【文章內(nèi)容簡介】 ，防浪墻基礎(chǔ)伸入防滲體 ；壩頂下游側(cè)設(shè)漿砌石路緣石，斷面尺寸 ，超出壩頂面 。 壩頂構(gòu)造如圖 所示。 壩體防滲 常見的防滲體形式有心墻、斜墻、斜墻 +鋪蓋、心墻 +截水墻、斜墻 +截水墻等。土石壩的防滲體包括土質(zhì)防滲體和人工材料防滲體，已建 工程中以土質(zhì)防滲體居多，故本設(shè)計(jì)選取土質(zhì)心墻 10 防滲體。 土質(zhì)心墻一般布置在壩體中部，有時(shí)稍偏向上游，以便于和防浪墻相連接，通常采用透水性很小的黏性土筑成。 SL2742020 中 規(guī)定：土質(zhì)防滲體斷面應(yīng)滿足滲透比降、下游浸潤線和滲透流量的要求，應(yīng)自上而下逐漸加厚，兩側(cè)邊坡一般在 1:～ 1: 之間，頂部的水平寬度不宜小于 ，心墻底部厚度不宜小于水頭的 1/4； 規(guī)定：土質(zhì)防滲體頂部設(shè)有防浪墻時(shí)，防滲體頂部高程不得低于正常運(yùn)用的靜水位； 規(guī)定：土質(zhì)防滲體頂部應(yīng)設(shè)保護(hù)層，保護(hù) 層厚度（包括上游護(hù)坡墊層）應(yīng)不小于該地區(qū)的凍結(jié)和干燥深度，還應(yīng)滿足施工機(jī)械的需要。 根據(jù)以上規(guī)定，結(jié)合原始資料所給：設(shè)計(jì)洪水位 ，多年平均最大凍土深度 ，壩底高程 ，校核洪水位壩前水頭為 ，所擬定壩頂高程 ，且上游側(cè)設(shè)置防滲墻，由此確定防滲心墻頂部保護(hù)層厚度 ，則心墻頂部高程為 （ ）超過設(shè)計(jì)洪水位 ，則防滲心墻高 H==；防滲墻頂寬度取 ，心墻兩側(cè)邊坡取1:，則防 滲墻底部寬度為： ???? 。 心墻與上、下游壩體之間，應(yīng)設(shè)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(jié)合。過渡層或反濾導(dǎo)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(fēng)化的砂、礫、卵石或碎石構(gòu)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(shè)計(jì)采取 3 層反濾層形式： d1=— 1mm 厚 ， d2=1— 5mm 厚 ， d3=5— 20mm 厚 。 反濾層構(gòu)造如圖 所示。 壩基防滲 土石壩修建在砂卵石地基上時(shí)，地基的承載力通常是足夠的，而且地基因壓縮產(chǎn)生的沉降量一般也不大?？偟恼f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(jié)合的措施，達(dá)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(shè)施能可靠而有效地截?cái)鄩位鶟B透水流，解決壩基防滲問題，在技術(shù)條件可能而又經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，應(yīng)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(dāng)透水砂卵石覆蓋層深度在 10— 15m 以內(nèi)，最多不超過 20m 時(shí)，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，防滲效果好；當(dāng)砂卵石深度小于 30m 時(shí)，如果采用黏性土截水槽，則開挖工程太大，施工排水比較困難，此時(shí)可用混凝土截水墻防滲措施；當(dāng)壩基砂卵石層深度大于 30m 時(shí)，如果仍采用混凝土截水墻，則施工困難，工期較長，造價(jià)也相應(yīng)增加，因而可采用機(jī)械造孔的方法，澆筑混凝土防滲墻，以控制壩基滲流；當(dāng)砂卵石層很深時(shí)，用上述處理方法都較困難或不經(jīng)濟(jì)，可采用帷幕灌漿防滲。 由壩線地質(zhì)地形剖面圖分析可知，砂礫石厚度 左右，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(qiáng)截水槽與巖石的連接，在截水槽底部澆筑砼蓋板，并設(shè)置砼齒墻。在截水槽兩側(cè)邊坡鋪設(shè)反濾層，以免槽內(nèi)回填土顆粒被滲透水流帶走，構(gòu)造同防滲墻反濾層。 截水槽底寬 =（ 699695） 2= 11 因基巖節(jié)理發(fā)育，需在砼底板下進(jìn)行灌漿處理，深度應(yīng)達(dá)到弱透水層，鉆也兩排，梅花交錯(cuò)布置，間距 3m，排距 3m。