混凝土面板堆石壩是用堆石或砂礫石分層碾壓填筑成壩體，迎水面用混凝土面板作防滲體的壩，它對(duì)地形和地質(zhì)條件都有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，并且施工方便、投資省、工期短、運(yùn)行安全、抗震性好，因而其作為壩型選擇具有很大的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)地質(zhì)地形，庫(kù)區(qū)經(jīng)濟(jì)，料場(chǎng)位置及材料的分析，混凝土面板堆石壩作為一種特殊的土石壩，主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成，即：面板、趾板、墊層、過(guò)渡層、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)。本文扼要介紹設(shè)計(jì)中進(jìn)行的主要工作和設(shè)計(jì)成果：調(diào)洪演算、樞紐布置、壩體分區(qū)及壩料設(shè)計(jì)、壩體滲流及穩(wěn)定分析、壩體沉降計(jì)算、壩體的細(xì)部構(gòu)造關(guān)鍵詞：混凝土面板堆石壩調(diào)洪演算壩體設(shè)計(jì)滲流計(jì)算穩(wěn)定驗(yàn)算隧洞Withconcretepanelsasimperviousbodyontheupstreamside,concretefacerockfilldamislayeredwithrubbleorgravelandcompactedintorockfilldam.Becauseofitsstrongabilitytoadapttotheterrainandgeologicalconditions,convenientconstruction,lessinvestment,shortconstructionperiod,operationsafetyandgoodearthquakerConcretefacerockfilldamasascomposedofrockfillandimpervioussystem,namely:panel,toeboard,cushionlayer,transitionlayer,mainrockfillzoneandsecondaryrockfillzone.Thpaperbrieflyintroducedthemaindesignandthedesignresults:floodregulatinganalysis,settlementcalculation,thedamstructureanKeywords:concretefacerockfilldam,floodrouting,designofdambody,seepagecalculation,stabilitycalculation,tunnel山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11.1大龍河水電站基本工程資料 1 6 7 72.2方案選擇 333.1壩址及壩型選擇 3.2樞紐總體布置 4.1土石壩壩型選擇 4.2大壩輪廓尺寸的擬定 5.1滲流分析 5.2穩(wěn)定分析 5.3壩體沉降計(jì)算 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6.1基礎(chǔ)處理 6.2細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) 777.1泄水方案的選擇 7.2隧洞選線與布置 7.3隧洞的體形設(shè)計(jì) 專(zhuān)題：混凝土面板堆石壩的滲流控制 92 98 113 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文11.基本資料和要求1.1大龍河水電站基本工程資料1.1.1基本概況大龍河屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，具有高山氣候性質(zhì)，寒冷潮濕。據(jù)氣象站資料統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)多年平均氣溫16.9℃,極端最高氣溫37.5℃,極端最低氣溫-4.0℃;多年平均風(fēng)速1.4m/s,最大風(fēng)速13m/s(相應(yīng)風(fēng)向NNE);多年平均相對(duì)濕度80%。大龍河水電站工程是以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉等綜合利用的樞紐工程，壩址控制流域面積1449km2,水庫(kù)正常蓄水位670m,相應(yīng)庫(kù)容7879萬(wàn)m3。死水位630m。本工程所在河段為不通航河段，因此不存在施工期通航問(wèn)題。目前壩址附近的官帽舟村已開(kāi)通中國(guó)電信的有線電話，壩區(qū)附近已經(jīng)設(shè)置了中國(guó)移動(dòng)通訊的基站，信號(hào)基本上可以覆蓋工程區(qū)范圍。天然建筑材料中工程所需石料除充分利用永久建筑物開(kāi)挖料外，其余全部由壩址附近的河口石料場(chǎng)提供。該石料場(chǎng)距壩址約2.5km,緊臨103省道，石料有用層總儲(chǔ)量為617.9萬(wàn)m3;本階段調(diào)查了工程附近八個(gè)砂礫石料產(chǎn)地，總儲(chǔ)量為26萬(wàn)m3,其中凈砂儲(chǔ)量今為6.4萬(wàn)m3,不能滿足工程需要，擬全部采用人工砂料。主要澆筑材料中的水泥，木材，汽油、柴油、鋼材、火工材料來(lái)自周邊相鄰地區(qū)。經(jīng)水質(zhì)分析，大龍河河水對(duì)人體無(wú)害，對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性，工程生產(chǎn)及生活用水直接取自大龍河，其中生活用水需經(jīng)適當(dāng)處理。庫(kù)區(qū)水位位于庫(kù)岸岸坡中部，庫(kù)水位附近均無(wú)農(nóng)田分布，因此水庫(kù)不存在農(nóng)田浸沒(méi)問(wèn)題。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文2根據(jù)縣礦管辦和縣廣電文體局1999年3月17日出具的證明材料：該電站水庫(kù)區(qū)及工程影響范圍內(nèi)無(wú)縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的重要礦產(chǎn)資源，該電站水庫(kù)區(qū)及工程影響范圍內(nèi)無(wú)地區(qū)文物古跡”。因此，庫(kù)區(qū)無(wú)礦產(chǎn)根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-94、《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》DL5180-2003,本工程總庫(kù)容0.8839億m3,工程等別為三等3級(jí)，工程規(guī)模為中型工程。因此其樞紐主要建筑物擋水及泄水建筑物、發(fā)電引水系統(tǒng)及發(fā)電廠房均為3級(jí)建筑物、次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。若大壩采用混凝土面板堆石壩，建筑物級(jí)別提高一級(jí)，為2級(jí)建筑物，大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇洪水校核，廠房設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇洪水設(shè)計(jì)，200年一遇洪水校核。庫(kù)區(qū)不存在嘉陵江組灰?guī)r的巖溶滲漏問(wèn)題，庫(kù)周山體雄厚，四周無(wú)低于670m的低鄰谷存在。因此水庫(kù)蓄水后不存在永久性滲漏問(wèn)題。壩址所在河段，地層產(chǎn)狀平緩，工程地質(zhì)條件相對(duì)單一，對(duì)壩線的選取不起控制作用。現(xiàn)初定的壩線位置有利于溢洪道、導(dǎo)流洞及引水隧洞進(jìn)口的布置。壩址兩岸為基本對(duì)稱(chēng)的“V”形谷，兩岸高程670m以下坡度多為40°~50°,局部形成陡坎，基巖出露。河床砂礫卵石厚7～8m,其滲透系數(shù)K=1.5×102cm/s,透水性強(qiáng)，屬?gòu)?qiáng)透水層。樞紐區(qū)組成巖體主要為侏羅系下沙溪廟組(J2s1)泥質(zhì)粉砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖，兩岸巖體裂隙發(fā)育，透水性中等，弱風(fēng)化帶透水率q=4～40lu,屬弱～中等透水層，微風(fēng)化巖體一般q=0.7～5lu,屬微～弱透水層，局部達(dá)10～15lu,為中等透水層，巖體相對(duì)不透水層(q≤3lu)線一般埋深河床45～55m,兩岸50～70m。壩基河床覆蓋層結(jié)構(gòu)松散、透水性強(qiáng)(屬?gòu)?qiáng)透水層),不宜直接作地基山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文3持力層；左岸弱風(fēng)化厚25～30m、河床弱風(fēng)化厚17～27m巖石裂隙較發(fā)育，弱風(fēng)化巖體質(zhì)量屬CIV類(lèi)～CⅢ類(lèi)，巖石飽和抗壓強(qiáng)度為25MPa,可作為砼面板堆石壩壩體地基。但由于壩基巖體為抗水性抗風(fēng)化性較差的泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖，壩基開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)回填砼，不應(yīng)在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，否則巖體強(qiáng)度降低較快，對(duì)大壩穩(wěn)定不利。由于河床及兩壩肩均存在透水帶，據(jù)鉆孔揭示左右兩岸地下水位較低，左岸670m高程處地下水位深達(dá)50m,右岸670m高程處地下水位深亦達(dá)43m。因此，壩基的防滲問(wèn)題較突出。壩址區(qū)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)算自然岸坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；但由于受裂隙切割、軟弱夾層順層展布，開(kāi)挖中可能牽動(dòng)表層強(qiáng)卸荷松動(dòng)巖塊或破壞了邊坡的原始結(jié)構(gòu)，均可能導(dǎo)致局部坡段岸坡巖體的失穩(wěn)，施工中應(yīng)引起重視并采取相應(yīng)的工程措施；開(kāi)挖邊坡建議值見(jiàn)表下1-1。