V翼河夾峪水利樞紐土石壩結(jié)構(gòu)計算設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u2270翼河夾峪水利樞紐土石壩結(jié)構(gòu)計算設(shè)計 1228411.1土石壩壩體設(shè)計 292531.1.1土石壩壩型選擇 218587（一）均質(zhì)壩 224569（二）心墻壩 23662（三）分區(qū)壩 224055（四）斜墻壩 3305151.1.2土石壩剖面設(shè)計 326341.1.2.1壩頂高程 336691.1.2.3馬道 6320501.1.3細部構(gòu)造設(shè)計 6263161.1.3.1土質(zhì)防滲體 6209591.1.3.2壩體排水型式選擇 7311561.1.3.3壩址棱體排水尺寸的擬定 7258481.1.3.4反濾層設(shè)計 8248501.1.3.5壩頂設(shè)計 8165181.1.3.6護坡設(shè)計 9160181.2筑壩材料設(shè)計及壩基處理 10266591.2.1壩殼材料及填筑標準 10218921.2.2防滲體材料及填筑標準 1139851.2.3壩基處理 13229231.3滲流計算 13223161.3.1滲流計算的基本假定 13163311.3.2滲流計算工況 13176231.3.3滲流計算斷面及公式 1337521.3.4單寬滲流量及浸潤線 1495481.3.5總滲流量計算 14185071.3.6滲流計算成果 1584431.4穩(wěn)定分析 15119181.4.1計算方法及公式 15268481.4.2手算計算過程 16212411.4.3電算程序 17171371.4.4電算設(shè)計方案 17153491.4.5電算結(jié)果 18151221.4.6穩(wěn)定分析結(jié)果 191.1土石壩壩體設(shè)計1.1.1土石壩壩型選擇土石壩是最古老的壩型有幾千年的筑壩歷史，其有著節(jié)約成本經(jīng)濟效率高的美稱，它的筑壩材料是以多種的土料、石料等材料共同填筑而成的壩。因為不同材料構(gòu)成的壩其名稱也不同，如不用膠材料大多用砂礫石石塊構(gòu)成的壩叫土石混合壩，如用土，砂、砂礫等修建的大壩為堆石壩，其中還有碾壓式土石壩、水中倒土壩，水力充填壩等。其中在工程當中運用最為廣泛的就是碾壓式土石壩，碾壓式土石壩又可以分為心墻壩，均質(zhì)壩、分區(qū)壩、斜墻壩。碾壓式土石壩可以利用機械把各種土料碾壓密實，良好的節(jié)約了成本問題可以就地取材固在本設(shè)計中采用碾壓式土石壩的筑壩類型。（一）均質(zhì)壩壩體材料獨特，壩體以低滲土為主，一般可采用同一種材料填筑，也可采用不同類型土料的混合料。不需要特殊的防滲透設(shè)備。施工工藝相對簡單，大壩施工擾動小，壩體防滲部分較厚，滲流坡度小，有利于穩(wěn)定滲流，減少壩體滲流。壩體、混凝土建筑物、壩基、岸坡的入滲路徑較長，抗?jié)B處理要求較小。但是，均質(zhì)壩的施工會受到降水和寒冷的影響。由于上下游壩坡比其他壩型要慢，大壩工程的填筑量增加。心墻壩由土和混凝土制成的防止?jié)B透墻位于水壩的中心位置，由于其與上游（易與防浪墻連接），所以不需要依賴于透水性水壩層。防止?jié)B濾墻的墻壁重量直接轉(zhuǎn)移到水壩上，不受水壩液化的影響。由于中心壁與基礎(chǔ)的接觸應力較大，與中心壁吻合較好，提高了接觸面的抗震性和滲透穩(wěn)定性。由于水庫下游的強風線較低，因此下游的梯子可以相對陡峭地設(shè)計，減少填充量。中心墻和混凝土建筑的連接和河岸的傾斜更方便。分區(qū)壩水庫里埋著各種各樣的透水性不同的土料和中央土質(zhì)的防止浸出的身體。從水庫中央開始上下流動兩側(cè)的土石的透水性依次增加。這個水壩型可以充分利用當?shù)氐母鞣N填埋石。比起均質(zhì)水庫土石的填埋量少。水庫工程受冷雨影響較小。但是，需要將多個材料區(qū)分填埋，增加工程的復雜性。斜墻壩以施工時的材料運輸很不方便。上游堤壩的殼太沉的話，傾斜的墻就容易碎裂。