【正文】 正 常= R + e + A =++= m非 正 常 非 正 常 非 正 常壩頂高程計(jì)算計(jì)入表 35 中表 35 壩頂高程計(jì)算表波浪爬高R風(fēng)雍高度e安全超高A地震波浪高度水位(m)壩頂高程(m)設(shè)計(jì)洪水位 正常蓄水位 校核洪水位 正常蓄水位 由以上可得壩頂高程為 。該設(shè)計(jì)大壩壩高 71m 屬于高壩，壩頂高度擬定為 12m. 壩坡選定壩坡坡率關(guān)系到壩體穩(wěn)定以及工程量大小。上下游邊坡比見(jiàn)表 36表 36 上下游邊坡比壩高(m) 上游 下游〈10 1：2～ 1： 1： ～1：210～20 1：～1： 1：2～ 1：20～30 1： ～1：3 1：～1：〉30 1：3～ 1： 1： ～1：3該壩壩高 71m，上游壩坡為 1:、1:、1:，下游壩坡 1:、1: 。 壩體排水 壩體排水有棱體排水、貼破排水、壩內(nèi)排水三種形式。圖 31 壩體剖面示意圖194 滲流分析 滲流分析的目的 在于：①土中飽水程度不同，土料的抗剪強(qiáng)度等水力學(xué)特性也相應(yīng)的發(fā)生變化，滲流分析將為壩體內(nèi)各部分土的飽水狀態(tài)的劃分提供依據(jù)；②確定對(duì)壩坡穩(wěn)定有較重要影響的滲流穩(wěn)作用力；③進(jìn)行壩體防滲布置與土料配置，根據(jù)壩體內(nèi)部的滲流參數(shù)與滲流逸出比降，檢驗(yàn)土體的滲流穩(wěn)定性，防止發(fā)生管涌和流土，在此基礎(chǔ)上確定壩體及壩基中防滲體的尺寸和排水設(shè)施的容量和尺寸；④確定通過(guò)壩體和河岸的滲水量損失并社會(huì)排水系統(tǒng)的容量。本設(shè)計(jì)采用水力學(xué)方法進(jìn)行滲流分析。0h（2）下游有水時(shí)如圖 41b 所示 近似把 高度內(nèi)的壩體視為不透水，即參照式（43）求出 值。 2HL?= == m1?6432? =（148141）3+12+（148102）（ ）= m121 L= + L =+= m?1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =2?Kq由資料可知 K= ㎝/s10.?則滲流量為：q= 9 = ㎡/s84.?810.??代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 41 中.表 41 正常蓄水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值X 0 10 30 50 70 90 110 120 130 150y 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的滲流分析上游洪水位為 ，下游相應(yīng)水位為 m 則上游水深 ==， 1H下游水深 == 2HL?= = = m1m?6532? =（148142）3+12+（148102）（ ）=135 m1 L= + L =+135= m1 代入式 45 得 = =???210)( )15(2??代入式 46 有 =2?Kq則滲流將為：q= 1 = ㎡/s104?82??代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=15x+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 42 中.表 42 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 22 校核洪水位時(shí)的滲流分析上游校核洪水位為 m，下游相應(yīng)水位為 m 則，上游水深 == m ，下游水深 == m 2HL?= = = m12??=（）3+12+（148102）（）= m1L= + L =+= m1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =)74(2?Kq則滲流將為：q= 5 = ㎡/s810.?83?代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 43 中.表 43 校核洪水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 滲流分析將前面三種工況計(jì)算所得的滲流曲線繪制在圖 42 中。 計(jì)算工況與安全系數(shù)（1）穩(wěn)定滲流期。按 SL 2742022《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，壩坡抗滑穩(wěn)定的最小安全系數(shù)根據(jù)壩的級(jí)別，參照表 51 加以選取。將滑動(dòng)面內(nèi)的土體看作剛體，失穩(wěn)時(shí)該土體繞圓弧的中心旋轉(zhuǎn)，沿著壩軸線方向取單寬壩段按平面問(wèn)題進(jìn)行分析。1M2 1?2同時(shí)在壩坡中部上方、壩線中點(diǎn)鉛垂線與法線之間半徑為（1/2 ～3/4 ）L 的范圍內(nèi)，L 為壩坡在水平面上的投影長(zhǎng)度。