳見表1-6

21、。表1-6素填土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表表 值8.2值3.8數(shù)據(jù)個數(shù)3值0.0塑性液性剪切試驗(yàn)壓縮試天然(低液限粉土)變異系數(shù).08驗(yàn)粒組成(%)0.07重GskN/m2.7017.72.7018.720132.700.000.00值0.8值8.2值4.8數(shù)據(jù)個數(shù)2低液限黏土18.10.30.0217.92.7117.72.7219.73012值2.22.7118.80.000.7變異系數(shù).090.000.04kN/m14.515.61315.10.30.0214.914.615.91215.40.40.030.691650.8227913130.755720.0390.050.060.7750

22、.665650.8289612120.728830.049100.070.13值32值0.4值2.0數(shù)據(jù)個數(shù)低液限粉土變異系數(shù).0318.515.20.7542.7018.815.50.659812.7019.215.90.707852.7019.015.60.691830.000.00值9.4值4.3數(shù)據(jù)個數(shù)3低液限黏土0.20.20.02210.010.010.030.022.712.7323值2.42.720.01變異系數(shù).060.00值3.118.619.71319.30.30.0219.115.316.11315.80.20.0115.70.657790.7419613130.688

23、890.0210.030.070.69926.116.527.918.4202027.017.80.60.50.020.0328.634.13030.81.50.05<0.C05IpIl8.09.7209.20.50.0517.510.7kPa31-2-1 MPaEs0.00MPa mmmm0.070.62130.230.170.760.31151610150.0315.1-0.2 42021.314.70.56243030121019.011.80.30220.80.90.230.040.080.7821.3 0.2324.7 0.29101323.4 0.251.00.020.04

24、0.0722.80.2615.2 0.1918.60.32101216.30.270.90.036.2889.88.37.5791.710.2137.0090.69.40.390.066.80.70.70.010.070.07 0.060.120.4221.515.7 0.2926.828.227.70.40.0217.618.918.30.50.0228.035.12331.51.80.069.19.99.40.30.0317.620.82319.30.80.040.270.480.360.090.2510.415.92312.31.30.101722190.190.070.46130.31

25、0.140.450.3821252316.30.2223.4 0.2419.9 0.235.00.250.010.0414.80.2116.7 0.311315.80.270.60.030.07 0.04 0.1021.7 15.4 0.285.309.18126.421.020.165.96.9180.484.21882.11.10.017.757.280.360.0515.819.61817.91.10.0680.689.787.13.80.045.457.95136.370.700.116.010.319.412.93.80.2978.881.91080.40.80.0118.121.2

26、1019.60.80.04 雜填土Q4ml丨：黃褐色、以低液限粉土為主，含煤屑、磚瓦碎片、 陶片等生活垃圾，含較多植物根系。場區(qū)普遍分布，厚度：，平均；層底標(biāo)高： 平均；層底埋深：，平均。 素填土Q4ml丨：黃褐色、以低液限粉土為主人工回填沖溝形成?；?少量淺褐紅色低液限黏土。分布在場區(qū)中部，局部缺失，厚度：，平均；層底 標(biāo)高：，平均；層底埋深：，平均。 低液限黏土Q3al +pl：淺褐紅色，堅(jiān)硬硬可塑，含白色鈣質(zhì)網(wǎng) 斑及少量鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑225mm場區(qū)普遍分布，厚度：，平均；層底標(biāo)高： 平均；層底埋深：，平均。 低液限粉土Q3al +pl：黃褐色，稍濕，密實(shí)，可見銹斑，含少量 鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑

27、530mm場區(qū)普遍分布，厚度：，平均；層底標(biāo)高：，平 均；層底埋深：，平均。 低液限黏土Q3al +pl：褐紅色，堅(jiān)硬硬可塑，可見黑斑，含少 量鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑335mm該層未穿透，最大揭露厚度14.60m。各土層的空間分布見勘探點(diǎn)平面布置圖及工程地質(zhì)剖面圖。1.2.5.2 土物理力學(xué)指標(biāo)表1-7各土物理力學(xué)指標(biāo)建議值表物理指標(biāo)含水量w(%)干重度丫 d比重Gs孔隙比液性指數(shù)塑性指數(shù)壓縮系數(shù)壓縮模量表1-8各土層的c、©值建議值表層號快剪C kPa15201522(° )22182416飽和固結(jié)快 剪C' kPa11151216° 17818101.3工程概

