內(nèi)江職業(yè)技術學院PAGEPAGE1內(nèi)江職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文）題目轉龍灣水利樞紐工程土壩設計指導教師李瑞職稱見習所屬教研室道路橋梁教研室教研室主任潘華貴學生姓名趙豪專業(yè)水利水電班級水建一班學號1211210642012年11月11日前言土石壩泛指由當?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。當壩體材料以土和砂礫為主時，稱土壩，以石渣、卵石、爆破石料為主時，稱堆石壩；當兩類當?shù)夭牧暇枷喈敱壤龝r，稱土石混合壩。土石壩是歷史最為悠久的一種壩型。也是世界壩工建設中應用最為廣泛、發(fā)展最快的一種壩型。土石壩按壩高分為：低壩、中壩和高壩。按其施工方法分為：碾壓式土石壩；沖填式土石壩；水中填土壩和定向爆破堆石壩等。碾壓式土石壩是應用最為廣泛的一種壩型。按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩有以下幾種主要類型：1、均質壩：壩體斷面分防滲體和壩殼，基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成。2、土質防滲體分區(qū)壩:即用透水性較大的土料作壩的主體，用透水性極小的黏土作防滲體的壩，包括黏土心墻壩和黏土斜墻壩。防滲體設在壩體中央的或稍向上游且略為傾斜的稱為黏土心墻壩；防滲體設在壩體上游部位且傾斜的稱為黏土斜墻壩，是高、中壩中最常用的壩型。3、非土料防滲體壩:防滲體由瀝青混凝土、鋼筋混凝土或其他人工材料建成的壩，按其位置也可分為心墻壩和面板壩。本次設計為東、西烏蘭木倫河交匯處至上游西烏蘭木倫河約7km處，曾提出過轉龍灣Ⅱ壩址，控制流域面積1417km2（包括相對閉流區(qū)401km），多年平均流量4890萬m3，輸沙量780萬噸。該河段河床走向近東西，壩址河底高程1215.0m，河床寬約300m，覆蓋層厚3～5m。右岸山梁高程為1275m，上覆蓋層為風積中細砂，壩肩主要為基巖岸坡，表層風化強烈。左壩肩為松散風積堆積物，山梁高程1280m，均為流動沙丘。基巖出露高程1235m，為白堊系下統(tǒng)伊金霍洛組紫灰色中粗砂巖夾紫紅泥質粉砂巖。由于地形條件的限制，轉龍灣Ⅱ壩址最大壩高47m，總庫容1.82億m3。同轉龍灣壩址比較，最突出的優(yōu)點是不涉及鐵路淹沒改線問題。但由于水工建筑物布置及交通條件差，控制面積為轉龍灣壩址的73%，庫容小，水庫壽命短，供水及防洪能力低，不適應嚴重缺水地區(qū)對水資源的供需要求。從總體效益分析，遠不及轉龍灣壩址優(yōu)越，因此選用轉龍灣壩址是最合適的。。摘要適當修建大壩可以實現(xiàn)一個流域地區(qū)發(fā)電、防洪、灌溉的綜合效益E江位于我國西南部地區(qū)，通過對其地形地質、水文資料、氣候特征的分析，結合當?shù)氐慕ㄖ牧?，設計適合的樞紐工程來幫助流域地區(qū)實現(xiàn)很好的經(jīng)濟效益。根據(jù)防洪要求，對水庫進行洪水調(diào)節(jié)計算，確定壩頂高程及泄洪建筑物尺寸；通過分析，對可能的方案進行比較，確定樞紐組成建筑物的形式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；詳細作出大壩設計，通過比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構造，進行水力、靜力計算；對泄水建筑物進行設計，選擇建筑物的形式、輪廓尺寸，確定布置方案，擬定細部構造，進行水力、靜力計算。水庫建成后，可建裝機容量約為24MW的水電站，多年平均發(fā)電量可達1.05億度；可增加灌溉面積約10萬畝；水庫配合下游河道整治等措施，可以很大程度的減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦、農(nóng)村、公路、鐵路以及旅游景點的威脅；可為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造有利條件。關鍵字：壩型選擇樞紐布置大壩設計基礎處理12水建一班-PAGE11-第一章設計依據(jù) 21.1采用的主要技術規(guī)范 21.2特征參數(shù) 2第二章工程等別和標準 32.1工程等別和建筑物級別 32.2洪水標準 32.3地震裂度 3第三章工程選址、選型及布置 43.1壩址選擇 43.2樞紐布置 43.3壩型比較及工程總布置方案 5第四章?lián)跛ㄖ?84.1大壩布置 84.2土壩 84.2.2壩體結構 124.2.3、土壩滲流計算 124.2.4壩基處理工程 22第五章溢洪道設計 245.1溢洪道地形資料 245.2溢洪道地質資料 245.3溢洪道的位置選擇 245.4溢洪道布置 24第六章細部構造 296.1護坡 296.2反濾層設計 296.3防滲體的土料要求 296.4排水結構 30結論 31參考文獻 