【正文】 本畢業(yè)設(shè)計(jì)從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。當(dāng)帷幕由 n 排灌漿孔組成時，一般僅其中一排孔鉆灌至設(shè)計(jì)深度，區(qū)域各排的孔深可取設(shè)計(jì)深度的 1/2～1/3。鉆孔方向一般為鉛直，必要時也可有一定斜坡，以便穿過主節(jié)理裂隙，但角度不宜太大，一般在 100 以下，以便施工。國外有的工程適當(dāng)放寬了對壩踵附近地基開挖的要求。 清基開挖 開挖設(shè)計(jì)原則地基開挖與清理的目的是石壩體坐落在穩(wěn)定、堅(jiān)固的地基上。壩體排水為了減少壩體各橫向的滲透壓力，管距可采用 3m，排水管距上游壩面的距離，一段要求不小于壩前水頭的 1/15～1/25，且不少于 2m，以使?jié)B透坡降在允許范圍內(nèi)，排水管施工時用水泥漿砌漿，隨著壩體砼的澆筑而加高（1/15 ～1/25 ）10=（～）m故取排水管距上游壩面的距離為 蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)３０ 基礎(chǔ)排水：為了減少壩面的滲透壓力和滲透流量，注意帷幕與排水管之間的距離不應(yīng)小于 2m， 廊道系統(tǒng)為了滿足施工運(yùn)用要求，如灌漿，排水，觀測，檢查和交通的需要，在壩體內(nèi)設(shè)置各種廊道，這些廊道互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)?？v縫：根據(jù)砼澆筑能力和溫度控制要求確定，一般為 15～13m 。4 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) 壩頂構(gòu)造壩頂路面應(yīng)具有 2～3％的橫向坡度，并設(shè)置砼排水溝(2020cm)以排出壩頂雨水，壩頂上游的防浪墻（寬 50cm，高 120cm）要承受波浪和漂浮物的作用，因此墻身應(yīng)有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性，宜采用與壩體連成整體的鋼筋砼結(jié)構(gòu)，而下游側(cè)則可設(shè)防護(hù)欄，為滿足運(yùn)用要求和交通要求，在壩頂上布置照明設(shè)施，一只朝向壩頂路面方向，一只朝向水庫方向。工作閘門用來調(diào)節(jié)下泄流量，需在動水中啟閉，要求有較大的啟閉力；檢修閘門用于短期擋水，以便對工作閘門、建筑物及機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢修，在靜水中啟閉，啟閉力較小；事故閘門則是在出現(xiàn)事故緊急使用，能在動水中關(guān)閉。q3/()s?—河床土質(zhì)的容許不沖流速，m/s；0[]v—海漫末端的水深，m。參照已建水閘工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，防沖槽大多采用寬淺式，其深度 一般取 ～ ，底寬 b 取 2～3 倍深度，上游坡率39。(2)海漫的長度海漫長度 L 應(yīng)根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利水位和流量的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，它與消力池出口的單寬流量及水流擴(kuò)散情況、上下游水位差、地質(zhì)條件、尾水深度以及海漫本身的粗糙程度等因素有關(guān)，SL 265—2022《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》建議用下式進(jìn)行估算。整個海漫由混凝土板塊拼鋪而成，每塊板的邊長 2～5m ，厚度為 ～ ，板中有排水孔，下面鋪設(shè)反濾層或墊層。一般由塊徑大于 30cm 塊石砌成，厚度為 ～ ，下面鋪設(shè)碎石、粗砂墊層，厚10～15cm。缺點(diǎn)是：下游水面波動大，綿延范圍長，易沖刷岸坡，對航運(yùn)不利，底部旋滾將泥沙帶入戽內(nèi)時，磨損戽面增加了維修費(fèi)用。 （2）底流式消能:底流消能是在壩址下游設(shè)消力池 ,消力坎等,促使水流在限定范圍內(nèi)產(chǎn)生水躍,通過水流內(nèi)部的旋渦、摩擦、消能效果好,，不宜排漂或排,高壩采用底流消能需經(jīng)論證。 .27439。蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)２２ 溢流壩穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算 荷載計(jì)算 設(shè)計(jì)水位情況（1）壩體自重 ???（2）水平水壓力上游水平水壓力： 2210..??下游水平水壓力： 215607KN???（3）垂直水壓力下游垂直水壓力 ??（4）揚(yáng)壓力 ??68+5106=49UKN? （5）泥沙壓力水平泥沙壓力： )45(ta48./2102?????垂直泥沙壓力： =135sp垂式中： ——泥沙的浮重度；s? ——泥沙的淤積厚度；sh ——泥沙的內(nèi)摩擦角。②、下游面采用 WES 曲線： ykHxWESNSn1??曲 線 方 程 ： 式中 n，k系數(shù)，上游面鉛直，取 n=，k= sH定型設(shè)計(jì)水頭，m。 堰頂高程的確定，初定 ε=, m=， )2(HgmnbQ???由 堰 流 公 式忽略行進(jìn)流速水頭，即 ，則堰頂高程為計(jì)算水位減去相3/20??????gLH?溢則 0H??應(yīng)的堰上水頭。s?K，重力壩在防洪高水位情況下滿足抗滑穩(wěn)定要求。s? 穩(wěn)定分析現(xiàn)行規(guī)范《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 （DL51081999）中規(guī)定，重力壩的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。 基礎(chǔ)灌漿廊道的斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)澆灌機(jī)具尺寸即工作要求確定，寬度可取～，高度可取 ～，為了保證完成其功能且可以自由通行的尺寸，本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取 ，形狀采用城門洞型。上游壩坡宜采用 n＝0—，取 n＝；當(dāng)設(shè)置縱縫時，應(yīng)考慮其對縱縫灌漿前施工期壩體應(yīng)力的影響，壩坡不宜太緩，采用折面時，折坡點(diǎn)高程應(yīng)結(jié)合壩內(nèi)發(fā)電進(jìn)水管，泄水孔建筑物的進(jìn)水口一并考慮，下游壩坡可采用一個或幾個坡段，并根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求，結(jié)合上游壩坡同時選擇，下游壩坡宜采用 m＝—，取 m＝；對橫縫設(shè)有鍵槽進(jìn)行灌漿的整體重力壩，壩坡可適當(dāng)變陡。?正h校由于正常蓄水位和校核洪水在計(jì)算壩頂超出靜水位 Δh 時，所采用的風(fēng)速計(jì)算值及安全超高值不一樣，所以在決定壩頂高程時，應(yīng)按正常蓄水情況（持久狀況）和校核洪水情況（偶然狀況）分別求出壩頂高程，但壩頂高程應(yīng)高于校核水位。（2） 重力壩的基坑形狀應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件及上部結(jié)構(gòu)的要求確定，壩段的基面上下游高差不宜過大，并略向上游傾斜，若基礎(chǔ)面高差過大或向下游傾斜時，應(yīng)開挖成帶鈍角的大臺階狀，臺階的高差與砼澆筑塊的尺寸和分縫的位置相協(xié)調(diào)，并和壩址處的壩體砼厚度相適應(yīng)。但當(dāng) n 太大時，在滿庫情況下，合力可能超出底邊三分點(diǎn)，壩踵易出現(xiàn)拉應(yīng)力。（5）構(gòu)造設(shè)計(jì) 根據(jù)施工和運(yùn)用要求確定壩體的構(gòu)造，如廊道系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、分縫、止水等。在選擇進(jìn)水口時，還應(yīng)避開上游有淺灘、急灘的地點(diǎn)，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀讛嚋喌咨澈托纬杀?。為減少下泄水流對其它建筑物的影響，有時常在溢流壩和這些建筑物之間布置導(dǎo)墻?！　≡跐M足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。包括溢流壩段、擋水壩段；擋水壩段在河的兩岸，溢流壩段的位置在中部。