28、況本工程主要包括4局部：大壩、溢洪道工程、人工湖防護(hù)邊坡、大壩下游護(hù) 坡。主要建筑物為大壩、溢洪道工程，最大壩高，溢洪道寬度為 5m次要建筑 物為人工湖防護(hù)邊坡、大壩下游護(hù)坡。初步估算，湖面面積約 4畝，庫容約2 萬m。根據(jù)國家?防洪標(biāo)準(zhǔn)?GB50201-94有關(guān)規(guī)定，按平原區(qū)濱海區(qū)的規(guī)定確 定為10年一遇設(shè)計(jì)，20年一遇校核。根據(jù)?水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)? SL252-2000有關(guān)規(guī)定，水利 水電工程分等指標(biāo)及主要建筑物級別，根據(jù)本工程水庫總庫容為 2萬m和壩高 為，本工程規(guī)模為小2型，主要建筑物級別為5級。第2章壩型、壩軸線選擇及工程總體布置2.1壩型、壩軸線選擇壩型的選擇本區(qū)巖性

29、為第四系全新統(tǒng)人工雜填土、素填土及第四系上更新統(tǒng)粉質(zhì)黏土、粉 土。根據(jù)該地形處的地質(zhì)條件及材料可以就地取材，可以選擇土石壩方案：1采 用機(jī)械化施工，施工速度快；2可充分利用工地挖方來回填土料場，運(yùn)距較近； 但土石壩防洪能力差，兩壩肩開挖量大，土方填方量較大，并且土壩上游伸入湖內(nèi)， 所占庫容較大，土壩下游坡腳臨近深溝，易造成下游邊坡不穩(wěn)。同時也可以選擇混凝土重力壩方案，因?yàn)樵摲桨笁屋S線較短，兩壩肩開挖量 小，土方填方量較小；壩前不占庫容；防洪超泄能力強(qiáng)，除了溢流壩泄流外，特大 洪水時，擋水壩段也可以過水；設(shè)計(jì)簡單，不需要設(shè)置涵管；壩體方量小；但所需 的水泥、砂、石料需要外購，運(yùn)距遠(yuǎn)，需要人工施工

30、，機(jī)械化程度低。本設(shè)計(jì)為某人工湖擋水壩段設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)方案為混凝土重力壩方案，以便于與 同一根本資料設(shè)計(jì)的土石壩設(shè)計(jì)方案進(jìn)行方案比擬，從中選擇最優(yōu)方案，此設(shè)計(jì)是 為進(jìn)行方案優(yōu)化而選取的。壩軸線的選擇本工程處于低丘陵溝壑地帶，巖土構(gòu)成主要為黃色粉質(zhì)中壤土，人工湖坐落在天然寬40m- 50m、長50m- 60m沖溝內(nèi)，沖溝出口處可設(shè)為壩軸線位置。2.2工程總體布置本工程位于鄭州市西南6km三李村，規(guī)劃面積330畝。根據(jù)國家?防洪標(biāo)準(zhǔn)?GB50201-94,防洪標(biāo)準(zhǔn)按平原區(qū)濱海區(qū)的規(guī)定確定為10年一遇設(shè)計(jì)，20年一遇校核。初步估算，湖面面積約4畝，庫容約2萬m。本工程主要包括4局部：大壩、溢洪道工程、

31、人工湖防護(hù)邊坡、大壩下游護(hù)主要建筑物為大壩、溢洪道工程，最大壩高，溢洪道寬度為 5m次要建筑 物為人工湖防護(hù)邊坡、大壩下游護(hù)坡。初步估算，湖面面積約 4畝，庫容約2 萬m。工程的總體布置方案框架為：1. 重力壩平面布置本工程處于低丘陵溝壑地帶，巖土構(gòu)成主要為黃色粉質(zhì)中壤土。人工湖坐落在 天然寬40葉50m長50葉60m沖溝內(nèi)，壩軸線位置為沖溝出口處。根據(jù)重力壩的 剖面尺寸來確定壩頂寬度、壩頂高程、上下游壩坡坡比以及開挖線的布置。2. 溢洪道平面布置根據(jù)本工程建設(shè)勘探點(diǎn)平面位置布置圖中的等高線、壩區(qū)附近的高程以及地形 狀況來確定溢洪道的位置。方案1:將溢洪道布置于重力壩中部，進(jìn)口為矩形，庫水經(jīng)由

