【正文】 巖內(nèi)夾有白色火成巖，呈粒狀，有截水能力。 壩址兩岸的石英巖脈夾層有阻水作用。 五、 地震 1989 年 2月陽高縣地震局確定：守口堡水庫(kù)地區(qū)地震基本烈度為七度。 下游兩岸，清出風(fēng)化層后，用之不盡。 ③ 孤山廟溝，過長(zhǎng)城的南山坡，估計(jì)儲(chǔ)量為 20萬立方米，土質(zhì)一般，運(yùn)距 1 公里。 黃土的①② 兩個(gè)料場(chǎng)，運(yùn)輸需要爬坡；③④兩料場(chǎng)運(yùn)輸需要跨溝過河；僅粘土料場(chǎng)運(yùn)輸可順坡而下直達(dá)壩上，條件較好。 表 15 筑壩材料及非巖石地基的物理力學(xué)性質(zhì) 名 稱 項(xiàng)目 筑壩材料 非巖石地基 回填黃土 回填砂卵石 堆石及墊層 風(fēng)化巖筑壩 壩基砂卵石 階地黃土 比重 t/m3 孔隙率 % 37 28 30 30 30 41 干容重 t/m3 飽和容重 t/m3 濕容重 t/m3 浮容重 t/m3 內(nèi)摩擦角 水上 23 36 42 34 水下 34 40 32 34 20 14 粘著力 kg/cm2 滲透系數(shù) cm/s 3 106 2 103 1 101 4 104 5 102 1 105 三 、施工條件 ①鋼材：根據(jù)指示，可自包頭、太原、長(zhǎng)治及邯鄲等城市運(yùn)入。經(jīng)陽高縣的鐵路線為京包電氣鐵路，公路為同張鐵路。 第四節(jié) 工程設(shè)計(jì)要求 一 、工程設(shè)計(jì)補(bǔ)充條件 ，下游河道安全泄量≤ 450m3/s。 640 萬立方米。 二 、附圖 1. 守口堡水庫(kù)庫(kù)區(qū)地形圖一張 1:2020 2. 守口堡水庫(kù)壩址地形圖一張 1:1000 3. 守口堡水庫(kù)壩址軸線橫斷面圖一張 1:500 4. 黑水河水系圖一張 1:50000 15 5. 主要建 筑工程單位估價(jià)匯總表 第三章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 第一節(jié) 水庫(kù)調(diào)洪任務(wù) 水庫(kù)防洪的任務(wù)：一是修建泄洪建筑物，保護(hù)水庫(kù)不受到洪水夷頂造成大壩失事；二是設(shè)置防洪庫(kù)容，儲(chǔ)納洪水或阻滯洪水，減輕下游地區(qū)的洪水威脅，以保證下游防護(hù)區(qū)的安全。調(diào)洪計(jì)算的任務(wù)是在水工建筑物或下游防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)一定的情況下，根據(jù)已知的設(shè)計(jì)入庫(kù)洪水過程線、水庫(kù)地形資料，擬定泄洪建筑物的型式和尺寸、調(diào)洪方式。當(dāng)此標(biāo)準(zhǔn)的洪水發(fā)生時(shí)，通過 下游河道的最大泄量不超過河道的允許泄量或控制水位。 16 綜上所述，該水利樞紐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 100 年一遇的洪水考慮，校核按 500 年一遇的洪水進(jìn)行。 水庫(kù)水量平衡方程： 1 2 1 22122Q Q q qt t V V??? ? ? ? ? 式中： 1Q， 2Q 時(shí)段 t? 始末的入庫(kù)流量 m179。陡漲陡落的 t? 取短些，反之，取長(zhǎng)些。根 據(jù)當(dāng)?shù)氐乃那闆r及汛期前用水和防洪要求，進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算的起調(diào)水位為 米。 方案二 p=1%時(shí)，最大泄量 m179。/s 小于下游允許下泄流量 450m179。/s 最大單寬流量 m179。 18 第四章 壩型選擇和樞紐布置 第一節(jié) 壩軸線選擇 根據(jù)樞紐處的地形條件，壩軸線應(yīng)設(shè)在河谷最窄的橫斷面處，并盡可能使河床砂卵石層截水墻軸線最外，由于右岸山脊伸入河床部分厚度 30～ 56 米較小，壩軸線在右岸的變化范圍不能太大，左岸岸坡向下游逐漸變陡 25176。