【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 題目：TJ土石壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)摘 要我國(guó)是擁有水庫(kù)最多的國(guó)家，水庫(kù)對(duì)國(guó)民生產(chǎn)生活用水具有重要的意義。土石壩是我國(guó)水利工程中各種壩型應(yīng)用最多的一種，但由于其建設(shè)時(shí)期的歷史特殊性，多數(shù)土石壩存在著不同程度的設(shè)計(jì)缺陷或質(zhì)量問(wèn)題。該文主要進(jìn)行了下列工作:回顧總結(jié)了我國(guó)土石壩發(fā)展的基本概況及運(yùn)行現(xiàn)狀，對(duì)土石壩病害的種類(lèi)及評(píng)判方法進(jìn)行歸納。綜述了土石壩加固技術(shù)及方法，對(duì)各種除險(xiǎn)加固措施進(jìn)行了分析比較，并對(duì)TJ水庫(kù)除險(xiǎn)加固進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，結(jié)合壩體蓄水后不同水位條件下壩體浸潤(rùn)線的變化，分析模擬水位的變化對(duì)壩體穩(wěn)定性和變形等方面的影響。從大壩病害勘察、分析，到除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)直至工程施工處理均進(jìn)行了較為全面的討論。關(guān)鍵詞：土石壩；除險(xiǎn)加固；滲流分析；穩(wěn)定分析AbstractOur country is one of the nations owning the largest quantity of reservoirs in the world, and the reservoir plays a great role in the life and production of our people. The earthrock dam is the most frequentlyused dam in hydraulic engineering in our a result of the largescale construction，most of the earth rock dams exist design or quality problems in different degree. In the paper the following work is mainly reviews and summarizes the development and operation of arthrock dams in China,induces the various disease of earthrock dams and its measure of judgement。The monly used technical method of reinforcement in earthrock dam’s strengthen is summarized to be analyzed and pared. Combining the different water level in the dam after used，primarily analyze the influence on the stress in the dam produced by the changing of water level.The paper has done some research systematically on the procedure of doing away with the dangerous conditions of the TJ Reservoir and its reinforcement as well as the survey and analysis of the diseased dam,the reinforcement design,and the treating of construction.Key words: earthrock dam。 reinforcement of dangerous dam。seepage analysis。 stability analysis目 錄第一章 緒論 1 引言 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 研究目標(biāo) 2第二章 土石壩的病害及處理技術(shù) 1 土石壩的病險(xiǎn)及特征 1 土石壩病害的主要原因 3 加固方法分類(lèi)及選用原則 3 方法選用原則 3 加固方法分類(lèi)及適用范圍 4 加固新技術(shù)應(yīng)用 5第三章 TJ水庫(kù)工程概況 7 基本情況 7 水文 7 流域概況 7 設(shè)計(jì)洪水 8 工程地質(zhì)與工程質(zhì)量 10 區(qū)域地質(zhì)概況 10 溢洪道工程地質(zhì) 11 工程除險(xiǎn)加固的必要性 11 工程規(guī)模和任務(wù) 12 工程等級(jí)及建筑物級(jí)別 