32第一章設計依據(jù)1.1采用的主要技術規(guī)范《防洪標準》(GB5021-94)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)《水利水電工程可行性研究報告編制規(guī)程》（DL5020-93）《水工建筑物荷載設計規(guī)范》(DL5077-1997)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》(SL274-2001)《水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范》(SL211-2006)《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》(SL62-94)《水工混凝土結構設計規(guī)范》(SL191-2008)1.2特征參數(shù)（1）特征水位校核洪水位(P=0.05%)：1228.12m設計洪水位(P=1%)：1224.44m正常蓄水位：1222.00m汛限限制水位：1215.5m死水位：1198.80m（2）主要氣象資料多年平均最大風速：24m/s，風向:西北極端最高氣溫：37.4℃極端最低氣溫：-31.4℃最大凍深：2.1m冰層厚：0.8m第二章工程等別和標準2.1工程等別和建筑物級別轉龍灣水庫是以防洪、排沙為主，兼顧煤礦供水的水利樞紐工程。樞紐主要由土壩、泄洪排沙洞、溢洪道、輸水洞組成。水庫總庫容為1.92億m3，初擬最大壩高為1230.55m。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）的規(guī)定，確定本工程為Ⅱ等工程，工程規(guī)模為大（2）型。樞紐主要建筑物級別：土壩、右岸溢洪道、左岸兩個泄洪排沙洞及放水涵洞等主要工程為2級建筑物；臨時性工程為4級建筑物。2.2洪水標準根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000的規(guī)定，本工程擋水建筑物洪水標準取2級建筑物的上限，即設計洪水標準為100年一遇，相應的設計洪峰流量為10670m3/s；校核洪水標準為2000年一遇，相應的設計洪峰流量為18810m3/s。2.3地震裂度根據(jù)1/40《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05，反應譜特征周期為0.45S，地震裂度為6度區(qū)。第三章工程選址、選型及布置3.1壩址選擇在東、西烏蘭木倫河交匯處至下游悖牛川入?yún)R口69km河段內(nèi)，由于煤炭資源開發(fā)和地方經(jīng)濟建設的發(fā)展，煤礦、鐵路、公路、輔助企業(yè)及居住區(qū)之中分布于干流河谷兩岸，已無修建庫壩的工程條件。東、西烏蘭木倫河交匯處至上游西烏蘭木倫河約7km處，曾提出過轉龍灣Ⅱ壩址，控制流域面積1417km2（包括相對閉流區(qū)401km），多年平均流量4890萬m3，輸沙量780萬噸。該河段河床走向近東西，壩址河底高程1215.0m，河床寬約300m，覆蓋層厚3～5m。右岸山梁高程為1275m，上覆蓋層為風積中細砂，壩肩主要為基巖岸坡，表層風化強烈。左壩肩為松散風積堆積物，山梁高程1280m，均為流動沙丘?；鶐r出露高程1235m，為白堊系下統(tǒng)伊金霍洛組紫灰色中粗砂巖夾紫紅泥質粉砂巖。由于地形條件的限制，轉龍灣Ⅱ壩址最大壩高47m，總庫容1.82億m3。同轉龍灣壩址比較，最突出的優(yōu)點是不涉及鐵路淹沒改線問題。但由于水工建筑物布置及交通條件差，控制面積為轉龍灣壩址的73%，庫容小，水庫壽命短，供水及防洪能力低，不適應嚴重缺水地區(qū)對水資源的供需要求。從總體效益分析，遠不及轉龍灣壩址優(yōu)越，因此選用轉龍灣壩址是最合適的。3.2樞紐布置本樞紐由土壩、泄洪排沙洞、輸水洞、溢洪道、庫區(qū)與道路等組成。根據(jù)調(diào)洪計算分析，轉龍灣水利樞紐總體布置共設計了兩個方案，具體布置如下：方案一：溢洪道加泄洪排沙洞方案在右岸布置溢洪道泄洪，溢洪道為無閘開敞式正槽溢洪道，堰頂高程為1222m，堰凈寬46m；左岸布置兩孔5m(高)×5.5m(寬)的泄洪洞，泄洪洞為明挖埋涵式。由調(diào)洪計算，水庫校核洪水位1228.12m，壩頂高程為1230.55m，最大壩高為44.55m。本方案樞紐由粘土心墻壩、泄洪排沙洞、輸水洞和溢洪道組成。方案二、泄洪全部采用泄洪排沙洞根據(jù)泄洪要求，在滿足水庫排沙條件時，泄洪任務全部由泄洪排沙洞承擔，不設溢洪道。確定泄洪排沙洞尺寸為3孔5m(高)×5.5m(寬)，均為泄洪洞為明挖埋涵式。由水庫調(diào)洪計算，水庫校核洪水位為1228.35m，壩頂高程為1230.78m，最大壩高為44.78m。本方案樞紐由粘土心墻壩、泄洪排沙洞、輸水洞組成。由于轉龍灣水利樞紐壩址處多年平均含沙量為121kg/m3，要求排沙洞進口底高程盡量放低，以保證排沙效果并減少庫容損失，本次設計初選排沙洞進口低高程1188.00m。