平山水利樞紐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2025-08-16 14:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 果，壩頂高程應(yīng)取正常運(yùn)行、非常運(yùn)行兩者中的較大值。壩坡的選擇取決于壩型、壩高、壩的等級(jí)、壩體及壩基材料的性質(zhì)、承受的荷載、施工和運(yùn)行等因素。對(duì)粘土心墻壩，上下游壩坡在1:1:4之間選取，一般上游壩坡比下游壩坡稍緩；沿壩高20~30m改變一次坡度，設(shè)置一級(jí)馬道，~。根據(jù)壩高采用一次變坡、一級(jí)馬道。 （1）上游壩坡坡度：從壩頂至壩底依次為1:、1:（2）下游壩坡坡度：從壩頂至壩底依次為1:、1:（3）馬道：馬道寬度取為2m；上游一級(jí)馬道高程：=下游一級(jí)馬道高程：= 土石壩的構(gòu)造設(shè)計(jì)1. 防滲體防滲體的類型有土質(zhì)防滲體、瀝青混凝土或鋼筋混凝土防滲體。由于壩址附近有豐富的防滲涂料，故選擇土質(zhì)防滲體，并采用心墻壩。（1）心墻位置：土石壩斷面中心線部位；（2）心墻頂部寬度：應(yīng)滿足施工機(jī)械碾壓要求，一般不小于3m，取為4m。（3）心墻頂部高程：心墻頂部在水庫(kù)靜水位以上應(yīng)有超高，正常運(yùn)行條件下，~，~；非正常運(yùn)行條件下，應(yīng)不低于對(duì)應(yīng)的水庫(kù)靜水位。綜合考慮。（4）心墻兩側(cè)坡度：土質(zhì)心墻上下游兩側(cè)坡度一般為1::，取為1:。（5）心墻底部寬度：；此外，心墻頂部應(yīng)有保護(hù)層，防止冰凍和機(jī)械破壞，取為2m。與上游連接處設(shè)置過(guò)渡帶，以緩和不同土料之間的沉陷差和減緩滲流的破壞作用；下游連接處設(shè)置反濾層，反濾截留隨滲流帶出的細(xì)小顆粒，促進(jìn)心墻裂縫的自愈。2. 壩體排水壩體排水的作用是控制引導(dǎo)滲流，降低浸潤(rùn)線，加速孔隙水壓力消散，防止?jié)B流逸出處土的滲流破壞，增強(qiáng)壩的穩(wěn)定性；在寒冷地區(qū)，保護(hù)下游壩坡免遭凍脹破壞。要求有充分的排水能力，設(shè)有反濾層保護(hù)壩體和壩基土，便于觀測(cè)和檢修。壩體排水的方式有壩趾棱體排水、壩址貼坡排水、褥墊排水層等，本工程采用堆石棱體排水。（1） 棱體頂部高程：棱體頂部高程應(yīng)超出下游最高水位，對(duì)于2級(jí)土石壩，超出高度應(yīng)大于波浪爬高（），取棱體頂部高程=下游最低水位（）+超高（）=；（2） 棱體頂部寬度及內(nèi)外坡：，內(nèi)坡坡度一般為1::,外坡1::；取頂部寬度3m，內(nèi)坡坡度1:，外坡坡度1:； 為防止壩上下游面被波浪淘刷、順坡水流沖刷、冰層和漂浮物撞擊、凍脹干裂等，需在上下游壩面設(shè)置護(hù)坡。該樞紐壩址處有堆石料可利用，故上下游護(hù)坡均采用堆石護(hù)坡。 （1）上游護(hù)坡： 采用堆石護(hù)坡，厚度為50cm的堆石，護(hù)坡下設(shè)置碎石墊層30cm。 （2）下游護(hù)坡：下游壩面除排水棱體外需全部護(hù)砌，堆石護(hù)坡厚度40cm，護(hù)坡下設(shè)置碎石墊層20cm。護(hù)坡范圍從壩頂護(hù)至堆石棱體。各護(hù)坡在馬道、壩腳、護(hù)坡末端均設(shè)置基座。3. 反濾層 反濾層的作用是濾土排水，防止水工建筑物滲流逸出處發(fā)生管涌、流土等滲透變形，以及不同土層接觸面的接觸沖刷。反濾層由1~3層級(jí)配均勻耐風(fēng)化的砂、礫、卵石或碎石組成，每層粒徑隨滲流方向而增大。 由于設(shè)計(jì)原始資料中沒(méi)有提供各土、砂、石料的顆粒級(jí)配情況，只能參考相關(guān)規(guī)范和已建工程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。