目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"基本資料 4工程概況 4水文氣象 4地形地質(zhì) 4茅坪溪防護(hù)大壩 5\o"CurrentDocument"設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 5\o"CurrentDocument"平面布置 5其它設(shè)計資料 51.5.1工程特征水位 5地震烈度 5筑壩材料的技術(shù)指標(biāo) 5\o"CurrentDocument"設(shè)計內(nèi)容與要求 6\o"CurrentDocument"設(shè)計目的 6設(shè)計內(nèi)容 7\o"CurrentDocument"壩址及壩型的選擇 7壩址的選擇 72.2土壩對地基的要求 8壩型選擇 8各種壩型的比較 8土石壩類型的選擇 9壩工設(shè)計 10壩頂高程 10按正常情況下計算壩頂高程 11按非常情況計算壩頂高程 12考慮地震影響計算壩頂高程 13確定壩頂高程及壩高 13壩頂寬度 133.3壩坡 14排水體設(shè)備 15\o"CurrentDocument"滲流計算 16設(shè)計說明 164.1.1土石壩滲流分析的任務(wù) 16滲流分析的工況 16滲流分析的方法 16滲流計算 16\o"CurrentDocument"4.2.1基本假定 16滲流計算基本公式 16滲流計算過程 18滲流穩(wěn)定結(jié)果分析 214.4.1正常蓄水位下滲流穩(wěn)定分析 21校核洪水位下滲流穩(wěn)定分析 22\o"CurrentDocument"土石壩壩坡穩(wěn)定分析及計算 22設(shè)計說明 22\o"CurrentDocument"設(shè)計任務(wù) 22\o"CurrentDocument"計算工況 22計算斷面 23\o"CurrentDocument"控制標(biāo)準(zhǔn) 23穩(wěn)定計算 235.2.1庫水位最不利時的上游壩坡 23施工或竣工期的上下游壩坡穩(wěn)定計算及穩(wěn)定滲流期的計算 28\o"CurrentDocument"土石壩的構(gòu)造設(shè)計 42壩頂 42護(hù)坡與壩坡排水 42壩體排水設(shè)備 44\o"CurrentDocument"沉降量計算 45壩體的沉降量計算 45壩基沉降量計算 46\o"CurrentDocument"地基處理 49壩基清理 49壩的防滲處理 49土石壩與壩基的連接 49\o"CurrentDocument"土石壩土料的選擇 50壩殼的土石料選擇要求 50防滲體土石料的選擇要求 50對排水設(shè)施和護(hù)坡的結(jié)構(gòu)布置 50反濾層的結(jié)構(gòu)布置 51\o"CurrentDocument"工程量計算 51壩基開挖工程量計算 51壩體工程量計算 51謝辭 錯誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 54基本資料工程概況茅坪溪防護(hù)工程的緣由：茅坪溪是長江上的小支流，其出口位于三峽大壩上游約1km的右岸。流域面積113.24km2，在茅坪溪防護(hù)壩址以上的流域面積為98.54km。該流域?qū)俚咨角鹆陞^(qū)，流域內(nèi)人口約3.1萬人，耕地3.43畝。茶園1601.4畝，果園11.4畝，直接淹沒人口6561人。淹沒區(qū)內(nèi)有成片的良田，是湖北省秭歸縣重要的產(chǎn)量田區(qū)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)。該縣人多地少，坡多田少，移民難度大。經(jīng)中央部門審定，修建茅坪溪防護(hù)工程。茅坪溪防護(hù)工程包括泄水建筑物（遂洞接涵洞）和防護(hù)壩（瀝青混凝土心墻堆石壩）。本設(shè)計是針對防護(hù)大壩。水文氣象長江流域氣候溫暖，雨量豐沛，多年平均降水量1100mm，雨季4—10月占全年降水的85%。也經(jīng)常發(fā)生洪，澇，旱，冰雹，滑坡，泥石流等自然災(zāi)害。多年平均氣溫是16oC—18oC。夏季最高超過40oC，冬季-4oC，無臺風(fēng)災(zāi)害，降水集中形成暴風(fēng)雨區(qū),流域內(nèi)較大日暴風(fēng)雨覆蓋面約3萬—15萬。最大達(dá)21.3萬。地形地質(zhì)壩址基巖為前震旦紀(jì)閃云斜長花崗巖。巖體中有巖俘虜體和閃長巖包裹體，以及后期侵入的酸基性巖脈。閃云斜長花崗巖巖性均一，完整，力學(xué)強(qiáng)度高。微風(fēng)化和新鮮巖石的飽和抗壓強(qiáng)度達(dá)100Mpa,變性模量達(dá)30-40Gpa。壩區(qū)主要有兩種斷裂構(gòu)造，一組走向北北向，另一組走向北被動，傾角多在60oC以上。斷層規(guī)模不大，且膠結(jié)良好。通過壩基規(guī)模較大的斷層有f7及f23,,出露在左漫灘上。緩傾角裂隙不甚發(fā)育，僅占裂縫總數(shù)的13%，其中北北東組占緩傾角裂縫總數(shù)的68.5%，傾角東南為主，傾角為15oC—30oC。花崗巖的風(fēng)化層分為全，強(qiáng)，弱，微4個風(fēng)化帶。風(fēng)化殼厚度（全，強(qiáng)，弱3個風(fēng)化帶），以山脊部位最厚，可達(dá)20—40米。山坡與一級階地次之，溝谷，漫灘較薄，主河床中一般無風(fēng)化層或風(fēng)化層厚度很小，平均厚度21.5米。壩基除利用微風(fēng)化巖體外，部分弱風(fēng)化下亞帶巖體亦可用作建基巖體?；炷僚c建基巖面間的抗剪（斷）強(qiáng)度，摩擦系數(shù)（F）取值1.0—1.3。凝聚力（C）為1.2—1.5Mpa。建基巖體巖石與巖石間的抗剪斷強(qiáng)度，視不同的結(jié)構(gòu)類型的巖體F與C值分別為1.0—1.7Mpa和1.2—2.0Mpa。第四紀(jì)松散堆積物主要是河流沖積層，葛洲壩水庫蓄水后，主河槽及后河普遍淤積有原5—18米的細(xì)沙。壩址水文地質(zhì)條件簡單，微風(fēng)化和新鮮巖體的透水性微弱，有80%以上的壓水試驗段的巖體單位透水率小于lLu,其余試驗段主要為弱，中等透水位。壩之區(qū)域地殼穩(wěn)定條件好，不具備發(fā)生強(qiáng)烈地震的背景，為典型的弱震構(gòu)造環(huán)境，基本烈度為W度。經(jīng)過多年的勘測研究，三峽工程壩址地質(zhì)條件甚為優(yōu)越，是一個難得的好壩址。1.4茅坪溪防護(hù)大壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)茅坪溪防護(hù)大壩與三峽大壩共同攔擋三峽庫水，擋水水頭為80米。經(jīng)審定茅坪溪防護(hù)大壩等級與三峽大壩相同，為一等工程。防護(hù)大壩按1級建筑物設(shè)計。大壩正常蓄水位為175米。校核水位為180.4米。地震設(shè)計烈度為7度，均與三峽大壩相同。背水側(cè)茅坪溪設(shè)計洪水位（20年一遇）106.4米，校核洪水位（100年一遇）為107.3米，非常洪水位（萬年一遇）考慮調(diào)蓄后為114.6米。平面布置茅坪溪防護(hù)大壩位于陳家沖到板橋和韓家嘴之間。壩址處河谷地形較為開闊，河谷走向約為25oc。壩軸線峪河谷走向交角約65。，自右岸的吳家灣通過茅坪溪與左岸松柏坪以上的山包相接。河谷兩岸不對稱，右岸山體雄厚，壩肩頭（吳家灣）高程232米，沖溝較發(fā)育。壩軸線斜跨一沖溝，其余段基本沿山梁展開，其平均坡度角約8。，跨溝谷處坡角35。。左岸壩肩山頭（吳家灣）高程192.86米，谷坡基本順直，自讓坡角較陡一般為30。—50。。局部達(dá)50。。壩軸線基本沿分水嶺脊線布置，地形高程190米—200米，最高209.72米（松茅坪）。左壩肩兩側(cè)沖溝對應(yīng)發(fā)育，在山脊匯合形成鞍部，最低高程184.3米。山體較單薄，高程175米處最小山脊寬40米。在此埡口處設(shè)一副壩，軸線長80米，走向為東南165。。1.5其它設(shè)計資料工程特征水位上游正常畜水位175.0m相應(yīng)下游水位106.4m防洪限制水位145.0m枯季消洛水位155.0m1000年一遇洪水水庫水位157.5m10000年一遇洪水水庫水位180.4m相應(yīng)下游水位107.3地震烈度場地基本烈度為6度，防護(hù)大壩設(shè)計烈度為7度筑壩材料的技術(shù)指標(biāo)

