【文章內(nèi)容簡介】 全加高）Y：Y＝地震涌浪加高（h）+地震附加沉陷值（s）+安全加高（A）（412）h――地震涌浪加高，～,s――地震附加沉陷值，因本區(qū)屬六度地震區(qū),則取為壩高的1%，A――安全加高，　 則：Y＝++＝ 壩頂高程的確定及壩高的確定Y求出后，壩頂高程應按以下三種情況計算，并取得最大值： 設計洪水位+正常運用情況超高Y正常 校核洪水位+非正常運用情況超高Y非常 正常蓄水位+地震安全加高Y 本設計中設計洪水位，校核洪水位，正常洪水位都相同為3278m，計算成果表如下 計算成果表運用情況水位（m） R（m）e（m）A（m）安全超高（m）壩頂高程（m）（1）設計洪水3278103（2）校核洪水3278103續(xù)表運用情況水位（m）h（m）S（m）A（m）安全超高（m）壩頂高程（m）（3）正常高水位3278。考慮壓縮沉降時，土石壩竣工時的壩頂高程應加上壩體施工沉降超高，對于中小型壩，%～%。％，％=。，用防浪墻頂部高程代替壩頂高程，則壩高為：++＝，考慮到防滲體與壩面間的厚度應大于最大凍土厚度，則取壩高為71m。則壩頂高程＝3211+71＝3282m 壩頂寬度根據(jù)《水工設計手冊》第四卷土石壩中規(guī)定，根據(jù)已建成壩的統(tǒng)計資料，壩頂寬度在下述范圍內(nèi)為宜： 壩高30米以下，壩頂寬度宜為5米 壩高30～60米，壩頂寬度宜為6～8米壩高60～100米，壩頂寬度宜為8～10米壩高100以上，壩頂寬度B= ，H——壩高（m）由于此壩高度71米，則取壩頂寬度為8米。 壩坡及平臺（馬道）土石壩邊坡的大小取決于壩型，壩高，建筑材料，荷載，壩基性質(zhì)等因素，且直接影響到壩體穩(wěn)定和工程量的大小，邊坡選擇應該從以下幾個方面考慮： ⑴ 由于土石料在飽和狀態(tài)下，抗剪強度降低且?guī)焖幌陆禃r，滲流力指向上游，對上游壩坡穩(wěn)定不利，所以土料相同時，上游壩坡應比下游壩坡緩。 ⑵ 從壩型上看，心墻壩尤其厚心墻壩，其下游壩坡穩(wěn)定性受心墻土料特性影響大，故下游壩坡一般較斜墻壩緩，由于粘性土料比用作分區(qū)壩殼的砂礫料抗剪強度低，故分區(qū)壩的坡宜緩。 ⑶ 從受載情況看，為適應愈向底部荷載逐漸增加的特性，壩坡應上陡下緩，尤其粘性土料的壩坡也壩高有關，壩高愈大坡度應該愈緩，因此土石壩上，下游坡一般做成邊坡的，自上而下逐漸變緩，以利于壩坡穩(wěn)定。 初擬壩坡時，一般參照已建工程經(jīng)驗選定，一般在碾壓式土石壩中用砂或壤土筑成的壩坡，其平均坡度一般為1:2～1～4，土石壩下游面的邊坡處一般設置馬道，～，以攔截并排除雨水，防止嚴重沖刷壩面，并兼做交通，檢修觀測之用，也有利于壩坡穩(wěn)定，為方便交通，也有的設置斜馬道或者之字形上壩道路，上游壩坡視具體情況而定，可設或者不設馬道。同時在上述情況下，初步設計前初估邊坡，在通過邊坡穩(wěn)定計算確定，加以修正，下表每級坡的高度在20米左右。 