水工建筑物課程設(shè)計(jì)1

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　根據(jù)水工建筑物課程教學(xué)大綱的要求，安排一周的時(shí)間進(jìn)行土石壩課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　此次進(jìn)行土石壩課程設(shè)計(jì)的地點(diǎn)是在教室里面，其目的是為了提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，將理論與實(shí)際相結(jié)合，將自己學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工程中。要求是：</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)安排在《水工

2、建筑物》課程內(nèi)容之后進(jìn)行，課程設(shè)計(jì)作為綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)平時(shí)作業(yè)的一個(gè)補(bǔ)充，課程設(shè)計(jì)包括土石壩設(shè)計(jì)的主要理論和計(jì)算問題，通過課程設(shè)計(jì)可以達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的。</p><p>　　2、課程設(shè)計(jì)的目的，是使學(xué)生融會(huì)貫通《水工建筑物》所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)，完成土石壩較完整的設(shè)計(jì)計(jì)算過程，以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)綜合運(yùn)用已學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來解決基本工程設(shè)計(jì)問題的初步技能，全面分析考慮問題的思想方法、工作

3、方法。</p><p>　　3、培養(yǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、編寫設(shè)計(jì)文件、使用規(guī)范手冊(cè)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力，以及各種軟件的使用。</p><p>　　4、提高查閱和應(yīng)用參考文獻(xiàn)和資料的能力。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是在潁河上進(jìn)行聯(lián)平土石壩的設(shè)計(jì)，根據(jù)已有的資料將水利樞紐布置在潁河上，需要我們充分發(fā)揮自己動(dòng)手動(dòng)腦的能力，從整體到局部在回到整體的這樣一個(gè)認(rèn)識(shí)的過程

4、，充分運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，借用參考文獻(xiàn)和規(guī)范，設(shè)計(jì)出此套方案來的。</p><p><b>　　編 者 </b></p><p><b>　　2012年5月 </b></p><p><b>　　實(shí)習(xí)目的</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)的目的，是使學(xué)生融會(huì)貫通《水

5、工建筑物》所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)，完成土石壩較完整的設(shè)計(jì)計(jì)算過程，以加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)綜合運(yùn)用已學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)來解決基本工程設(shè)計(jì)問題的初步技能，全面分析考慮問題的思想方法、工作方法。</p><p><b>　　實(shí)習(xí)內(nèi)容</b></p><p>　　一 基本資料及數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一節(jié) 基本

6、資料</b></p><p><b>　　(一)概況</b></p><p>　　聯(lián)平水庫(kù)位于潁河干流上，控制流域面積94.1平方千米。流域內(nèi)南部多石山，小部分為丘陵，已耕種，北部為丘陵，大部分為梯田，山區(qū)平均地面坡度為1/10～1/15，丘陵山區(qū)平均地面坡度1/50左右，水土流失嚴(yán)重，河流平均縱坡為1/130。</p><p>&

7、lt;b>　　(二)樞紐任務(wù)</b></p><p>　　該水庫(kù)主要任務(wù)以灌溉為主，結(jié)合灌溉進(jìn)行發(fā)電。灌溉下游左岸2萬畝耕地，灌溉最大引水量4m3/s，引水高程347.49m，發(fā)電裝機(jī)容量75kW。</p><p><b>　　(三)地形地質(zhì)概況</b></p><p>　　水庫(kù)位于低山丘陵地區(qū)，南部多山，高程在400~500

8、m之間，發(fā)育南北向沖溝。北、西、東多位第四紀(jì)黃土覆蓋的丘陵階地，高程在300~400m之間，潁河由西向東流經(jīng)壩區(qū)。</p><p><b>　　壩址兩岸河谷狹窄。</b></p><p>　　壩址及庫(kù)區(qū)巖層均為第三季砂頁(yè)巖，無大的不利地質(zhì)構(gòu)造。</p><p>　　壩址巖層為黃色石英砂巖與紫色砂質(zhì)頁(yè)巖互層，巖層走向SE110o~120o，傾向N

9、E20o~30o，傾角20o~40o。</p><p>　　壩址兩岸為黃色石英砂巖，巖石堅(jiān)硬，但裂隙較為發(fā)育，上覆6~10m黃土，左岸有部分粘土。地震基本烈度為6度。</p><p><b>　　(四) 氣象</b></p><p><b>　　1、氣溫:氣溫溫和</b></p><p>　　2、風(fēng)

