【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上游坡度為1:～1:，最后本設(shè)計(jì)取為1:，下游坡度取為1:,（）并高于校核洪水位為原則，，并將粘土斜心墻稍斜向上游.河床中部采用瀝青混凝土防滲墻，兩岸坡同樣用混凝土防滲墻，(由強(qiáng)度和防滲條件定)， （正常水位時(shí)），取[ J ]=，則L=,.這樣接觸面長(zhǎng)度為2+=，岸坡混凝土防滲墻底厚沿岸坡，逐漸變化，大壩的剖面圖如下圖32所示：圖32大壩剖面圖 土料的計(jì)算筑壩材料的設(shè)計(jì)與土壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方法及工程造價(jià)有關(guān)，一般力求壩體內(nèi)的材料分區(qū)簡(jiǎn)單，就地就近取材，因材設(shè)計(jì)。土料設(shè)計(jì)的主要目的是確定粘土的填筑干容重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對(duì)密度和干容重等指標(biāo)，同時(shí)要使材料具有較高的強(qiáng)度，以減小壩體斷面尺寸，防滲體較小的滲透性，以保證滲透穩(wěn)定。 粘性土料的設(shè)計(jì)計(jì)算公式：粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀做擊實(shí)試驗(yàn)求最大干容重、最優(yōu)含水量（一般采用25擊，m/m3）。由于最優(yōu)含水量隨壓實(shí)功能的大小而變，故在土料的設(shè)計(jì)中常根據(jù)土料的實(shí)際施工機(jī)具的壓實(shí)功能，選擇相應(yīng)的最優(yōu)含水量作為填筑土料的含水量。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的筑壩經(jīng)驗(yàn)，常將粘土的填筑含水量控制在最優(yōu)含水量的附近，其上下偏離最優(yōu)含水量不超過(guò)（2%～3%）。根據(jù)以上的擊實(shí)次數(shù)和擊實(shí)功能，得出的多組平均最大干容重和平均最優(yōu)含水量.設(shè)計(jì)干容重為： （38）式中：設(shè)計(jì)干容重（ｇ/㎝3），在相應(yīng)擊實(shí)功能下的平均最大干容重。ｍ施工條件系數(shù)（或稱壓實(shí)系數(shù)），對(duì)于一二級(jí)高壩，～，～，本設(shè)計(jì)取ｍ=；粘性土的填筑含水量為： （39）式中：土的塑限、土的塑性指數(shù)、稠度系數(shù)，～，～，本設(shè)計(jì)取=。 設(shè)計(jì)最優(yōu)含水量為 （310）用下述公式計(jì)算最大干容重作為校核參考：= （311）式中：土粒的比重，壓實(shí)土的含氣量，。運(yùn)用下式作校核： ≥～ （311） 式中：──土料場(chǎng)的自然干容重。對(duì)一二級(jí)壩，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，以便復(fù)核，并據(jù)以選定施工碾壓參數(shù)。設(shè)計(jì)成果如表34所示：表34粘性土料設(shè)計(jì)成果表類 型ⅠⅡⅠⅡⅢ比 重△s最 優(yōu) 含 水 量設(shè) 計(jì) 干 容 重塑限含水量wp填筑含水量w自然含水量%塑 性 指 數(shù)孔隙此e濕密度ρ浮密度ρ內(nèi)摩擦角Φ17186。40180。18186。30180。16186。10180。16186。30180。18186。粘聚力滲透系數(shù)k（）24土料的選用各類沙礫的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、和化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”下類的滲透系數(shù)偏大（㎝/s）不予采用，因?yàn)楦鶕?jù)筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滲透系數(shù)一般對(duì)均質(zhì)壩不大于1104㎝3/s,對(duì)心墻或斜墻不大于1105㎝3/s其余幾個(gè)料場(chǎng)力學(xué)性質(zhì)相差不是太大，基本上能滿足筑壩要求。I下類的塑性指數(shù)小于20，從壓的角度宜采用I下料場(chǎng)的粘土料，所以可將I下料場(chǎng)作為主料場(chǎng)，其余幾個(gè)料場(chǎng)作為輔助類型。 壩殼砂礫料設(shè)計(jì).：，或 （312）式中：為最大孔隙比，；為最小孔隙比，；為填筑的沙、沙卵石、或地基原狀沙、沙卵石的孔隙比，；為沙粒比重；、為最大和最小干容重，由試驗(yàn)求得：為填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。非粘性土料填筑一般要達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，；對(duì)于砂礫石，則依壩的級(jí)別而定，I、Ⅱ、Ⅲ，Ⅳ、Ⅴ。在地震區(qū)要求更高。一般沙礫料的干容重KN/m3。設(shè)計(jì)成果如表35所示：表35砂礫料設(shè)計(jì)成果表不均勻系數(shù)大于5mm礫石含量%比重△s設(shè)計(jì)干容重ra設(shè)計(jì)孔隙比e保持含水量%濕容重ru浮容重 r’內(nèi)摩檫角粘聚力滲透系數(shù)103cm/s4345530186。30180。024548530186。10180。024546531186。20180。023442531186。40180。02砂礫料的選用。除類的不均勻系數(shù)不滿足要求外，其余幾個(gè)類型，滲透系數(shù)、礫石含量、不均勻系數(shù)能滿足要求，故而都可作為筑壩的砂礫料。施工時(shí)可考慮上游料填在壩的上游測(cè)，下游砂礫料填在下游測(cè)，這樣有利于施工，減小相對(duì)干擾。從顆粒級(jí)配曲線可以看出、類級(jí)配較好，物理力學(xué)指標(biāo)也較高，應(yīng)優(yōu)先采用。 