表1.1筑壩材料的技術(shù)指標(biāo)建筑材料名稱比重容重（噸/立方米）孔隙率抗剪強(qiáng)度滲透系k'(cm/s)數(shù)丫干Y濕Y飽摩擦角0凝聚力、c'、（kg/cm2）土料（壤土）2.721.681.982.050=240'=250.31X10-6砂礫料2.681.801.802.10上下水36水346X10-2堆石2.701.801.802.050.3340沙礫料壩基2.681.801.802.10水下356.68xlO-2備注：瀝青混凝土滲透系數(shù)0.5X10-8表1?2土料顆粒級配粒徑(mm)<0.2<0.1<0.05<0.03<0.01<0.005<0.002%84.475.058.043.526.016.211.0表1?5砂料顆粒級配粒徑(mm)<5.2<5<2.5<1.2<0.6<0.3<0.15%10097.869.443.520.46.21.7表1?6砂礫料顆粒級配粒徑<150<80<40<20<5<2.5<1.2<0.6<0.3<0.15%10084.566.951.334.827.12011.73.01.51.6設(shè)計內(nèi)容與要求1.6.1設(shè)計目的1、 通過設(shè)計鞏固、加深、擴(kuò)大所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，并達(dá)到進(jìn)一步系統(tǒng)化2、 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，解決實際工程技術(shù)問題的能力，能初步掌握設(shè)計原則設(shè)計方法和步驟。3、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立工作能力，通過畢業(yè)設(shè)計加強(qiáng)計算、繪圖、編寫設(shè)計文件、使用規(guī)范等方面能力的培養(yǎng)。1.6.2設(shè)計內(nèi)容1、樞紐布置根據(jù)有關(guān)資料進(jìn)行樞紐布置，闡明樞紐中建筑物的作用、布置原則、布置方案的比較，選擇與確定，本設(shè)計壩軸線已知。2、 壩工設(shè)計包括壩型選擇、剖面設(shè)計、平面布置、繪出壩體平面圖及壩體中最大剖面圖。3、 根據(jù)地形、地質(zhì)壩型等因素，沿壩軸線選取若干典型剖面，計算壩體滲流流量，總滲流流量及壩內(nèi)浸潤線。計算工況：上游正常蓄水位與下游相應(yīng)最底水位上游校核水位與下游相應(yīng)最低水位4、 穩(wěn)定計算對壩體最大剖面、典型剖面，采用圓弧滑動法或折線法驗算下列情況的壩坡穩(wěn)定性。計算工況：庫水位最不利時的上游壩坡（折線法）上游正常蓄水位，下游相應(yīng)最低水位的下游壩坡（圓弧法）校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流時的下游壩坡（圓弧法）施工期或竣工期下游壩坡（圓弧法）5、 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計包括：壩頂、護(hù)坡、防滲體、排水體、馬道、壩面排水溝等。6、 地基處理包括：開挖、清理、防滲、加固處理等布置措施等。7、石料結(jié)構(gòu)布置8、工程量計算1.6.3設(shè)計成果包括：設(shè)計說明書、計算書各一份，（時間關(guān)系也可說明書、計算書合并寫）設(shè)計成果圖3~4張，內(nèi)容為大壩平面布置圖，下游立視圖，壩體最大剖面及典型剖面圖細(xì)部構(gòu)造圖。壩址及壩型的選擇2.1壩址的選擇（1） 首先，應(yīng)盡量選擇地形上最有利的壩址，如壩軸線較短，河谷較窄，便于布置泄水建筑物等。壩址與地質(zhì)條件是影響壩址選擇的最重要因素之一。壩址附近的建筑物分布情況，影響到壩址的選擇。水庫區(qū)的淹沒情況也是選擇壩址的重要因素。壩址還必須結(jié)合河流規(guī)劃統(tǒng)一考慮。施工條件也是選擇壩址的因素之一。水庫及水利樞紐的管理條件也應(yīng)在選擇壩址時予以應(yīng)有注意。施工工期長短也影響著壩址的選擇。對以上所有因素充分進(jìn)行調(diào)查研究，權(quán)衡利弊，綜合考慮后方能選定最合適的壩址。土壩對地基的要求在所有的壩型中，土壩和土石壩對地基的要求最低，這是因為土壩由于基礎(chǔ)面積較大，承擔(dān)的應(yīng)力較低。本設(shè)計壩軸線已知，故不用細(xì)細(xì)說明了。壩型選擇壩型選擇關(guān)系到整個樞紐的工程量、投資和工期，其影響因素主要壩高、筑壩材料，地質(zhì)、地形、氣候、施工、運(yùn)行條件等。2.3.1各種壩型的比較1、選用重力壩重力壩基本形狀呈三角形，上游面鉛直或稍微傾向上游，壩底與基巖固結(jié)，建成擋水后依靠自重維持穩(wěn)定。重力壩的優(yōu)點(diǎn)：①筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，抵抗洪水漫頂，滲漏沖刷，地震破壞等的能力強(qiáng)；②對地質(zhì)、地形條件適應(yīng)性強(qiáng)，一般建與基巖上；③重力壩可做成溢流的，也可在壩內(nèi)設(shè)置泄水孔，樞紐布置緊湊；④結(jié)構(gòu)作用明確；⑤施工方便。重力壩的缺點(diǎn)：①由于壩體剖面尺寸往往由于穩(wěn)定和壩體拉應(yīng)力強(qiáng)度條件控制而做的較大，材料用量多，壩內(nèi)壓應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，且壩底面積大，因而揚(yáng)壓力也較大，對穩(wěn)定不利；②因壩體體積較大，施工期混凝土溫度收縮應(yīng)力也較大，為防止溫度裂縫，施工時對混凝土溫度控制的要求較高。2、選用拱壩拱壩是三面固結(jié)與基巖上的空間殼體結(jié)構(gòu)，拱向上游凸出，且不設(shè)永久性分縫。拱壩的優(yōu)點(diǎn)：①具有雙向傳力的性能；②拱是推力結(jié)構(gòu)；③拱壩具有較高的超載能力；④拱壩輕韌，富有彈性而整體性好，借助巖基對地質(zhì)功能的吸收，它又具有較強(qiáng)的抗震能力。拱壩的缺點(diǎn)：①拱壩是不設(shè)永久性橫縫的整體朝靜定結(jié)構(gòu)，設(shè)計時需計入溫度變化和地基位移對壩體應(yīng)力的影響；②拱壩體形復(fù)雜；③設(shè)計施工難度大，對施工質(zhì)量、筑壩材料強(qiáng)度和防滲要求，以及對地形地質(zhì)條件及地基要求均較高。3、 選用土石壩土石壩是指由當(dāng)?shù)赝亮鲜匣蛲潦旌狭咸钪傻膲巍Ｍ潦瘔蔚膬?yōu)點(diǎn)：①就地取材，與混凝土相比，節(jié)省大量水泥，鋼材和木材，且減少了筑壩材料遠(yuǎn)途運(yùn)輸費(fèi)用；②對地質(zhì)地、形條件要求較低，任何不良地基經(jīng)處理后也均可筑土壩；③施工方法靈活，技術(shù)簡單，且管理方便，易于加高擴(kuò)建。土石壩的缺點(diǎn)：①不允許壩頂溢流，所需溢洪道或其他泄水建筑物與造價往往很大，；②在河谷狹窄，洪水流量大的河道上施工導(dǎo)流較混凝土壩困難；③采用粘性土料施工受氣候條件影響較大。4、 確定壩型由于茅坪溪的防護(hù)壩地處山區(qū)交通條件差，公路標(biāo)準(zhǔn)低，運(yùn)輸不方便，如從外運(yùn)入筑壩材料，工程投資大大增加，因此不運(yùn)用重力壩。拱壩應(yīng)力分布均勻，利于發(fā)揮材料強(qiáng)度，節(jié)省工程量，但對地質(zhì)和地形要求嚴(yán)格，通常要求對稱均勻，因此地形不對稱，且地形地質(zhì)條件也不甚好，如采用拱壩，壩體相對條件差，不利于壩體強(qiáng)度穩(wěn)定，設(shè)計施工復(fù)雜。因此不宜選拱壩，茅坪溪防護(hù)壩因當(dāng)?shù)赝亮?、沙礫料、石料豐富，可就地取材，節(jié)省大量運(yùn)輸費(fèi)用，并且綜合考慮土壩與其他壩型相比具有的特點(diǎn)，最終選擇土石壩。2.3.2土石壩類型的選擇影響土石壩壩型選擇的因素很多，其主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形與地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。通過對各種因素進(jìn)行比較，選定技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。均質(zhì)壩材料單一，施工簡單，壩身粘性較大，壩基的透水性較大。將發(fā)生較大滲漏，故首先舍棄均質(zhì)壩。鋼筋混凝土斜墻壩容易因壩體沉陷而開裂，且費(fèi)用高，故也放棄。心墻壩與斜墻壩可在深厚的覆蓋層上修建，兩種壩型造價相差不大，優(yōu)缺點(diǎn)也無顯著差別，但心墻壩比斜墻壩適應(yīng)不均勻變形的能力和抗震的能力較強(qiáng)，且心墻壩工程量較小，基礎(chǔ)處理深度也小，故初步選定黏土心墻壩。本設(shè)計選用黏土心墻壩，主要原因有幾下幾點(diǎn)：黏土心墻壩對壩基和壩體的不均勻沉降比較容易適應(yīng)，對壩基條件要求較低；黏土心墻壩施工設(shè)備比較簡單，施工質(zhì)量也比較容易控制；黏土心墻壩可以在早期蓄水，提前發(fā)揮水庫作用；黏土心墻壩位于壩體內(nèi)部，暴露面小，保溫條件好，受氣候影響小，在冬季也可以施工，黏土心墻可全年施工；黏土心墻壩受外界氣候影響較小，受溫度的影響也較斜墻小，耐老化，因而能獲得較長的工作壽命；在地震地區(qū)心墻在防止塌滑與地震破壞方面比斜墻有利。除此之外，黏土心墻具有極佳的防滲性能及其較佳的適應(yīng)變形能力。且在產(chǎn)生裂縫后有一定的自愈能力，故黏土心墻壩是一個不錯的方案。壩工設(shè)計土石壩剖面的基本尺寸包括:壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡，防滲體與排水體的形式與尺寸等。壩頂高程為防止庫水浸溢壩頂，壩頂水庫靜水位以上應(yīng)有足夠的波浪超高。《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》，（SDJ218-84）規(guī)定，其值按下式計算：Y=R+e+A（3-1）KV2De= cosB（3-2）2gH式中：e——風(fēng)沿水面吹過所形成的水面升高即風(fēng)壅水面超出庫水位的高度，mR——自風(fēng)壅水面算起的波浪沿傾斜壩坡爬升的垂直高度，簡稱波浪爬高，mD——水庫吹程，km或mH——沿水庫吹程方向的平均水域深度，初擬時可近似取壩前水深，mk——綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（1.5?5.0）X10-3之間。計算一般取3.6X10-3 （D以km計）或3.6X10-6（D以m計）v――計算風(fēng)速，m/s正常運(yùn)用條件下的I、II級壩采用v=（1.5?2.0）v~（多多年平均最大風(fēng)速），正常運(yùn)用條件下的III、W、V級壩采用v=1.5v~,多非常運(yùn)用條件下的各級土石壩采用v=v~。多0——風(fēng)向與壩軸線的夾角，（1°＞）B=0A——安全加高，見附表一正常A=1.5非常A=1.0堤頂類型及運(yùn)用情況堤頂級別1234、5安全超高土壩、土堤正常1.51.00.70.5非常1.00.70.50.3

