【正文】 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)溝后瀝青混凝土心墻土石壩畢業(yè)論文目錄摘要 1Abstract 2目錄 10 緒論 41 概述 5 工程概況及作用 5 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及基本要求 52 設(shè)計(jì)基本資料 6 水文氣象 6 氣象 6 徑流 7 7 泥沙 7 水文分析成果表 7 工程地質(zhì) 9 庫區(qū)工程地質(zhì)條件 9 壩址地區(qū)工程地質(zhì)條件 9 泄洪隧洞的工程地質(zhì)條件 10 筑壩材料及其物理力學(xué)性質(zhì) 10 水庫和水利 11 徑流調(diào)節(jié) 11 死水位選擇 11 正常高水位選擇 11 洪水標(biāo)準(zhǔn)及防洪淹沒原則 12 12 工程特性表 123 樞紐布置及壩型選擇 15 工程標(biāo)準(zhǔn)的確定 15 樞紐等級 15 主要建筑物的等級 15 洪水標(biāo)準(zhǔn) 15 樞紐布置 15 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 15 總體布置 15 樞紐組成 15 壩型選擇 16 16 16 16 氣候條件 16 施工條件 16 確定壩型 164 土石壩剖面的基本尺寸 16 壩頂高程的確定 17 設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況超高 19 校核洪水位+非常運(yùn)用情況超高 20 正常蓄水位+地震安全加高 21 壩頂高程的確定及壩高的確定 21 壩頂寬度 22 壩坡 22 馬道 22 防滲體 23 壩體防滲 23 過渡層 23 壩基防滲 23 排水設(shè)備 235 土石壩的滲流計(jì)算 24 設(shè)計(jì)說明 24 滲流分析 24 滲流分析方法 24 滲流分析的工況 24 滲透系數(shù)的選擇 24 計(jì)算剖面的選擇 24 ， 25 最大（11）剖面滲流計(jì)算 樁號（0+） 26 （22）剖面滲流計(jì)算 樁號(0+） 29 （33）剖面滲流計(jì)算 樁號(0+185） 32 總滲流量計(jì)算 34 校核 34 ， 34 ， 35 最大（11）剖面滲流計(jì)算 樁號（0+） 35 （22）剖面滲流計(jì)算 樁號（0+） 36 （33）剖面滲流計(jì)算 樁號（0+185） 38 總滲流量的計(jì)算 39 校核 396 土石壩的穩(wěn)定分析 40 穩(wěn)定分析的目的 40 作用在土石壩上的荷載 40 土體自重 40 滲流力 40 孔隙壓力 40 地震力 40 穩(wěn)定分析方法 40 穩(wěn)定分析的不利工況 40 安全系數(shù)的選用 41 穩(wěn)定計(jì)算 41 穩(wěn)定滲流期下游坡穩(wěn)定計(jì)算 41 庫水位驟降期的上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算 467 沉降量計(jì)算 51 壩體沉降量計(jì)算 51 基本假定 51 方法與步驟 51 壩基沉降量計(jì)算 52 基本假定 52 方法與步驟 52 土壩的沉降量 528 土石料的結(jié)構(gòu)布置 53 壩殼的結(jié)構(gòu)布置 53 防滲體的結(jié)構(gòu)布置 53 排水設(shè)施及護(hù)坡的結(jié)構(gòu)布置 53 過渡層的結(jié)構(gòu)布置 539 細(xì)部構(gòu)造 54 壩頂 54 防滲體 55 護(hù)坡 55 上游護(hù)坡 55 下游護(hù)坡 56 壩坡排水 56 排水設(shè)施 57 地基處理 5810 土壩與地基、岸坡的連接 59 59 5911土石壩的施工 60謝辭 690 緒論本次設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對大學(xué)四年來所學(xué)知識的一次綜合性的總結(jié)概括；是考察學(xué)生理論知識與實(shí)踐能力的一次演練；是為學(xué)生走向工作崗位打下一定基礎(chǔ)的關(guān)鍵一步；是學(xué)生走向社會工作的第一步；是了解自我，自我定位的好機(jī)會。