【正文】 距取10m，橫縫采用的是搭接縫，縫的間距取20m。本工程溢洪道泄槽的末端接近主河槽，可以用挑流消能的形式。計(jì)算得T=17m。廣義地講，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量進(jìn)行施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，它包括初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、壩體攔洪度汛標(biāo)準(zhǔn)、孔洞封堵標(biāo)準(zhǔn)等。因此大型工程導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的確定，應(yīng)結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)度的分析，使所選標(biāo)準(zhǔn)更加經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)確定的臨時(shí)性水工建筑物級(jí)別，選取洪水標(biāo)準(zhǔn)即導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。隧洞的進(jìn)、出口在開挖過程中容易塌方且易受地震破壞，應(yīng)選在覆蓋層、風(fēng)化層較淺，巖石比較堅(jiān)固完整的地段，避開嚴(yán)重的順坡卸荷裂隙，滑坡或危巖地帶?！?0176。隧洞的進(jìn)、出口處均與明渠相連接。轉(zhuǎn)角約為40176。（2）圍堰土石圍堰能充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，?duì)地基適應(yīng)性強(qiáng)、施工工藝簡單。 不過水圍堰堰頂安全超高下限值（單位：m）圍堰形式圍堰級(jí)別IIIIV～V土石圍堰混凝土圍堰、漿砌石圍堰上游圍堰的堰頂高程由下式?jīng)Q定：式中：Hu—上游圍堰堰頂高程，m；z—上下游水位差，m；計(jì)算得下游圍堰高度為7m。下游圍堰距壩軸線108m，上游圍堰距壩軸線114m。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，上游壩坡坡率n=0~，常做成鉛直或上部鉛直下部傾向上游；下游壩坡坡率m=~，~。同時(shí)對(duì)整個(gè)壩體要統(tǒng)一考慮，如溢流壩段、非溢流壩段、底孔壩段、廠房壩段等，使其既經(jīng)濟(jì)合理又在外觀上協(xié)調(diào)一致。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319—2005)可知，壩頂高程應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱蹋瑧?yīng)高于波浪頂高程。壩頂上游防浪墻頂高程按下式計(jì)算，并選用其中的較大值：防浪墻頂高程=設(shè)計(jì)洪水位＋hc設(shè)計(jì)；防浪墻頂高程=校核洪水位＋hc校核。由《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL319—2005)，壩頂上游側(cè)防浪墻頂高程必須大于波浪頂高程，由以上計(jì)算可以得知。參見已建工程實(shí)例初擬壩頂寬度為10 m。對(duì)可能滑動(dòng)塊體的抗滑穩(wěn)定分析方法，在我國以剛體極限平衡法為主。 荷載組合荷載組合主要考慮情況荷 載自重靜水壓力揚(yáng)壓力泥沙壓力浪壓力冰壓力地震荷載動(dòng)水壓力土壓力基本組合(1)正常蓄水位情況√√√√√√(2)設(shè)計(jì)洪水位情況√√√√√√√(3)冰凍情況√√√√√√特殊組合(1)校核洪水位情況√√√√√√√(2)地震情況√√√√√√√由基本資料可知，順場灘水利工程壩址區(qū)基本地震烈度為5度，且所處順河流域?yàn)閬啛釒夂?，故不需考慮冰凍情況和地震情況。當(dāng)接觸面呈水平時(shí)，其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Ks為式中：為作用于壩體上全部荷載(包括揚(yáng)壓力)對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值,kN； 為接觸面以上的總水平力，kN； 為接觸面間的摩擦系數(shù)。但該公式忽略了壩體與基巖間的膠結(jié)作用，不能完全反映壩的實(shí)際工作性態(tài)；f值采用鏡面或粗面摩擦試驗(yàn)確定，比實(shí)際值偏??