10、速：多年平均最大風(fēng)速：14m/s。水庫(kù)最大吹程3km。</p><p>　　3、降雨：流域年平均降雨量690mm/年，其中2/3降于6-9月，約有45%的降水集中于7、8兩個(gè)月。</p><p><b>　?。ㄎ澹┧?lt;/b></p><p>　　壩址處河流多年平均流量0.5m3/s，年總徑流量1684.39萬m3。</p>&l

11、t;p><b>　　第二節(jié) 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</b></p><p>　?。ㄒ唬┕こ痰燃?jí)：根據(jù)規(guī)范自定。</p><p><b>　?。ǘ┧畮?kù)規(guī)劃資料</b></p><p>　　1、死水位340m。</p><p>　　2、最高興利水位360.00m，相應(yīng)庫(kù)容1413.07萬m3，相應(yīng)下游水深0

12、</p><p>　　3、設(shè)計(jì)洪水位363.50m（頻率2%）相應(yīng)庫(kù)容1998.36萬m3，相應(yīng)最大泄洪量540 m3/s，相應(yīng)下游水位338.0m</p><p>　　4、校核洪水位364.50m（頻率0.2%），相應(yīng)庫(kù)容2299.68萬m3，相應(yīng)最大泄洪量800 m3/s，相應(yīng)下游水位339.0m。</p><p>　　5、水能指標(biāo)：裝機(jī)容量75kW，安裝高程3

13、48.69m。</p><p>　?。ㄈ屑~組成建筑物</p><p>　　1、大壩：布置在1＃壩軸線上；</p><p>　　2、水電站：裝機(jī)容量75kW，安裝高程348.69m。</p><p><b>　　（四）筑壩材料</b></p><p><b>　　1、土料</b&

14、gt;</p><p>　　在壩址附近400-1500m的河道右岸有豐富的土料，大部分為中粉質(zhì)壤土，儲(chǔ)量在150萬方以上，壩址下游有30萬方左右的重粉質(zhì)壤土。</p><p><b>　　2、砂卵石料</b></p><p>　　潁河河槽及兩岸灘地也有大量砂、礫石及卵石，上下游河灘地表層0-2m黃土覆蓋，下為3-7m厚砂卵石，在枯水季節(jié)河水位降

15、低，上游在壩腳100m以外2000m以內(nèi)卵石平均取深為1.5m，約86萬方，下游在壩腳100m以外2000m以內(nèi)平均取深1.3m，約86萬方，其休止角經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)最小30o，最大37o，平均值33o。物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下</p><p><b>　　二、樞紐布置</b></p><p>　?。ㄒ唬┕こ痰葎e及建筑物級(jí)別</p><p>　　1. 水

16、庫(kù)樞紐建筑物組成</p><p>　　根據(jù)水庫(kù)樞紐的任務(wù)，該樞紐組成建筑物包括：攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉渠道、水庫(kù)放空隧洞（擬利用導(dǎo)流洞作放空洞）、筏道。</p><p><b>　　2. 工程規(guī)模</b></p><p>　　根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》以及該工程的一些指標(biāo)確定工程規(guī)模如下：</p>&

17、lt;p>　?。?）各效益指標(biāo)等別：根據(jù)樞紐灌溉面積為2萬畝，屬小（Ⅰ）等工程；根據(jù)電站裝機(jī)容量75千瓦即75kW，小于10MW，屬?。á瘢┑裙こ?；根據(jù)總庫(kù)容為0.1413億m3，在1.01～0.1億m3，屬Ⅲ等工程。</p><p>　?。?）水庫(kù)樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)具有綜合利用效益的水電工程，各效益指標(biāo)分屬不同等別時(shí)，整個(gè)工程的等別應(yīng)按其最高的等別確定，故本水庫(kù)樞紐為Ⅲ等工程。</p>

18、<p>　?。?）水工建筑物的級(jí)別：根據(jù)水工建筑物級(jí)別的劃分標(biāo)準(zhǔn)，Ⅲ等工程的主要建筑物為3級(jí)水工建筑物，所以本樞紐中的攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉渠道，水庫(kù)放空隧洞為3級(jí)水工建筑物；次要建筑物筏道為4級(jí)水工建筑物。</p><p>　?。ǘ?各組成建筑物的選擇</p><p>　　1. 擋水建筑物型式的選擇</p><p>　　在巖基上有三