斷面很大，特別是上流的傾斜緩慢，水庫工程的填埋量也很大。斜壁水庫和混凝土建筑物連接不便，與地基接觸應力小。根據(jù)本次老師要求的設(shè)計的要求，采用土質(zhì)心墻壩。1.1.2土石壩剖面設(shè)計土石壩剖面設(shè)計包括壩頂高程、壩頂寬度、壩坡、壩體防滲設(shè)計、壩體排水設(shè)計。1.1.2.1壩頂高程根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001），壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應按以下運用條件計算，取其最大值：設(shè)計洪水位加正常運用條件的壩頂超高；正常蓄水位加正常運用條件的壩頂超高；校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高；正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高，再按規(guī)范規(guī)定加地震安全加高。本設(shè)計過程壩頂高程按1（設(shè)計情況）和3（校核情況）計算，取兩者的大值，對于沉降超高，本次設(shè)計不予以考慮。壩頂超高按下式確定y=R+e+A(1.1)式中：y——壩頂超高，m；R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；e——最大風雍水面高度，m；A——安全加高，m；根據(jù)官廳水庫公式（適用于內(nèi)陸峽谷水庫）：適用于內(nèi)陸峽谷水庫，吹程1~13km，風速4～16m/s時。設(shè)計波高h1計算為：?1=0.0166V式中：h1——設(shè)計波高，m；V為庫面上的風速，m/s，取12m/s；在正常蓄水位和設(shè)計洪水位時：宜采用相應洪水期多年平均最大風速的1.5～2.0倍，本次設(shè)計中，設(shè)計工況取1.5V，校核工況取V；為庫面的波浪吹程，km，取4km；最大波浪在壩坡上的爬高R：根據(jù)中國水利水電科學研究院推薦的計算波浪在壩坡上的爬高R的經(jīng)驗公式R=0.4?1m式中：m——壩坡坡率，初步擬定取2.5；n——壩坡護面糙率，拋石為0.035，干砌塊石為0.0275，漿砌石并勾縫為0.025，瀝青和混凝土為0.0155；最大風雍水面高度e計算公式：e=KV2式中：K——綜合摩阻系數(shù)，不同研究者所建議K的值有所不同，一般取值范圍為1.5×10?3~5×1V為設(shè)計風速，m/s，取12m/s；D為吹程，km，取4km；Hm水庫水域的平均水深，m；β為風向與壩軸線法線的夾角，（°）(因e很小，風向難定，為安全和方便起見，取β=0°)安全加高A按下表確定：表1.1安全加高A壩的級別1234、5設(shè)計1.501.000.700.50校核山區(qū)、丘陵區(qū)0.700.500.400.30平原、濱海區(qū)1.000.700.500.30翼河夾峪水利樞紐工程確定為為Ⅰ級工程，主要建筑物為土石壩，同樣也為為Ⅰ級建筑物，庫區(qū)位為山區(qū)。故安全加高的取值：設(shè)計情況取1.50米，校核情況取0.70米。以下表1.2為壩頂高程的計算表，河底高程為141m，上游水位高程為設(shè)計工況下199.86m,校核工況下為202.92m固本次樞紐設(shè)計取壩頂高程為204.5m。表1.2壩頂高程計算表設(shè)計情況校核情況河底高程/m141141上游水位高程/m199.86202.92水庫平均水深Hm/m58.8661.96風速V/(m/s)18(1.5V)12吹程D/km44設(shè)計波高h1/m0.980.59壩坡坡率m2.52.5壩坡護面糙率n0.030.03風向與壩軸線的夾角β/（°）00波浪爬高R/m0.640.38風雍高度e/m0.001800.00171安全加高A/m1.50.70壩頂高程/m201.93204.50根據(jù)計算，最終選取翼河夾峪水利樞紐土石壩心墻設(shè)計壩頂高程為204.5m。