【正文】 反濾層設(shè)計(jì) （ 1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) .對(duì)于被保護(hù)土的第一層反濾料，考慮安全系數(shù)為 ~，按太沙基準(zhǔn)確定，即 ? 5~4/ 5/ 8515 1515 ??dD dD 式中， 15D 為濾料粒徑，小于該粒經(jīng)土占總土重的 15%， d85為被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 85%， d15 為保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 15%。為此防滲墻頂部作成尖劈狀，兩側(cè)以高塑性粘土填筑，伸入斜心墻深厚度已經(jīng)確定為 ，底部深入基巖 ，尖劈頂寬 寬，詳見下文的構(gòu)造設(shè)計(jì)。 上下 游壩坡折線滑動(dòng)法計(jì)算 上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果見表 。 33 表 滲流計(jì)算成果表 計(jì)算情況 計(jì)算項(xiàng)目 正常蓄水位 設(shè)計(jì)洪水位 上游水深 H（ m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 下游水深 t(m) Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ 0 0 Ⅲ Ⅲ 0 0 逸出水深 H1(m) Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 滲流量 q（ 104M3/） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 總滲流量 Q（萬 m3/d） 滲透穩(wěn)定驗(yàn)算 斜心墻之后的壩殼，由于水頭大部分在防滲體損耗了壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大，而在防滲墻與粘土斜墻的接觸面按允許坡降設(shè)計(jì)估計(jì)問題也不大。用兩個(gè)料場(chǎng)可能數(shù)量不足，可以 1上 、 2下 料場(chǎng)砂礫料作為輔助之用。 35186。 壩殼砂礫料設(shè)計(jì) （ 1） 計(jì)算公式 壩殼砂礫料設(shè)計(jì)指標(biāo)以相對(duì)密實(shí)度表示如下： 11minmax ??? eeDr，或ddr rrr rrrD )( )(m inm a xm a xm in?? ? 式中： emax—— 最大孔隙比， emax= 1/ min ?? rs ； emin—— 最小孔隙比， emin= 1/ max ?? rs ； e —— 填筑的沙、沙卵石、或地基原狀沙、沙卵石的孔隙比，e= 1/ ?? drs ； s? —— 沙粒比重； maxr —— 最大干容重，由試驗(yàn)求得； minr —— 最小干容重，由試驗(yàn)求得； dr —— 填筑的砂、砂 卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。 （ 2） 計(jì)算成果 粘土料的設(shè)計(jì)成果見表 表 粘性土料設(shè)計(jì)成果表 料 場(chǎng) 1下 2下 1上 2上 3下 比重△ s 最優(yōu)含水量 設(shè)計(jì)干密度 (g/cm3) 塑限含水量 wp 填筑含水量 w 自然含水量 % 塑性指數(shù) 孔隙此 e 14 濕密度 ρ(g/cm3) 浮密度 ρ(g/cm3) 內(nèi)摩擦角Φ 粘聚力 (kpa) 186。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的筑壩經(jīng)驗(yàn)，常將粘土的填筑含水量控制在最優(yōu)含水量的 附近，其上下偏離最優(yōu)含水量控制 ?2%～ 3%。 （ 2） 壩基防滲 25 由壩址處地質(zhì)剖面圖，可知該壩基為砂礫石地基，對(duì)砂礫石地基防滲措施主要有開挖截水槽回填粘土、混凝土防滲墻、帷幕灌漿等措施。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程量。按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL293— 97），水工建筑物抗震計(jì)算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震區(qū)的地震涌浪高度，可根據(jù)設(shè)計(jì)烈度和壩前水深，一般涌浪高度為 ～ ，該水庫(kù)地震涌浪高度取用 ，不考慮地震作用的附加沉陷計(jì)算。 壩頂高程在水庫(kù)正常運(yùn)用和非常運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)該有足夠的超高，以保證水庫(kù)不漫頂，其超高值 y 按下式計(jì)算： AeRy ++= 式中： R—— 最大波浪 在壩坡上的爬高， m； e—— 最大風(fēng)壅水面高度， m； A—— 安全加高， m，根據(jù)壩的等級(jí)，設(shè)計(jì)運(yùn)用條件時(shí)取 ，非常運(yùn)用條件是取 ； 根據(jù) “規(guī)范 ”，計(jì)算大壩波浪爬高時(shí)，所采用設(shè)計(jì)風(fēng)速：正常運(yùn)用條件下為多年平均最大風(fēng)速的 倍，非常運(yùn)用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速， 根據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)， E江 水庫(kù)多年平均最大風(fēng)速為 ， 最大吹程為 12km。 