湖北省水库除险加固工程设计方案说明书毕业论文设计.docx

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湖北省水库除险加固工程设计方案说明书毕业论文设计

1综合说明

1.1绪言

1.1.1工程概况

XX水库位于湖北省XX县XX镇XX村，拦截XX支流XX河。

地理位置东经115°20′，北纬30°18′，坝址以上承雨面积2.7km2,总库容356.3万m3,于1963年11月动工兴建，1965年4月竣工投入运行。

该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小

（一）型水利枢纽工程。

枢纽工程主要建筑物包括主坝、副坝、溢洪道和灌溉输水管。

主坝为粘土心墙坝，最大坝高22.5m，坝顶高程47.95m（黄海高程，下同），坝顶长138m，宽5m。

心墙顶高程46.25m，顶宽2m，两侧坡比1:

0.2，心墙轴线距坝顶上游1.5m。

大坝由上至下临水面坡比为1:

4.0和1:

3.15,平台高程和宽度分别36.20m和10.80m，背水面坡比为1:

2.1和1:

2.4，平台高程和宽度分别38.95m和1.4m。

反滤坝顶高程33.85m，高7.0m，长92.8m，内外坡比分别为1：

1和1:

2.1。

反滤坝顶有过坝对外交通公路，主坝迎水坡面设有0.3m厚的干砌块石护坡，背水面为草皮护坡。

钢筋砼结构过坝渠位于主坝背水坡高程35.00m处，断面b×h=1.0×1.0m，全长90m，进口渠底高程35.50m，过流能力0.6m3/s，纵坡降1/1000。

其边墙和底板厚度均为0.2m。

副坝位于库尾的三合铺，为粘土心墙坝，最大坝高5.37m，坝顶高程47.45m，坝顶长166m，宽4.0m。

副坝临水面和背水面坡比均为1:

2.0左右，心墙顶高程47.45m，顶宽1m，坡比1:

0.15，轴线与坝顶轴线重合。

迎水坡未护砌，背水面坡脚无反滤坝，两侧坝坡灌木丛生，形状极不规则。

开敞式溢洪道位于主坝左端约220m处山坳中，未护砌。

溢流堰型式为宽顶堰，宽度2.8m，堰顶高程45.83m；其后陡坡段开挖未完成，尾水无出路，。

输水管位于主坝左坝端，内径1.0m，管壁厚0.3m，为圆形钢筋混凝土坝下埋管，设计最大泄量5.0m3/s，进口高程36.07m，全长59.50m，纵坡1/200。

输水管进口设有排架柱式启闭塔，内置工作闸门和检修闸门各一扇，配套15t手摇螺杆启闭机1台，启闭台与坝顶同高，高程为47.95m，启闭室3.6×3.6m，工作闸门为φ700圆筒活塞铸铁闸门，检修闸门为1×1m铸铁平板闸门。

XX水库原设计灌溉面积0.7万亩，保护区人口2.0万人。

保护耕地1.8万亩。

1.2水文

XX流域地处亚热带季风气候区，气候温和，雨量充沛。

流域多年平均降水量1410mm，年内分布不均匀，主要集中在4月～10月。

根据气象部门提供的资料，水库正常运用情况下设计风速为22.5m/s，非常运用情况下校核风速为15m/s。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，本次初步设计确定的洪水标准为：

50年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核。

XX水库为小型水库，无实测降雨量资料。

因此，本次初步设计洪水计算采用直接查算《湖北省暴雨径流查算图表》和《湖北省可能最大暴雨图集》（以下简称《图表》和《图集》）中瞬时单位线法的方法推求各种频率的暴雨，进而推求各种频率的洪水，成果为：

P=0.2%时入库最大洪峰88.5m3/s，最大下泄流量7.48m3/s，库水位46.61m；P=2%时入库最大洪峰65.80m3/s，最大下泄流量2.83m3/s，库水位46.36m。

1.3地质

1.3.1地形地貌

水库区地貌属大别山南部丘陵区，坝址位于蕲河二级支流余河港的上游，地貌上呈缓坡U形河谷地貌特征。

坝址段余河巷自南西流向北东，河道宽约3-4m。

坝址区为构造剥蚀丘陵地形，山顶一般呈浑圆状，高程约在62m，左岸地形较为平坦，右岸地形较陡，约在30°左右。

坝区周围库岸较平缓，库岸稳定，无滑坡、崩塌等物理现象。

1.3.2地层岩性

根据《中华人民共和国区域地质调查报告》（XX幅1∶20万）区域地质资料和实地查勘，坝址区出露地层为大别晋宁期侵入岩；片麻状花岗岩（r1-2），岩石遭受比较强烈的区域变质作用，岩石的蚀变，主要为高岭石化、绿泥石化较强烈。

