1、第一章 土石壩工程概況1.1 工程流域概述該江位于我國(guó)西南地區(qū)，該江從東南向西北流向，全長(zhǎng)約為122公里，該流域面積2558平方公里，在壩址以上流域面積約為780平方公里。本流域大多部分為山嶺地帶，山脈山丘和盆地交錯(cuò)于其間，地形變化多端，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)流河流，汛期河流的含沙量較大，流速快。全區(qū)農(nóng)田面積僅占總面積的20，林木面積約占全區(qū)的30，其種類(lèi)有松、杉等。其余為荒山及草皮覆蓋，沖積層較厚，土多，兩岸有崩塌現(xiàn)象。本流域內(nèi)因山脈連綿，縱橫交錯(cuò)，交通不便，故居民較少。1.2工程地質(zhì)資料1.2.1壩址地質(zhì)資料 該壩址位于該江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩，坡降不太大，兩岸高山聳立

2、，縱橫交錯(cuò)構(gòu)成高山深谷的地貌特征，汛期河流的含沙量較大，流速快，沖積層較厚，土多，兩岸有崩塌現(xiàn)象，適合用土石壩。1.2.2地震資料本地區(qū)地震烈度定為7度，基巖與混凝土之間的摩擦系數(shù)取0.65。1.3當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?.3.1氣溫情況 該地年平均氣溫約為12.8度，最高氣溫為30.5度，平均發(fā)生在7-8月，最低氣溫為-5.3度，平均發(fā)生在1-2月份。 表1-1 月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表（度）123456789101112年平均4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.48.65.912.8 表1-5 平均溫度日數(shù)月份 日數(shù)平均溫度2123245678910111261.20.

3、3000000003.125.026.830.7303130313130313027.90000000000001.3.2降水量情況 該地最大年降水量可達(dá)1213毫米，最小為617毫米，多年平均降水量為905毫米。 表1-2 各月降雨日數(shù)統(tǒng)計(jì)表日數(shù)月份平均降雨量12345678910111230mm000000000000 1.3.3風(fēng)力和風(fēng)向 通常1-4月風(fēng)力較大，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為19.1 m/s，相當(dāng)于8級(jí)風(fēng)力，風(fēng)向?yàn)槲鞅逼?。水?kù)平均吹程為15公里。實(shí)測(cè)多年平均風(fēng)速14m/s。1.4當(dāng)?shù)厮奶卣髟摻康闹饕獊?lái)源為降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無(wú)湖泊，河流調(diào)節(jié)徑流。根據(jù)實(shí)測(cè)水文氣象資料研究研討，通常

4、是每年五月底六月初河水開(kāi)始上漲，汛期開(kāi)始后，到十月以后洪水開(kāi)始逐漸下降，導(dǎo)致枯水期開(kāi)始，直至次年五月。該江洪水形式陡漲猛落，迅速而快，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實(shí)測(cè)最大流量為700秒立米，而最小流量為0.5秒立米。1.4.1日常徑流資料 壩址附近水文站有實(shí)測(cè)資料8年，參考臨近測(cè)站水文記錄延長(zhǎng)后有22年水文系列，多年年平均流量為17秒立米。1.4.2洪峰流量資料 經(jīng)過(guò)頻率的分析，可以求得不同頻率的洪峰流量如下表1-7，1-8所示，山區(qū)洪水的特性是暴漲暴落，迅速飛快的。表1-3 不同頻率洪峰流量（秒立米）頻率0.0512510流量25201880142011801040 表1-4 各月不同頻率

5、洪峰流量（秒立米）1234567891011121461912196001240155012106703902837236171115530112013601090600310233352314911420850110083048025016281019117937076098072041021015231.4.3固體徑流資料 該江為山區(qū)性河流，含沙量大小均隨降水強(qiáng)度及降水量的大小而變化，平均含沙量達(dá)0.5公斤立米。枯水極少，河水清徹見(jiàn)底，初步估算30年后壩前淤積高程為2765米。1.5建筑材料物理力學(xué)性質(zhì)1.5.1物理力學(xué)性質(zhì)概述（1）土料：（見(jiàn)表1-5，表1-6）（2）石料：堅(jiān)硬玄武巖可作

6、為堆石壩石料，儲(chǔ)量較豐富，在壩址附近有石料場(chǎng)一處，覆蓋層淺，開(kāi)采條件較好。表1-5料場(chǎng)名稱(chēng)物理性質(zhì)滲透系數(shù)10-6cm/s力學(xué)性質(zhì)化學(xué)性自然含水量%自然容重比重孔隙率%孔隙比稠度飽和度顆粒級(jí)配（成分%，粒徑d）擊實(shí)剪力固結(jié)壓縮系數(shù)cm2/kg有機(jī)含量灼熱法%可溶鹽含量%流限%塑限%塑性指數(shù)礫砂粘土最大干密度g/cm3最優(yōu)含水量%內(nèi)摩擦角deg凝聚力kPa濕干粗中細(xì)粉2mm20.5mm0.50.05mm0.050.005mm0.005mmKN/m31#下24.818.9115.162.6742.260.73442.6023.1419.460.937.475.9517.8735.4833.231.

