【正文】 適當(dāng)?shù)奶岣撸@里取 6m，并且心墻布置時(shí)，應(yīng)該稍微偏上游。 壩坡的構(gòu)造 土石壩的上游坡面要經(jīng)受波浪的淘刷、冰層和漂浮物的撞擊等危害作用；下游坡面要遭受雨水、大風(fēng)、尾水部位的風(fēng)浪、冰層和水流的損害以及凍脹干裂等破壞作用。該土石壩的壩頂設(shè)有三級公路，對于壩頂是三級公路，這里鋪設(shè)為瀝青混凝土公路。另外，壩頂寬度 必須考慮心墻及反濾層布置的要求。 易知 Hm/Lm≥ ，所以 14 mm LhmR 2w1 KKm ?? ?*2 * 2mm 2 ??? ?? 又因?yàn)樯嫌蔚膲纹孪禂?shù) m=，為求出平均爬高 Rm，需用公式（ 37） （ 37） 式中： KΔ 為斜坡的糙率滲透性系數(shù)，可查表 ； m為單坡的坡度系數(shù)； Kw 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可查表 ； hm， Lm為平均波高和波長， m。但是，由于導(dǎo)流隧洞的進(jìn)口高程較低，而放空隧洞的進(jìn)口高程較高，此時(shí)，可以開挖一段較高高程的放空隧洞與導(dǎo)流隧洞相連，導(dǎo)流任務(wù)完成后將導(dǎo)流隧洞進(jìn)口堵塞，不影響放空隧洞的運(yùn)行。泄水建筑物的布置必須根據(jù)壩址 處的地形、地質(zhì)條件。 表 水利水電工程分等指標(biāo) 工程等級 工程規(guī)模 水庫總庫容（ 108m3） 防洪 治澇 灌 溉 供水 發(fā)電 保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性 保護(hù)農(nóng)田（ 104畝） 治澇面積（ 104畝） 灌溉面積（ 104畝） 供水對象重要性 裝機(jī)容量（ 104kw） Ⅰ 大（1）型 ≥10 特別重要 ≥500 ≥500 ≥150 特別重要 ≥120 Ⅱ 大（ 2）型 10~ 重要 500100 20060 15050 重要 120~30 Ⅲ 中型 中等 10030 6015 550 中等 30~5 Ⅳ ?。?）型 一般 30~5 一般 5~1 Ⅴ ?。?2）型 5 3 1 注： 。 右岸山體主要為砂質(zhì)頁巖，右岸高程為 912m以上全風(fēng)化層 8～14m，以下無全風(fēng)化巖石。壩址處右岸坡角為 40176。 關(guān)鍵詞 ：粘土心墻土 石壩；主壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工藝流程圖；施工方法；施工工藝 2 Abstract： The graduation projectof Meilin Reservoir dam preliminary design， Based on the known terrain, geological, hydrological, meteorological conditions， through the prehensive analysis and parison of various type of dam on the dam，the final selection of dam with clay core wall rockfill dam。 five design drawings Keywords： clay core wall rockfill dam； dam body structure design； construction me thod； process flow diagram； construction technology 3 1 基本資料 水文資料 XX 水庫位于我國西南某省，工程以發(fā)電為主，兼顧灌溉?！?80176。 本樞紐工程的攔河大壩初步確定為土石壩，壩頂與一條三級公路銜接。水利樞紐的布置就是根據(jù)已有的條件合理的確定各個(gè)樞紐的位置。明渠導(dǎo)流，主要用于岸坡平緩或有寬廣灘地的平原河道上；隧洞導(dǎo)流，一般常用在河谷狹窄、兩岸地形陡峻、山巖堅(jiān)實(shí)的地方。 3 壩斷面設(shè)計(jì) 壩頂高程確定 壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)該按照以下 4 種運(yùn)用條件計(jì)算，取其最大值 : ① 設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高； ② 正常蓄水位加正常運(yùn)用條件的壩頂超高； ③ 校核洪水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超 高； ④ 正常蓄水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高，再加地震安全加高。