12 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn) 12 洪水調(diào)節(jié) 12 工程除險(xiǎn)加固的任務(wù) 12 基本資料 13第四章 TJ水庫(kù)除險(xiǎn)加固復(fù)核 14 壩頂高程復(fù)核 14 基本資料 14 壩頂超高計(jì)算 16 滲流及滲透穩(wěn)定復(fù)核 18 土石壩滲流原因 18 滲流計(jì)算的任務(wù) 19 基本資料 19 計(jì)算過(guò)程 23 壩坡穩(wěn)定性復(fù)核計(jì)算 25 計(jì)算方法的選取 25 具體參數(shù)選擇 25 計(jì)算工況 26 最小安全系數(shù)的選取 27 具體計(jì)算過(guò)程 28 結(jié)論 30 壩體變形分析 30第五章 TJ大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì) 31 防滲加固設(shè)計(jì) 31 處理方法介紹 31 方案的選擇 31 方案說(shuō)明 32 防滲處理后滲流計(jì)算 33 上游塊石護(hù)坡設(shè)計(jì) 35 干砌石護(hù)坡 35 拋石護(hù)坡 36 下游壩面排水設(shè)計(jì) 36 下游貼坡排水設(shè)計(jì) 37 大壩白蟻防治 38 白蟻預(yù)防 38 白蟻誘殺 38 灌漿處理 39 環(huán)境保護(hù)與水土保持 39 環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì) 39 水土保持設(shè)計(jì) 39第六章 結(jié)論與展望 40參考文獻(xiàn) 42附錄 計(jì)算書(shū) 44致 謝 71第一章 緒論 引言我國(guó)是世界上擁有土石壩最多的國(guó)家之一。截止到2000年年底統(tǒng)計(jì), ,其中大型水庫(kù)420座,中型水庫(kù)2704座, ，這些水庫(kù)大壩絕大部分是土石壩。土石壩工程在防洪抗旱中發(fā)揮了重要的作用，促進(jìn)了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高了人民生活水平。但由于當(dāng)時(shí)特定的歷史條件，存在嚴(yán)重的“三邊”（邊勘測(cè)，邊設(shè)計(jì)、邊施工）現(xiàn)象，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，質(zhì)量控制不嚴(yán)，尾工和隱患較多，時(shí)刻威脅下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全，限制了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，其除險(xiǎn)加固的重要性和必要性為人民所認(rèn)識(shí)，各地都在進(jìn)行病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固。而搞好病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固，必須搞好除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀土石壩是最普遍的一種壩型，無(wú)論是在中國(guó)，還是在世界其它各國(guó)，與其它壩型相比較，土石壩都占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。二十世紀(jì)六十年代以前，中小型壩多采用土石壩，高壩多采用混凝土壩，近幾十年來(lái)，這種趨勢(shì)發(fā)生了改變，在整個(gè)5060年代，各類(lèi)壩型在壩建設(shè)中的比例的變化情況為堆石壩增加19%，%，%，%%。據(jù)1981年的資料，25座壩高超過(guò)200m的水庫(kù)中，大壩屬土石壩的有16座，在86座裝機(jī)容量超過(guò)106kw的水電站大壩中，有59座是土石壩，這說(shuō)明在高壩大庫(kù)中，土石壩所占的比重越來(lái)越大。就總體而言，%。由表11和表12知國(guó)內(nèi)外發(fā)展具體情況。表11 全世界不同壩型建造數(shù)量和百分比壩型全世界數(shù)量百分比%中國(guó)數(shù)量百分比%美國(guó)數(shù)量百分比%土石壩2884517305934584重力壩3953519528拱壩1527719163支墩壩、連拱壩4735263表12 建壩總數(shù)中土石壩的發(fā)展比例年份全世界（含中國(guó)）全世界（不含中國(guó)）中國(guó)195019511977197819821982近代土石壩在試驗(yàn)技術(shù)、設(shè)計(jì)理論、施工設(shè)備與工藝等方面,已取得了令人矚目的成就,進(jìn)而推動(dòng)了土石壩型的日趨成熟和發(fā)展。土石壩緊隨時(shí)代的步伐,不斷地從新技術(shù)、新工藝中獲取發(fā)展的動(dòng)力,不斷地發(fā)展,成為壩工建設(shè)的主要壩型,它們?cè)趬喂そㄔO(shè)中的作用將越來(lái)越大,影響將越來(lái)越深遠(yuǎn)。