【正文】 (22)不計入揚壓力時：б1u=（1+n2）бyupun2 (23)б2u=pu (24)б1d=（1+m2）бydpdm2 (25)б2d=pd (26)式中：—上、下游壩坡坡率；—上、下游壩面水壓力強度；—上、下游邊緣揚壓力強度。具體應力計算如下：編號荷截計算公式垂直力（t）水平力(t)偏心距(m)力矩(tm)↓↑→←1自重（G1）92自重（G2）2/3=3自重（G3）4上游水平水壓力(P1)1/215上游垂直水壓力（W1）16上游垂直水壓力（W2）1/27上游水平沙壓力(P2)1/2tg2（45o12o/2）8上游垂直沙壓力（W3）9上游垂直沙壓力（W4）1/210浪壓力（p3）1/4(+)(+)/3+=11下游水平水壓力(P4)1/2112下游垂直水壓力（W5）1/213浮托力（u1）014滲透壓力（u2）1/21（）2()/=15滲透壓力（u3）116滲透壓力（u4）1/21()17計入揚壓力18不計入揚壓力二、壩體應力及穩(wěn)定分析壩體應力分析的目的是為了檢驗大壩在施工期和運用期是否滿足強度要求，首先要做以下基本假定：，連續(xù)、各向同性的彈性材料；，不考慮地基變形對壩體應力的影響，并認為各壩段獨立工作，橫縫不傳力；，不考慮廊道對壩體應力的影響。當同時計入水平和豎向地震慣性力時。F地震慣性力系數(shù)，可查表《水工建筑物》表31求得；W產(chǎn)生地震慣性力的建筑物總重量，kN，詳見計算表。3．浪壓力 (12)式中：2LL波長（m），2LL =（2hL）?；窘M合屬設計情況或正常情況，特殊組合屬校核情況或非常情況。根據(jù)潘家口水庫工程的具體情況，我們按照經(jīng)驗，閘墩選用半圓曲線。1）校核情況：H== tk==坑深tk′=tk()= L/tk′=＞～2）設計情況：H== tk==tk′=tk()==L/tk′=＞～根據(jù)經(jīng)驗，將不影響建筑物的安全，經(jīng)驗證，均滿足要求。= h2== ＝V1= m/sh1=cos25176。θ—挑射角度,在此取θ=25176。m速度比：KE=94/（）=堰面流速系數(shù)φ= V=（2）1/2＝ m/sV1===hc=q/V1=94/=反弧半徑Ro為（4～10）hc 這里取Ro=。定型設計水頭HS情況下的流量系數(shù)m和其它作用水頭Hz情況下的流量系數(shù)mz的比值見下：(《水工設計手冊》第六卷P6－175表27－2－1)Hz/Hsmz/m1）、校核情況：HZ== HS== Hz/Hs=查表計算的mz/m＝ ，mz==＝ m3/sq=Q/B==反弧最低點E、yE=（+20cos25176。圓心高程：▽O′=▽壩+R0COSθ=+20cos25176。反弧段半徑R0，由水力計算有校核洪水閘門全開時反弧處的水深hc=，一般反弧半徑R0?。?～10）倍的hc，其值取R0=20m。兩種曲線中WES曲線用途較廣。溢流壩頂部采用曲線形式，頂部曲線的形式很多，常用的有克—奧曲線和WES曲線。3）波浪中心線至水庫靜水位的高度h0h0=4π（2hL）2/2LL (3)式中：2LL波浪長度2LL =(2hL)(m) (4) 4）防浪墻頂高程▽頂▽頂=▽靜+▽h 式中：▽靜—水庫靜水位計算各組合情況防浪墻頂高程▽頂1）設計洪水位（▽設=）V===2hL=()5/431/3= m2LL=(2hL)= m LL＝ mHo=4（2hL）2/2LL= m▽頂=▽靜+▽h=+++=2) 校核洪水位（▽核=）V=V多= ho= hc=(I級)▽h校=2hL +ho+hc=++=▽頂=▽校+▽h=+=，—=228m（壩頂高程）。本工程中的壩高計算是： =102m，折坡點以下坡率n=，下游坡率m=，最大壩高103m，壩頂高程228m，具體計算結(jié)果如下：計算公式：1）壩頂高于水庫靜水位的超高值△h：△h=2hL+h0+hc (1)式中：2hL—波浪高度；H0—波浪中心線至水庫靜水位的高度；hc—安全加高，對I級工程設計情況時hc=，校核情況時取hc=。