19、種類型：重力壩、拱壩、土石壩。</p><p><b>　　（1）重力壩方案</b></p><p>　　從樞紐布置處地形地質(zhì)平面圖及1#壩軸線地質(zhì)剖面圖上可以看出，壩址上部巖層為黃色石英砂巖與紫色砂質(zhì)頁(yè)巖互層，但裂隙較為發(fā)育，上覆6~10m黃土，左岸有部分粘土若建重力壩清基開挖量大，故修建重力壩不經(jīng)濟(jì)。</p><p><b>　　

20、（2）拱壩方案</b></p><p>　　修建拱壩理想的地形條件是左右岸地形對(duì)稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的河谷段；而且壩端下游側(cè)要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。該河道彎曲相當(dāng)厲害，尤其樞紐布置處更為顯著形成S形，1#壩址處沒有雄厚的山脊作為壩肩，左岸陡峭，右岸相對(duì)平緩，峽谷不對(duì)稱，成不對(duì)稱的“U”型，下游河床開闊，無建拱壩的可能。</p><p><b

21、>　?。?）土石壩方案</b></p><p>　　土石壩對(duì)地形、地質(zhì)條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術(shù)簡(jiǎn)單，可實(shí)行機(jī)械化施工，也能充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價(jià)相對(duì)較低，所以采用土石壩方案。</p><p>　　2. 泄水建筑物型式的選擇</p><p>　　土石壩最適合采用岸邊溢洪道進(jìn)行泄洪，在壩軸線下游30

22、0m處的兩岸河谷呈馬鞍形，左岸有馬鞍形埡口，采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽與堰上水流方向一致，水流平順，泄洪能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠，適用于各種水頭和流量。</p><p>　?。ㄈ屑~總體布置方案的確定</p><p>　　擋水建筑物——土石壩（包括副壩在內(nèi)）按直線布置在河彎地段的1#壩址線上，泄水建筑物——溢洪道布置在大壩右岸的天然埡口處；灌溉引水建筑物——引水隧洞緊靠在溢洪道的

23、右側(cè)布置；水電站建筑物——引水隧洞、電站廠房、開關(guān)站等布置在右岸（凸岸），在副壩和主壩之間，廠房布置在開挖的基巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊；施工導(dǎo)流洞及水庫(kù)放空洞布置在左岸的山體內(nèi)。綜合考慮各方面因素，最后確定樞紐布置直接繪制在藍(lán)圖上（地形地質(zhì)平面圖）。</p><p><b>　?。ㄋ模屋S線選擇</b></p><p>　　選擇壩址時(shí)，應(yīng)根據(jù)地形、地址、工程規(guī)模及施

24、工條件，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的綜合分析比較來選定。</p><p>　　應(yīng)盡量選在河谷的狹窄段。這樣壩軸線短，工程量小，但必須與施工場(chǎng)地和泄水建筑物的布置情況以及運(yùn)用上的要求等同時(shí)考慮對(duì)于兩岸壩段要有足夠的高程和厚度。壩基和兩岸山體應(yīng)無大的不利地質(zhì)構(gòu)成問題。巖石應(yīng)較完整，并應(yīng)將壩基置于透水性小的堅(jiān)實(shí)地層或厚度不大的透水地基上。壩址附近要有足夠數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求的土、砂、石料且便于開采運(yùn)輸。</p><

25、p>　　通過以上分析，聯(lián)平水庫(kù)壩軸線的選擇，在地形上，應(yīng)盡量選在河谷狹窄段。由地形圖上可知，上游坡壩軸線、壩軸線以及和下游壩軸線三者的比見地形圖，下游的壩軸線最符合。因?yàn)樗呛庸鹊莫M窄段，這樣壩軸線短，工程量小，可減少投資，庫(kù)容較大，淹沒少。</p><p><b>　　三 土壩設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。ㄒ唬?壩型選擇</b&

