【正文】 low section,dam 第一章 工程概況 工程等別北村規(guī)劃未來兩年將要實施的工程項目，水庫控制流域面積A=2486 樞紐主要水工建筑物:擋水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物為級，干渠及渠系建筑物為級，臨時建筑物為級。各頻率洪峰流量見表。表壩下游各時段各頻率流量洪量表時段4月10月11～3月5～9月頻率20%10%5%20%10%5%20%10%5%20%10%5%洪 峰流 量(m3/s)210320440泥沙上、下壩址泥沙設計參數(shù)見表。上壩址處河道平面上呈不對稱的S型，擬建大壩選于較平直的河段，為橫向谷，兩岸不對稱，右岸較左岸陡，下部較上部陡，左岸平均坡度35176。第四系地層由殘坡積層和沖洪積層組成。地質(zhì)構(gòu)造位置位于大朩埡背斜南翼，巖層傾角中等，產(chǎn)狀180176。背斜背北翼緩，巖層傾角28～34176。在天床山一帶背斜北翼和大朩埡一帶背斜南翼，發(fā)育一組近東西走向的次級皺，一般延伸2～，為古路溝向斜，軸向近東西（290176。第四系孔隙水賦存于第四系地層內(nèi)，受大氣降水與地表水體補給，向溝谷排泄。地方水類型為重碳酸硫鈣型，對砼及砼中的鋼筋均無侵觸性。紅旗煤礦主道坑口位于上下壩址之間，平面上呈樹校狀，相互交叉，現(xiàn)已與鋼岔煤礦同采一層煤，已超過擬選的上壩址位置，垂直方向已探明部分高程在3～13m，既有上采，又有下采，高達50m以上。邊坡穩(wěn)定性較好，不存在大的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。弱風化帶巖體結(jié)構(gòu)末變，巖質(zhì)新鮮，末見風化裂隙僅見節(jié)理面有明顯痕跡。表上壩址主要物理力學指標建議值表 項目巖性塊體密度（g/cm179。左岸坡面有兩條小沖溝，岸坡下部有一尚末完工的采煤道，長264m，其走向與巖層走向大致垂直。坡殘積層由黃色粘土組成，含巖石碎塊，稍濕，可塑，一般1～2m厚。侏羅系中統(tǒng)新田溝組地層的巖性為青灰色厚層砂巖夾薄層棕紅色灰綠色泥巖，并以砂巖為主。壩址區(qū)內(nèi)末見斷層。第四系孔隙水賦存于第四系地層內(nèi)，受大氣降水與地表水補給，向溝谷排泄。/d。不良地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為崩塌，坡體表部巖體在各種性質(zhì)的裂隙切割下，有的已成危巖。風化帶深度因地形等因素的不同而變化，～，平硐揭示其深度78m，兩岸風化強度和深度基本一致。兩岸坡體上部（或頂部）可能有缷荷裂隙分布或因缷荷作用使已有裂隙發(fā)生次生變化而多有張開之勢，其水平和垂直方向的深度可能均不超過岸坡巖體的強風化深度。104MPa，漿砌石 容重23kN/m179。避免樞紐中各建筑物在運行期間互相干擾。(6)盡可能使樞紐中的建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益(如提前蓄水、早期發(fā)電或灌溉)。經(jīng)過比較，如今，樞紐壩址選定位于水口。沖洪積層分布于河床及岸坡沖溝地帶，主要成分為灰?guī)r、砂巖及頁巖等，卵石的磨圓一般較差，多呈次稜～次圓狀，一般粒經(jīng)10～15mm，厚度1～5m。（巖層傾向下游）背斜位于紅巖向斜北翼，經(jīng)大朩埡、黃陽壩，東至古路下泗壩背斜形跡消失，軸線延伸長度約52km。南翼陡，一般為45176。