【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)，由風(fēng)速、壩前水深及重力加速度組成的無(wú)維量綱HVg,按《水工建筑物》表 52采 用； m — 坡度系數(shù) 。 h 、 L — 平均坡高與波長(zhǎng)， m. h 平均波高 的計(jì)算公式： ))))222VHVDVHV （（（（））（（ ?? (44) xxxx ee eethx????? (45) 注：式中的水庫(kù)吹程 D 以米計(jì)。 計(jì)算波浪平均周期 T ，公式為： T = h （ 46） 計(jì)算平均波長(zhǎng) L : 當(dāng)LH≥ 時(shí)為深水波 ?? 2 2TgL ≈ T (47) 當(dāng) LH 時(shí)為淺水波 ?? 2 2TgLLHth?2 (47′ ) (2) 計(jì)算波浪設(shè)計(jì)爬高 R。 在工程設(shè)計(jì)中 ，波浪設(shè)計(jì)爬高 R按建筑物的級(jí)別確定，對(duì)Ⅱ級(jí)壩取保證率 P=1%的波浪爬高 %1RR? ，查《水工建筑物》表 53， Hh ，取 P=%， Hh ∈（ ）取 P=。 當(dāng)風(fēng)向與壩軸線垂線夾角為 β 時(shí)，波浪設(shè)計(jì)爬高 R 應(yīng)乘以折減系數(shù) ?K ,查《水工建筑物》表 54，利用線性插值法（ β=176。）得 ?K =. R=P. ?K .R 地震安全加高 地震安全加高 =地震波浪加高 +地震附加沉陷值 +安全加高。地震安全加高一般為 ，應(yīng)根據(jù)地震烈 度大小和不同的壩前水深取大、中、小值。地震附加沉陷值，根據(jù)海域地震調(diào)查，對(duì) 89 度地震區(qū)，可取壩高的 %%，地震烈度較低時(shí)，可相應(yīng)減小，此壩址處地震烈度為 7級(jí)，沉陷超高不予考慮。安全加高按《水工建筑物》表 111 取。因此： 地震安全加高 =+=1m 壩體施工沉降超高 考慮壓縮沉降時(shí)，土石壩竣工時(shí)的壩頂高程應(yīng)等于設(shè)計(jì)高程加壩體施工沉降超高。對(duì)施工質(zhì)量一般的中小型土石壩，如地基內(nèi)無(wú)壓縮性很大的土層，壩體施工沉降可取壩高的 %%，在此可取壩高的 %。 二、計(jì)算結(jié)果 利用 上述計(jì)算公式可得以下計(jì)算表 表 51 壩高計(jì)算表 工況 設(shè)計(jì) +正常運(yùn)用 校核 +非常運(yùn)用 正常蓄水 +地震 備注 ? 注 : (1) 表中各符號(hào)同前 (2) Vgh 均小于 1，查《水工建筑物》表 52得 Kw =1； (3) LH 為深水波， L 計(jì)算采用公式 46； (4) 計(jì)算公式采用式41～46； (5) “ ”代表沒(méi)有此數(shù)。 ?河底 高程 2765 2765 2765 H(m) 58 K V(m/s) 21 14 D(m) 15000 15000 β e A 1 h L m 3 3 ?k Vgh wk 1 1 R P ?k R 0 地震安全超高 0 0 1 Υ 地基沉陷超高 壩頂高程 壩頂高程應(yīng)取 3 種結(jié)果中的最大值，因此以壩頂高程為 為壩頂高程，取壩頂高程為 2828m，壩高為 63m（ 28282765=63）。 壩頂 寬度取決于施工 、 交通 、 構(gòu)造、運(yùn)行、抗震與防汛等要求，無(wú)特殊要求 高壩 最小頂寬為 1015m，中低壩為 510m， 屬于 中壩，取 10m。 