【正文】 。 滲流計算 土石壩的滲流計算主要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備提供依據(jù)；同時確定壩體與壩基的滲透流量，以估算 水庫的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。20180。 非粘性土料填筑一般要達到密實狀態(tài)，對于砂土要求 Dr 不小于 ；對于砂礫石，則依壩的級別而定， 3 級壩 Dr不小于 ， 5級壩不小于 。 186。 根據(jù)以上的擊實次數(shù)和擊實功能，得出的多組平均最大干容重 maxγ 和平均最優(yōu)含水量 0W 。 從材料來看由于附近粘土材料儲量較少，故不適合采用粘土截水槽，又根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（ SL274—— 2020）， 80m以內(nèi)的砂礫石地基可采用混凝土防滲墻，由壩址處地質(zhì) 剖 面圖，該壩基河槽段砂礫石最 大層厚為 32m，因此該壩基河床中部及兩岸坡均采用混凝土防滲墻，根據(jù)水工建筑物教材，厚度取 ，防滲墻伸入壩體防滲體的長度不小于 1/10 倍壩高，本次設計取 ，防滲墻布置在心墻底面中部偏上，根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定墻體底部應深入巖基 ～ ，本次設計取 ，岸坡 混凝土防滲墻 底高程沿岸坡逐漸變化。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實際結合，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)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（ SL2742020） 第 條規(guī)定，壩頂高程分別按以下運用情況計算，取其最大值： 設計洪水位加正常運用情況的壩頂超高： +＝ ； 正常蓄水位加正常運用情況的壩頂超高： +=； 校核洪水位加非常運用情況的壩頂超高： +=； 正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高，再加地震安全加高： ++=。 平均波高及平均波長按下式計算： }])WgH([)WgD(00 1 {th])WgH([2m2m2m = = 22 π2TgL 2mm = 式中： hm—— 平均波高， m； Tm—— 平均周期， s； W—— 計算風速， m/s； D—— 風區(qū)長度， m； Hm—— 水域平均水深， m； g—— 重力加速度，取 ； Lm—— 平均波長， m。由于該工程所在地區(qū)為地震烈度定為 7 度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取 ，故不宜采用斜墻壩。從地形地質(zhì)條件以及附近建筑材料來看本次設計壩型應選擇碾壓式土石壩。 泄水建筑物 — 泄洪隧洞 泄洪采用隧洞方案，為縮短長度、減 小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸（右岸），這樣對流態(tài)也較為有利，考慮到引水發(fā)電隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠離壩腳和廠房為宜，為減少泄洪時影響發(fā)電，進出口相距 80~100m 以上，沖沙放空洞位于泄洪隧洞與水電站引水隧洞之間。 17 5 壩型選擇與樞紐布置 壩址及壩型選擇 壩址選擇 根據(jù)地質(zhì)資料，經(jīng)過比較選擇地形圖所示河彎地段作為壩址，并選擇 I— I、 II— II兩條較有利的壩軸線，兩軸線河寬基本相近，因而大壩工程量基本相近，由地質(zhì)剖面圖上可以看出： I— I 剖面，河床覆蓋層厚平均 20m,河床中部最大達 32m，壩肩除 10m 左右范圍的風化巖外，還 有數(shù)十條的破碎帶，其余為堅硬的玄武巖，地質(zhì)構造總體良好（對土石壩而言）， II— II 剖面除與 I— I 剖面具有大致相同厚度的覆蓋層及風化巖外，底部玄武巖破碎帶縱橫交錯，若將壩建于此，則繞壩滲流可能較大，進行地基處理工程量會加大，綜合考慮以上因素，壩軸線選擇 I— I 處。 防洪限制水位及水庫運用方式 根據(jù)資料分析計算該水庫正常蓄水位為 ，該水庫防洪限制水位取與正常水位重合。臨時性建筑物防洪標準采用 20 年一遇標準。 00′ 38176。 30′ 35176。 00′ 3＃上 34176。 各建筑材料的物理力學性質(zhì) 粘土的物理力學性質(zhì)見表 ，砂石料的顆粒級配及物理力學性質(zhì)見表~，各料場的天然休止角見表 。 建筑材料 料場的位置和儲量 各料場的位置與儲量見壩區(qū)地形圖。 （ 5） 坡積層 在水庫區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見到，為經(jīng)短距離搬運沉積后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。30′ 17176。靠岸邊最少為幾米。堅硬玄武巖應為不透水層，但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，透水性也會隨之增加，其礦物成份為普通輝石、檢長石、副成分為綠泥石、石英、方解石等。多年平均流量 17 sm/3 。其余為荒山及草皮覆蓋。根據(jù)計算從 8月 1 日封孔蓄水，到 9 月底即可蓄到初始發(fā)電水位。 2020 年 5 月洪水期開始，圍堰開始攔洪，圍堰上升速度應以搶修到攔洪水位以 上為原則。 3 泄水建筑物設計 壩址地帶河谷較窄，山坡陡峻，山脊高，經(jīng)過比較樞紐布置于河彎地段。樞紐平面布置見圖 。 工程等別及建筑物級別 根據(jù) SDJ121978《水利水電 樞紐工程等級劃分設計標準（山區(qū)，丘陵區(qū)部分）》之規(guī)定，水利水電樞紐工程根據(jù)其工程規(guī)模﹑效益及在國民經(jīng)濟中的重要性劃分為五類，綜合考慮水庫的總庫容、防洪庫容、灌溉面積、電站的裝機容量等，工程規(guī)模由庫容決定，由于該工程正常蓄水位為 ，庫容約為 億 m3，估計校核情況下的庫容不會超過 10 億 m3，故根據(jù)標準（ SDJ121978），該工程等別為二等，工程規(guī)模屬于大（ 2）型，主要建筑物為 2 級，次要建筑物為 3 級，臨時性建筑物級別為 4 級。通過畢業(yè)設計可以進一步培養(yǎng)和訓練我們分析和解讀工程實際問題及科學研究的能力。該斜心墻土石壩設計大致分為：洪水調(diào)節(jié)計算、壩型選擇與樞紐布置、大壩設計、泄水建筑物的選擇與設計等部分。 根據(jù)資料統(tǒng)計分析得 100 年一遇設計洪峰流量為 設Q = ,/1680 3 sm （ p=1%），2020 年一遇校核洪峰流量為 校Q =2320m3/s，（ %?p ） 。最大壩高為 ，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。為滿足水庫放空水位 ，還與導流洞結合設置了放空洞。斜心墻壩填筑要求粘土與砂礫同時上升。 (3)大壩竣工日期。年平均氣溫約為 ℃，最高氣溫為 ℃，發(fā)生在7 月份，最低氣溫 ℃，發(fā)生在 1 月份，見表 、 ?？菟跇O小，河水清澈見底，初步估算 30 年后壩前淤積高程為 2765m。 表 壩基巖石物理力學性質(zhì)試驗表 巖石名稱 比 重 Δ 容重γ（ KN/m3） 采用抗壓強度（ MPa） 半風化玄武巖 50 破碎玄武巖 50－ 60 火山角礫巖 35－ 120 軟弱玄武巖 10－ 20 堅硬玄武巖 100－ 160 多氣孔玄武巖 70－ 180 7 表 全風化玄武巖物理力學性質(zhì)試驗表 天然含水率 W% 干容重 γKN/3m 比重 Δ 液限 Wl 塑限 Wp 塑性指數(shù) IP 壓縮系數(shù)α 浸水固結塊剪力 0～ cm3/KN 3～ 4 cm3/KN 內(nèi)摩擦角 Φ 凝聚力 KPa 滲透性：經(jīng)試驗得出發(fā)值為 ～ 。 沖積層的滲透性能：經(jīng)抽水試驗后得滲透系數(shù) K 值為 3 102cm/s～ 102cm/s。25′ 8 小值 平均值 37176。 水文地質(zhì)條件 本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏強烈透水層，故地下水不甚豐富，對工程比較有利。粘性土料料場于上游有 9 三處，下游兩處，總量 190 萬 m3。 30′ 35176。 40′ 4＃上 35176。 00′ 36176。庫區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價值可開采的礦產(chǎn)。設計洪水過程線成果見表 。 2302 HgmbQ ? 15 m—— 自由出流系數(shù)，取 ； b—— 溢流孔寬； H0—— H0=H+α v2/2g， H 堰上水頭，考慮上游堰前水域開闊，取 H0=H。較高的混凝土重力壩 也要求修建在巖石基礎上，并且需要消耗大量水泥。樞紐平面布置見圖 。從本工程來看，經(jīng)探明壩址附近可筑壩的土料只有 190 萬 m3，遠遠不能滿足均質(zhì)壩填筑土料數(shù)量上的要求，因此從材料上考慮均質(zhì)壩方案是不宜采用的。 