【正文】 本畢業(yè)設計從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。當帷幕由 n 排灌漿孔組成時，一般僅其中一排孔鉆灌至設計深度，區(qū)域各排的孔深可取設計深度的 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。國外有的工程適當放寬了對壩踵附近地基開挖的要求。 清基開挖 開挖設計原則地基開挖與清理的目的是石壩體坐落在穩(wěn)定、堅固的地基上。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，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 蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計３０ 基礎排水：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小于 2m， 廊道系統(tǒng)為了滿足施工運用要求，如灌漿，排水，觀測，檢查和交通的需要，在壩體內設置各種廊道，這些廊道互相連通，構成廊道系統(tǒng)?？v縫：根據砼澆筑能力和溫度控制要求確定，一般為 15～13m 。4 細部構造設計 壩頂構造壩頂路面應具有 2～3％的橫向坡度，并設置砼排水溝(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，因此墻身應有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性，宜采用與壩體連成整體的鋼筋砼結構，而下游側則可設防護欄，為滿足運用要求和交通要求，在壩頂上布置照明設施，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、建筑物及機械設備進行檢修，在靜水中啟閉，啟閉力較??；事故閘門則是在出現(xiàn)事故緊急使用，能在動水中關閉。q3/()s?—河床土質的容許不沖流速，m/s；0[]v—海漫末端的水深，m。參照已建水閘工程的實踐經驗，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 應根據可能出現(xiàn)的最不利水位和流量的情況進行設計，它與消力池出口的單寬流量及水流擴散情況、上下游水位差、地質條件、尾水深度以及海漫本身的粗糙程度等因素有關，SL 265—2022《水閘設計規(guī)范》建議用下式進行估算。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 ～ ，下面鋪設碎石、粗砂墊層，厚10～15cm。缺點是：下游水面波動大，綿延范圍長，易沖刷岸坡，對航運不利，底部旋滾將泥沙帶入戽內時，磨損戽面增加了維修費用。 （2）底流式消能:底流消能是在壩址下游設消力池 ,消力坎等,促使水流在限定范圍內產生水躍,通過水流內部的旋渦、摩擦、消能效果好,，不宜排漂或排,高壩采用底流消能需經論證。 .27439。蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計２２ 溢流壩穩(wěn)定及應力計算 荷載計算 設計水位情況（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定型設計水頭，m。 堰頂高程的確定，初定 ε=, m=， )2(HgmnbQ???由 堰 流 公 式忽略行進流速水頭，即 ，則堰頂高程為計算水位減去相3/20??????gLH?溢則 0H??應的堰上水頭。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《混凝土重力壩設計規(guī)范》 （DL51081999）中規(guī)定，重力壩的抗滑穩(wěn)定驗算應采用概率極限狀態(tài)設計原則。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。 基礎灌漿廊道的斷面尺寸，應根據澆灌機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，本次設計基礎灌漿廊道斷面取 ，形狀采用城門洞型。上游壩坡宜采用 n＝0—，取 n＝；當設置縱縫時，應考慮其對縱縫灌漿前施工期壩體應力的影響，壩坡不宜太緩，采用折面時，折坡點高程應結合壩內發(fā)電進水管，泄水孔建筑物的進水口一并考慮，下游壩坡可采用一個或幾個坡段，并根據穩(wěn)定和應力要求，結合上游壩坡同時選擇，下游壩坡宜采用 m＝—，取 m＝；對橫縫設有鍵槽進行灌漿的整體重力壩，壩坡可適當變陡。?正h校由于正常蓄水位和校核洪水在計算壩頂超出靜水位 Δh 時，所采用的風速計算值及安全超高值不一樣，所以在決定壩頂高程時，應按正常蓄水情況（持久狀況）和校核洪水情況（偶然狀況）分別求出壩頂高程，但壩頂高程應高于校核水位。（2） 重力壩的基坑形狀應根據地形地質條件及上部結構的要求確定，壩段的基面上下游高差不宜過大，并略向上游傾斜，若基礎面高差過大或向下游傾斜時，應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，并和壩址處的壩體砼厚度相適應。但當 n 太大時，在滿庫情況下，合力可能超出底邊三分點，壩踵易出現(xiàn)拉應力。（5）構造設計 根據施工和運用要求確定壩體的構造，如廊道系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、分縫、止水等。在選擇進水口時，還應避開上游有淺灘、急灘的地點，因為它們容易攪渾底沙和形成冰凌。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墻?！　≡跐M足建筑物強度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價和年運轉費用。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：空腹壩與實體壩相比具有以下優(yōu)點：1）由于空腹下部設底板，減小了壩底面上的揚壓力，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，有利于壩體的抗滑穩(wěn)定；4）前后腿應力分布均勻，壩踵壓應力較大；5）便于砼散熱；6）壩體施工可不設縱縫；7）便于監(jiān)測和維修；8）空腹內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 ，從經濟意義上講，拱壩是一種很優(yōu)越的壩型。