表1-1工程開(kāi)挖邊坡坡比建議值表類(lèi)別砂礫卵石粘土夾碎石、碎石土粉砂質(zhì)泥巖泥質(zhì)粉砂巖長(zhǎng)石石英砂巖弱風(fēng)化微風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化臨時(shí)邊坡1:1.0~1:1.0~永久邊坡~1:0.75~1:0.75~1:0.5~41.1.3洪水資料1.1.4泥沙資料表1-2圖1-1壩址設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線圖河段懸移質(zhì)泥沙顆粒級(jí)配表粒徑70.0100.0255050最大粒徑小于某粒徑沙重百分比(%)40.575570.760表1-3壩址輸沙量成果表斷面年輸沙量(萬(wàn)t)懸移質(zhì)推移質(zhì)合計(jì)壩址山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文51.1.5水庫(kù)特性及流量關(guān)系表1-4壩址水位流量關(guān)系流量(m3/s)流量(m3/s)流量(m3/s)4210.04440.04680.04950.0注：高程系統(tǒng)為56黃海高程表1-5水庫(kù)水位～庫(kù)容～面積曲線表水位m庫(kù)容面積水位m庫(kù)容面積山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文61.1.6水庫(kù)洪水調(diào)度方式在洪水調(diào)節(jié)計(jì)算中采用洪水靜庫(kù)調(diào)洪方法，由于本工程為不承擔(dān)防洪任務(wù)的水庫(kù)，水庫(kù)調(diào)洪的起調(diào)水位為正常蓄水位，當(dāng)上游來(lái)水量小于或等于水庫(kù)泄洪設(shè)施在正常蓄水位的最大泄洪流量時(shí)，水庫(kù)按來(lái)水下泄，水庫(kù)水位維持在正常蓄水位；當(dāng)上游來(lái)水量大于水庫(kù)泄洪設(shè)施在正常蓄水位的最大泄洪流量時(shí)，水庫(kù)按最大泄洪能力泄洪，但其總泄洪流量不得大于相應(yīng)頻率洪水的最大流量。1.1.7抗震設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》DL5073-2000,本工程建筑物的抗震設(shè)防烈度為8度。水平向設(shè)計(jì)地震加速度代表值按50年超越概率(10%)為0.2g。1.2設(shè)計(jì)工作要求在明確設(shè)計(jì)任務(wù)及對(duì)原始資料進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，要求：1.根據(jù)大龍河地質(zhì)、地形條件和樞紐建筑物的作用進(jìn)行壩線、壩型的選擇。2.進(jìn)行面板堆石壩的剖面設(shè)計(jì)(進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析確定),內(nèi)容包括：擬定擋水壩剖面，滲流、穩(wěn)定、應(yīng)力分析等，并繪制設(shè)計(jì)圖。3.進(jìn)行隧洞的剖面設(shè)計(jì)(進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析確定),內(nèi)容包括：擬定斷面，水力計(jì)算穩(wěn)定應(yīng)力分析等，并繪制設(shè)計(jì)圖。4.進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和地基處理設(shè)計(jì)，包括：面板和趾板設(shè)計(jì)、壩體分區(qū)、分縫、止水、排水以及開(kāi)挖、清理、灌漿等。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文2.洪水調(diào)節(jié)計(jì)算2.1調(diào)洪演算2.水庫(kù)水位一庫(kù)容曲線壩址設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文8圖2-2水庫(kù)水位-庫(kù)容曲線1.利用單輔助線法進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。根據(jù)庫(kù)容曲線Z-V,擬訂的泄洪建本設(shè)計(jì)擬訂五組方案進(jìn)行比較，其計(jì)算方法如下所示。?)/2;9?—計(jì)算時(shí)段初的下泄流量(m2/s);92—計(jì)算時(shí)段末的下泄流量(m2/s);V?—計(jì)算時(shí)段初水庫(kù)的蓄水量(m3);山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文9V?—計(jì)算時(shí)段末水庫(kù)的蓄水量(m3);At—計(jì)算時(shí)段，一般取2-6小時(shí)，需化為秒數(shù)，本設(shè)計(jì)取1小時(shí)。式中q、(v/△t+q/2)均可與水庫(kù)水位建立函數(shù)關(guān)系。因此，可根據(jù)選定的計(jì)算時(shí)段△t值、已知的水庫(kù)水位容積關(guān)系曲線，以及根據(jù)水力學(xué)公式算出的水位與下泄流量關(guān)系曲線，然后計(jì)算并繪制曲線：q-f(v/△t+q/2)和q-z關(guān)系曲線即是水位下泄流量關(guān)系曲線。具體的計(jì)算方法參考《水利水能規(guī)劃》書(shū)。2.將入庫(kù)洪水Q-t和計(jì)算的q-t點(diǎn)繪在一張圖紙上，二者的交點(diǎn)即為所求的下泄洪水流量最大值qmax。3.根據(jù)公式q=MBH3/2即可求得此時(shí)對(duì)應(yīng)的水頭H和上游水位Z。4.計(jì)算工況：計(jì)算工況分為校核和設(shè)計(jì)兩種。5.水位流量關(guān)系曲線的確定：本工程泄洪方式采用WES堰流曲線。水位流量關(guān)系曲線由下式確定：q=MBH3/22.1.3調(diào)洪演算(1)方案一：孔口尺寸：Z=656m:B=36m。水庫(kù)單輔助線計(jì)算表見(jiàn)表2-1水庫(kù)水位總庫(kù)容(萬(wàn)m3)堰頂以上庫(kù)容V(萬(wàn)m3)V/△t(m3/s)V/△t+g/2(m依據(jù)上表畫(huà)出單輔助線所用曲線，即：q—f(v/t+q/2)關(guān)系曲線和q—z關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-3和圖2-4。800060002000單輔助曲線→—單輔助曲線0.005000.0010000.0015000.0020000.00圖2-3q—f(v/t+q/2)關(guān)系曲線圖2-4q—z關(guān)系曲線設(shè)計(jì)洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-2入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量Q(m2/s)m3/s)01234567894778.894417.124093.99山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文校核洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-3入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量0123456789經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程線和下泄流量過(guò)程線畫(huà)在同一張圖紙上(見(jiàn)圖2-5以及圖2-6),可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為q-t曲線的最高點(diǎn)，此最高點(diǎn)就是下泄最大流量，依據(jù)此流量在q-z曲線中查出相應(yīng)的水位即為設(shè)計(jì)或校核水位高程。圖2-6校核洪水與q-t曲線及交點(diǎn)查圖2-5和2-6,可得相應(yīng)結(jié)果為：最大下泄流量為qmax=3100.90m2/s,對(duì)應(yīng)上游水位z=670.26m;水庫(kù)單輔助線計(jì)算表2-4水庫(kù)水位總庫(kù)容(萬(wàn)堰頂以上庫(kù)容000山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖2-7q-f(V/△t+q/2)關(guān)系曲線0水位下泄流量曲線——水位下泄流量曲線2000600020006000圖2-8q-z關(guān)系曲線設(shè)計(jì)洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-5時(shí)間t入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量Q(m3/s)V/△t+q/2(m01山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文23456789校核洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-6入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量Q(m3/s)0123456789經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程線和下泄流量過(guò)程線畫(huà)在同一張圖紙上(見(jiàn)圖2-9以及圖2-10),可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為q-t曲線的最高點(diǎn)，圖2-9設(shè)計(jì)洪水與q-t曲線及交點(diǎn)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文0圖2-10校核洪水與q-t曲線及交點(diǎn)查圖2-9和2-10,可得相應(yīng)結(jié)果為：最大下泄流量為qmax=2856.04m/s,對(duì)應(yīng)上游水位z=673.50m;校核狀況下：最大下泄流量為qmax=4330.18m/s,對(duì)應(yīng)上游水位z=677.81m。(3)方案三：孔口尺寸：Z=660m;B=35m水庫(kù)單輔助線計(jì)算表見(jiàn)表2-7.水庫(kù)水位總庫(kù)容堰頂以上m3)V/△tq(m3/s)q/2(m3/s)V/△t+q/2(m3/s)06137.89494.136318.69996.366502.476689.312025.852249.856879.27919.272553.532866.58823.03411.524191.014824.584755.814276.584637.874177.31依據(jù)上表畫(huà)出單輔助線所用曲線，即：q—f(vt+q/2)關(guān)系曲線和q—z關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-11和圖2-12。圖2-11q-f(V/△t+q/2)關(guān)系曲線山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖2-12q-z關(guān)系曲線設(shè)計(jì)洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-8入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量0123456789山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文校核洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-9入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量0123456789經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程線和下泄流量過(guò)程線畫(huà)在同一張圖紙上(見(jiàn)圖2-13以及圖2-14),可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為q-t曲線的最高點(diǎn)，此最高點(diǎn)就是下泄最大流量，依據(jù)此流量在q-z曲線中查出相應(yīng)的水位即為設(shè)計(jì)或校核水位高程。