左岸單薄分水嶺采用井點(diǎn)排水。 壩體及壩基防滲構(gòu)造，詳見圖 。 壩體排水 排水 設(shè)備是土石壩的一個(gè)重要組成部分。土石壩設(shè)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； （ 2）防止?jié)B流逸出處的滲透變形，保護(hù)壩坡和壩基； （ 3）防止下游波浪對壩坡的沖刷及凍漲破壞，起到保護(hù)下游壩坡的作用。 設(shè)計(jì)壩體排水設(shè)備需綜合考慮壩型、壩基地質(zhì)、下游水位、氣候和施工條件等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。排水設(shè)備應(yīng)具有足夠的排水能力，同時(shí)應(yīng)按反濾原則設(shè)計(jì)，保證壩體和地基土不發(fā)生滲透破壞，設(shè)備自身不被淤堵，且便于觀測和檢修。 常見的排水形式有：棱體排水、貼坡排水、褥墊排水和 組合式排水，另外還有網(wǎng)狀排水帶、排水管和豎式排水體等形式。 下面將棱體排水和貼坡排水進(jìn)行列表比較，如表 所示。 表 內(nèi)容 形式 棱體排水 貼坡排水 優(yōu)點(diǎn) 能夠降低浸潤線，防止壩坡凍脹，保護(hù)壩坡不被沖刷，增加壩坡的穩(wěn)定性。 用料較少，便于檢修，能夠防止?jié)B流逸出處的滲透變形，并可保護(hù)下游壩坡不受沖刷。 優(yōu)點(diǎn) 用石料較多，造價(jià)較高，與壩體施工有些干擾。 不能降低浸潤線 適用條件 較高的壩或石料較多的地區(qū) 浸潤線較低和下游無水的中小型土石壩。 綜合以上排水體特點(diǎn)，故采用棱體排水形式。 依據(jù) SL2742020 中有關(guān)棱體排水設(shè)計(jì)規(guī)定及參考教材書中有關(guān)規(guī)定，棱體排水頂部高程應(yīng)保證壩體浸潤線距壩坡面的距離大于該地區(qū)的冰凍深度，并保證超出下游最高水位，超出的高度，對 2 級壩不小于 ，故棱體排水頂部高程為： +=；棱體排水體頂部寬 ，內(nèi)坡 1:1，外坡 1:。在排水棱體與壩體及壩基之間設(shè)反濾層二層，一層厚 ，二層厚 。 壩體排水如圖 所示。 護(hù)坡及壩坡排水 為保護(hù)土石壩壩坡免受波浪淘刷、冰層和漂浮物的損害及降雨沖刷，防止壩體土料發(fā)生凍結(jié)、膨脹和收縮，以及人畜破壞等，需設(shè)置護(hù)坡結(jié)構(gòu)。上游壩面的工作條件較差，承受風(fēng)浪的淘刷和冰層、漂浮物的損害，我國建造的土石壩的上游面多采用干砌石護(hù)坡。本設(shè)計(jì)上游壩坡選取雙層干砌石護(hù)坡厚 ，干砌石下設(shè)碎石墊層厚 ，護(hù)坡范圍：上至壩頂，下至死水位以下 ，即 =；下游壩坡工作條件較好，選取單層干砌石厚 ，下鋪碎石墊層 ，護(hù) 12 坡范圍自壩頂護(hù)至排水設(shè)備。護(hù)坡在馬道及坡腳 處適當(dāng)加厚，嵌入壩體或壩基內(nèi)以增加護(hù)坡的穩(wěn)定性。壩體護(hù)坡見圖 、 。 為了防止雨水的沖刷，在下游壩坡上設(shè)置縱橫向連通的排水溝，沿土石壩與岸坡的接合處，也設(shè)置排水溝以攔截山坡上的雨水。壩面上的縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置，用漿砌石鋪設(shè)成梯形，沿壩軸線方向每隔 100m 設(shè)一條橫向排水溝。排水溝的橫斷面，深 ，寬 。 壩坡排水見圖 所示。 初擬壩體剖面圖 壩體剖面圖如圖 所示。 土壩與壩基、岸坡的連接 土石壩的各種結(jié)合面都是防滲的薄弱部位，如處理不當(dāng)，極易產(chǎn)生集中滲流，造 成接觸沖刷；如結(jié)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；如結(jié)合面上存在軟弱、松散土層，可能影響壩體穩(wěn)定。因此，必須妥善處理土石壩與壩基、岸坡的連接。 土石壩與壩基的連接 土質(zhì)防滲體與巖基連接時(shí)，在防滲體與巖石之間的接合面上澆筑砼底。對于保證填土質(zhì)量、便于施工碾壓，防止接觸沖刷，特別是便于帷幕灌漿等，都是必要的有效措施。如壩基與壩體土壤相近，可在清基后直接填土，土質(zhì)不同時(shí)，在接合面作接合槽，槽深 ，槽寬 2m，布置在壩軸線處。 土石壩與岸坡的連接 兩岸岸坡應(yīng)進(jìn)行清基（坡 比 1： 1～ 1： ），岸坡應(yīng)大致平順，不應(yīng)成臺(tái)階狀、反坡或突然變坡，岸坡上緩下陡時(shí)，變坡角小于 20176。