【文章內(nèi)容簡介】 片理明顯，易沿片理剝落，質(zhì)軟易風化。所夾砂巖、竹葉狀灰?guī)r呈夾層或透鏡狀。風化面呈褐色、質(zhì)堅。⑦巖脈：花崗閃長巖巖脈數(shù)條，多沿破碎帶或順層侵入，出露寬度一般1m2m左右，最大厚度可達7m，與圍巖接觸較好，質(zhì)堅，難風化。⑧第四系全新統(tǒng)河床沖積砂卵石層：卵石成分主要為砂巖，次為板巖。砂粒以石英長石巖屑為主，砂巖比為4：6。（3）地質(zhì)構(gòu)造中壩址為淺薄山脊，為一傾覆倒轉(zhuǎn)背斜，176。176。東，向被東東方向傾覆，傾覆角50176。70176。，軸部由含炭砂質(zhì)板巖地層組成，褶皺強烈，巖石層倒轉(zhuǎn)，傾角陡立，翼部由硅化灰質(zhì)礫巖、炭質(zhì)桂質(zhì)千枚巖等組成。為一緊密同斜褶曲，西翼巖層產(chǎn)狀：北2030西，傾南西，傾角65176。80176。壩址斷層發(fā)育，按其發(fā)育方向，大致分為北西、北北東、北東東三組為主，北東東向為壓性斷層，北西與北東東為扭裂，南北向為壓性斷層。壩址區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，根據(jù)壩肩平洞揭露，其中以北北東、北東東及北西西三組最為發(fā)育，次為北西西組，與壩址區(qū)構(gòu)造線方向基本一致。（4）主要物理地質(zhì)現(xiàn)象及巖石風化情況規(guī)模較大的滑坡體有：左壩肩滑坡體、導流洞出口坍塌體、右壩肩坍塌體。左壩肩滑坡體對建筑物危害較大，該滑坡體東以壓性斷層為界，西以凹溝左壁為界，后緣位于CH15號孔下方（標高630m左右），滑動方向為北25m，東西寬80m，南北長后緣位于CH15號孔下方（標高630m左右），滑動方向為北25m，東西寬80m，南北長85m，鉆孔中接露厚為20m24m。據(jù)水文二隊初步估算其方量達10萬m3，為一基巖谷滑坡，目前處于穩(wěn)定，但坡腳破壞，仍有復活可能。（5）水文地質(zhì)壩址區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單，地下水有基巖裂隙水和河床砂卵石層孔隙潛水。壩基及壩肩基巖含有微弱的裂隙水，由于巖層裂隙發(fā)育，連通性和巖石破碎程度不一，使巖石透水性變化很大，含水不均，局部有帶狀裂隙承壓水，兩岸基巖裂隙水由大氣降水補給。排泄于玉帶河。由于裂隙充填較多，其透水性較河床基巖透水性為小。千枚巖夾砂巖為相對隔水層，透水性很差，但裂隙發(fā)育可含微量裂隙水，其透水性不均一。河床砂粒層為極強透水層。根據(jù)中壩址兩個試坑抽水試驗。（6）其他地質(zhì)資料根據(jù)國家地政局蘭州地震大隊（76）蘭州烈度字第009號文件認為，該城區(qū)的地震基本烈度為Ⅶ度。壩址上下游和漢江均有大量砂石粒料，但粗骨料級配、形狀均差，軟巖顆粒較多，細骨料含泥、含軟巖屑均多。主要砂料及全部骨料在當?shù)?km范圍內(nèi)解決；部分砂料由宴河及黃沙河開采，運距28km35km。 各壩軸線工程地質(zhì)條件陜西省地質(zhì)局水文地質(zhì)二隊于1975年5月和1976年6月先后在中壩址進行初步設(shè)計階段的工程地質(zhì)工作，擬定三條壩線地質(zhì)條件如下：（1） ⅠⅠ′壩線：位于背斜軸部，巖石擠壓破碎。左壩肩坐落在滑坡體上，處理困難；右壩肩上方CH16孔附近斷層破碎帶密集，寬8余米，其鉛直厚度達48m,并有巖脈穿插，,巖脈透水性較強，滲透途徑短，圍繞壩滲漏主要通道。右壩肩下方有F5斷層通過，硅化灰質(zhì)礫巖組成，山體單薄，穩(wěn)定性差。（2） ⅡⅡ′壩線：左壩肩小凹溝有F4斷層的壓碎巖，寬約8m，壩腳坐落在滑坡體上，不利壩肩穩(wěn)定，強風化層厚912m；右壩肩正處硅化灰質(zhì)礫巖與炭質(zhì)硅質(zhì)板巖軟弱帶上，近北東北、東東向、東向斷層發(fā)育，于此交匯，構(gòu)成斷層交匯帶，巖石強度低，穩(wěn)定性差，并為繞壩肩滲漏通道。