7、6022.074.31724.6724.00.0211.730.0702#下24.218.9115.182.6741.900.72143.9022.2021.700.917.254.1514.3541.7532.251.6521.024.8025.5023.00.0201.900.0191#上25.617.3513.032.6549.800.99049.5725.0024.570.878.838.0017.5031.0034.671.5622.301.9023.1725.00.0262.200.1102#上26.316.3712.842.7452.301.09349.9026.3023.500

8、.694.504.3320.6736.2034.301.5423.803.9621.5038.00.0330.250.1103#下15.919.1116.642.7037.000.58034.0020.0014.000.676.409.0012.0035.0019.601.8016.903.0028.0017.00.0101.900.080表1-6 砂礫石的顆粒級(jí)配顆粒直徑 料場(chǎng)300100100606020202.52.51.21.20.60.60.30.30.150.151#上5.218.621.412.318.613.95.44.60.32#上4.817.820.314.117.814.

9、84.65.30.53#上3.815.418.515.316.420.53.56.20.44#上6.018.319.416.415.616.74.82.50.31#下4.514.120.123.214.97.28.67.20.22#下3.919.222.418.719.18.35.72.80.13#下5.023.119.114.218.48.96.34.10.94#下4.122.418.714.117.914.44.13.60.7表1-7 砂礫石的物理性質(zhì)名稱(chēng)1#上2#上3#上4#上1#下2#下3#下4#下容重kN/m318.617.919.119.018.618.518.418.0比重2.7

10、52.742.762.752.752.732.732.72孔隙率%32.534.731.031.532.532.232.533.8軟弱粒%2.01.50.91.22.50.81.01.2有機(jī)物淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色注：各砂礫石料場(chǎng)滲透系數(shù)k值為2.010-2厘米/秒左右。最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27。 表1-8 各料場(chǎng)天然休止角料場(chǎng)名稱(chēng)最小值最大值平均值1#上3430355035102#上3500371036003#上3440364035404#上3510374036301#下3410363035202#下3520380036403#下3430371035504#下3600

11、382037101.6 工程說(shuō)明本工程正常蓄水位為2822.5m，對(duì)應(yīng)水庫(kù)庫(kù)容為454.5106 m3，裝機(jī)24MW。根據(jù)GB5020194防洪標(biāo)準(zhǔn)及SL 2522000水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，查水利水電工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（山脈、丘陵部分）由總庫(kù)容在1-10億立方米初定該工程為大（2）型工程，由裝機(jī)容量等指標(biāo)定位?。?）型，根據(jù)“各不同標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)分屬時(shí)，采用其中最高級(jí)別來(lái)控制”的原則，最終由水庫(kù)庫(kù)容確定該工程規(guī)模為大（2）型。所以判別出樞紐的主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)建筑物為4級(jí)。為了貫徹執(zhí)行國(guó)家的水利技術(shù)政策，為了達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又安全的目的，把該水利水電樞紐

12、工程按其規(guī)模、收益以及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性分為不同等級(jí)，為其后面的計(jì)算與施工提供基本基礎(chǔ)依據(jù)。第二章 壩型的選擇2.1壩址選擇選擇壩址的時(shí)候，不僅要綜合考慮防洪、灌溉、航運(yùn)、生產(chǎn)、發(fā)電各部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益，還要考慮對(duì)樞紐上下游的生態(tài)環(huán)境影響和庫(kù)區(qū)的淹沒(méi)損失等，要使得綜合效益最大，有害影響最小，經(jīng)過(guò)，研究，比較，選擇資料地形圖所示河彎地段作為壩址，在選定壩址之后在壩址處根據(jù)地形條件比較、建筑材料比較、地質(zhì)條件比較、施工條件、施工環(huán)境及工程量比較確定壩址的具體位置。2.2 壩型選擇一、 壩型的選擇壩型選擇是大壩設(shè)計(jì)中首先而且必須要解決的一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，它關(guān)系到整個(gè)樞紐的工期、投資以及工程量。地形、