本次設(shè)計(jì)的主要目的是讓學(xué)生們體會在工作實(shí)踐中所必須具備的精神，了解工程設(shè)計(jì)的過程程序，鍛煉學(xué)生們的實(shí)踐能力，為走向工作崗位打下一定基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)主要是關(guān)于土石壩方面的問題，要求設(shè)計(jì)成果合理，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國家規(guī)范要求。土石壩是世界歷史上最為悠久，應(yīng)用最為廣泛，隨著近年來大型土方施工機(jī)械，沿途理論和計(jì)算機(jī)術(shù)的發(fā)展，放寬了對筑壩材料的使用范圍，縮短了工期，也是土石壩成為當(dāng)今世界上壩工建設(shè)中發(fā)展最快的一種壩型。椐統(tǒng)計(jì)，至20世紀(jì)80年代末，世界上修建的100米高壩中，土石壩的比例達(dá)到75％以上。由于地質(zhì)、地形、施工技術(shù)等方面的原因，同一時(shí)期我國已建的高土石壩較少，主要為中低土石壩。但隨著我國能源和水利事業(yè)的迅猛發(fā)展，我國今后也將逐漸發(fā)展高土石壩。例如：黃河小浪底壩，高151米；龍門壩，高220米；龍灘壩，高240米等均為土石壩。本設(shè)計(jì)主要是讓同學(xué)們了解工程設(shè)計(jì)的過程程序，知道工程實(shí)踐中所牽涉的工作環(huán)節(jié)，應(yīng)注意的關(guān)鍵問題，為以后走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)；同時(shí)鍛煉同學(xué)們的實(shí)踐動(dòng)手能力和操作能力，改變思維方法，提高工作效率。鑒于本次設(shè)計(jì)性質(zhì)，本設(shè)計(jì)主要對大壩和泄洪隧洞進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算說明。大壩設(shè)計(jì)中主要對樞紐布置、壩型選擇、剖面尺寸、滲流、穩(wěn)定等做詳盡計(jì)算說明；泄洪隧洞設(shè)計(jì)主要對總體布置、水力計(jì)算、結(jié)構(gòu)計(jì)算、細(xì)部構(gòu)造等進(jìn)行計(jì)算說明。關(guān)于其它方面做合理文字說明，未進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。711 概述 工程概況及作用溝后水庫樞紐工程位于青海省共和縣恰恰鎮(zhèn)溝后村附近的黃河一級支流——溝后河上。，屬?。?）型四等工程。本水庫為安置龍羊峽水庫庫區(qū)移民的配套工程。水庫以灌溉為主，可灌溉共和縣農(nóng)田二萬畝，林地五千畝，同時(shí)解決恰恰鎮(zhèn)三萬多居民的生活及城鎮(zhèn)工業(yè)用水。樞紐工程包括大壩，泄洪兼引水隧洞兩部分。 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及基本要求確定洪水標(biāo)準(zhǔn)，工程級別，壩型選擇；樞紐布置，進(jìn)行方案比較確定樞紐布置，繪制樞紐布置平面圖，；壩工設(shè)計(jì)，進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)，滲流計(jì)算，穩(wěn)定計(jì)算，沉降量計(jì)算，細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)處理，壩與兩岸的連接；隧洞的設(shè)計(jì)等。要求設(shè)計(jì)者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按設(shè)計(jì)要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)，從工程實(shí)際出發(fā)，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范的要求，盡量采用國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)參加設(shè)計(jì)的學(xué)生必須獨(dú)立思考，發(fā)揮自己的創(chuàng)造性獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，理論依據(jù)正確充分，布置合理，計(jì)算準(zhǔn)確，繪圖正確，清晰，成果盡可能標(biāo)準(zhǔn)。