【正文】 式中：——壩基面以上的總鉛直力，； ——壩基面以上的總水平力，； ——作用在地面的揚(yáng)壓力，； ——接觸面間摩擦系數(shù) 摩擦系數(shù)的選擇影響到到重力壩的造價(jià)和安全。基本荷載包括：壩體及上部永久設(shè)備自重；正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的靜水壓力；相當(dāng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的揚(yáng)壓力；泥沙壓力；相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的浪壓力；冰壓力；土壓力；相應(yīng)于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的浪壓力；其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多的荷載。 —計(jì)算點(diǎn)以上的淤積高度，m； (2) 垂直泥沙壓力 【1】 （） 浪壓力 浪壓力計(jì)算簡(jiǎn)圖 由于壩前水深大于半波長(zhǎng)，即，故應(yīng)為深水坡，～。對(duì)于混凝土重力壩，一般只考慮順河流方向水平地震影響 (1)地震慣性力 整體： 混凝土重力壩的水平方向總地震慣性力可按下式計(jì)算: 【1】 （）式中：— 水平地震系數(shù)，為最大水平加速度的統(tǒng)計(jì)平均值與重力加速度的比值。水平正應(yīng)力： 上游邊緣主應(yīng)力：σ1u = ( 1 + ) = σ2u = 0下游邊緣主應(yīng)力σ1d = ( 1 + ) σyd = σ2d　= 0. 計(jì)算結(jié)果分析 穩(wěn)定抗滑分析表 穩(wěn)定抗滑分析表荷載計(jì)算工況計(jì)算結(jié)果()控制標(biāo)準(zhǔn)基本組合設(shè)計(jì)洪水工況特II組合校核洪水工況結(jié)果分析： 滿足設(shè)計(jì)要求 應(yīng)力分析結(jié)果 壩基面應(yīng)力計(jì)算結(jié)果及其分析表荷載組合工況應(yīng)力計(jì)算結(jié)果控制標(biāo)準(zhǔn)不計(jì)揚(yáng)壓力計(jì)揚(yáng)壓力不計(jì)揚(yáng)壓力計(jì)揚(yáng)壓力基本正常蓄 水65518900特II正常+地震1637.00注:(1) 壩基面下游面的最大主壓應(yīng)力,不得大于混凝土的容許壓應(yīng)力故符合要求。Ⅱ區(qū)—上下游最高與最低水位之間的壩體表層混凝土，控制因素為抗凍性能，同時(shí)對(duì)強(qiáng)度、抗?jié)B、抗侵蝕性也有一定要求，多采用厚3～5m 的抗?jié)B、抗凍及抗侵蝕性的混凝土，標(biāo)號(hào)一般為C15 S8 D200。 高， m寬的砼防浪墻，靠近壩頂下游側(cè)為防止物體滑向壩， 寬的人行道，中間是路面。表孔、底孔，中孔在實(shí)體壩段上均為不跨縫布置。止水片必須延伸到最高水位以上，瀝青井須延伸到壩頂。廊道根據(jù)不同作用和位置分為（a）基礎(chǔ)灌漿廊道（b）檢查和壩體排水廊道（c）基礎(chǔ)排水廊道（a）基礎(chǔ)灌漿廊道 ～，且不小于4～5m。 排水系統(tǒng)。主排水孔的位置，一般設(shè)置在基礎(chǔ)灌漿廊道防滲帷幕的下游。壩基的基礎(chǔ)面上下游的交叉不宜過大，并盡可能開挖成略向上游傾斜。 基巖固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿孔通常布置成梅花樁或方格狀，現(xiàn)鉆灌周邊各孔，在向中間按2 ~ 3個(gè)次序逐漸加密，孔距和排距從10m ~ 20m開始，加密至最終為3m ~ 4m。如破碎帶延伸至上下游壩底邊界線以外，則混凝土塞也可適當(dāng)向外延伸。