13、地質(zhì)、環(huán)境、氣候、壩高、筑壩材料、施工和運(yùn)行條件等都是影響壩型選擇的重要因素。水利樞紐中的攔河壩的型式主要有：支墩壩、重力壩、土石壩、拱壩及新型壩型如碾壓混凝土壩、面板堆石壩等等。根據(jù)該地地形、地質(zhì)條件和材料儲(chǔ)備情況選出土石壩是最適合該地址的壩型。土石壩的壩型優(yōu)點(diǎn)：施工方法選擇靈活性大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，運(yùn)行管理方便，工作可靠，便于維系性加高。能適應(yīng)不同的施工方法，且施工速度快，工序簡(jiǎn)單、質(zhì)量容易保證；筑壩材料就地取材，節(jié)省大量鋼材、水泥、木材等建筑材料；適應(yīng)地形變形能力強(qiáng)，土石壩三立體結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形的良好條件，對(duì)地基的要求比混凝土壩的低，施工條件方便。土石壩壩型缺陷：施工導(dǎo)流不如其它

14、壩型方便，工程造價(jià)因而相應(yīng)也增加；由于壩體斷面大，土料填筑質(zhì)量會(huì)受氣候影響；土石壩壩頂不能溢流，需另開(kāi)泄洪隧洞或溢洪道。本工程壩址附近河谷內(nèi)地地形平坦、有豐富的質(zhì)量較好的堆石料，為了達(dá)到既經(jīng)濟(jì)又安全的目的，通過(guò)對(duì)各種不同的壩型進(jìn)行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩方案。2.3建筑物組成此水利樞紐中，樞紐建筑物以土石壩為主體，并包括泄洪建筑物、灌溉建筑物、發(fā)電引水建筑物、工業(yè)引水建筑物、水電廠房、開(kāi)關(guān)站、排沙建筑物、放空水庫(kù)的泄水建筑物、施工導(dǎo)流建筑物、過(guò)船建筑物、過(guò)木建筑物等。通常土石壩蓄水樞紐“三大件”即土石壩、溢洪道和水工隧洞。土石壩用以攔

15、蓄洪水、形成水庫(kù)，溢洪道用以宣泄洪水，確保大壩安全；水工隧洞則用以灌溉、發(fā)電、導(dǎo)流、泄洪、排沙等。2.4 樞紐的總體布置2.4.1 擋水建筑物土石壩擋水建筑物按直線布置，壩布置在河彎地段上。2.4.2 泄水建筑物泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，為縮短長(zhǎng)度、減小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸，水流經(jīng)隧洞流出直接入主河道，對(duì)流態(tài)也有利。電站引水發(fā)電洞布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜。為減小泄洪時(shí)引起的電站尾水波動(dòng)，以及防止沖刷壩腳，進(jìn)出口相距3040m以上。2.4.3 水電站建筑物引水隧洞、電站廠房布置在凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間。風(fēng)化巖層較厚，廠房布置在開(kāi)挖后的堅(jiān)硬玄武巖上，開(kāi)關(guān)站布置在廠房附

16、近。總之，樞紐布置效果應(yīng)該考慮到方方面面，以確保工程效益達(dá)到最理想值。不僅要綜合考慮防洪、航運(yùn)、發(fā)電、灌溉等部門(mén)的經(jīng)濟(jì)效益，還要考慮庫(kù)區(qū)的淹沒(méi)損失和樞紐上下游的生態(tài)影響等，要做到綜合效益最大，有害影響最小。樞紐布置圖見(jiàn)下圖2-1所示。 圖2-1 土石壩樞紐布置圖第三章 調(diào)洪計(jì)算3.1工程等別及建筑物級(jí)別的判定 本工程正常蓄水位為2822.5m，初始水庫(kù)庫(kù)容為，裝機(jī)24MW。根據(jù)SDJ1278水利水電工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（山脈、丘陵部分），由水庫(kù)總庫(kù)容指標(biāo)（估計(jì)校核情況下庫(kù)容不會(huì)超過(guò)10億m3）定該工程為大（2）型；由防洪效益，灌溉面積，裝機(jī)容量等指標(biāo)定該工程為?。?）型；根據(jù)“各不同標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)

17、分屬時(shí)，采用其中最高級(jí)別來(lái)控制”的原則，最終由水庫(kù)庫(kù)容確定該工程規(guī)模為大（2）型。所以判別出樞紐的主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)建筑物為4級(jí)。3.2洪水調(diào)節(jié)計(jì)算原理3.2.1 確定洪水標(biāo)準(zhǔn)永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)建筑物級(jí)別查得：正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)工況）洪水重現(xiàn)期100年；非常運(yùn)用（校核工況）洪水重現(xiàn)期2000年。設(shè)計(jì)洪峰流量Q設(shè) = 1680（P=1%），校核洪峰流量Q校 = 2320（P=0.05%）。3.2.2方案假定原理 由實(shí)測(cè)資料分析研究可獲得洪水過(guò)程線，假設(shè)擬定三組溢流孔口尺寸、及堰頂高程的方案，首先根據(jù)洪水過(guò)程線可得各時(shí)段平均來(lái)水量，然后由泄洪道口堰流公式，可求出在不同