滲流計(jì)算土石壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤(rùn)線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測(cè)設(shè)備提供依據(jù)；同時(shí)確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫(kù)的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。 計(jì)算方法選擇水力學(xué)解土壩滲流問(wèn)題。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近視解土壩滲流問(wèn)題，計(jì)算假定任一鉛直過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖33所示：圖33滲流示意圖與滲流簡(jiǎn)圖通過(guò)防滲體流量： （313）通過(guò)防滲體后滲流量： （314）式31314中：防滲體滲透系數(shù)，上游水深、逸出水深、防滲體有效厚度、防滲體等效和傾角、混凝土防滲墻滲透系數(shù)，m/s、下游水深，沖積層厚度，取最大值32m、防滲墻厚度、防滲體后滲透系數(shù)，m/s、沖積層滲透系數(shù)；2104m/s。假設(shè)：不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用；由于沙礫料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出水與下游水位相差不是很大，認(rèn)為不會(huì)影響逸出高度；對(duì)于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流時(shí)由于橫向落差，此時(shí)實(shí)際上不是平面滲流，但計(jì)算仍按平面滲流計(jì)算，近視認(rèn)為下游水位為零。由于河床沖積層的作用，岸坡實(shí)際不會(huì)形成逸出點(diǎn)，計(jì)算時(shí)假定浸潤(rùn)線末端即為壩址。對(duì)河床中間斷面I—I,及左右岸壩肩處的兩典型特殊斷面II—II、III—III進(jìn)行滲流計(jì)算，計(jì)算主要針對(duì)正常蓄水及設(shè)計(jì)洪水時(shí)進(jìn)行。圖34均質(zhì)土壩滲流計(jì)算圖圖35 均質(zhì)土壩（a）有水平排水時(shí) （b）有棱體排水時(shí) 計(jì)算結(jié)果滲流計(jì)算結(jié)果匯于表36所示：表36滲流計(jì)算結(jié)果表計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目正常情況設(shè)計(jì)情況上游水深HⅠⅠⅡⅡⅢⅢ下游水深t(m)ⅠⅠ00ⅡⅡ00ⅢⅢ00逸出水深H1(m)ⅠⅠⅡⅡⅢⅢ滲流量q（M3/）ⅠⅠⅡⅡⅢⅢ總滲流量Qm3/d斜心墻之后的壩殼，由于水頭大部分在防滲體損耗了壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大，而在防滲墻與粘土斜墻的接觸面按允許坡降設(shè)計(jì)估計(jì)問(wèn)題也不大。在斜墻逸出點(diǎn)滲透坡降較大，予以驗(yàn)算。滲透坡降的計(jì)算公式： （315）式中： 上游水深減逸出水深、防滲體的平均厚度。計(jì)算成果見表37所示：斷 面Ⅰ—ⅠⅡ—ⅡⅢ—Ⅲ計(jì)算情況正常設(shè)計(jì)正常設(shè)計(jì)正常設(shè)計(jì)坡 降 J表37 各種工況滲流逸出點(diǎn)坡降填筑土料的安全坡降，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)一般為5~10，故而認(rèn)為滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認(rèn)為不會(huì)發(fā)生滲透破壞。 成果分析與結(jié)論以斜心墻、混凝土防滲墻與兩岸壩肩開挖風(fēng)化巖填以粘土形成粘土截水墻的垂直防滲帶作為防滲措施。，與同類工程相比顯然是很小的。在計(jì)算中并考慮繞壩滲流及巖基透水，混凝土防滲墻的滲透系數(shù)應(yīng)取較大值， K2=109cm/s，這樣取值估計(jì)的滲流量可能大于實(shí)際滲流量，但壩的滲透坡降仍滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明取值合理.假設(shè)ABC為可能的滑動(dòng)面，其中AB為下滑動(dòng)面，BC為上滑動(dòng)面，即斜心墻的上游面，BD為錯(cuò)動(dòng)破裂面，本設(shè)計(jì)取為鉛直斷面?；瑒?dòng)土體ABCDA與BCEDB之間的相互作用力為P，P與BD面的法線夾角為零度，如圖5— 保護(hù)層穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖所示，其中 a 圖為滑動(dòng)體斷面圖，b 圖為BCEDB滑動(dòng)體的力多邊形圖，c 圖為ABCDA滑動(dòng)體的力多邊形圖。由滑動(dòng)體BCEDB的平衡方程可知：當(dāng)∑V=0 時(shí)：當(dāng)∑V=0 時(shí)： 從以上兩式聯(lián)立求解，可得： （316）同理，從滑動(dòng)體ABCDA的平衡方程可知： （317） 由式以上相等的條件，可得： （318） 圖36 上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算受力分析簡(jiǎn)圖計(jì)算時(shí)分別按施工期、穩(wěn)定滲流期、庫(kù)水降落期核算土石壩的穩(wěn)定。在已確定的滑動(dòng)面的情況下，先假設(shè)安全系數(shù)K，然后將滑動(dòng)面上由實(shí)驗(yàn)得到的土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)cctan、tan分別除以安全系數(shù)K，即：、 、然后將所求的cc值代入方程上式，如果等