第三章 壩體剖面設計剖面設計是重力壩設計的重要環(huán)節(jié)，主要任務是選擇一個即滿足穩(wěn)定和強度要求，又使得壩體工程量最小，外形輪廓簡單，施工方便，運行可靠的剖面。對方案一所存在的問題，可用以下方法進行處理：（1）陡峭的不穩(wěn)定巖體開挖完成緩坡，并進行噴錨支護。主要缺點如下：（1）對外交通和電力用戶均在右岸，電站供電需架設專門線路過壩，且必須在工程建成之后，這樣就延誤了機組的發(fā)電時間，使工程不能提前收益。（3）靠右岸的溢流壩挑流時，影響第三巖層的穩(wěn)定性。（4）壩址處的主河床在右岸，電站布置在主河床，開挖量少。方案二是將擋水壩段布置在河岸兩邊，電站、底孔布置在左岸，溢流壩段布置在右岸。廠房壩段與底孔并排布置，有以下優(yōu)點：（1）可以保證電站經(jīng)常引用活水，不會有泥沙淤積。溢流壩應建在堅硬完整的巖基上，為減少下泄水流對其他建筑物的影響，有時需在溢流壩與這些建筑物之間布置導墻，沖沙孔常布置在廠房進水口附近，其高程應滿足運用要求。（5）盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益（如提前蓄水、早期發(fā)電或灌溉）。一、樞紐布置的一般原則（1）壩址、壩及其他主要建筑物的型式選擇和樞紐布置要做到：施工方便，工期短，造價低。所以，需在充分掌握基本資料的基礎上，認真分析各種具體條件下各種因素的變化和相互影響，研究壩址和主要建筑物的適宜形式，擬定若干可能的布置方案，從設計、施工、運行、經(jīng)濟等方面進行論證、綜合比較，選擇最優(yōu)的布置方案。綜合考慮各種壩型，并結(jié)合本次設計要求（提前受益，使工程盡早建成），選擇砼實體重力壩作為本次設計的壩型。（2）寬縫重力壩：與實體重力壩相比可節(jié)省砼10～20%以上，且應力條件好，壩體砼散熱快。（3）壩體與地基接觸面積大，相應壩底揚壓力大，對穩(wěn)定不利。（6）結(jié)構作用明確。（4）便于施工導流。任何形狀的河谷都可以修建重力壩。重力壩之所以得到廣泛采用，是因為其具有以下優(yōu)點：（1）安全可靠。同時，本地區(qū)屬寒冷地區(qū)（℃）,不能滿足施工溫控要求。支墩壩具有以下特點：作用于支墩底部的揚壓力很小；比重力壩節(jié)省工程量；是一種結(jié)構比較單薄的輕型壩，可以充分利用材料的強度。壩端下游要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。反之，L/H值越大，河谷越寬淺，拱作用越不易發(fā)揮，荷載大部分通過梁的作用傳給地基，壩斷面必須設計的厚些。（5）壩身泄流布置復雜。（2）利用兩岸巖體維持穩(wěn)定。由于拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構，拱內(nèi)彎矩較小，應力分部較為均勻，有利于發(fā)揮材料的強度。又根據(jù)基本資料，壩址地質(zhì)巖石巖性較好，而堆石壩對地基的要求不是很高，采用堆石壩壩型不能充分發(fā)揮地基（巖體）的承載力，故此處不宜修建堆石壩。根據(jù)當?shù)亟ú馁Y料可知，該地可用于建土石壩的土料不充足。但是與其他壩型一樣，土石壩自身也有不足的一面：（1）施工導流不方便，會相應的增加工程造價。土石壩體中的散粒結(jié)構能較好的適應地基的變形，對地基的要求在各種壩型中是最低的。它主要是利用壩址附近的土料、石料及砂礫料填筑而成，筑壩材料基本來源于當?shù)?。切點：M點 x＝，y＝ BK1+走向SE123176。綜上所述，定出壩軸線如下：壩軸線詳見地形圖圖中所標各點坐標和偏折角如下：河床段壩軸線CD走向NE88176。為縮短壩軸線，減少工程量，降低造價，兩岸壩軸線應彎折。左岸壩址與第三大巖層保持一定距離。第四巖層為角閃斜長片麻巖，具有粗粒至中間細粒纖狀花崗變晶結(jié)構，巖體呈厚塊狀，地質(zhì)均一，巖性堅硬，從地質(zhì)條件上看本地區(qū)有大的節(jié)理和裂隙，應上避斷層，下避第三大巖層。