18、孔口尺寸下求得不同的下泄流量，對(duì)應(yīng)可求的得各時(shí)段下的下泄洪水量，來(lái)水量減去泄水量可得本時(shí)段的增加水量，以滿(mǎn)庫(kù)開(kāi)洪水調(diào)節(jié)，滿(mǎn)庫(kù)庫(kù)容加上新增洪水量可得第一時(shí)段末的庫(kù)容，查庫(kù)容-水位曲線可得新庫(kù)容下的壩前水位，由該壩前水位作為下一時(shí)段的下泄流量計(jì)算的依據(jù)，依次可求得不同時(shí)段的上游水位及下泄流量，從中選擇最大者即：設(shè)計(jì)水位及設(shè)計(jì)下泄流量校核水位及校核下泄流量水位。3.3堰頂高程及孔口尺寸選擇原則 如果堰頂高程n取的過(guò)低，溢流孔口凈寬B選的過(guò)大，則下泄能力也會(huì)加大，故而所需水庫(kù)防洪庫(kù)容可減小，擋水建筑物所在高度也可減小，淹沒(méi)損失也減??；但是隧洞本身造價(jià)及工程量會(huì)加高。已知本工程允許下泄流量為900 m3

19、/s，過(guò)大的下泄流量為下游抗沖所不能允許。如果堰頂高程n取的過(guò)高，孔口凈寬B取的過(guò)小，結(jié)果則與上述相反。3.4初步方案擬定要得到孔口尺寸與堰頂高程的最佳方案，可依據(jù)在施工技術(shù)可行的前提下，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，和泄水隧洞以及包括攔河壩在內(nèi)的總造價(jià)最小方案來(lái)選擇，通過(guò)各種可行方案的經(jīng)濟(jì)類(lèi)比來(lái)最終決定最后的方案。參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，擬定六組孔口尺寸與堰頂高程如下（采用單孔泄洪）方案一：n=2810m，B=8m； 方案二：n=2811m，B=7m；方案三：n=2812m，B=9m；n：堰頂高程，B：孔口凈寬3.5調(diào)洪演算已知：=2822.5m =2765m ，H=i-2810/2811，Q設(shè)=1680/s Q

20、校=2320/s m=0.385 g=9.8 根據(jù)洪水過(guò)程線（附圖1）、壩址處庫(kù)容水位曲線（附圖2）可求調(diào)洪計(jì)算表由庫(kù)容曲線H-V表得初始庫(kù)容=454.53.5.1調(diào)洪計(jì)算表方案一 Q設(shè)=1680/s，n=2810m，B=8m時(shí)段 4109.201.57602.638.68-7.11454.50447.392821.1111.118378.005.44504.967.27-1.83447.39445.562821.0411.04121075.2015.48500.207.208.28445.56453.842821.3411.34161596.0022.98520.727.5015.48453

21、.84469.322821.9011.90201470.0021.17559.288.0313.11469.32482.432822.3712.3724898.8012.94593.268.544.40482.43486.832823.0013.004386.405.56602.638.68-3.12486.83483.712822.4012.408213.363.07595.418.57-5.50483.71478.212822.2112.20Q校=2320/s時(shí)段 4150.802.17602.638.68-6.51454.50447.992821.1311.138522.007.5250

22、6.337.290.23447.99448.222821.1411.14121484.8021.38507.007.3014.08448.22462.302821.6411.64162204.0031.74541.527.8023.94462.30486.242822.5012.15202030.0029.32602.638.6820.64486.24506.882823.2413.24241241.2017.87656.939.508.37506.88515.252823.5513.554533.607.68680.149.79-2.11515.25513.142823.1713.17829

23、4.644.24651.739.38-5.14513.14508.002823.4912.49綜上得：設(shè)計(jì) max=2823.00m Q泄max=602.63/s 校核 max=2823.55m Q泄max=680.14/s方案二 Q設(shè)=1680/s ，n=2811m，B=7m時(shí)段 4109.201.57465.256.70-5.13454.50449.372821.1810.188378.005.44387.495.58-0.14449.37449.232821.1710.17121075.2015.48396.925.579.91449.23459.142821.5310.53161596

24、.0022.98407.655.8717.11459.14476.252823.0912.09201470.0021.17501.517.2213.95476.25490.202822.6511.6524898.8012.94474.386.836.11490.20496.312822.8711.874386.405.56487.887.03-1.47496.31494.842822.8111.818213.363.07484.196.97-3.90494.84490.942822.6711.67Q校=2320/s時(shí)段 4150.802.17465.256.70-4.53454.5449.97