初步估計壩坡參考表 （心墻）壩殼料種類級配不好的砂礫料級配良好的砂卵料碾壓干容重～～上游坡或下游坡上游坡下游坡上游坡下游坡一級坡心墻壩1:1:1:1:～1:二級坡心墻壩1:～1:1:～1:1:～1:1:～1:三級坡心墻壩1:～1:1:～1:1:～1:1:～1:四級坡心墻壩1:～1:1:～1:1:～1:1:～1:五級坡心墻壩1:～1:1:～1:1:～1:1:～1: 弱風化的石渣新鮮的堆石壤土～～～上游坡下游坡上游坡下游坡上游坡下游坡1:1:1:1:1:～1:1:1:～1:1:1:1:1:～1:1:～1:1:～1:1:1:～1:1:～1:1:～1:1:～1:1:～1:1:1:～1:1:～1:1:～1:1:～1:1:～1:1:1:～1:1:～1:1：～1:1:～1:注：自壩頂往下分為一級，二級…… 由上表及邊坡選擇條件，初擬：上游壩坡由下而下為：1∶、1∶、1∶；下游壩坡由上而下為：1∶、1∶、1∶；上游與下游變坡處設平臺。以攔截并排除雨水，防止嚴重沖刷壩面，并兼做交通、檢修、觀測之用，也有利于壩坡穩(wěn)定，下游平臺設集水溝。 圖42 初擬壩體剖面 心墻防滲體 心墻尺寸的選擇 用作修筑土心墻的土料，一般為滲透系數(shù)比壩殼土料小50～100倍以上的粘土，有些壩采用不同的土料并用機械拌合以得到防滲體好，強度高和便于施工的混合土料修筑防滲墻，在這方面取得了豐富的經(jīng)驗，此外，砂礫性土，風化巖石等也曾用來做防滲土料。土心墻墻頂寬度按機械施工需要，自墻頂?shù)綁Φ字饾u加厚，其邊坡不可成垂直狀，以避免心墻與與壩殼間結合不緊密。墻體及底部厚度取決于土料的容許坡降﹝J﹞,應不小于H∕﹝J﹞，H為計算斷面的作用水頭，如為粘土，重壤土，﹝J﹞取6～8，壤土為4～6，輕壤土為3～4。考慮到心墻不易檢修，如發(fā)生破壞，壩體下游部分浸潤線抬高很多，故同樣的土料下，底部厚度比斜墻的取值偏高，我國規(guī)范（SDJ21884）規(guī)定，心墻的的﹝J﹞值不宜大于4，據(jù)國內(nèi)外建壩經(jīng)驗，心墻的底厚一般為水頭的15%～20%。厚心墻的低厚為水頭的30%～50%。心墻底部常用截水槽與壩基相對不透水層連接，心墻與截水槽兩側設反濾層，則心墻兩側同時加設過渡層，以改善心墻受力，有利于與壩殼緊密結合，心墻必須設置砂礫石保護層，使之砂礫保護層，使之在凍結和干燥深度以內(nèi)。兩側的邊坡，薄心墻多為1:～1:，取1:，～，不低于校核洪水位。根據(jù)土石壩選型設計，對于Ⅲ。 由于主要建筑物等級為三級，則： 心墻頂部高程為：3278+= 心墻邊坡為：1: 心墻頂寬為：4m 則由下圖43a計算得心墻底寬為：T=（）2+4=﹥H∕﹝J﹞=67∕4= 則心墻滿足要求。圖43 心墻計算簡圖 單位（米） 排水設備 排水設施的選擇 常用排水設施有以下幾種形似（1） 貼坡排水：不能降低浸潤線，多用于浸潤線較低或下游無水的情況，故不選用。（2） 棱體排水：可降低浸潤線，防止壩坡凍脹或滲透變形，保護上游坡腳不受尾水沖刷，且有支撐壩體穩(wěn)定的作用，易于檢修，是效果較好的一種排水方式。（3） 壩內(nèi)排水：其中褥墊排水對不均勻沉降適應性差，易斷裂，且難以檢修，當下游水位高過排水設施時降低浸潤線的效果明顯降低，網(wǎng)狀排水施工麻煩，而且排水效果差。 綜上所述，選擇棱體排水方式。 棱體尺寸的確定本設計采用棱體排水，棱體頂面應高出下游最高水位，并應保證壩體浸潤線位于下游壩面凍層以下。棱體頂寬根據(jù)檢查觀察及施工要求確定。棱體內(nèi)坡由施工條件確定，一般為1:1～1:，取1:，外坡根據(jù)壩基抗剪強度和施工條件確定，一般為1:～1:，取1:。