水工建筑物土石坝课程设计范本模板Word文件下载.docx

1、。2孔隙压力305。3地震力35. 稳定分析方法 305.3 计算工况 314稳定计算35.4。1瑞典圆弧滑动法 3第章 细部构造366。1坝顶构造 3 护坡366. 反滤层7排水体 40. 马道2第1章 基本资料.1工程概况ZF水库位于H河干流上,水库控制流域面积490m2,库容50508m3。水库以灌溉发电为主,结合防洪，可引水灌溉农田。214亩，远期可发展到114亩灌区由一个引水流量为45m3/s的总干渠和四条分干渠组成,在总干渠渠首及下游24km处分别修建枢纽电站和Z电站,总装机容量345MW，年发电量1。910kWh.水库防洪标准为百年设计,万年校核枢纽工程由挡水坝、溢洪道、导流泄洪

2、洞、灌溉发电洞及枢纽电站组成。2水文与水利规划.气象流域年平均降雨量6861m，7集中在69月,多年年平均气温9,多年平均最高气温29。1（6月），多年平均最低气温14.3（月）,多年平均最大风速9m/s,水位7。1m时水库吹程5。 水利计算防洪运用原则及设计洪水的确定.本水库属二级工程。水库建筑物按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核。由于采用的洪水计算数值中未考虑历史特大洪水的影响，故用万年一遇洪水作为非常保坝标准对水工建筑物进行复核。水库排沙和淤沙计算。水库回水长2km，河道弯曲，河床宽30m左右，河床比降为2.2%,是个典型的河道型水库。3地形地质条件：000坝址附近地形图、建议坝轴线地

3、质图见附图。1.库区工程地质条件库区两岸分水岭高程均在820m以上,基岩出露高程,大部分在00左右,主要为紫红色砂岩，间夹砾岩、粉砂岩和砂质页岩。新鲜基岩透水性不大。未发现大的构造断裂，水库蓄水条件良好.H河为山区性河流,两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大,库区也未发现重要矿产。表2 F水库工程特征值序号名 称单 位数 量备 注1设计洪水时最大泄流量m/s 00。00其中溢洪道815相应下游水位m700.552校核洪水时最大泄流量m3/s6 30.00其中溢洪道5005。603水库水位校核洪水位（P=0.1）77.40设计洪水位（P=1%）768。1兴利水位67。2汛限

4、水位70。70死水位37。水库容积总库容18m305校核洪水位设计洪水位库容08m363防洪库容10m31.6兴利库容10351其中共用库容死库容05库容系数50.506调节特性多年.坝址区工程地质条件H河在Z水库坝址区呈一弯度很大的“S形。坝段位于“S”形的中、上段。坝段右岸为侵蚀型河岸,岸坡较陡,基岩出露。上下坝线有约300 长的低平山梁（单薄分水岭）,左岸为侵蚀堆积岸,岸坡较缓，有大片土层覆盖。右岸单薄分水岭是QH河环绕坝段左岸山体相对侧向侵蚀的结果。坝址区基岩以紫红色、紫灰色细砂岩为主,间夹砾岩、粉砂岩和少数砂质页岩。地层岩相变化剧烈,第四系除厚度不大的砂层、卵石层外,主要是黄土类土,

5、在大地构造上处于相对稳定区，未发现有大的断裂构造迹象。坝址区左岸有一大塌滑体，体积约5043，对工程布置有一定影响.本区地震基本烈度为度，建筑物按7度设防。（1） 上坝址上坝址位于坝区中部背斜的西北,岩层倾向H河上游。河床宽约30m,河床砂卵石覆盖层平均厚度5m，渗透系数102c/s。一级阶地（）表层具中偏强湿陷性。左岸30m高程以上为三级阶地（Q2）具中偏弱湿陷性。岩基未发现大范围的夹层，基岩的透水性不大.河床中段及近右岸地段，沿13-111 1510414各钻孔连线方向,在岩面下217m深度范围内,有一强透水带,W=5.4630l/sm，下限最深至基岩下约80。基岩透水性从上游向下游有逐渐

6、增大的趋势,左岸台地黄土与基岩交界处的砾岩（最大厚度m）透水性强,渗透系数K10m/。左岸单薄分水岭岩层仍属于中强透水性,平均W=.48lsm，应考虑排水，增加岩体稳定。（2） 下坝址位于上坝址同一背斜的东南翼，岩层倾向下游；河床宽约120m,左岸为二、三级阶地，右岸731m高程以下为基岩,以上为三级阶地.土层的物理力学性质见“工程地质剖面图。左岸基岩有一条宽200250m呈北北东方向的强透水带,右岸Z沟单薄分水岭的透水性亦很大,左右岸岩石中等透水带下限均可达岩面下80m左右.河床地段基岩透水性与中等透水带厚度具有从上游向下游逐渐变小的趋势。下游发现承压水，二、三级阶地砾石层透水性与上坝线相同