初步擬定結(jié)果分述如下： （1）防滲體周邊部位：心墻與壩殼間、截水槽與覆蓋層間、水平鋪蓋與覆蓋層間，反濾層設(shè)置為，第一層細(xì)砂反濾層，厚20cm；第二層為碎礫石反濾層，厚30cm。 （2）排水部位：壩殼與堆石棱體間反濾層設(shè)置為，第一層細(xì)砂層厚30cm；第二層碎礫石層厚50cm。 滲流穩(wěn)定計(jì)算 （1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù),壩殼采用山皮土，滲透系數(shù),兩者相差倍，可以把粘土心墻看做相對(duì)不透水層，因此計(jì)算時(shí)可以不考慮上游楔行降落水頭的作用。 （2）土體中滲流流速不大，且處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律： （3）發(fā)生滲流時(shí)土體的空隙體積不變，飽和度不變，滲流連續(xù)。 按土石壩滲流計(jì)算規(guī)范，滲流計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮以下組合情況，取其最不利情況作為控制條件：（1）上游正常高水位+下游相應(yīng)的最低水位；（2）上游設(shè)計(jì)洪水水位+下游相應(yīng)的最低水位；（3）上游校核洪水水位+下游相應(yīng)的最低水位；（4）對(duì)上游壩坡穩(wěn)定最不利的庫(kù)水降落后的水位。 為減小計(jì)算量，只選其中一種工況進(jìn)行計(jì)算：+ 。 采用水力學(xué)法進(jìn)行土壩滲流計(jì)算。將壩內(nèi)滲流分為若干部分，假定地基不透水，用等厚的虛擬矩形代替心墻，應(yīng)用達(dá)西定律和杜平公式，建立各段的運(yùn)動(dòng)方程式，然后根據(jù)水流的連續(xù)性原理求解滲流要素。 取土石壩最大斷面為計(jì)算斷面，簡(jiǎn)圖如下（單位：m）圖1—1 不透水地基上心墻壩滲流計(jì)算簡(jiǎn)圖 假定心墻上游浸潤(rùn)線與水庫(kù)上游水位齊平，先假定壩基相對(duì)不透水，心墻后水深為H , 則 上游水深： 下游水深： 心墻等厚矩形寬度 滲流區(qū)長(zhǎng)度：（1） 單寬滲流量通過(guò)心墻的滲流量 通過(guò)下游壩體的滲流量 根據(jù)流量連續(xù)性原理，解得心墻后水深，代入得單寬滲流量：（2） 浸潤(rùn)線方程 將透水地基的厚度，即覆蓋層厚度T取為3m，滲透系數(shù)，換算為與壩體滲透系數(shù)相同的土體厚度，并視為壩體的一部分，則根據(jù)有限深透水地基上的滲流計(jì)算浸潤(rùn)線方程 對(duì)浸潤(rùn)線方程進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)時(shí)，帶入浸潤(rùn)線方程得，與實(shí)際相符；心墻下游面（）浸潤(rùn)高程，與實(shí)際心墻后水深相符。由此可知，心墻下游浸潤(rùn)線近似為一條水平線。 壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算土石壩的穩(wěn)定分析是驗(yàn)算土石壩在自重和各種情況的孔隙水壓力及外荷載作用下，是否具有足夠的穩(wěn)定性。SL274—2001《碾壓式土石壩》規(guī)定，對(duì)于凝聚性土類組成的均質(zhì)或非均質(zhì)土石壩，采用條分法即瑞典圓弧法較簡(jiǎn)單實(shí)用。條分法假定滑裂面為一個(gè)圓柱面（剖面為一圓?。瑢⒖赡芑瑒?dòng)面以上的土體劃分為若干鉛直條，不考慮土條間相互作用力的影響，算出作用于土條底面的法向力和切向力；安全系數(shù)定義為土條在滑裂面上所提供的抗滑力矩與滑動(dòng)力矩
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