（2）空腹重力壩優(yōu)缺點(diǎn)：空腹壩與實(shí)體壩相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）由于空腹下部設(shè)底板，減小了壩底面上的揚(yáng)壓力，可節(jié)省壩體砼方量 20%左右；2）減小了壩基開挖量；3）壩體前后腿嵌固于巖體內(nèi)，有利于壩體的抗滑穩(wěn)定；4）前后腿應(yīng)力分布均勻，壩踵壓應(yīng)力較大；5）便于砼散熱；6）壩體施工可不設(shè)縱縫；7）便于監(jiān)測和維修；8）空腹內(nèi)可以布置水電站廠房。拱壩的體積比同一高度的重力壩大約可節(jié)省 1/3～2/3 ，從經(jīng)濟(jì)意義上講，拱壩是一種很優(yōu)越的壩型。（2）能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。據(jù)壩線處物探測試結(jié)果，河床覆蓋層厚 22～23m。壩址地質(zhì)條件是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，對壩型的選擇和樞紐的布置起著決定性作用。各鎮(zhèn)支墩地基主要為崩坡積塊碎石夾粉質(zhì)壤土，這些土體地面以下 3m 中等密實(shí)，承載力和變形指標(biāo)可滿足設(shè)計(jì)要求，但存在側(cè)向邊坡穩(wěn)定和地下水豐富等問題，建議施工過程中加強(qiáng)基坑臨時支護(hù)和排水措施，另外，為避免岸坡巖土體崩塌掉塊危及管道安全，建議采用埋管處理，管頂埋深大于 2m。據(jù)壩線處物探測試結(jié)果，河床覆蓋層厚 22～23m。金山峽水電站工程為低壩引水徑流式電站,裝機(jī)容量為 70MW,根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL2522022)的規(guī)定,本工程屬Ⅲ等工程,主要建筑物按 3 級設(shè)計(jì)，次要建筑物及臨時性建筑物為 5 級。C多年平均最大風(fēng)速 21m/s最大凍土深度 多年平均流量 . 3 泥沙多年平均懸移質(zhì)輸沙率 kg/s多年平均含沙量 多年平均懸移質(zhì)輸沙量 199 萬 t 工程地質(zhì)資料（2） 工程區(qū)地震動峰值加速度為 ，地震設(shè)防烈度Ⅶ度１ 壩址工程地質(zhì)推薦壩址位于上游，河道順直，河床狹窄，河水面寬約 60～65m ，河谷寬約90～100m。線路區(qū)的地下水為第四系松散堆積物孔隙水，受大氣降水補(bǔ)給，向河床排泄。下伏基巖為二迭系下統(tǒng)第 3 段(P13) 淺灰～灰色含泥砂質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾蝕變玄武巖、炭硅質(zhì)板巖，和第 4 段(P14) 中～厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾炭質(zhì)板巖。通過對金山峽水電站壩址區(qū)域基本地質(zhì)、地形等資料的研究和分析，確定要選擇合理的壩軸線：推薦壩址地處上游，河道順直，河床狹窄，河水面寬約 60～65m，河谷寬約90～100m。 壩型選擇方案 土石壩土石壩又稱當(dāng)?shù)夭牧蠅危菤v史最為悠久的一種壩型。土石壩與砼壩相比，其造價為砼壩的 1/10，工程量為砼壩的 4 倍，由此可見土石壩經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于砼壩。重力壩重力壩壩身可以過水，對地形地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，樞紐泄洪問題容易解決，可以大型機(jī)械化施工，施工速度快，故本樞紐選擇重力壩壩型。 樞紐布置方案首先根據(jù)樞紐的任務(wù)及要求確定樞紐建筑物的組成，然后根據(jù)地質(zhì)、地形等條件，擬定二到三個樞紐布置方案，并畫出草圖，通過定性分析確定較合理的樞紐方案。樞紐布置主要應(yīng)考慮：溢流壩段，擋水壩段的布置。通常布置成直線，這樣壩軸線較短，蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)６壩身體積小，對建筑物的受力狀態(tài)有利，并便于與相鄰建筑物的聯(lián)結(jié)?！?5176。（2）穩(wěn)定分析 在持久狀況和偶然狀況下進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，保證壩體不至沿壩基面或地基中的軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動。