；c為安全儲(chǔ)備，公式偏安全，故規(guī)范采用Ks較小；基巖堅(jiān)固程度不同，基巖與混凝土膠結(jié)程度也不同，安全儲(chǔ)備也不容，因此不同工程采用同一Ks值，實(shí)際的安全度并不一樣。關(guān)于安全系數(shù)，《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL3192005》規(guī)定，抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)值應(yīng)不小于下表規(guī)定的數(shù)值： 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)荷載組合基本組合特殊組合（1）（2）： 穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表工況豎直力（kN）水平力（kN）（MPa）B（m）[][]正常274681445449設(shè)計(jì)261861428249校核260061542349 從計(jì)算結(jié)果可以看出，抗剪強(qiáng)度安全系數(shù)和抗剪斷安全系數(shù)均大于格子的容許安全系數(shù)，故最大壩高的非溢流壩段能夠滿足強(qiáng)度要求。 1）溢流重力壩位置選擇溢流重力壩的布置應(yīng)結(jié)合樞紐布置全面考慮，避免與其他水工建筑物相互干擾，其下泄水流應(yīng)不致淘刷壩基與其他建筑物的地基與坡岸。 2）泄水方式的組合和流量分配泄水建筑物的泄水方式分為：表面溢流式（如溢流重力壩和岸邊式溢洪道）和深水式（如壩身泄水孔和河岸泄水隧洞），壩身泄水孔按進(jìn)水口高程的高低又可分為中孔和底孔。由于表面泄水孔泄流能力大，泄洪任務(wù)主要由表孔承擔(dān)，調(diào)洪演算時(shí)底孔流量只作為泄洪安全儲(chǔ)備。溢流面由頂部曲線段、中間直線段、和反弧段三部分組成。我國早期多用克—奧曲線。上游段曲線可采用雙圓弧、橢圓、三圓弧等型式。則溢流壩堰頂部分上游段三圓弧尺寸如下：R1==5m， Hd=；R2= Hd=2m， Hd=；R3= Hd=， Hd=；下游段曲線段方程為：= d ==，即y= 。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL3192005)，對(duì)于挑流消能，反弧半徑R=（4~10）h，h為校核洪水閘門全開時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。故： Q設(shè)溢=60= m3/s； Q校溢=60= m3/s；溢流堰的總凈寬為L=58=40m；則單寬流量：q設(shè) =；q校=；根據(jù)能量方程： 式中：E0—收縮斷面底部為基準(zhǔn)面的壩前水流總比能；hc—反弧段最低點(diǎn)處收縮斷面水深；—流速系數(shù)，；q—溢流壩單寬流量，m3/。由于溢流壩的反弧段具有挑流消能的功能，而挑流鼻坎的反弧半徑R要求采用（4~10）h，h為鼻坎上水深，此處h近似看作與hc相同，則反弧半徑R=（4~10）hc=（~）m。范圍內(nèi)，挑射角越大，則挑距越遠(yuǎn)。則鼻坎坎頂高程：H=426+30(1cos25176。直線段起點(diǎn)坐標(biāo)為（,），由CAD繪圖時(shí)可以確定直線段末端坐標(biāo)為(,)。溢流壩所受荷載除與非溢流壩相同的自重、靜水壓力、揚(yáng)壓力、泥沙壓力、浪壓力等荷載外，還要承受泄洪時(shí)的動(dòng)水壓力。 溢流壩段抗滑穩(wěn)定計(jì)算表工況鉛直力∑WU （KN）水平力 ∑P （KN）摩擦系數(shù) f抗剪斷參數(shù) f1抗剪斷參數(shù)C1 （KPa）接觸面積 A（m2）KsKs1【Ks】【Ks1】正常800設(shè)計(jì)800校核800，溢流壩段無論是用抗剪強(qiáng)度公式還是抗剪斷強(qiáng)度公式所計(jì)算出的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)都大于規(guī)定要求，所以溢流壩段的穩(wěn)定滿足設(shè)計(jì)要求。 (2) 地形條件：本工程樞紐壩址河谷呈“U”型。右岸平均坡度為23176。 (3) 筑壩材料：壩址順河流域地處山區(qū)，壩址上、下游蘊(yùn)藏有豐富的石英砂巖，表面覆蓋較薄，易于開采，運(yùn)輸距離較近。因此從筑壩材料來看，修建面板堆石壩更可行。而重力壩中，接近16萬m3的混凝土都需要從工地外運(yùn)送，會(huì)增加工程造價(jià)，同時(shí)還可能影響工期。趾板區(qū)基礎(chǔ)包括趾板及其下游1/3水頭范圍。