1.1.2.2壩頂寬度根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274——2001），壩頂寬度應根據(jù)構(gòu)造、施工、運行和抗震等因素來綜合確定。如無特殊要求，高壩的壩頂寬度可選用10～15m，中、低壩可選用5～10m。壩頂最小寬度也可采用經(jīng)驗公式計算：B=H(1.式中：H為壩高，m；壩頂寬度的選定需要多方面考慮，最重要的是考慮心墻頂部與反濾層的問題，由于本設(shè)計壩頂不設(shè)置公路故選取壩頂寬度為10m。壩坡（三）上下游壩坡由于不同情況下有壩型，壩高，自然環(huán)境及后期的擴建和施工運作問題會影響著壩坡問題。通過計算，壩頂高程204.5米減去河底高程141米從而得出壩高大約為204.5-141=63.5m，屬于中等高度壩型。根據(jù)規(guī)范得出壩坡需沿高程每隔10—30m處就需要設(shè)置一條馬道，為了防止因防雨而沖洗水壩面，便于維修檢查和觀察。水庫的坡在馬道上分成幾段？各段的坡度不同，從水庫的山頂向下。坡度從陡的開始緩慢。也就是說，斜坡的速率越來越大。所以這個水庫的坡設(shè)置兩條馬道。即每隔20m高程左右變坡一次，從而有三次變坡。馬道寬度規(guī)定不小于1.5～2.0m，本設(shè)計中取馬道寬度為2m。壩體的高度施工情況，建造壩體的土料剪裁，壩體的級別等等這些因素都影響著壩坡的選擇。參照已有工程的實踐經(jīng)驗，對于采用土質(zhì)防滲體的心墻壩，下游壩殼料采用土料時，常用坡度為1:2.0～1：3.0；下游壩殼采用礫石料時，常用坡度為1:1.5～1:2.5。當上游壩殼料選用土料時，常用坡度為1:2.5～1：3.5；上游壩殼料采用礫石料時，常用坡度為1:1.7～1:2.7。下游壩坡：自壩頂?shù)綁熙喾謩e為1：2.0；1：2.25；1：2.5。上游壩坡：自壩頂?shù)綁熙喾謩e為1：2.5；1：2.75；1：3.0。1.1.2.3馬道第一級馬道高程取162.5m，第二級馬道高程取183.5m，馬道寬取2m。圖1.1土石壩剖面1.1.3細部構(gòu)造設(shè)計1.1.3.1土質(zhì)防滲體在土石壩的構(gòu)造中，因建材的特殊性，土制防滲體尤為重要，外界環(huán)境因素很多，根據(jù)查閱規(guī)范和資料得知，依據(jù)設(shè)計規(guī)范土質(zhì)防滲體的斷面尺寸應根據(jù)壩體環(huán)境，氣候特征，施工的情況而定，還要比價防滲土料和壩殼材料以及壩區(qū)地震烈度等因素考慮。防滲體的要求規(guī)范，為避免發(fā)生漫頂，其頂部高程應當高于正常蓄水位或者設(shè)計洪水位，并且其頂部還要有預留一定的沉降超高，土石壩心墻的沉降比壩殼的要大，所以要考慮加大沉降的比率。防滲體斷面應滿足滲透的比降、下游的浸潤線和滲透流量的要求。防滲體頂部寬度不宜小于3.00m，并且自防滲體頂部向下應該逐漸加厚。土質(zhì)防滲體心墻的高度不宜于小于壩前水頭的1/4。表1.3正常運用情況下防滲體頂部超高（m）防滲體結(jié)構(gòu)形式超高防滲體結(jié)構(gòu)形式超高斜墻0.80～0.60心墻0.60～0.30本次設(shè)計中在滿足施工與樞紐布置情況下，上游與下游的側(cè)坡取值在1:0.15～1:0.25。為了方便施工節(jié)約成本，方便把防滲心墻和防浪心墻結(jié)合，固把土質(zhì)心墻設(shè)置在壩體的中心位置，心墻布置在中心偏上游側(cè)，并需考慮到壩體周圍的自然情況設(shè)置頂部的保護層布置，（厚度不能小于凍結(jié)和干燥深度）由于考慮到沉降問題固選定防滲體超高為0.5m，防滲體的剖面高為：199.86+0.5-141=59.36m，沉陷高程取防滲體高的0.5%，即：59.36×0.5%=0.30m。防滲體最終頂部高程為：199.86+0.5+0.30=200.66m。頂部保護層厚度一般為1.5～2.5m，本設(shè)計取2.5m。上下游側(cè)坡度取1:0.25。為了便于在施工時進行機械碾壓，取防滲體頂部高程為4m。