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖2-13設(shè)計(jì)洪水與q-t曲線及交點(diǎn)圖2-14校核洪水與q-t曲線及交點(diǎn)查表2-13和2-14,可得相應(yīng)結(jié)果為：設(shè)計(jì)狀況下：最大下泄流量為qmax=2844.99m3/s,對(duì)應(yīng)上游水位z=673.72m;校核狀況下：最大下泄流量為qmax=4311.53m2/s,對(duì)應(yīng)上游水位z=678.10m。水庫(kù)單輔助線計(jì)算表2-10水庫(kù)總庫(kù)容(萬(wàn)堰頂以上庫(kù)V/△tq(m3/s)q/2(m3/s)V/△t+qi水位m3)2(m3/s)402.896137.89486.146318.69460.80883.956502.47889.61823.716689.31996.71846.54423.276879.272003.142310.98910.742629.162059.232101.412957.402266.142098.282394.398089.572476.712293.252699.848303.772690.912491.584000.228521.512908.652693.194366.328742.642897.954741.158967.004037.352018.689194.434398.772199.399425.004770.382385.199658.874046.012575.956322.269896.234283.372771.546737.634524.454189.302971.85關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-15和圖2-16。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文單輔助曲線圖2-15q-f(V/△t+q/2)關(guān)系曲線水位與下泄流量曲線水位與下泄流量曲線0—水位與下泄流量曲線圖2-16q-z關(guān)系曲線由水庫(kù)的泄流方式，可知在調(diào)洪初始演算時(shí)，閘門(mén)全打開(kāi)時(shí)下泄流量q不為零。從設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程曲線中依據(jù)q=Q,可以查到初始調(diào)洪時(shí)刻(即起調(diào)時(shí)刻)。然后在此時(shí)刻后，每隔1個(gè)小時(shí)為時(shí)間段進(jìn)行計(jì)算。成果分別見(jiàn)表2-11和2-12。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文設(shè)計(jì)、校核洪水情況下，水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算表分別見(jiàn)表2-11和2-12。設(shè)計(jì)洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-11時(shí)間t(h)入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量0123456789校核洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-12時(shí)間t入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量Q(m3/s)0124711.224768.5034825.784785.9844746.184650.704217.7054555.214285.004410.9064014.784354.61山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文789經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程線和下泄流量過(guò)程線畫(huà)在同一張圖紙上(見(jiàn)圖2-17以及圖2-18),可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為q-t曲線的最高點(diǎn)，此最高點(diǎn)為下泄最大流量，依據(jù)此流量在q-z曲線中查出相應(yīng)的水位即為設(shè)計(jì)或校核水位高程。圖2-17設(shè)計(jì)洪水與q-t曲線及交點(diǎn)圖2-18校核洪水與q-t曲線及交點(diǎn)在圖2-17和2-18上可以查出：最大下泄流量為qmx=2963.47m2/s,對(duì)應(yīng)上游水位z=671.83m。水庫(kù)單輔助線計(jì)算表見(jiàn)表2-13水庫(kù)水總庫(kù)容堰頂以上庫(kù)容V0依據(jù)上表畫(huà)出單輔助線所用曲線，即：q—f(v/t+q/2)關(guān)系曲線和q—z關(guān)系曲線見(jiàn)圖2-19和圖2-20。圖2-19q—f(v/t+q/2)關(guān)系曲線山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文0水位與泄流量曲線一—水位與泄流量曲線圖2-20q—z關(guān)系曲線設(shè)計(jì)洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-14入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量Q(m2/s)q(m3/s)02774.832950.128152.192774.8318327.482850.8328619.582978.1038759.8242936.402794.908726.6752653.402450.238496.632924.4362247.052086.278022.422718.7672447.9286756.112181.0496166.444762.22960.87921.304402.38881.73860.514080.87839.29818.06952.18山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文3278.633142.59校核洪水情況下，水庫(kù)半圖解法調(diào)洪計(jì)算表2-15時(shí)間入庫(kù)流量平均入庫(kù)流量0123456789經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過(guò)程線和下泄流量過(guò)程線畫(huà)在同一張圖紙上(見(jiàn)圖2-21以及圖2-22),可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為q-t曲線的最高點(diǎn)，此最高點(diǎn)就是下泄最大流量，依據(jù)此流量在q-z曲線中查出相應(yīng)的水位即為山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖2-21設(shè)計(jì)洪水與q-t曲線及交點(diǎn)圖2-22校核洪水與q-t曲線及交點(diǎn)查2-21和2-22,可得相應(yīng)結(jié)果為最大下泄流量為qmax=3042.10m2/s,對(duì)應(yīng)上游水位z=670.82m;2.2方案選擇表2-16對(duì)擬定方案進(jìn)行比較方案孔口尺寸工況Q上游水位Z超高一B=36m設(shè)計(jì)3100.90670.26校核4487.49674.24二B=36m設(shè)計(jì)2856.04673.50校核4330.18677.81三B=35m設(shè)計(jì)2844.99673.72校核4311.53678.10四B=36m設(shè)計(jì)2963.47671.83校核4398.77676.00五B=37m設(shè)計(jì)3042.10670.82校核4454.46674.82過(guò)小后對(duì)泄洪不利、不經(jīng)濟(jì)；綜合考慮各因素，選擇方案1?；炷撩姘宥咽瘔蔚膲屋S線選擇，既要考慮壩址的地形地質(zhì)條件，又要考慮面板堆石壩的特點(diǎn)，且有利于其他建筑物的布置。重點(diǎn)是選擇較理想的趾版線位置，使趾版地基盡量置于堅(jiān)硬、非沖蝕性和可灌的巖基上，盡量避開(kāi)斷裂發(fā)育、強(qiáng)烈風(fēng)華、夾泥、巖溶等不利地址因素，使趾版開(kāi)挖量和趾版地基處理工作量減少。另一方面要選擇有利的地形，使壩軸線采3.施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)6.運(yùn)行條件：如對(duì)滲漏量要求高低，上、下山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性深，基巖強(qiáng)度低，且不完整。從地質(zhì)條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應(yīng)力較高，對(duì)地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。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。3.2樞紐總體布置3.2.1樞紐建筑物組成本設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地址以及水文等多方面的因素，最終選定樞紐的建筑物組成為：1.擋水建筑物：面板堆石壩2.泄水建筑物：泄洪隧洞3.水電站建筑物：包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開(kāi)關(guān)站等。1.擋水建筑物——面板堆石壩擋水建筑物按直線布置，壩布置在河灣地段上。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，這樣對(duì)流態(tài)也較為有利?？紤]到引水發(fā)電洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜。為減少泄洪時(shí)影響發(fā)電，進(jìn)出口相距50～100m以3.水電站建筑物引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間，由于風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開(kāi)挖后的堅(jiān)硬玄武巖上，開(kāi)關(guān)站布置在廠房旁邊。