坡 土石壩 邊坡的大小取決于壩型 、 壩高、筑壩材料、荷載、壩基性質(zhì)等因素 。 邊 坡 選擇 一般 須從 以下 幾方面考慮。 （ 1） 上游坡應(yīng)比下游坡為緩 ， 取上游 平均 坡比 1： 3， 下游坡比 1： （ 2）壩坡應(yīng) 上陡下緩，自上至下 逐級(jí)放緩 ，每隔 1030m變坡一次，相鄰坡 率差為 。取上游 30m 以上上游坡比 1： ， 下游坡比 1： ， 30m以 下上游坡比 1： ， 下游坡比 1： 。 此壩為碾壓土石壩，中壩，壩殼 為砂石料，壩坡平均坡度為 1:；土石壩在變坡處設(shè)置馬道，其寬度常取 ～， 已攔截應(yīng)排除雨水，防止嚴(yán)重沖刷壩面，并兼做交通、檢修、觀察之用，也有利于壩坡穩(wěn)定。取馬道寬度 。 具體尺寸見(jiàn)圖 41 黏土斜心墻土石壩剖面圖。 滲體 型 式 壩體 防滲 壩的防滲體 不僅需要 滿足將滲透坡降，下游壩體浸潤(rùn)線 以 及滲流量減低到允許范圍內(nèi)，還 應(yīng)該 要滿足結(jié)構(gòu)及施工的要求。防滲體的尺寸 不僅要 以滿足構(gòu)造、施工及 防滲 開(kāi)裂等要求為原則，也 應(yīng) 要滿足穩(wěn)定要求。 壩防滲體有土質(zhì)防滲體及人工防滲體。 土質(zhì)心墻防滲體底 部的厚度， 決定 涂料的允許滲透坡降。心墻頂面必須設(shè)砂礫保護(hù)層，其厚度 應(yīng) 不小于當(dāng)?shù)乇鶅雠c干燥程度，心墻與地基岸坡必須進(jìn)行 有效 的結(jié)合，防止結(jié)合面漏水 以及 產(chǎn)生嚴(yán)重滲流。心墻與岸坡結(jié)合須加大心墻剖面。 土質(zhì)斜墻底部的厚度應(yīng)滿足滲透坡降的要求，為 了 防止斜墻斷裂，其厚度 通 常比按滲透穩(wěn)定演算確定的數(shù)值要大。斜墻上游應(yīng)設(shè)置保護(hù)層 用來(lái) 防止冰凍和機(jī)械破壞。保護(hù)層材料可為砂礫，卵石，塊石，其厚度 應(yīng) 不小于當(dāng)?shù)乇鶅黾案稍锍潭?。保護(hù)層應(yīng)分層碾壓填實(shí)，達(dá)到壩體同樣標(biāo)準(zhǔn)，其外坡坡度 需 按穩(wěn)定計(jì)算確定，使保護(hù)層不至于沿斜墻面或連同斜墻一起滑動(dòng)。 鋪蓋 一般 由粘土或壤土做成，要求地基與鋪蓋土料滲透系數(shù)一般在 1000 以上。鋪蓋鋪成不等厚的， 從 上游向下游逐漸加厚。填筑鋪蓋前必須清基，在砂卵石地基上設(shè)置過(guò)渡層，以防滲透破壞，頂面應(yīng)設(shè)保護(hù)層。 斜心墻介于心墻與斜墻之間，心墻稍向上游傾斜， 斜心墻 為了克服心墻壩可能產(chǎn)生的拱效應(yīng)和斜墻對(duì)變形的敏感而發(fā)展起來(lái)的，它很適合于 中 土石壩。 綜上所述，選取粘土斜心墻，參考以往工程，斜心墻頂取 5 米（滿足機(jī)械化施工要求），上游坡率 m１＝ ，下游坡率 m2＝ ，斜心墻頂高程以設(shè)計(jì)水位加 超高并高于校核洪水為原則，最后高程 取 2824m。 壩基 防滲 根據(jù)壩基處的地質(zhì)條件確定壩基防滲 的 處理方案。主要處理方法有混凝土防滲墻、黏土截水槽、灌漿帷幕和鋪蓋。 此壩址處屬 于 巖石地基，壩址區(qū)地層以玄武巖為主，但有 20m 左右的沖積層。截水槽適用于沖積層為 10～15m厚度的地基。 