（3） ⅢⅢ ′壩線：左壩肩發(fā)育有充填粘土的緩傾角裂隙，且有層間擠壓破碎帶；壩基有F5斷層斜交通過，巖石透水性較強，ω，底板埋深50m，為壩下滲透的主要通道；右壩肩坐落于FFF12斷層交匯處軟弱帶上。第5章 樞紐布置 壩址選擇經(jīng)地質(zhì)勘探得出以下兩個比較合適的壩址相關(guān)資料：中壩址自然條件良好，河道平直，河床寬度80m~100m，岸坡較緩，河床覆蓋層較薄。河床巖性左半部軟，右半部硬，壩基巖石較完整，左壩肩巖石軟、應清除強風化層較8m~21m，右壩肩巖石硬、應清除的強風化層10m~36m，炭質(zhì)層分布右岸平洞內(nèi)富集厚度大，應進行處理，對于下游沖刷坑巖石大部分較軟。地質(zhì)構(gòu)造方面，順壩軸線方向，有一傾伏倒轉(zhuǎn)背斜，軸向北西300176。，左壩肩有F4斷層，順壩軸線延伸到河床內(nèi)，寬3m~8m，右壩肩有FFF12斷層向北東及北西延伸，右平洞內(nèi)出現(xiàn)壓碎糜棱巖占全洞的30%，有F4斷層橫跨河床，左壩肩有緩傾角裂隙，有粘土巖屑填充，應做處理，右壩肩以陡傾角裂隙和寬破碎帶為主，河床巖基存在緩傾角裂隙。左壩肩巖石滑坡約10萬，風化嚴重，應處理，右壩肩局部構(gòu)造破碎及風化，應處理。左壩肩穩(wěn)定水位比較高，右壩肩比較低。下壩址河道轉(zhuǎn)彎，河床寬度90~100m,岸坡較陡，河床覆蓋層較厚。河床巖性左半部硬，右半部軟，壩基巖石在號孔所見巖石破碎，左壩肩巖石硬脆、應清除強風化層較13m，右壩肩巖石軟、應清除的強風化層6~20m，炭質(zhì)層分布左岸平洞內(nèi)不連續(xù)的薄層狀，或板理面上分布，對于下游沖刷坑巖石破碎。地質(zhì)構(gòu)造方面，河床偏左，右岸一平行河傾伏倒轉(zhuǎn)背斜，軸向北東10176。左壩肩有的斷層一般膠結(jié)較好，F(xiàn)7應處理，右壩肩有小斷層擠壓帶及小褶皺。河床偏左岸有F5斷層順河通過。左壩肩緩傾角裂隙，面平短小，有兩條緩傾角斷層順坡裂隙，右壩肩緩傾及裂隙均不發(fā)育，河床存在緩傾角裂隙。左壩肩局部構(gòu)造破碎，應處理，右壩肩巖石風化嚴重應該處理。壩肩穩(wěn)定水位較低。通過以上比較可以看出，本地區(qū)兩壩址地質(zhì)構(gòu)造均較復雜，但程度有所不同。中壩址自然條件良好，有修建混凝土重力壩的條件，位于單薄山梁上游，除壩區(qū)需處理兩岸壩肩及河床外，尚需妥善處理薄山梁的滑坡和滲漏問題，處理工程量和難度大；下壩址位于單薄山梁的小溝出口以下，需妥善處理通過壩肩與壩基的斷層破碎帶并需認真考慮下游沖刷問題，處理工程量也比較大。衡量兩個壩址的地質(zhì)條件及施工處理難度等，所以本次設(shè)計選擇中壩址建壩。 壩軸線選擇中壩址位單薄山梁傾伏倒轉(zhuǎn)背斜軸部，巖層強烈褶皺，斷裂發(fā)育，壩基及壩肩兩岸均坐落于含炭砂質(zhì)板巖、硅化灰質(zhì)礫巖及炭質(zhì)硅質(zhì)板巖上。壩址工程地質(zhì)條件復雜各壩址地質(zhì)條件比較如下：①Ⅰ~Ⅰ線：位于背斜軸部，巖石擠壓破碎，左壩肩坐落在滑坡體上，處理困難，右壩肩上方孔附近斷層破碎帶密集8余m，其鉛直厚度達48m，并有巖脈穿插，巖石透水性較強，滲透途徑短，為繞壩滲漏主要通道。右壩肩下方有斷層通過，硅化灰質(zhì)礫巖組成，山體單薄，穩(wěn)定性差。②Ⅱ~Ⅱ線：左壩肩小凹溝有斷層的壓碎巖寬約8m，壩腳坐落在滑坡體上，不利壩肩穩(wěn)定，強風化層厚9m~12m，右壩肩正處硅化灰質(zhì)礫巖與炭質(zhì)硅質(zhì)板巖軟弱帶上，近北東北，東東向東向斷層發(fā)育，于此交會，構(gòu)成斷層交會帶，巖石強度低，穩(wěn)定性差，并為繞壩滲漏通道。