【文章內(nèi)容簡介】 土料、砂石料，運(yùn)距較近，開采、交通條件較好，更適宜修建土石壩，能充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的效果，102cm/s。 施工條件目前已完建的均質(zhì)土石壩有很多，而且很多的施工經(jīng)驗(yàn)可以利用，則優(yōu)先選擇均質(zhì)土石壩。 氣候條件因?yàn)榱饔蛩诘貐^(qū)地勢較高，氣溫多變，年平均氣溫低，℃ ，以及晝夜及地形溫差大，和無霜期短，以及年日照時(shí)間長，此外大部分地區(qū)寒冷而干燥，常冬無夏，春去秋來，所以純屬大陸性高原氣候。 綜合分析所以經(jīng)上述比較分析，因而該壩區(qū)宜建粘土均質(zhì)土石壩。四、大壩基本尺寸的擬定土石壩的基本尺寸應(yīng)包括：壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體與排水體的型式與尺寸等等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)壩高、壩型、筑壩材料等情況參考已完建工程初步擬定通過滲流和穩(wěn)定分析，進(jìn)而最終確定安全、經(jīng)濟(jì)的剖面尺寸。 壩頂高程 正常蓄水條件下的壩頂超高值Y正常 因?yàn)榉乐箮焖?，所以壩頂在水庫靜水位以上應(yīng)有足夠的波浪超高。根據(jù)《碾壓時(shí)土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ21884）規(guī)定其值可以按下式計(jì)算： Y=R+e+A （41）式中：R最大波浪在壩坡上的爬高；e最大風(fēng)壅水面高度，即風(fēng)壅水面超出原庫水位高度的最大值；A安全加高，根據(jù)壩的等級和運(yùn)用情況，按規(guī)定選用。（1）進(jìn)而蒲田實(shí)驗(yàn)站公式計(jì)算，我們先計(jì)算平均爬高，接著再計(jì)算設(shè)計(jì)爬高R，因?yàn)楫?dāng)壩坡系數(shù)m＝，有平均爬高按下式計(jì)算：= （411）= （412）=25 （413）公式中 ：KΔ與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的系數(shù)，我們設(shè)計(jì)采用砌石護(hù)面，查教材《水工建筑物》表51可以得：KΔ=,因此取K= Kw經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，我們根據(jù)風(fēng)速V=，可知壩前水深H==(gH)=，查教材《水工建筑物》表52得Kw=V風(fēng)速，我們根據(jù)資料知道v=V多==Kβ折減系數(shù)，我們?nèi)★L(fēng)向與壩軸線垂直的夾角為00 ，我們則查教材《水工建筑物》表54可知：Kβ=1m壩坡系數(shù)，我們初擬取m=平均坡高，算的=m平均波長，我們算得=25=25=所以： ==我們把設(shè)計(jì)爬高值的累積概率P按等級而定，我們查的對于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級土石壩取P=1%的爬高值R1%，因?yàn)橥翂蔚燃墝儆冖蠹?，故P=1%。根據(jù)=，H=67m，可得/H=，我們查教材《水工建筑物》表53得： R/=因而： R===（2）接著計(jì)算風(fēng)壅水面高度ee= COSβ （414）式中：K平均摩阻系數(shù)，其值變化在（）106之間，我們?nèi)=106H平均水深，由壩前水深為67m，我們算得H=67/2=因而： e＝1=（3）計(jì)算正常蓄水條件下的安全加高A我們查教材《水工建筑物》表111取A=。我們可得正常蓄水條件下壩頂超高：Y正常=R+e+A=++= 計(jì)算非正常運(yùn)用條件下的壩頂超高值Y非常（1）R波浪爬高，我們按蒲田實(shí)驗(yàn)站公式計(jì)算。V=V多＝=＝=25===我們按P＝1%，＝＝，＝所以： R＝＝=（2）我們計(jì)算風(fēng)壅水面高度ee＝＝（3）計(jì)算非正常運(yùn)用條件下的安全超高A我們查教材《水工建筑物》表111取A=。所以非正常運(yùn)用情況下壩頂超高為：Y非常=R+e+A=++= 計(jì)算地震情況下壩頂超高值Y地震我們知道Y地震＝地震海浪加高（h）+地震附加沉陷值（s）+安全加高（A）式中：h地震海浪加高，s地震附加沉陷值，因?yàn)楸緟^(qū)屬6度地震區(qū)則取為壩高的1%，A安全加高，我們查教材《水工建筑物》表111取A=最后地震情況下壩頂超高為：Y地震=R+e+A=++= 壩頂高程及壩高計(jì)算我們知道由于校核洪水位、設(shè)計(jì)洪水位與正常洪水位三者相同，即3278m，我們把壩頂高程應(yīng)分別按以下三種情況計(jì)算，從而從中取最大值：壩頂高程＝max＝，所以用防浪墻頂部高程代替壩頂高程，因此壩頂高程為：=，此外考慮到防滲體與壩面間的厚度應(yīng)大于最大凍土厚度，我們?nèi)雾敻叱虨?280m。所以壩高為：H=3280m3211m=69m。我們考慮壩體沉降，按壩高的1%應(yīng)為預(yù)留沉陷值，所以施工高程為：3280m+69m1%＝。 壩頂?shù)膶挾葔雾數(shù)膶挾热Q于施工、交通、構(gòu)造、運(yùn)行、抗震、防汛等要求。比如壩頂設(shè)置公路或者鐵路時(shí)，我們應(yīng)按交通要求確定，因而無特殊要求時(shí)高壩最小頂寬為1015m，中低壩為510m。