混凝土閘壩、漿砌塊石閘壩正常0.70.50.40.3非常0.50.40.30.2圖3圖3-1壩頂超高計算簡圖按正常情況下計算壩頂高程 / D=10kmV=9.6msV二1.5V二1.5X9.6二14.4m/sh二100D=10km二0.0038KV2D 3.6x10-3x14.42x二0.0038cosB=2gH 2x9.81x100波浪爬高R二0.44mn0.6式中：h——設(shè)計波浪高m 上游壩坡坡率規(guī)范（SDJ218-84）推薦采用蒲田驗站統(tǒng)計分析公式計算R⑴計算波浪平均爬高RKKR=亠亠、:hl （3-3）v1+m2式中：K---與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的 查表3-2K=0.9K---K---經(jīng)驗系數(shù)，由風(fēng)速, 144查表3-3vA.-gh= 二0.4599.81x100m 坡系數(shù)，m=3.0h,l 平均坡高與坡長K值V、壩前水深H及重力加速度g組成,K二1w護(hù)面類型K一A護(hù)面類型KA光滑不透水護(hù)面1.0砌石護(hù)面0.75?0.85混凝土及混凝土板護(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?0.9拋填兩層塊石（透水基礎(chǔ)）0.50~0.55A表3.2

表3.3經(jīng)驗系數(shù)KV/莎《11.52.0 w—I2.53.03.54.04.5K w 11.021.081.161.221.251.281.300.00』竺廠V2丿藥IV7丿0.00』竺廠V2丿藥IV7丿gh2=0.13th[O.7(型)2]th{ v2 V20.13th[0.7}0.7](3-4)在水深較大時，吹程較小的情況下，既當(dāng)gD<1760x<th(0.7gHgD<1760x<th(0.7gH丫7VT丿時，式（3-4）可簡化為：0.0018(gD)0.45v2式中水庫吹程D以m計算經(jīng)計算可知可用上式計算：h=0.61計算波浪平均周期T公式為T=4.0栃=4.0.061=3.12計算平均波長LgT2L=—=1.56T2二1.56X3.122=15.19m2口⑵計算波浪設(shè)計爬高R在工程設(shè)計中，波浪設(shè)計爬高R按建筑物的級別確定，若級別為I級，土石壩取保證率P=1%的波浪爬高R1（%作為爬高R=R1%，由其相應(yīng)的波浪爬高保證率P,平均爬高R及俯表四所列數(shù)值設(shè)計波浪爬高R。h061 R上二 二0.0061（0.1 P二2.23H100 RR二-hL二0.9%1xy0.61xl5.19二0.8661+m2 1+m2R=2.23X0.866=1.932mY正常0.0038+1.932+1.5=3.436m壩頂高程=175+3.436=178.44m3.1.2按非常情況計算壩頂高程