25、2821.2010.208522.007.52388.635.601.92449.97451.892821.2710.27121484.8021.38392.645.6515.74451.89467.632821.8310.83162204.0031.74425.196.1225.62467.63493.252822.7611.76202030.0029.32481.126.9322.39493.25515.642823.5612.56241241.2017.87531.047.6510.22515.64525.862823.9312.934533.607.68554.677.99-0.315

26、25.86525.552823.9212.928294.644.24554.037.98-3.74525.55521.812823.7912.79綜上得：設(shè)計(jì) max=2823.09m Q泄max=501.51/s 校核 max=2823.93m Q泄max=554.67/s方案三 Q設(shè)=1680/s n=2812m，B=9m時(shí)段 4109.201.57521.937.52-5.95459.50488.552821.159.158378.005.44424.586.11-0.67448.55447.882821.129.12121075.2015.48424.496.089.40447.884

27、57.282821.469.46161596.0022.98446.346.4316.55457.28473.832822.0610.06201470.0021.17489.477.0514.12473.83487.952822.5710.5724898.8012.94527.157.595.35487.95492.852822.7410.744386.405.56539.927.77-2.21492.85490.642822.6610.66Q校=2320/s時(shí)段 4150.802.17521.937.52-5.35454.50449.152821.179.178522.007.52425.9

28、76.131.39449.15450.542121.229.22121484.8021.38429.466.1815.2450.54465.742821.779.77162204.0031.74468.456.7524.99465.74490.732822.6710.67202030.0029.32534.657.7021.62490.73512.352823.4411.44241241.2017.87593.568.559.32512.35521.672823.7911.794533.607.68621.008.94-1.26521.67520.412823.7311.73綜上得: 設(shè)計(jì) m

29、ax=2822.74m Q泄max=539.92/s 校核 max=2823.79m Q泄max=621/s由方案1、2、3的調(diào)洪計(jì)算表可得以下的調(diào)洪計(jì)算結(jié)果表：方案堰頂高程n孔口尺寸B工況Q上游水位超高Z1n=2810m設(shè)計(jì)602.62823.000.5B=8m校核6802822.351.052n=2811m設(shè)計(jì)501.512823.090.59B=7m校核554.672823.931.433n=2812m設(shè)計(jì)539.922822.740.24B=9m校核6212823.791.29注：1、發(fā)電引水量Q=44.1/s,與總泄流量相比較小，調(diào)洪演算未做考慮； 2、超高表示正常蓄水位以上的超高，

30、需滿(mǎn)足小于3.5.3.6 方案的選擇由方案結(jié)果中可以看出三組方案均能滿(mǎn)足下泄流量(Q900/s)及超高（z3.5m）的要求，故需從中選擇最為經(jīng)濟(jì)合理的方案，通常n越大，大壩就要增高，造價(jià)也會(huì)加大，另外流量不宜過(guò)小否則對(duì)泄洪不利。故最總選定方案1，即; n=2810m，B=8m，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)水位為2823.00m，校核水位為2823.55m，設(shè)計(jì)泄洪流量為602.6/s,校核流量為680/s。第四章 土石壩剖面設(shè)計(jì)4.1 土石壩壩型選擇影響土石壩壩型選擇的因素很多，其中最主要的是壩址附近的筑壩材料，其次還有地形地質(zhì)條件、氣候因素、施工條件、壩基處理、抗震要求等。壩型的選擇應(yīng)該具有綜合優(yōu)越性，首先要擬

31、定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，可行性，最后選定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。下面詳細(xì)比較幾種壩型，最終定案。4.1.1 均質(zhì)壩均質(zhì)壩，施工簡(jiǎn)單，材料單一，但是壩坡較緩，剖面大，粘性土料受氣候影響大，壩體孔隙水壓力大，雨季冬季施工較為不便，且無(wú)足夠適宜的土料來(lái)做均質(zhì)壩，通常很少采用這種壩型，因而不宜采用均質(zhì)壩壩型方案。4.1.2面板壩首先面板壩整個(gè)壩體都是受力結(jié)構(gòu)，填筑量是土石壩所有壩型中最小的，設(shè)計(jì)中壩高為63，屬于中壩，不宜選擇面板壩。面板壩沒(méi)有防滲體的粘性土填方，所以施工受氣候影響較小，施工干擾也較小，可以全年持續(xù)施工。但是面板抗震性能較差，對(duì)基礎(chǔ)沉陷非常敏感。而本設(shè)計(jì)中地質(zhì)