故底部寬為4＋（200.66-141）×0.25×2=33.83m。1.1.3.2壩體排水型式選擇為什么要設(shè)置壩體的排水問題，是因為要保護壩體，來水排水可以有效的降低壩體的浸潤線從而可以保護壩體壩坡的穩(wěn)定性，從而防止?jié)B流來給壩坡土帶來的損壞。壩體的排水應具備幾個條件，通過反濾原則設(shè)計進而保障滲透穩(wěn)定，可以像下游排出全部的滲水。壩體排水形式一般如下：；棱體排水、邊坡排水、綜合排水。壩體排水形式的確定取決于壩體類型、壩體和壩基材料的性質(zhì)、壩基工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、下游尾礦水位、施工情況、排水設(shè)備和材料，壩址區(qū)域氣象條件，最終考慮到氣象筑壩材料壩體地形地貌環(huán)境并通過經(jīng)濟比較選定選用壩趾棱體排水的方式來進行排水。1.1.3.3壩址棱體排水尺寸的擬定棱體排水適用廣泛，可以對多種下游壩型壩基進行排水，為確定棱體排水尺寸，頂部應當高出尾水位，需超過波浪在坡面上的爬高，根據(jù)設(shè)計規(guī)范定得，超出下游最高水位1、2等級的大壩不小于1米，3，4、5級的大壩需不應小于0.5米。頂部標高還應保證浸潤線與壩面之間的距離至少超過局部凍結(jié)深度，棱體排水可以減少壩體的浸潤線從而保護壩體，防止尾波的侵蝕，增加下游邊坡的穩(wěn)定性，但需要的石料較多，造價較高，棱體排水施工與大壩填筑之間存在干擾。棱體排水頂部高程應超出下游的最高水位，超出高度，對于1、2級壩不應小于1.0m，3、4級壩不應小于0.5m。同時頂部高程應該使壩體的浸潤線距壩面的距離大于該地區(qū)的凍結(jié)深度。頂部寬度應根據(jù)施工條件和檢查觀測的需要來確定，不宜小于1.0m。根據(jù)壩址水位-流量關(guān)系，在校核情況下最大下泄流量為6423.8m3/s，查得對應的壩址水位高程為149.35m。最終棱體排水高程為149.35＋1.5=150.85m。為了防止棱體堵塞排水，頂部不宜設(shè)置交通道路，同時為了節(jié)省堆石體材料，故初步選取2m。棱體內(nèi)坡根據(jù)施工條件決定，一般為1:1.0～1:1.5，外坡取為1：1.5～1:2.0。本設(shè)計中選棱體排水內(nèi)坡為1:1.5，外坡為1:2。圖1.2排水棱體細部構(gòu)造圖1.1.3.4反濾層設(shè)計為了防止大壩發(fā)生管涌，土料接觸沖刷等情況，需要鋪墊反濾層，一般為由細變粗的砂礫層，反濾層的厚度一般為最小0.3m，傾斜鋪設(shè)時為0.5m，通常情況下，會由一到三層級配有耐侵蝕風華的砂，礫石，鵝軟石組成。鋪料時選用推土機施工，最小的水平寬度不宜小于3.0m。同時為了適應不均勻變形，減與周圍土層的混雜，反濾層需留有足夠的土層。依據(jù)設(shè)計規(guī)范，第一層反濾料（與被保護土體相鄰），可以按下述準則選用。第二層濾料的選擇標準同上，只是被保護土為第一層濾料，下一層濾料依次計算，以此類推，考慮到工程區(qū)有豐富的重負荷和碎石，本工程選擇了兩層濾層。厚度兩層內(nèi)層取50cm外層取40cm，水平寬度取3m。傾斜反濾層厚度兩層均取0.5m。1.1.3.5壩頂設(shè)計壩頂材料應當綜合考慮到材料問題和壩頂將來的作用問題，因壩頂會布置公路需求，所以最終選用瀝青混凝土鋪蓋。壩頂上游側(cè)設(shè)漿砌石防浪墻，防浪墻高于壩頂1.0m，防浪墻厚度一般為20cm~40cm，本設(shè)計中取防浪墻厚度為30cm。為了安全下游側(cè)設(shè)置路邊石，路邊石高度與厚度均為0.25。由于壩頂高程比心墻頂部高程高204.5-200.66=3.84m，滿足心墻頂部保護層厚度要求。壩頂面以2%的坡度傾向下游側(cè)，是為了排出壩頂面因降雨而產(chǎn)生的積水。由于壩頂有公路需求，依據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG-D50-2017）公路面層采用20cm厚的瀝青混凝土，公路基層采30cm厚的碎石。