帷幕灌漿孔的布置一般為1排，2級(jí)壩及高壩的帷幕深度可按深入巖體透水率為3Lu~5Lu區(qū)域內(nèi)5m，其他的壩為5Lu~10Lu區(qū)域內(nèi)5m，或按（1/3~1/2）壩高確定，并做好兩岸壩肩的滲流控制。應(yīng)做好趾板下基巖的固結(jié)灌漿和帷幕灌漿設(shè)計(jì)。因此，本工程的最終推薦方案為面板堆石壩方案。堆石壩壩體填筑情況為：、。從筑壩材料來看，壩址區(qū)蘊(yùn)藏豐富的石英砂巖可用作面板堆石壩的堆石料填筑，且易于開采、運(yùn)距較近，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。壩址上游左右兩岸有小山彎地形，下游潭家場附近有一較大的沖積地形。在右岸431m高程左右，分布有一寬約10m，長約40m的一級(jí)階地。壩型選擇要根據(jù)壩址區(qū)地形條件、地質(zhì)條件、筑壩材料、施工條件、氣候條件及工程量等多方面因素綜合進(jìn)行比較，選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。見圖63所示： 圖63 溢流壩剖面簡圖本設(shè)計(jì)在樞紐布置中，將溢流壩段布置于河床主河槽，需要計(jì)算分析溢流壩段的抗滑穩(wěn)定性。=，滿足反弧段鼻坎坎頂應(yīng)高出下游校核洪水位1~2m的要求?！?5176。在本工程中，vc=q/hc=＞16m/s，故反弧半徑R應(yīng)取較大值，本設(shè)計(jì)取R=30m。代入上式經(jīng)試算可得hc校= m。當(dāng)流速小于16m/s時(shí)，取下限；流速大時(shí)，宜采用較大值。y’= =1/，解得x=，y=，故頂部曲線段x的坐標(biāo)范圍為：（~）m，y的坐標(biāo)范圍為：（0~）m。坐標(biāo)原點(diǎn)在堰頂。本設(shè)計(jì)溢流面頂部曲線也采用WES曲線。（1）頂部曲線段溢流壩頂部曲線段是控制流量的關(guān)鍵部位，其形狀多與銳緣堰泄流水舌下緣曲線相吻合，否則會(huì)導(dǎo)致泄流量減小或產(chǎn)生負(fù)壓。但同樣的泄流量，堰頂高程愈低，泄流前沿愈短，可減小泄水建筑物造價(jià)，但過堰單寬流量加大，會(huì)增加消能困難和下游河床的抗沖負(fù)擔(dān)，為此需要從經(jīng)濟(jì)、安全兩方面做周密的分析。深水泄水孔雖然泄流能力不及表面溢流孔，但進(jìn)水口淹沒在水面以下，放水條件好，給水庫運(yùn)行帶來了很大的靈活性，還兼有排沙、放空、導(dǎo)流等功能。對(duì)于狹窄河道，溢流重力壩常與水電站廠房在布置上發(fā)生矛盾，解決矛盾的方法常是加大溢流壩的泄流單寬流量以縮短泄流前沿長度或采用溢流壩與電站廠房重疊布置。溢流重力壩應(yīng)滿足的泄洪要求包括： 1）有足夠的孔口尺寸、良好的孔口體型和泄水時(shí)具有較高的流量系數(shù)；2）使水流平順地流過壩體，不產(chǎn)生不利的負(fù)壓和振動(dòng)，避免發(fā)生空蝕現(xiàn)象； 3）保證下游河床不發(fā)生危及壩體安全的局部沖刷；4）溢流壩段在樞紐中的位置，應(yīng)使下游流態(tài)平順，不產(chǎn)生折沖水流，不影響樞紐中其他建筑物的正常運(yùn)行；5）有靈活控制水流下泄的設(shè)備，如閘門、啟閉機(jī)等。2)采用的安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同由于抗剪強(qiáng)度公式未考慮壩體混凝土與基巖間的凝聚力，而將其作為安全儲(chǔ)備，因此相應(yīng)的安全系數(shù)Ks值就不應(yīng)再定得過高，這里的Ks值只是一個(gè)抗滑穩(wěn)定的安全指標(biāo)，并不反映壩體真實(shí)的安全程度。式中：為接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù) 為接觸面的抗剪斷凝聚力 為接觸面積， 為為作用于壩體上全部荷載(包括揚(yáng)壓力)對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值,kN；為接觸面以上的總水平力,kN。以一個(gè)壩段或取單寬作為計(jì)算單元，計(jì)算公式有抗剪強(qiáng)度公式和抗剪斷公式。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL319—2005）規(guī)定，混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定分析及壩體應(yīng)力計(jì)算的荷載組合應(yīng)分為基本組合和特殊組合兩種。