26、gt;</p><p>　　影響土石壩壩型的因素有：壩高；建筑材料；壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件；施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場(chǎng)地、運(yùn)輸條件、初期度汛等施工條件；樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；樞紐開發(fā)目標(biāo)和運(yùn)行條件；土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價(jià)</p><p>　　樞紐大壩采用當(dāng)?shù)夭牧现?，?jù)初步勘察，土料可以采用壩軸線左岸丘陵與平原地區(qū)的

27、土料，且儲(chǔ)量特別多，一般質(zhì)量尚佳，可作筑壩之用。砂料可在壩壩址附近400~1500m河道右岸開采。石料利用采石場(chǎng)開采，采石場(chǎng)可用壩軸線下游左岸山溝較合適，其石質(zhì)為石灰?guī)r、砂巖、質(zhì)量良好，質(zhì)地堅(jiān)硬、巖石出露、覆蓋淺，易開采。</p><p>　　從建筑材料上說，均質(zhì)壩、多種土質(zhì)分區(qū)壩、心墻壩、斜墻壩均可。</p><p>　　1.均質(zhì)壩 壩體材料單一，施工工序簡(jiǎn)單，干擾少；壩體防滲部分

28、厚大，滲透比降較小，有利于滲流穩(wěn)定和減少壩體的滲流量，此外壩體和壩基、岸坡及混凝土建筑物的接觸滲徑比較長(zhǎng)，可簡(jiǎn)化防滲處理。但是，由于土料抗剪強(qiáng)度比其他壩型壩殼的石料、砂礫和砂等材料的抗剪強(qiáng)度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程量比較大。壩體施工受嚴(yán)寒及降雨影響，有效工日會(huì)減少，工期延長(zhǎng)，故在寒冷和多雨地區(qū)的使用受限制，故不選擇均質(zhì)壩。</p><p>　　2.多種土質(zhì)壩 該壩型顯然可以因地制宜，充分利用

29、包括石渣在內(nèi)的當(dāng)?shù)馗鞣N筑壩；土料用量較均質(zhì)壩少，施工氣候的影響也相對(duì)小一些，但是由于多種材料分區(qū)填筑，工序復(fù)雜，施工干擾大，故也不選用多種土質(zhì)分區(qū)壩。</p><p>　　3.斜墻壩 斜墻壩與心墻壩，一般的優(yōu)缺點(diǎn)無顯著差別，粘土斜墻壩沙礫料填筑不受粘土填筑影響和牽制，沙礫料工作面大，施工方便；考慮壩址的地質(zhì)條件，由于壩基有破碎帶和覆蓋層，截水槽開挖和斷層處理要花費(fèi)很多時(shí)間，并且不容易準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)，斜墻截水槽接

30、近壩腳，處理時(shí)不影響下游沙礫料填筑，處理壩基和填筑沙礫料都有充裕的時(shí)間，工期較心墻壩有把握；土料及石料儲(chǔ)量豐富，填筑材料不受限制。 </p><p>　　4.心墻壩 心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩殼上，其自重通過本身傳到基礎(chǔ)，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力，有利于心墻與地基結(jié)合，提高接觸面的滲透穩(wěn)定性；使其因壩主體的變形而產(chǎn)生裂縫的可能性小，粘土用量少，受氣候

31、影響相對(duì)小，粘土心墻冬季施工時(shí)暖棚跨度比斜墻小。移動(dòng)和升高較便利。</p><p>　　綜合以上分析，最終選擇心墻壩。</p><p>　?。ǘ┐髩屋喞叽绲臄M定</p><p>　　大壩輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡比、排水體型和尺寸、基礎(chǔ)防滲處理措施等。</p><p><b>　　壩頂寬度</b>&l

32、t;/p><p>　　本壩頂無交通要求，根據(jù)施工條件和防汛搶險(xiǎn)需要以及以往工程的統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)于中低壩取5-10m。本設(shè)計(jì)壩頂寬度采用B=7.0m。</p><p><b>　　2. 壩坡</b></p><p>　　因最大壩高約30m,故采用三級(jí)變坡。</p><p>　　(1)上游壩坡 ： 從壩頂?shù)綁熙嘁来螢?:2.75；

33、1:3；1:3.5</p><p>　　(2)下游壩坡 : 從壩頂?shù)綁熙嘁来螢?:2.5；1:2.75；1:3.0</p><p>　　(3)馬道:設(shè)在坡度變化處，馬道寬度取2.0m。</p><p><b>　　3. 壩頂高程</b></p><p>　　壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與超高Y之和，并分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，