③Ⅲ~Ⅲ線：左壩肩發(fā)育有充填黏土的緩傾角裂隙，且有層間擠壓破碎帶，壩基有斷層斜交通過，巖石透水性較強，底板埋深大于50m，為壩下滲透的主要通道，右壩肩坐落于、斷層交會軟弱帶上。通過上述壩軸線工程地質(zhì)條件的比較，定性分析，可以看出Ⅲ~Ⅲ壩線工程地質(zhì)條件比Ⅰ~Ⅰ和Ⅱ~Ⅱ線略好，因此本設(shè)計選擇Ⅲ~Ⅲ線作為壩軸線。 壩型選擇玉帶河整個中壩址河段較平坦，壩上游右岸溝內(nèi)和關(guān)山一帶有儲量豐富的塊石料，壩址上、下游和漢江均有大量砂石粒料，但粗骨料級配、形狀均差，軟巖顆粒較多，細骨料含泥、含軟巖屑均多。主要砂料及全部骨料在當?shù)?km范圍內(nèi)解決；部分砂料由宴河及黃沙河開采，運距28km35km。由此可知在銅錢壩建設(shè)常態(tài)混凝土重力壩比其他壩型方便。 樞紐布置樞紐布置應遵循的一般原則是：(1)壩址、大壩及其它主要建筑物的型式選擇和樞紐布置要做到施工方便，工期短，造價低即技術(shù)上可能，經(jīng)濟最優(yōu)化；(2)樞紐布置應當滿足在各個建筑物在布置上的要求，保證其在任何工作條件下都能正常工作，互不干擾；(3)在滿足建筑物強度和穩(wěn)定的條件下，結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，降低樞紐總造價和年運轉(zhuǎn)費用；(4)樞紐中各建筑物布置緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起，以減少聯(lián)結(jié)建筑；(5)盡可能使樞紐中的部分建筑物早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益(如提前蓄水，早期發(fā)電或灌溉)；(6)樞紐的外觀應與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，盡可能美化樞紐周圍的環(huán)境。根據(jù)對銅錢壩基本資料的分析和樞紐布置的一般原則和要求，其樞紐布置需要布置重力壩（包括擋水壩段和溢流壩段）、排沙底孔、引水管道和水電站廠房等水工建筑物，具體方案考慮如下：方案Ⅰ：玉帶河主河床的左右岸兩端各有一段用于擋水的重力壩段，河床的中間是溢流壩段，為壩頂開敞式溢流，初擬尺寸總長為69米，分為5孔，毎孔凈寬13米，設(shè)4個閘墩，每個寬1m。下泄時采用鼻坎挑流消能。排沙底孔設(shè)一個，位于大壩左岸非溢流壩段下面，進口高程為580米，3 m（寬高），水電站部分位于大壩左岸，并且水電站的引水口在排沙底孔的側(cè)上方，右岸非溢流壩段壩體內(nèi)設(shè)兩根管道為工業(yè)供水，上壩公路修于河床右岸，并通過壩頂公路聯(lián)接左岸交通，溢流壩段的壩頂公路通過橋墩支持連接兩側(cè)非溢流壩段。由于河谷較窄，底孔及溢流壩部分已基本占滿河槽，因此電站部分將向左岸山坡靠近。本方案的優(yōu)點是河床的主要建筑物布置相對容易，工程量相對較小，造價也相對較低。缺點是當?shù)卓追潘畷r影響電站尾水位的穩(wěn)定性。方案Ⅱ：主河槽整個河床都為非溢流壩段，在右岸布置排沙底孔，在排沙底孔的正上方布置工業(yè)供水管道，在左岸的小埡口處設(shè)置正槽溢洪道通向大壩下游。其優(yōu)點是施工導流方便，泄流不影響電站尾水的穩(wěn)定性。缺點增加了修建溢洪道及相關(guān)道路等工程，造價高，且混凝土用量多。由此，比較上述兩個方案后可知，方案Ⅱ工程量相對較大，造價高，故以方案Ⅰ為推薦方案。 第6章 建筑物設(shè)計 非溢流壩壩體設(shè)計 壩頂高程確定根據(jù)《混凝土壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，壩頂高程或壩頂上游防浪墻頂高程按下式計算，并選用其中的較大值。