32、條件較差，壩址地區(qū)地震烈度為7度，明顯不宜選用面板壩方案。4.1.3堆石壩堆石壩壩坡較陡，剖面小，造價(jià)低，施工干擾相對(duì)較小，施工速度較快，抗震性能好，工程量小。壩址附近有堅(jiān)硬玄武巖石料場(chǎng)一處，儲(chǔ)量豐富，開(kāi)采容易，可方便用于堆石壩材料，從材料角度可以考慮選擇堆石壩方案，但由于河床地質(zhì)條件較差，沖積層最大32m，平均也有20m，作堆石壩可能導(dǎo)致大量開(kāi)挖，工期長(zhǎng)，此方案也不予考慮。4.1.4 斜墻壩和心墻壩塑性心墻壩（以砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體，在壩剖面的中心部位合做心墻）與斜墻壩相比工程量相對(duì)較小，適應(yīng)不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時(shí)上升，施工干擾大，工期長(zhǎng)，不方

33、便；塑性斜墻壩(用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體上游做斜墻)的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對(duì)較小，工期較短，但對(duì)壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫。從筑壩材料來(lái)看，由于壩址上下游內(nèi)有足夠可供筑壩的土料作為防滲體之用，又有足夠的沙礫料作壩殼，心墻壩和斜墻壩都是可行的。本地區(qū)為地震區(qū)，基本烈度為度，從抗震性能及適應(yīng)不均勻變形來(lái)看宜采用心墻壩；從施工及環(huán)境氣候條件來(lái)看宜采用斜墻壩。但是由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，以薄心墻、薄斜墻較有利，又因壩基條件復(fù)雜，處理工程量大，工期長(zhǎng)，所以采用斜墻為宜。4.1.5 斜心墻壩斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)：

34、心墻有足夠的斜度，壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻對(duì)下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻應(yīng)力狀態(tài)較好，工期較短，因而最終選擇斜心墻壩方案。4.2壩頂高程壩頂高程根據(jù)正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用的靜水位相應(yīng)的超高予以確定，應(yīng)分別按以下三種情況進(jìn)行計(jì)算，然后取其中最大值為壩頂高程。（1） 設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況下的壩頂超高（2） 校核洪水位+非正常運(yùn)用情況下的壩頂超高（3） 正常蓄水位+地震安全超高一、 計(jì)算公式1、 壩頂超高： (4-1) (4-2) 式中：e風(fēng)雍高渡，m; D水庫(kù)吹程，m，由資料知D=15km=15000m; H近似取壩前水深，m; K綜合摩阻系數(shù)，值在（1.5-5.0）之間

35、，計(jì)算時(shí)，一般取3.6； V計(jì)算風(fēng)速，;正常運(yùn)用情況下的、級(jí)壩采用，非常運(yùn)用條件下的各級(jí)土石壩采用，故可得正常運(yùn)用條件下=1.514=21,非正常運(yùn)用情況下=14； 風(fēng)速與壩軸線的夾角=22.5； A安全加高，根據(jù)壩的等級(jí)和運(yùn)用情況。查水工建筑物表1-11采用，土壩正常運(yùn)用情況下安全超高0.7m,非正常運(yùn)用情況下安全超高0.5m. R自風(fēng)雍水面算起的波浪沿傾斜壩坡爬升的垂直高度，稱(chēng)波浪爬高；m; 確定波浪爬高R.它與壩前的波浪要素（波高和波長(zhǎng)）、壩坡坡度、坡面糙率、壩前水深、風(fēng)速等因素有關(guān)。波浪爬高R的計(jì)算，有以下計(jì)算公式:(1) 計(jì)算波浪的平均爬高。當(dāng)壩坡系數(shù)m=1.5-5.0時(shí)，平均爬高為

36、： (4-3)式中：與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的系數(shù)，按水工建筑物表5-1得砌石護(hù)面=0.75； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由風(fēng)速、壩前水深及重力加速度組成的無(wú)維量綱,按水工建筑物表5-2采用； 坡度系數(shù); 、平均坡高與波長(zhǎng)，m.平均波高的計(jì)算公式： (4-4) (4-5) 注：式中的水庫(kù)吹程D以米計(jì)。 計(jì)算波浪平均周期，公式為： =4.0 （4-6） 計(jì)算平均波長(zhǎng): 當(dāng)0.5時(shí)為深水波 (4-7) 當(dāng)0.5時(shí)為淺水波 (4-7)(2) 計(jì)算波浪設(shè)計(jì)爬高R。在工程設(shè)計(jì)中，波浪設(shè)計(jì)爬高R按建筑物的級(jí)別確定，對(duì)級(jí)壩取保證率P=1%的波浪爬高，查水工建筑物表5-3，0.5為深水波，計(jì)算采用公式4-6；(4) 計(jì)算公式