重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚(yáng)壓力三項(xiàng)主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角形剖面，如圖 3—1，在已知壩高 H、水壓力 P、抗剪強(qiáng)度參數(shù) f、c 和揚(yáng)壓力 U 的條件下，根據(jù)抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)９壩基開挖（1）砼重力壩的建基應(yīng)根據(jù)大壩穩(wěn)定、壩基應(yīng)力、巖體物理力學(xué)性質(zhì)、巖土類別、基礎(chǔ)變形和穩(wěn)定性，上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)的要求、基礎(chǔ)加固處理效果及施工工藝、工期和費(fèi)用等經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，原則上應(yīng)考慮技術(shù)加固處理后，在滿足壩的強(qiáng)度和穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，減少開挖。?表 3－1 壩的安全加高 hc安全級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)１０運(yùn)用情況 （ 1 級） （2 級） （3 級）正常蓄水位校核洪水位必須注意，在計(jì)算 h（1%）和 hz 時，正常蓄水位和校核洪水位采用不同的計(jì)算風(fēng)速值。（1）設(shè)計(jì)洪水位時的壩頂高程：▽壩頂=設(shè)計(jì)洪水位+Δh蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)１２ =+=（2）校核洪水位時的壩頂高程：▽壩頂=校核洪水位+Δh=+= m為保證大壩的安全運(yùn)行，應(yīng)該選用其中的較大值▽壩頂＝ ，當(dāng)壩頂設(shè)置有與壩體連成整體的防浪墻（取 ）時，可降低壩頂?shù)母叱?，所以取壩頂高程?▽。在嚴(yán)寒地區(qū)，當(dāng)冰壓力很大時，還要核算段面的強(qiáng)度。2. 兩岸壩頭部位，防滲帷幕伸入山體內(nèi)的長度及帷幕軸線的方向，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件確定，宜延伸到相對隔水層處或正常蓄水位與地下水位相交處，并應(yīng)與河床部位的帷幕保持連續(xù)性。s? 校核洪水位情況（1）壩體自重 ..W???（2）水平水壓力蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)１６上游水平水壓力： 2198014902PKN???下游水平水壓力： （3）垂直水壓力上游垂直水壓力： ???????下游垂直水壓力： （4）揚(yáng)壓力排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)：a= ??1 ????? 255985（5）浪壓力校核洪水位時風(fēng)速采用多年平均的風(fēng)速，即：V=,D=3km。,蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)１８抗滑穩(wěn)定分析的目的：是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度。由已知材料得，一般對于軟質(zhì)巖石單寬流量 q=30~50 m3/s 左右，本設(shè)計(jì)取 q=25 m3/s,溢流堰尺寸為 1m，孔口凈寬 ，每孔寬度為 , 孔數(shù)為 1。本工程設(shè)計(jì)上游面為鉛直面，溢流面由頂部的曲線、中間的直線、底部的反弧段三部分組成。下圖就是本次設(shè)計(jì)的溢流壩曲面。 )(26BMyu?2du??.39。蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)２４所以消能措施的合理選擇和設(shè)計(jì)對樞紐布置、大壩安全及工程量具有重要意義。戽內(nèi)、外水流的旋滾可以消耗大量能量，因高速水流桃到表面，減輕了對河床的沖刷。一般在海漫起始段做 5～10m 長的水平段，其頂面高程可與護(hù)坦齊平或在消力池尾坎頂以下約 ，水平段后做