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文4.大壩設(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，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計(jì)限于資料只作定性分析確定土石壩壩型選擇。均質(zhì)壩材料單一，施工簡(jiǎn)單，但壩身粘性較大，冬雨季施工較為不便，且無(wú)足夠適宜的土料來(lái)作均質(zhì)壩，故均質(zhì)壩方案不可行。塑性斜墻壩(用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻)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；塑性心墻壩(用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部做心墻)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)。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，故本設(shè)計(jì)中不考慮。鑒于大龍河位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有高山氣候性質(zhì)，寒冷潮濕，且?guī)熘苌襟w雄厚，地質(zhì)條件較差。堆石壩壩坡較陡，工程量較小，施工干擾相對(duì)較小且對(duì)不同壩址氣候條件和地形地質(zhì)條件都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；又為利用當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧系扔行зY源，減少外來(lái)建筑材料的供應(yīng)，故本工程采用面板堆石壩壩型的設(shè)計(jì)。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文4.2大壩輪廓尺寸的擬定大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、面板和趾板設(shè)計(jì)等。4.2.1壩體剖面設(shè)計(jì)根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274—2001)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“規(guī)范”)規(guī)定，壩頂高程分別按照：①正常蓄水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、②設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、③校核水位加非常運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算，因該地區(qū)地震烈度為8,故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，同時(shí)并保留一定的沉降值。涉及的壩頂高程是針對(duì)壩沉降以后的情況而言的，因此，竣工時(shí)的壩頂高程應(yīng)預(yù)留足夠的沉降量。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，土石壩預(yù)留沉降量一般為壩高的0.4%。壩頂高程在水庫(kù)正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)當(dāng)有足夠的超高，以保證水庫(kù)不漫頂，其超高值△h由下式而定：△h=R+e+A式中：△h壩頂在水庫(kù)靜水位以上的超高，m;R最大波浪在壩坡上的爬高，m; 最大風(fēng)浪引起壩前壅高，m:(1)最大波浪爬高R由官?gòu)d水庫(kù)公式：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文初擬m=1.5,用m單坡坡度系數(shù)；g重力加速度，取9.81m/s2=1.0=1.0山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文護(hù)坡類(lèi)型光滑不透水護(hù)面混凝土或混凝土板草皮0.85～0.90砌石0.75～0.80拋填兩層塊石(不透水基礎(chǔ))0.60～0.65拋填兩層塊石(透水基礎(chǔ))0.50～0.55KHm/h=1.376/90.26=0.015<0.1非正常運(yùn)用情況：674.24-580=94.24m查4-3得：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文表4-3不同累計(jì)頻率下的爬高與平均爬高比值(R,/Rm)p(%)h12450.1～0.30.99.R=2.23×1.521=3.3918m故正常運(yùn)用情況：R=2.23×1.521=3.3918mR=2.23×0.509=1.1351mR=2.23×0.509=1.1351m(2)風(fēng)壅水面高度ek綜合摩阻系數(shù)，取3.6×103山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角(),取為45°(3)安全加高A表4-4永久性擋水建筑物安全加高(m)建筑物類(lèi)型及運(yùn)用情況永久性擋水建筑物級(jí)別123土石壩設(shè)計(jì)校核山區(qū)、丘陵區(qū)平原、海濱區(qū)混凝土閘壩、漿砌石閘壩設(shè)計(jì)校核該工程是二級(jí)建筑物，查表4-4得：正常運(yùn)用情況下A=1.0m,非常運(yùn)用情況下A=0.5m。(4)壩頂在水庫(kù)靜水位以上的超高壩頂高程計(jì)算計(jì)入表4-5中表4-5壩頂高程計(jì)算表計(jì)算情況波浪爬高R風(fēng)雍高度e安全超高A地震波浪高度水位壩頂高程正常蓄水位+正常運(yùn)用情況一設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況一校核洪水位+非常運(yùn)用情況一正常蓄水位+非常運(yùn)用情況+地震1知壩址處河床高程為580.0m,向下開(kāi)挖8m清除砂卵石覆蓋層，則壩高為675.876-580+8=103.876m考慮到要預(yù)留0.4%的沉降，則壩高為103.876× (1+0.4%)=104.915m,取最大壩高為105m,壩頂高程為677m,即放浪墻頂高程677m,基礎(chǔ)埋于堆石體內(nèi)，與壩體緊密結(jié)合，形成完整的防風(fēng)浪體系，可防止庫(kù)水翻越壩頂。防浪墻底高程為672m,墻高5m,防浪墻高出壩頂高度1.2m,壩頂高程為675.8m。2.壩頂寬度壩頂寬度主要取決于交通、運(yùn)行、施工、構(gòu)造、抗震、防汛及其他特殊要求。當(dāng)無(wú)特殊要求時(shí)，對(duì)高壩壩頂最小寬度可選用10-15m,對(duì)中低壩部門(mén)的有關(guān)規(guī)定來(lái)確定。又壩高大于70米，屬于高壩。綜合考慮各因素，本設(shè)計(jì)方案壩頂寬度采用10m。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文土石壩壩坡的陡緩直接影響著工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，因而在選擇時(shí)應(yīng)特別重視。壩坡的確定，常需綜合考慮壩型、壩高、壩的等級(jí)、壩體及壩基材料的性質(zhì)、所承受的荷載、施工和運(yùn)用條件等因素。一般參照已建成類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)擬定壩坡，再經(jīng)過(guò)計(jì)算分析逐步修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減少壩體工程量。土石壩上游壩坡長(zhǎng)期浸泡于水中，土的抗剪強(qiáng)度下降，會(huì)降低壩體的穩(wěn)定性。所以當(dāng)材料相同時(shí)，上游坡常比下游坡緩，對(duì)于同一側(cè)的壩坡，水下部分常比水上部分緩，鋼筋混凝土面板堆石壩比土壩陡。本設(shè)計(jì)中，上游坡率取1.4;下游坡率為1.4,下游每隔26m設(shè)置馬道。設(shè)置馬道有利于壩坡穩(wěn)定，防止壩面沖刷，便于觀測(cè)和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可作為交通之用，考慮這些因素其寬度取為2.0m。壩體剖面圖如圖墊層墊層面板A過(guò)渡層07634.28壤土壓坡趾板特殊墊層連接板防滲墻主堆石圖4-1壩體剖面圖4.2.2壩體材料分區(qū)及壩料設(shè)計(jì)混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結(jié)構(gòu)，采用混凝土面板作為壩的防滲體，并將其設(shè)置在堆石體上游面，它由防滲系統(tǒng)、墊層、過(guò)渡層、主堆石體、次堆石體等組成。一、壩體材料分區(qū)原則壩體中應(yīng)有暢通的排水通道且壩料之間應(yīng)滿足水力過(guò)渡的要求，各區(qū)壩料的透水性宜按水力過(guò)渡要求從上游向下游增加，下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制；壩軸線上游側(cè)壩料應(yīng)具有較大的變形模量且從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形協(xié)調(diào)，盡可能減小對(duì)面板變形的影響，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；充分合根據(jù)分區(qū)原則，壩體從上游向下游依次分為：面板上游面下部土質(zhì)斜鋪蓋(1A)及其蓋重區(qū)(1B)、混凝土面板、墊層區(qū)(2A)、過(guò)渡區(qū)(3A)、主堆石區(qū)(3BI、3BⅡ)、下游次堆石區(qū)(3C)及下游護(hù)坡(1)。1.上游鋪蓋區(qū)(1A)(細(xì)粉砂鋪蓋區(qū))部的上游側(cè)設(shè)置上游鋪蓋區(qū)，也稱(chēng)粘土防滲層，用以封堵面板裂縫和周邊縫裂縫。水平寬度5m。壩頂高程613.52采用建筑物開(kāi)挖填筑，目的是為了增強(qiáng)防滲安全。壩頂高程613.52m,3.墊層區(qū)(2A)墊層區(qū)位于混凝土面板的底部，主要為混凝土面板提供一個(gè)均勻的、穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，將作用于面板上的庫(kù)水壓力較均勻的同時(shí)，墊層與面板直接接觸，墊層本身在水壓力作用下產(chǎn)生的變形對(duì)面板山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文影響更大，故還應(yīng)具有盡可能大的變形模量；為使墊層具有一定程度的臨時(shí)面板作用，以擋汛期洪水，還需有低透水性。有時(shí)也作為壩體防滲的第二道防線，是最為重要的一個(gè)區(qū)。墊層料由壩址上游右岸正開(kāi)采的新鮮灰?guī)r巖料和碎石加工而成。