34、取最大值：①正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；②校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高。最后需預(yù)流一定的壩體沉降量，此處取壩高的1%。計(jì)算公式采用下列算式：</p><p>　　式中：——波浪在壩坡上的最大爬高，m；</p><p>　　——最大風(fēng)壅水面高度，即風(fēng)壅水面超出原庫(kù)水位高度的最大值，m；</p><p>　　——安全加高，m，根據(jù)壩的等級(jí)和運(yùn)用情況，按表1

35、-1確定。</p><p>　　——壩前水域平均水深，粗略估計(jì)為32m；</p><p>　　——綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（1.5-5.0）×10之間，計(jì)算時(shí)一般取</p><p>　　b——風(fēng)向與水域中線的夾角，（）；</p><p>　　——計(jì)算風(fēng)速和水庫(kù)吹程；</p><p>　　V0正常運(yùn)用條件下取1

36、.5V=1.5×14=21 m/s</p><p>　　V0非正常運(yùn)用條件下取V=14m/s</p><p>　　表1-1 安全加高 （單位：m）</p><p>　　該壩屬于3級(jí)水工建筑物，安全加高分別取：正常運(yùn)用情況下0.7，非常運(yùn)用情況下0.4。</p><p>　　下面采用水利水利水電工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南推薦的計(jì)

37、算波浪在壩頂上的爬高：</p><p><b>　　=0.6m </b></p><p><b>　　=0.343</b></p><p><b>　　=4.324</b></p><p>　　式中：——與粗糙有關(guān)的系數(shù)，采用砌石護(hù)面，=0.75；</p><

38、;p>　　——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，=1.0；</p><p>　　——折減系數(shù)，=1.0；</p><p><b>　　——平均波高，m；</b></p><p><b>　　——平均波長(zhǎng)，m；</b></p><p>　　D——吹程，D=3km；</p><p>　　v——計(jì)算

39、風(fēng)速，v=14m/s；</p><p>　　R——波浪平均爬高，m；</p><p>　　m——計(jì)算坡度系數(shù)，m=3</p><p>　　由所給的設(shè)計(jì)資料中只有多年最大風(fēng)速=14m/s，則=0.6m</p><p>　　兩種計(jì)算成果見表1-３</p><p>　　壩頂高程最后結(jié)果：368.88m。</p>

40、<p>　　驗(yàn)算：壩頂高程368.88m均大于 設(shè)計(jì)洪水位（正常蓄水位）+0.50m即363.50+0.50=364m； 校核洪水位364.50m。</p><p><b>　　所以滿足要求。</b></p><p><b>　?。ㄈ?滲流計(jì)算</b></p><p>　　1.滲流計(jì)算的基本假定</p

41、><p>　　（1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù),壩殼采用中粉質(zhì)壤土料，滲透系數(shù),兩者相差倍，可以把粘土心墻看做相對(duì)不透水層，因此計(jì)算時(shí)可以不考慮上游楔行降落水頭的作用。</p><p>　　（2）土體中滲流流速不大，且處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律平均流速等于滲透系數(shù)Ｋ與滲透比降的乘積，；</p><p>　　（3）發(fā)生滲流時(shí)土體的空隙體積不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。

42、</p><p><b>　　2.滲流計(jì)算條件：</b></p><p>　　流計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮以下組合情況，取其最不利情況作為控制條件：（1）上游正常水位，下游相應(yīng)的最低水位；（2）上游校核洪水位相應(yīng)的下游最低水位；（3）對(duì)上游壩坡最不利的庫(kù)水降落后的落差。</p><p>　　由于缺乏資料所以擬定如下工況進(jìn)行計(jì)算：設(shè)計(jì)洪水位（取與正常蓄水位）3

43、63.50m，相應(yīng)的下游最低水位為338.0m；校核洪水位364.50m，相應(yīng)的下游水深為339.0m。</p><p><b>　　3.滲流分析的方法</b></p><p>　　采用水力學(xué)法進(jìn)行土壩滲流計(jì)算。將壩內(nèi)滲流分為若干等份，應(yīng)用維爾金斯公式和水流連續(xù)方程求解滲流流量和浸潤(rùn)線方程。</p><p><b>　　4.計(jì)算斷面及