此外心墻或斜墻壩還需要滿足其墻頂和兩側(cè)反濾層的布置要求。并且在寒冷地區(qū)還應(yīng)使心墻或斜墻至壩面的最小距離大與當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸龋瑥奈匆悦夥罎B體凍融破壞。我們查《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2742001）可知，在無特殊要求時(shí)，高壩最高寬度為1015米，中、低壩為510米。本壩高為69米，屬中壩而且無特殊要求，因而確定壩頂寬度為8m。 上、下游的壩坡及平臺（馬道） 壩坡土石壩邊坡的大小應(yīng)該取決于壩型、壩高、筑壩材料、荷載、壩基性質(zhì)等因素，而且直接影響到壩體的穩(wěn)定和工程量的大小。我們的邊坡選擇一般從以下幾方面考慮：（1）我們從數(shù)據(jù)了解由于土石料在飽和狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度低且水位下降時(shí)滲流力指向上游，對上游壩坡穩(wěn)定很不理，即土料相同時(shí)上游壩坡應(yīng)該比下游壩坡緩；（2）從壩型上看，我們知道上游壩坡較下游壩坡緩；（3）從荷載情況看，我們知道為適應(yīng)越向底部逐漸增加的特征，壩坡上陡下緩故均質(zhì)土石壩上、下游坡做成變坡的，并且由上至下逐漸放緩，我們每隔10m30m變坡，如果壩基軟弱時(shí)，最末一級壩坡應(yīng)該宜緩些有利于穩(wěn)定；本設(shè)計(jì)我們參考已完建工程，可以初擬上游壩坡由上而下為：1：、1：、1：；下游壩坡由上而下為：1：、1：、1：。 平臺（馬道）在上游與下游變坡處設(shè)平臺（馬道），用以攔截并排除雨水，防止很嚴(yán)重沖刷壩面，此外兼做交通、檢修、觀測之用，并且同時(shí)有利于壩坡穩(wěn)定，和下游平臺設(shè)集水溝。 防滲體 排水設(shè)備我們?yōu)榭刂坪鸵龑?dǎo)滲流安全地排出地外，降低壩體浸潤線及孔隙壓力，以及增加壩坡穩(wěn)定，和保護(hù)下游壩坡免受凍漲破壞，我們設(shè)計(jì)采用棱體排水，，棱體內(nèi)坡取1：，外坡為1：. 地基處理均質(zhì)土石壩對地基的要求比混凝土壩低，但是從解決地基滲水、承載能力小、壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低及振動(dòng)液化等問題方面我們需對地基采取不同的處理措施。我們壩基為花崗閃長巖，而且基巖表層弱風(fēng)化帶裂隙發(fā)育，此外有不同程度的透水性。左岸嚴(yán)重透水層厚3040m，右岸嚴(yán)重透水層厚1040m，此外相對不透水層埋深50米左右。而且基巖上分布著砂卵石，大概層厚1214米，因而存在滲透穩(wěn)定問題，整層結(jié)構(gòu)疏松、分選性差，應(yīng)做壩基防滲處理。五 土石壩的滲流分析與計(jì)算 土石壩滲流分析 滲流分析(1) 土石壩滲流分析任務(wù)：① 需要確定壩體浸潤線和下游逸出點(diǎn)的位置，可以為壩體穩(wěn)定計(jì)算和排水體選擇提供依據(jù)；② 我們通過計(jì)算壩體與壩基的滲流量，以估算水庫滲漏損失和確定排水體尺寸；③ 我們通過計(jì)算壩體與壩基滲流逸出處的滲透坡降，以驗(yàn)算其滲透穩(wěn)定性。(2) 滲流分析的方法土石壩滲流分析的方法有公式計(jì)算法（流體力學(xué)法，水力學(xué)法，有限單元法）、流網(wǎng)法和電模擬法。我們的均質(zhì)土石壩設(shè)計(jì)采用水力學(xué)法。根據(jù)水力學(xué)法的基本假定：① 壩體土料為均質(zhì)，壩體內(nèi)任一點(diǎn)的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，任意過斷面上各點(diǎn)的坡降和流速相同。 滲流分析工況我們進(jìn)行滲流計(jì)算時(shí)，需要考慮水庫運(yùn)行中出現(xiàn)的不利條件，一般需計(jì)算下列幾種工況：(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)浸潤線最高，滲流量最大；(4) 庫水降落時(shí)，對上游壩坡穩(wěn)定最為不利，這時(shí)應(yīng)確定其浸潤線，為穩(wěn)定計(jì)算提供依據(jù)。 滲流的計(jì)算 滲流計(jì)算的工況滲流計(jì)算的基本工況如下：a、，此時(shí)壩內(nèi)浸潤線最高，滲流量最大；b、，因水位一樣，此工況同a；c、此時(shí)壩內(nèi)滲流的坡降最大，易產(chǎn)生滲透變形；d、當(dāng)庫水降落時(shí)對壩坡不穩(wěn)定，須進(jìn)行滲流計(jì)算。設(shè)計(jì)洪水位、正常蓄水位、校核洪水位相同。 （1）下游無水 （2）下游有水 滲流的計(jì)算a、：我們進(jìn)行分段：根據(jù)壩軸線地質(zhì)剖面圖地形、地質(zhì)的情況，沿壩軸線分可以四個(gè)剖面進(jìn)行計(jì)算。自左段至右段分別為0，0+，0+，0+，0+。(1) 我們根據(jù)流體力學(xué)原理和電模擬試驗(yàn)結(jié)果，浸沒于水面以下的上游楔形體AMF可用高為，寬為 的等效矩形來代替，二者消耗同樣大小的水頭和滲過相同流量， 值我們可由下式確定： (51) 公式中： ——上游壩坡的坡率，變坡時(shí)可以取平均坡率。 ——上游的水位差1. 壩身矩形滲流區(qū)域段起始斷面x=0