設(shè)計(jì)要求最大粒徑為80mm,小于5mm的顆粒含量為35%～45%,小于0.075mm的顆粒含量為3%～7%,級(jí)配連續(xù)。設(shè)計(jì)干密度2.21g/cm3,孔隙率15%,滲透系數(shù)K=1×10?cm/s,允許滲透坡降J>70。上下游水平寬度均為4m,墊層施工的每層鋪筑厚度40.0cm,用10t振動(dòng)碾壓4遍以上。為了改善壩體與岸坡的連接，在壩基部位墊層向下游延伸0.3H(H為該處作用3.特殊墊層區(qū)(2B)在周邊縫處設(shè)置特殊墊層區(qū)，對(duì)面板周邊起到均勻支撐作用，為周邊止水充當(dāng)?shù)诙婪谰€，且對(duì)粉煤灰或粉細(xì)砂具有反慮作用。其端面近似梯形，下游坡比1:1.4。4.過(guò)渡區(qū)(3A)過(guò)渡區(qū)(3A)位于墊層區(qū)(2A)和主堆石區(qū)(3B)之間，起過(guò)渡作用，材料的粒徑級(jí)配和密實(shí)度要求位于兩者之間，對(duì)低透水的墊層料起滲流保護(hù)和排水作用。要求過(guò)渡區(qū)材料具有較高的密實(shí)度和較大的變形模量，同時(shí)還應(yīng)具有防止墊層內(nèi)細(xì)顆粒流失的反濾作用，并保持自身抗?jié)B穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)中采用新鮮的灰?guī)r及砂礫巖夾礫配合而成的材料填筑，最大粒徑為300mm,小于5mm的顆粒含量為11.5%～25.5%,不允許含<0.1的極細(xì)粒，且級(jí)配連續(xù)，壓實(shí)后應(yīng)具有低壓縮性和高抗剪強(qiáng)度。設(shè)計(jì)干密度2.15g/cm3,孔隙率17.2%,滲透系數(shù)K=1×101cm/s,允許滲透坡降J>30,水平寬度4m,等寬布置。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文465.主堆石區(qū)(3B)位于壩軸線上游部位，對(duì)于主堆石區(qū)，,堆石級(jí)配最大粒徑不得超過(guò)壓實(shí)層厚度和小于5mm顆粒含量不宜大于20%。主堆石區(qū)為大壩主要支撐體的一部分，兼作壩體排水體。為新鮮灰?guī)r料。最大粒徑600mm,小于5mm的顆粒含量小于8%,小于0.075mm的顆粒含量小于3%。設(shè)計(jì)干密度2.13g/cm3,孔隙率19.3%,鋪料厚度80.0cm。6.次堆石區(qū)(3C)次堆石料位于壩體下游干燥部位，采用弱風(fēng)化灰?guī)r及其他建筑開(kāi)采的棄料。級(jí)配連續(xù)，最大粒徑800mm,小于5mm的顆粒含量小于35%,小于0.075mm的顆粒含量小于8%。設(shè)計(jì)干密度2.13g/cm3,孔隙率21.6%,次堆石區(qū)離壩軸線8m,頂高程為650.8m,頂部寬度為18m,底高程為582m,上游側(cè)坡度1:0.6,下游側(cè)坡度為1:1.4。7.下游護(hù)坡(3D)下游護(hù)坡保護(hù)壩體下游坡面，增強(qiáng)壩體的抗滑穩(wěn)定性。下游護(hù)坡采用新鮮平整的超徑大石，填筑厚度為1.2m。圖4-2壩體分區(qū)示意圖4.2.3面板、趾板、連接板及分縫止水設(shè)計(jì)一、面板設(shè)計(jì)面板是堆石壩防滲系統(tǒng)的重要組成部分，布置在墊層的上側(cè)?；炷綎|科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文47土面板直接鋪設(shè)在墊層的上游坡面上，其底邊與澆筑在河床及兩岸地基上的底座相連接，其頂邊與防浪墻的底部相連接。要求面板混凝土具有較好的防滲性、耐久性和抗裂能力。為避免面板受堆石體變形影響而產(chǎn)生的較大彎曲應(yīng)力，混凝土應(yīng)有一定的強(qiáng)度要求。根據(jù)我國(guó)DL/T5016-1999《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,面板厚度計(jì)算b系數(shù)，因震動(dòng)碾碾壓的面板堆石壩具有高密實(shí)度和高變形H面板頂至計(jì)算斷面垂直高度差。單塊面板寬度通常為12~18m,其中15m最為普遍，本設(shè)計(jì)中單塊面板寬度采用15m。在需要布置垂直縫部位的面板采用相對(duì)較窄寬度的面板，采用面板寬度7.5m,以利于滑模施工?；炷撩姘宀捎脝螌与p向配筋，鋼筋布置在受拉側(cè)，每向配筋率取為0.4%,每米選用4φ20@250,在拉應(yīng)力區(qū)或岸邊周邊縫及附近可適當(dāng)配置增強(qiáng)鋼筋。3.面板混凝土設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用面板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30、抗?jié)B等級(jí)為W10、抗凍等級(jí)F200,面板混凝土采用二級(jí)配骨料，最大粒徑40mm,水灰比小于0.5,坍落度3-6cm,混凝土的含氣量控制在4%-6%。4.面板防裂措施(1)面板混凝土應(yīng)進(jìn)行配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用優(yōu)質(zhì)外加劑和摻合料，降低水泥用量，減少水化熱溫升和收縮變形。根據(jù)工程實(shí)際條件，選用熱膨脹系數(shù)較小的骨料配制面板混凝土；(2)面板的基礎(chǔ)表面整體應(yīng)平順，不應(yīng)存在大起伏差，局部不應(yīng)形成深坑或尖包，側(cè)模應(yīng)平直；(3)面板混凝土宜在低溫季節(jié)澆筑，混凝土入倉(cāng)溫度應(yīng)加以控制，必要時(shí)應(yīng)采取措施降低入倉(cāng)溫度；(4)面板混凝土出模后應(yīng)及時(shí)覆蓋保溫保濕，進(jìn)行不間斷的潮濕養(yǎng)護(hù)，防曝曬、防大風(fēng)、防寒潮襲擊，防養(yǎng)護(hù)水冷擊，直到水庫(kù)蓄水為止或至少90d。二、趾板設(shè)計(jì)趾板又稱(chēng)底座，是大壩防滲系統(tǒng)的一部分，它是壩身防滲體(面板)和壩基防滲體的連接結(jié)構(gòu)。趾板與面板用接縫連接，該接縫也稱(chēng)周邊縫。底座與地基的連接視地質(zhì)條件而定，若為巖基則底座可直接在其上修筑，挖除覆蓋風(fēng)化層；若為深覆蓋層地基，則與壩基防滲體相連，具體結(jié)構(gòu)型式視壩基防滲型式和尺寸而定。1.趾板布置設(shè)計(jì)(1)趾板寬度：巖石地基上的趾板寬度按容許水力梯度確定。趾板的寬度b取決于作用水頭H和基巖性質(zhì)，要求水力坡降J=H/b不超過(guò)容許值(弱風(fēng)化巖石地基容許水力梯度為10-20)經(jīng)計(jì)算：趾板寬度為4.0m。(2)趾板厚度：根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：巖基上趾板厚度可小于其連接的面板厚度，最小設(shè)計(jì)厚度應(yīng)不小于0.3m。所以，趾板厚度取1m。(3)趾板上游面垂直于面板底面的高度a:規(guī)范規(guī)定a應(yīng)不小于0.9m,(4)面板與趾板處于同一平面時(shí)，為便于面板的無(wú)軌滑模施工，趾板宜提供不小于0.6m的息止長(zhǎng)度，所以取息止長(zhǎng)度為1.0m。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文2.趾板混凝土設(shè)計(jì)趾板作為面板與防滲帷幕之間的連接結(jié)構(gòu)，要求混凝土具有良好的抗?jié)B性和耐久性，由于厚度薄，受施工條件、地質(zhì)條件和基礎(chǔ)約束影響很大，故還要求趾板混凝土無(wú)論在施工期還是運(yùn)行期均須有良好的抗裂性能。趾板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30,抗?jié)B等級(jí)為W10、抗凍等級(jí)F200。3.趾板配筋設(shè)計(jì)趾板鋼筋布置在頂部，為單層雙向配筋，每向配筋率0.4%。水平鋼筋在上，縱向鋼筋在下，混凝土保護(hù)層厚度為10cm。在周邊縫側(cè)的趾板混凝土中設(shè)抗擠壓鋼筋，防止止水周?chē)炷恋膭兾g破壞。4.趾板分縫設(shè)計(jì)目前有些工程沿趾板長(zhǎng)度方向在一般地段不設(shè)永久伸縮縫，施工縫間鋼筋穿過(guò)，不設(shè)止水，可簡(jiǎn)化周邊縫結(jié)構(gòu)，方便施工。但本工程地形復(fù)雜，趾板在地形變化處或轉(zhuǎn)彎處為適應(yīng)趾板基礎(chǔ)的不均勻沉降需設(shè)伸縮縫，間距視其地形變化而定。為加強(qiáng)趾板與基礎(chǔ)的連接，保證趾板在固結(jié)和帷幕灌漿壓力及其它外力作用下的穩(wěn)定，并組成完整封閉的防滲系統(tǒng)，趾板用錨桿錨固在基巖上，錨桿直徑為28mm,深入基巖錨固深度5m,孔、排雙向間距1.5m,呈梅花形布置。三、防滲墻與連接板設(shè)計(jì)壩基覆蓋層防滲采用混凝土防滲墻。參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合施工要求和設(shè)計(jì)規(guī)范，擬定厚度為2.5m,并將插入基巖1m。同時(shí)，防滲墻與趾版之間設(shè)置寬4m的混凝土連接板，保證防滲墻與趾版之間為柔性連接。大壩分周邊縫、面板垂直縫、面板與趾板間水平縫、防浪墻沉降縫和施工縫等。接縫止水設(shè)計(jì)的原則：能適應(yīng)接縫處的位移和滿足防滲要求，周邊縫容易成為滲漏通道，是面板壩最重要的接縫。結(jié)合我國(guó)面板壩的經(jīng)驗(yàn)，低壩和50m以下中壩可以只采用一道底部止水；中壩及100m以本次設(shè)計(jì)中，周邊縫設(shè)雙重止水，在縫的中部設(shè)PVC止水帶，在縫的漿封閉。為了在面板產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)、剪切和壓縮時(shí)混凝土不致壓碎，在周邊縫中還設(shè)置了12mm厚的瀝青松木板，壩前覆蓋以下周邊縫頂部還覆蓋有粉煤灰(厚度90mm)和粘土料(厚度300cm),的周邊縫覆蓋厚度150cm的粘土料。2.面板分縫為使面板易于伸縮以適應(yīng)堆石體變形并減小結(jié)構(gòu)拉力和溫度應(yīng)力，通常將面板分成若干條塊，相鄰條塊間內(nèi)設(shè)止水，即伸縮縫。每一條塊從上到下為一整體結(jié)構(gòu)，便于面板澆筑時(shí)采用滑模施工。面板條塊分縫的水平間距取決于堆石體變形和溫度應(yīng)力大小、壩址河谷橫剖面形狀及施工條件等因素，一般為12-18m,本設(shè)計(jì)中，兩岸岸坡較陡處的條塊縫距為6m,河床部分伸縮縫間距為12m?？p，其余部分的面板內(nèi)設(shè)壓性垂直縫，垂直縫內(nèi)不設(shè)填充料，縫面應(yīng)涂刷薄層瀝青乳劑，垂直縫在距周邊縫法線方向約0.6m范圍內(nèi)，應(yīng)垂直于周邊縫布置。本設(shè)計(jì)中，兩岸各8條張性垂直縫，中間10條為壓性垂直縫。壓山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文性垂直縫底部設(shè)銅片止水；張性垂直縫底部設(shè)銅片止水，縫頂設(shè)柔性止水。3.