32、溢洪道下泄到壩 軸線下游的另一沖溝內(nèi)，溢洪道軸線為直線，控制端為無坎寬頂堰，堰頂高程，建 基面。溢洪道由進(jìn)口段控制段m、泄槽段20m、消力池5m組成。方案2:將溢洪道布置于重力壩右岸坡上，進(jìn)口為八字翼墻形，庫水經(jīng)由溢洪 道下泄到壩軸線下游的另一沖溝內(nèi)，溢洪道為正槽式溢洪道，控制端為無坎寬頂堰， 堰頂高程，建基面。溢洪道由進(jìn)口段m、控制段泄槽段消力池5m 組成。方案1、2進(jìn)行比照，最終選擇溢洪道的布置方案為方案2,將溢洪道布置于重 力壩中部，進(jìn)口為矩形，庫水經(jīng)由溢洪道下泄到壩軸線下游的另一沖溝內(nèi)，溢洪道 軸線為直線，控制端為無坎寬頂堰，堰頂高程，建基面。將其布置在該工程建設(shè)勘探點(diǎn)平面位置布置圖上

33、。第3章壩工設(shè)計(jì)3.1 擋水壩段斷面設(shè)計(jì)剖面設(shè)計(jì)原那么：重力壩的設(shè)計(jì)斷面應(yīng)由根本荷載組合控制，以材料力學(xué)法和剛體極限平衡法計(jì)算成果作為確定壩體斷面的依據(jù)，并以特殊荷載組合復(fù)核。設(shè)計(jì)斷面要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩平安，工程量要小，運(yùn)用方便，優(yōu)選體 形，便于施工，防止出現(xiàn)不利的應(yīng)力分布狀態(tài)。根本剖面：重力壩的根本剖面是指壩體在自重、 靜水壓力和揚(yáng)壓力3項(xiàng)主要 荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如圖3-1所示。在壩高H、水壓力P、抗剪強(qiáng)度參數(shù)f、c和揚(yáng)壓力U的條件下，根據(jù) 抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。對于完整性較差、較軟弱的地基，f、c值較小

34、，需要將上游壩坡放緩，以 便借助上游壩面上的水重幫助壩體維持穩(wěn)定。但當(dāng)n太大時，在滿庫情況下，合力可能超出底邊三分點(diǎn)，壩踵易出現(xiàn)拉應(yīng)力。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，混凝土重力壩上游面一般可做成折坡或是常做 成鉛直或上部鉛直下部傾向上游；折坡點(diǎn)一般位于1/32/3壩高處，以便于利用上游壩面水重增加壩體的穩(wěn)定性；上游壩坡坡率n= 0，下游壩坡坡率0.8 ; 底寬約為壩高的倍。壩頂高程壩頂高程分別按設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位兩種情況分別計(jì)算，選取兩者中防浪墻頂咼程中較咼者作為選定咼程。|壩頂高程根據(jù)?混凝土重力壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?SL319-2005有關(guān)規(guī)定要求，壩頂應(yīng)高于校核水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱膛c正常蓄

35、水位或校核洪水位的高差 按下式確定，并選高者作為選定高程： h = h 1%+ h z + h c 3-1式3-1丨中： h防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差m；hi%累計(jì)頻率為1%勺波高mi；hz波浪中心線至正?；蛐：撕樗坏母卟頼i；he平安超高，正常蓄水位工況 m,校核洪水位工況0.9m。本設(shè)計(jì)為某人工湖擋水壩段設(shè)計(jì)不計(jì)波浪雍高h(yuǎn)z及波高h(yuǎn)%壩頂高程取為。根據(jù)?混凝土重力壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?SL319-2005有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：防浪墻宜采 用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與壩體連接成整體，墻身應(yīng)有足夠的厚度以抵擋波浪及漂浮 物的沖擊，在壩體橫縫處應(yīng)留有伸縮縫，并設(shè)止水。壩頂下游設(shè)置欄桿。為排除 壩面積水，在壩