44、公式</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)僅對(duì)河槽截面處進(jìn)行最大斷面的滲流計(jì)算，并假設(shè)地基為不透水。采用的公式：</p><p><b>　　5.單寬流量</b></p><p>　　將心墻看作等厚的矩形，則平均寬度為 ：</p><p><b>　　;</b></p>&l

45、t;p><b>　　已知 </b></p><p>　　通過心墻的單寬流量為</p><p>　　通過心墻下游壩殼的單寬流量為</p><p><b>　　計(jì)算結(jié)果見表</b></p><p>　　6. 總的滲流量計(jì)算</p><p>　　從地質(zhì)地形平面圖上可以看

46、出大壩沿軸線大約長(zhǎng)為400m，沿整個(gè)壩段的滲流量為：Q=μLq 式中μ是考慮到壩寬，厚度，滲流量沿壩軸線的不均勻分布而加的折減系數(shù)，μ=0.8 </p><p>　　Q正=0.8×400×5.2=1.664×m³/s</p><p><b>　　7.浸潤(rùn)線方程</b></p><p><

47、;b>　　正常水位 </b></p><p><b>　?。ㄋ模纹路€(wěn)定計(jì)算</b></p><p>　　面板壩下游采用的是是堆石，所以C=0，常形成折線狀的滑弧面，形狀如圖2所示。圖中所示的各數(shù)據(jù)應(yīng)滿足以下關(guān)系：</p><p>　　φ´-β）-ctg（θ-φ´）-（1+）tg（φ-б）=0</p&

48、gt;<p>　　φ´=tg（tgφ/K）φ´= tg（tgφ/ K） φ´= tg（tgφ/ K）</p><p>　　查設(shè)計(jì)資料沙土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，φ=φ=φ=30º，由于設(shè)計(jì)原始資料中無相關(guān)的數(shù)據(jù)，在此也無法提供實(shí)驗(yàn)資料，所以假定 θ=25 º， б=5 º， β=10 º，φ´=φ´=

49、φ´=13 º，帶入上面三個(gè)式子中解得K=2.5> K=1.35。2級(jí)水工建筑物正常運(yùn)行情況下=。因而該假定的滑動(dòng)坡面是穩(wěn)定的。</p><p><b>　　細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、壩頂構(gòu)造</b></p><p><b>　?。?）壩頂寬度</b&g

50、t;</p><p>　　對(duì)中低壩可取5-10m，此處取B=7.0m</p><p><b>　?。?）防浪墻</b></p><p>　　采用C15水泥漿砌快石放浪墻，高為1.2m，基本尺寸見圖3，墻身每隔15m布置一道設(shè)有止水的沉陷縫，墻頂設(shè)有高2.8m的燈柱。</p><p><b>　　（3）壩頂蓋面&

51、lt;/b></p><p><b>　　2、上下游護(hù)坡馬道</b></p><p>　　（1）馬道：第一級(jí)馬道高程為82.50m，第二級(jí)馬道高程為102.50m，馬道寬為2.0m。</p><p>　?。?）上游護(hù)坡：采用目前最常用的漿砌石護(hù)坡。護(hù)坡范圍從壩頂一直到壩腳，厚度為40cm，下部設(shè)厚度均為30cm的碎石和粗沙墊層。見圖4。&

52、lt;/p><p>　?。?）下游護(hù)坡：下游設(shè)厚度為40cm的碎石護(hù)坡，護(hù)坡下面設(shè)厚度為40cm的粗沙墊層。見圖5。</p><p><b>　　3、反濾層</b></p><p>　?。?） 反濾層級(jí)配設(shè)計(jì)</p><p>　　碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于與被保護(hù)土為非粘性土，且不均勻系數(shù)～8時(shí)，其第一層反濾料的級(jí)配宜按

53、下式確定：</p><p>　　式中：——反濾料的特征粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%；</p><p>　　——被保護(hù)土的控制粒徑和特征粒徑，小于該粒徑的土分別占總重的15%；</p><p>　　——被保護(hù)土的控制粒徑和特征粒徑，小于該粒徑的土分別占總重的85%。</p><p>　　上述兩式同樣適用于選擇第二、三層反濾料,當(dāng)選擇第二

