【正文】 則邊墻高度 :H=+= 消能段的設計 形式 內容 底流式消能 挑流消能 優(yōu)點 它具有流態(tài)穩(wěn)定 ,消能效果好 ,對地質條件和尾水變幅適應性強及水流 霧化小 ? 工程量小 ,投資省 ?結構簡單 ?檢修施工方便 ? 缺點 工程量大 ,不宜排漂或排冰 ? 當壩基有延伸至下游的緩傾角軟弱結構面 ,可能被沖刷切面而形成臨空面 ,危及壩基穩(wěn)定 ,或岸坡可能被沖塌危及壩肩穩(wěn)定時 ,均不宜采用挑流消能 ? 適用條件 中 ?低壩或基巖軟弱的河道 ,高壩采用底流消能需經論證 ? 基巖比較堅固的高壩或中壩 ,低壩需經論證才能使用 2. 反弧段的確定 對于挑流消能 ,通常取反弧半徑 R=(4— 10)hc,其中 hc 為校核洪水位閘門全開時反弧段最低點處的水深 ?hc計算見表 ? 當為校核流量 Q=4530m3/s時 ,則其上游水頭為 , EO=P1+HO=(757754)+= 單寬流量 :`q=4530/30=151(m3/m*s) 流速系數 :ψ=1 hc=q/[ψ(2g(EO hc))] 23 表 反弧段 hc 迭代計算 hc(m)的迭代計算 hc q ψ g EO hc 0 151 151 151 151 151 151 151 151 hc=,R=(4— 10)hc 故取反弧半徑 R為 40m? 3. 鼻坎高程的確定 由于下游校核洪水位高程為 ,考慮到反弧段與陡坡末段 (高程為 )相連 ,鼻坎高程定為 ? 4. 挑射角的確定 一般的挑射角 θ=20176。) 31 ψ1 (176。, 為 計 算 方 便 上 游 坡 取 平 均 值m=[()+( 723)+(723 699)+2]/( 699)=。 2. 上游水位為校核水位 ,下游為相應水位的下游壩坡 ? 穩(wěn)定計算 1. 上游水位大約在壩底以上 1/3壩高處的上游壩坡 1)假定上游水位為 ,按下式計算安全系數 17 ? ?????????????????0)c o s (s i ntans i n1tanc o s10tanc o s1s i n211222211222111111???????????PGPKGKGKGPccc 式中 :G1? G2 — 土塊重量 ,KN。 計算長度 L=+。 H2 — 下游水深 ,m。 H1 — 壩前水深 ,m。流網法是一種簡單方法 ,能夠求解滲流場內任一點的滲流要素 ,但對不同土質和滲透系數相差較大的情況難以采用 。如結合的形狀及坡度不適宜 ,還可能引起壩體不均勻沉陷而裂縫 。防滲墻頂寬度取 ,心墻兩側邊坡取 1:,則防 滲墻底部寬度為 : ???? ? 心墻與上 ?下游壩體之間 ,應設置足夠厚度的過渡層或反濾層 ,以防滲流將心墻粘土顆粒帶走 ,并利于與壩殼緊密結合 ?過渡層或反濾導層 ,從心墻底部一直延伸到頂部 ?反濾層一般由 1~3 層級配均勻 ?耐風化的砂 ?礫 ?卵石或碎石構成 ,每層粒徑隨滲流方向而增大 ?水平反濾層的最小厚度為,鉛直或傾斜反濾層的最小厚度為 ?本設計采取 3 層反濾層形式 :d1=— 1mm 厚,d2=1— 5mm厚 ,d3=5— 20mm厚 ? 反濾層構造如圖 ? 壩基防滲 土石壩修建在砂卵石地基上時 ,地基的承載力通常是足夠的 ,而且地基因壓縮產生的沉降量一般也不大 ?總的說來 ,對砂卵石地基的處理主要是解決防滲問題 ,通過采取 “ 上堵 ” ?“下排”相結合的措施 ,達到控制地基滲流的目的 ?土石壩滲流控制的基本方式有垂直防滲 ?水平防滲和排水減壓 ?