水库土石坝毕业设计(编辑修改稿)

水库土石坝毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

枢纽布置应满足以下原则： 枢纽中的泄水建筑物应满足设计规范的运用条件和要 求。 选择泄洪建筑物形式时，宜优先考虑采用开敞式溢洪道为主要泄洪建筑物，并经济比较确定。 泄水引水建筑物进口附近的岸坡应有可靠的防护措施，当有平行坝坡方向的水流可能会冲刷坝坡时，坝坡也应有防护措施。 应确保泄水建筑物进口附近的岸坡的整体稳定性和局部稳定性。 当泄水建筑物出口消能后的水流从刷下游坝坡时，应比较调整尾水渠和采取工程措施保护坝坡脚的可靠性和经济性，可采取其中一种措施，也可同时采用两种措施。 对于多泥沙河流，应考虑布置排沙建筑物，并在进水口采取放淤措施。 导流泄洪洞：避开塌滑体，保证出口和进口的稳定以及洞身围 岩的稳定。 岩层倾向下游，出口段节理发育，应采取有效措施予以处理。 为进一步保证出口段岩体的稳定，免除由内水压力引起的不良后果，我们采取修建无压洞。 型式：明流隧洞，工作闸门前为有压；隧洞直径： 8 米；消能方式为挑流；闸门尺寸 7 米弧形闸门；进口底部高程为。 溢洪道： 溢洪道应选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点，宜选用地质条件好良好的天然地基。 壤土、中砂、粗砂、砂砾石适于作为水闸地基，尽量避免淤泥质土和 14 粉砂、细砂地基，必要时应采取妥善处理措施。 从地质地形图可知坝体右岸有天然的 垭口，地质条件好，且有天然的石料厂，上下游均有较缓的滩地，两岸岩体较陡，岩体条件好，施工起来更快捷更经济合理。 上坝线的抗滑稳定条件是好的； 溢洪道修建于 QH右岸山坡上，紧邻右坝肩。 型式： 由于闸址段地形条件好，所以采用正槽式溢洪道。 溢洪道净宽 60米，分设 5孔闸门，每孔闸门净宽 12米，堰顶高程 757米。 灌溉发电隧洞：其布置原则与导流泄洪洞基本相同。 型式：压力钢管；内径 ；进口底部高程。 枢纽电站采用引水式，装机容量 5*1250kw。 根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》以及该工程的 一些指标确定工程规模如下： 根据水库总库容 108 m3(校核洪水位时相应的库容 )，在 1~10亿 m3 间，属Ⅱ等工程；根据枢纽灌溉面积 712020 亩，在 50~150万亩间，属Ⅱ等工程；根据电站装机 104KW，在5~1万 KW间，属Ⅳ等工程。 根据规范规定，对于具有综合利用效益的水利水电工程，各效益指标分属不同等别时，整个工程的等别应按其最高的等别确定，因此本工程为Ⅱ等工程。 同时又根据水工建筑物级别的划分标准，Ⅱ等工程中的主要建筑物为 2 级建筑物，所以本枢纽中的大坝、溢洪道、泄洪洞及电站厂房都 为 2级建筑物。 第三章 坝工设计 第一节 坝型确定 根据所给资料，选择大坝型式，还应根据地形、地质、建筑材料、工程量以及施工条件等 方面综合考虑 确定坝型。 水库处于平原地区。 由基本资料可知，库区土料丰富，料场距坝址较近，运输条件良好。 施工简便，地质条件合理，造价低。 通过以上几方面的综合分析比较，所以选用土石坝方案。 大坝坝型宜采用土石坝。 根据防渗结构的类型，常见土石坝型式有：心墙土石坝、斜墙土石坝、面板堆石坝、均质坝等，我拟采用斜墙土石坝。 其理由是： 上坝线河谷较宽（ 300米），覆盖层较深，交通不方 便 ，不宜修 建混凝土坝； 坝址上、下游有丰富的宜做坝壳和防渗体的砂砾料和壤土，宜采用土石坝； 坝址附近有丰富的重粉质壤土； 坝址地基覆盖层较厚，渗透性很高。 综合考虑，最终确定采用碾压式 斜 墙土石坝。 具体见 下 表 15 坝型选择比较表 方案 因素 土质防渗心墙 土质防渗斜墙 均质坝 地形条件 可 可 可 地质条件 可 可 不可 工程量 较小 小 大 建筑材料 充足 充足 充足 施工条件 可 可 可 综 上 所 述， 最终 确定选用斜墙土石坝。 第二节 挡水坝体断面设计 一、坝顶高程 确定坝顶高程时 ，应考虑正常蓄水情况和校核洪水情况，取其高值作为坝顶高程。 