以上兩方案中，方案一的土壩較方案二的土壩低0.22m，由于在右岸高邊坡中布設了溢洪道，開挖量較大，僅溢洪道工程投資就高達10450.73萬元，而方案二工程總投資為50454.13萬元，比方案一節(jié)省投資9709.18萬元。但是考慮到大壩抵御高標準洪水的能力和大壩的安全運行，經(jīng)技術經(jīng)濟和施工條件等多因素比較，初步選定方案一為推薦樞紐布置方案—設置溢洪道加2孔寬×高為5.5m×5m的泄洪洞方案。3.3壩型比較及工程總布置方案3.3.1壩型比較轉龍灣樞紐水庫壩址河床地層巖性為全新統(tǒng)沖積砂及砂礫石，厚度在3-6.5m之間。沖積層之下為安定組和直羅組中細粒砂巖和砂巖夾泥巖、泥灰?guī)r。巖體完整性好。根據(jù)料場調(diào)查，砂礫料場在河道上游距壩址2km處，塊石料場距壩址49km，粘土料場距壩址3km，均質壩所用土料場距壩址2km，其儲量和各項物理力學指標均滿足土壩填筑和土壩防滲材料的要求。因此，無論是從筑壩的地質條件，還是從天然建筑材料的儲量和分布看，均適合用當?shù)亟ㄖ牧闲藿ㄍ翂巍＾D龍灣水利樞紐中，土壩占工程的投資較大且為關鍵性的建筑物，故初選其結構型式時，根據(jù)建筑材料的分布情況，對土壩進行了四個方案的設計，分別為：粘土心墻壩、均質壩、瀝青混凝土心墻壩、粘土斜墻壩方案。具體壩型設計及比較詳見表1。表1壩型方案比較方案項目單位數(shù)量單價投資估算(元)小計

（元）合計(萬元)方案一

粘土心墻壩清基土方m345507.2915.65712189.046086.35削坡土方m311232.3624.05270138.24削坡石方m37481.5776.17569871.40粘土心墻填筑m3143020.9931.584516602.71粘土心墻反濾m3143020.9987.8612565823.76壩體填筑m31430209.8522.3431950888.08C20砼齒墻m33487.09351.481225641.33鋼筋制安t1356.006491.328802229.92普通模板m24487.0954.06242571.92其他7495.787495.78方案二

均質壩清基土方m345507.2915.65712189.044378.10削坡土方m311232.3624.05270138.24削坡石方m37481.5776.17569871.40壩體填筑m31430209.8522.3431950888.08C20砼齒墻m33487.09351.481225641.33鋼筋制安t1356.006491.328802229.92普通模板m24487.0954.06242571.92其他7495.787495.78方案三

瀝青混凝土心墻壩清基土方m345507.2915.65712189.044488.17削坡土方m311232.3624.05270138.24削坡石方m37481.5776.17569871.40瀝青混凝土m3894.541230.471100710.17壩體填筑m31430209.8522.3431950888.08C20砼齒墻m33487.09351.481225641.33鋼筋制安t1356.006491.328802229.92普通模板m24487.0954.06242571.92其他7495.787495.78方案四

粘土斜墻壩清基土方m345507.2915.65712189.046086.35削坡土方m311232.3624.05270138.24削坡石方m37481.5776.17569871.40粘土心墻填筑m3143020.9931.584516602.71粘土心墻反濾m3143020.9987.8612565823.76壩體填筑m31430209.8522.3431950888.08C20砼齒墻m33487.09351.481225641.33鋼筋制安t1356.006491.328802229.92普通模板m24487.0954.06242571.92其他7495.787495.78壩型比較：①從投資估算方面比較，粘土心墻壩比均質壩投資高1708.24萬元，而粘土斜墻壩又比瀝青混凝土心墻壩高1598.17萬元。②瀝青混凝土心墻壩比均質壩投資高110.07萬元。根據(jù)所給資料，選擇大壩型式，還應根據(jù)地形、地質、建筑材料、工程量以及施工條件等綜合方面確定壩型。水庫處于平原地區(qū)。由基本資料可知，庫區(qū)土料豐富，料場距壩址較近，運輸條件良好。施工簡便，地質條件合理，造價低。通過以上幾方面的綜合分析比較，所以選用土石壩方案。綜上所述，本階段推薦壩型為均質壩。3.3.2工程總體布置本樞紐由攔河壩、溢洪道、泄洪排沙洞(兩個)、輸水洞等組成。攔河壩為粘土心墻土壩。泄洪排沙洞、輸水洞均布置在左岸，溢洪道布置在右岸。經(jīng)調(diào)洪方案比較，轉龍灣水利樞紐總體布置如下：泄洪排沙洞尺寸為兩孔5m(高)×5.5m(寬)；溢洪道堰底坎高程為1222m，堰凈寬寬46m，堰型為駝峰堰?？値烊轂?.92億m3，壩頂高程為1230.55m，最大壩高為44.85m。本方案樞紐由土壩、泄洪排沙洞、溢洪道、輸水洞及庫區(qū)道路組成。