壩區(qū)現(xiàn)有工程措施條件，壩基透水層截水墻軸線基本位于河床最窄斷面處，與左岸岸坡等高大體垂直，而與右岸山脊夾角 40176。如果壩軸線以右岸山脊順勢(shì)延長(zhǎng)到左岸或直線布置，壩軸線在左岸坡長(zhǎng)度 可減小 30～ 50 米，但此岸坡較陡約為 37176。 對(duì)于右岸的壩軸線布置原則：①盡可能減小與河床的壩與左岸壩軸線的轉(zhuǎn)折角；②最大可能的利用右岸山脊較高的基巖布置壩體防滲設(shè)施，對(duì)于重力壩就是使用混泥土重力壩及其下游的干砌石傳力墊層可能放于右岸山脊上；③盡可能減小壩體與非常溢洪道的連接長(zhǎng)度，避免互相干擾。 第二節(jié) 壩型選擇和比較 根據(jù)水利樞紐庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)地震烈度為 7級(jí)，水庫(kù)大壩為中等，壩高在 50～ 60米之間，因此如支墩壩、大頭壩等抗震性能差的壩型不宜采用。 由上述分析，該水利樞紐不宜采用土壩。修粘土心墻時(shí)受地質(zhì)構(gòu)造、季節(jié)影響大，修建工期長(zhǎng)，需施工技術(shù)和施工機(jī)械要求較高。 缺點(diǎn)：需要大量人力，不易搞機(jī)械化施工，施工技術(shù)水平要求高，工期較長(zhǎng)。 缺點(diǎn)：壩身不能溢流，施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)高。壩頂可泄流，壩身底孔泄洪 20 能力大，庫(kù)區(qū)對(duì)外交通方便。 綜合上面考慮的幾種壩型，本設(shè)計(jì)決定采用混凝土實(shí)體重力壩。 15 壩段為擋水壩段為 10。 2324 壩段 為擋水壩段，長(zhǎng) 32m， 每 壩段長(zhǎng) 16m。 考慮到水流對(duì)兩岸的沖刷作用，溢流壩盡量布置在主河床的位置。 由于設(shè)計(jì)樞紐位于山區(qū)河流上，河床坡度較大，流域河網(wǎng)發(fā)育，植被差，水土流失嚴(yán)重，致使入庫(kù)水流含沙量較大，沙粒較粗，特別是汛期河流含沙量占全年 90%以上，水庫(kù)泥沙淤積問題嚴(yán)重，同時(shí)水庫(kù)庫(kù)容較小。 設(shè)計(jì)狀況下： 防浪墻頂高程 =設(shè)計(jì)洪水位 +? h 設(shè) 校核狀況下： 防浪墻頂高程 =校核洪水位 +? h 校 ? h=hl+hz+hc ? h:壩頂高于靜水位的高程； hl:波浪高度； hz:波浪中心線至靜水位的高度； hc:安全加高 166ch v D? llh? 2 2lz hHh cthLL??? 多年平均 最大風(fēng)速 v=。 第二節(jié) 非溢流壩 基本剖面設(shè)計(jì) 一、 壩頂寬度的設(shè)計(jì) 確定非溢流壩壩頂寬度，需要綜合多方面的因素考慮： ⑴ 強(qiáng)度上的要求。 ⑶ 運(yùn)行上的要求。 ⑸ 經(jīng)濟(jì)上的要求。故綜上述各因素，取非溢流壩壩頂寬度為 6米。理論經(jīng)濟(jì)斷面雖工程量可能較少， 24 但由于施工、布置和美觀上的原因，是不宜采用的。 時(shí)，可以借助水重來維持穩(wěn)定，但滿時(shí)可能在上游面出現(xiàn)拉應(yīng)力。考慮到壩體上要設(shè)排沙洞，為了閘門便于操作和利用上游水重來增加壩體的穩(wěn)定，故選擇折坡點(diǎn)在 米處。風(fēng)化層厚 2m左右，河床基巖深 7～ 12m，壩基要建在 完整的基巖面上，故在河床高程面須向下開挖。 ⑵根據(jù)混泥土重力壩對(duì)地質(zhì)條件要求一般，中壩宜挖到微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖。 基本荷載： 1. 壩體及其永久設(shè)備的自重； 2. 正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位的靜水壓力； 3. 