非常運(yùn)用情況下的壩頂超高計算公式與正常情況下的一樣，所不同的是風(fēng)速來用多年平均最大風(fēng)速V=9.6ms，壩前水深H=180.4-175+100=105.4KV2D ° 3.6x10-3x9.62x10e= cosB= cos00=0.0022gH 2x9.8x105.4(1)計算波浪平均爬高R故取K=1、fgH一<9.81故取K=1、fgH一<9.81x105.4-°"99"1/gD)0.45<V?丿帶入數(shù)據(jù)得h=0.389計算波長平均周期T計算平均波長L萬KKiTy°.9x1R二△whL=\：1+m2 1+32—=0.004(0.1H105.4V=0-0018T=4.0ph=4.0g389二2.495L=1.56T2二1.56X2.4952=9.7180.389x9.718二0.553R=2.23X0.553=1.233mY=R+e+A=1.233+0.002+1.0=2.235m非常壩頂高程=校核洪水位+非常運(yùn)用情況超高=180.4+2.235=182.64m考慮地震影響計算壩頂高程地震安全加高=地震涌浪加高+地震附加沉陷值+安全加高，地震涌浪加高一般為0.5?1.5m，應(yīng)根據(jù)地震烈度大小和不同的壩前水深，去大中小值，本設(shè)計去1米，地震附加沉陷值根據(jù)海域地震調(diào)查，對8-9度地震區(qū)，可取1.2%?1.44%，地震烈度較低時，取值相應(yīng)減小，本設(shè)計取 1%的大壩高度，即為：(178.44-75)X1%=1.03m安全加高A=1.5地震安全護(hù)高=1+1.03+1.5=3.53m壩頂高程=175+3.53=178.53m3.1.4確定壩頂高程及壩高壩頂高程取上述三種情況的最大值，故需壩頂高程為183m，考慮在上游側(cè)設(shè)置1.2m的防浪墻，最終確定壩頂高程為183-1.2=181.8m，防浪墻高為183m，壩高=181.8-75=106.8m3.2壩頂寬度壩頂寬度取決于施工、構(gòu)造、運(yùn)行、抗震與防洪等要求。如壩頂設(shè)置公路或鐵路時，應(yīng)按交通要求確定。無特殊要求時，高壩最小頂寬10m?15m，中低壩為5m?10m。對心墻或斜墻壩還需要滿足其墻頂和兩側(cè)反濾層的布置要求，在寒冷地區(qū)，還應(yīng)使心墻或斜墻至壩面的最小距離大于凍土層厚度，以防防滲體凍壞，本設(shè)計壩高為106.8m,屬于高壩且壩頂有交通要求，擬定壩頂寬為12m。3.3壩坡土石壩邊坡的大小取決于壩型、壩高、筑壩材料、菏載、壩基性質(zhì)等因素,且直接影響到壩體的穩(wěn)定和工程量大小。由于石料在飽和狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度降低,且?guī)焖幌陆禃r,滲流力指向上游,對上游壩坡穩(wěn)定不利,所以土料相同時,上游坡應(yīng)比下游坡為緩。從壩型上看,上游壩坡較下游為緩；從荷載情況上,為適應(yīng)荷載向底部逐漸增加的特征,壩坡上陡下緩,故土石壩上、下游坡一般做成變坡時,由上至下逐漸放緩,相鄰壩坡率差為0.25~0.5,若壩基較弱時,最后一級壩坡宜緩以利于壩坡穩(wěn)定。綜上所述,對擬壩坡時,坡度一般為1:2~1:4,再下游壩面的變坡處一般而設(shè)置馬道，其寬度長取1.5?2.0m,以攔截并排除雨水防止嚴(yán)重沖刷壩面，并兼作交通，檢查觀測之用,也有利于壩坡穩(wěn)定。擬定上游壩坡為1:2.75,1:3.0,1:3.25,1:3.5,在高150、125、110各變坡一次，下游坡自上而下為1:2.5、1:2.75、1:3.0，在高程為150、125處設(shè)寬為2米的馬道。如圖3-2示：圖3-2土石壩剖面簡圖3.4壩體與壩基防滲設(shè)計本設(shè)計采用黏土心墻防滲體，黏土心墻位于壩體中央。由囊土筑成，頂高程應(yīng)高出設(shè)計洪水位0.3—0.6米,且不低于校核洪水位.故取墻頂高程為181米,考慮機(jī)械施工需要,墻頂厚度應(yīng)不小于3.0米,取4米,兩側(cè)邊坡取1:0.3圖6-5防滲體與壩基防滲3.5排水體設(shè)備土石壩防滲體采用黏土心墻，雖然滲透系數(shù)很小，但仍會有一定的滲水，故在壩體下游側(cè)設(shè)置排水設(shè)備，其作用是控制和引導(dǎo)滲流安全的排出壩體外，降低壩體浸潤線和孔隙水壓力，增強(qiáng)壩坡穩(wěn)定保護(hù)下游壩坡免受凍漲破壞，排水體由塊石及其流層組成，要求其具有充分地排水能力，不堵塞，以保證壩體和壩基不發(fā)生滲透破壞，并且便于觀測和檢修。貼坡排水構(gòu)造簡單，便于維修，但不能降低浸潤線且宜水凍失效；棱體排水可降低浸潤線，防止壩體凍漲，保護(hù)壩腳，免受尾水淘刷，且對壩坡有穩(wěn)定作用，增加壩坡穩(wěn)定性是一種可靠有效、應(yīng)用廣泛的排水形式，適用于壩體河槽部位，較高的壩成石料豐富的地區(qū)；褥墊排水對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)采用這種形式的不多；管網(wǎng)式排水較為復(fù)雜，不便采用；綜合排水也較復(fù)雜，不便采用。綜上所述，本設(shè)計采用棱體排水，初擬定棱體頂高程為110.0m,其壩寬根據(jù)檢查觀測及施工要求確定不小于1.0m時，一般為1-2m，本設(shè)計取6m，棱體內(nèi)坡由施工條件確定，一般為1:1~1:1.5，本設(shè)計取1:1.5，外坡根據(jù)壩基抗剪強(qiáng)度和施工條件確定，一般為1:1.5~1:2.0，本設(shè)計取1:2.0，為使?jié)B流溢出坡降分布的更均勻，在棱體上游坡腳處應(yīng)避免出現(xiàn)銳角，目的是為了使出的滲流坡降分布的更加均勻和減少最大水力坡降。

滲流計算設(shè)計說明土石壩滲流分析的任務(wù)土石壩的剖面尺寸初步擬定后，必須進(jìn)行滲流分析和穩(wěn)定分析，為確定經(jīng)濟(jì)可靠的壩體剖面提供依據(jù)，滲流分析的主要任務(wù)是：⑴確定壩體浸潤線和下游溢出點(diǎn)的位置，為壩體穩(wěn)定計算和排水體選擇提供依據(jù)；⑵計算壩體與壩基的滲流量，以計算水庫滲漏損失，和確定排水體尺寸；⑶計算壩體與壩基的滲流溢出處的滲透坡降，以驗算其滲透穩(wěn)定性。滲流分析的工況滲流計算時，應(yīng)考慮水庫運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，一般需考慮計算下列幾種工況：⑴上游正常蓄水位175.0m與下游相應(yīng)最低水位106.4m，此時壩內(nèi)滲流的坡降最大，易產(chǎn)生滲透變形；⑵上游校核洪水位180.4m與下游相應(yīng)最高水位107.3m，此時壩內(nèi)浸潤線最高，滲流也最大；分析時，常根據(jù)河谷地形情況，選若干、單寬壩坡，按二元滲流問題考慮，壩坡柱號為0+118、0+221、0+347、0+456、0+544、0+652、0+757、0+882。滲流分析的方法土石壩滲流分析的方法有公式計算法（流體力學(xué)法、水力學(xué)法、有限單元法）流網(wǎng)法和電模擬法，本設(shè)計采用水力學(xué)法，水力學(xué)法建立在一些基本假定上，是一種近似解法，只能求得過水?dāng)嗝嫔蠞B流要素的平均值，但其計算簡單，且精度一般可以滿足工程要求。滲流計算4.2.1基本假定⑴壩體土料為均質(zhì)，壩體內(nèi)任一點(diǎn)在各方向上的滲透系數(shù)相同且為常數(shù)；⑵滲流二元穩(wěn)定層流，流動運(yùn)動符合達(dá)西定律：V=KJ（V為滲透流速，K為滲透系數(shù)，J為滲透坡降）⑶滲流為漸變流，任意過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的坡降和流速相同。4.2.2滲流計算基本公式一般心墻土料的滲透系數(shù)K0比壩殼土石料的滲透系數(shù)K小的多，這時可以忽略壩殼的滲透作用，認(rèn)為心墻前水位與庫水位齊平，計算時心墻和截水槽按平均厚度計算，可按(4-1)計算單寬流量4-1)7(H+T)2-(h+T)2q=k—4-1)1 0 25