第四章?lián)跛ㄖ?.1大壩布置攔河大壩布置在主河床部位，為直線型布置，基本方向為南北向偏東16.57°。大壩型式為土石均質壩，壩頂長271.370m。4.2土壩土壩推薦壩型為均質壩，水庫正常蓄水位為1222.00m，設計洪水位為1224.44m，校核洪水位為1228.12m。經(jīng)計算，校核洪水位工況為確定壩頂高程的控制工況，在此工況下，靜水位以上壩頂超高為2m，選定壩頂高程1230.55m，壩頂總長526.734m，壩頂寬10m，土壩最大壩高為44.55m。4.2.1壩頂高程壩頂高程計算采用《碾壓式土石壩設計規(guī)范》SL274－2001中公式：Y=R+e+A式中：Y—壩頂超高(m)； R—最大波浪在壩坡上的爬高(m)；e—最大風壅水面高度(m);A—安全加高(m)。水庫為二級建筑物，正常運用壩頂安全加高A＝0.7m，非常運用情況壩頂安全加高A＝0.5m，最大波浪在壩坡上的爬高R及最大風壅水面高度e按蒲田試驗站公式計算。（4.2.1-1）（4.2.1-2）式中——平均波高，m；——平均波周期，s；W——計算風速，m/s；D——風區(qū)長度，m；——水域平均深度，m；g——重力加速速度，m/s2平均波長可以按下式計算：（4.2.1-3）對于深水波，即時，可以簡化為：（4.2.1-4）式中——平均波長，m；——壩迎水面前水深，m；風雍水面高度可按照下式計算（4.2.1-5）式中e——計算點處的風雍水面高度，m；D——風區(qū)長度，m；——綜合摩阻系數(shù)，取3.6×10-6；——計算風向與壩軸線的夾角，（°）。正向來波在單坡面上的平均波浪爬高可按下式計算當m=1.5~5.0時（4.2.1-6）式中——平均波浪爬高，m；m——單坡坡度系數(shù)，若坡度為，即等于cot——斜坡的粗率滲透系數(shù)，根據(jù)護面類型由表2-1查得；——經(jīng)驗系數(shù)，按表2-2查得表4-1糙率幾滲透性系數(shù)護面類型光面不透水護面（瀝青混凝土）1.00混凝土或混凝土板0.90草皮0.85~0.90砌石0.75~0.80拋填兩層塊石（不透水基礎）0.60~0.65拋填兩層塊石（透水基礎）0.50~0.55表4-2經(jīng)驗系數(shù)≤11.522.533.54≥51.001.021.081.161.221.251.281.30當m≤1.25時（4.2.1-7）式中——無風情況下，平均波高=1.0m，光滑不透水護面（=1）的爬高值，由表4-3查得表4-3值m00.51.01.251.241.452.202.503、當1.25﹤m﹤1.5時，可由m=1.25和m=1.5的計算值按內(nèi)插法計算水庫多年平均最大風速為24m/s，等效風區(qū)長度根據(jù)1/10000地形圖量得，正常運用情況下采用多年平均最大風速的1.5倍，非常運用情況下采用多年平均最大風速。壩頂超高計算結果見表2。壩頂高程為1230.55m，取防浪墻高度為1m，防浪墻頂高程1231.55m；粘土心墻頂高程1230m，頂部設0.5m厚的砂土保護層。表4-4壩頂超高計算成果表運行情況護面類型最大風速計算風速等效吹程De水域平均水深Hm壩前水深H平均波高hm平均波長Lm計算風向與壩軸線法線夾角β風壅水面高度e斜坡糙率滲透性系數(shù)K△經(jīng)驗系數(shù)Kw平均波浪爬高Rm累計頻率系數(shù)設計波浪爬高Rp安全加高A壩頂超高Y靜水位壩頂高程校核洪水位加非常運用條件土石均質壩2424289122.4612280.5115.480.50.61.161.452.450.7111228.121230.55設計洪水位加正常運用條件2436280215.1512280.5115.480.50.61.161.452.450.7111224.441230.55正常蓄水位加正常運用條件2436271213.712280.5115.480.50.61.161.452.450.7111222.001230.55備注本工程土壩為2級建筑物，地震烈度為6度。本表長度單位為米，時間單位為秒。設計風速的取值：正常運用條件下采用多年平均最大風速的2倍，非常運用情況下采用多年平均最大風速。設計波浪爬高值按工程等級確定，對于2級土石壩取累計頻率P＝1%的爬高值R1%。PAGEPAGE1612水建一班4.2.2壩體結構(1)主壩主壩壩型為土石均質壩壩，壩殼用砂礫料和碾碎的砂巖填筑。壩頂采用混凝土路面。(2)壩坡根據(jù)壩體材料及壩體設計填筑指標要求，經(jīng)壩坡穩(wěn)定計算，確定上游坡為1:3.0；下游壩坡為1:3.5，在高程1210.66處設馬道，馬道寬2m。(3)筑壩土料壩殼填筑采用溢洪道開挖石渣以及前張家塔料場的砂礫料。前張家塔料場場地平坦，河漫灘上的砂礫料質量滿足要求，適宜機械化開采，交通方便，平均運距1km。粘土心墻填筑采用布爾臺鄉(xiāng)營盤料場，開采運輸條件好，平均運距3.5km。(4)護坡壩坡采用混凝土板護坡，厚度t按《碾壓式土石壩設計規(guī)范》SL274-2001附錄A.2的公式計算得t＝0.4m取t＝0.4m下游護坡采用碎石護坡，由上至下護至棱體排水。