重力壩的失穩(wěn)破壞過程是比較復(fù)雜的，理論分析、試驗(yàn)及原型觀測結(jié)果表明，位于均勻壩基上的混凝土重力壩沿壩基面的失穩(wěn)機(jī)理是：首先在壩踵處基巖和膠結(jié)面出現(xiàn)微裂松弛區(qū)，隨后在壩趾處基巖和膠結(jié)面出現(xiàn)局部區(qū)域的剪切屈服，進(jìn)而屈服范圍逐漸增大并向上游延伸，最后，形成滑動(dòng)通道，導(dǎo)致壩的整體失穩(wěn)。=。式中：g—重力加速度，；W—計(jì)算風(fēng)速，；；D—水庫吹程，2000m。 重力壩安全加高h(yuǎn)c的取值運(yùn)用情況壩的安全級(jí)別123正常蓄水位校核蓄水位注：表中正常蓄水位指設(shè)計(jì)工況下，包含正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位兩種情況。故本設(shè)計(jì)選擇第二種實(shí)用剖面，即上游面上部鉛直，下部傾斜。常用的實(shí)用剖面主要有三種：（1）上游壩面鉛直，適用于混凝土與基巖接觸面間的f、c較大或者壩體內(nèi)設(shè)有泄水孔或引水隧洞，有進(jìn)口控制設(shè)備的情況；（2）上游壩面上部鉛直，下部傾斜，既便于布置進(jìn)口控制設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定，是實(shí)際工程中經(jīng)常采用的一種形式；（3）上游壩面略向上游傾斜，適用于混凝土與基巖面間的f、c值較低的情況。設(shè)計(jì)斷面要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，保證大壩安全，工程量要小，運(yùn)用方便，優(yōu)選體形，便于施工，避免出現(xiàn)不利應(yīng)力分布狀態(tài)?；悠轮放c主體工程輪廓之間的距離，不應(yīng)小于20~30m，以便布置排水設(shè)施。順河流域附近沒有足夠數(shù)量的防滲料，故選用混凝土防滲墻式。兩條隧洞間距為25m，不小于3倍洞徑。主要洞身段為直線布置。影響深度不大。本工程所處地址沒有發(fā)現(xiàn)大的斷裂構(gòu)造和不成的物理地質(zhì)現(xiàn)象，僅左岸壩頭附近有兩條小的錯(cuò)動(dòng)面?，F(xiàn)代面板堆石壩多數(shù)采用一次斷流和隧洞導(dǎo)流的導(dǎo)流方案，本工程亦采用此導(dǎo)流方案。從資料中得知施工期限安排為三年半，即臨時(shí)性水工建筑物使用年限至少為三年，故本設(shè)計(jì)中的臨時(shí)水工建筑物級(jí)別為4級(jí)。實(shí)際上，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)受眾多隨機(jī)因素的影響。L/Tk=54/=，滿足要求。計(jì)算得L=54m。其形式選擇應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件、泄流條件、運(yùn)行方式、下游水深及河床抗沖能力、消能防沖要求、下游水流銜接及對(duì)其他建筑物的影響等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定。分塊尺寸應(yīng)根據(jù)氣候特點(diǎn)、地基約束情況、混凝土施工條件等，參照類似工程經(jīng)驗(yàn)確定。根據(jù)規(guī)范要求，采用分段求和法推算，以確定溢洪道泄槽的泄流能力，分段求和法計(jì)算公式如式：式中：泄槽段水流摻氣水深按下式計(jì)算：式中： h─未計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深，m； hb─計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深，m； v─未計(jì)入波動(dòng)及摻氣的計(jì)算斷面上的平均流速，m/s；─修正系數(shù)，～，視流速和斷面收縮情況而定，當(dāng)流速大于20m/s時(shí)，宜采用較大值。根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2532000）可知，泄槽上游接實(shí)用堰時(shí)，起始計(jì)算斷面定在堰下收縮斷面處，泄槽起始斷面水深小于，可按下式計(jì)算：式中：q—起始計(jì)算斷面單寬流量，m3/（）；—起始計(jì)算斷面渠底以上總水頭，mm；—泄槽底坡坡角，；—起始計(jì)算斷面流速系數(shù)。m）；——臨界坡降；B——泄槽首段寬度，m； g——重力加速度，m/s2；——相應(yīng)臨界水深的水面寬，m