其中：K0 為心墻透水系數(shù)lx10-6cm/sH1 壩前水深，mT——透水地基厚度mh——心墻后水深，m8 心墻的平均厚度，m通過心墻下游壩體和壩基的單寬流量為：4-2)h2—H2 h-4-2)=K ?+KT 2\L—mH丿 tL+0.44T22其中：K——壩身材料的滲透系數(shù) 6X10-4m/sKt 透水地基透水系數(shù) 6.68X10-4m/sL 透水區(qū)域mTOC\o"1-5"\h\zH2——下游水深 mm3——排水體坡坡率根據(jù)水流連續(xù)條件有q二q，聯(lián)力求解式（4-1）和（4-2）可求得h為:12A2+AA—A / 、h= 2 13 2 （4-3）A1式中：KK式中：A= 0+8L—mH22人(K K LA=I—0+ t T(8 L+0.44T丿(H+(H+2T)+1KH2 2L—mH222KTH+ T2-L+0.44T將（4-3）帶入（4-1）或（4-2）可求得q,心墻內(nèi)浸潤線可連成直線，心墻后，浸潤線按式(4-4)計算，但式中H］應(yīng)代換為h，k KTx二——(H2—y2)+—t—(H—y) (4-4)2q 1 q1計算簡圖如圖所示：

圖-一滲流計算簡圖電、/\圖-一滲流計算簡圖電、/\浸潤線總滲流量計算總滲流計算時，一般是根據(jù)地形和地基，透水層分布情況，將壩體沿壩軸線分成若干曲邊壩段，見圖4-2，先計算各坡交界處的壩體單寬滲流量，然后按下式計算全壩的總滲流，：l+(q+l+(q+q)1+1122+(q+q)1n-2 n-1 n-1+q1]n-1n4-5)式中：1,1,……1——各壩段長度m1 2 n%,q2……q“1――各壩段交界處的壩體單寬流量%.m）12-2 -1-n -n圖總滲流量計算示意圖4.3滲流計算過程計算結(jié)果見表4-1,4-2。