4.2.3、土壩滲流計算滲流計算方法采用有限深透水地基上設灌漿帷幕的土石壩滲流，帷幕灌漿的防滲作用可以用相當于不透水底版的等效長度代替。滲流分三種情況：上游為設計洪水位、校核洪水位、正常蓄水位和相應的下游水位見圖4-1。圖4-1各水位示意圖設計洪水位時，壩頂高程為1230.55m，設計洪水位為1224.44m，河床高度為,1186.00m，壩頂寬度為10m，壩高為44.55m，m=3.0，m=2.5。L=L+m(1230.55-1224.44)+B+m·H=+1.45m+B+m·H=157m上游水深H=36.55m下游水深H=1.89m。h==5.01mq==6.8×10y==x(0,114.5)表4-5設計水位浸潤線計算成果表x(m)01020304050y(m)36.5534.8133.1331.3629.4927.4960708090100110114.525.3922.9720.3417.3213.638.402.93校核洪水位時壩頂高程為1228.12m，設計洪水位為1224.44m，河床高度為1186.00m，壩頂寬度為10m，壩高為44.55m，m=3.0m=2.5。L=L+m(1228.12-1224.44)+B+m·H=+0.29m+B+m·H=121m上游水深H=37.71m下游水深H=2.15m。h==5.45mq==7.2×10y==x(0,110.85)表4-6校核水位浸潤線計算成果表x(m)01020304050y(m)37.7134.9633.2031.3429.3727.2560708090100110110.8524.9522.4219.5616.2011.944.753.42正常蓄水位時壩頂高程為1230.00m，正常蓄水位為1222.00m，河床高度為1186.00m，壩頂寬度為10m，壩高為44.55m，m=3.0m=2.5。L=L+m(1230.00-1222.00)+B+m·H=+3.47m+B+m·H=218m上游水深H=37.71m下游水深H=2.15mh==4.73mq==5.67×10y==x∈(0,121.5)表4-7正常蓄水位浸潤線計算成果表x(m)01020304050y(m)34.5332.3030.8129.2627.6225.8860708090100110121.524.0121.9819.7417.2214.2610.491.654.2.4穩(wěn)定分析壩坡穩(wěn)定計算采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法公式如下。K=式中W—土條重量；Q、V—分別為水平和垂直的地震慣性力；U—作用于土條底面的空隙壓力；—土條重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；b—土條寬度；、—土條地面的有效應力和抗剪強度指標；M—水平地震慣性力對圓心的力矩；R—圓弧半徑；穩(wěn)定計算系數(shù)見表4-8。表4-8物理力學指標表序號位置土料名稱濕容重()飽和容重()C(kPa)（度）1壩殼堆石1.82心墻粘土1.651.982010.43反濾砂躒石1.8324反濾碎石1.952.00385壩基砂礫料1.86壩基黃土1.61.91穩(wěn)定計算有三種情況施工期、穩(wěn)定滲流期和水庫水位驟降期均質壩材料為粘土濕容重=1.65飽和容重=2.0浮容重=0.5壩基為砂礫料濕容重=18飽和容重=19.6浮容重=0.5施工期上游邊坡穩(wěn)定計算見表4-9，下游邊坡表4-10,第一次試算假定k=1,求得k=第二次試算假定k=1.25求得k=故取k=1.25第一次試算假定k=1求得k=第二次試算假定k=1.23求得k=故取k=1.23穩(wěn)定滲流期下游邊坡穩(wěn)定計算見表4-11計算見附圖2第一次試算假定k=1求得k=第二次試算假定k=1.31求得k=故取k=1.31水位降落期上游邊坡穩(wěn)定計算見表4-12第一次試算假定k=1,求得k=第二次試算假定k=1.21求得k=故取k=1.21PAGEPAGE3112水建一班表4-9施工期上游邊坡穩(wěn)定計算成果表土條編號h(m)(rbh)wsincoswsin(1-)wtanC·bm(k=1)m(k=1.25)NO(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)-31148.8-0.30.951-44.625.4188.80.876244.50.891240-26892.8-0.20.978-178.6152.3188.80.9273880.938383.6-1101488-0.10.994-148.8253.9188.80.969496.90.974484.60131934.4010330.1188.81548.91548.91162380.80.10.994238.1406.3188.81.0195841.014586.92172529.60.20.978505.9413.6188.81.0285961.018591.83182678.40.30.951803