37、采用式4-14-6；(5) “-”代表沒(méi)有此數(shù)。河底高程2765 27652765H(m)5858.5557.5K0.00000360.0000036-V(m/s)2114-D(m)1500015000-0.39250.3925-e0.01950.0185-A10.70.71.0780.678-26.9216.93-m33-0.750.75-0.890.55-11-1.2780.803-P2.232.23-0.950.95-R2.711.70地震安全超高0013.732.421.5地基沉陷超高0.1160.1170.115壩頂高程2826.852826.092824.12壩頂高程應(yīng)取3種結(jié)果中

38、的最大值，因此以壩頂高程為2826.85為壩頂高程，取壩頂高程為2828m，壩高為63m（2828-2765=63）。4.3壩頂寬度壩頂寬度取決于施工、交通、構(gòu)造、運(yùn)行、抗震與防汛等要求，無(wú)特殊要求高壩最小頂寬為10-15m，中低壩為5-10m，屬于中壩，取10m。4.4壩坡 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。邊坡選擇一般須從以下幾方面考慮。 （1）上游坡應(yīng)比下游坡為緩，取上游平均坡比1：3，下游坡比1：2.7 （2）壩坡應(yīng)上陡下緩，自上至下逐級(jí)放緩，每隔10-30m變坡一次，相鄰坡率差為0.25-0.5。取上游30m以上上游坡比1：2.8，下游坡比1：2.6，

39、30m以下上游坡比1：3.2，下游坡比1：2.8。此壩為碾壓土石壩，中壩，壩殼為砂石料，壩坡平均坡度為1:2.7；土石壩在變坡處設(shè)置馬道，其寬度常取1.52.0m，已攔截應(yīng)排除雨水，防止嚴(yán)重沖刷壩面，并兼做交通、檢修、觀察之用，也有利于壩坡穩(wěn)定。取馬道寬度1.5m。具體尺寸見(jiàn)圖4-1 黏土斜心墻土石壩剖面圖。4.5防滲體型式4.5.1壩體防滲壩的防滲體不僅需要滿(mǎn)足將滲透坡降，下游壩體浸潤(rùn)線以及滲流量減低到允許范圍內(nèi)，還應(yīng)該要滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)及施工的要求。防滲體的尺寸不僅要以滿(mǎn)足構(gòu)造、施工及防滲開(kāi)裂等要求為原則，也應(yīng)要滿(mǎn)足穩(wěn)定要求。壩防滲體有土質(zhì)防滲體及人工防滲體。土質(zhì)心墻防滲體底部的厚度，決定涂料的允

40、許滲透坡降。心墻頂面必須設(shè)砂礫保護(hù)層，其厚度應(yīng)不小于當(dāng)?shù)乇鶅雠c干燥程度，心墻與地基岸坡必須進(jìn)行有效的結(jié)合，防止結(jié)合面漏水以及產(chǎn)生嚴(yán)重滲流。心墻與岸坡結(jié)合須加大心墻剖面。土質(zhì)斜墻底部的厚度應(yīng)滿(mǎn)足滲透坡降的要求，為了防止斜墻斷裂，其厚度通常比按滲透穩(wěn)定演算確定的數(shù)值要大。斜墻上游應(yīng)設(shè)置保護(hù)層用來(lái)防止冰凍和機(jī)械破壞。保護(hù)層材料可為砂礫，卵石，塊石，其厚度應(yīng)不小于當(dāng)?shù)乇鶅黾案稍锍潭取１Ｗo(hù)層應(yīng)分層碾壓填實(shí)，達(dá)到壩體同樣標(biāo)準(zhǔn)，其外坡坡度需按穩(wěn)定計(jì)算確定，使保護(hù)層不至于沿斜墻面或連同斜墻一起滑動(dòng)。鋪蓋一般由粘土或壤土做成，要求地基與鋪蓋土料滲透系數(shù)一般在1000以上。鋪蓋鋪成不等厚的，從上游向下游逐漸加厚。

41、填筑鋪蓋前必須清基，在砂卵石地基上設(shè)置過(guò)渡層，以防滲透破壞，頂面應(yīng)設(shè)保護(hù)層。斜心墻介于心墻與斜墻之間，心墻稍向上游傾斜，斜心墻為了克服心墻壩可能產(chǎn)生的拱效應(yīng)和斜墻對(duì)變形的敏感而發(fā)展起來(lái)的，它很適合于中土石壩。綜上所述，選取粘土斜心墻，參考以往工程，斜心墻頂取5米（滿(mǎn)足機(jī)械化施工要求），上游坡率m0.6，下游坡率m20.2，斜心墻頂高程以設(shè)計(jì)水位加0.6超高并高于校核洪水為原則，最后高程取2824m。4.5.2壩基防滲 根據(jù)壩基處的地質(zhì)條件確定壩基防滲的處理方案。主要處理方法有混凝土防滲墻、黏土截水槽、灌漿帷幕和鋪蓋。此壩址處屬于巖石地基，壩址區(qū)地層以玄武巖為主，但有20m左右的沖積層。截水槽適