表4-1穩(wěn)定滲流期滲流計算成果表▽上游=175m▽下游=106.4m編號樁號LTH1H2K0KktmA1A2⑴0+000⑵0+1182060.5102501X6X6.68X2.59.92X1.1X1010-810-410-410-6⑶0+22125146.59.748.501X6X6.68X2.6254.10X4.41X10-810-410-410-610-5⑷0+34730202.510.574.55.91X6X6.68X2.752.74X3.46X10-810-410-410-610-5⑸0+45635.5248.9810.895.526.91X6X6.68X2.751.86X2.90X10-810-410-410-610-5⑹0+54435.8261.3521.510031.41X6X6.68X2.751.73X5.49X10-810-410-410-610-5⑺0+65230202.5974.55.91X6X6.68X2.752.74X2.96X10-810-410-410-610-5⑻0+75125135.710.533.501X6X6.68X2.754.42X5.15X10-810-410-410-610-5⑼1X6X995X0+8822060910010-810-41X10-52.751X10-510-5⑽0+10711Q=2X10-7X[2.81x118+(2.81+6.59)X106+(6.59+11.6)X126+(11.6+13.2)X109+(13.2+15.6)X88+(15.6+11.2)厶125+0.699X189=6.99X10-4m3/s表4-2校核水位滲流計算成果表▽上游=180.4m▽下游=107.3m編號樁號LTH1H2K0KktmA1A2⑴0+000⑵0+1182060.51030.401X6X6.68X2.59.92X1.1X1010-810-410-410-6⑶0+22125146.59.753.901X6X6.68X2.6254.10X4.41X10-810-410-410-610-5⑷0+34730202.510.579.96.81X6X6.68X2.752.71X3.46X10-810-410-410-610-5⑸0+45635.5248.9810.8100.927.81X6X6.68X2.751.84X2.89X10-810-410-410-610-5⑹0+54435.8261.3521.5105.432.31X6X6.68X2.751.71X5.49X10-810-410-410-610-5⑺0+65230202.5979.96.81X6X6.68X2.752.71X2.96X10-810-410-410-610-5⑻0+75125135.710.538.901X6X6.68X2.754.42X5.15X10-810-410-410-610-5⑼0+8822060915.401X6X6.68X2.751.00X9.95X10-810-410-410-510-5⑽0+10711Q=2X10-7X[3.83x118+(3.83+7.90)X106+(7.90+13.1)X126+(13.1+14.6)X109+(14.6+17.3)X88+(17.3+12.7)厶125+1.29X189=8.109x10-4m3/s4.4滲流穩(wěn)定結(jié)果分析①②正常蓄水位下滲流穩(wěn)定分析滲流量：水庫每日滲漏量12.17m3，故能滿足防滲要求。滲透穩(wěn)定：對非黏性土，滲透破壞型式的判別可參考伊斯妥明娜法，根據(jù)土體的不均勻系數(shù)耳=?來判定:10耳<10時為流土n>20時為管涌10<n<20時不定根據(jù)砂礫料顆粒級配曲線查得d=34mm；d=0.5mm，則；n6010滲透破壞型式為管涌。管涌自上而下滲流的臨界坡降公式為d 34=―60= =68>20d 0.510J=42d[2]kc4-6)n3式中：d3――相應(yīng)于粘粒級配曲線上含量為3%的粒徑，mk——土壤的滲透系數(shù)，cm/sn――土壤孔隙率，初步擬定為0.33對壩基內(nèi)水平方向產(chǎn)生的臨界坡降為：J'=Jtg申[2]4-7)cc式中：申——土的內(nèi)摩擦角，（34。）4-8)4-9)42d=424-8)4-9)42d=42X°3“3=0.098■6X10-4n\0.333kc管涌的允許坡降為：[J]二二囚（自下而上滲流）KJ'[2][J']二c（水平向滲流）式中：K為安全系數(shù)，根據(jù)建筑物級別和土壤類別選用，一般取K=1.5?2.0,K二1.5，則有：J'二Jtg申=0.098xtg350二0.069cc[J]=Jc=罟8=0.065（自下而上滲流）⑴=j=01059=0-046（水平向滲流）滲流逸出點(diǎn)的實際滲透坡降為：（4-10）H[2]（4-10）J L已知二h-H二33.22-31.4二1.8；"近似取計算長度L=182.9m 則2J唱=急=9-8x10-3;因為J=9-8810-3<[J']=0-055，故滿足滲透穩(wěn)定要求。校核洪水位下滲流穩(wěn)定分析分析過程同正常蓄水位。土石壩壩坡穩(wěn)定分析及計算5.1設(shè)計說明設(shè)計任務(wù)對土石壩進(jìn)行穩(wěn)定分析的目的，是通過計算壩體剖面的穩(wěn)定安全度來檢驗壩坡在各種工況下是否安全，斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理。壩坡坍滑失穩(wěn)滑裂面的形式主要與壩體結(jié)構(gòu)型式、壩基情況和壩的工作條件等因素有關(guān)。主要有以下幾種：（1） 曲線形滑裂面。當(dāng)為黏性土壩坡時，其失穩(wěn)滑裂面呈上陡下緩的曲面，穩(wěn)定計算時常假定為一圓柱面，其在壩體剖面的投影是一個圓弧，稱滑弧。滑裂面的位置，如壩基為掩飾或堅硬的土層時，多從壩腳處滑出；當(dāng)壩基土質(zhì)與壩體相近或更軟弱時，滑裂面可能深入壩基從壩腳滑出。（2） 直線或折線形滑裂面。當(dāng)滑裂面通過由砂，沙礫石等材料構(gòu)成的無黏性土壩坡時，在壩坡剖面上的投影是一直線或折線。當(dāng)壩坡干燥或完全浸入水中時呈直線，部分浸水時為折線，斜墻壩上游失穩(wěn)時，常沿斜墻與壩體交界面滑動。（3）復(fù)合斷裂面。當(dāng)壩坡由幾種不同性質(zhì)的土料組成或壩基存在軟弱層時，滑裂面往往是由直線和曲線組成的復(fù)合型，在黏土為曲線，在無黏性土內(nèi)或軟弱層上為直線。計算工況（1） 庫水位最不利時的上游壩坡，這種不利水位大致在壩底以上1/3壩高處；（2） 上游為正常蓄水位，下游為相應(yīng)最低水位的下游壩坡；（3） 校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流的下游壩坡；（4） 施工或竣工期的上下游壩坡；計算斷面本設(shè)計只針對最大剖面控制標(biāo)準(zhǔn)表5-1容許最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)運(yùn)用條件工程級別IIIIII正常運(yùn)用1.301.251.201.15非常運(yùn)用1.201.151.101.05正常運(yùn)用加地震1.101.051.051.00穩(wěn)定計算5.2.1庫水位最不利時的上游壩坡5.2.1.1基本與原理與計算方法（折線法）屬于部分浸水的無黏性土壩坡穩(wěn)定分析。對于部分浸水的無黏性土壩坡，因水上水下土壤力學(xué)性能不同，滑裂面近似為一折面，折點(diǎn)高程大致在水位附近。1） 滑動土體在折點(diǎn)處還形成塊間破裂面DE,破裂面的方位當(dāng)壩基土料內(nèi)摩擦角大于壩體土料內(nèi)摩擦角時傾向上游；反之傾向下游。為分析方便取為鉛直方向。2） 破裂面作用力P與該面法線的夾角等于土料的內(nèi)磨擦角,為方便計算,假定P與上滑塊底裂面平行。用折線法計算滑動土體的穩(wěn)定安全系數(shù)時,采用“安全的極限平衡法”。所謂“極限平衡”是認(rèn)為滑動面上的靜摩擦力達(dá)到最小值?！鞍踩笔侵干鲜鰳O限平衡是在一定安全儲備條件下的。假定各滑動面上有相似的安全系數(shù)K。滑動面上土料的抗剪力除以K后作為計算抗剪力。BCEAw2P11:m2m2a——1a]_a2圖5-1無黏性土壩坡穩(wěn)定計算圖i ■■J* ?d--.■.■4■■=i ?.-d■1設(shè)圖中ADC為任一滑動面，折點(diǎn)在D點(diǎn)，塊間破裂面DE將滑動土體分為兩塊，其重量分別為W、W，兩塊間作用力為P,起方向平行與DC。兩塊土體底面土料內(nèi)摩12擦角分別為申、申。12W1.-■■■/E/By-X/嫖\NaX1iD(a)圖5-2無黏性土壩坡分塊分析受力圖由于塊BCDE沿DC方向力的平衡可得［見圖5?2(a)］：P-Wsina+丄Wcosatga=011K111(5-1)由于土塊ADE沿AD方向力的平衡得［見圖5—2（b）］:22—cosatana+—Psin(a—a)tana一Wsina一Pcos(a—a)=0(5-2)K22K12222聯(lián)立以上二式即可求得K。若片勺2訓(xùn)'并令罟sma1cosa11若片勺2訓(xùn)'并令罟sma1cosa11+m21由以上二式可解得：sina2==#1+m21，COSa(5-3)上A+Bf=丁—B)2—(—+C)m2(5-4)1+mmC二 1_2—m(m—1+mmC二 1_2—m(m—m)121式中，A二—?2；B=—2?A；m—mm W2112則安全系數(shù) K二鯉在上述計算中，水位及、a都是任意假定的。為求得最小安全系數(shù)，應(yīng)假設(shè)不同的水2位和a、a值。具體計算時，先假定若干個水位和a、a值具體計算時，先假定若干水1212位（至少3種個），在每一水位下假定至少3個a，對每個a至少假定3個a,分別計221算出安全系數(shù)，其中最小者即為所求壩體穩(wěn)定安全系數(shù)。計算過程計算簡圖如下所示圖-穩(wěn)定計算簡圖圖-穩(wěn)定計算簡圖①假定上游水位109m按下式計算穩(wěn)定安全系數(shù)：P-WsinaP-Wsina+丄Wcosatg申=01 1K1 1 1—Wcosatg申+—Psin(a-a)tg*-Wsina-Pcos(a-a)=0K2已知申=36°；13.125,取單寬，重量W、W，分別由下式計算：1W=面積1W=面積面積2BCDEB面積BNDCB2—2K*二34；212假定a=27。；1ED二22212a二10。；為計算方便上游坡率取平均值2xlxyBCDEB 1xlxy+面積xlxyEDNE 1 NDAN 2=面積 -面積BNDCB EDNE=-(BC+ND)x(181-110.6)=35.6(BC+ND)2上二式中：面積=1NDxEDEDNE2面積 =1NDxHNDAN2HxmED= 2—Hm已知m=ctg10=5.671 ；H=109-75=34 ；m=3.1252-1]=34xf5671-1]=27.7丿13.125丿BC=(181.8-109)xctg270-(181.8-105'\n+ND=1.94m在AEDN中，ND=mxED=3.125x24.44=86.56；于是得：面積 =36.4x(1.94+86.56)=3221.33m2BNDCB面積=1x86.56x34=1471.52m2NDAN2面積=丄86.56x27.7=1198.86m2EDNE2面積 =3221.33-1198.86=2022.47m2BCDEB由于已知干容重y=濕容重y=18.0KN/m3；比重G=2.68；水容重d 濕r18y=9.81KN/m3；孔隙率n=1—―—=1— =0.315；求得浮容重：? Gr 2.68x9.81wy=y-(1-n)y=18-(1-0.315)x9.81=11.28KN/m3；即可求得滑動土體重：浮d OW=rx面積=2022.47x18=340446KN濕 BCDEBW=rx面積+rx面積=1198.86x18+11.28x1471.52=38178.23KN濕 BDNE浮 NDAN代入安全系數(shù)計算公式得P-36404.46sin270+—x36404.46cos27。tg36=01 K1-38178.23-cos100tg340+1Psin6。-10o)g34-38178.23sin10。-PcosG。-10。)=0整理后解得：K=2.186C

②假定上游水位為111m、110m及不同的a、a；同理可得計算結(jié)果如表5-1所示:12不利水位情況下上游壩坡穩(wěn)定計算表表5-1水位(m)a(。)2a(。)1W(KN)1W(KN)2Kc10910273604.4638178.232.1827.534471.92.2028326692.22112742177.628506.91.8527.544579.11.912846443.71.85122253062.219903.82.1322.529017.32.182326402.42.18110.682739472.241855.222.1927.537571.872.1928370212.19103839755.5286620.822.493937701.12.514035732.72.23122233340520406.2,0722.530548.12.1623277881.12.15111102741281.3842551.952.2427.5393412.2628374942.28112438533.4724666.81.5624.536168.681.62253385.461.69122234432.221146.317422.53166.91.762328956.61.80結(jié)果分析：此種情況下壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)a=11。,a=24o時，K=K=1.56〉21min[K]=1.2。滿足穩(wěn)定要求施工或竣工期的上下游壩坡穩(wěn)定計算及穩(wěn)定滲流期的計算此幾種工況采用圓弧法。5.2.2.1基本原理與計算方法圓弧法主要用于黏性土壩坡如均質(zhì)壩、厚斜墻壩、厚心墻壩等的穩(wěn)定計算（于是也用于非黏性土質(zhì)壩）。其基本原理是假定滑動面為一圓柱面，將滑動面內(nèi)土體視為剛體，失穩(wěn)是該土體繞圓弧的中心旋轉(zhuǎn)，沿壩軸方向取單寬壩段按平面問題進(jìn)行分析。計算時將滑動面以上的土劃分成若干鉛直土條，求出各土條對滑弧中心的抗滑力矩之和M和滑動力矩之和M，二者之比為該滑弧的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K，即rrMrs按是否計及土條間的作用力，圓弧法又分為兩種：一是不計土條間作用力的簡單方法，又稱瑞典圓弧法;二是考慮土條間水平力作用，忽略豎向力作用的簡化的畢肖普法。前者計算簡單，偏于安全，單精度較差；后者較合理，結(jié)果較精確，但需迭代計算，較麻煩。我國規(guī)范規(guī)定，對I、II級高中壩以及一些比較復(fù)雜的情況，應(yīng)同時采用瑞典圓弧法和計土條件作用力的方法（如簡化的畢肖普法或其他嚴(yán)格的方法）。對于后者，最小安全系數(shù)的容許值應(yīng)比附表五中規(guī)定值提高10%左右，對I級壩的正常運(yùn)用情況，安全系數(shù)不小于1.5。5.2.2.2最危險滑弧位置的確定上述滑動圓弧的圓心和半徑是任意選定的，求出的穩(wěn)定安全系數(shù)不一定是最小的。最小安全系數(shù)必須經(jīng)過試算才能得到。如何用最少的試算次數(shù)找到最小的安全系數(shù)，主要有兩種方法。（1）B.B方捷耶夫法。該法最小安全系數(shù)的滑弧圓心在扇形范圍內(nèi)，見圖5-1。此扇形面積的兩個邊界為由壩坡中點(diǎn)a引出的兩條直線，一條鉛垂線，一條與平均壩坡線成85°角；另外兩個邊界為以a為圓心所作的兩個圓弧，內(nèi)外弧半徑。內(nèi)外弧半徑RR..，內(nèi)外查附表5-2所示。表5-2R、R值表內(nèi)外壩坡1:11：21：31：41：51：6R/HR0.750.751.01.52.23.0內(nèi)R — 11.501.752.303.754.805.50（2）費(fèi)蘭紐斯法該法認(rèn)為最危險的滑弧的圓心在圖4—3所示直線MM的延長線附12近，圖中H為壩高0、0值查附表5-3。12