；巖石坡不陡于 1： ，當(dāng)岸坡有倒坡，可用砼或漿砌石補(bǔ)成正坡；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(qiáng)風(fēng)化層時(shí)，可采用截水槽方式將心墻深入到弱風(fēng)化層內(nèi)。 滲流計(jì)算 滲流計(jì)算的目的、方法和原理 1. 土石壩滲流分析的目的 （ 1）確定壩體浸潤線和下游溢出點(diǎn)位置，繪制壩體及地基內(nèi)的等勢線分布圖或流網(wǎng)圖，為壩體穩(wěn)定核算、應(yīng)力應(yīng)變分析和排水設(shè)備的選 擇提供依據(jù)； 13 （ 2）計(jì)算壩體和壩基滲流量，以便估算水庫的滲漏損失和確定壩體排水設(shè)備的尺寸； （ 3）確定壩坡出逸段和下游地基表面的出逸比降，以及不同土層之間的滲透比降，以判斷該處的滲透穩(wěn)定性； （ 4）確定庫水位降落時(shí)上游壩殼內(nèi)自由水面的位置，估算由此產(chǎn)生的孔隙壓力，供上游壩坡穩(wěn)定分析之用。 計(jì)算方法和原理 分析方法主要有流體力學(xué)法、水力學(xué)法、流網(wǎng)法、試驗(yàn)法和數(shù)值解法。流體力學(xué)法只有在邊界條件簡單的情況下才有解，且計(jì)算較繁；水力學(xué)法是在一些假定基礎(chǔ)上的近似解法，計(jì)算簡單，能滿足工程精度要求，所以在實(shí)踐中被廣 泛采用；流網(wǎng)法是一種簡單方法，能夠求解滲流場內(nèi)任一點(diǎn)的滲流要素，但對不同土質(zhì)和滲透系數(shù)相差較大的情況難以采用；試驗(yàn)法需要一定的設(shè)備，且費(fèi)時(shí)較長。近年來，隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，數(shù)值解法在滲流分析中得到了廣泛的應(yīng)用，對于復(fù)雜和重要的工程，多采用數(shù)值計(jì)算方法來分析。本次設(shè)計(jì)采用水力學(xué)法進(jìn)行滲流計(jì)算。 用水力學(xué)法進(jìn)行土石壩滲流分析時(shí)，常做如下假定： （ 1）壩體土是均質(zhì)的，壩內(nèi)各點(diǎn)在各方向的滲透系數(shù)相同； （ 2）滲透水流為二元穩(wěn)定層流狀態(tài)，符合達(dá)西定律，即 V=KJ； （ 3）滲透水流是漸變的，任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)的滲 透坡降和流速相等，即 q 上 =q 下。 滲流計(jì)算的水位組合情況 進(jìn)行滲流計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮水庫運(yùn)行中可能出現(xiàn)的不利情況，常需計(jì)算以下幾種水位組合情況： （ 1）上游正常高水位與下游相應(yīng)的最低水位； （ 2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的最高水位； （ 3）上游校核洪水位與下游相應(yīng)的最高水位； （ 4）庫水位驟降時(shí)對上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。 本次設(shè)計(jì)選取第（ 2）種水位組合情況進(jìn)行滲流計(jì)算，即上游設(shè)計(jì)洪水位 ，相應(yīng)下游的水位 。 計(jì)算步驟、公式 1. 分段情況 根據(jù)壩軸線地質(zhì)剖面圖的 地形、地質(zhì)情況，沿壩軸線分三段進(jìn)行計(jì)算，中間段 (0+～0+)，選取 11 斷面進(jìn)行滲流計(jì)算；左段 (0+～ 0+)的地形、地質(zhì)及水頭情況與右段 (0+～ 0+)大體相同，斷面 22 的滲流量與斷面 33 的滲流量基本相同，故只計(jì)算 22斷面。如附圖 7Ⅰ Ⅰ壩線工程地質(zhì)剖面圖所示。 2. 計(jì)算每段的單寬滲流量，并繪制浸潤線。 （ 1） 11 斷面的滲流計(jì)算 1）計(jì)算簡圖如圖 所示 2）計(jì)算單寬滲流量 14 通過防滲心墻和地基截水槽的單寬滲流量 q1: ? ? ? ??2 2211 ThTHkq o ???? （ 33） 式中： Ko — 心墻滲透系數(shù)， m/s； H1 — 壩前水深， m； T — 地基厚度， m； h — 心墻后水深， m； б — 心墻平均厚度，心墻與截水墻厚度的加權(quán)平均值， m； 已知： Ko=1 106cm/s； H1==； T==4m；心墻厚度為 ? ? ? ? ? ? ? ?22??????????? 將σ代入公式得 ? ? ? ? ? ?hfhq 122261 ?? ????