(2) 地形條件分析上壩址處河道平面上呈不對稱的S型，擬建大壩選于較平直的河段，為橫向谷，兩岸不對稱，右岸較左岸陡，下部較上部陡，左岸平均坡度35176。壩址下游處有一較大沖溝地形，溝岸地勢較緩，可供施工場地布置用。對這幾種壩型進行比較。(3)壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)，有適應變形的良好性能，因此對地基的要求低。優(yōu)點：(1)由于寬縫的存在，壩底面積小，揚壓力顯著降低，加之上游坡較緩，可利用上游水重來增加穩(wěn)定，因此使壩體混凝土量可較實體重力壩節(jié)省約10％～20％。(2)施工導流不便。(2)屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，超載能力強，抗震能力強。(3)受溫度變化，基巖變形的影響比較顯著。(2)施工受雨季和嚴寒氣候條件限制小，施工期沒有面板保護的情況下也可直接擋水或過水，大大簡化了施工導流和度汛的工程設施，有利于加快施工進度，降低臨時工程的費用。特點：(1) 施工工藝程序簡單，可快速施工，縮短工期，提前發(fā)揮工程效益。(5)可適用大型通用施工機械設備，提高混凝土運輸和填筑工效。由于重力壩的拉應力一般低于相同壩高的拱壩，所以重力壩對地形和地質(zhì)條件的要求也拱壩低，一般可以修建在弱風化巖基上。在施工期可以利用壩體導流，一般不要另外設置導流隧洞。(5)施工方便。缺點：(1)因為抗滑穩(wěn)定要求，重力壩相比較其他混凝土壩來說，剖面尺寸大，材料用量多。并且，水頭較高導致相應壩體較高，也決定了修建混凝土重力壩的優(yōu)勢。壩址地層巖性揭示有第四系殘坡積層、沖洪積層，三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖夾薄層頁巖。壩軸線位置具體見平面布置圖。壩軸線的選擇：擬建的閩江水口水庫初選兩個壩址進行比較，上壩址位于水口，下壩址位于水口大橋上，兩壩址相距。 大壩坡面設計 壩頂高程的擬定超高值的計算 根據(jù)《混凝土重力壩設計規(guī)范》，壩頂在靜水位以上的超高按以下公式計算： 式中： —防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差； —累計頻率為時的波浪高度； —波浪中心線至設計洪水位或校核洪水位的高差； —安全超高，根據(jù)表采用。 表壩頂高程計算成果表 單位：m特征水位水位高程壩頂高程設計洪水位校核洪水位為保證大壩的安全運行，應該選用其中的較大值壩頂＝，且壩頂高程要高于校核洪水位，所以取壩頂高程為, 建基面高程的確定河床標高，取河床標哥為，校核洪水位為，根據(jù) 《重力混凝土設計規(guī)范》規(guī)定，壩高為時，建基面不要求為新鮮巖石，故可以弱風化帶作建基面，最大開挖深度為，并要求壩底嵌入基巖，因此確定建基面高程為。一般情況壩頂寬度可采用壩高的8%~10%，且不小于3m。基本斷面上部設壩頂結(jié)構(gòu)。下游壩坡可采用一個或幾個坡度，應根據(jù)穩(wěn)定和應力要求并結(jié)合上游壩坡同時選定。該形式為實際工程中經(jīng)常采用的一種形式，具有比較豐富的工程經(jīng)驗。荷載按作用隨時間的變異分為三類：永久作用、可變作用、偶然作用。荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類，本次設計考慮的基本荷載組合為正常蓄水位和設計洪水位；特殊組合為校核洪水位和地震情況，它們分別考慮的荷載表所示：表荷載組合注：1 應根據(jù)各種作用同時發(fā)生的實際可能性，選擇計算中的最不利的組合；2 分期施工的壩應按相應的荷載組合分期進行計算；3 施工期的情況應作必要核算，作為特殊組合；4 根據(jù)地質(zhì)和其他條件，如考慮運用時排水設備，易于堵塞，須經(jīng)常維修時，應考慮排水失效的情況，作為特殊組合；5 表中的“+”表示應考慮的荷載。由于上下游水位不同，作用水頭不同，故對上下游分別計算，但在本設計中正常蓄水位和設計洪水位上游水位一樣。得：淤沙壓力，淤沙壓力矩(4) 浪壓力依據(jù)《混凝土重力壩設計規(guī)范》，當 和 時，單位長度上的浪壓力值按下式計算： 式中： —單位長度迎水面上的浪壓力，； —水的重度，； —平均波長，； —累積頻率為的波高，；—擋水建筑物迎水面前的水深，； —波浪中心線至計算水位的高度，,按公式計算：—使浪破碎的臨界水深，按以下公式計算： 表浪壓力成果表工況正常（設計）校核浪壓力浪壓力矩(5) 揚壓力揚壓力包括上浮力和滲流壓力。且規(guī)定河床壩段，岸坡壩段，本設計取揚壓力折減系數(shù)。冰壓力、土壓力太少也不考慮。查《混凝土重力壩設計規(guī)范SL319—2005》可知，按抗剪斷強度公式計算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′值和按抗剪強度公式計算的壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K 值應不小于下表的規(guī)定。本次設計壩址處巖體工程地址分類總體屬于Ⅲ類，此時取， 。應力分析的方法有理論計算和模型試驗兩種。：運用期時：(1)壩體上游面的垂直應力不出現(xiàn)拉應力（計揚壓力） 。施工期時：(1）壩體任何截面上的主壓應力應不大于混凝土的允許壓應力。由基礎資料可知本工程的混凝土的彈性模量為，泊松比為，根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范SL1912008》[3]中的表查得混凝土標號為。第五章 溢流壩段設計 泄水方式的選擇溢流重力壩既要擋水又要泄水，不僅要滿足穩(wěn)定和強度要求，還要滿足泄水要求。由于壩面曲線的流量系數(shù)較大且剖面較瘦，工程量較省，壩面曲線用方程控制，所以采用實用堰。單寬流量的大小是溢流重力壩設計中一個很重要的控制性指標。對一般軟弱巖石常取左右；對地質(zhì)條件好、下游尾水較深和采用消能效果好的消能工，可以選取較大的單寬流量。根據(jù)工程經(jīng)驗，初步擬定閘墩厚度：中墩厚，邊墩厚，則溢流壩段的總長度為： 堰頂高程的確定當上游垂直時，上游面坡度影響修正系數(shù),自由出流時，淹沒系數(shù)，假設流量系數(shù),側(cè)收縮系數(shù)。規(guī)范規(guī)定：校核洪水位閘門全開時，出現(xiàn)的負壓一般不超過米水柱高（水柱高等于）。 泄流能力校核運用堰流公式分情況校核溢流堰的泄流能力，由《溢洪道設計規(guī)范》得側(cè)收縮系數(shù)計算公式為： 上述公式適用于，當時，取值式中： —單孔寬度，；—閘孔數(shù)目,本設計中；—計人行近流速水頭的堰上總水頭，, ，本設計已驗算不需考慮行進水頭流速； —中墩形狀系數(shù)，與閘墩頭伸出上游堰面距離，及淹沒度有關，可查表—邊墩形狀系數(shù)， (對于直角矩形，；對于折線或圓角形，；對于流線形，)；表WES實用堰流量系數(shù)值（適用于二圓弧、三圓弧及橢圓堰頭曲線）中墩形狀系數(shù)表在設計洪水位情況下由上表查得實用堰流量系數(shù)，采用流線形邊墩，邊墩系數(shù)，又表查得，中墩形狀系數(shù)，則由公式與得： ，故相應洪水能安全下泄?