設(shè)計(jì)爬高值按照建筑物的級別而定，對 I、 II、 III 級土石壩累計(jì)頻率 P=1%的爬高值 R1%；對 IV、 V級壩 P=5%的 R5%。選擇壩坡時(shí)應(yīng)遵循以下規(guī)律： （ 1）上游壩坡長期處于水下，呈飽和狀態(tài)，且水庫水位有可能驟降，使壩坡穩(wěn)定處于不利地位，故其坡率應(yīng)比下游壩坡較緩?；鶎?、底基層視公路 等級或交通量的需要可設(shè)置一層或兩層。由于塊石的厚度為12cm，又因?yàn)樯嫌蔚淖o(hù)坡易受到波浪的影響，故上游護(hù)坡的砌石厚度取為 ，砌筑時(shí)要層間錯(cuò)縫。因?yàn)檫@里的最大作用水頭為 ，采用的材料為粘土心墻，所以底部的寬度： b=。 常用于下游無水的條件 根據(jù)對三種排水方式的了解和跟工程區(qū)域的實(shí)際條件的比較，這里選擇棱體排水的方式，材料為碓石料。另外，由于下游的壩坡是邊坡，為了安全，取較陡的坡段進(jìn)行處理，即取 1:2。土石壩穩(wěn)定分析的目的是是保證土石壩在自重、空隙壓力和外荷載作用下，壩坡是否安全經(jīng)濟(jì)。但是，土石壩壩基本身的承載能力、強(qiáng)度、變形和抗?jié)B能力等條件一般遠(yuǎn)不如混凝土壩的，又據(jù)國內(nèi)外的資料統(tǒng)計(jì)，土石壩的失事約有 40%是由于地基問題引起的，可見對壩基處理的要求絲毫不敢放 松。在心墻的與壩肩的地方可開挖成類似于梯形的形狀，回填土與防滲體的材料相同，即為粘土，見圖 71。為了保證導(dǎo)流隧洞為有壓隧洞，就必須通過上游圍堰來提高水位。根據(jù)隧洞的布置原則和在地形圖上量出的距離，可以初步取泄洪隧洞的長度為 600m，洞內(nèi)是部分鋼筋混凝土襯砌，粗糙系數(shù) μ 為 。 所以 dH =+++=。通過地形圖上可以量出隧洞的進(jìn) 口段的長度為 290m，洞身段的長度為 120m，出口段的長度為 200m，再加上轉(zhuǎn)彎處的長度，則初步估計(jì)導(dǎo)流隧洞的長度為 650m。若風(fēng)化層較深時(shí)，高壩宜開挖到弱風(fēng)化層上部，中、低壩可開挖到強(qiáng)風(fēng)化層下部，在開挖的基礎(chǔ)上對基巖進(jìn)行灌漿處理。 土條的 Mr、 Ms 計(jì)算每個(gè)土條上的抗滑力矩 Mr，滑動力矩 Ms。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量降低滲透坡降和增加出口處土體抵抗?jié)B透變形的能力。因此土石壩剖面基本尺寸和防滲排水設(shè)施初步擬定后，必須進(jìn)行滲流分析。 壩體的排水形式主要有棱體排水、貼坡排水和壩內(nèi)排水。 粘土心墻防滲體布置在壩體的稍偏上游，這樣便于和壩頂?shù)姆览藟ο噙B接，并可以使心墻后的壩殼先期施工，得到充分的先期沉降，以避免或者減少裂縫。 壩頂?shù)南掠蝹?cè)設(shè)置緣石，緣石的尺寸為 10*10*100cm,埋入的深度為 ，每隔 。如有公路交通的要求，還應(yīng)該滿足公路路面的有關(guān)規(guī)定。根據(jù) SL274— 2021《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：高壩頂寬可選為 10～ 15m，中、低壩頂寬可選為 5～ 10m。 求出平均波高后，通過式（ 34） Tm= (34) 則可以求出平均周期，即： Tm=*=， 接著可求出平均波長 Lm，但要分兩種情況： 當(dāng) Hm/Lm≥ 時(shí)，稱為深水潑， ?2gTL 2mm? （ 35） 當(dāng) Hm/Lm 時(shí) mm22 2 L HthgTL m ??? (36) 式中： H為壩迎水面水深， m。因?yàn)閷?dǎo)流隧洞只是在工程的前期使用，當(dāng)擋水建筑為修建完之后，常常會被堵上，這樣就可以把導(dǎo)流隧洞改為放空隧洞。 10 泄水建筑物的選擇 泄水建筑物主要包括溢洪道、導(dǎo)流建筑物、 放空建筑物等。 項(xiàng)目 名稱 比重 ρ (KN/M3) 干容重 г d (KN/M3) 濕容重 г (KN/M3) 飽和容重Г s (KN/M3) 塑性指數(shù) Iρ (%) 最佳含水量 WOρ (%) 天然含水量 WO (%) 初始孔隙水 壓力系數(shù) B 粘土 15 18 29 砂礫石 堆石 6 7 8 2 樞紐布置 工程等別的確定 根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL252— 2021）的規(guī)定，水利水電工程根據(jù)其工程規(guī)模、效益以及在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五等，適用于不同地區(qū)、不同條件下建設(shè)的防洪、灌溉、發(fā)電、供水和治澇等水利水電工程，見表 。