岩性主要为片麻状花岗岩。

1.3.3地质构造与地震

本区在大地构造上为秦岭东西向构造带，淮阳山字型构造及中国东部新华夏系构造第二窿起带等三大构造体系相交汇之部位，是一个相当活动的构造区。

XX水库位于大别晋宁期侵入岩余凉亭岩体北东部。

岩体侵入福主庙向斜北翼的飞虎山组的片麻岩中，与围岩呈侵入接触，东南部为白垩第三纪所覆盖。

现场调查，坝址区主要表现为节理较发育，未见有区域断裂通过。

依据《中国地震动参数区划图》（GB18306～2001），工程区所在地地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为Ⅵ度。

1.3.4水文地质条件

坝址区含水层根据其埋藏条件和含水层的性质可划分为孔隙含水层、裂隙含水层和孔隙-裂隙混合含水层三种类型。

孔隙含水层主要分布于第四系松散堆积层，河流冲积层、大坝两岸低山至坡脚处，厚度数米。

孔隙-裂隙含水层主要分布于基岩强风化岩体上，主坝、坝基厚度约0.5～2.0m；副坝坝基强化风岩体未钻穿，分析最大厚度约10～20m。

基岩裂隙含水层分布在上述强风化以外的基岩中，其含水量主要受节理裂隙的发育程度控制，一般含水量较少，水力联系差，局部节理裂隙密集带含水量较大。

微风化与新鲜较完整岩体为相对隔水层，仅部分节理裂隙破坏其局部的隔水性能。

地下水的补给方式主要为大气降水，次为地表水向下入渗补给。

地下水向低洼地带径流排泄。

1.3.5主、副坝坝基及坝肩岩体结构特征及透水性

主坝坝基（肩）出露地层为大别～晋宁期侵入岩，主要岩性为片麻状花岗岩。

根据岩体风化带划分标准，坝基（肩）岩体风化带可划分为强风化带、弱风化带和微风化带，各风化带厚度及分布具明显的差异特征。

左坝肩对应（0+033）强风化岩体厚度0.70m，下限高程32.0；河床段对应（0+066）强风化岩体厚度0.45m，下限高程25.0m；右坝肩对应（0+096）强风化岩体厚度1.8m，下限高程29.41m。

副坝主要岩性为片麻状花岗岩，左坝肩对应（0+041），揭露强风化岩体厚度14.4m，坝基对应（0+068），揭露强风化岩体厚度14.83m，右坝肩对应（0+120），揭露强风化岩体厚度7.54m。

从压水试验可以看出：

主坝坝基、左右坝肩强～弱风化岩体具中等透水性，副坝坝基、左右坝肩强～弱风化岩体具中等透水性。

1.3.7主、副坝坝体心墙料的物质组成及透水性

从勘察资料可以看出：

主坝心墙填料的物质成分不均一，以中壤土为主，部分为重粉质壤土，局部为重壤土，棕黄～棕褐色。

心墙土体中夹有单层厚度5～10cm不等的风化岩屑或风化岩碎块，主要分布在心墙土体的上部。

心墙室内颗分：

砾含量均值1.8%，砂粒含量均值41.9%，粉粒含量均值36.7%，粘粒含量均值19.6%，心墙粘性土料符合防渗体质量要求。

室内击实试验，心墙的最大干密度1.78g/cm3，最优含水量16%，室内心墙试验的干密度1.53～1.79g/cm，均值1.66g/cm，平均压实度93.2%，最小压实度86%。

心墙压实度未达到《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求。

从室内试验结果看出，主坝心墙的渗透系数3.10×10-4～1.85×10-5cm/s,平均值1.36×10-4cm/s。

钻孔注水试验渗透系数2.75×10-4～7.15×10-4cm/s,平均值5.08×10-4cm/s。

心墙具10-4cm/s量级，其渗透系数不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定的心墙防渗体不大于1×10-5cm/s的要求。