42、用于沖積層為1015m厚度的地基?；炷练罎B墻方案，材料省、工期短、防滲效果好，對(duì)于透水層較深的壩基是比較合適的，最后決定采用這種方案。防滲墻要伸入河床沖積層，底部要嵌入基巖，深度不小于0.5-1m，取1m。上部則要與心墻連接，插入防滲體0.1倍的壩高，設(shè)計(jì)為7m。 防滲墻厚度根據(jù)防滲、強(qiáng)度。材料與施工條件確定。按施工條件，墻厚一般在0.6-1.3之間，一般為0.8m?；炷翗?biāo)號(hào)一般采用C8-C15，防滲標(biāo)號(hào)為S6-S8允許水力坡降一般為80-100。高壩采用高強(qiáng)度混凝土，在此采用C10號(hào)混凝土，防滲標(biāo)號(hào)為S6，其對(duì)應(yīng)滲流系數(shù)為0.4914.6排水體型式常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、

43、棱體排水、褥墊式排水。貼坡排水結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用料少，便于維修，但不能降低浸潤(rùn)線，且易因冰凍失效，適用于浸潤(rùn)線較低的中等高度壩和下游無(wú)水的中小型工程的均質(zhì)壩。棱體排水可降低壩體浸潤(rùn)線，防止壩坡凍漲，保護(hù)坡腳免受尾水淘刷，且對(duì)壩坡有支撐作用，增加壩坡的穩(wěn)定性，是一種可靠有效，應(yīng)用廣泛的排水型式。褥墊排水對(duì)地基不均勻沉陷的適應(yīng)性差，易斷裂，維修困難，所以單獨(dú)采用這種型式的不多。所以選擇用棱體排水，此壩體下游水位最高水位為2773m，下游最大水深為8m，棱體頂部高程需高出下游水位1.0-2.0m，取2m，棱體頂寬度不小于1m，取2m，棱體內(nèi)坡由施工條件確定，一般為1:11:1.5,取1:1；外坡可取1：2

44、.7。4.7粘土斜心墻土石壩剖面圖4-1 土石壩剖面圖（單位m）第五章 土石壩滲流計(jì)算5.1 概述 （一） 土石壩滲流分析任務(wù)滲流計(jì)算的任務(wù)是：以確定壩體和壩基的滲流量為基礎(chǔ)，來(lái)確定壩坡逸出段，判斷其滲透穩(wěn)定性。滲流計(jì)算應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1） 確定壩體浸潤(rùn)線及其下游出逸點(diǎn)的位置，繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢(shì)線分布圖或流網(wǎng)圖；（2） 確定庫(kù)水位降落時(shí)上游壩坡內(nèi)的浸潤(rùn)線位置或孔隙壓力；（3）確定壩體與壩基的滲流量；（4）確定壩坡出逸段與下游壩基表面的出逸比降以及不同土層之間的滲透比降； （5）確定壩肩的等勢(shì)線滲流量和滲透比降。5.2土石料的選擇 （1）就近取材并且開(kāi)采運(yùn)輸方便，筑壩材料以靠近壩為宜，但從

45、壩身考慮，一般距壩腳為300-500m范圍內(nèi)的土石料不容許開(kāi)采。 （2）土石料的種類(lèi)，性質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足壩體各部位的不同要求，壓實(shí)經(jīng)濟(jì)合理，總價(jià)低。 （3）可用土石料的儲(chǔ)蓄，在初步設(shè)計(jì)階段不得小于工程設(shè)計(jì)需要量的2-3倍。5.3土石料的要求 適用于填筑防滲體的土料應(yīng)滿(mǎn)足：1、應(yīng)具有一定的不透水性，土料滲透系數(shù)一般小于1。2、應(yīng)有一定的可塑性，黏料（粒徑）d0.005mm，含量為15%-30%，或塑性指數(shù)=10-17的中，重壤土及黏粒含量為30%-40%，或=17-20的黏土填筑，防滲體較適宜，為滿(mǎn)足以上要求選3#下粒區(qū)的土料=14，黏料d0.005mm的含量為19.6%，滲透系數(shù)為3。 壩殼沙礫料選4#上的沙礫料，滲透系數(shù)為2