垂直防滲設施能可靠而有效地截斷壩基滲透水流 ,解決壩基防滲問題 ,在技術條件可能而又經濟合理時 ,應優(yōu)先采用 ? 垂直防滲可采取黏性土截水槽 ?混凝土截水墻 ?混凝土防滲墻 ?水泥黏土灌漿帷幕等基本形式?黏性土截水槽適用于 :當透水砂卵石覆蓋層深度在 10— 15m以內 ,最多不超過 20m時 ,其結構簡單?工作可靠 ,防滲效果好 。 β — 計算風向與壩軸線法線的夾角 ,取 0176。 m— 坡度系數 ? 1)波浪的 平均波高 hm 波浪的波高 h和平均波長 Lm可采用官廳水庫公式計算 g(2hl)/V2=(gD/V2)1/3 g(2ll)/V2=(gD/V2)1/ 式中 :2hl當 gD/V2=20— 250時 ,為累計頻率 5%時的波高 。斜墻壩是將防滲體設在壩體上游面或接近上游面 ?斜心墻壩介于心墻壩與斜墻壩之間 ,同時具有兩種壩的優(yōu)缺點 ,施工難度大 ,多用于高土石壩 ,故本設計不選用此種型式 ? 下面就針對均質壩 ?土質防滲心墻壩和土質防滲斜墻壩 ,這三種壩型列表進行比較 ,選定壩型 ,如表 ? 表 壩型對比分析選擇說明表 方案 因素 均質壩 土質防滲心墻壩 土質防滲斜墻壩 地形條件 多用于低壩 適用于中高壩 適用于高壩 地質條件 適應變形能力較強 ,對地質條件要求低 其抗震性能和不均勻沉陷的適應 性比心墻壩差 工程量 壩體由均一的抗?jié)B性能好的土料筑成 ,壩體整個斷面起防滲作用 ,故防滲體工程量大 ? 防滲體工程量降低 ? 土質斜墻壩的上游壩坡較緩 ,防滲體的粘土用量和壩體總工程量一般要比土質心墻壩大 ? 建筑材料 壩體絕大部分由大體均一的抗?jié)B性能好的土料筑成 ,對土料要求高 ? 壩體內設置專門防滲體 ,較于均質壩對材料性能要求低 ? 施工條件 結構簡單 ,施工方便 ,施工碾壓困難 ,在多雨的條件下受含水量影響 ,則更難壓實 ? 心墻壩由于心墻設在壩體中部 ,施工時就要求心墻與壩體大體同時填筑 ,因而兩者相互干擾大 ,影響施工進度 ? 斜墻壩的斜墻支承在壩體上游面 ,可滯后壩體施工 ,兩者相互干擾小 ? 比較結果 依據原始資料 ,本設計土石壩為中高壩 ,則不適宜修建均質壩 ?粘土心墻壩比粘土斜墻壩用的粘土少 ,適應變形能力強 ?冬季施工暖棚跨度小 ,移動和升高方便 ,抗震性能好 ,抗御炸彈能力強 ,與兩岸的連接方便 ?由于該壩址上下游都有料場 ,粘土心墻壩的施工干擾相對會減少 ,綜合考慮選擇粘土心墻壩 ? 樞紐布置 根據選定的壩軸線從地形 ?地質 ?施工 ?運用等方面大致確定建筑物 (包括大壩 ?溢洪道等 )的相對位置和建筑物型式 ,確定樞紐工程的等級及建筑物等級 ? 1?導流泄洪洞 :其布置主要考慮地質情況 ,避開可能的塌滑體 ,并保證出口和進口的穩(wěn)定 ,此外還應考慮巖體破碎程序及其對巖體滲漏的影響 ?布置在左岸單薄分水嶺 ,沿洞線周圍巖石厚度大于 3 倍開挖洞徑 ,出口段已避開塌滑體的東邊界 ,沿線巖層 ?巖性主要為粉砂巖 ?細砂巖及礫巖 ,巖石較為堅硬 ,堅固系數 Fk=104Mpa, 透水性較大 ?巖層傾向下游 ,出口段節(jié)理發(fā)育 ,在導流泄洪洞出口及邊坡應采取有效措施予以處理 ?由于導流洞沿線巖體透水性較大 ,為保證導流泄洪洞巖體穩(wěn)定 ,建議該段修建無壓洞 ? 2?溢洪道 :其布置主要考慮地質情況和水流 情況 ,不僅要保證建筑物的安全 ,還應盡量減小開 6 挖工程量 ?布置在左岸單薄分水嶺 ,沿建筑物軸線巖層傾向下游 ?巖性主要為堅硬細砂巖 ,其中軟弱層多為透鏡體 ,溢洪道擋水部分的抗滑穩(wěn)定條件較好 ?