54、層反濾料時(shí)，以第一層反濾料為被保護(hù)土，而選擇第三層反濾料時(shí)，則以第二層反濾料為被保護(hù)土。</p><p><b>　　（2）設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p>　　由于設(shè)計(jì)原始資料中沒有提供各土、砂、石料的顆粒級(jí)配情況，這里無法用計(jì)算方法進(jìn)行反濾層的設(shè)計(jì)，只能參考相關(guān)規(guī)范和已建工程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。初步擬結(jié)果如圖6。</p><p><b>

55、;　　4、排水</b></p><p><b>　　（1）壩頂排水</b></p><p>　　為了排除雨水，壩頂應(yīng)做成向一側(cè)或兩側(cè)傾斜的橫向坡度，坡度宜采用2％～3％。見圖3。</p><p><b>　?。?）壩面排水</b></p><p><b>　　1）布置</

56、b></p><p>　　在下游壩坡設(shè)縱橫向排水溝。縱向排水溝（與壩軸線平行）設(shè)在各級(jí)馬道內(nèi)側(cè)。沿壩軸線每隔200m設(shè)置1條橫向排水溝（順坡布置，垂直于壩軸線），橫向排水工自壩頂直至棱體排水處的排水溝，再排至壩址排水溝?？v橫排水溝互相連通，橫向排水溝之間的縱向排水溝應(yīng)從中間向兩側(cè)傾斜，坡度取0.2%，以便將雨水排向橫向排水溝。壩體與岸坡連接處應(yīng)設(shè)計(jì)排水溝，以排除岸坡上游下來的雨水。</p>&

57、lt;p>　　2）排水溝尺寸及材料</p><p>　　尺寸擬定：由于缺乏暴雨資料，所以無法用計(jì)算的方法確定斷面尺寸，根據(jù)以往已建工程的經(jīng)驗(yàn)，排水溝寬度及深度一般采用20-40cm，具體的尺寸見圖7。</p><p>　　材料：排水溝通常采用漿砌石或混凝土預(yù)制塊。綜合考慮選用漿砌石塊石。見圖7。</p><p><b>　　3）壩體排水設(shè)計(jì)</

58、b></p><p><b>　　（1）排水設(shè)施選擇</b></p><p>　　常用的壩體排水有以下幾種形式：貼坡排水、棱體排水、壩內(nèi)排水以及綜合式排水。</p><p>　　1）貼坡排水：不能降低浸潤(rùn)線，多用于浸潤(rùn)線較低和下游無水的情況，故不選用。</p><p>　　2）棱體排水：可降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹和

59、滲透變形，保護(hù)上游壩腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體增加壩體穩(wěn)定的作用，且易于檢修，是效果較好的一種排水形式。</p><p>　　3）壩內(nèi)排水：其中褥墊排水對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差，易斷裂，且難以檢修，當(dāng)下游水位高過排水設(shè)施時(shí)，降低浸潤(rùn)線的效果將顯著降低；網(wǎng)狀排水施工麻煩，而且排水效果較褥墊排水差。</p><p>　　綜合以上分析選擇棱體排水方式。</p><p>　

60、　（2）堆石棱體排水尺寸</p><p>　　頂寬2.0m，內(nèi)坡1：1.5，外坡1：2.0，頂部最高水位須高出下游最高水位，對(duì)1、2級(jí)壩不小于1.0m，通過校核洪水位364.50m，假設(shè)相應(yīng)下游最高洪水位為339.0m，超高取1.5m，所以頂部高程為339.0+1.5=340.5m。</p><p>　　壩與地基兩岸的連接處理</p><p><b>　　

61、1、清基</b></p><p><b>　?。?)植被清理</b></p><p>　　表層雜物、雜草、樹根、表層腐植土、泥炭土、洞穴、溝、槽等清除工作采用人工配合推土機(jī)鏟推成堆；表層是耕地或松土，清除表面后，先平整，再壓實(shí)。將堤基清除的棄土、雜物、廢渣等挖掘機(jī)裝車運(yùn)至指定的棄碴場(chǎng)堆放或堆至河道開挖面隨后隨河道開挖一并運(yùn)至棄土場(chǎng)。部分大樹根擬采用挖掘機(jī)深