混凝土防滲墻方案，材料省、 工期短、 防滲效果好，對(duì)于透水層較深 的壩基 是比較合適的， 最后 決定采用這種方案。防滲墻要伸入河床沖積層，底部要嵌入基巖， 深度不小于 ，取 1m。 上部則要與心墻連接 ，插入防滲體 倍的壩高，設(shè)計(jì)為 7m。 防滲墻厚度根據(jù)防滲 、強(qiáng)度 。材料 與施工條件確定。按施工條件，墻厚一般在 之間，一般為 。混凝土標(biāo)號(hào)一般采用 C8C15，防滲標(biāo)號(hào)為 S6S8 允許水 力坡降一般為 80100。高壩采用高強(qiáng)度混凝土，在此采用 C10 號(hào)混凝土，防滲標(biāo)號(hào) 為 S6，其對(duì)應(yīng)滲流系數(shù)為 sm/1010? 式 常用的壩體排水有以下幾種型式：貼坡排水、棱體排水、褥墊式排水。 貼 坡排水結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用料少，便于維修，但不能降低 浸潤(rùn) 線，且易因 冰凍 失效 ，適用于浸 潤(rùn)線較低的中等高 度 壩 和 下游無(wú)水的中小型工程的均質(zhì)壩 。 棱體排水可降低壩體 浸潤(rùn)線，防止壩坡凍漲，保護(hù)坡腳免 受 尾水淘刷， 且 對(duì)壩坡有支撐作用，增加壩坡的穩(wěn)定性 ， 是一種可靠 有效 ，應(yīng)用廣泛的排水型式。 褥墊 排水對(duì)地基不均勻沉陷的適應(yīng)性差，易斷裂，維修困難，所以單獨(dú)采用這種型式的不多。 所以 選擇用棱體 排水， 此壩體下游水位最高水位為 2773m，下游最大水深為 8m，棱體頂部高程需高出下游水位 ，取 2m，棱體頂寬度不小于 1m，取 2m，棱體內(nèi)坡由施工條件確定，一般為 1:1～1:,取 1:1；外坡可取 1： 。 斜心墻 土 石壩剖面圖 41 土石壩剖面圖（單位 m） 第五章 土石壩滲流計(jì)算 概述 （一） 土石壩滲流分析任務(wù) 滲流計(jì)算的任務(wù)是： 以 確定壩體和壩基的滲流量 為基礎(chǔ)，來(lái) 確定壩坡逸出段，判斷其滲透穩(wěn)定性。滲流計(jì)算應(yīng)包括以下內(nèi)容： （ 1） 確定壩體浸潤(rùn)線及其下游出逸點(diǎn)的位置 ， 繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢(shì)線分布圖或流網(wǎng)圖 ； （ 2） 確定庫(kù)水位降落時(shí)上游壩坡內(nèi)的浸潤(rùn)線位置或孔隙壓力； （ 3） 確定壩體與壩基的滲流 量； （ 4） 確定壩坡出逸段與下游壩基表面的出逸比降以及不同土層之間的滲透比降； （ 5） 確定壩肩的等勢(shì)線滲流量和滲透比降。 石料的選擇 （ 1） 就近取材并且 開(kāi)采 運(yùn)輸方便 ， 筑壩材料以靠近 壩 為宜，但從壩 身考慮 ， 一般 距壩腳為 300500m 范圍內(nèi)的土石料不容許開(kāi)采。 （ 2）土石料 的種類(lèi)，性質(zhì)應(yīng)滿足壩體 各部位 的 不同 要求，壓實(shí)經(jīng)濟(jì)合理， 總價(jià)低。 （ 3）可 用土石料的儲(chǔ)蓄，在初步設(shè)計(jì) 階段 不得小于工程設(shè)計(jì)需要量的 23 倍 。 適用于 填筑防滲體的土料應(yīng)滿足： 應(yīng)具有一定 的不透水性，土料滲透系 數(shù) 一般 小于 1 scm/105? 。 