36、頂設(shè)置排水管，布置見以下圖 3-1所示。壩頂寬度壩頂寬度一般取壩高的8%-10%且不小于2m,還應(yīng)滿足運(yùn)用和施工要求 本設(shè)計(jì)壩頂寬度取為3m。圖3-1壩頂布置示意圖壩坡選擇上、下游邊坡坡度根據(jù)?混凝土重力壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?SL319-2005有關(guān)規(guī)定， 上游壩坡坡率n= 1 :;下游壩坡坡率。擋水壩段壩頂高程，壩頂寬度 3m。右岸擋水壩壩基最低開挖高程 231.80m, 最大壩高5.5m；左岸擋水壩壩基最低開挖高程231.80m,擋水壩段上游壩坡，下 游壩坡1 ：。重力壩擬定剖面見以下圖3-2所示：7600圖3-2 重力壩剖面圖壩基滲流及穩(wěn)定分析混凝土重力壩采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的?理正巖土

37、系列軟件 透水地基滲流穩(wěn)定分析程序?，計(jì)算結(jié)果如下所示:1.計(jì)算工程：滲流設(shè)計(jì)計(jì)算簡圖圖3-3壩基滲流流線圖分析類型：穩(wěn)定流坡面信息上游水位高：5.040(m)下游水位高：0.000(m)上游水位高2: -1000.000(m)下游水位高2: -1000.000(m)坡面線段數(shù)4坡面線號水平投影(m)豎直投影(m)土層信息坡面節(jié)點(diǎn)數(shù)=7編號 X(m) Y(m)00附加節(jié)點(diǎn)數(shù)=8編號 X(m) Y(m)不同土性區(qū)域數(shù)=4區(qū)號土類型KxKyAlfa節(jié)點(diǎn)編號(m/d)(m/d)(度)1細(xì)砂0.000000.000000.000 (-2,-1,0,-4,-3,)2細(xì)砂0.000380.000380.0

38、00 (1,2,3,4,-4,0,)0.000 (3,2,5,6,)0.000 (6,5,7,8,)3 細(xì)砂0.04320 0.043204 細(xì)砂0.51840 0.51840面邊界數(shù)據(jù)面邊界數(shù)=9編號1,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號:0 -1節(jié)點(diǎn)水頭高度5.040 - 5.040 (m)編號2,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：1 - 2節(jié)點(diǎn)水頭高度5.040 - 5.040 (m)編號3,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：2 - 5節(jié)點(diǎn)水頭高度5.040 - 5.040 (m)編號4,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：5 - 7節(jié)點(diǎn)水頭高度5.040 - 5.040 (m)編號5,邊界類型：可能的浸出點(diǎn)節(jié)點(diǎn)號：7 - 8編號6,邊界

39、類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：8 - 6節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)編號7,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：6 - 3節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)編號8,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：3 - 4節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)編號9,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：4 - -4節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)點(diǎn)邊界數(shù)據(jù)點(diǎn)邊界數(shù)=2編號1,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)編號描述：-5節(jié)點(diǎn)水頭高度5.040(m)編號2,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)編號描述：-4節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000(m)計(jì)算參數(shù)剖分長度=1.000(m)收斂判斷誤差(兩次計(jì)算的相對變化)=0.100%最大的迭代次數(shù)=30輸出內(nèi)

40、容計(jì)算流量：流量計(jì)算截面的點(diǎn)數(shù)=2編號 X(m) Y(m)畫分析曲線：分析曲線截面始點(diǎn)坐標(biāo)：(0.000,0.000)分析曲線截面終點(diǎn)坐標(biāo)：(30.000,0.000)計(jì)算結(jié)果:滲流量=1.07371 m 3/天2.計(jì)算工程：滲流校核計(jì)算簡圖圖3-4壩基滲流流線圖分析類型：穩(wěn)定流坡面信息上游水位高：5.610(m)下游水位高：0.000(m)上游水位高2: -1000.000(m)下游水位高2: -1000.000(m)坡面線段數(shù)4 坡面線號水平投影(m)豎直投影(m)土層信息坡面節(jié)點(diǎn)數(shù)=7編號 X(m) Y(m)附加節(jié)點(diǎn)數(shù)=8編號 X(m) Y(m)8337.500 -687.200不同土性