.5457188.81.026689.41.011688.84182678.40.40.9131071.1457188.81.012658.20.9926515162380.40.50.8661190.2406.2188.80.988662.20.963667.96142083.20.60.8091249.9355.5188.80.952671.70.92467971014880.70.7431041.6254188.80.906488.80.873508.283446.40.80.699357.176.2188.80.850341.80.813336∑5085.76371.36375.7表4-10施工期下游邊坡穩(wěn)定計算成果表土條編號h(m)(rbh)wsincoswsin(1-)wtanC·bm(k=1)m(k=1.23)NO(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)-22384-0.20.978-76.865.5188.80.952287.10.932282.8-14768-0.10.994-76.8131188.80.942389.40.922386.8071344010229.3188.81478.11488.611019200.10.994192327.6188.81.019676.60.966684.621223040.20.978460.8393188.81.029680.21.024663.231324960.30.951748.8426188.81.026689.21.019690.341324960.40.913998.4426188.81.012762.51.00375551324960.50.8661284426188.80.988762.30.977759.361019200.60.8091152327.6188.80.952662.40.939689.97713440.70.743940.8229.3188.80.906581.30.891589.280.5960.80.66976.816.4188.80.850381.40.834386.8∑5171.16360.56386.2表4-11穩(wěn)定滲流期下游邊坡穩(wěn)定計算成果表土條編號h(m)(rbh)wsincoswsin(1-)wtanC·bm(k=1)m(k=1.31)NO(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)-21192-0.20.978-38.432.8188.80.927259.10.930298.3-14776-0.10.994-77.6132.4188.80.968481.80.970451.1081560010266.2188.81585156511019480.10.994194.8332.4188.81.019611.51.01863221223360.20.978467.2398.6188.81.029670.81.026692.531325320.30.951759.6432.1188.81.026755.21.023736.741325280.40.9131011.2431.4188.81.012752.81.007735.951325240.50.8661262430.7188.80.9887370.982730.861019360.60.8091161.6330.4188.80.952645.40.845669.47713840.70.743943.6230188.80.906562.20.898686.4823840.80.669307.265.5188.80.850399.20.841422.4∑4931.264606480.7表4-12水位降落期上游邊坡穩(wěn)定計算成果表土條編號h(m)(rbh)wsincoswsin(1-)wtanC·bm(k=1)m(k=1.21)NO(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)-32225-0.30.951-67.538.4188.80.878258.80.889255.6-26675-0.20.978-135115.2188.80.9273880.937384.4-1111345.5-0.10.994-134.5229.6188.80.968562.30.973560.10152011.5010343.2188.8158215821172668.50.10.994266.9455.4188.81.019693.31.015694.72193325.50.20.978665.1567.5188.81.0298651.020869.53193973.50.30.9511192678188.81.026884.81.013885.74194189.50.40.9131675.8714.9188.81.0129960.995998.25173748.50.50.8661874.2639.6188.80.988886