該工程在大體積混凝土分塊、溫度應(yīng)力、溫度控制上仍存在問題，有待我們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析，理論論證。除了敬佩馬老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，祝馬老師在水工教研工作上碩果累累。馬老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。其實(shí)我們的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與實(shí)際工程設(shè)局有很大的出入，由于時(shí)間的關(guān)系，還有很多數(shù)據(jù)還不太準(zhǔn)確，有些細(xì)節(jié)需要改進(jìn)。其組成物主要為堅(jiān)硬的構(gòu)造巖，對(duì)地基的強(qiáng)度和壓縮變形影響不大時(shí)，可在適當(dāng)?shù)纳疃葍?nèi)，將斷層破碎帶及其兩側(cè)風(fēng)化巖時(shí)挖處或至較完整的巖體?；鶐r開挖后，在澆筑砼前需進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括清除松動(dòng)的巖塊、打掉凸出的尖角、基坑內(nèi)有的勘探鉆孔井洞等均應(yīng)回填封堵。. 開挖清理壩基的開挖系指清除地表覆蓋層和風(fēng)化破碎的巖石，使大壩直接建筑在堅(jiān)實(shí)完整的基巖上。為了充分降低壩底滲透壓力和排除滲水，在帷幕下游可設(shè)置排水設(shè)施，一般設(shè)置一排至排水孔。為滿足防滲要求，基礎(chǔ)灌漿廊道距上游壩面的距離取為，即為6米，滿足壓力灌漿要求。同一壩段相鄰澆筑塊水平施工縫的高程相對(duì)應(yīng)錯(cuò)開，上下層澆筑塊間歇3～7天?！?橫縫橫縫與壩軸線垂直，將壩體分成若干個(gè)壩段，橫縫間距一般為12～20m。壩體不同分區(qū)的混凝土所用水泥，應(yīng)盡量采用同一品種，并優(yōu)先大壩水泥有抗凍或抗沖刷要求的部位，不宜采用火山灰水泥或礦渣水泥，壩體內(nèi)部混凝土可以加入適當(dāng)摻和料或外加劑，降低水泥用量改善混凝土性能，砼分區(qū)標(biāo)號(hào)的情況性能應(yīng)符合《水工建筑物》表2－15的要求。分區(qū)混凝土的各部特殊指標(biāo)如下圖： 壩體砼分區(qū)標(biāo)號(hào)圖Ⅰ區(qū)—為上、下游最高水位以上壩體表面混凝土。 擋水壩正常洪水位加地震情況下應(yīng)力計(jì)算 (1)未計(jì)入揚(yáng)壓力情況壩基水平截面上的垂直正應(yīng)力： =　　　 = 滿足要求。. 擋水壩正常蓄水位加地震情況下穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算 地震荷載本設(shè)計(jì)地震烈度為應(yīng)作為抗震設(shè)計(jì)（包括抗震計(jì)算和采取抗震措施）。. 擋水壩正常蓄水位情況下的穩(wěn)定與應(yīng)力計(jì)算 壩體自重 擋水壩結(jié)構(gòu)重計(jì)算簡(jiǎn)圖 擋水壩自重計(jì)算表名稱自重/KN力矩/m彎矩/KN計(jì)算點(diǎn)處的凈水頭，m。 設(shè)計(jì)工況擋水壩分為正常蓄水位情況，校核洪水位情況和正常蓄水位地震三種工況。重力壩的失穩(wěn)過程是比較復(fù)雜的，包括斷裂，剪切滑移和壓碎等。
不計(jì)入波動(dòng)及摻氣的計(jì)算斷面上的平均流速，；