2 設(shè)計(jì)基本資料 水文氣象流域內(nèi)大部分地區(qū)人煙稀少，沒有氣象臺站，僅在恰卜恰鎮(zhèn)有氣象站，也無實(shí)測系列水文資料，徑流、洪水、泥沙計(jì)算系根據(jù)青海省水文手冊及設(shè)計(jì)暴雨洪水圖集等有關(guān)資料進(jìn)行。 氣象流域所在地區(qū)地勢高，氣溫多變，年平均氣溫底，晝夜及地勢溫差大，天霜期短，年日照時(shí)間長，大部分地區(qū)寒冷而干燥，常冬無夏，春去秋來，純屬大陸性高原氣候區(qū)。本區(qū)雖地處內(nèi)陸，但因青海湖調(diào)節(jié)作用，降水相對豐富。降水集中在6～9月，%暴雨歷時(shí)短，據(jù)統(tǒng)計(jì)年最大6小時(shí)降雨量占24小時(shí)降雨量的70%左右，大部分蒸發(fā)量是降水量的3～10倍。表格1 主要?dú)庀笠蛩靥卣髦当眄?xiàng)目 單位數(shù)值備注年平均氣溫 186。C無霜期天99年平均降水量毫米極端最地氣溫186。C最高氣溫186。C年平均大于30186。C天數(shù)天最大凍土深度米年最大日照時(shí)間小時(shí)3290年最短日照時(shí)間小時(shí)年平均小于5186。C的天數(shù)天180年平均蒸發(fā)量毫米多年平均最大風(fēng)速米/秒水庫吹程米820 徑流溝后河雖為黃河一級支流，但水量很小，多年平均水量很小，多年平均徑流深為65毫米。徑流來源主要是降水補(bǔ)給，6～9月份水量占全來年水量的85%以上。溝后河洪水一般發(fā)生在6～9月份，有降雨形成。因本流域無實(shí)測洪水資料，故只能借助“設(shè)計(jì)暴雨洪水圖籍”和地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。 泥沙本水庫推移質(zhì)來源較少，對水庫淤積不產(chǎn)生很大影響。懸移質(zhì)是根據(jù)“青海省水文手冊”中的“多年平均侵蝕模數(shù)等值線圖”查得流域多年平均侵蝕模數(shù)為70噸/平方公里，經(jīng)計(jì)算其年輸沙量為13846噸，折合體積為10651立方米。輸沙量年內(nèi)分布不均，主要集中在汛期（9）三個(gè)月。 水文分析成果表 表格2 水文分析成果表序號名稱單位數(shù)量備注1代表性流量P=%洪水洪峰流量立方米/秒250P=2%洪水洪峰流量立方米/秒140P=5%洪水洪峰流量立方米/秒1202 洪量P=%洪水洪量萬立米P=2%洪水洪量萬立米P=5%洪水洪量萬立米3多年平均年徑流量萬立米4多年平均年輸沙量萬噸 工程地質(zhì)溝后河發(fā)源于共和縣南北山麓，溝后水庫位于溝后河的上游，壩址以上為高山峽谷區(qū)，以下為廣闊的共和盆地，該河在壩址下游35公里處注入黃河。 庫區(qū)工程地質(zhì)條件水庫庫區(qū)兩岸分水岑山頂高達(dá)3781米，山體寬厚不存在深切的鄰谷和洼地，庫內(nèi)兩岸斜坡面較平直，沒有大型沖溝發(fā)育。壩址出河床高程為3211米，與兩岸山頂相對高差達(dá)560米。水庫庫區(qū)基巖全部為印支期致密、堅(jiān)硬的閃長巖及花崗閃長巖，其微風(fēng)化新鮮巖石的單位吸水量〈米，為相對不透水層，兩岸分水岑相對不透水層的最低高程都在3360米以上，庫區(qū)未發(fā)現(xiàn)大的斷裂、破碎帶和節(jié)理裂隙密集帶，即在地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造上不存在集中滲漏的通道，從上述地形、質(zhì)條件判斷，庫區(qū)蓄水條件是比較好的。庫區(qū)兩岸基巖坡度一般在55度左右，岸邊未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的緩傾角結(jié)構(gòu)面，水庫蓄水后一般是穩(wěn)定的。由于該地區(qū)屬大陸性高原氣候區(qū)，日溫差很大，物理風(fēng)華嚴(yán)重，兩岸坍塌現(xiàn)象較發(fā)育，故兩岸斜坡基巖面上廣泛分布著坍塌物質(zhì)，其中崩積、坡積的碎石一般是穩(wěn)定的，而壤土極為疏松，屬高壓縮性，強(qiáng)失陷性土，對穩(wěn)定不利，壩段部分須挖除，水庫蓄水后估算總塌岸量約為15萬立方米，將影響水庫壽命。