62、挖取出，所留坑塘在堤防填筑前根據(jù)碾壓實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行回填碾壓填平處理。</p><p><b>　?。?)表土清挖</b></p><p>　　堤基清理范圍：迎水坡為設(shè)計(jì)基面邊線外30~50cm，背水坡為設(shè)計(jì)基面邊線外30~50cm。</p><p>　　表土清挖根據(jù)堤圍地形情況，分階段分層進(jìn)行。劃分層次以后，挖掘機(jī)進(jìn)行表土淺挖，淺挖標(biāo)準(zhǔn)為現(xiàn)狀標(biāo)高

63、以下20~30cm，推土機(jī)集料，挖掘機(jī)裝車，自卸汽車運(yùn)土到棄渣場(chǎng)堆放。在清挖過程中修筑截水溝，設(shè)置必要的排水設(shè)施。為達(dá)到壓實(shí)度要求，在清除表層浮土后擬采用壓路機(jī)將清理痕跡碾壓至平整。</p><p>　　高低結(jié)合處先用推土機(jī)沿堤軸線推成臺(tái)階狀，交接寬度不小于50cm，地表先進(jìn)行壓實(shí)及基礎(chǔ)處理，測(cè)量出地面標(biāo)高，斷面尺寸。</p><p>　　2、覆蓋層的防滲處理</p><

64、;p><b>　?。?）粘性土截水槽</b></p><p>　　截水槽是均質(zhì)壩體、斜墻或心墻向透水基地中的延伸部分。其做法是：在壩軸線處或靠近上游的透水壩基上，平行于壩軸線開挖直達(dá)不透水層的梯形斷面，底寬有回填土的允許滲透坡降（一般砂壤土為3，壤土為3～5，粘土為5～10）和施工條件（不小于3.0m）確定，邊坡應(yīng)根據(jù)開挖后壩基的穩(wěn)定性確定，一般不陡于1:1～1:1.5，回填與壩體防滲

65、材料相同的材料（兩側(cè)可設(shè)過渡層或反濾層），分層壓實(shí)，與壩體防滲體連成整體。適用深度小于15m的砂礫層，太深則開挖困難。</p><p><b>　?。?）混凝土防滲墻</b></p><p>　　砂礫石層深度在80m以內(nèi)時(shí)采用該方法。具體方法是用鉆機(jī)或其他設(shè)備在土層中造圓孔或槽孔，再在孔中澆混凝土，最后連成一片形成一道整體的混凝土防滲墻。</p><

66、;p><b>　　（3）灌漿帷幕</b></p><p>　　當(dāng)砂卵石層很厚時(shí)，可采用灌漿帷幕防滲。施工方法是：先用旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)造孔，同時(shí)用泥漿固壁，鉆完孔后在孔中注入填料，插入帶孔的鋼管，待填料凝固后，在帶孔的鋼管中置入雙塞灌漿器，用一定壓力將水泥漿或水泥粘土漿壓入透水層的空隙中。待漿液凝固后，就形成了防滲帷幕。</p><p><b>　?。?）防滲

67、鋪蓋</b></p><p>　　這是一種由粘性土做成的水平防滲設(shè)施，是斜墻、心墻或均質(zhì)壩體向上游延伸的部分。它不能完全截?cái)酀B流，只是通過延長(zhǎng)滲徑的辦法，降低滲透坡降，減小滲透流量。防滲鋪蓋厚度不小于0.5～1.0m，與斜墻連接處常達(dá)3～5m。</p><p>　　綜上所述，采取粘性土截水槽較好。</p><p>　　3、壩與兩岸連接處理</p&g

68、t;<p>　　大壩與兩岸的連接，必須防止接觸面的集中滲流，防止因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫，以及水流對(duì)上下游壩坡和壩腳的沖刷。土質(zhì)防滲體與混凝土建筑物的連接面應(yīng)有足夠的滲徑長(zhǎng)度。壩體與混凝土建筑物采用側(cè)墻式連接時(shí)，土質(zhì)防滲體與混凝土面結(jié)合的坡度不宜陡于1:0.25，下游側(cè)接觸面與土石壩軸線的水平夾角宜在85～90之間。連接段的防滲體宜適當(dāng)加大斷面，或選用高塑性粘土填筑并壓實(shí)，且在結(jié)合面附近加強(qiáng)防滲體下游反濾層等。</p