【正文】 t 曲線的最高點， 此最高點就是 下泄最大流量，依據(jù)此流量在 qz 曲線中查 出 相應的水位即為設(shè)計或校核水位高程。重點是選擇較理想的趾版線位置，使趾版地基盡量置于堅硬、非沖蝕性和可灌的巖基上，盡量避開斷 裂發(fā)育、強烈風華、夾泥、巖溶等不利地址因素，使趾板開挖量和趾板地基處理工作量減少。 樞紐總體布置 樞紐建筑物組成 本設(shè)計根據(jù)當?shù)氐牡匦巍⒌刂芬约八牡榷喾矫娴囊蛩?，最終選定樞紐的建筑物組成為： 1．擋水建筑物：面板堆石壩 2．泄水建筑物： 河岸溢洪道 3．水電站建筑物：包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。 塑性斜墻壩（用砂礫料作為壩殼 ，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫；塑性心墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部做心墻）與斜墻壩相比工程量相對較小，適應不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時上升，施工干擾大、工期長。 17 壩頂高程在水庫正常運用和非正常運用期間的靜水位以上應當有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值 △ h 由下式而定： h=R+e+A? （ 31） 式中： △ h——壩頂在水庫靜水位以上的超高， m； R——最大波浪在壩坡上的爬高， m； e——最大風浪引起壩前壅高， m； A——安全超高， m。當壩頂有交通要求時，其寬度應按照道路等級要求遵照交通部門的有關(guān)規(guī)定來確定。所以當材料相同時，上游坡常比下游坡緩，對于同一側(cè)的壩坡，水下部分常比水上部分緩，鋼筋混凝土面板堆石壩比土壩陡。同時，墊層與面板直接接觸，墊層本身在水壓力作用下產(chǎn)生的變形對面板影響更大，故還應具有盡可能大的變形模量；為使墊層具有一定程度的臨時面板作用，以擋汛期洪水，還需有低透水性。同時對縫頂粉細砂、粉煤灰等能起到反濾作用。設(shè)計干密度 ／ cm3，孔隙率20%，鋪料厚度 cm。一般可采用 28天強度為 20MPa 的 混凝土。所以本大壩面板混凝土強度等級為 C25；面板混凝土的抗?jié)B等級應為 W10。（ 5）當面板裂縫寬度大于 或判定為貫穿性裂縫時，應采取專門措施進行處理。 板混凝土 根據(jù)水工設(shè)計規(guī)范，趾板混凝土可采用與面板混凝土一樣的標準。 趾板應用錨筋與基巖連接，錨筋參數(shù)可按經(jīng)驗確定。 分縫止水設(shè)計 大壩分周邊縫、面板垂直縫、面板與趾板間水平縫、防浪墻沉降縫和施工縫等。周邊縫內(nèi)部應設(shè)置瀝青浸漬木板或其他有一定強度的填充板。 24 第 4 章 壩體計算 滲流分析 概述 一、滲流分析計算目的 土石壩滲流分析的目 的有： ① 確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)； ② 確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫的滲漏損失； ③ 確定壩體和壩底滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便采取適當?shù)目刂拼胧? 試驗方法很多，最常用的是電模擬法，利用滲流場和電流場在數(shù)學上和物理上具有相似性，即都滿足拉普拉斯方程，從而用電流模擬滲 流，用電壓模擬滲流水頭，便可求解滲流問題。 由水流連續(xù)條件 q1=q2聯(lián)立求解上兩式可求得 239。 二． 滲流計算 圖 42 堆石壩滲流計算剖面 計算斷面取為 AA斷面 滲流計算包括以下水位組合情況： 最低 水位 最低 水位 27 （ 1）正常蓄水位 已知： 正常蓄水位 270m；下游相應的最低水位為 ； 壩前水深： H1=270216=54m；壩后水深： H2==； 地基厚度 T＝ 10m； L=? +? +8= 根據(jù)水流連續(xù)條件有 q1=q2，將以上數(shù)據(jù)代入兩個公式中聯(lián)立可解得 : h=； q1=q2=? 108 m3/（ s 浸潤線分析：面板后滲流水深（ h）比下游水深（壩后水深 H2）深 2～ 3cm，故浸潤線近似一直線如圖43。 二．破壞形式 常見的滑動破壞形式有：圓弧滑動面，折線滑動面和復合滑動面。這對壩坡穩(wěn)定非常有利。 