【正文】 泄洪隧洞的最大泄流流量為 ， 通過公式（ 73）、（ 74）計算出洞涇。其中 ? 取 。首先假定隧洞為淹沒出流，因為水深只有 ，那么水利半徑只有 ，通過計算上游圍堰的高度要有 660m，顯然不符合實際，那么該導(dǎo)流隧洞為自由出流。因為圍堰距主體工程的距離為 30m，導(dǎo)流隧洞的進口距圍堰的距離為 80m。 圖 71 粘土心墻與壩肩 對于壩殼來說，其與壩肩的接觸形式為臺階狀，因為壩殼除了受到水的壓力外，還受到本身的重力，兩個力的合力斜向下，倘若做成階梯狀的壩坡能夠很好的平衡該合力，這樣也就保證了壩體的穩(wěn)定性。 28 ② 土質(zhì)防滲體和反濾層宜于堅硬、不沖蝕和可灌漿的巖石連接。 地基處理 通過查資料知該壩址的地基是砂礫石地基，砂礫石地基的承載能力一般都能夠滿足要求，但滲流問題是砂礫石地基要處理的主要問題。穩(wěn)定分析常采用的方法有 瑞典圓弧法、簡化的畢肖普法和摩根斯頓 普萊斯法等，這里采用瑞典圓弧法。 土體發(fā)生滲透變形的原因主要取決于滲透坡降、土顆粒的性質(zhì)。倘若這兩個保守處理能夠滿足要求，則壩體的防滲滿足要求。如發(fā)現(xiàn)和搶修不及時，將會導(dǎo)致難予補救的嚴(yán)重后果。 棱體的尺寸： 頂部高程：應(yīng)大于該地區(qū)的冰結(jié)深度，并應(yīng)滿足波浪爬高的要求。在下游側(cè)設(shè)置排水設(shè)備后，將會 把滲入壩體內(nèi)的水量，快速，有計劃地排出壩外，并達到降低壩體浸潤線和 孔隙壓力，防止?jié)B流逸出區(qū)域產(chǎn)生滲透變形等作用，從而保證壩坡穩(wěn)定。因為粘土心墻兩側(cè)邊坡多在 1:～ 1:，這里選擇的坡度為 1:，則心墻的寬度為 m3262**8 6 29 2 7b ??? ）（ 21 因為 32m,滿足要求，則心墻厚度取 32m。防滲體主要包括心墻、斜墻、鋪蓋、截水墻等，在這個工程中，由于粘土的儲量豐富，且粘土施工較簡單，防滲效果好，選擇的是粘土心墻防滲體。砌石護坡下應(yīng)按反濾原則設(shè)置碎石或礫石墊層，當(dāng)壩殼料與護坡連接符合反濾要求是可以免設(shè)，但從安全角度來說，仍然會設(shè)置。對于有防浪墻的壩頂，則要采用單向向下游傾斜的橫坡，在該壩頂采用 2%的單向向下游傾斜的橫坡。這里因為是土石壩壩頂上的公路，交通量不是很大，即設(shè)置一層基層即可，此處選良好的級配二灰石，厚度為 30cm。 4 土石壩的構(gòu)造 壩頂構(gòu)造 壩頂一般都做護面，護面的材料可以采用碎石、單層砌石、瀝青或者混凝土等柔性材料。 （ 2）當(dāng)采用粘土心墻防滲方案時，因壩坡穩(wěn)定性受心墻土料特性的影響，則壩的上游一般較斜墻壩的陡，下游則是相反。 壩頂寬度的確定 壩頂寬度根據(jù)運行、施工、構(gòu)造、交通和地震等方面的要求綜合研究后確定。 15 表 爬高統(tǒng)計分布（ Rp/Rm） P(1%) hm/Hm 1 2 4 5 10 14 20 30 50 ～ 因為 hm/Hm=，則 Rp/Rm=，所以 Rp=。 經(jīng)過計算可求出 hm=。 當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時，壩頂超高是指水庫靜水位與防浪墻頂之間的高差，但在正常運用條件下，壩頂應(yīng)高出靜水位 ，在非常運用條件下，壩頂不得低于靜水位。為了減少工程量，可以嘗試一洞多用，采用“龍?zhí)ь^”的方式，把放空隧洞與導(dǎo)流隧洞一起使用。把適用于這兩種導(dǎo)流方式的條件和壩址處 的地形、地質(zhì)的條件進行比較，不難得出該處采用隧洞導(dǎo)流，并把隧道布置在河道的左岸。綜上分析，工程最終的壩型選擇粘土心墻土石壩。 壩型的選擇 根據(jù)提供的資料，該處的地形、地質(zhì)條件適合建造土石壩，另外、建筑材料儲存量豐富。 圖 11 是壩址處的地形圖。根據(jù)規(guī)劃，水庫正常蓄水位為 ，設(shè)計洪水位為 ，相應(yīng)的下游水位 ，洪水流量為 ；校核洪水位為 ，相應(yīng)的下游水位為 ，洪水流量為 ；死水位為 壩址處水位流量關(guān)系可近似地用下式表示： 32 0 0 0 0 0 0 2 7 9 0 0 1 5 8 1 4 5 3 6 9 5 0 8 4 7 1 6 2 QZ ??? 