應(yīng) 有一定的可塑性， 黏料 （ 粒 徑） d＜ ， 含量 為 15%30%， 或塑性指數(shù) =1017的 中，重壤土及黏粒含量為 30%40%， 或 =1720 的 黏土 填 筑，防滲體較適宜，為滿足以上要求選 3下粒區(qū)的土料 =14， 黏料 d≤ 的含量為 %，滲透 系數(shù) 為 3 scm/106? 。 壩殼 沙礫料選 4上的沙礫 料 ，滲 透系數(shù)為 2 scm/102? 。 分析工況 （ 1） 上游正常蓄水位與下游相應(yīng)最低水位， 這 時(shí) ， 壩內(nèi)滲流的坡降最大， 易產(chǎn)生滲透變形 。 （ 2）上游 設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)最高水位， 這 時(shí)， 壩內(nèi)浸潤(rùn) 線高，滲 流量 大 。 （ 3）上游 校核 洪 水位與下游 相應(yīng) 最高水位， 這 時(shí)，壩內(nèi)浸潤(rùn)線高 ， 滲 流 量 大 。 水力學(xué) （ 一） 基本 假定： 1壩體土料 為均質(zhì)壩體內(nèi)任意一點(diǎn)在各方 向 上的滲透系數(shù) k 相同，且為 常數(shù)。 2 滲流 為二元穩(wěn)定層流，滲流運(yùn)動(dòng)符合 達(dá) 西定律 ： v=kJ（ v為 滲 透流 速， k為 滲透系數(shù)， J 為滲透坡降 ）。 3滲流 為漸變流 ， 任意 過(guò) 水?dāng)嗝嫔细? 點(diǎn)的坡降和流速相同。 （ 二 ） 基本公式： 選擇 用 水力學(xué)方法解土 石 壩滲流問(wèn)題 ，依 據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀 況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定律 法 近似解土壩滲流問(wèn)題，計(jì)算假定任 一鉛直過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲 透 坡降相等。計(jì)算簡(jiǎn)圖 51， 52， 壩體剖面計(jì)算圖 。透水 地基上筑有混凝土防滲墻。滲流計(jì)算分為防滲體段和墻后段兩部分。通過(guò)防滲體滲 流量： 221 2 11 ( ) ( )2 ??????k H H k H HqTB S in D (式 51) 通過(guò)防滲體后的流量： 221 1 1 1 12 1( ) ( )2 0 . 4 4???? ?Tk H T k H TqTL L T (式 52) 聯(lián)立， 21 qq? 斷面 對(duì)河床中間 斷面 11 以及 左右岸坡各斷面 22， 33三個(gè) 典型斷面 進(jìn)行 計(jì)算， 左右 岸 典型斷面 應(yīng)該在 壩軸線處，壩高為最大壩高的一 半 ，并且能反映防滲措施。 左岸 22 斷面 上游高程 ， 下游 高程 2790m，計(jì)算 時(shí) 取平均 高程 右岸 33 斷面 上游高程 ，下游高程 2770m，計(jì)算時(shí)取平均高程 51 大壩地質(zhì)剖面圖 計(jì)算 （一 ） 對(duì) 河床中間， 11 斷面 進(jìn)行滲 流 計(jì)算： 已知 。 1K =3 scm/106? ， 2K =2 scm/102? ， ? =， d= 2m h， ?cot =，?sin =， ??? sin2 22111 ? hHkq =， )(2 22222 h