注： 1）對于壩體自重，在浸 潤線以上的土體按濕重度計算，浸潤線以下、下游水位以上按飽和重度計算，下游水位以下按浮重度計算； 2）壩體邊坡的抗剪強度 ? 1=? 2= ? 本設(shè)計中濕重度 γ1=（ N/m3），飽和重度 γ2=（ N/m3)，浮重度 γ3=（ N/m3)。 有地震作用下的平衡式如下： 0t a ns i nFc osW1c osFs i nP 1111111111 ???? ????? ）（cKW （ 423） 0Kt a ns i nFKt a nc osWKt a ns i nPc oss i n)(c osP c 222c 222c 22112222211 ????? ??????????? ）（FW （ 424） 在以下式中： 2221121 m1m1 mmA ??? ；2221211 m11 1mmB ?? ?? m ；211 1 1C m?? ； 2111 1 mmD ?? ；221 m1 1E ?? ； 2221 m1mF ?? 。 有以上坐標可得： EB=； BC=（ ） m1+； DF=m2H/mH； GD=m2HmH； IL=m2hmh； DE=。 取 ??? ?? 21 ， 并 令 fKtanc ??，211 11sinm???；2111 1cos mm???；222 11sinm???； 2222 1cos mm??? （ 410） 并再將以上兩式聯(lián)解得 )()2(222 CmBBABAf ?????? （ 411） 式中： 12122mmmm m1A ??? （ 412） AWWB 12? （ 413） 32 )(1 121 21 mmm mmC ??? （ 414） 安全系數(shù)： ftanKc ?? （ 415） 為求得壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，應假定不同的 1? 、 2? 和上 游水位，即先求出在某一水位和 2? 下不同 1? 值時的最小穩(wěn)定安全系數(shù)，然后在同一水位下再假定不同的 1? 值，重復上述計算可求出在這種水位下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)。 表 45 壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) 運 用 條 件 工 程 等 級 1 2 3 4， 5 正常運用條件 非常運用條件 計算方案選擇 混凝土面板堆石壩的壩坡一般在 1: 左右，堆石體重量可達水平庫水壓力的 67 倍，因而壩體的整體抗滑穩(wěn)定是足夠的，穩(wěn)定分析通常只針對上下游邊坡，保證壩體在正常運用時不發(fā)生局部滑動破壞。 表 44 滲流逸出點坡降表 斷面 AA 計算情況 正常狀況 設(shè)計狀況 校核狀況 坡降 J 經(jīng)計算，各種工況均滿足要求，因此認為不會發(fā)生滲透破壞。m） 。 01 22s in mK KA LH???? ? （ 44） 39。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點，將壩體分為若干段，應用達西定理近似解土壩滲流問題，計算假定任一鉛直過水斷面內(nèi)各點滲透坡降均相等 。但此法計算簡單，所確定的浸潤線、平均流速、平均坡降和滲流量等，一般也能滿足工程設(shè)計要求的精度，所以在實際工程中應用廣泛。壓性垂直縫底部設(shè)銅片止水；張性垂直縫底部設(shè)銅片止水，縫頂設(shè)柔性止水。底部銅止水片、中部 PVC 或橡膠止水帶、縫頂柔性填料應自成封閉的止水系統(tǒng)，或?qū)⒅胁恐顾畮Ш晚敳咳嵝蕴盍线B接至垂直縫的銅止水片上，實現(xiàn)封閉。參照已建工程經(jīng)驗，并結(jié)合施工要 求和設(shè)計規(guī)范，擬定厚度為，并將插入基巖 1m。 趾板宜采用單層雙向鋼筋，每向配筋率可采用 %～ %。 (3) 趾板上游面垂直于面板底面的高度 a：規(guī)范規(guī)定 a 應不小于 ，因此，取 a=1m。（ 3）面板混凝土宜在低溫季節(jié)澆筑，混凝土人倉溫度應加以控制，并加強混凝土面板表面的保濕和保溫養(yǎng)護，直到蓄水為止，或至少 90d。 面板宜采用單層雙向鋼筋，鋼筋宜置于面板截面中部，每向配筋率為 ％～ ％，水平向配筋率可少于豎向配筋率。 混凝土面板、趾板設(shè)計 面板設(shè)計 面板是堆石壩防滲系統(tǒng)的重要組成部分，長期在高水力梯度作用下工作，因此混凝土面板應具有較高的防滲性能，抗?jié)B標號一般不低于 W6。