斜墻壩土質(zhì)防滲體設(shè)在上游或接近上游面，該壩型斜墻與壩體施工干擾小，但其抗震性和適應(yīng)不均勻沉降的性能不如心墻壩。 土石壩按其施工方法可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水中倒土壩和水力 沖填壩。 擋水建筑物─土壩 擋水建筑物按直線布置，土壩布置在河彎地段上。一、五兩方案堰頂高程均為 2810m，第五方案庫(kù)水位較低，與第一方案相比相差甚小，洞 寬相對(duì)較大，故選擇第一方案較為合適，即堰頂高程為 △ Z=2810m，溢流孔口凈寬 B=8m,設(shè)計(jì)水位 ，校核水位 ，設(shè)計(jì)泄洪流量 ,校核泄洪流量 。泄洪隧洞采用無壓流，由于受地形條件影響，又需要滿足無壓 要求，故避免閘門做大而不經(jīng)濟(jì)和方便運(yùn)行管理，進(jìn)口采用 wes 型實(shí)用堰。 13 4 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 防洪標(biāo)準(zhǔn) 該工程主要建筑物級(jí)別為 2 級(jí)，根 據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194）規(guī)定 2 級(jí)建筑物土壩堆石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)采用 100 年一遇設(shè)計(jì)， 2020 年一遇校核，水電站廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)采用 50 年一遇設(shè)計(jì)， 500 年一遇校核。 50′ 4＃下 36176。 10′ 36176。 10′ 36176。石料堅(jiān)硬玄武巖可作為堆石壩石料，儲(chǔ)量較豐富，總儲(chǔ)量 450 萬 m3，在壩址附近有石料場(chǎng)一處，覆蓋層淺，開采條件較好。 地震烈度 本地區(qū)地震烈度定為 7 度，基巖與鋼筋混凝土之間磨擦系數(shù)取 。 以上兩種試驗(yàn)的土樣系擾動(dòng)的。54′ 最小值 35176。壩基部分沖積層厚度最大為 32m，一般為 20 米左右。 壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量 火山角礫巖和凝灰?guī)r穿構(gòu)，對(duì)其巖性分述如下： （ 1） 玄武巖 一般為深灰色、灰色、有含泥量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石石脈，石英脈等穿其中，這些小脈都是后來沿裂隙充填進(jìn)來的。 E 江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實(shí)測(cè)最大流量為700 sm/3 ，而最小流量為 sm/3 。 本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū) 農(nóng)田面積僅占總面積的20%，林木面積約占全區(qū)的 30%，其種類有松、杉等。 水庫(kù)蓄水過程一般按 80%～ 90%的保證率的流量過程線來預(yù)測(cè)，初始發(fā)電水位為 70%工作水深，即 。實(shí)際施工中，根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文、氣象條件及實(shí)際水情進(jìn)行調(diào)整。 大壩壩體防滲采用粘土斜心墻，壩基采用混凝土防滲墻。 本次根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)性、正常運(yùn)行安全穩(wěn)定性以及地形地質(zhì)條件等各方面因素要求，并且將沖沙放空洞和 泄洪隧洞與施工導(dǎo)流隧洞相結(jié)合對(duì)樞紐建筑物進(jìn)行了布置。 綜上該工程建成后發(fā)揮效益顯著。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)工程技術(shù)人員獨(dú)立承擔(dān)專業(yè)工程技術(shù)任務(wù)重要。 1 1 工程提要 E 江水利樞紐系防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合利用的水利工程，該水利樞紐工程由土石壩、泄洪隧洞、沖沙放空洞、引水隧洞、發(fā)電站等建筑物組成。 2 根據(jù)選定的方案調(diào)洪演算 的設(shè)計(jì)洪水位 ，校核洪水位 ，設(shè)計(jì)泄洪流量 ,校核泄洪流量 。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游壩坡上部取 ，下部 取 ，下游自上而下均取 ，下游在 2800m、 2775m 高程處各變坡一次。 根據(jù)調(diào)洪演算和計(jì)算比選確定溢流孔口尺寸 7m 洞身尺寸為7m?，根據(jù)以 往經(jīng)驗(yàn)溢流孔口后以 1:1 坡度連接，反弧段以 半徑圓弧相連接，見圖 — 隧洞縱坡面布置。施工進(jìn)度由粘土上升速度控制。按 4m/月的速度上升，在 2020 年底實(shí)現(xiàn)大壩填筑完成。 