為使?jié)B流逸出坡降分布的更均勻，在棱體上游坡腳處應避免出現(xiàn)銳角。由上述可知取超高為1m，+1=，棱頂寬為2m，內(nèi)坡1:，外坡1:。，棱體上游設反濾層，粒徑為10mm，粒徑為2mm，剖面圖如下。 圖44 棱體排水構造圖 單位（米） 地基處理 壩體與地基此壩基為砂礫石地基，對砂礫石地基處理主要是保證地基滲流穩(wěn)定，控制滲流量。本設計初步采用黏土截水槽，與黏土斜墻連成整體，槽底開挖齒墻，以加強截水槽與基巖的連接，截水槽開挖邊坡為1∶1。下部由厚度決定，河床砂卵石厚12～14m，取厚度14米，如圖29。～，齒墻做成劈尖，兩側不陡于1:，取1:。灌漿帷幕的厚度由 決定，其中H為水頭，[J]查的為20，則厚度T≥67∕20=，取T=，深度為1∕2～2∕3的水頭，則取1∕267=，取34m。 圖26 截水槽構造圖 單位（米） 壩體與岸坡連接 土坡與岸坡連接的結合面，是工程中較軟弱的環(huán)節(jié)，應妥加處理，避免避免結合面發(fā)生集中滲流。河谷兩岸基巖上分布著崩積，坡積塊，碎石，層厚10～20m，邊坡穩(wěn)定性差，建壩之前需徹底清理，兩岸坡上修建混凝土齒墻，開挖時基本與基巖大致平行。5 滲流計算 滲流計算的基本假定 ⑴ 心墻采用粘土料，滲透系數(shù)為K=1107，壩殼采用砂土料，滲透系數(shù)K=102，兩者相差104倍，可以把粘土心墻看作相對不透水層，因此計算時可以不予考慮上游楔形降落的水頭。 ⑵ 土體中滲流流速不大，且處于層流狀態(tài)，滲流服從達西定律，平均流速V等于滲透系數(shù)與滲透比降的乘積，即V=ki； ⑶ 發(fā)生滲流時，土體的空隙體積不變，滲流為連續(xù)的。 滲流計算的基本工況滲流計算時，水庫運行中出現(xiàn)的不利條件，即基本工況如下：（1） 上游正常蓄水位與下游相應最低水位，此時壩內(nèi)滲流的坡降最大，易產(chǎn)生滲透變形；（2） ，此時壩內(nèi)浸潤線高，滲流量大。（3） , 此時壩內(nèi)浸潤線最高，滲流量最大。（4） 庫水位降落時對上游壩坡穩(wěn)定最不利，應確定其浸潤線，為穩(wěn)定計算提供依據(jù)。本設計僅對前三種工況做滲流計算。 分段情況 根據(jù)壩軸線地質(zhì)剖面圖的地形，地質(zhì)情況，沿壩軸線分三段進行計算，中間段為河床平均寬120m的范圍，在其中選取11段面進行滲流計算；左段的地形，地質(zhì)情況資料已給出，則在此選取斷面22進行滲流計算，取右段長為100m；同法在左岸選取斷面33，進行滲流計算，取左段長為78m?！?－1斷面的滲流計算1計算簡圖如圖31所示51 11斷面滲流計算圖2單寬滲流量 一般心墻土料的滲透系數(shù)k0比壩殼土石料的滲透系數(shù)k小的多，這是可忽略壩殼的阻滲作用，認為心墻前水位與庫水位齊平，如上圖31，計算時心墻和截水槽按平均厚度計算，即=則用下式計算通過斜墻和截水墻的單寬流量　　　　 式中：h：斜墻后滲水深。通過心墻和下游壩體和壩基的單寬滲流量為已知心墻滲透系數(shù)；壩前水深H1＝32783211＝67m，地基厚度T＝14m，δ= 。已知壩體滲透系數(shù)K＝102cm/s；壩基厚度T＝14m；H2＝；m2＝；滲徑長：()+（32513231）+（）+