目前，關(guān)于國(guó)外病險(xiǎn)水庫(kù)大壩的治理措施的報(bào)告及相關(guān)文獻(xiàn)還比較少。在美國(guó)，主要致力于服務(wù)大壩安全管理的基于確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)的大壩安全決策研究、大壩應(yīng)急管理和報(bào)警系統(tǒng)等非工程措施的研究。在日本，主要致力于由于大壩工程新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，如預(yù)制混凝土構(gòu)件、高流動(dòng)性混凝土、老壩擴(kuò)建等新技術(shù)研究，這些技術(shù)可縮短了施工工期，降低了工程造價(jià)，保護(hù)環(huán)境。另外，日本的水利工程基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控管理，工作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)和監(jiān)視屏幕掌握工程運(yùn)行情況，可遠(yuǎn)距離遙控操作閘門(mén)等設(shè)備的啟閉。 研究目標(biāo)評(píng)價(jià)大壩的安全狀況，掌握工程運(yùn)行性態(tài)和提高工程的安全保障，加快病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固進(jìn)程，早日根治工程存在的不安全隱患，發(fā)揮水庫(kù)應(yīng)有的效益。目前，TJ大壩存在較嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，不能在設(shè)計(jì)條件下正常運(yùn)行，屬于Ⅲ類(lèi)病險(xiǎn)水庫(kù)大壩，需要盡快對(duì)該大壩進(jìn)行全面的除險(xiǎn)加固。通過(guò)對(duì)該大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，合理有效的指導(dǎo)TJ土石壩除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施，使其正常發(fā)揮效益，安全運(yùn)行。第二章 土石壩的病害及處理技術(shù) 土石壩的病險(xiǎn)及特征為了達(dá)到除險(xiǎn)加固的理想效果，首先必須對(duì)各種病險(xiǎn)有一個(gè)較為清楚的認(rèn)識(shí)，以便根據(jù)不同的實(shí)際情況采取不同的技術(shù)措施。根據(jù)病害的特點(diǎn)可歸納為兩類(lèi): 一類(lèi)是結(jié)構(gòu)性病害，主要是由結(jié)構(gòu)強(qiáng)度穩(wěn)定剛度構(gòu)造等因素而產(chǎn)生的病險(xiǎn)，具體表現(xiàn)于滑坡裂縫排水溢洪設(shè)施問(wèn)題等。 二類(lèi)是滲漏性病害，其主要是由壩體及其接合體抗?jié)B性能不足而造成的病險(xiǎn)。根據(jù)前人對(duì)多年來(lái)病險(xiǎn)土石壩除險(xiǎn)加固經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),主要的病險(xiǎn)有以下幾方面。(1) 裂縫。裂縫可以說(shuō)是土石壩病害中較為常見(jiàn)的現(xiàn)象，有的裂縫在壩體表面就可以看到，有的隱藏在壩體內(nèi)部，裂縫寬窄長(zhǎng)短深淺不一。裂縫有平行壩軸線的縱縫，也有垂直壩軸線的橫縫，還有不規(guī)則的傾斜裂縫。無(wú)論什么性質(zhì)的裂縫對(duì)土壩的正常使用都有不利影響，其中危害最大的是貫穿壩體的橫向裂縫水平裂縫以及滑坡裂縫，它們直接影響壩體的穩(wěn)定性。在進(jìn)行大壩除險(xiǎn)加固時(shí)，應(yīng)對(duì)裂縫的范圍位置長(zhǎng)度寬度深度數(shù)量等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)定，以便確定其影響程度，從而采取確切的措施。(2) 滲漏。滲漏一直以來(lái)都是危害土石壩安全的主要因素之一，按滲漏的部位可分為壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏、繞壩滲漏。 按滲漏性質(zhì)可分為正常滲漏和異常滲漏。 按滲漏現(xiàn)象可分為散浸和集中滲漏。對(duì)于因滲漏而引起的壩體破壞或滲漏量過(guò)大，且影響蓄水和造成土石壩整體或局部失穩(wěn)的，稱(chēng)為異常滲漏，異常滲漏則是考核壩體病險(xiǎn)程度的主要指標(biāo)之一，若出現(xiàn)地面凸起坍塌或管涌現(xiàn)象則表現(xiàn)滲漏很?chē)?yán)重，急需處理。(3)滑坡。土石壩滑坡的原因有很多，如壩坡太陡，壩體抗剪強(qiáng)度偏小，壩基土的抗剪強(qiáng)度不足，外界因素?cái)_動(dòng)(如地震、壩周?chē)鷦?dòng)荷載) 等，而導(dǎo)致壩體局部或整體的滑動(dòng)。