圖 51 圓弧法計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算公式：= = （51）cKSRT??ii iiWbC??sntacoe39。C、 39。tancosW??堆 石 ???tancosiW條 塊 ?secCbsinWTScK 360 0 360 0 360 0 0 0 0 0 0 0 滿(mǎn)足穩(wěn)定要求表格中：第 i 條塊中浸潤(rùn)線以上部分土體面積；1A第 i 條塊中水面線以上浸潤(rùn)線以下部分土體面積；2第 i 條塊中水面線以下部分土體面積；3第 i 條塊中水面線以上棱體排水部分面積；427第 i 條塊中水面線以下棱體排水部分面積；5A土體干容重；1?土體濕容重；2土體飽和容重；3棱體堆石干容重；4?棱體堆石濕容重；5第二次試算 R=160 m 計(jì)算過(guò)程計(jì)入表 54：圖 53 正常蓄水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖 b表 54 正常蓄水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算表 b編號(hào) 1A23A45A1?23?45?2 0 0 0 181 0 0 0 180 0 181 0 182 0 0 183 0 0 184 0 0 185 0 0 0 186 0 0 0 187 0 0 0 188 0 0 0 1828b?sin?cosec?39。29。t?C 1W16 0 0 1 1 23 40 20 016 0 0 1 1 23 40 20 016 0 0 1 1 23 40 20 16 0 0 1 1 23 40 20 16 0 0 1 1 23 40 20 16 17 23 40 20 16 24 23 40 20 16 30 23 40 20 16 37 23 40 20 16 44 23 40 20 16 53 23 40 20 體W堆 石 ??tancos壩 體W0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39。 ?tan39。式中： i 土條編號(hào)； W 土條重量； b 土條寬度 ? 土條延滑裂面的夾角， 單位（176。)1?228372635253525362537半徑 RR土料的凝聚性愈強(qiáng)，相應(yīng)的滑動(dòng)面愈深；無(wú)粘性土的滑動(dòng)面則較淺。二者之比為該滑弧抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) cK圓弧法有分兩種：畢肖普法和瑞典圓弧法，本設(shè)計(jì)采用瑞典圓弧法。采用瑞典圓弧法時(shí)，對(duì) 1 級(jí)壩正常運(yùn)用條件要求最小安全系數(shù)不低于 ，其他情況可較表中數(shù)值減小 8%。（2）水庫(kù)水位驟降。圖 42 滲流曲線圖235 穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析是確定壩的設(shè)計(jì)剖面和評(píng)價(jià)壩體安全的依據(jù)。應(yīng)假定 高度內(nèi)壩體不透水與實(shí)際不符，2H算出 偏大，引起繪制的浸潤(rùn)線偏高，計(jì)算壩的穩(wěn)定是偏于安全，q 偏小。 (a)下游無(wú)水 (b)下游有水圖 41 有排水的均質(zhì)土壩滲透計(jì)算見(jiàn)圖由于排水體的滲透系數(shù)大于壩體的滲透系數(shù)，故浸潤(rùn)線將進(jìn)入排水體時(shí)下降加快，20進(jìn)入排水體后則驟降。 分析內(nèi)容①確定壩體內(nèi)浸潤(rùn)線；②確定滲流量。當(dāng)壩強(qiáng)度足夠時(shí)，還可發(fā)揮支撐作用，增加穩(wěn)定作用。 馬道 為防止壩面沖刷，同時(shí)便于交通、檢測(cè)、觀測(cè)維修并且有利于壩坡穩(wěn)定，沿高程每隔 10～30 m 設(shè)置一條馬道，其寬度不小于 m，馬道設(shè)在邊坡坡度變化處。粘性土料的穩(wěn)定壩坡為一曲面，上不破竇，下部坡緩，所以用粘性土料做成的壩坡，18常沿高度分成數(shù)段，每隔 10～30m，從上而下逐段放緩相鄰坡率差值取 或 .由粉土、砂、輕壤土修建的均質(zhì)壩，透水性較大，為了保持滲流穩(wěn)定，適當(dāng)放緩下游坡度。 壩頂寬度確定 壩頂寬度根據(jù)運(yùn)行、施工、構(gòu)造、交通和地震等方面的要求綜合考慮確定。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，土石壩預(yù)留沉降量一般為壩高的 1%。壩頂超高 d 按式（31）計(jì)算，對(duì)于特殊的重要工程，可取 d 大于計(jì)算值。因此，溢洪道修建于右岸山坡上。對(duì)于多泥沙河流，要考慮布置排沙建筑物，并在進(jìn)水口采取放淤措施。選擇泄洪建筑物形式時(shí)要優(yōu)先考慮采用開(kāi)敞式溢洪道為主要泄洪建筑物。在高山深谷區(qū)常將壩址選在彎曲河段，把壩布置在彎道上，利用凸岸山脊抗滑穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定，并采取排水灌漿等相應(yīng)加固措施，盡量避免將壩址選在工程地質(zhì)條件不良的地段。