工程區(qū)域附近的石料及粘土儲量豐富，石料以白云質(zhì)灰?guī)r為主。強風(fēng)化巖石厚 4～ 8m，巖體松散破碎。 ,。汛期河水面寬為 10～ 15m，河道天然坡降為 ‰，糙率為 。水庫庫容為 2605 萬m3，電站裝機為 3 6300KW。在流程圖中，詳細闡述了從施工準(zhǔn)備到壩體填筑的過程中工程的施工順序，并 對 各壩體分區(qū) 工程進行了詳細 的 施工設(shè)計 ，具體涉及到了壩體的施工布置、各壩區(qū)施工方法與分部工程施工工藝以及施工質(zhì)量與安全的控制等方面。經(jīng)具體的設(shè)計，完成了設(shè)計計算書和五張設(shè)計圖。所在流域?qū)俚湫偷纳絽^(qū)季節(jié)性河流，洪峰流量不大，但洪枯流量和水位變幅較大。洪水受臺風(fēng)的影響能形成暴雨，根據(jù)暴雨洪水季節(jié)及全年徑流變化規(guī)律，施工洪水時段分為洪水期（ 5 月 15 日～ 10 月 5 日）和枯水期（ 10月 5 日～翌年 5 月 15 日）。出露地層為砂巖夾頁巖。弱風(fēng)化巖石厚 4～ 8m，微風(fēng)化巖石埋深為 45～ 50m。 砂礫料顆粒組成見表 。 項目 名稱 比重 ρ (KN/M3) 干容重 г d (KN/M3) 濕容重 г (KN/M3) 飽和容重Г s (KN/M3) 塑性指數(shù) Iρ (%) 最佳含水量 WOρ (%) 天然含水量 WO (%) 初始孔隙水 壓力系數(shù) B 粘土 15 18 29 砂礫石 堆石 6 7 8 2 樞紐布置 工程等別的確定 根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL252— 2021）的規(guī)定，水利水電工程根據(jù)其工程規(guī)模、效益以及在國民經(jīng)濟中的重要性，劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五等，適用于不同地區(qū)、不同條件下建設(shè)的防洪、灌溉、發(fā)電、供水和治澇等水利水電工程，見表 。因此本樞紐工程的攔河大壩初步確定為土石壩。 10 泄水建筑物的選擇 泄水建筑物主要包括溢洪道、導(dǎo)流建筑物、 放空建筑物等。 2 溢洪道 溢洪道主要用來宣泄汛期或其他情況下水庫中多余水量以保證大壩安全的建筑物，包括河床溢洪道和河岸溢洪道兩類。因為導(dǎo)流隧洞只是在工程的前期使用，當(dāng)擋水建筑為修建完之后，常常會被堵上，這樣就可以把導(dǎo)流隧洞改為放空隧洞。 壩頂超高可按照公式（ 31）、（ 32）計算： AeR ???y （ 31） ?cos2e20mgH DKv? （ 32） 式中 : y為壩頂超高， m； R為最大風(fēng)浪在壩坡上的安全爬高（圖 31）， m； e 為最大風(fēng)壅水面高度，即風(fēng)壅水面超出原水庫水位高度的最大值， m； Hm為壩前水域平均水深， m； 12 K為綜合摩阻系數(shù)，其值變化在 106～ 5 106之間，計算時一般取 K=3 106； A為安全加高， m，可通過表 查得； Β為風(fēng)向與水域中線的夾角，176。 求出平均波高后，通過式（ 34） Tm= (34) 則可以求出平均周期，即： Tm=*=， 接著可求出平均波長 Lm，但要分兩種情況： 當(dāng) Hm/Lm≥ 時，稱為深水潑， ?2gTL 2mm? （ 35） 當(dāng) Hm/Lm 時 mm22 2 L HthgTL m ??? (36) 式中： H為壩迎水面水深， m。當(dāng)風(fēng)向與壩軸法線成的夾角為 176。根據(jù) SL274— 2021《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：高壩頂寬可選為 10～ 15m，中、低壩頂寬可選為 5～ 10m。 粘性土料的穩(wěn)定壩坡一般為一曲面，上部較陡，下部較緩，所以用粘性土料做成的壩坡，長沿著高度分成數(shù)段，每段 10～ 30m，從上而下逐漸放緩，相鄰坡率差值取 或 。