41、區(qū)域數(shù)=4區(qū)號土類型KxKyAlfa節(jié)點(diǎn)編號(m/d)(m/d)(度)1細(xì)砂0.000000.000000.000 (-2,-1,0,-4,-3,)2細(xì)砂0.000380.000380.000 (1,2,3,4,-4,0,)3細(xì)砂0.043200.043200.000 (3,2,5,6,)4細(xì)砂0.518400.518400.000 (6,5,7,8,)面邊界數(shù)據(jù)面邊界數(shù)=9編號1,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號:0 -1節(jié)點(diǎn)水頭高度5.610 - 5.610 (m)編號2,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：1 - 2節(jié)點(diǎn)水頭高度5.610 - 5.610 (m)編號3,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：2 - 5節(jié)點(diǎn)水頭高度

42、5.610 - 5.610 (m)編號4,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：5 - 7節(jié)點(diǎn)水頭高度5.610 - 5.610 (m)編號5,邊界類型：可能的浸出點(diǎn)節(jié)點(diǎn)號：7 - 8編號6,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：8 - 6節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)編號7,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：6 - 3節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)編號8,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：3 - 4節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)編號9,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)號：4 - -4節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000 - 0.000 (m)點(diǎn)邊界數(shù)據(jù)點(diǎn)邊界數(shù)=2編號1,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)編號描述：-5節(jié)點(diǎn)水頭高度5.610(

43、m)編號2,邊界類型：水頭節(jié)點(diǎn)編號描述：-4節(jié)點(diǎn)水頭高度0.000(m)計(jì)算參數(shù)剖分長度=1.000(m)收斂判斷誤差(兩次計(jì)算的相對變化)=0.100%最大的迭代次數(shù)=30輸出內(nèi)容計(jì)算流量：流量計(jì)算截面的點(diǎn)數(shù)=2編號 X(m) Y(m)畫分析曲線：分析曲線截面始點(diǎn)坐標(biāo)：(0.000,0.000)分析曲線截面終點(diǎn)坐標(biāo)：(30.000,0.000)計(jì)算結(jié)果：滲流量=1.19515 m 3/天計(jì)算出的滲流量有點(diǎn)大，需要進(jìn)行地基處理，壩基才能不會發(fā)生滲透破壞。 為提高壩基抗?jié)B性，提高持力層的承載力，采用換土墊層的方法，挖除建基面之 上土之后，對建基面之下土壤進(jìn)行夯實(shí)，最后再進(jìn)行回填的素混凝土墊層施工

44、。壩體穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算重力壩的荷載及組合荷載是重力壩設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一，荷載可按作用隨時間的變異分為三類：1. 永久作用；2.可變作用；3.偶然作用。設(shè)計(jì)時應(yīng)正確選用其標(biāo)準(zhǔn)值、分項(xiàng)系數(shù)、 有關(guān)參數(shù)和計(jì)算方法。重力壩承受的荷載與作用主要有：自重；靜水壓力；揚(yáng)壓力；動水壓力；波 浪壓力；泥沙壓力；冰壓力；土壓力；溫度作用；風(fēng)作用；地震作用等。1、荷載組合在設(shè)計(jì)重力壩剖面時，應(yīng)按照承載能力極限狀態(tài)計(jì)算荷載的根本組合和偶然 組合。荷載組合有：正常蓄水位情況、設(shè)計(jì)洪水位情況、冰凍情況；偶然組合有： 校核洪水情況、地震情況。設(shè)計(jì)時應(yīng)對這五種情況分別進(jìn)行計(jì)算，但由于近場區(qū)可能存在發(fā)生6級地震的背景，不考慮地震

45、荷載，本次設(shè)計(jì)僅選取設(shè)計(jì)洪水位和 校核洪水位情況進(jìn)行荷載分析計(jì)算。表3-1計(jì)算工況及荷載組合表荷載組合計(jì)算工況上游水位m下游水位m何載自重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力淤沙壓力根本組合設(shè)計(jì)洪水位0無水VVV特殊組合校核洪水位237.37無水VVV重力壩的荷載計(jì)算*,IV 1ZP klZ/11111圖3-5重力壩荷載計(jì)算圖1. 自重單位寬度上壩體自重 W標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式如下:W Ac kN/m 3-2式3-2丨中：A壩體橫剖面的面積，常將壩體斷面分解成簡單的矩形、三角形計(jì)算；Yc壩體混凝土的重度，kN/m，根據(jù)選定的配合比通過實(shí)驗(yàn)確疋,般米用計(jì)算自重時，壩體的自重的作用分項(xiàng)系數(shù)為設(shè)計(jì)工況下：V=1/2*1.