7、,左岸坝脚靠近塌滑体。建筑材料及筑坝材料技术指标的选定库区及坝址下游土石料丰富，有利于修建当地材料坝。（） 土料。坝址上、下游均有土料场,储量丰富,平均运距小于.5km。根据15组试验成果统计，土料平均粘粒含量为.4,粉粒55。9%,粉砂17。%，其中2属粉质粘土，6。%属重粉质壤土,14。3属中粉质壤土。平均塑性指数1。1，比重7。kNm。最大干重度6。7k/m3,最优含水量205，渗透系数0。4410-cm/s。具有中等压缩性,强度特性见表3。（2）砂砾料。主要分布在河滩上,储量为0104m3,扣除漂石及围堰淹没部分，可利用的砂砾料约100151104m3。其颗粒级配不连续，缺少中间粒径，

8、根据野外29组自然坡度角试验,4组室内试验分析，统计成果分析如下：天然重度18.7k/m，软弱颗粒含量。6%。颗粒组成见表。砂的储量很少，且石英颗粒少，细度模数很低,不宜作混凝土骨料，砂（mm）的相对紧密度为0.9。（3）石料.坝址区石料较多，运距均在以内，为厚层砂岩,储量可满足需要。溢洪道、导流洞出碴也可利用。表 土料的强度特性试验方法统计方法抗剪强度指标（o）C（kN。cm-2）饱和固结快剪（5组）算术平均23。2780算术小值平均2。993快剪（2组）1.542.31.30.93（18组）21。31.01.42.68820。3356。50833。3.56（组）8.84512。752.93

9、2908。0三轴不排水剪（10组）0。825。20（组）3。0。80。三轴饱和固结不排水剪（6组）1。42022。30.5野外自然坡度角（29组）35。31。室内剪切试验31.1029.031.0029。表4 砂砾料颗粒组成粒径（mm）1200二101.0重要33.36.334.003120030三0。中等.672.04.01。33033350四1。01一般20.33.00.2330。035010五0.330030永久性建筑物级别临时性建筑物级别主要建筑物次要建筑物表5 水工建筑物级别表6 水工建筑物的结构安全级别水工建筑物级别水工建筑物的结构安全级别2、34、本工程水库库容为5.05108m

10、3,所以该工程为等工程。主要建筑物大坝、溢洪道级别为级。3 枢纽布置2.3.1 导流泄洪洞沿洞线周围岩石厚度大于三倍开挖洞径，出口段已避开塌滑体的东边界，沿线岩层、岩性主要为粉砂岩、细砂岩及砾岩，岩石较为坚硬,坚固系数Fk=4,单位弹性抗力系数K0=20Ma/m,弹模E=0.404MPa,透水性较大。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稳定,免除由内水压力引起的后果,建议该段修建无压洞。2 溢洪道上坝线方案溢洪道堰顶高程757m,沿建筑物轴线岩层倾向下游。岩性主要为坚硬的细砂岩,其中软弱层多为透镜体,溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的。下坝线溢洪道堰项高程

11、750。基础以下10m左右为砂质页岩及夹泥层,且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大,对建筑物安全不利。3灌溉发电洞及枢纽电站上坝线方案沿线基岩以厚层粉砂岩为主,岩石完整,透水性不大，洞顶以上岩层厚度较小在建筑物的基岩岩面上有5厚的砾岩及厚度不等的亚粘土层,电站厂房处岩石风化层厚度约56m,对其产生的渗漏及土体坍塌应采取必要的工程措施，灌溉发电洞则布置在左岸东凹沟附近三级阶地上。下坝线方案沿线全为基岩，工程安全比较可靠。可将灌溉发电洞移至上坝线溢洪道轴线西侧40m左右.结论：导流泄洪洞，上下方案布置位置相同,均为左岸;溢洪道,上坝线方案宜布置在左岸单薄分水岭，下坝线方案宜布置在右岸Z沟；灌溉发电洞