土石坝是不允许漫顶溢流的，因此要求水库静水位必须有一定的超高 Y。 Y=R+e+A 《水利水电工程建筑物》 (245) Y— 坝顶在水库静水位以上的超高， m； R— 最大波浪在坝坡上的爬高 ， m； e— 最大风雍水面高度， m。 A— 安全加高，根据坝的等级和运用情况，查 《水利水电工程建筑物》 表 213。 设计洪水位 +正常运用情况 16 设计任务书中，水文资料查得设计洪水位为 ，属正常运行情况二级建筑物，取 A=，多年平均最大风速 9m/s，在设计蓄水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速的 ~2倍。 此取 2倍 计算公式： AeRy  其中： 设计风速 v=2 9=18m/S 吹 程 D= 由地质剖面图 （附图 6） 查得库底最低高程 697m 坝前水深 H== 当 β =0度 时， cosβ 取最大值 1。 则 e= /2gH （查《 水利水电工程建筑物 》 246） e= 182 1/2/由于 D≤ 10km，且 v=10~20m/s，（查《土坝设计》 612） Dvh 31340 2  h 上游坝坡较缓初步采用 1： ，则 tayθ =1/= 外层上游坝壳为砌石 取 k=（查 《水利水电工程建筑物》 表 214） R= 2h tanθ = =《水利水电工程建筑物》 247 Y=R+e+A=++1= 坝顶高程 =设计静水位 +波浪超高 =+= 考虑沉降量为坝高的 %~%，取为 %，则沉降量为 %= 则坝顶防浪墙高程为 Y 设计 =+=。 校 核洪水位 +非常运用情况 由给定的 ZF 水库工程特征值知道校核洪水位为 ，属非常情况下的 II 级建筑物。 土石坝坝顶安全超高值 A= 多年最大风速 v=9m/s 吹程 D= 坝前水深 H== 当β =0度时， cosβ取最大值 1。 则 e= /2gH （查《水利水电工程建筑物》 246） 17 e= 92 1/2/由于 3≤ D≤ 30km，且 v＜ 15m/s， Dvh  (查《土坝设计》 64) 2h = 上游坝坡较缓初步采用 1： tanθ =1/= 外层上游坝壳为砌石得 k= R=(2h)tanθ = = Y=R+e+A=++= 坝顶高程 =校核水位 +波浪雍高 =+= 考虑沉降量为坝高的 %~%，取为 %，则沉降量为 %= 则坝顶防浪墙高程为 Y 校核 =+=。 正常蓄水位 +非常运用情况 +地震安全超高 正常高水位取兴利水位 ，本区地震烈度为 6度，按 7度设防，地震区安全超高取 ； 坝体防浪墙顶高程为 ++= 考虑沉降量为坝高的 %~%，取为 %，则沉降量为 %= 这种情况下坝顶防浪墙顶高程应为 Y 正常 =+=。 坝顶防浪墙高程 =max{ Y 设计 ， Y 校核 ， Y 正常 }=。 二、坝顶宽度 坝顶宽度应考虑构造、交通要求和人防条件，同时还要考虑防汛抢险、抗震、人防需要。 对中低坝可选用 510m，对于高坝（坝高超过 70m），最小宽度，可选用 1015m，鉴于本坝无交通等特殊要求，本坝坝顶宽度取 12m。 18 图 31 坝顶结构图 三、坝坡 上下游边坡比见表 32。 表 32 上下游边坡比 坝高 (m) 上游 下游 〈 10 1： 2～ 1： 1： ～ 1： 2 10～ 20 1： ～ 1： 1： 2～ 1： 20～ 30 1： ～ 1： 3 1： ～ 1： 〉 30 1： 3～ 1： 1： ～ 1： 3 坝高 为 =(防浪墙高 )， 坝顶高程： ， 坡度取值为 ： 上游坝坡 ： 1:。 下游坝坡 ： 1:。 四、马 道 为 拦截雨水，防止坝面被 水 冲刷，同时便于交通、检测和观测，并且利于坝坡稳定，下游常沿高程每隔 10～ 30 m设置一条马道，其宽度不小于 m，马道一般设在坡度变化处， 在下游坡，共设置 五 级马道。 分别在高程 767m、 752m、 737m、 722m和 棱体排水顶面，高程为 707m； 马道宽2m。 上游坡不设 马道。 五、坝底宽度 推算最大底宽 为 :（ +3） +12+10=。 