對溢洪道左側的挖邊坡要采取加固穩(wěn)定的措施 ? 3?灌溉發(fā)電洞布置在左岸東凹溝附近三級階地上 ?沿線基巖以厚層粉砂巖為主 ,巖石完整 ,透水性不大 ,洞頂以上巖層厚度較小 ?電站廠房處巖石風化層厚度約 5~6m,對其產生的滲漏及土體坍塌應采取必要的工程措施 ?具體布置詳見樞紐平面布置圖附圖 5(ZF壩址區(qū)地形圖 ) 3 壩工設計 擋水壩體斷面設計 土石壩基本剖面尺寸主要包括 :壩頂高程 ?壩頂寬度 ?上下游邊坡 ?防滲和排水設備基本尺寸等 ? 壩頂寬度 依據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》 SL2742020 規(guī)定 :壩頂寬度應根據構造 ?施工 ?運行和抗震等因素確定 ?如無特殊要求 ,高壩的頂部寬度可選用 10~15m,中低壩可選用 5~10m?根據原始資料 ,該壩為中壩 ,壩頂無交通要求 ,故該壩壩頂寬度擬定為 10m? 壩頂高程 壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和 ,應考慮正常蓄水情況 ?校核洪水情況和地震情況 ,取其最大值 ?本次設計不考慮地震情況 ? 1. 計算 正常運用情況下的壩頂超高 Y 壩頂高程由水庫靜水位加上風壅增水高度 ?壩面波浪爬高 ?壩體沉降量 ?防浪墻高及安全超高決定 ? Y=R+e+A 式中 :Y— 壩頂超高 ,m。 —— —— —— —— 穩(wěn)定滲流期 有效應力 23186。 31186。 A— 安全加高 ,m。 h/Hm= 查得 :hp/hm= hm= hp /=(m) 2)斜坡的糙率透性系數 KΔ 根據護面類型采用砌石時的 KΔ=~, 取 KΔ= ? 3)經驗系數 KW 依據 W/(gH)1/2= ()1/2=, 查得 KW=? 4)平均波浪爬高 Rm 將 hm=。分別在高程為 ??? ,寬 ? 壩底寬 L=()+( 723) +(723 699)+3+10+( )+( )+( )2.25+()+( 699)+8 L= (m) 擋水壩體斷面圖 擋水壩體斷面圖如圖 細部構造設計 壩頂構造 壩頂無交通要求 ,采用單層砌石厚 ,為便于排除壩頂雨水 ,壩頂路面設直線橫坡 ,坡度采用 3%,并在壩頂下游側沿壩軸線布置集水溝 ,集水溝斷面尺寸 。當砂卵石層很深時 ,用上述處理方法都較困難或不經濟 ,可采用帷幕灌漿防滲 ? 由壩線地質地形剖面圖分析可知 ,砂礫石厚度 ,未 超過 20m,所以采用黏性土截水槽 ,開挖邊坡 1:,底部高程 ,槽頂與心墻同寬 ?為加強截水槽與巖石的連接 ,在截水槽底部澆筑砼蓋板 ,并設置砼齒墻 ?在截水槽兩側邊坡鋪設反濾層 ,以免槽內回填土顆粒被滲透水流帶走 ,構造同防滲墻反濾層 ? 截水槽底寬 =(699695)2= 因基巖節(jié)理發(fā)育 ,需在砼底板下進行灌漿處理 ,深度應達到弱透水層 ,鉆也兩排 ,梅花交錯布 11 置 ,間距 3m,排距 3m?左岸單薄分水嶺采用井點排水 ? 壩體及壩基防滲構造 ,詳見圖 ? 壩體排水 排水 設備是土石壩的一個重要組成部分 ?土石壩設置壩身排水的目的主要是 : (1)降低壩體浸潤線及孔隙壓力 ,改變滲流方向 ,增加壩體穩(wěn)定 。防滲體隨岸坡的上升 ,逐漸放緩心墻的上 ?下游坡 ,以增加心墻與岸坡的接觸面積 ?如兩岸山坡有強風化層時 ,可采用截水槽方式將心墻深入到弱風化層內 ? 滲流計算 滲流計算的目的 ?方法和原理 1. 土石壩滲流分析的目的 (1)確定壩體