21 由上述比較可以看出，斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點，斜心墻有足夠的斜度，能減弱壩殼對心墻的拱效應作用；斜心墻壩對下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻壩的應力狀態(tài)較好，因而最終采用斜心墻壩的方案。根據(jù)計算該水庫在設計條件下和校核條件下的 累積 概率 P=1%的經(jīng)驗系數(shù) Kp 值為 。根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定，壩頂無特殊要求時，高壩的頂部寬度可選用10~15m，中低壩可選用 5~10m。 按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位 1m為原則，校核洪水時下游水位可由壩址流量水位曲線查得為 ，最后取棱體頂面高程為 ，堆石棱體內(nèi)坡取 1:，外坡取 1:，頂寬 ，下游水位以上用貼坡排水。土料設計主要任務是確定粘壤土的填筑干容重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對密度和干容重等指標。 粘性土的填筑含水量 Ｗ為 ： Ｗ =Ｗ P＋Ｂ 28186。 （ 2） 計算成果 砂礫料的設計成果見表 30 表 砂礫料設計成果表 料場 4上 1上 2下 3下 不均勻系數(shù) 43 45 45 34 大于 5mm 礫石含量 % 45 48 46 42 比重△ s 設計干容重 ra 設計孔隙比 e 保持含水量 % 5 5 5 5 濕容重 ru 浮容重 r’ 內(nèi)摩檫角 36186。 粘聚力 0 0 0 0 滲透系數(shù) 102cm/s 2 2 2 2 （ 3）砂礫料的選用 除 3上 料場的不均勻系數(shù)不滿足要求外 ? ?30?? ，其余幾個料場，滲透系數(shù)、礫石含量、不均勻系數(shù)能滿足要求，故而都可作為筑壩的砂礫料。 31 正常蓄水位：2 8 2 1 . 4 m1：31：2.52221：2.51：2.51：2.5壩基：2 7 5 0 . 0 m巖基：2 7 1 5 . 0 m設計洪水位：2 8 2 2 . 4 1 m壩頂高程：2 8 2 5 . 2 0 m壩基防滲墻頂高程 2 7 5 7 . 5 m2 8 0 0 . 2 0 m2 8 7 5 . 2 0 m2 7 5 6 . 3 m22 7 5 5 . 2 2 m正常蓄水位：2 8 2 1 . 4 m1：2.5221：2.51：2.5巖基：2 7 1 5 . 0 m設計洪水位：2 8 2 2 . 4 1 m壩頂高程：2 8 2 5 . 2 0 m2 8 0 0 . 2 0 m巖基：2 7 1 5 . 0 m正常蓄水位：2 8 2 1 . 4 m1：2.521：2.51：2.5巖基：2 7 1 5 . 0 m設計洪水位：2 8 2 2 . 4 1 m壩頂高程：2 8 2 5 . 2 0 m2 8 0 0 . 2 0 m巖基：2 7 1 5 . 0 mI—I斷面II—II斷面III—III斷面大壩縱斷面地質(zhì)剖面圖 圖 滲流計算示意圖 通過防滲體神流量： TD THKB HHkq )(s i n2 )( 1122121 ???? ? 通過防滲體后滲流量： TTL THKL THkq T )(2 )( 111212112 ? ???? 其中： 32 K—— 防滲體滲透系數(shù)， ,s/ 8 ； H—— 上游水深； H1—— 逸出水深； B—— 防滲體有效厚度； α —— 防滲體等效和傾角； K2—— 混凝土防滲墻滲透系數(shù)， ?? m/s； T1—— 下游水深； T—— 沖積層厚度，取最大值 35m； D—— 防滲墻厚度； K1—— 防滲體后滲透系數(shù)， 2 104m/s； KT—— 沖積層滲透系數(shù)， 2 104m/s； 假設： ① 不考慮防滲體上游側壩殼損耗水頭的作用； ② 由于沙礫料滲透系數(shù)較 大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出水位與下游水位相差不是很大，認為不會形成逸出高度； ③ 對于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流時由于橫向落差，此時實際上不是平面滲流，但計算仍按平面滲流計算，近似認為下游水位為零。總滲流在正常蓄水時為 ，設計洪水時為，與同類工程相比顯然是很小的。帳幕灌漿在此地存在可灌性問題。 壩肩處理 壩肩兩岸為覆蓋層及全風化巖石，深約 20m，性質(zhì)較差，為良好的透水料， 36 底部為半風化巖石，性質(zhì)良好，但由于節(jié)理的作用，透水性也較強。 表 反濾層設計成果表 護坡設計 上游護坡用于砌石因其抵御風浪的能力較強，下游壩面直接鋪上 20cm 的碎石作為護坡 .上游護坡由至壩頂做至死水位以下（加設計浪高），為方便起見做 層數(shù) 部位 第一層 第二層 D50(mm