樞紐布置要考慮建筑物開(kāi)挖料的應(yīng)用。均質(zhì)壩材料單一，施工簡(jiǎn)單，且有足夠適宜的土料來(lái)做均質(zhì)壩。大容量、多功能、高效率施工機(jī)械的發(fā)展，提高了土石壩建設(shè)的發(fā)展。理想的地質(zhì)條件是：基巖比較均勻、單一，堅(jiān)固整齊，有足夠的強(qiáng)度，透水性小，能抵抗水的侵蝕，耐風(fēng)化，岸坡穩(wěn)定、沒(méi)有大斷裂。 拱壩：對(duì)地形的要求是左右兩岸對(duì)稱(chēng)，岸坡平順無(wú)突變，在平面上向下游收縮的峽谷各段。砂的儲(chǔ)量很少，且石英顆料少，細(xì)度模數(shù)很低，不宜作混凝土骨料，砂(D2 毫米)的相對(duì)緊密度為 。 筑壩材料 土料 壩址上、下游均有土料場(chǎng)，儲(chǔ)量豐富，平均運(yùn)距小于 公里，根據(jù) 155 組試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)，土料平均粘粒含量為 %，粉粒 %，砂粉 %，其中 25%屬粉質(zhì)粘土，%屬重粉質(zhì)壤土，%屬中粉質(zhì)壤土，平均塑性指數(shù) ，比重 。 水文條件根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，青龍河流域?qū)偌撅L(fēng)型大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。庫(kù)區(qū)可溶性巖層分布于青龍河右岸，從隔水層分布、熔巖發(fā)育情況分析，水庫(kù)蓄水后向鄰近河流滲透的可能性很小。壩基和兩岸山體無(wú)大的不利構(gòu)造問(wèn)題，巖石應(yīng)較完整，并應(yīng)將壩基置于透水性小的堅(jiān)實(shí)地層或厚度不大的透水層地基上。 工作日分析根據(jù)沁水縣 1958 年—1963 年和 1970 年—1972 年九年降雨氣溫資料，參考其它土壩水庫(kù)氣溫，降雨停工標(biāo)準(zhǔn)，土料、砂礫料、石方、混凝土工程施工工作日確定如表 18：表 18 工程施工工作日表類(lèi) 別 土料 砂礫 隧洞石方 混凝土 一般石方工作日(天/年) 253 307 302 250 2922 樞紐布置 工程等級(jí)確定 根據(jù)資料可知，大壩為 2 級(jí)建筑物，正常應(yīng)用洪水為 100 年一遇，非常運(yùn)用洪水為1000 年一遇。 施工條件 施工地區(qū)氣象與水文條件該水庫(kù)沒(méi)有建立水文氣象站，根據(jù)氣象站 1958 年至 1963 年、1970 年至 1972 年共 9年資料，分析最高氣溫 ℃(6 月)，℃(1 月)，多年平均日氣溫 4—24℃，歷年各月氣溫特征值如下表 17：表 17 氣溫特征值表項(xiàng) 目 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11月 12 月多年平均日氣溫 多年最高日氣溫 多年最低日氣溫 10 當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?土料 根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ牧险{(diào)查報(bào)告，土料場(chǎng)有五個(gè)。表 16 壩體土料的壓縮曲線(r=),平均料徑 d50=。取用 39176?！?5176。美國(guó)“土與土石j j壩”一書(shū)推薦，當(dāng)相對(duì)緊密度 D 時(shí)， =34176。 砂礫料的強(qiáng)度指標(biāo) ，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際出入較大，統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi) 12 座水庫(kù)資料，平均值j在 32176。表 15 筑壩材料強(qiáng)度指標(biāo)表容重(kg/cm) 內(nèi) 摩 擦 角施工期穩(wěn)定滲流期水位降落筑壩材料名稱(chēng)比重 濕?飽 干?孔隙率N 總應(yīng)力有效應(yīng)力有效應(yīng)力有效應(yīng)力內(nèi)凝力C(kg/cm3)滲透系數(shù)K(cm/S)初孔隙壓力系數(shù)B壩體土料 10 22 23 23 1106 壩體砂礫料 31 1102壩體堆石 40壩基砂礫料 31 1102黃土地基 20 11059筑壩土料統(tǒng)計(jì)國(guó)外 9 座粘料含量 20—30%的高壩 ?=21176。8 砂礫料 主要分布在河灘上，儲(chǔ)量為 205 萬(wàn)立米，扣除漂石及圍堰淹沒(méi)部分，可利用的約100—151 萬(wàn)立米，其顆粒級(jí)配不連續(xù)，缺少蹭粒徑，根據(jù)野外 29 組自然坡度角試驗(yàn)，34組室內(nèi)試驗(yàn)分析，統(tǒng)計(jì)成果如下： 自然么重 噸/立米，軟弱顆料含量 %。其中，土料主要分布在莊窩、土谷子等七處，沙礫卵石料主要有南杖子、某等八處，各料廠的材料物理性質(zhì)基本滿(mǎn)足要求，可做大