實(shí)際上滑坡往往是多種原因綜合產(chǎn)生的，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)滑坡征兆后，應(yīng)及時(shí)認(rèn)真調(diào)查研究，分析滑坡產(chǎn)生的原因，并根據(jù)不同的情況，采取有效的方法及時(shí)處理。(4)護(hù)坡?lián)p壞。護(hù)坡是土石壩的重要組成部分，由于雨水波浪動(dòng)植物以及設(shè)計(jì)不當(dāng)施工質(zhì)量和管理等因素的作用和影響，土壩壩坡大都存在不同程度的毀壞，嚴(yán)重的將威脅大壩的安全。護(hù)坡毀壞原因比較復(fù)雜，主要有壩體碾壓不實(shí)護(hù)坡墊層設(shè)計(jì)與施工不合格塊石偏小砌筑質(zhì)量差設(shè)計(jì)不完善水流沖刷壩體不均勻沉陷塊石風(fēng)化變質(zhì)等原因。因此，需要綜性的分析護(hù)坡產(chǎn)生的問(wèn)題。(5)輸泄洪建筑物老化破壞。隨著使用年限的增加，許多土石壩的輸泄洪建筑物老化，甚至出現(xiàn)裂縫、斷裂、露筋、漏水等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了這些建筑物的接體性和安全性。特別是遇到壩下埋管時(shí)，極易導(dǎo)致接觸沖刷破壞。 有時(shí)也存在溢流面和泄槽未襯砌或質(zhì)量差沖蝕，無(wú)消能工或消能工不完善，基礎(chǔ)淘刷等，以上情況均危及壩體安全。(6)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。我國(guó)有很多土石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)低，達(dá)不到規(guī)范要求的洪水標(biāo)準(zhǔn)。水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)低于頒布的防洪標(biāo)準(zhǔn)，壩高低于設(shè)計(jì)洪水位的要求。表21統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)各地一些病險(xiǎn)水庫(kù)存在的問(wèn)題，并列舉了各水庫(kù)對(duì)應(yīng)的加固治理措施。表21 病險(xiǎn)水庫(kù)存在問(wèn)題統(tǒng)計(jì)表序號(hào)水庫(kù)名稱(chēng)壩型存在問(wèn)題治理對(duì)策1陜西省討曲坡水庫(kù)均質(zhì)土壩庫(kù)區(qū)滲漏混凝土填塞溶洞、裂縫，水平粘土鋪蓋2江西省濱川水庫(kù)均質(zhì)土壩壩身滲流穩(wěn)定、壩坡穩(wěn)定、壩基滲漏抓斗造薄壁塑性混凝土防滲墻3廣西省和平水庫(kù)粘土心墻壩壩坡穩(wěn)定高壓擺噴灌漿造防滲墻4山東省賀莊水庫(kù)土砂組合壩壩身滲流穩(wěn)定、壩身變形劈裂灌漿5安徽省城西水庫(kù)粘土斜墻壩壩身、壩基滲流穩(wěn)定高壓擺噴灌漿和劈裂灌漿聯(lián)合防滲6浙江省橫溪水庫(kù)粘土心墻壩壩身滲流穩(wěn)定壩基帷慕灌漿7福建省江家水庫(kù)漿砌石拱壩壩體結(jié)構(gòu)應(yīng)力、壩體滲漏大壩培厚、上游面防滲和下游坡防護(hù)8四川省長(zhǎng)沙壩水庫(kù)漿砌石拱壩，壩上游面鋪鋼筋混凝土防滲面板，壩體裂縫化學(xué)灌漿9廣東省龍頸上水庫(kù)均質(zhì)土壩壩頂高程不足，壩體上部存在礫石土，滲透系數(shù)大于規(guī)范要求加高培厚背水坡，壩體進(jìn)行劈裂灌漿，基礎(chǔ)進(jìn)行帷慕灌漿10廣東省南告水庫(kù)漿砌石重力壩壩體滲漏量較大，并且滲漏水對(duì)硅(砂漿)存在溶出型侵蝕、碳酸型侵蝕和泛酸型侵蝕，造成大壩材料容貢、防滲墻抗?jié)B能力、硅與漿砌 石的強(qiáng)度、抗剪斷粘結(jié)力等的降低漿砌石壩體整體充填水泥漿，上游面采用灌漿重造防滲幕11廣東省紅場(chǎng)水庫(kù)均質(zhì)土壩壩身滲流穩(wěn)定、壩坡穩(wěn)定造塑性混凝土防滲墻、培厚背水坡 土石壩病害的主要原因(1)自然災(zāi)害問(wèn)題。土石壩建筑物受到自然界難以預(yù)測(cè)或難以抗拒的災(zāi)害的作用,致使水庫(kù)大壩發(fā)生災(zāi)害性事故,造成無(wú)可挽回的損失?？偟膩?lái)講土石壩可能遇到的自然界災(zāi)害有:一是遭遇非常洪水、特大水流。二是遭遇強(qiáng)烈的風(fēng)暴、地震、山崩、滑坡等自然界災(zāi)害。(2)設(shè)計(jì)階段的失誤?？偨Y(jié)以往工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),在設(shè)計(jì)階段容易出現(xiàn)失誤:一是缺乏勘測(cè)資料就盲目進(jìn)行工程設(shè)計(jì),或因勘測(cè)的深度、精度、范圍和方法不當(dāng),勘測(cè)設(shè)計(jì)資料不準(zhǔn)確,以及勘測(cè)和設(shè)計(jì)工作脫節(jié)等。二是土石壩樞紐建筑