水流條件應盡量使壩線和水流方向垂直，避免水流產(chǎn)生渦流，沖刷邊坡，造成不利影響。左岸下游壩腳處與第三巖層體之間間距較近，而第三大巖體巖石條件較差，也將影響壩的穩(wěn)定性，應使左岸與第三巖層保持一定的距離，同時還要避開F2斷層。雖然選擇在第四巖層有許多優(yōu)點，但第四巖層內(nèi)有較多的斷層、節(jié)理、裂隙和破碎帶，其中FFF1F2F2F28斷層對壩體有一定的影響，其中F2斷層位于第四巖層的上部，橫亙整個河谷，東西走向，偏南70～80o，～，呈壓扭性質(zhì)，它將影響壩基的巖石力學強度及其完整性，所以壩基應避開F2斷層，尤其是河床部位上游F2斷層長約200m的這一段，靠近上游壩踵，影響甚大。第四巖層為角閃斜長片麻巖，具有粗粒至中間細粒纖狀花崗變晶結(jié)構，主要礦物為斜長石、石英及角閃石，本層巖體呈厚層塊狀，質(zhì)地均一，巖性堅硬、抗風化力強、工程地質(zhì)條件較好，總厚度185m左右。故壩軸線應布置在河谷較寬闊的地方，有利于布置電站廠房。就地質(zhì)來說，壩基必須是穩(wěn)定的，不受斷層構造的限制，壩址地基要求巖體完整，堅硬，地質(zhì)構造簡單。根據(jù)樞紐的任務和目的，并結(jié)合灤河流域的自身特點，確定本樞紐建筑物的組成為擋水壩、溢流壩、泄洪底孔及電站等。第二章 設計內(nèi)容本次設計的內(nèi)容主要包括：壩軸線選擇、壩型選擇和樞紐布置等。施工作業(yè)天數(shù)，根據(jù)本地區(qū)氣溫及降雨等自然條件統(tǒng)計如下：表1－10 全年有效施工天數(shù)統(tǒng)計 季月項目ⅠⅡⅢⅣ合計123456789101112砼澆筑81119272724202125262815251土料填筑0013252420131723252710197其他工程202224272724202526262625289十、工程工期按施工組織設計得知，工程總工期為8年。電站裝機3臺，總?cè)萘?8萬千瓦。五、交通條件對外交通在右岸，公路、鐵路均距壩址較近略加修改或擴建即可直通壩址，壩頂無重要交通要求。地震庫區(qū)附近歷史地震活動較為頻繁，近年來微繁、弱震仍不斷發(fā)生。F28北西320度北東75度張扭水文地質(zhì)壩基的透水性總的看來不大，但不均一，主要決定于斷裂發(fā)育程度和性質(zhì)。F5北東20度南東30度1－張扭位于溢流壩段自上游向下游斜貫2－3個壩段降低巖層力學強度。第四大巖層（Ar，Ⅰ 4）為角閃斜長片麻巖，具有粗粒至中間細粒纖狀花崗變晶結(jié)構，主要礦物為斜長石、石英及角閃石，本層巖體呈厚層塊狀，質(zhì)地均一、巖性堅硬、抗風化力強、工程地質(zhì)條件較好，總厚度185m左右。河床中除漫灘外，左岸還有三級階地發(fā)育，一、二級階地高程自140m～160m，三級階地與緩坡相接直達山頂。河床高程137m左右。流域內(nèi)冬季盛行偏北風，風速可達七、八級，有時更大些，春秋兩季風向變化較大，夏季常為東南風，水庫吹程D=3Km。／m3，內(nèi)摩擦角為12176。實測的45年資料中，最大洪峰流量發(fā)生在1962年為18800 m3/s，洪峰歷時三天左右，由頻率分析法求得：表1－1項目千年一遇洪水流量萬年一遇洪水流量千年一遇三天洪水流量萬年一遇三天洪水流量指標40400 m3/s59200 m3/s m3 m3表1－2 幾個重現(xiàn)期所對應的洪峰流量值 重 現(xiàn) 期（年）102050100洪峰流量（m3/s）7520117001780022800三日洪量（億m3）表1－3 枯水期洪水過程線時段：9月1日至次年6月30日 頻率：5％日期月、日、時流量m3/s日期月、日、時流量m3/s日期月、日、時流量m3/s654904404724880443067261010642087987728400107910730103901286126901238014123146601436016123166101635018