（2）能適應各種不同的地形、地質和氣候條件。據壩線處物探測試結果，河床覆蓋層厚 22～23m。壩址地質條件是水利樞紐設計的重要依據之一，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壤土，這些土體地面以下 3m 中等密實，承載力和變形指標可滿足設計要求，但存在側向邊坡穩(wěn)定和地下水豐富等問題，建議施工過程中加強基坑臨時支護和排水措施，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。據壩線處物探測試結果，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,裝機容量為 70MW,根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL2522022)的規(guī)定,本工程屬Ⅲ等工程,主要建筑物按 3 級設計，次要建筑物及臨時性建筑物為 5 級。C多年平均最大風速 21m/s最大凍土深度 多年平均流量 . 3 泥沙多年平均懸移質輸沙率 kg/s多年平均含沙量 多年平均懸移質輸沙量 199 萬 t 工程地質資料（2） 工程區(qū)地震動峰值加速度為 ，地震設防烈度Ⅶ度１ 壩址工程地質推薦壩址位于上游，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～灰色含泥砂質結晶灰?guī)r、結晶灰?guī)r夾蝕變玄武巖、炭硅質板巖，和第 4 段(P14) 中～厚層結晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾炭質板巖。通過對金山峽水電站壩址區(qū)域基本地質、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?shù)夭牧蠅?，是歷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，由此可見土石壩經濟性優(yōu)于砼壩。重力壩重力壩壩身可以過水，對地形地質條件適應性強，樞紐泄洪問題容易解決，可以大型機械化施工，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樞紐的任務及要求確定樞紐建筑物的組成，然后根據地質、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，蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計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?！?5176。（2）穩(wěn)定分析 在持久狀況和偶然狀況下進行承載能力極限狀態(tài)穩(wěn)定計算，保證壩體不至沿壩基面或地基中的軟弱結構面產生滑動。重力壩的基本剖面是指在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚壓力三項主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強度要求，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、抗剪強度參數(shù) f、c 和揚壓力 U 的條件下，根據抗滑穩(wěn)定和強度要求，可以求得工程量最小的三角形剖面尺寸。蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計９壩基開挖（1）砼重力壩的建基應根據大壩穩(wěn)定、壩基應力、巖體物理力學性質、巖土類別、基礎變形和穩(wěn)定性，上部結構對基礎的要求、基礎加固處理效果及施工工藝、工期和費用等經技術經濟比較確定，原則上應考慮技術加固處理后，在滿足壩的強度和穩(wěn)定的基礎上，減少開挖。?表 3－1 壩的安全加高 hc安全級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計１０運用情況 （ 1 級） （2 級） （3 級）正常蓄水位校核洪水位必須注意，在計算 h（1%）和 hz 時，正常蓄水位和校核洪水位采用不同的計算風速值。（1）設計洪水位時的壩頂高程：▽壩頂=設計洪水位+Δh蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計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行，應該選用其中的較大值▽壩頂＝ ，當壩頂設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?▽。在嚴寒地區(qū)，當冰壓力很大時，還要核算段面的強度。2. 兩岸壩頭部位，防滲帷幕伸入山體內的長度及帷幕軸線的方向，應根據工程地質、水文地質條件確定，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博文學院畢業(yè)設計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）揚壓力排水處揚壓力折減系數(shù)：a= ??1 ????? 255985（5）浪壓力校核洪水位時風速采用多年平均的風速，即：V=,D=3km。,蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計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構面抗滑穩(wěn)定的安全度。由已知材料得，一般對于軟質巖石單寬流量 q=30~50 m3/s 左右，本設計取 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。本工程設計上游面為鉛直面，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。下圖就是本次設計的溢流壩曲面。 )(26BMyu?2du??.39。蘭州交通大學博文學院畢業(yè)設計２４所以消能措施的合理選擇和設計對樞紐布置、大壩安全及工程量具有重要意義。戽內、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，其頂面高程可與護坦齊平或在消力池尾坎頂以下約 ，水平段后做