；⌒伍T也是一種應用廣泛的門型，它一般可用于泄洪道和無壓泄水孔的泄水型式?；⌒伍T①可封閉相當大面積的孔口；②所需閘墩高度和厚度較??；③沒有影響水流流態(tài)的門槽；④所需的啟閉力較??；⑤埋件數(shù)量少。在工程實踐中，常把工作閘門布置在壩頂點稍偏向下游一點，以便閘門部分開啟時，能夠壓低水舌，使其形成貼面流，以免形成局部負壓。支撐鉸應盡量布置在過流時不受水流及漂浮物沖擊的高程上。對于平面閘門，門槽深，檢修閘門門槽深度取,故取檢修閘門為寬高，厚度均為。(1) 閘墩的平面形狀閘墩在上游端應使水流平順，減小孔口水流的側(cè)收縮，故采用圓形；下游端為減小墩后水流的水冠和沖擊波，有利于過壩水流底部摻氣，防止溢流壩產(chǎn)生空蝕，采用流線型墩尾，使墩后形成一定范圍內(nèi)的空腔。對于平面閘門，門槽深，門槽處閘墩厚度不得小于。閘墩長度的確定：平板閘門采用活動式啟閉機，軌距一般左右。綜合考慮，閘墩高度擬取為。對WES曲線求一階導數(shù)：直線的坡度為；故有，則。要計算反弧段半徑，首先要確定校核洪水全開時反弧處的水深，而可由計算，的計算公式及流鼻坎的反弧半徑經(jīng)驗公式為 式中： —反弧段最低點流速； —上游水位至鼻坎頂點的高差； —流速系數(shù)； —流能比； —單寬流量； —上下游水位差。選用連續(xù)式鼻坎，鼻坎挑射角按照工程經(jīng)驗此處取。反弧段最低點高程為：由以上計算可知本設計溢流壩剖面曲線無直線段，則冪曲線與反弧段直接相切。當為介于的各中間值時，水面線的坐標、可以得：針對某一給定的值，畫出曲線，再按所給的值，由曲線查取值，從而求得、值[7]?！痘炷林亓卧O計規(guī)范》規(guī)定：摻氣水深可按下式估算。 (3) 總水壓力計算：閘門在關閉位置的靜水壓力，由水平靜水壓力和垂直靜水壓力組成。 —材料修正系數(shù)，閘門用普通碳素鋼時，用低合金鋼時，在本設計中取。計算結(jié)果為正值時，需要加壓力閉門；為負值時，表示閘門能依靠自重關閉。最后為閘墩與壩體軟弱層受力具體計算見計算書這里不做過多說明。設計時應依據(jù)壩址地形、地質(zhì)條件、樞紐布置、壩高、下泄流量等因素綜合考慮。挑流消能挑流消能，利用鼻坎將自溢流面下泄的高速水流向空中拋射，使水流擴散并卷入大量的空氣，然后落入下游河床水墊中。面流消能原理是將高速水流挑至尾水面，在表層主流和河床之間形成逆流旋渦和躍波，通過旋渦和主流擴散而消能。它一般實用于尾水較深，變幅較小，無航運要求，且地基條件比較好的情況。其中，連續(xù)坎結(jié)構(gòu)簡單，易于避免發(fā)生空蝕破壞，急流在挑流鼻坎前可獲得均化，水流霧化較輕。鼻坎最低高程應高于鼻坎附近下游水面。 圖挑流示意圖 挑流水舌的挑距L的確定水舌的挑距L按公式計算： 式中： ——水舌拋距，；——坎頂水面流速，即 (為水庫水位至坎頂?shù)穆洳?，）；——鼻坎的挑角；——鼻坎垂直方向上的水深，（為坎頂平均水深，）；——坎頂至河床面高差，；——堰面流速系?shù)。防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設止水。根據(jù)大壩正常運行需要，在壩頂還要設置通向壩體內(nèi)部各層廊道、電站的電梯井，便于觀測和維修人員快速進出。(2) 閘墩閘墩的墩頭形狀，上游采用半圓形，下游采用流線形。導水墻斷面為矩形。其作用是：減小溫度應力，適應地基不均勻變形和滿足施工要求(混凝土澆筑能力和溫度