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正文內(nèi)容

s土石壩樞紐畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-07-22 07:31 本頁面
 

【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
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