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的揚(yáng)壓力； 4. 泥沙壓力； 5. 相應(yīng)于正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的浪壓力； 6. 冰壓力； 7. 土壓力； 8. 相應(yīng)于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的動(dòng)水壓力； 25 9. 其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多的荷載。 3. 揚(yáng)壓力； 根據(jù)重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求，揚(yáng)壓力按折線計(jì)算，折減系數(shù)為：帷幕中心線處 滲透壓力折減系數(shù) α=，排水中心線處滲透壓力折減系數(shù) α=，壩體排水管中心線處滲透壓力折減系數(shù) α=。 計(jì)算泥沙壓力公式： 221 ( 4 5 )22ss sb sp h tg ??? ? ? 5. 浪壓力 。 ( ) ( )w h w Ip y y H? ?? ?? 26 總壓力計(jì)算公式： 20 5 h w IFH? ??? 7. 荷載組合 ⑴ 基本組合 ① 正常蓄水位情況：自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 ② 設(shè)計(jì)洪水位情況：自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +動(dòng)水壓力 ⑵ 特殊組合 ① 校核洪水位情況：自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +動(dòng)水壓力 ② 地震情況 : 自重 +靜水壓力 +揚(yáng)壓力 +泥沙壓力 +浪壓力 +地震荷載 ③ 冰凍情況 。因?yàn)橹亓窝剌S線方向用橫峰分隔成若干獨(dú)立的壩段，所以穩(wěn)定分析按平面進(jìn)行。f :抗剪斷摩擦系數(shù)，取 ； 39。 應(yīng)力分析的過程時(shí) :首先進(jìn)行荷載計(jì)算和荷載組合，然后選擇適宜的方法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，最后檢驗(yàn)壩體的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。 1 1 1a b x c x? ? ? ? 其中： 1 da ?? 1 a cbb bm ??? ? ?? 1 2bc y?? ? 3. 壩內(nèi)水平正應(yīng)力 x? 成三次曲線分布。 2．在地震情況下，壩基面的垂直正應(yīng)力考慮到特殊荷載出現(xiàn)幾率很小，抗震規(guī)范規(guī)定抗滑安全系數(shù)不分工程 等級(jí)都采用 。 2當(dāng)應(yīng)力中不計(jì)入揚(yáng)壓力時(shí)要求 ? ? （ KPa） 式中： ? — 水的容重， KN/m179。 31 第六章 泄水建筑物設(shè)計(jì) 第一節(jié) 泄水洞的設(shè)計(jì) 底孔可以設(shè)計(jì)成有壓洞或無壓洞兩種形式 。其進(jìn)口底部為 R=2m 的圓弧，頂 部為橢圓曲面，方程為： ?? 距上游壩面 5m設(shè)平板檢修閘門，其后設(shè) 1:5 的壓坡板，長(zhǎng) 4m，壓板后控制斷面為 4 4㎡ ，設(shè)弧形工作閘門，之后為無壓洞，其頂部高程通過水面曲線的設(shè)計(jì)為 1208m。檢修閘門為 5 4的平板鋼閘門，啟閉設(shè)備設(shè)在壩頂。/s，因此我們決定采用 WES 坎型。根據(jù)規(guī)范提供資料，取溢流堰定型設(shè)計(jì)水頭，即校核洪水位相應(yīng)的堰上水頭 Hmax= 的 75%95%，得 Hd=5m，由其確定的堰面曲線在校核洪水情況下堰面最大負(fù)壓在允許范圍內(nèi)，在設(shè)計(jì)洪水情況下，在堰面沒有負(fù)壓產(chǎn)生，符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求。