圖1.3壩頂細部構(gòu)造圖1.1.3.6護坡設(shè)計翼河夾峪水利樞紐設(shè)計土石壩心墻案根據(jù)任務要求需進行護坡設(shè)計，做護坡需設(shè)計上游護坡與下游護坡，其目的是為了避免雨水及其庫區(qū)結(jié)冰情況下不明漂浮物對建筑物的損害，及其動植物對建筑物的損害等問題，必須設(shè)置護坡設(shè)計，上游護坡的厚度擬定為0.4m，護坡層下部擬為0.2m厚的碎石墊層。下游護坡直接鋪設(shè)0.35m厚的干砌石，自壩頂鋪設(shè)到棱柱體排水頂部，常用的上游護坡形式有拋石，干砌石、漿砌石、混凝土板（或鋼筋混凝土板）等護坡范圍自壩頂至最低水位以下2.5m（對4級以下壩可降為1.5～2.0m）。（a）上游護坡（b）下游護坡圖1.4護坡設(shè)計示意圖（七）壩坡排水設(shè)計因設(shè)置上下游護坡設(shè)計，下游護坡用干砌石，固不考慮壩面排水。1.2筑壩材料設(shè)計及壩基處理土石壩是一種最古老的壩型，早在4100年前，巴比倫人民已經(jīng)在幼發(fā)拉河上為發(fā)展灌溉而修建了土石壩，土石壩就結(jié)構(gòu)上而言，就是土壩而且還有的一個特別的優(yōu)點就是可以就地取材，充分利用壩體周圍的土石料，在運輸物資的環(huán)節(jié)下可以減少輸送建材，而縮小成本投入。但這不意味著可以隨便使用當?shù)赝潦?，應結(jié)合當?shù)赝潦习凑铡端姽こ烫烊唤ㄖ牧峡辈煲?guī)程》（SL251-2000）和《土工試驗規(guī)程》（SL237-1999)所勘測的物理力學性質(zhì)，根據(jù)壩體不同分區(qū)對材料的要求，進行合理的設(shè)計。筑壩材料的設(shè)計主要包括壩殼材料、防滲體材料、反濾料、過渡料和排水料。填筑壩體的材料首先應滿足其使用目的相適應的工程性質(zhì)；其次要能夠就近取材，優(yōu)先考慮樞紐建筑物開挖料的利用，少占或不占農(nóng)田。1.2.1壩殼材料及填筑標準各種類型的土、砂、石均可作為壩蓋材料，但對壩坡的要求因其切割力不同而不同，滲透系數(shù)等物理力學性質(zhì)。壩殼材料主要用于維持壩體穩(wěn)定，應具有較高的受力。由于無粘性土的壓實標準與含水量關(guān)系不大，而與壓實工作和谷物的級配有關(guān)，故采用砂礫料作為大壩的填料。壩殼材料的設(shè)計主要以相對密度為控制指標 Dr=e其中：emax=Gsγw式中：DrGseminemaxe——設(shè)計壓實標準下的孔隙比；γdγwγdγd壩殼填筑料應符合以下要求：砂礫石的相對密度不應低于0.75，砂的相對密度不應低于0.70，反濾料宜為0.70；砂礫石中粗粒料含量小于50%時，應保證細料（小于5mm的顆粒）的相對密度也符合要求；地震區(qū)的相對密度設(shè)計標準應符合《水工建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（SL203—97）的規(guī)定。表1.4壩殼料的相對密度計算表大于5mm的粗顆粒比重G最大于容重γdmax(KN/m3)最小于容重γdmin(KN/m3)實驗采用干容重γd(KN/m3)抗剪強度指標滲透系數(shù)K（M/sec）相對密度D水上水下摩擦角?（度）咬合力C（MPa）摩擦角?（度）咬合力C（MPa）2.6818.514.4017.029027.504×10-40.69017.53002903×10-40.79918.031.503002×10-40.90219.03303101×10-41.092通過以上的相對計算表求得，地震烈度為七度，應選0.902和1.092這兩個型號的土料才符合要求，通過對比因成本問題最終確定0.902為筑壩材料。1.2.2防滲體材料及填筑標準防滲體材料主要采用粘土、壤土等細粒土。依據(jù)設(shè)計規(guī)范，防滲土料的選擇應該滿足下述要求：心墻防滲體土料滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s；水溶鹽含量（值易溶鹽和中溶鹽，按質(zhì)量及）不大于3%；有機質(zhì)含量（按質(zhì)量計）不大于2%，超過需進行論證；有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性；浸水與失水時體積變化小。