【正文】 計(jì)竣工時(shí)壩頂高程為 。心墻內(nèi)的浸潤線按式（ 55），心墻后浸潤線可按式（ 58）計(jì)算。 2）計(jì)算參數(shù) 心墻滲透系數(shù) K0=6 108m/s，透水地基滲透系數(shù) KT=3 106m/s，下游壩殼土的滲透系數(shù) K= 106m/s；上游水深 H1=，下游水深 H2=，透水層厚度 T=， L=；心墻的平均厚度 δ =心墻總面積247。（注：心墻浸潤線是以圖 33 所示 O 點(diǎn)位坐標(biāo)原點(diǎn)描點(diǎn)）計(jì)算 結(jié)果如表 33，繪圖 33。值得注意的是：在穩(wěn)定分析時(shí)死水位以上上游浸潤線以下的土體均為飽和狀態(tài)。將可能滑動(dòng)面以上的土體劃分成若干鉛直土條，不考慮土條間相互作用力的影響，可以計(jì)算出作用于土條底面的法向力和切向力。 計(jì)算過程 南山水庫擋 水土壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算分析采用的計(jì)算斷面和計(jì)算工況與滲流計(jì)算一樣，在這僅以工況 3 即上游為校核洪水位，下游為相應(yīng)的最高水位時(shí)，在穩(wěn)定滲流情況下的下游壩坡的穩(wěn)定計(jì)算為例進(jìn)行說明。經(jīng)試算，確定最小穩(wěn)定安全系數(shù)滑裂面圓弧半徑 R=，圓心 O3，作用圓弧滑裂面。 （ 5） 將圓弧面上摩擦系數(shù) ??tan 填入 16 欄中。+ 180。各工況下的穩(wěn)定安全系數(shù)均比 規(guī)范大 左右，因此壩坡坡率還有變小的空間。土條總重Wn土條滑弧長ln（m）孔隙水壓 un（KN）凝聚力 c ＇（ KPa ）cn180。ln（K N） 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 第五章 溢洪道設(shè)計(jì) 控制堰設(shè)計(jì) 控制堰采用克 — 奧 Ⅰ型 溢流堰 。 2. 克 — 奧 Ⅰ 型堰的抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 圖 51 克 — 奧 Ⅰ 型堰尺寸 克 — 奧 Ⅰ 型堰的尺寸 見圖 51。（Wncosα n un）tan φn180。土條編號土條寬度（m土條高度Hi水面線至浸潤線高度h（Wncosα n un）tan φn180。 第四章 土石壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算 30 圖 41 校核洪水位時(shí)的浸潤線和穩(wěn)定計(jì)算圖 圖 42 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的浸潤線和穩(wěn)定計(jì)算圖 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 圖 43 正常蓄水位時(shí)的浸潤線和穩(wěn)定計(jì)算圖 圖 44 正常蓄水位降至死水位時(shí)的浸潤線和穩(wěn)定計(jì)算圖 穩(wěn)定成果分析 現(xiàn)以工況 3 為例，得出下表，其他工況類似。+ 180。計(jì)算各區(qū)土條分段條塊的重量，計(jì)算重量時(shí)下游壩殼區(qū)浸潤線以上南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 用土料濕容重 w? = 噸 /米 2，下游水位以下用土料浮容重 b? = 噸 /米 2，浸潤線以下的下游靜水位以上部分，計(jì)算滑動(dòng)力時(shí)用飽和容重 s? = 噸 /米 2，計(jì)算抗滑力時(shí)用浮容重b? = 噸 /米2；棱體排水區(qū)下游水位以下用b? = 噸 /米2；地基土 用浮容重b? = 噸 /米 2。該法認(rèn)為最危險(xiǎn)的滑弧的圓心在圖 41 所示直線 MM1 的延長線附近 ,并且在扇形面積 bcdf內(nèi)。由于本設(shè)計(jì)中下游浸潤線與下游水位基本持平，壩體自重只分兩種情況考慮。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第四章 土石壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算 穩(wěn)定計(jì)算方法 本設(shè)計(jì)采用瑞典圓弧法計(jì)算壩坡穩(wěn)定。上游水位 H1=48+=，下游水位 H2=17+=，取滲透系數(shù)K= 106m/s， L=，將其帶入式 x yHkq 2 221 ）（ ?? 得單寬流量 q。 圖 32 校核洪水位下游壩殼內(nèi)的浸潤線代表坐標(biāo) y(m) 0 2 4 6 8 10 x(m) 將 q= 105m2/s， H1=+= K0=6 108m/s 代入式 xKqHy 221 ??