弱風(fēng)化巖石厚 4～ 8m，微風(fēng)化巖石埋深為 45～ 50m。洪水受臺風(fēng)的影響能形成暴雨，根據(jù)暴雨洪水季節(jié)及全年徑流變化規(guī)律，施工洪水時(shí)段分為洪水期（ 5 月 15 日～ 10 月 5 日）和枯水期（ 10月 5 日～翌年 5 月 15 日）。經(jīng)具體的設(shè)計(jì)，完成了設(shè)計(jì)計(jì)算書和五張?jiān)O(shè)計(jì)圖。水庫庫容為 2605 萬m3，電站裝機(jī)為 3 6300KW。 ,。根據(jù)規(guī)劃，水庫正常蓄水位為 ，設(shè)計(jì)洪水位為 ，相應(yīng)的下游水位 ，洪水流量為 ；校核洪水位為 ，相應(yīng)的下游水位為 ，洪水流量為 ；死水位為 壩址處水位流量關(guān)系可近似地用下式表示： 32 0 0 0 0 0 0 2 7 9 0 0 1 5 8 1 4 5 3 6 9 5 0 8 4 7 1 6 2 QZ ??? 工程區(qū)域附近的石料及粘土儲量豐富，石料以白云質(zhì)灰?guī)r為主。 壩型的選擇 根據(jù)提供的資料，該處的地形、地質(zhì)條件適合建造土石壩，另外、建筑材料儲存量豐富。把適用于這兩種導(dǎo)流方式的條件和壩址處 的地形、地質(zhì)的條件進(jìn)行比較，不難得出該處采用隧洞導(dǎo)流，并把隧道布置在河道的左岸。 當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時(shí)，壩頂超高是指水庫靜水位與防浪墻頂之間的高差，但在正常運(yùn)用條件下，壩頂應(yīng)高出靜水位 ，在非常運(yùn)用條件下，壩頂不得低于靜水位。 15 表 爬高統(tǒng)計(jì)分布（ Rp/Rm） P(1%) hm/Hm 1 2 4 5 10 14 20 30 50 ～ 因?yàn)?hm/Hm=，則 Rp/Rm=，所以 Rp=。 （ 2）當(dāng)采用粘土心墻防滲方案時(shí)，因壩坡穩(wěn)定性受心墻土料特性的影響，則壩的上游一般較斜墻壩的陡，下游則是相反。這里因?yàn)槭峭潦瘔螇雾斏系墓?，交通量不是很大，即設(shè)置一層基層即可，此處選良好的級配二灰石，厚度為 30cm。砌石護(hù)坡下應(yīng)按反濾原則設(shè)置碎石或礫石墊層，當(dāng)壩殼料與護(hù)坡連接符合反濾要求是可以免設(shè)，但從安全角度來說，仍然會設(shè)置。因?yàn)檎惩列膲蓚?cè)邊坡多在 1:～ 1:，這里選擇的坡度為 1:，則心墻的寬度為 m3262**8 6 29 2 7b ??? ）（ 21 因?yàn)?32m,滿足要求，則心墻厚度取 32m。 棱體的尺寸： 頂部高程：應(yīng)大于該地區(qū)的冰結(jié)深度，并應(yīng)滿足波浪爬高的要求。倘若這兩個(gè)保守處理能夠滿足要求，則壩體的防滲滿足要求。穩(wěn)定分析常采用的方法有 瑞典圓弧法、簡化的畢肖普法和摩根斯頓 普萊斯法等，這里采用瑞典圓弧法。 地基處理 通過查資料知該壩址的地基是砂礫石地基，砂礫石地基的承載能力一般都能夠滿足要求，但滲流問題是砂礫石地基要處理的主要問題。 圖 71 粘土心墻與壩肩 對于壩殼來說，其與壩肩的接觸形式為臺階狀，因?yàn)閴螝こ耸艿剿膲毫ν?，還受到本身的重力，兩個(gè)力的合力斜向下，倘若做成階梯狀的壩坡能夠很好的平衡該合力，這樣也就保證了壩體的穩(wěn)定性。首先假定隧洞為淹沒出流，因?yàn)樗钪挥?，那么水利半徑只有 ，通過計(jì)算上游圍堰的高度要有 660m，顯然不符合實(shí)際，那么該導(dǎo)流隧洞為自由出流。泄洪隧洞的最大泄流流量為 ， 通過公式（ 73）、（ 74）計(jì)算出洞涇。其中 ? 取 。因?yàn)閲呔嘀黧w工程的距離為 30m，導(dǎo)流隧洞的進(jìn)口距圍堰的距離為 80m。 28 ② 土質(zhì)防滲體和反濾層宜于堅(jiān)硬、不沖蝕和可灌漿的巖石連接。 土體發(fā)生滲透變形的原因主要取決于滲透坡降、土顆粒的性質(zhì)。如發(fā)現(xiàn)和搶修不及時(shí)，將會導(dǎo)致難予補(bǔ)救的嚴(yán)重后果。在下游側(cè)設(shè)置排水設(shè)備后，將會 把滲入壩體內(nèi)的水量，快速，有計(jì)劃地排出壩外，并達(dá)到降低壩體浸潤線和 孔隙壓力，防止?jié)B流逸出區(qū)域產(chǎn)生滲透變形等作用，從而保證壩坡穩(wěn)定。防滲體主要包