河床段趾板、連接板、防滲墻接縫由于防滲墻和連接板、連接板和趾板之間的接縫位移較大，該類(lèi)接縫設(shè)置為柔性變形縫，縫底設(shè)銅止水片，縫中部設(shè)PVC止水，縫頂設(shè)柔性止水，縫內(nèi)填12mm厚瀝青木板，頂部覆蓋粉煤灰(或粉細(xì)沙)和粘土料，連接板和趾板下鋪一層50cm厚的2B料作為反濾料，再在上鋪一層400g/m2的4.壩頂縫防浪墻分縫寬度與面板相同，縫內(nèi)設(shè)PVC止水；防浪墻與面板接縫底部設(shè)銅片止水，縫頂設(shè)柔性止水，縫內(nèi)填瀝青木板。一、滲流分析計(jì)算目的析和布置觀測(cè)設(shè)備提供依據(jù)；②確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫(kù)的滲漏損失；③確定壩體和壩底滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的土石壩的滲流分析通常是把一個(gè)實(shí)際比較復(fù)雜的空間問(wèn)題轉(zhuǎn)化為平面流體力學(xué)法從滲流的基本微分方程(拉普拉斯方程)出發(fā)，引入特定問(wèn)題的邊界條件，以求解滲流場(chǎng)內(nèi)任意點(diǎn)的滲透要素(滲流速度、滲透坡水力學(xué)法是在一些假定基礎(chǔ)上的近似解法，只能求得某一斷面的平均滲透要素，不能準(zhǔn)確求出任一點(diǎn)的滲透要素。但此法計(jì)算簡(jiǎn)單，所確定的流網(wǎng)法是用繪制流網(wǎng)來(lái)求解平面滲流問(wèn)題中的各個(gè)滲流要素，故又稱(chēng)試驗(yàn)方法很多，最常用的是電模擬法，利用滲流場(chǎng)和電流場(chǎng)在數(shù)學(xué)上和物理上具有相似性，即都滿足拉普拉斯方程，從而用電流模擬滲流，用電壓模擬滲流水頭，便可求解滲流問(wèn)題。對(duì)重要工程或地基條件比較復(fù)雜的情況，往往使用幾種方法進(jìn)行滲流分析，以便相互校對(duì)。對(duì)中小型工程的土壩通常只用水力學(xué)法進(jìn)行滲流分本次設(shè)計(jì)仍采用水力學(xué)法進(jìn)行分析，作如下基本假定：①壩體各部分土料是均質(zhì)的，壩體內(nèi)任一點(diǎn)在各方向的滲透系數(shù)相同；②滲透水流屬層流運(yùn)動(dòng)，符合達(dá)西定律，即滲透流速v=kJ(k為滲透系數(shù)，J為滲透坡降);③滲透水流為穩(wěn)定漸變流，任意過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的流速和水頭可認(rèn)為是常數(shù)。5.1.2滲流計(jì)算一、計(jì)算原理選擇水力學(xué)方法解堆石壩滲流問(wèn)題。在趾板下部進(jìn)行了混凝土防滲墻的處理，因此滲流分析計(jì)算近似按照有限透水地基上斜墻壩滲流計(jì)算方法。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近似解土壩滲流問(wèn)題，計(jì)算假定任一鉛直過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等。1.計(jì)算單寬滲流量通過(guò)面板和防滲墻的滲流量qi:通過(guò)面板后滲流量q2式中δ面板平均厚度，δ=(0.3+0.7)/2=0.5m;山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文式中表5-1滲流系數(shù)面板與砼防滲墻Ko壩身堆石K基巖Kr滲流系數(shù)K(cm/s)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖5-1總滲流量計(jì)算示意圖全壩的總滲流量為：Q=1/2[q?×11+(qi+q?)×b+…+(qn-1+qn)×l+qn×ln+1(5-7)二、滲流計(jì)算圖5-2滲流計(jì)算所取斷面1.計(jì)算斷面與計(jì)算情況滲流計(jì)算包括以下水位組合情況：a.上游正常蓄水位與相應(yīng)的下游最低水位b.上游設(shè)計(jì)水位與下游相應(yīng)的最低水位山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文c.上游校核水位與下游相應(yīng)的最低水位(1)正常蓄水位正常蓄水位670m;下游相應(yīng)的最低水位為594.36m;地基厚度T=30m;L=100×1.4+103.8×1.4+10+8=303.32m根據(jù)水流連續(xù)條件有qi=q?,將以上數(shù)據(jù)代入兩個(gè)公式中聯(lián)立可解得：h=2.37m;qi=q?=1.45×10?m3/(s-m)(2)設(shè)計(jì)洪水位設(shè)計(jì)洪水位670.26m;下游相應(yīng)的最低水位為594.55m;地基厚度T=30m;L=100×1.4+103.8×1.4+10+8=303.32m根據(jù)水流連續(xù)條件有qi=q?,將以上數(shù)據(jù)代入兩個(gè)公式中聯(lián)立可解得：h=14.58m;qi=q?=1.46×10?m3/(s-m)(3)校核洪水位校核洪水位674.24m;下游相應(yīng)的最低水位為597.60m;地基厚度T=30m;L=100×1.4+103.8×1.4+10+8=303.32mh=17.62m;qi=q?=1.57×10?m3/(s-m)參數(shù)正常設(shè)計(jì)校核δLH?TKm?A?3.3309E-073.534E-073.589E-07A?A?2.40E-06h2.37207352Q2.07E+002.01E+002.17E+00J5.73E-049.87E-058.84E-05表5-3滲流計(jì)算成果表計(jì)算工況上游水下游水面板后滲流水深單寬流量總滲流量正常高水位設(shè)計(jì)洪水位山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文校核洪水位水庫(kù)單寬流量和每日的總滲流量非常小，故滿足防滲要求。浸潤(rùn)線分析：面板后滲流水深(h)比下游水深(壩后水深H?)深2～3cm,故浸潤(rùn)線近似一直線。如圖5-3:K=1.0×10'cm/shT防滲墻319960.2主堆石區(qū)次堆石區(qū)圖5-3浸潤(rùn)線示意圖4.滲流穩(wěn)定驗(yàn)算面板之后的壩體，由于水頭大部分在防滲體內(nèi)損耗了，壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大。在壩體逸出點(diǎn)，滲透坡降較對(duì)于非粘性土，滲透破壞形式可用壩體材料不均勻系數(shù)η來(lái)判別：當(dāng)η<10時(shí)易發(fā)生流土；當(dāng)η>20時(shí)易發(fā)生管涌，允許坡降J=0.1;當(dāng)10<n<20時(shí)不定，允許坡降J=0.2該壩的壩體材料不均勻系數(shù)10<n<20。故其允許坡降應(yīng)小于J=0.2滲透坡降計(jì)算公式：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文表5-4滲流逸出點(diǎn)坡降表斷面B-B計(jì)算情況正常設(shè)計(jì)校核坡降J5.73E-049.87E-058.84E-05經(jīng)計(jì)算，各種工況均滿足要求，因此認(rèn)為不會(huì)發(fā)生滲透破壞。5.2穩(wěn)定分析一、穩(wěn)定分析的目的土石壩穩(wěn)定分析的目的在于：分析壩體及壩基在各種不同的工作條件下，可能產(chǎn)生失穩(wěn)破壞型式。通過(guò)計(jì)算校核壩的穩(wěn)定安全度，從而確定合理的經(jīng)濟(jì)剖面。二、壩坡滑動(dòng)面形狀土石壩壩坡滑動(dòng)面形狀與壩體結(jié)構(gòu)形式、筑壩材料、地基情況和壩的工作條件等因素有關(guān)，大致可歸納為以下幾種：(1)曲線滑動(dòng)面當(dāng)滑動(dòng)面通過(guò)粘性土的部位時(shí)，其形狀常為一頂部稍陡而底部漸緩的曲面，穩(wěn)定分析時(shí)常可簡(jiǎn)化為圓弧面。(2)折線滑動(dòng)面當(dāng)滑動(dòng)面通過(guò)無(wú)粘性土的部位時(shí)其形狀可能是直線形或折線形，視壩坡浸水情況而定。(3)復(fù)式滑動(dòng)面當(dāng)滑動(dòng)面通過(guò)粘性土和無(wú)粘性土構(gòu)成的多種土質(zhì)壩時(shí)，其形狀可能是由直線和曲線組成的復(fù)式滑動(dòng)面。三、穩(wěn)定分析方法壩坡穩(wěn)定分析的方法大致可分為強(qiáng)度分析法和剛體極限平衡法兩大類(lèi)。強(qiáng)度分析法是應(yīng)用土力學(xué)理論通過(guò)某種數(shù)值計(jì)算(如有限單元法)求出土山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文壩剖面內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力分量，然后與土體具有的強(qiáng)度比較，以判定是否坍滑；剛體極限平衡法則根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)及壩基情況，假定滑動(dòng)面形狀，然后計(jì)算滑動(dòng)面上是否具有足夠抵抗滑動(dòng)體坍滑能力，目前應(yīng)用最廣的仍是后一種方法。剛體極限平衡法依據(jù)滑動(dòng)面形狀不同，又可分為圓弧滑動(dòng)法、折線滑動(dòng)法和復(fù)式滑動(dòng)法等。壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)，應(yīng)不小于下表規(guī)定的數(shù)值。表5-5壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)IⅡⅢ正常運(yùn)用條件非常運(yùn)用條件5.2.2計(jì)算方法混凝土面板堆石壩的壩坡一般在1:1.4左右，堆石體重量可達(dá)水平庫(kù)水壓力的6-7倍，因而壩體的整體抗滑穩(wěn)定是足夠的，穩(wěn)定分析通常只針對(duì)上下游邊坡，保證壩體在正常運(yùn)用時(shí)不發(fā)生局部滑動(dòng)破壞。由于面板堆石壩的防滲面板設(shè)于壩體上游面，其后堆石體透水性大，因而堆石體內(nèi)侵潤(rùn)線很低，不存在水的滲透壓力和孔隙水壓力等問(wèn)題。這對(duì)壩坡穩(wěn)定非常有利。混凝土面板堆石壩穩(wěn)定分析通?？刹捎谜劬€法。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文,,X圖5-4非粘性土壩坡穩(wěn)定計(jì)算圖假定任一滑動(dòng)面OAB,A點(diǎn)在上游水位延長(zhǎng)線上。以鉛直線AC將滑動(dòng)土體分為兩塊，其重量分別為W?,W?,假定條塊間作用力為P?,其方向平行AB面，兩塊土體底面的抗剪強(qiáng)度分別為φ1、φ2。則ACFB土塊的平衡式為OAC土塊的平衡式為由以上二式聯(lián)立，即可以求得安全系數(shù)K。取φ?=φ?=φ,并令9并再將以上兩式聯(lián)解得安全系數(shù)：求出在某一水位和a,下不同a,值時(shí)的最小穩(wěn)定安全系數(shù)，然后在同一水位系數(shù)。