根據(jù)所給資料，壩區(qū)各料場土料有機質(zhì)含量一般低于1%，水溶鹽類含量一般低于0.5%，符合防滲體材料要求，初步選定重壤土為防滲體填筑材料。依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001），對于無礫石或少量礫石的粘性土，以壓實干容重作為設(shè)計指標。粘性土的壓實度受壓實作用的控制，并隨含水量的變化而變化。在一定的壓實作用條件下，達到最佳壓實效果的含水量稱為最佳含水量。最大干容重的選擇應根據(jù)壓實機械的作用和填土的力學指標。設(shè)計干容重由壓實試驗的平均最大干容重乘以壓實系數(shù)確定。 γd=mγd，max式中：γdmγd在本次設(shè)計中取m為100%，根據(jù)資料所給重壤土物理力學指標取γd，max設(shè)計最優(yōu)含水量根據(jù)下列公式計算： ωop=ωop式中：ωpIPB——稠度，對高壩可采用-0.01～0.1，低壩可采用0.1～0.2，取0.01；計算出設(shè)計最優(yōu)含水量為19.67%。需用下列公式計算最大干容重作為校核參考： γmax=Gs式中：GsVS表1.5壓實土的含氣量土類粘土砂質(zhì)粘土砂質(zhì)壤土V0.050.040.03同前面一樣，尚需乘m后才能作為設(shè)計干容重。由基本資料得Gs為2.72，VS由上表取0.03，m取100%。最終計算γmax此外還應當用下式作校核： γd≥1.02～1.12γd式中：γdγd本設(shè)計中γd對于1、2級壩，還應該進行現(xiàn)場碾壓試驗，以便復核，并據(jù)以選定施工碾壓參數(shù)。要求施工的壓實干容重的合格率，對1、2級壩的心墻為90%。表1.6防滲體材料參數(shù)設(shè)計成果表土粒比重G最大干容重γmax設(shè)計干容重γd（KN/m3最優(yōu)含水率ωop塑限含水量ωp塑性指數(shù)IP填筑含水量（%）2.7217.1881719.6719.51719.67自然含水量W（%）孔隙比e濕容重γ（KN/m3）浮容重γb（KN/m3內(nèi)摩擦角φ（°）粘聚力C（Mpa）滲透系數(shù)K(×10-6cm/s)20.6020.3410.75290.191×10-81.2.3壩基處理截水槽與防滲心墻連接形成一個完整的防滲體系。截水槽坡度取1:1.1，底寬取11.83m。取截水槽頂部與心墻底部同寬。截水槽填筑材料同防滲心墻一致。截水槽深度取10.0m。在截水槽底部鋪設(shè)一層混凝土底座，高度取1.0m，寬度為14.87m。1.3滲流計算1.3.1滲流計算的基本假定（1）在滲流計算的過程中，需要對防滲心墻和壩殼來進行選材，因本設(shè)計土石壩心墻是不透水層，且下游設(shè)有了棱體排水，所以在計算時可以不用考慮上游楔形降落水頭的作用，因下游布置了棱體排水，所以水頭主要在心墻部消失，固心墻選用重壤土其滲透系數(shù)為K=1×10-8cm/s，壩殼建材選用砂礫料滲透系數(shù)為K=2×10-4，兩者的滲透系數(shù)相差一百零四倍固心墻為不透水層（2）土體中滲流流速不大且處于層流狀態(tài)，滲流服從達西定律，即平均流速v等于滲透系數(shù)K與滲透坡降J的乘積，v=K×J。（3）發(fā)生滲流量時土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。1.3.2滲流計算工況依據(jù)設(shè)計規(guī)范，土石壩滲流計算應包括以下水位組合情況，選取不利組合作為控制條件：（1）上游正常蓄水位與下游相應的最低水位（2）上游設(shè)計洪水位與下游相應的水位（3）上游校核洪水位與下游相應的水位（4）庫水位降落時上游壩坡穩(wěn)定最不利情況土石壩滲流計算采用正常水位、設(shè)計洪水和校核洪水的組合進行計算。