表 月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表（℃） 月份 1 2 3 4 5 6 月平均 氣溫 月份 7 8 9 10 11 12 氣溫 表 平均溫度日數(shù)（天） 月 溫度 （ ℃ ） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ＜ 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0～ 30 25 30 31 30 31 31 30 31 30 ＞ 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 （ 2） 降雨 該地區(qū)最大年降水量可達(dá) 1213mm，最小為 617mm，多年平均降水量為905mm。 6 工程地質(zhì) 水庫(kù)地質(zhì) 庫(kù)區(qū)內(nèi)出露的地層有石灰?guī)r、玄武巖、火山角礫巖與凝灰?guī)r等。 （ 2） 火山角礫巖 角礫為玄武巖，棱角往往不明顯，直徑為 2～ 15cm，膠結(jié)物仍為玄武巖質(zhì)，膠結(jié)緊密者抗壓強(qiáng)度與堅(jiān)硬玄武巖無異，其膠結(jié)程度較差者 極限抗壓強(qiáng)度低至350Mpa。沖積層剪力實(shí)驗(yàn)成果見表 。32′ 備注 三軸剪力土樣控制系篩去大于 4 顆粒后制備的。根據(jù)壓水試驗(yàn)資料，玄武巖中透水性不同，裂隙少且堅(jiān)硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗(yàn)的單位吸水量小于 （ min料場(chǎng)距壩址 2km左右。 50′ 35176。 10′ 37176。 40′ 3＃下 34176。淹沒情況見表 。 表 E 江水利樞紐工程壩址處設(shè)計(jì)洪水過程線 時(shí)段 （ Δt=3） 典型 洪水 設(shè)計(jì) 洪水 校核 洪水 時(shí)段 （ Δt=3） 典型 洪水 設(shè)計(jì) 洪水 校核 洪水 1 0 17 2 18 3 19 4 20 5 21 6 22 7 23 8 24 9 25 10 26 11 27 12 28 13 29 14 max（ m3/s） 15 洪量（萬 m3） 786 11092 15318 16 倍比 KQ 14 調(diào)洪演算 庫(kù)容曲線 該水庫(kù)庫(kù)容曲線根據(jù)提供的曲線圖量算得高程 ~容積 ~面積表見表 。 E 江水庫(kù)泄洪設(shè)施不同方案的泄流能力曲線見表 。土石壩適應(yīng)地基變形能力較強(qiáng)，對(duì)地基的要求較低，并能就地取材。 19 泄洪隧洞2775280027901 :2 .51 :2 .51 :2 .51 :2 .51 :328752850282528002775282527752800275027752800285028252750上壩公路發(fā)電廠房引水發(fā)電隧洞100020200020200002008800 6300 6250壩 頂放空洞4675 圖 樞紐建筑物平面布置圖 20 6 大壩設(shè)計(jì) 土石壩壩型的選型 影響土石壩壩型選擇的因素很多，其主要影響因素有附近的筑壩材料、地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。 土質(zhì)防滲體分區(qū)壩主要有心墻壩、斜心墻壩、斜墻壩和多種土質(zhì)壩等類型。 大壩輪廓尺寸的擬定 大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程，壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體等排水設(shè)備。 風(fēng)浪壅高按下式計(jì)算： ?cos2 m2gH DKWe ? 式中： K—— 綜合摩阻系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般采用 K= 106； β —— 風(fēng)向與水域中線的夾角； 23 其他符號(hào)同前。該水庫(kù)擋水大壩壩基高程為 2750，根據(jù)計(jì)算壩高為，大于 70m，屬高壩，故綜合各方面因素可取該土石壩壩頂寬度為 10m。 大壩防滲體 大壩防滲體的設(shè)計(jì)主要包括壩體防滲和壩基防滲兩個(gè)方面。 粘性土料設(shè)計(jì) （ 1） 計(jì)算公式 粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀做擊實(shí)試驗(yàn)求最大干容重、最優(yōu)含水量（一般采用 25 擊，其擊實(shí)功能為 Ｉ P 式中： Ｗ P—— 土的塑限； Ｉ P—— 土的塑性指數(shù)； B—— 稠度系數(shù)，對(duì)高壩可取 ～ 之間，低壩可取 ～ 之 28 間，本設(shè)計(jì)取 B=。 滲透系數(shù) k（ 106cm/s） 29 （ 3） 土料的選用 已經(jīng)探明上下游共有 5 個(gè)粘土料場(chǎng)，總儲(chǔ)量為 190 萬 m3，因地理位置不同，各料場(chǎng)的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、和化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”為原則。30180。施工時(shí)可考慮上游料填在壩的上游測(cè)，下游砂礫料填在下游測(cè)，這樣有利于施工，減小相對(duì)干擾。 由于河床沖積層的作用，岸坡實(shí)際不會(huì)形成逸出點(diǎn)，計(jì)算時(shí)假定浸潤(rùn)線末端即為壩趾。在計(jì)算中并考慮繞壩滲流及巖基透水，混凝土防滲墻的滲透系數(shù)應(yīng)取較大值， scmK / 92 ??? ，這樣取值估計(jì)的滲