一般還必須至少再假設(shè)兩個(gè)水位，才能最后確定壩坡的最小穩(wěn)定安注：1)對(duì)于壩體自重，在浸潤(rùn)線以上的土體按濕重度計(jì)算，浸潤(rùn)線以下、下游水位以上按飽和重度計(jì)算，下游水位以下按浮重度計(jì)算；2)壩體邊坡的抗剪強(qiáng)度φ?=φ2=42°5.2.3工況選擇穩(wěn)定計(jì)算中需選取不利工況和不利部位進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，本設(shè)計(jì)中對(duì)上下游坡分別計(jì)算以下幾種工況下的安全系數(shù)：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1)1/3壩高水深2)正常蓄水位3)正常蓄水位+八級(jí)地震4)設(shè)計(jì)洪水位5)正常蓄水位6)校核洪水位7)正常蓄水位+八級(jí)地震5.2.4計(jì)算過(guò)程X圖5-5穩(wěn)定計(jì)算公式推導(dǎo)圖如圖5-5所示，線段OF為壩坡的平均邊坡，設(shè)其坡度為m。如圖建立x-y坐標(biāo)系。易知，直線OA的方程為：直線OF的方程為直線AB的方程為：各點(diǎn)坐標(biāo)可表示為：A點(diǎn)坐標(biāo)為(m?H,H);B點(diǎn)坐標(biāo)為((103.8-H)·my+m?H,103.8)C點(diǎn)坐標(biāo)為(m?H,D點(diǎn)坐標(biāo)為(m?H,103.8)E點(diǎn)坐標(biāo)為(mH,H)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文N點(diǎn)坐標(biāo)為(mh,h)L點(diǎn)坐標(biāo)為(m?h,h)O點(diǎn)坐標(biāo)為(0,0)由以上各點(diǎn)距離可得滑塊體的重量為：點(diǎn)交到邊坡上時(shí)僅利用第一項(xiàng)代替實(shí)W?=SAONL×g×γ+S□AENL×g×Y+SAAEC×g×Y(5-17)為簡(jiǎn)化計(jì)算，本計(jì)算用Excel進(jìn)行計(jì)算。注：因計(jì)算過(guò)程中兩滑塊的重量應(yīng)用于求參數(shù)B,而B(niǎo)又是滑塊重量山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文在以下的計(jì)算表格中，1b=W?×6-F?×5+W?×3×1+F?×4×1+W?×2×4-F?×2×3c=-W?×5-W?×2-F?×2×4-F?×62山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文表5-6上游坡正常工況工況度hm2m1ACw2wlBfk4.0025.0085434.484.0085434.4892.814.314.0045.0085434.4863.4021.0025494.0564.7121.004.5525494.0521.0025494.0529.0082.265865.8829.0045.0082.26-13.517848.834.9729.0060.0082.26-42.567848.8391.48-6.603002.0048.0091.484.15-29.583002.004.5361.0091.48-53.373002.004.77位98.00-5.39223.62663.8998.00-11.33-4.9698.0060.00-4.68859.0898.0045.00-5.424.71-1.22319.33360.0498.00-5.42240.66435.1598.0061.00-5.42641.4498.0065.00-5.42832.0098.00-0.918923.36455.94924.9798.0042.00-0.91354.63261.8498.0049.00-0.914.244.05277.60262.1398.00-0.914.114.22267.97268.3498.00-0.918923.36207.41347.26山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文表5-7下游坡正常工況工況度hm2mlACw2wlBfk位28.0045.00485.934176.0928.00485.934176.0928.0060.00485.93-72.164176.09226.542330.56226.54-72.162330.5663.00226.542330.5648.004.15-45.42-64.13-71.1860.0063.00-82.55-96.1768.00-92.4222.5522.5824.0094.7522.5522.5824.0045.0094.755037.4922.5522.5824.0094.755037.49-42.0222.5522.5828.5040.004.13-7.106981.6522.5522.5828.5046.006981.6522.5522.5828.506981.6522.5522.5845.00-25.125367.0722.5522.5849.00-35.735367.0722.5522.58-57.525367.0722.5522.5863.005367.0722.5522.58490.32-59.902339.0222.5522.5861.00490.32-65.622339.0222.5522.5864.00490.32-71.03山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文表5-8校核工況線度nACBfkL,J10,00山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文表5-9地震工況上游坡正常加地震上游水深浸潤(rùn)線深度h判斷Xf-Xa>0(DF)ACw2w1下游坡山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文接上表5-9123456abCfk山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文計(jì)算以上幾種工況下的上下游壩坡的最小安全系數(shù)，計(jì)算成果見(jiàn)下表表5-10各種工況上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果第一種剖面位置工況最小安全系數(shù)上游坡壩高的1/3正常蓄水位正常蓄水位+8度地震下游坡正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位正常蓄水位+8度地震5.2.5穩(wěn)定成果分析主要建筑物土壩的等級(jí)為Ⅱ級(jí)，經(jīng)查規(guī)范可知其壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)應(yīng)滿足以下條件：正常運(yùn)用條件下不低于1.25,非常運(yùn)用條件I時(shí)不低于1.15,非常運(yùn)用條件Ⅱ時(shí)不低于1.05。表5-10中各工況下的安全系數(shù)均滿足要求，且壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)恰當(dāng)，壩體設(shè)計(jì)相對(duì)經(jīng)濟(jì)，因此不需改變壩坡，維持原擬定剖面尺寸不變。5.3壩體沉降計(jì)算對(duì)于堆石壩體沉降變形的估算，目前多采用非線性有限元和工程類(lèi)比等方法，前者由于計(jì)算模型本身和計(jì)算參數(shù)的準(zhǔn)確性等問(wèn)題，一般僅用于方案的比較中；后者由于各種條件的限制，也僅能是一種量級(jí)的估算，都只是一種近似的方法，一般采用下式對(duì)壩頂垂直沉降量進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算：式中S?——待建壩壩頂?shù)念A(yù)計(jì)沉降值；S?已建壩頂頂原型觀測(cè)沉降量； 待建壩體的變形模量，可參照類(lèi)似工程選用；E?——已建壩體的變形模量；H?、H?分別為已建和待建壩的壩高.根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定此面板堆石壩壩體的壓縮模量為100MPa,采用類(lèi)比工程其沉降量計(jì)算成果列于表5—11。工程名稱(chēng)威爾瑪特塞沙納帕咯納麥根托斯估算本設(shè)計(jì)中面板堆石壩壩頂沉降量(mm)按上述工程類(lèi)比可知：未來(lái)十年此面板堆石壩壩頂?shù)淖畲蟪两盗靠蛇_(dá)到163.18mm,小于壩高的0.4%。只要采取相應(yīng)的措施，不會(huì)發(fā)生壩體的破壞。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文6.基礎(chǔ)處理及細(xì)部構(gòu)造6.1基礎(chǔ)處理6.1.1趾板區(qū)基礎(chǔ)開(kāi)挖及處理趾板區(qū)基礎(chǔ)包括趾板及其下游1/3水頭范圍。河床壩段挖除砂卵石層和弱風(fēng)化巖體，使河床部位趾板基礎(chǔ)坐落在堅(jiān)硬、完整的巖石上，由于本壩址基巖為弱風(fēng)化的弱風(fēng)化礫巖、砂礫巖為主，屬軟巖石類(lèi)。河床覆蓋層厚平均24m,河床中部最大30m,綜合考慮各種因素，決定采用板槽式混凝土防滲墻，并與截水槽相結(jié)合，防滲墻厚度取為混凝土防滲墻對(duì)材料有如下要求：①應(yīng)有足夠的抗?jié)B能力及耐久性，能防止環(huán)境水的侵蝕和溶蝕；②有一定強(qiáng)度，能滿足壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力等各項(xiàng)強(qiáng)度的要求；③要求有良好的流動(dòng)性、和易性以及在運(yùn)輸過(guò)程中不發(fā)生離析現(xiàn)象，且能在水下硬化，骨料粒徑不宜過(guò)大等，以便于用導(dǎo)管法在泥漿下澆注。堆石體部位的河床覆蓋層，在趾板下游30m范圍內(nèi)全部挖除，其余部分予以保留，保留的覆蓋層采取強(qiáng)夯處理，提高其密實(shí)性。兩岸壩基要求壩軸線上游挖除覆蓋層強(qiáng)風(fēng)化巖體，反坡采用削挖或適當(dāng)回填混凝土，坡度1:0.3;壩軸線下游壩基清除覆蓋層壤土和弱風(fēng)化巖體。壩肩兩岸為覆蓋層及全風(fēng)化巖石，性質(zhì)較差，為良好的透水料，底部為半風(fēng)化巖石，性質(zhì)較好，但由于節(jié)理的作用，透水性也較強(qiáng)。混凝土防山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文滲墻施工快，材料省，防滲效果好，對(duì)于這種深度的透水層比較適合。6.2細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)壩體防滲體為混凝土面板，混凝土面板直接鋪設(shè)在墊層的上游坡面上，起底邊與澆筑在河床及兩岸地基上的底座相連接，其頂邊與防浪墻的底部相連接；壩基防滲體為混凝土防滲墻。本地區(qū)石料比較豐富，采用堆石棱體排水比較適宜。同時(shí)堆石壩下游有一定高的水位，因此不宜采用貼坡排水。褥墊排水伸入壩體內(nèi)部，降低浸潤(rùn)線效果顯著,但是對(duì)地基的不均勻沉陷的適應(yīng)能力較差，本工程所在壩址處的壩基地質(zhì)條件不適合使用該方案，因此設(shè)計(jì)采用棱體排水方案。按規(guī)范棱體頂面高程高出下流最高水位0.75m為原則。