修正系數(shù)，一般取—，由流速和斷面收縮情況而定，；則當(dāng)h= 凈空驗(yàn)算凈空面積：凈空高度：故符合要求。 排沙孔校核洪水位下消能計(jì)算 （1）下游水深確定下游河床高程，下游設(shè)計(jì)水深下游水深（2）泄洪條件單寬流量，能量（3）躍后水深臨界水深查【4】表91，取流速系數(shù)，根據(jù)上述的值，查【4】附錄I得，查則相應(yīng)的收縮水深及其共軛水深為：因?yàn)?，故壩下游產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)式水躍銜接，需要設(shè)消能坎。（8）求坎高 所以坎高為（9）驗(yàn)算下游水面銜接查【4】表91，取流速系數(shù)，根據(jù)上述的值，查【4】附錄I得，查則相應(yīng)的收縮水深及其共軛水深為：但與已很接近了，剛開始泄流時(shí)，泄流水面會(huì)在尾水位以上，但時(shí)間很短，所以不再設(shè)消能坎。（7）消力池長(zhǎng) 【2】 （） 消力池長(zhǎng) （） 取。為使門后水流平順下泄，泄水孔應(yīng)與孔口出流水緣一致，通常按拋物線設(shè)計(jì)，其方程采用 無壓明流段方程取值表X0123456Y07891011121314 通氣孔(1)檢修門后的通氣孔面積 通氣孔斷面面積一般取泄水孔斷面面積的，%(2)工作閘門后通氣面積 通氣孔斷面面積一般不小于工作閘門處孔口斷面面積的10%，本設(shè)計(jì)取 7. 消能設(shè)計(jì). 消能工形式據(jù)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，底流消能可適應(yīng)在較大范圍內(nèi)變動(dòng)的過閘流量和下游水位，同時(shí)在平面上也易擴(kuò)散,故本設(shè)計(jì)采用底流消能。無壓進(jìn)水口是指工作閘門前的壓力管段。 壩頂寬度的確定 壩頂應(yīng)有足夠的寬度，以滿足交通、施工和運(yùn)行管理的需要，壩頂寬度一般取壩高的8%—10%，且不小于2米. （1）最大壩高的確定 由已知資料知壩的最地面高程為892米，故最大壩高為=—892=90m （2）壩頂寬度的確定 本設(shè)計(jì)取壩頂寬度為8米。6. 剖面設(shè)計(jì). 擋水壩段剖面設(shè)計(jì)擋水壩剖面采用最優(yōu)化原則，在確保壩體安全運(yùn)用，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求下力求獲得最小剖面尺寸和美觀簡(jiǎn)單的外形，其尺寸確定通過計(jì)算進(jìn)行最優(yōu)化選擇。（1）正常蓄水位情況：～。ml－波長(zhǎng)，即相鄰波峰（谷）之前的水平距離。重力壩的剖面設(shè)計(jì)原則是在確保壩體安全運(yùn)用，在滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求的前提下獲得最小的剖面尺寸和美觀簡(jiǎn)單的外形，以達(dá)到最大限度的節(jié)省壩體工程量的目的。中孔泄洪對(duì)左岸下游邊坡沖刷較小，有利于壩體穩(wěn)定。河床壩基為灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁巖互層，巖性相對(duì)較為軟弱。由于壩址位于上中游，土料不豐富，建壩要大量粘性、沙性土料，故不采用；，按現(xiàn)在技術(shù)，可用拱壩。. 壩線選擇壩軸線的正確選擇在水利樞紐布置中，是很關(guān)鍵的，壩軸線的選擇是一個(gè)復(fù)雜過程，綜合性很強(qiáng)，影響因素很多，也很復(fù)雜，初步設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)壩地質(zhì)地形條件，定性分析，確定出壩軸線?！?jù)18個(gè)河床中的鉆孔統(tǒng)計(jì)，界面附近巖芯采取率為100%以及在巖芯上見到界面膠結(jié)良好者有13孔，界面巖芯采取率不足100%者5個(gè)。水庫區(qū)的主要地質(zhì)問題為庫區(qū)右岸滲漏，水庫蓄水后，順右岸低槽帶排向榆樹灣黃河地段。水庫樞紐由主壩、電站、溢流表孔、中孔、底孔及排沙孔等組成。