圖5-4求最小穩(wěn)定安全系數(shù)表5-3 P、0值表壩坡的坡度1:1.5 1 2 11:2.01:3.01:4.00（0）1262525250（0）235353536上述兩種方法，適用于均質(zhì)壩，其它壩型也可參考。實際運(yùn)用時常將二者結(jié)合應(yīng)用，即認(rèn)為最危險的滑弧圓心在扇形面積中eg線附近，并安以下步驟計算最小安全系數(shù)。1） 首先定出距壩頂為2H、距壩址B為4.5H的M點(diǎn)再從壩址B和壩頂A引出直線1BM和AM，它們分別與下游壩坡及壩頂成0、0角，并相交于M點(diǎn)，連接直線22122MM，再用方捷耶夫法給出bcdf，這樣即可定出eg線。122） 在eg線上選取幾個圓心0、0、0°等，分別作通過B點(diǎn)的滑弧，然后按公式123分別計算安全系數(shù)K,并按比值將K值標(biāo)在相應(yīng)的圓心上，且連成曲線找出最小的K值。3） 再通過eg線上K值最小的點(diǎn)，作eg的垂線N—N,并在N—N上選幾個圓心如0、0：等，分別過B作圓弧并計算K,找出N—N上最小值，一般認(rèn)為該K值即為通45過B點(diǎn)的最小安全系數(shù)，按比例畫在B點(diǎn)[有時為了更精確，還要通過N—N線上K值最小的點(diǎn)再做垂線N—N（圖中未畫出）求出其上最小K值。124）而后根據(jù)壩基土質(zhì)情況，在壩坡上或壩址外在選數(shù)點(diǎn)B、B、B等，同上方法23求出最小安全系數(shù)K、K、K等并按比例標(biāo)在B、B、B點(diǎn)上，與B點(diǎn)K連成曲線12323找K。min5.2.2.3瑞典圓弧法求壩體穩(wěn)定安全系數(shù)1．基本公式圖5-5總應(yīng)力法計算穩(wěn)定安全系數(shù)1--壩坡面；2--浸潤線；3--下游水面；4--地基面；5--滑裂面為簡化分析，現(xiàn)只考慮自重荷載。對如圖4—4,所示的壩坡，以i土條為例，其自重W=ybH，式中H為土條高度，為b土條寬度，丫為土壤容重。自重W在滑動面上TOC\o"1-5"\h\ziii i i i的切向分力T=wsina起促滑作用，法向分力N=wcosa在滑動面上產(chǎn)生摩擦力體抗ii i ii i滑作用。式中a為土條底部重點(diǎn)所在半徑與鉛直線的夾角，（P是土條在滑動面處的內(nèi)摩ii擦角?；長度上的凝聚力cl起抗滑作用，c為該土條在滑動面處土壤的單位凝聚力。i ii i在滑動面上總滑動力為工Wsina，總抗滑力為工Wcosatanp+工cl，分別對圓心i i i i i iiO取力矩M=rSwsina，抗滑力矩M=R（工Wcosatanp+Scl），則壩坡穩(wěn)定s i i r i i i ii系數(shù)K為K=工Wcosatanp+工clK=— i i i ii乙Wsinaii上式即為瑞典圓弧法的基本公式2．穩(wěn)定滲流期壩坡穩(wěn)定計算當(dāng)采用總應(yīng)力法時，由于穩(wěn)定滲流期土體已經(jīng)固結(jié)，應(yīng)采用固結(jié)不排水剪試驗的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c、p。途中計算時，浸潤線以上采用濕容重，浸潤線與壩外水位之間cucu采用飽和容重，壩外水位以下采用濕容重見圖4—3。則滑弧穩(wěn)定系數(shù)為工Wcosatanp+工cbsecak— i i cu cu i_乙Wsinaii但采用有效應(yīng)力法時，可應(yīng)用流網(wǎng)確定土條的超靜空隙水壓力，(u-yZ)bseca(zii為土條地面中心至壩外水面的高差，例如圖4—4中i土條，Z—h+h)，從自重的法向34分力中扣除，同時采用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，則滑弧穩(wěn)定安全系數(shù)為k—Wcosatanp-(u-yZ)bseca]tanp'+乙c'bseca

i i cu g、 i i i ik—乙Wsinaii詳細(xì)計算如下表格所示表5-4瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：正常蓄水位 圓心：O1半徑：268m 土條寬度：24m 滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?hlh2h3hlh2h3h1h2h3h1h2h3-4431899.84-0.3420.940340.675-318107601.76-0.2590.966340.675-22311613625.1-0.1740.985340.675-12321814438.4-0.1040.995340.67501611102017224.301340.6751127321922518.70.0870.996340.675r221610321825488.00.1910.982340.675r232016321228615.70.2760.961340.675r24242032430193.90.3580.934340.675r2528242430689.30.4690.883340.675r2636281232912.60.5590.829340.675r27121030246960.6430.766360.727810104113280.7660.643360.7279315120.8190.574360.7278刀

表5-5瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：正常蓄水C位 圓心：02半徑：256m 土條寬度：24m 滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?hlh2h3hlh2h3h1h2h3h1h2h3-5884341.12-0.4690.883340.675-422129230.88-0.3750.927340.6758-34321815302.4-0.2760.961340.675-2181041916374.2-0.1910.982340.675-14821621.15703.6-0.0870.996340.6750168322025021.401340.675r21201232182822440.1050.995340.675r22242040833442.60.2080.978340.6753242440233834.20.2920.956340.675430284037900.80.3910.921340.675536284040492.80.4850.875340.675620403237347.80.5740.819340.6757123010626754.70.6820.731340.6758236190080.7310.656360.7279423040.8570.515360.727刀

表5-6瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：J正常蓄水位 圓心：03半徑：272m 土條寬度：24m 滑坡位置i：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?hlh2h3hlh2h3h1h2h3h1h2h3-4221085.28-0.3420.940340.675-31686516.48-0.2760.961340.6756-2281611945.2-0.1740.9853408-0.1050.995340.6750201482119337.301340.67513124212019115.30.0870.996340.6752168321924750.70.1740.985340.675r232012321226599.70.2590.966340.675r24241632829260.80.3420.940340.675r2528203230839.00.4380.899340.675r2636242033062.40.5450.839340.675r27401221229773.40.6290.777360.727r288461010975.20.7190.695360.72791260480.8090.588360.727刀