得心墻內(nèi)浸潤線方程： ),0(, 2 ??? xxy 。如果按后者計(jì)算出的浸潤線進(jìn)行穩(wěn)定分析得出的壩坡是穩(wěn)定的，那么前者也并將是穩(wěn)定的。 (2)由于砂礫料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出點(diǎn)位置高程與下游水位高差不是太大，認(rèn)為不會形成逸出高度。 本設(shè)計(jì)采用了 %的沉降計(jì)算。 84 =。由規(guī)范知 非常運(yùn)行條件下，采用多年平均年最大風(fēng)速 ，故計(jì)算風(fēng)速 :校核時(shí) W=18m/s。不同累計(jì)頻率的爬高 Rp 與 mR 的比，可根據(jù)爬高統(tǒng)計(jì)分布表 22確定。 由各時(shí)刻的下泄流量查得各時(shí)刻水位 ， 最大下泄流量 qm=， 相應(yīng)的總庫容為104m3， 查圖 14 得相應(yīng)的校核 洪水位 Z 設(shè) =。 表 110 水庫水位容積關(guān)系表 Z(m) 150 155 160 165 170 175 180 185 A(萬 m2) 0 V(萬 m3) 0 124 191 279 計(jì)算并繪制蓄泄曲線 q－ V 在本設(shè)計(jì)中流量系數(shù) m=，則 P1/Hd=。圖 12 所示。 第一章 水文水利計(jì)算 8 表 17 該 流域地面流量過程線計(jì)算表 座標(biāo) 序號 a 點(diǎn) b 點(diǎn) c 點(diǎn) d 點(diǎn) e 點(diǎn) )/( 3 smQ? 1 0 0 T (h) 2 0 ② 地下徑流回加計(jì)算 由已知表 13 第 6 欄地下徑流深 R 下 =，表 27 地面徑流過程線 底寬 T=。 根據(jù) θ=L/J 3/1 =()1/3=。將各時(shí)段累積雨量 ∑P 與設(shè)計(jì)前期雨量 Pa（該區(qū)為 70mm），相加填入表 13 第 3 欄。 則 P3（ %） = =114mm。設(shè)計(jì)歷時(shí)為 24小時(shí)， 壩址以上控制集水面積 ，主河長 ，河床平均坡降 43‰ ， 設(shè)計(jì)頻率為 30 年一遇為例。10180。 則 30 年 一遇 60 分鐘， 6 小時(shí)點(diǎn)暴雨量為： 第一章 水文水利計(jì)算 2 mmKP PP P 14427278 . 8mm1. 7744 . 5.666 ( 3 . 3 3 % )P 6 0 m i nm i n%) i n (60P K ????? ????? 3 小時(shí)暴雨由公式 21m in603 3 np PP ??? 計(jì)算， 式中： ? ? ? ?? ? ? ? ???? PPn 。 將表 12 第 9 欄各時(shí)段毛雨量列于表 13 第 1 欄，計(jì)算各時(shí)段累積雨量，填于第 2 欄。 ② 列表試算 Q?值 由附圖 42 推理公式分區(qū)圖知，該工程地點(diǎn)在第 Ⅱ 區(qū)。 表 16 各點(diǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo) 坐標(biāo) a 起漲點(diǎn) b 起漲段轉(zhuǎn)折點(diǎn) c 洪峰 d 退水段轉(zhuǎn)折點(diǎn) e 終止點(diǎn) Q 地面 (m3/s) 0 mQ? mQ? mQ? 0 時(shí)間 T（ h） 0 T T 為過程線底寬，由下式計(jì)算 T=（ h） 式中： W 為洪水總量，由下式計(jì)算 已知凈雨總量 h24=，地面洪峰流量 Qm 地面 = /s,則 W= = (萬 m3 ) T= (h) 根據(jù)表 16 第 2 兩欄計(jì)算各轉(zhuǎn)折點(diǎn)流量和時(shí)間，表 17 第 2 欄，即為所求地面流量過程線 。 由第 5 兩欄相加，填于第 6 欄， ,即為所求 30 年一遇設(shè)計(jì)洪水過程線。由基本資料知水庫水位容積關(guān)系表，見表 110；將其繪制成水庫容積曲線，見圖 14。 故流量最大及水位最高是在 3~4 小時(shí)之間， 對此第一章 水文水利計(jì)算 12 范圍縮小時(shí)段，取 Δt=，重新進(jìn)行試算，得 表 111 第一時(shí)段 （ 01 小時(shí)）的試算過程 表 112 中時(shí)刻 t=、 、 、 的泄流量（ 4h后的流量仍 取 Δt=1h 試算） ，進(jìn)一步分析知， 最大值發(fā)生在 ~ 之間，對此范圍縮小時(shí)段，取 Δt=，重新進(jìn)行試算，得表112 中時(shí)刻 t= 的泄流量 ， t= 的泄流量等于該時(shí)刻的入庫流量，該值為所求最大下泄流量，即 qm=。 