六 、防渗 体 尺寸的确定 防渗体尺寸确定 考虑采用机械施工，防渗体顶面宽度为 3m；顶面高程满足高于 正常运用情况下的静 水 位~， 且不低于非常运用情况下的静水位。 实际选取 ，则防渗体顶面高程为+=；上游坡度均为 1:， 下游坡度为 1:， 则底宽为 3+（ ）（ ）=，满足斜墙底宽不小于 H/5=（ ）247。 5=。 因此，本坝防渗体采用碾压式粘土 斜 墙，顶宽 3m，底厚。 尺寸确定 斜 墙顶部和上游坡设保护层，以防冲刷、冰冻和干裂， 保护层材料常用砂、砾石或碎石，其 19 厚度不得小于当地冰冻和干裂厚度。 （ 1）上游反 滤层 本坝将防渗体向下延伸至不透水层形成截水槽，边坡取 1:1，底宽 11，深 5。 斜墙反滤层： 上 游设 三 层反滤层 第一层：粗砂，粒径≥ 15mm，厚。 第二层：小卵石或碎石，粒径 15~75mm，厚。 第三层：卵石或块石，粒径 75~250mm，厚 ~。 斜墙反滤层：下游设一层反滤层：粗砂，粒径≥ 15mm，厚。 （ 2）顶部反滤层 顶部反滤层厚度为 ，采用附近料场的砂砾料。 七 、排水体 本设计采用棱体排水。 校核洪水时下游水位 ，选顶面高程为 707m， 采用堆石体，内坡为 1: ，外坡为 1:。 顶宽为马道宽 2米。 八 、细部构造设计 坝顶构造 坝顶上游侧设置防浪墙，采用浆砌石，其底部与斜墙连接，高 米，宽 米。 坝顶设 坝顶面向 下游 设 2%斜坡。 护坡 （ 1）上游护坡 上游上部由 ， 护坡厚 40cm，其下设 砂砾 反滤层 110cm，结构为： 第一层：粗砂，粒径≥ 15mm，厚。 第二层：小卵石或碎石，粒径 15~75mm，厚。 第三层：卵石或小块石，粒径 75~250mm，厚。 上游下部分为 干砌 块石护坡 ，厚度 50cm。 （ 2） 下游护坡 下游采用 碎石和卵石 全 护坡，厚 20cm。 第三节 坝体渗流计算 一、土坝渗流计算的目的 （ 1） 确定坝体 浸 润线和下游逸出点位置，绘制坝体及地基内的等势线分布图或流网图，为坝 20 体稳定核算、应力应变分析和排水设备的选择提供依据。 以便在不同部位正确采用土壤的容重，抗减强度等物理指标。 （ 2） 计算坝体与坝基的渗流量，以便估计水库渗漏损失和确定坝体、排水设备尺寸。 （ 3） 确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降，以判断该处的渗透稳定性。 （ 4） 确定库水位降落时下 游坝壳内自由水面的位置，估算由此处产生的孔隙压力，供上游坝坡稳定分析之用。 二、计算方法 渗流计算方法采用有限深透水地基上设灌浆帷幕的土石坝渗流，帷幕灌浆的防渗作用可以用相当于不透水底版的等效长度代替。 三 、计算 组合方式 按 下列 水位组合 情况计算： （ 1）上游采用正常高水位与下游相应的最低水位； （ 2）上游设计洪水位与下游相应的最高水位； （ 3）上游校核洪水位与下游相应的最高水位； 四 、计算 坝体做有防渗墙以拦截透水地基上的渗流。 计算公式采用有限透水地基上 带截水槽的斜 墙 的渗流计算方法。 （一） 最大断面 0+220： 由附图 6得河底高程。 上游采用正常高水位与下游相应的最低水位 上游正常高水位取为 兴利水位 ，下游相应低水位取为。 基础采用 防渗处理，视为基础不透水。 （ 1）计算示意图 21 1:1:OH1hH2斜 墙 坝 渗 流 计 算 图LKKyxaK OTT（ 2）渗流量计算 ①通过 斜 墙的渗流量 计算公式： ThHKhHKq 11022101 )(s in2 )(  式中， K0= 105cm； H1=； δ =（ 3+） /2=； sinα =； δ 1=； T=0； ② 心 墙后的渗流量 计算公式： TTL HhKHmL HhKq T   )()(2 )( 2222222 式中： K=1 102cm/s； H2=； L=； m2=3； KT=102 cm/s； T=0； ③渗流量计算结果 根据水流连续条件，则 q1=q2=q 求得 h=； q= 105m2/S （ 3） 斜 墙后的浸润线 方程 计算公式： 22 式中， 1H 为防渗体斜墙后水 位 的高程， 1H =h= 则 由上式。