表5-7瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：彳交核水位 圓丿\：O1半徑：268m 土條寬度：24m 滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?hlh2h3hlh2h3h1h2h3h1h2h3-4221085.28-0.3420.940340.675-31686516.48-0.2590.966340.6756-2281611945.5-0.1910.9823401-0.0870.996340.6750201682120201.301340.675r2120241820010.20.0870.996340.675228281824549.20.1910.982340.675r23361281226884.80.2760.961340.675r2444228228137.60.3750.927340.675r255222028886.40.4380.899340.675r26603829597.80.5590.829340.675r273012420630.40.6290.777360.727843489076.80.7430.669360.727692218720.8190.574360.727刀

表5-8瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：校核水位 圓心：02 半徑：272m 土條寬度：24m 滑坡位置：下游F坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?hlh2h3hlh2h3h1h2h3h1h2h3-411542.64-0.3420.940340.6755-316127599.36-0.2590.966340.675-2321613032.9-0.1910.9823408-0.0870.996340.6750201682120201.301340.675r2120242020551.70.0870.996340.675r2228281625090.60.1910.982340.675r23321281225156.80.2760.961340.675r2440228426951.10.3750.927340.675r254832828745.30.4380.899340.675r266042431184.60.5590.829340.675r2736124419420.80.6290.77360.727820620215040.7430.669360.727910463360.8190.574360.727刀

表5-9瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：彳交核水位 圓心：03 半徑：256m 土條寬度：24m 滑坡位置：下游坡土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?hlh2h3hlh2h3h1h2h3h1h2h3-4221085.28-0.3420.940340.675-316127599.36-0.2590.966340.675-2301612489.1-0.1910.9823404-0.0870.996340.6750201682120201.301340.675r2120242020551.70.0870.996340.675r2228281824519.20.1910.982340.675r23361281226884.80.2760.961340.675r2442330428860.50.3750.927340.675r254632427881.30.4380.899340.675r26603829597.80.5590.829340.675r27328419593.60.6290.777360.727816620197760.7430.669360.72798664800.8190.574360.727刀

表5-10瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：施工期圓心：O1半徑：260m土條寬度：20m 滑坡位置：下游土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?WcosahYhYhYhY-46186184320-0.3080.951360.7274108.32-31418141810080-0.2310.973360.7279807.84-22218161813680-0.1540.988360.72713515.8-13018241819440-0.0770.997360.72719381.6802018181820182088001360.72720880148182018244800.0770.997360.72724406.5(256181818280800.1540.988360.72726320.32364181418288000.2310.973360.72727321.847418618295200.3080.951360.72727388.858218295200.3850.923360.72727246.9668218280800.4620.887360.72721146.1738184019.8259200.5380.843360.72723671.485218161.8208800.6150.788360.72720244.9695818100800.6920.722360.72715075.36102818100800.7690.639360.7276441.12

表5-11瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：施工期圓心：02半徑：250m 土條寬度:20m 滑坡位置：土條堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?Wcos編號hYhYhYhY-591810186840-0.4000.961360.7276265.4-42018161812960-0.3200.947360.72712273.-32618141815840-0.2400.971360.72715380-22618618181818720-0.1600.987360.72718476.-112183018201822320-0.0800.996360.72722230.0521820182592001360.72725920160182018280800.0800.996360.72727967.270181818302400.1600.987360.72729846380181418302400.2400.971360.727293648418418302400.3200.947360.7272863758318298800.4000.916360.7272737068018302400.4800.887360.72726520724183819.8266400.5600.828360.72722057822181619.8201600.6400.768360.72715482

9201872000.7200.693360.7274989.表5-12瑞典圓弧法驗算壩坡穩(wěn)定計算表工況：施工期 圓心：03半徑：240m 土條寬度：20m 滑坡位置：下土條編號堆石體壩體壩基防滲體土條自重sinacosa?tg?WhYhYhYhY-56182160-0.4170.909360.72719-414188187920-0.3330.943360.72774-32218141812960-0.2500.968360.72712.-23018201818000-0.1670.986360.7271-118182018221821600-0.0830.996360.727210501820182520001360.7272156182018273600.0830.996360.727272264182018302400.1670.986360.72729372181418309600.2500.967360.7272947218259200.3330.943360.7272458218295200.4170.909360.7272668818316800.5000.866360.727274734183619.8302400.5830.812360.72724

825181819.2252000.6660.745360.727194818172800.7500.661360.7271110141850400.8300.553360.7273(6.土石壩的構(gòu)造設(shè)計6.1壩頂為防止防滲體干裂和雨水沖蝕，滿足維修和防汛要求。壩頂應(yīng)做成護(hù)面，護(hù)面作成柔性護(hù)面，以使用壩頂變形和及時發(fā)現(xiàn)壩體裂縫，護(hù)面多采用密實的黃泥灌漿碎石，其下設(shè)碎石墊層壩頂頂高程為：181.8，為排除雨水，壩頂應(yīng)作成兩側(cè)或一側(cè)的橫坡，坡度為2%—3%坡面末端設(shè)縱向排水溝，以匯集壩頂雨水，排水溝端面尺寸為在壩頂上游做穩(wěn)定堅固和不透水的防滲墻，且基礎(chǔ)堅固地埋入壩內(nèi)并于防滲體緊密結(jié)合，墻底與防滲體頂部接觸滲徑長度La,應(yīng)滿足La>KaH。防浪墻用漿砌石，墻頂高出壩頂1.2米，高程為183米，墻厚為0.5米墻內(nèi)應(yīng)設(shè)伸縮縫，間距為15米，縫內(nèi)設(shè)止水。壩頂下游設(shè)邊石，采用漿砌石修筑，厚0.4米頂面高出路面約0.2米，邊石內(nèi)每隔60米設(shè)排水孔，以將壩頂排水溝的雨水經(jīng)壩面排水溝排至下游。40X4040X40-40——181.81：2.50；壩頂纟田部構(gòu)造圖6.2護(hù)坡與壩坡排水土石壩的上游要承受波浪套刷，冰層和漂浮物的撞擊，順坡水流的沖刷等破壞作用，下游壩面受雨水，大風(fēng)動脹干裂尾水部位的風(fēng)浪，冰層動植等的破壞作用，因此，上下游壩面上游壩面都設(shè)置護(hù)坡，護(hù)坡范圍，上游一般從把頂至水庫最低水位以下2.5米處，四級以下的壩可以護(hù)至最低水位以下1.5米至2.0米。最低水位不確定或壩高不大的壩可以保護(hù)至排水體頂部，無排水體時護(hù)至壩腳。1）上游護(hù)坡：上游采用混凝土板護(hù)坡。該型式的護(hù)坡多用于石料缺乏的地區(qū)。采用正六邊形的預(yù)制板，邊長為0.3m，厚度為20cm，其下厚度30cm的碎石和厚度為30cm的砂礫石墊層，護(hù)坡范圍至壩腳。見圖6-1上游混凝土板護(hù)坡圖6-1上游混凝土板護(hù)坡圖6-1.排水溝7,排水溝7,2）下游護(hù)坡下游護(hù)坡工作條件較好，可以設(shè)置干砌石護(hù)坡，厚0.3米，下面設(shè)厚度為0.2米的碎石墊層，護(hù)坡范圍上至壩頂下至壩腳。見圖6-2.二2.50碎石墊層厚20cm圖6-2下游護(hù)坡3）壩面排水為防止雨水沖刷，下游壩面常設(shè)置縱橫連通的排水溝，沿著壩體與岸坡結(jié)合處，也設(shè)置排水溝以攔截山坡上的雨水?？v向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置，沿著壩軸線方向，每隔100米設(shè)置一條橫向排水溝。見圖6-3.

（）壩坡排水平面圖圖6-3壩坡排水圖（，）（|）堆石體圖堆石體圖6-4棱體排水體6.3壩體排水設(shè)備本設(shè)計采用棱體排水，排水體高程為110米，頂寬6米，內(nèi)坡1：2，外坡1：1.5如圖6-4所示。7