底孔采用無壓形式,底流消能.設(shè)計(jì)過程中我們大量翻閱了大量的文獻(xiàn)、資料，并對(duì)實(shí)際工程做了改進(jìn)。萬家寨水利樞紐位于黃河中上游的交接處，山西、陜西黃土高原峽谷的起點(diǎn)，流向由北向南，兩岸坡勢(shì)陡峭，山脈高程屬于我國天然地勢(shì)的第二階梯，山頂高程1000～2000m，壩址處河谷呈扁寬U型。壩址區(qū)兩岸為下奧陶系、上寒武系白云巖、灰?guī)r、頁巖、泥灰?guī)r。為實(shí)現(xiàn)水庫年內(nèi)沖淤平衡，控制淤積末端不上延，保持水庫長(zhǎng)期使用，本樞紐采用蓄清排渾運(yùn)用方式，調(diào)節(jié)周期為8月至次年7月。. 萬家寨水利樞紐壩址形圖和壩軸線地質(zhì)剖面圖 2. 壩段壩線壩型選擇. 壩段選擇水庫壩址選擇一般是根據(jù)綜合利用的要求，結(jié)合河道地形、地質(zhì)等的調(diào)查資料和判斷進(jìn)行選擇適合壩段，對(duì)壩段和壩線進(jìn)行綜合比較，選出有利的壩軸線，確定壩型和樞紐布置方案。下壩線：兩岸山體破碎，斷層發(fā)育，滲漏嚴(yán)重，穩(wěn)固基巖層薄對(duì)壩體不利，雖地形上河流順直，但由于地質(zhì)原因，工程量大，不利用此壩線，舍棄。重力壩包括混凝土實(shí)體重力壩、漿砌石實(shí)體重力壩、寬縫重力壩、碾壓重力壩。為水位高程稍高，不易被淹沒，底孔泄流布置在河槽部位，便于下泄水流與下游河道順暢銜接，并兼作排沙孔。Ⅱ方案：電站、表孔、中孔、底孔均參與泄洪，電站參與泄洪是對(duì)電站不利，影響發(fā)電。兩岸邊坡較陡，開挖成順?biāo)蛴凶銐驅(qū)挾鹊娜龑优_(tái)階。 對(duì)2 級(jí)壩，再正常高水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)的洪水期多 ～。由[1]表111查得：Ⅰ。2）上游面上部鉛直，下部?jī)A斜，即便于布置壩內(nèi)泄水孔管進(jìn)口控制設(shè)備，又可利用一部分水重增加自重，是工程中常用的一種形式。明流段采用矩形。進(jìn)口輪廓曲線采用橢圓曲線，其方程為 【3】 （） 式中 x,y—曲線坐標(biāo)軸 系數(shù)通常取1， 進(jìn)口段末端孔高由于段管的阻力小，水流收縮大，為滿足收縮特性與孔口壓力穩(wěn)定，在曲線曲率為的的B點(diǎn)處接y以斜率為的壓板BC，長(zhǎng)度1米，按經(jīng)驗(yàn)取1:5，1:，1:，此處取1:，相應(yīng)的取1:5，檢修門槽C與E點(diǎn)同高程，壓坡線EF的長(zhǎng)度L不應(yīng)小于，的孔口高度為 8米，則L取3米，則進(jìn)口段末端的 孔高將上述各值代入橢圓曲線方程得 （2）BC段為AB段的橢圓在B點(diǎn)的切線，切點(diǎn)B的位置可由式方程求得：式中切線BC的坡度，取1:：（3）側(cè)面曲曲線 側(cè)面曲線圖側(cè)面曲線采用橢圓，其方程式為 【3】 （）式中 可取（～）B, =3 =3 泄水孔正常寬度，4米將上式代入側(cè)面曲線方程（）得（4）事故檢修門槽段 該段分為CD,DE兩段，事故檢修門槽段應(yīng)選擇體型較優(yōu)且初生空化數(shù)較低的門槽，其中CD間為一條空口，其寬度為5倍止水寬度，點(diǎn)C與點(diǎn)E應(yīng)位于同一高程（5）壓坡線EF EF段為壓坡段其體型的選擇應(yīng)使壓坡段不產(chǎn)生負(fù)壓為準(zhǔn)，其頂坡宜取陡于BC段，的頂坡，本設(shè)計(jì)采用1：，壓坡段兩端斷面的面積之比為，可參照實(shí)際工程所選用的值確定。設(shè)計(jì)工況：設(shè)計(jì)洪水位情況，校核洪水位情況。（10）求護(hù)坦厚度 【2】 （） 取。（11）各級(jí)坎頂寬及下游坡比采用梯形坎 . 排沙孔壩段的消能設(shè)計(jì) .1排沙孔設(shè)計(jì)洪水位