上游正常水位191.8m，對應下游水位146.36m；設(shè)計洪水位199.79m，對應下游水位148.89m；校核洪水位202.92m，對應下游水位149.35m。1.3.3滲流計算斷面及公式假定心墻的上游浸潤線與水庫上游水位齊平，為簡化計算，心墻用等厚度（厚度為δ）的矩形斷面代替。計算簡圖如下：圖1.5滲流計算簡圖設(shè)心墻后的水深為H，則通過心墻的滲流量為 q=keH1 q=kH2?H y=2qkx+H1.3.4單寬滲流量及浸潤線心墻看作等厚度的矩形，其平均寬度等于心墻頂部寬度4m與心墻底部寬度27.216m之和的一半，即：δ=(4+33.83)/2=18.915m。壩底高程為141m。心墻土料滲透系數(shù)ke=1×10-8，壩殼料滲透系數(shù)k=2×10-4。滲流區(qū)長度L=10?4表1.7單寬滲流量計算成果計算工況上游水深H1下游水深H2心墻后水深H（m）單寬滲流量q（m2/s）浸潤線方程正常蓄水50.81.31.396.745×10-7y設(shè)計洪水58.867.897.988.989×10-6y校核洪水61.928.358.449.947×10-6y1.3.5總滲流量計算本樞紐設(shè)計中初步設(shè)定滲流量為Q=mLq，m代表的大壩的厚度與寬度不均勻折減系數(shù)，取值為0.8.L為土石壩壩軸線的總長度，長度大約為1000m。正常高水位：Q=0.8×2008×6.745×10-7=1.083×10-3m3/s；設(shè)計洪水位：Q=0.8×2008×8.989×10-6=1.444×10-3m3/s；校核洪水位：Q=0.8×2008×9.947×10-6=1.597×10-3m3/s；1.3.6滲流計算成果表1.8土石壩滲流計算成果計算工況上游水深H1（m）上游水深H1（m）心墻后水深H（m）單款滲流量q（m2/s）總滲流量Q（m3/s）正常蓄水50.81.31.396.745×10-76.366×10-4設(shè)計洪水58.867.897.988.989×10-68.485×10-4校核洪水61.928.358.449.947×10-69.388×10-41.4穩(wěn)定分析土石壩的穩(wěn)定分析是為了驗算所設(shè)計的土石壩在各種荷載、自身重量以及空隙水壓力情況下，土石壩是否具有足夠的穩(wěn)定性，防止事故發(fā)生。依據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）中規(guī)定的條分法是相對簡單實用的粘性土均質(zhì)或不均勻水庫的穩(wěn)定性分析方法。該方法將土質(zhì)邊緣的破壞簡化為平面失真問題，破壞滑動面是圓弧面，假設(shè)圓弧面的力相對于圓心形成的滑動力矩和滑動力矩的比定義為滑動穩(wěn)定的安全系數(shù)。在計算中，將滑動面以上的土體分成幾個垂直的土條，忽略了土條之間的相互作用。對土條進行力和矩平衡分析，求解極限平衡狀態(tài)下的邊緣穩(wěn)定安全系數(shù)。通過一個數(shù)量的估算，發(fā)現(xiàn)了最危險的滑動面位置和對應的最小安全系數(shù)。1.4.1計算方法及公式利用瑞典圓弧法進行此工程設(shè)計的穩(wěn)定分析，計算公式如下 Kc=Σc式中：i——下標，代表土條編號；Wi`——第Wi——第ili——第iai——第ici、φ計算工況：在手算中只計算正常高水位（191.8m）及對應的下游水位（146.36m）。1.4.2手算計算過程滑弧面的選擇本應該根據(jù)電算結(jié)果，選擇最為危險的滑動進行手動計算驗證，故而無法開展電算過程。因此假定任意一條滑動弧面進行穩(wěn)定計算。為了盡量使滑動面較大，接近最危險滑動面，本次手動計算中選擇滑動面的起點在壩頂、與心墻相交、與壩基接近或切入壩基、端點在壩腳附近，滑動弧面簡圖如下：圖1.6滑動弧面簡圖手動計算詳細步驟：（1）假定滑動弧面圓心、半徑，確定滑動圓弧面；（2）圓弧半徑取120m，壩頂滑弧起點距滑弧圓心水平距離108.81m，壩坡滑動面起止端點水平距離149