46、1*5.5*24*1=72.6 kN;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為72.6*3.07=222.88 (kN*m) (J);W2=3*5.5*24*1=396kN ;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為396*1.2=475.20 (kN*m)(J);W3=1/2*3.5*5*24*仁210kN ;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為210*1.47=308.70 (kN*m) (J);校核工況下：W=1/2*1.1*5.5*24*1=72.6 kN;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為72.6*3.07=222.88 (kN*m) (J);W2=3*5.5*24*1=396kN ;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為396*1.2=4

47、75.20 (kN*m)(J);W3=1/2*3.5*5*24*仁210kN ;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為210*1.47=308.70 (kN*m) (J);2. 靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載。計(jì)算時常分解為水平水壓力Ph和垂直水壓力R/兩種。Pv Aw Y kN/m 3-31 2Ph 2 H kN/mS3-4上式3-3、3-4丨中：2AW 壩踵處所作的垂線與上游水面和上游壩面所圍成的面積，m;h計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，m水的重度,kN/m3，常用 30靜水壓力分項(xiàng)系數(shù)采用。合力作用點(diǎn)在壓力圖剖面形心處，不計(jì)淤沙壓力和 浪壓力。設(shè)計(jì)工況下：1水平水壓力Ph=1/2*9.81*4

48、*仁78.48kN ; 偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為78.48*1.33=104.64 (kN*m) ();由于下游無水，Ph2=0 ;2垂直水壓力Pvi kN;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為 12.08*2.182=26.36 (kN*m)(0 ；Pv2 kN ;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為 4.24*2.5=9.54 (kN*m)(0 ；校核工況下：1水平水壓力Ph=2*i=102.44 kN;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為 102.44*1.52= 155.71 (kN*m)(一)；下游無水，PH2=0;2垂直水壓力設(shè)計(jì)工況下：Pv1kN;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為*3.53=55.42 (kN*m

49、) (0 ;校核工況下：Pv1kN;偏心距為，那么設(shè)計(jì)彎矩值為 20.49*3.50=71.72(kN*m)(0 ;3. 揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力包括滲透壓力和浮托力兩局部。滲透壓力是由上下游水位差產(chǎn)生的 滲流而在壩內(nèi)或壩基面上形成的向上的壓力。 浮托力是由下游水深淹沒壩體計(jì)算 截面而產(chǎn)生的向上的壓力。揚(yáng)壓力的分布與壩體結(jié)構(gòu)、上下游水位、防滲排水設(shè)施等因素有關(guān)。不同 計(jì)算情況有不同的揚(yáng)壓力。壩底面上的揚(yáng)壓力：當(dāng)壩底面上游側(cè)設(shè)有防滲和排水孔幕時， 壩底面上游 壩踵處的揚(yáng)壓力作用水頭為 H;排水孔中心線處的揚(yáng)壓力作用水頭為 H2+H H-H2；下游壩趾處為H2;三者之間用直線連接.計(jì)算揚(yáng)壓力時，U = y HbBkN/m3-5式3-5丨中：a揚(yáng)壓力滲透系數(shù)；Y水的重度，kN/m3, 一般采用30H滲透壓力水頭；b 滲透壓力計(jì)算圖形的寬度；B壩體單寬長度；該小型重力壩的滲透壓力示意圖見以下圖 3-6所示圖3-6重力壩荷載計(jì)算圖其中滲透壓力系數(shù)由下表3-2所示查得,表3-2滲透壓力系數(shù)圖壩基處理情況壩型及部位設(shè)置防滲帷設(shè)置防滲帷幕及主、副排水孔并抽排幕及排水孔部位