為新鮮灰?guī)r料。為了改善壩體與岸坡的連接，在壩基部位墊層向下游延伸 H（ H 為該處作用水頭）。 三、壩體填料設(shè)計 （ 1A）（細粉砂鋪蓋區(qū)） 面板堆石壩設(shè)計規(guī)范要求 100m 以上的高混凝土面板堆石壩，在面板下部的上游側(cè)設(shè)置上游鋪蓋區(qū)， 而本設(shè)計壩體高度為 73m 屬于中壩，因此不需設(shè)專門的上游鋪蓋區(qū)。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應盡可能使壩坡陡些，以減少壩體工程量。 2. 壩頂寬度 壩頂寬度主要取決于交通、 運行、施工、構(gòu)造、抗震、防汛及其他特殊要求。涉及的壩頂高程是針對壩沉降以后的情況而言的，因此，竣工時的壩頂高程應預留足夠的沉降量。本設(shè)計限于資料只作定性分析確定土石壩壩型選擇。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。綜合考量之后，我決定選擇方案四。 演算方案 方案：正常蓄水位 270；溢洪道寬度 B=75m。 式中 q、（ v/△ t+q/2）均可與水庫水位建立函數(shù)關(guān)系。根據(jù)庫容曲線 ZV，擬訂的泄洪建筑物形式、尺寸，用水力學公式確定算 QZ 關(guān)系為 。施工前期，利用右岸公路與外界聯(lián)系，后期計劃圍堰作為跨河通道，主要利用左岸原有公路與外界聯(lián)系。/s） 多年平均年懸移質(zhì)輸沙量 (萬 t） 多年平均年推移質(zhì)輸沙量 (萬 t） 多年平均懸移質(zhì)含沙量 (kg/ m179。壩址處多年平均懸移質(zhì)輸沙量 4080 萬噸，多年平均含 沙量 ／ m179。/s(1971 年 6 月～ 1972 年 5 月 )，最枯水年年平均流量為 180m179。 （ 3）降水量：最大年降水量可達 1213 毫米，最小為 617 毫米，多年平均降水量為 905 毫米。 設(shè)計要求 在明確設(shè)計任務及對原始資料進行綜合分析的基礎(chǔ)上，要求： 1）根據(jù)地質(zhì)、地形條件和樞紐建筑物的作用進行壩線、壩型的選擇，樞紐布置方案比較通過初步分析確定。 2 廠房形式為引水式廠房，廠房平面尺寸為 32 13m m，發(fā)電機高 程為 221m，尾水管底高程為 219m，廠房頂高程為 233m，副廠房平面尺寸為 35 6m 10m， 開關(guān)站尺寸為 30 20m 15m。 本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)河流，地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩 岸有崩塌現(xiàn)象。 本設(shè)計主要進行了調(diào)洪演算、壩體分區(qū)設(shè)計、溢洪道設(shè)計、溢洪道水面線計算、壩體滲流分析及壩體穩(wěn)定計算等幾個方面。 樞紐任務 本工程同時兼有防洪、發(fā)電、灌溉、漁業(yè)等綜合利用。根據(jù)防洪要求，設(shè)計洪水時最大下泄流量限制為 1500 m179。 3）進行擋水建筑物的剖面設(shè)計（ 2～ 3 個剖面形式，進行技術(shù)經(jīng)濟比較分析確定），內(nèi)容包括：擬定擋水壩剖面，穩(wěn)定應力分析等，并繪制設(shè)計圖。 水文特征 徑流年內(nèi)分配極不均勻，每年 6 月～ 11 月為汛期，徑流量占年徑流量的 80%以上， 12 月～翌年 5 月為枯水期，徑流量不足年徑流量的 20%，其中尤 以 3 月～ 4 月份最枯，徑流量不足年徑流量的 4%。 表 14 壩址設(shè)計代表年徑流年內(nèi)分配成果表 單位： m179。（ 1980 年）。） 年份 28875 265 (242） 4240 (4080） (286） (） 1986 1980 工程地質(zhì) 1）設(shè)計采用地質(zhì)資料及參數(shù) 壩區(qū) N14a(Ⅰ 線 )巖組泥巖碎屑較多或泥巖碎屑為主，以鈣泥質(zhì)膠結(jié)為主，巖石強度較低：弱風化礫巖、砂礫巖單軸濕抗壓強度 Rb=～ ， bR =，軟化系數(shù) ～ ，平均 ，屬軟巖。 表 18 水庫水位庫容曲線 高程（ m） 211 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 面積（萬 m2） 0 49 114 197 272 348 455 548 648 749 8