水庫庫盆地基底及庫岸基巖屬相對不透水層，故水庫沒有浸沒問題。 壩址地區(qū)工程地質(zhì)條件壩軸線位于溝后河峽谷口上游500米處，河谷狹窄所在河段左北走向，平均河寬60米，兩岸岸坡左陡右緩，左岸坡度45度左右，左岸坡度35度左右。基巖上分布著第四系全新統(tǒng)堆積物，其覆蓋面積約站壩區(qū)的70‰—80‰。河床砂卵石層厚12~~14米，透水性強(qiáng)，~~，且整層結(jié)構(gòu)疏松，分選性差，存在滲透穩(wěn)定問題，應(yīng)做壩基防滲處理，河谷兩岸基巖上分布著崩積，坡積塊、碎石，層厚10~~20米，邊坡穩(wěn)定性差，建壩前須做處理。壩址區(qū)基巖為花崗閃長巖。屬堅(jiān)硬巖石類，基巖表層弱風(fēng)化帶裂隙發(fā)育，具有程度不同的透水性。左岸嚴(yán)重透水層（ω=1～10升/）厚30～40米，相對不透水層埋深50～60米。右岸較透水層（ω=～1升/）厚10～40米，相對不透水層埋深50米左右。河床較嚴(yán)重透水層5～6米，相對不透水層埋深25米左右。壩基E斷層在下游鄰溝出露，影響帶寬4～6米，（單位吸水量ω=～）屬中等透水帶。當(dāng)水庫蓄水后，將形成沿壩基和壩肩的滲漏，必須做防滲處理。經(jīng)國家地震局蘭州地震研究所鑒定，溝后水庫的基本地震烈度為六度。 泄洪隧洞的工程地質(zhì)條件泄洪隧洞布置在壩區(qū)河谷左岸，地形地質(zhì)條件均優(yōu)于右岸。沿地面高程3240～3290米，隧洞建基高程3235～3211米。穿越地層巖性為花崗閃長巖，圍巖致密堅(jiān)硬，牢固系數(shù)f=7～9，巖石彈性抗力系數(shù)k=600～800㎏/ m3，但圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體成塊狀砌體結(jié)構(gòu)，隧洞沿線依次通過F35，F(xiàn)36，F(xiàn)12。F9四個(gè)斷層。開挖毛洞時(shí)，可能產(chǎn)生坍塌或掉塊，應(yīng)采取支護(hù)措施。 筑壩材料及其物理力學(xué)性質(zhì)天然筑壩材料貯藏量和質(zhì)量均能滿足要求，而且運(yùn)距較近，開采、交通條件較好。各種材料的物理性質(zhì)及設(shè)計(jì)指標(biāo)見表表表表6。表格3 筑壩材料技術(shù)指標(biāo)建筑材料名稱比重容重（噸/立方米）孔隙率抗剪強(qiáng)度滲透系數(shù)Kˊ（㎝/s）r干r濕r飽摩擦角φ176。凝聚力Cˊ=C（㎏/㎝2）土料（壤土）φ=24186。φˊ=25186。1106砂礫料水上36水下34102堆石40砂礫料壩基水下35待求表格4 土顆粒級配粒徑（㎜）%表格5 砂料顆粒級配粒徑（㎜）5％100表格6 砂礫料顆粒級配粒徑（㎜）1508040205.015%10020 水庫和水利溝后河自壩址以下出峽谷后流入共和盆地，共和盆地是共和縣的主要農(nóng)業(yè)縣，壩址下游13公里處的恰卜恰鎮(zhèn)是海南芷族自治州和共和縣兩級政府所在地，是海南聲政治、經(jīng)濟(jì)、文化的中心和少數(shù)民族的聚居地，有近3萬各族同胞居住在這里，共和縣哆嗦有的工業(yè)均集中在恰卜恰鎮(zhèn)。 徑流調(diào)節(jié)溝后水庫以調(diào)節(jié)為主，要求灌溉農(nóng)田2萬畝。根據(jù)“水利水電工程水利動(dòng)能設(shè)計(jì)規(guī)范”，對缺水地區(qū)一旱作物為主的灌區(qū)，起灌區(qū)設(shè)計(jì)保證率為75%，據(jù)此。按來水及供水保證率為75%進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。 死水位選擇本工程死水位選擇主要取決于灌溉引水工程，同時(shí)還應(yīng)滿足泥砂要求。引水渠進(jìn)口位于壩址下游溝后村附近。為無壩自流引水無灌溉要求。本工程按泥砂水平15年計(jì)，為延長水庫壽命，汛期利用泄洪道異重流排沙（），考慮到水庫蓄水后總塌岸兩中部分淤入死庫容。 正常高水位選擇水庫庫區(qū)河谷狹窄，河道比降大，庫容條件差，要想獲得庫容必須顯著加大壩高，﹪，庫容系數(shù)小，只能進(jìn)行年內(nèi)的洪枯徑流分配，本水庫為年調(diào)節(jié)