如有公路交通的要求，還應(yīng)該滿足公路路面的有關(guān)規(guī)定。墊層是設(shè)置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層，起排水、隔水、防凍、防污等作用，此處選擇 12cm碎石。 壩頂?shù)南掠蝹?cè)設(shè)置緣石，緣石的尺寸為 10*10*100cm,埋入的深度為 ，每隔 。墊層的厚度與材料的粒徑有關(guān)，由于護坡的材料基本與壩殼的材料基本一致，此處選擇兩層墊層。 粘土心墻防滲體布置在壩體的稍偏上游，這樣便于和壩頂?shù)姆览藟ο噙B接，并可以使心墻后的壩殼先期施工，得到充分的先期沉降，以避免或者減少裂縫。心墻的應(yīng)該嵌入到?jīng)_基層里，并且與砂頁巖接觸，并且向不透水層中開挖 ,這樣便于截水槽功能的發(fā)揮。 壩體的排水形式主要有棱體排水、貼坡排水和壩內(nèi)排水。頂面超出下游水位的告訴，對 1級、 2級壩不小于 ，對 3～ 5級壩不小于 ，這里選 ，所以棱體的高程為 ，棱體高度為 5m； 頂部寬度： 應(yīng)根據(jù)施工和觀測的要求確定，一般為 ～ ，這里取 ； 排水的內(nèi)坡：一般為 1： ～ 1： ，這里取 1： ； 外坡：一般為 1： ～ 1： ，這里取 1： 。因此土石壩剖面基本尺寸和防滲排水設(shè)施初步擬定后，必須進行滲流分析。 有限透水深度地基的心墻壩，一般可做成有截水槽的防滲形式（圖 51）。設(shè)計時應(yīng)盡量降低滲透坡降和增加出口處土體抵抗?jié)B透變形的能力。 26 設(shè)計計算時首先假設(shè)壩坡或壩坡連同部分壩基土體沿某一圓柱面滑動。 土條的 Mr、 Ms 計算每個土條上的抗滑力矩 Mr，滑動力矩 Ms。處理的目的是減少壩基的滲透量并保證壩基和壩體的抗?jié)B穩(wěn)定。若風(fēng)化層較深時，高壩宜開挖到弱風(fēng)化層上部，中、低壩可開挖到強風(fēng)化層下部，在開挖的基礎(chǔ)上對基巖進行灌漿處理。臺階的寬度應(yīng)不小于 1m，此處選擇為2m，高度不限，此處選擇為 5m。通過地形圖上可以量出隧洞的進 口段的長度為 290m，洞身段的長度為 120m，出口段的長度為 200m，再加上轉(zhuǎn)彎處的長度，則初步估計導(dǎo)流隧洞的長度為 650m。通過表格 72可以求出導(dǎo)流隧洞的洞涇、上游圍堰的高度。 所以 dH =+++=。 gHAQ 2?? （ 73） ???????dl11c （ 74） 式中：μ為粗糙系數(shù)，最小值為 ， 正常值為 ； A過流斷面面積， m2； H作用水頭 ,m； 33 ? 沿層阻力系數(shù)； l 導(dǎo)流隧洞的長度， m； d 泄洪隧洞的洞涇， m。根據(jù)隧洞的布置原則和在地形圖上量出的距離，可以初步取泄洪隧洞的長度為 600m，洞內(nèi)是部分鋼筋混凝土襯砌，粗糙系數(shù) μ 為 。 71 草袋圍堰 對于圍堰的高程，可通過公式（ 71）、（ 72）計算： 下游圍堰： δhhH add ??? （ 71） 式中： dH ～下游圍堰 堰頂高程， m； dh ～下游水位高程 ,m； ah ～波浪爬高 , ah 取 ， m； 32 ? ～圍堰的安全超高 ,m。為了保證導(dǎo)流隧洞為有壓隧洞，就必須通過上游圍堰來提高水位。 導(dǎo)流隧洞 根據(jù)以上布洞的原則與條件，可以初步定出導(dǎo)流隧洞的布置。在心墻的與壩肩的地方可開挖成類似于梯形的形狀，回填土與防滲體的材料相同，即為粘土，見圖 71。 壩體與巖石地基及岸坡的連接必須做到： ① 壩體范圍內(nèi)的巖石壩基與岸坡，應(yīng)清楚表面松動石塊、凹處積土和突出的石塊。但是，土石壩壩基本身的承載能力、強度、變形和抗?jié)B能力等條件一般遠不如混凝土壩的，又據(jù)國內(nèi)外的資料統(tǒng)計，土石壩的失事約有 40%是由于地基問題引起的，可見對壩基處理的要求絲毫不敢放 松。各塊土條編號的順序為：首先以過圓心垂線為零號土條的中心線，向上游（對下游壩坡）各土條的順序為 3土石壩穩(wěn)定分析的目的是是保證土石壩在自重、空隙壓力和外荷載作用下，