副坝心墙填筑料主要为重粉质壤土。

砂粒含量均值42.3%，粉粒含量均值36.4%，粘粒含量均值23.3%，心墙粘性土料符合填筑防渗体质量要求。

室内击实试验，心墙料的最大干密度1.78g/cm3，最优含水量15.9%。

室内试验心墙的干密度1.32～1.71g/cm3，平均值1.51g/cm3，平均压实度84.8%，最小压实度74.2%。

心墙压实度未达到《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求。

心墙室内试验渗透系数1.14×10-4～1.71×10-4cm/s,平均值1.42×10-4cm/s。

钻孔注水试验渗透系数5.89×10-4～7.36×10-4cm/s,平均值6.71×10-4cm/s。

心墙具10-4cm/s量级，其渗透系数不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定的心墙防渗体不大于1×10-5cm/s的要求。

1.3.8主、副坝坝壳代料层的工程性状和透水性

主坝坝壳代料（粗粒料）为主，砾含量均值53.7%，砂粒含量均值44.6%，小于0.075，细粒含量均值1.7%，代料（粗粒料）符合心墙坝坝壳质量要求。

坝壳代料（壤土）砾含量均值1.4%，砂粒含量均值48.4%，粉粒含量均值30.8%，粘粒含量均值19.4%，代料（壤土）不符合心墙坝坝壳质量要求。

坝壳代料（粗粒料）标准贯入试验锤击数7～20击，呈松散～中密状态，按《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝壳砂土的相对密度Dr≥0.70，呈密实状态，坝壳料压实度不满足规范要求。

主坝坝壳代料（粗粒料），钻孔注水试验K=3.8×10-3～8.7×10-3cm/s，均值6.25×10-3cm/s,具中等透水性，渗透系数符合规范要求，坝壳代料的渗透系数大于1×10-3cm/s的要求。

代料壤土，室内试验渗透系数为2.31×10-4～2.33×10-4cm/s,平均值2.32×10-4cm/s，不符合规范要求。

副坝坝壳代料为良好级配砾，分析良好级配砾，代料符合心墙坝坝壳填料质量要求。

坝壳代料的标准贯入试验锤击数为3击，呈松散状态，按《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝壳砂土的相对密度Dr≥0.70，呈密实状态，坝壳料的压实度不满足规范要求。

副坝坝壳代料良好级配砾分析其渗透系数为10-3cm/s量级，符合心墙坝壳料质量指标。

1.3.9溢洪道工程地质条件及评价

经地质测绘调查，溢洪道的地基为片麻状花岗岩，为强风化岩体，岩质边坡亦为强风化岩体，左右边坡较稳定。

左岸边坡坡度约30°,岸坡高约3.2m；右岸边坡坡度约20～25°，岸坡高约2.5m。

出口尾水渠与灌溉西干渠斜交流入河道，溢洪时将冲刷下游农田和西干渠。

溢洪道处无大断裂构造，发育于如下三组节理：

（1）走向NW335～354°，倾向SW或NW，倾角65-83°；

（2）走向NE20～25°，倾向SE或NW，倾角75～85°；

（3）走向NW315°，倾向NE，倾角67°。

上述节理迹长3～5m，强风化岩体中充填泥砂物。

1.3.10输水管工程地质条件及评价

输水管地基为片麻状花岗岩，岩体为强风化，地基均匀，不存在不均一沉降不良地质现象。

1.3.11天然建筑材料

经调查和取样，天然建筑材料粘土料场位于在场区上游的县城关以北的长岭岗，运距25km；砂料场位于县城以西的西河驿的XX中，运距15km；块石料场位于县城以南，运距20km；碎石料场位于武穴和XX交界处的艮山，运距60km，交通方便。

砂料场一般为中砂，其质量经当地有关部门检测，主要矿物成分为石英与长石，砂质量较好，储量丰富。

块石料岩性为石料为花岗岩，质地较新鲜坚硬，抗压强度一般大于60Mpa，料场在开采，储量丰富。

碎石料可直接采购，料场岩性为灰岩，质地较新鲜坚硬，数量与质量均可满足要求。

料场位于副坝右端库内的山丘上，为片麻状花岗岩的风化粗砂，储量丰富。

1.4工程任务与规模

1.4.1历年出现的险情

1964年7月4日已完工的输水管检查情况：

13节与14节交界处两处小眼泉水，8节靠山边1处1m长、0.3m宽、0.3m厚的砼脱落，未处理。

1964年已施工过程中发现反滤坝发生沉陷，并有一小股渗流，外带黄泥，但是追挖，但未及源头，发现水是从