下流校核洪水時(shí)下游水位597.6m,因此，棱體頂面高程最后取為598.4m,參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，堆石棱體內(nèi)坡取1:1.3,外坡取1:2.0,頂寬取2.0m。為防止雨水沖刷，風(fēng)浪，冰層和水流、動(dòng)物、凍脹干裂等對(duì)壩的破壞，下游設(shè)置漿砌石護(hù)坡，水平厚度取為0.2mm,底部設(shè)0.2m的墊層，高度做到排水頂部。6.2.3壩頂設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外的面板壩普遍都在其頂部上游側(cè)設(shè)置不透水的擋墻，其形狀為L(zhǎng)狀，既起擋水作用，又起擋土作用，也是防浪墻。擋墻延伸到兩岸與壩頭基巖或結(jié)構(gòu)物相連接，形成完整的防滲體系。因此也是壩體防滲結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分。擋墻與面板間的接縫應(yīng)按周邊縫處理，止水結(jié)構(gòu)必須可靠。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文為減少防洪超高和風(fēng)浪超高所需的壩體高度，常用高度較大的防浪墻，以減少堆石的填筑量和面板的面積，防浪墻太高墻本身和壩頂細(xì)堆石料填筑的費(fèi)用都將增加，墻高要和減少堆石填筑量節(jié)省的費(fèi)用比較，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的墻高。本設(shè)計(jì)中取高度為5m,防浪墻高出壩頂高度1.2m。為安全和防止將壩頂下游邊緣石塊蹬掉，壩頂下游側(cè)設(shè)護(hù)欄；頂設(shè)置黃泥灌漿碎石路面，壩頂向下游設(shè)2%橫坡以便匯集雨水，并設(shè)置縱向排水溝，經(jīng)坡面排水排至下游。設(shè)置反濾層可以阻止細(xì)顆粒流失，防止排水被細(xì)顆粒淤塞，但由于面板堆石壩堆石透水性較好，材料粒徑相對(duì)較大，小粒徑材料比例較小，設(shè)計(jì)中可適當(dāng)降低要求，并在本設(shè)計(jì)中采用兩層反濾層。設(shè)置在排水棱體與壩體及壩基之間。對(duì)于被保護(hù)土的第一層反濾料，考慮安全系數(shù)為1.5～2.0,按太沙基準(zhǔn)則確定，即式中：Dis——反濾料粒徑，小于該粒徑土占總土重的15%;dgs——被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的85%;d?s——被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%。第二層反濾料的選擇也按上述辦法進(jìn)行，但選擇第二層反濾料時(shí)，以第一層為被保護(hù)土。反濾層的厚度應(yīng)根據(jù)材料的級(jí)配，料源，用途等情況綜合確定。水平反濾層的最小厚度可采用30cm,垂直或傾斜的反濾層的厚度可采用50cm。采用機(jī)械化施工時(shí)，最小的水平厚度視施工方案而定，但山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文不宜小于3.0cm。按此標(biāo)準(zhǔn)天然砂礫料不能滿足要求，須對(duì)土料進(jìn)行篩選。2.設(shè)計(jì)結(jié)果排水棱體與壩體部位：排水棱體與壩基間：第一層dso=18mm厚20cm第二層dso=50mm厚30cm第一層dso=25mm厚20cm第二層dso=90mm厚60cm山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文7.隧洞設(shè)計(jì)7.1泄水方案的選擇方案有三個(gè)：河岸溢洪道、溢流壩和泄洪隧洞，分別將其特點(diǎn)和適用條件列于表7-1表7-1泄水方式比較方式特點(diǎn)適用條件道道河岸溢洪其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是地面開(kāi)敞式。他具有超大的泄流能力；溢洪道檢修方便，運(yùn)行安全可靠；可充分利用地形，減少開(kāi)挖量。最好能布置在埡口等有利地形處，地質(zhì)上要求抗沖性能好的巖基上。泄洪隧洞指水利工程中穿越山巖建成的封閉式過(guò)水通道，用作泄水、引水、輸水建筑物，是山區(qū)水利樞紐常有的組成建筑物。泄水隧按進(jìn)口高低可分表孔和深孔。表孔的進(jìn)口屬于堰流，超泄流能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)行方便可靠。而深孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)閘門(mén)的要求高，在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理方面都有一些特殊的問(wèn)題，必須妥善解決。表孔常用于要求泄水量隨水位增長(zhǎng)而較快增長(zhǎng)時(shí)，或需要排除表面污物時(shí)；深孔適用于要求調(diào)節(jié)水庫(kù)水位或水庫(kù)有放空要求時(shí)。溢流壩通過(guò)壩身宣泄洪水的泄流建筑物。溢流壩結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，檢修方便；水流平順；便于排除漂浮物，不易堵塞；超泄流潛力大；施工簡(jiǎn)單方便。但在開(kāi)始泄流是流量較小，不能適時(shí)加大泄流量來(lái)降低水位。另外他不能滿足排沙防空等要求；所以必須根據(jù)需要設(shè)置防空、排沙等設(shè)施。在重力壩樞紐中一般多用此種泄流方式。在樞紐中設(shè)置溢流壩段，可以很好的宣泄很大洪水流量；且較其他泄水方式較經(jīng)濟(jì)。但對(duì)于土石壩來(lái)說(shuō)，一般不允許壩身泄流，本設(shè)計(jì)不予考慮。壩址地帶河谷較窄、土坡較陡、山脊高，經(jīng)過(guò)比較樞紐布置于河灣地段。由于兩岸山坡陡峻，無(wú)天然埡口，如采用明挖溢洪道的泄洪方案，開(kāi)挖量大，造價(jià)較高，故采用隧洞泄洪方案。為縮短長(zhǎng)度、減少工程量，隧洞布置于凸岸(右岸),采用“龍?zhí)ь^”無(wú)壓泄洪的型式與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合，導(dǎo)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文流期間用低位進(jìn)水口，導(dǎo)流任務(wù)完成后抬高進(jìn)水口建成泄洪洞，進(jìn)口段與洞身以豎曲線及斜井相連，并封堵原低位進(jìn)口段。這樣可以節(jié)省工程量、降低造價(jià)。這樣無(wú)壓隧洞一般能適應(yīng)較差的圍巖條件，但水力學(xué)問(wèn)題較復(fù)雜，設(shè)計(jì)中須注意防空蝕問(wèn)題，水流挾沙時(shí)還要考慮抗磨蝕。高速水流段應(yīng)盡量直線等寬布置，否則將出現(xiàn)沖擊波。7.2隧洞選線與布置隧洞從進(jìn)口到出口存在平面上和剖面上選線與定位問(wèn)題。它關(guān)系到工程造價(jià)和運(yùn)用可靠性，應(yīng)根據(jù)隧洞的用途，綜合考慮地形、地質(zhì)、水力學(xué)、施工、運(yùn)行、沿線建筑物、樞紐總布置以及對(duì)周邊環(huán)境影響等因素。本工程中樞紐布置于河彎地段，從地形上來(lái)看，左岸山坡陡于右岸，且若布置隧洞則其出口處偏離主河道太遠(yuǎn)，水流條件不好，所以隧洞應(yīng)該布置于右岸；從地質(zhì)來(lái)看該山梁除了表面有一層較深的風(fēng)化巖外，下部大部分為堅(jiān)硬玄武巖，強(qiáng)度較高，巖體中夾雜幾條破碎帶，但走向大多數(shù)與隧洞軸線成較大角度。因此將泄洪隧洞以及引水發(fā)電隧洞布置于右岸凸出7.3隧洞的體形設(shè)計(jì)7.3.1進(jìn)口建筑物由于進(jìn)口岸坡地質(zhì)條件較差，覆蓋層較厚，因而采用塔式進(jìn)口，塔頂設(shè)置操作平臺(tái)。本工程泄水形式采用表孔堰頂泄流方案，采用開(kāi)敞式進(jìn)水口，進(jìn)口處設(shè)置操作平臺(tái)，堰頂設(shè)閘門(mén)控制泄流。采用WESI型堰面曲線，定型設(shè)計(jì)水頭H,按堰頂?shù)淖畲笞饔盟^Hmax的75%～95%計(jì)算：取H?=17m(1)堰頂上游段采用三段圓弧相連，半徑依次為R?=0.5H?=0.5×17=8.5mR?=0.2H?=0.2×17=3.4mR?=0.04Ha=0.04×17=0.68m參數(shù)a=0.175H?=0.175×17=2.975mb=0.282H?=0.282×17=4.794m(2)堰頂下游段2.閘門(mén)型式及尺寸工作及檢修閘門(mén)均采用平板門(mén)，設(shè)在進(jìn)口處，閘門(mén)寬12m,(正常水位-堰頂高程+浪高=670-656+1.14=15.14m)。7.3.2洞身斷面型式和尺寸高為16m根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，本無(wú)壓隧洞采用城門(mén)洞型斷面。調(diào)洪演算時(shí)已經(jīng)擬定溢流孔口尺寸為36m×20m(為保證無(wú)壓泄流，由由于水流經(jīng)堰頂后馬上跌落，而且經(jīng)流速的增大，水深沿程逐漸降低，因此，斜井尺寸自上而下逐漸減小，采用漸變式過(guò)渡到隧洞段。而高度則以斜段為1:1坡按cos45°折減，則洞身尺寸為15m×20m。具體通過(guò)水面曲線山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文初擬反弧半徑R=100m。圖7-1隧洞剖面布置圖(單位：m)隧洞出口高程定為580m,由于下游出口離電站和大壩較遠(yuǎn)，較大的沖坑不致影響到大壩及電站的安全，且地質(zhì)條件容許，因而采用挑流消能。由于隧洞出口寬度小，單寬流量集中，因而在出口處應(yīng)設(shè)置擴(kuò)散段。挑流參數(shù)：鼻坎高程按高于下游水位1.0m,即為597.6+1=598.6m;根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，挑角取為θ=30°;因出口為平段，為了水流能平順挑出，采用了較大的反弧半徑R=139m。7.3.4隧洞的水力計(jì)算水力計(jì)算包括洞內(nèi)水面線及出口消能計(jì)算兩部分。1.設(shè)計(jì)條件下泄流量：4487.49m2/s;堰頂高程：656.00m。因在下泄校核洪水時(shí)也要滿足各項(xiàng)要求，因而對(duì)校核情況進(jìn)行水力計(jì)2.平洞段底坡的確定Ac=h×B=21.24×15=318.57m2;(7-4)計(jì)算得到的臨界坡降ic=0.00342,由于泄流時(shí)水流流速較大，為不影響隧洞的泄流能力，隧洞應(yīng)做成陡坡。鑒于坡度太大施工不方便，底坡取3.洞內(nèi)水面曲線P=656-584=72m;E=P+H?=72+674.24-656=90.24m;由(7-9)得以收縮斷面為起始位置，依次向下游計(jì)算平洞段水面曲線；已知隨洞底坡i=0.005;洞寬B=15m;起始斷面水深h=7.928m;糙率n=0.013;斷面以收縮斷面為起始位置，按公式進(jìn)行計(jì)算。假定一定的水深，計(jì)算兩端面之間的距離，直