壩頂高程 = 設(shè)計洪水位+△h設(shè) 壩頂高程 = 校核洪水位+△h校 其中：為水庫靜水位以上的超高，按公式△h = hl + hz + hc hl ——波浪高度；hz ——波浪中心線至靜水位的高度；hc——安全加高[8]?，F(xiàn)分為正常蓄水位、設(shè)計洪水與校核洪水兩種情況進行計算：（1）求波浪的hl和hz已知銅錢壩水庫吹程D=1000m，多年最大風速為20m/s，多年平均最大風速為10m/s。壩高小于50m時壩可建在弱風化中部至上部基巖上，銅錢壩中壩址區(qū)弱風化層厚為17m，經(jīng)考察中壩址ⅢⅢ′風化程度后確定開挖線高程為565m。正常蓄水位和設(shè)計洪水時宜采用相應最大風速，即為20m/s，校核情況宜采用最大風速的多年平均值，即為10m/s，帶入官廳水庫公式；；中有：正常蓄水位時：由于在20250之間，所以設(shè)計洪水位時：由于在20250之間，所以校核洪水位時：由于在20250之間，所以（2）壩頂安全加高hc查規(guī)范知：設(shè)計洪水情況時hc=；校核洪水情況時hc=。所以壩頂超高為：設(shè)計洪水位時：=++=相應的壩頂高程為： +=校核洪水位時：=++=相應的壩頂高程為： +=可見校核洪水情況所要求的壩頂高程為控制高程。 初擬壩體剖面，壩底高程為565m。由此可確定壩高為H==,按規(guī)范要求壩頂寬取b=H(8–10)%,即b=(810)％=(3,)m，且b不小于3m，由于壩頂有交通要求，即為左岸排沙底孔和水電站的建設(shè)管理提供相關(guān)材料，故壩寬取5m。溢流壩段設(shè)交通橋與兩側(cè)壩頂連接。壩底寬：B/H=～，所以壩底寬B=（）m。參照已建成重力壩工程，初擬壩體斷面尺寸，通過穩(wěn)定和應力計算，再進行修正。最后確定的斷面尺寸如下：上游壩坡做成折坡，折坡點位于壩高24m處，在此以上壩坡鉛直，在此以下，， 圖61 非溢流壩段橫剖面 荷載計算一般重力壩結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容包括穩(wěn)定和強度的計算，重力壩抗滑穩(wěn)定及壩體應力計算的荷載組合分為基本組合和特殊組合兩種，宜以正常蓄水位時的荷載組合作為基本組合；在嚴寒地區(qū)冰凍情況也應作為一種基本組合；以校核洪水時的荷載或地震荷載作為特殊組合。本設(shè)計基本組合只計算正常蓄水位時的荷載組合，特殊組合只計算校核和地震荷載。且選取壩基面和靠近壩基的廊道底面作為計算截面。注：地震情況下靜水壓力、揚壓力和浪壓力按正常蓄水位計算；本次設(shè)計不需計算動水壓力土壓力及其他荷載。其基本資料如下：河床基巖面高程： 565壩頂高程： 校核洪水位（P = %） 上游： 下游：設(shè)計洪水位（P = 1 %） 上游： 下游： 正常蓄水位 上游： 下游：死水位： 壩前淤沙高程： 淤沙浮容重： KN/m3泥沙內(nèi)摩擦角： 28度 泥沙孔隙率： 20% 混凝土容重： 24KN/m3壩基與基巖的摩擦系數(shù)標準值：f=灌漿帷幕孔距上游面5m，帷幕孔處揚壓力系數(shù)： 排水孔處揚壓力系數(shù)： 地震設(shè)計烈度： Ⅶ度多年平均最大風速為： 20m/s吹程 D = 3000 m圖62 非溢流壩壩上的作用荷載作用荷載的標準值計算公式及結(jié)果如下（取單位長壩段）：1. 壩體自重：按照擬定的斷面將壩體分為兩部分計算。2. 水平水壓力正常蓄水位： 上游水平水壓力： 下游水平水壓力： 校核水位： 上游水平水壓力： 下游水平水壓力： 3. 垂直水壓力正常蓄水位：上游垂直水壓力為： 下游垂直水壓力為： 校核水位： 上游垂直水壓力為： 下游垂直水壓力為： 4. 正常水位揚壓力 為廊道寬度 為灌漿孔處距上游壩面的距離 為排水孔處