.60.967886.761430870.60.8091852.2526.8188.80.952794.90.927796.77102200.50.70.7431540.4375.5188.80.906782.80.878805.3812160.80.699172.836.9188.80.850365.50.819375.3∑7202.48714.98694.4內(nèi)江職業(yè)技術學院PAGE表4－13壩坡穩(wěn)定計算成果表計算工況上游邊坡（m）穩(wěn)定系數(shù)（K）下游邊坡（m）穩(wěn)定系數(shù)（K）允許穩(wěn)定系數(shù)[K]穩(wěn)定滲流期1:3.00.95291:2.51.311.30水位降落期1:3.00.85471:2.51.211.20施工期1:3.01.251:2.51.23根據(jù)上述計算成果，采用上游1：3.0，下游1：2.5，滿足邊坡穩(wěn)定要求。4.2.4壩基處理工程壩基防滲①根據(jù)工程地質報告，河床段表層分布有厚3～6.5m的砂及砂礫石層，透水性強。防滲采用截水槽，開挖至基巖，回填粘土。截水槽深6m，邊坡1：1，底部設齒墻，以保證填土與基巖接觸緊密。②由巖石試驗結果，基巖屬于軟巖，表層基巖風化程度高，其下20m地段透水性較強，需進行固結灌漿和帷幕灌漿處理，并在開挖的基巖面進行噴漿處理。在粘土心墻和基巖接觸部位進行固結灌漿，孔距3m，孔深10m。帷幕灌漿孔孔距3m，深度25m。壩肩處理。壩斷面表面松動的巖石需清除。右壩肩風化層厚8～16m，透水性較強，因此，與粘土心墻連接的岸坡應開挖至強風化層底部，開挖邊坡1：1.2，并進行基巖面噴漿和灌漿處理。灌漿孔距3m，深度10m。左壩肩開挖邊坡1：6，同樣進行基巖面噴漿和灌漿處理。第五章溢洪道設計5.1溢洪道地形資料庫區(qū)兩岸分水嶺高程均在750m以上。庫區(qū)外圍斷裂較發(fā)育，在庫內(nèi)被第四系及第三系玄武巖覆蓋。庫區(qū)地下水類型有兩種，第四系松散層孔隙潛水和前第四系基巖裂隙水。水庫不存在永久性滲漏問題，庫岸穩(wěn)定性較好，水庫蓄水后，局部地段可能產(chǎn)生浸沒，但浸沒面積甚小，庫區(qū)兩岸居民及耕地分散，庫區(qū)范圍內(nèi)無礦點分布，庫區(qū)無水庫淤積問題，水庫蓄水后不致產(chǎn)生構造性誘發(fā)地震。5.2溢洪道地質資料溢洪道地基為晚元古代第三期侵入混合花崗巖，灰白色-肉紅色，巖體風化程度均為弱風化帶，地下水類型為基巖裂隙水，對砼無腐蝕性；溢洪道部位斷層規(guī)模均較小，以陡傾角為主，完整性及強度與兩側巖體相差較小；閘室段基礎巖體中等透水性，完整性較差，應進行淺層固結和深部帷幕灌漿防滲處理。5.3溢洪道的位置選擇溢洪道在水利樞紐中位置的選擇，關系的工程的總體布置，影響到工程的安全、工程量、投資、施工進度和運用管理，原則上應通過擬定各種可能方案，全面考慮，則優(yōu)選定。一般應考慮以下因素：溢洪道應位于路線短和土石方開挖量少的地方。壩址附近有高程合適的馬鞍形埡口，則往往是布置溢洪道較理想之處。攔河壩兩岸順河谷方向的緩坡臺地也適合布置溢洪道。溢洪道應力爭位于較堅硬的巖基上。位于好巖基上的溢洪道可以減省工程量，甚至不襯砌。應避免在可能坍塌的地帶修建溢洪道。溢洪道開挖出渣路線及棄渣場所應能合理安排，是開挖量的有效利用更具有經(jīng)濟意義。此外還要解決與相鄰建筑物的施工干擾問題。綜上所述，本樞紐溢洪道應選上壩線方案。5.4溢洪道布置5.4.1引水渠引水渠進口布置應因地制宜，體形簡單。當進口布置在壩肩時，靠壩的一側應設置順應水流的曲面導水墻，靠山一側應開挖或襯砌規(guī)則曲面；當進口布置在埡口面臨水庫時，宜布置成對稱或基本對稱的喇叭口型式。初擬引水渠段長120，底寬14,底高程1221.00，邊坡1:1，引水渠首端為32.5的直線段，其后接一半徑為80的圓心角為的圓弧段。引水渠進口段剖面見圖4-1。圖4-1引水渠進口段的剖面圖引水渠的布置應遵循以下原則：①選擇有利的地形、地質條件；②引水渠軸線方向，應有利于進水，在平面上最好布置成直線，以減小水頭損失，增加其泄水能力；③引水渠較長時，宜在控制段之前設置漸變段，其長度應據(jù)流速等條件確定，不宜小于2倍堰上水深；④若受地形、地質條件限制，引水渠必須轉彎時，其彎曲半徑不宜小于4倍的渠底寬；⑤彎道至控制堰之間宜設計直線段，其長度不小于2倍堰上水頭；⑥引水渠底寬順水流方向收縮時，其首、末端底寬之比宜在1.5～3之間。引水渠的橫斷面應有足夠大的尺寸，以降低流速，減少水頭損失。渠內(nèi)設計流速大于懸移質不淤流速，小于渠道不沖流速，且水頭損失小，一般采用3~5。橫斷面的側坡根據(jù)穩(wěn)定要求確定。為了減小造率和防止沖刷，引水渠宜做襯砌。石基上的引水渠如能開挖整齊，也可以不做襯砌?？v斷面應做成平底或底坡不大的逆坡當溢流堰為實用堰時，渠底在溢流堰處宜低于堰頂至少0.5H，以保證堰頂水流穩(wěn)定和具有較大的流量系數(shù)。5.4.2控制段控制段設計，包括溢流堰和兩側連接建筑物。