表 21 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) wK gHV ≤ 1 ≥ wK 1 蒲田試驗(yàn)站的波高和波長計(jì)算： 1） 平均波高 mh 用簡化公式計(jì)算，代入已知參數(shù)得： mWgDgWhm 2222??????? ?????????? 2） 平均周期 Tm 按以下公式計(jì)算： ???? mm hT 3） 有經(jīng)驗(yàn)得知本設(shè)計(jì)計(jì)算平均 mL 按以下公式計(jì)算： mTgTLmmm2 6 1 222????? ? 所以平均爬高 mR 為： 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 mLhmKKRmmwm122??????? ? 計(jì)算設(shè)計(jì)爬高值 R。 非常運(yùn)行情況下的超高計(jì)算 波浪爬高 根據(jù)資料知，南山水庫多年平均年最大風(fēng)速為 18m/s，工程等級為 Ⅳ等，大壩為 4級。南山水庫擋水土壩為 4 級，故本設(shè)計(jì)中 P=5%，南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 因?yàn)? 0 5 7 ???Hhm，所以 ?mpRR ，則 Rp= mR =1。 對于施工質(zhì)量良好的土石壩，壩頂沉降值約為壩高的 %～%。 假設(shè)：（ 1）不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用。但在滲流分析時(shí)為了便于滲流計(jì)算和套用 有限深透水地基上土石壩的滲透計(jì)算模型，暫將粘土截水槽和混凝土防滲墻組成的防滲體代之以單一的粘土截水槽，見圖 32。（注：下游浸潤線是以圖 32 所示 O 點(diǎn)位坐標(biāo)原點(diǎn)描點(diǎn)）計(jì)算結(jié)果如表 32，繪圖 33。 圖 38 設(shè)計(jì)洪水位下游壩殼內(nèi)的浸潤線代表坐標(biāo) y(m) x(m) 表 39 設(shè)計(jì)洪水位心墻內(nèi)的浸潤線代表坐 標(biāo) x(m) 0 2 4 6 8 10 12 y(m) 圖 35 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的浸潤線圖 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 2. 工況 5的滲流計(jì)算 為繪制出正常蓄水位降至死水位時(shí)上游壩殼內(nèi)的浸潤線，可將心墻前的上游土壩和透水層簡化成不透水層地基上均勻土石壩的滲流計(jì)算 ,考慮最不利情況，于是取正常蓄水位為計(jì)算水位。 具體計(jì)算如下：工況 1 ???J 工 況 2 ???J 工況 3 ???J 表 311 各工況下的滲透坡降 工況 1 2 3 滲透坡降 填筑土料的安全坡降，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)一般為 J4，故而認(rèn)為滲透坡降滿足要求 ，加上重壤土心墻有反濾層，故而認(rèn)為不會發(fā)生滲透破壞。在浸潤線以上的土體，按濕容重計(jì)算；在浸潤線以下、下游水面線以上的土體，按飽和容重計(jì)算；在下游水面線以下的土體，按浮容重計(jì)算。角 ，另外兩個(gè)邊界壩坡中點(diǎn)為圓心作兩個(gè)圓弧，內(nèi)外圓弧的半徑分別是 R1 、 R2。左側(cè)土條 3 的寬度小于 b，故要先在 CAD 圖上量取面積，再除以量取的寬度，得到的才是土條高度，土條 8 的寬度量得為 ，面積為 ，土條 3 寬度量得為，面積為 m2。 （ 9） 在滑動(dòng)面上總滑動(dòng)力為 Wnsinα n，總抗滑力為（ Wncosα nun） tanφn180。 在水位驟降的情況下，仍然延續(xù)取最危險(xiǎn)工況來計(jì)算，即為最高水位，工況 5 只需計(jì)算正常蓄水位的安全系數(shù)，若滿足則該工況滿足要求，這只是驗(yàn)算是否安全，若要精細(xì)此方法不可使用，本設(shè)計(jì)用該方法，簡化工作量，其他步驟和上述工況 3 一致。ln（K N）土條編號水面線至浸潤線高度h 第四章 土石壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算 34 表 42 設(shè)計(jì)洪水位穩(wěn)定計(jì)算表 心墻心墻h1h2h3h1W1W2W3W1(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21)8 11 0 0 0 0 1035 1359 18 7 11 17 0 0 0 0 0 0 3574 15 6 11 21 0 0 0 0 0 0 4580 14 5 11 23 000 0 0 0 5067 13 4 11 24 0 0 0 0 0 5899 12 3 11 20 0 0 0 0 5