對(duì)與基巖，開挖量太大，放于覆蓋層上，水流的波動(dòng)，揚(yáng)壓力都將對(duì)其穩(wěn)定產(chǎn)生很大的問題，帶來難以解決的工程問題。因此本工程采用挑流消能方式。 ⑶ 挑角：為了減少挑射起始流量，根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 30176。 33 第七章 壩址處理及壩體的細(xì)部構(gòu)造 第一節(jié) 基礎(chǔ)處理 重力壩要求壩基巖石有足夠的強(qiáng)度來承受壩體壓力，有良好的整體性、均勻性和較小的壓縮性，以滿足抗滑穩(wěn)定的要求及減少不均勻沉降，基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的抗水和不透水性，減少滲透。故首先得開挖掉河床內(nèi)的大卵石、漂石、塊石、粗砂和泥土摻雜物及巖石表面的風(fēng)化物直到壩坐落在微風(fēng)化基巖上。對(duì)岸坡壩段，在平行壩軸線方向開挖成臺(tái)階狀避免有尖角并保 留一定的保護(hù)層，待壩體澆筑到該韋后再將保護(hù)層清除掉。灌漿前的鉆孔方向一般為鉛直，必要時(shí)可有一定的斜度，角度一般小于 10176。根據(jù)以上原則確定灌漿深度約為 30m，厚度 。 2．為壩體排水在壩體內(nèi)設(shè)置排水管幕，管幕距壩前 4m，排水管用混凝土管，內(nèi)徑20cm，排水管與壩體廊道直通式連接。經(jīng)計(jì)算得：堰頂處曲線與壩體的切點(diǎn)處摻氣水深為 ，排沙底孔 摻氣水深為 ，由此取導(dǎo)墻的安全超高 1m，得 反弧段與壩體的切點(diǎn)處的導(dǎo)墻高度為 ，排沙底孔處的導(dǎo)墻高度為 ，導(dǎo)墻厚度取 1m。 四、 壩體的觀測(cè)設(shè)計(jì) 1. 檢查型觀測(cè)包括： ⑴ 壩基的揚(yáng)壓力觀測(cè)，一般通過揚(yáng)壓力觀測(cè)孔觀測(cè)，孔一般用鉆機(jī)在已澆筑好的混凝土壩體中鉆成，鉆孔通過混凝土深入巖基面。應(yīng)注意到是否是由于排水系統(tǒng)堵塞等一系列問題。有幾種觀測(cè)方法，第一種是大地測(cè)量法，即在壩下游布置三角網(wǎng)精密測(cè)量壩體的繞曲曲線 。 ⑹ 其他檢查型觀測(cè)：壩體上、下游水位，水溫，冰凍。 35 第二篇 守口堡混凝土實(shí)體重力壩設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 第一章 調(diào)洪計(jì)算 第一節(jié) 死水位和正常擋水位的確定 一、 死水位的確定 1. 年來沙量中推移質(zhì) 萬噸； 2. 年來沙量中懸移質(zhì) = 萬噸； 此水庫(kù)含沙量較大，故采用蓄清排紅的運(yùn)行方式。 3. 年淤沙量： 1 1 .2 4 1 5 .2= + = 1 6 .5 41 .5 1 .6 8V沙萬立方米 死庫(kù)容按 30 年淤沙庫(kù)容計(jì)算： V 死 = 30= 萬立方米 查水位 庫(kù)容曲線得 Z 死 = 二、正常擋水位的確定 水庫(kù)的興利庫(kù)容為 740萬立方米，正常蓄水位 相 應(yīng)的庫(kù)容為 740+= 萬立方米，查庫(kù)容 水位曲線得正常蓄水位為 米。 溢流堰出流曲線方程： ? ?Q = A 2 HgH? 上 中 心 排沙底孔出流曲線： 32sQ= mb 2gH?? 36 調(diào)洪計(jì)算三種方案及比較詳見設(shè)計(jì)說明書。 二、 堰頂堰面曲線的設(shè)計(jì) 在非溢流三角形剖面的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)溢流壩段面。 表 21 X（ m） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Y（ m） 0 37 1211230 .1 7 5 0 .7 2