溢流堰的位置是溢洪道縱斷面的最高點，其堰頂高程與工程量的關系很大，所以控制堰軸線的選定應滿足下列要求：①統(tǒng)籌考慮進水渠、泄槽、消能防沖設施及出水渠的總體布置要求；②建筑物對地基的強度、穩(wěn)定性、抗?jié)B性及耐久性的要求；③便于對外交通和兩側建筑物的布置；④當控制堰靠近壩肩時，應與大壩布置協(xié)調(diào)一致；⑤便于防滲系統(tǒng)布置，堰與兩岸的止水、防滲排水應形成整體。控制堰的型式、基本尺寸和布置方式是溢洪道泄流能力的決定性因素。由于隨著泄流能力的不同，洪水期可能出現(xiàn)的最高水庫洪水位也不同，即壩高也要不同。所以控制堰的合理設計，歸結為擬定不同方案，進行調(diào)洪演算，對包括攔河壩和溢洪道在內(nèi)的樞紐總體的技術經(jīng)濟條件加以比較，從而選定。設置控制堰段要解決的主要問題包括選擇溢流堰斷面型式、決定堰頂是否設閘門控制、通過調(diào)洪演算選定堰頂高程和孔口尺寸、選定閘門型式以及與控制堰有關的結構的平面和剖面布置等。溢流堰型式應根據(jù)地形、地質、水力條件、運用要求和技術經(jīng)濟指標等因素，經(jīng)綜合比較選定。堰型可選用開敞式型式，但與溢流壩相比，其堰體高度很低；與泄水閘相比，其閘后落差較大。溢流堰體型設計的要求是盡量增大流量系數(shù)，在泄流時不產(chǎn)生空蝕或誘發(fā)振動的負壓。溢流堰前緣長度和孔口尺寸的擬定以及單寬流量的選擇，可參考重力壩的有關內(nèi)容。選定調(diào)洪起始水位和泄水建筑物的運用方式，然后進行調(diào)洪演算，得出水庫的設計洪水位和溢洪道的最大下泄量。滿足條件后，在此基礎上，通過分析研究在擬定若干方案，分別進行調(diào)洪演算，得出不同的水庫設計洪水位和最大下泄量，并相應定出樞紐中各主要建筑物的布置尺寸、工程量和造價。最后，從安全、經(jīng)濟以及管理運用等方面進行綜合分析論證，從而選出最優(yōu)方案。5.4.3泄槽段洪水經(jīng)溢流堰后，多用泄水槽與消能設施連接。為不影響溢流堰的泄洪能力，此段縱坡常做成大于臨界底坡的陡坡。破陡、流急是泄水槽的特點。槽內(nèi)水流速度往往超過16~20。所以，防止和減小高速水流所引起的摻氣、空蝕、沖擊波和脈動等是泄槽段設計的關鍵。泄槽在平面上宜盡量成直線、等寬、對稱布置，使水流平順，避免產(chǎn)生沖擊波等不良現(xiàn)象。但實際工程中受地形、地質條件的限制，有時泄槽很長，為減少開挖量或避開地質軟弱帶等，往往做成帶收縮段和彎曲段的型式。泄槽段水流屬于急流，如必須設置收縮段時，其收縮角也不宜太大。當收縮角較大時，必須進行沖擊波計算，并應通過水工模型實驗驗證。收縮段最大沖擊波波高由總偏轉角大小決定，而與邊墻偏轉過程無關。因此，為了減小沖擊波高度，采用直線形收縮段比圓弧形收縮段為好。泄槽段如設置彎道，由于離心力及彎道沖擊波作用，將造成彎道內(nèi)外側橫向水面差，流態(tài)不利。要設置彎道是時，宜滿足下列要求：橫斷面內(nèi)流速分布均勻，沖擊波對水流擾動影響小，在直線段和彎曲段之間，可設置緩和過渡段，為降低邊墻高度和調(diào)整水流，宜在彎道幾緩和過渡段渠底設置橫向坡，矩形斷面彎道的彎曲半徑宜采用6～10倍泄槽寬度。泄槽縱剖面設計主要是決定縱坡，其根據(jù)自然條件及水力條件確定。水流通過控制段后為急流，為了不在泄槽段上產(chǎn)生水躍，泄槽縱坡應大于水流的臨界坡，在地質條件許可的情況下，盡量使開挖和襯砌工程量最省。同時縱坡還要考慮泄槽底板和邊墻結構的自身穩(wěn)定及施工方便等因素。泄槽縱坡以一次坡為好，當受地形條件限制或為了節(jié)省工程量而需邊坡度時也宜先緩后陡，因為水流經(jīng)過控制段入泄槽時，流速不大；當接近消能設施時，加大底坡以便與消能設施相連接，此段長度較短，防空蝕措施比較好解決。但為防止水流脫離槽底產(chǎn)生負壓，在變坡處宜采用符合水流軌跡的拋物線連接。如采用先陡后緩的變坡方式，泄槽易被動水壓力破壞，連接必須采用反弧曲線，反弧半徑應不小于3～6倍的變坡方式。反弧半徑越小，離心力越大，壓力變化值越大，故初了采用較大反弧半徑外，還應比較周密地考慮底板的分縫、分塊及止水、排水的設置，以消除告訴水流離心力在底板下形成的高水頭的揚壓力，保持泄槽底板的穩(wěn)定。泄槽底部襯砌的表面若不平整，特別是橫向接縫處下游有生坎，接縫止水不良，施工質量差；地基處理不好，襯砌與地基接觸較差；襯砌底板下排水不暢等原因，將導致底板下產(chǎn)生較大揚壓力和動水壓力，甚至使底板被掀起。因此，必須重視襯砌分縫、止水及排水等，以做到平整光滑、止水可靠和排水通暢。表面平整光滑可以防止負壓和空蝕，底板下排水可以減小揚壓力，接縫止水可以避免高速水流侵入底板產(chǎn)生脈動壓力，在寒冷地區(qū)對襯砌材料有一定的抗凍要求。5.4.4出口消能和尾水渠根據(jù)地形條件和地址情況，選用挑流消能，它適用于較好的巖基或挑流沖刷坑對建筑物安全無影響時，可設置挑流鼻坎。挑坎末端做一道深齒墻，可以保護地基不被沖刷，其底部高程應位于沖刷坑可能影響的高程以下。為了防止小流量時產(chǎn)生貼流而沖刷挑坎底角，可在挑坎下游做一段護坦。挑