12、及枢纽电站,上坝线方案可布置在左岸东凹沟附近三级阶地上。可将灌溉发电洞移至上坝线溢洪道轴线西侧40m左右。31坝型确定土石坝按坝高可分为:低坝、中坝和高坝。我国碾压式土石坝设计规范（SDJ1884）规定：高度在3米以下的为低坝,高度在3070米间的为中坝,高度超过70米的为高坝。土石坝坝高均从清基后的地面算起。 土石坝按其施工方法可分：碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝和定向爆破坝等。应用最为广泛的是碾压式土石坝土石坝坝型的选择的有关因素很多，其中主要的是坝址附近的筑坝材料。除了含腐殖质太多的土料外,所有的土石料都可筑坝，只要适当的配置在坝体部位即可不适合作防渗体的土料,用一定的施工方法或

13、加工处理后也可作防渗料。除筑坝材料是坝型选择的主要因素外,还要根据地形、地质条件、气候条件、施工条件、坝基处理方案、抗震要求、人防要求等各种因素进行研究比较,初选几种坝型，拟定断面轮廓，进一步比较工程量、工期、造价,最后选择技术上可靠、经济上合理的坝型。按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类,碾压式土石坝可分为以下几种主要类型:均质坝:坝体主要有一种土料组成,同时起防渗和稳定的作用。土质心墙坝:由相对不透水或弱透水土料构成中央防渗体，而以透水土石料作为下游支撑体。c土质斜墙坝:由相对不透水或弱透水土料构成上游防渗体，而以透水土石料作为下游支撑体.d.多种土质坝:坝体由多种土料构成,以细粒

14、土料建成中央或靠近上游的防渗体,坝体其他部位则由各种粗粒土料构成。e人工材料心墙坝:中央防渗体由沥青混凝土或混凝土、钢筋混凝土构成，坝壳由透水或半透水土石料组成.f.人工材料面板坝：坝的支撑体由透水或半透水土石料组成,上游防渗面板由钢筋混凝土、沥青混凝土或塑料薄膜等材料构成。根据地形、地质、建筑材料、施工情况、工程量、投资等方面,综合比较选定坝型。类别土质防渗心墙土质防渗斜墙均质坝对地形无特别要求对地质无特别要求工程量只需要按照卸料铺料碾压取样等工序流水作业,相对来说,工程量较小。斜墙坝由于抗剪强度较低的防渗体位于上游面,故上游坝坡较缓,工程量大。一般来说,所用的土料渗透系数小，施工期坝体内会

15、产生孔隙水压力，影响抗剪强度，所以坝坡较缓,工程量大。建筑材料库区当地下游土石料丰富,有利于修建防渗墙的各种材料，无需另外购买库区当地下游土石料丰富，有利于修建防渗墙的各种材料，无需另外购买适用条件不仅适宜低坝,也适宜于髙坝一般使用于中、低高度坝本设计土坝是高坝，因此均质坝不适合,而斜墙对于沉降以及地震的适应能力比心墙小,因此防渗体定为粘土心墙。结论:本设计土坝选择坝型为心墙坝。第3章 坝工设计3.1 土石坝断面设计土石坝断面设计的基本尺寸主要包括：坝顶高程、坝顶宽、上下游坡度、防渗结构、排水设备的形式及基本尺寸。根据设计规范的要求及参照已建工程的经验数据，并考虑本工程的具体情况，对本工程的各

16、项数据设计如下.1.1坝顶高程由于土石坝是不允许漫项溢流的，因此坝顶高程由水库静水位加上风浪壅水增加高度、坝面波浪爬高及安全超高确定，同时坝顶高程的计算,应同时考虑以下3种情况:（1）设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高;（2）校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高;（3）正常高水位加非常运用情况的坝顶超高再加地震区安全超高。坝顶超高按下式计算：Y=R+e+A式中：坝顶在水库静水位以上的超高；-最大波浪在坝坡上的爬高e最大风壅水面高度;A安全加高查碾压式土石坝设计规范有： 式中:e - 计算处的风壅水面高度，mD 风区长度, 5.5KmK-综合摩阻系数3。610-6- 计算风向与坝轴线法线的夹角5W

17、 计算风速, /。 W=（1。）=298m坝前平均水深768.1m； 可忽略不计由于D10km,且=1020ms,（查土坝设计-2） 上游坝坡较缓初步采用:3.0故an1/3.0=0。3外层上游坝壳为砌石 取k=。8（查水利水电工程建筑物表-1）3。2k2han3。1.14.33=0.6m水利水电工程建筑物247正常运行情况下坝顶超高Y+e+A=。96=16非正常运行情况下坝顶超高Y=R+e+A=0.9+0。5=1.6m坝顶高程取以下三种情况的最大值（1）校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高： H=7740m+1。46m=771。86 （2） 正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高：H76.20m+1.9