【正文】 得 y2 = 5（ ） =5x+ ②校核洪水位時， 郭莊水利樞紐 23 H1 =45m， H2 =1m L? =， L’= 根據(jù)式 h0 = 39。)(39。 2212 LHHL ??? （ 46） 得 h0 = 則壩體單款滲量根據(jù)式 q= 39。2 )( 2021 L hHHK ?? (47) 得 q=*10 7 m/s ③ . 1/3 壩高水位時，上游水位高程為 48*1/3+406=422m H1 =16,m， H2 =0m 由式（ 41）得 L? = L’=，由式（ 42）得 q=*107 m/s （ 3） 33 斷面，最大斷面 ①正常蓄水位 圖 42 正常蓄水位時有棱體排水有截水槽的滲流計算圖 由圖知 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 24 H1 =38m， H2 =0m， m19?? ， 由（ 41）得 L? =， 棱體內(nèi)坡坡率 m3 =， L=，透水地基厚度 T=18m，透水地基滲透系數(shù)查表知 KT =*10 5? M/s 由式 q=k THKLH ?? h2 h 121 ???? ? ）（ (48) q=232222 )h(2h HTL THKLHK T ?? ??? (49) 聯(lián)系式（ 48）（ 49）得 h=， q=*106 m/s, 浸潤線方程為 22 hh2y2yxkq2 TT?? (410) 帶入數(shù)據(jù)到 410 得 =y2 + ②校核洪水位時 H1 =46m， H2 =2m， m19?? ， L? =， L= 結(jié)合 (48)、 (49)得 h=， q=*106 m/s， 則浸潤線方程為 =y2 + ③ 1/3 壩高水位時 郭莊水利樞紐 25 圖 43 1/3 壩高時有棱體排水有截水槽的深流計算 由圖知， H1 =16m， H2 =0m， m19?? ， L? =， L=， 結(jié)合（ 48）（ 49）， h=， q=*106 m/s， 浸潤線方程為 =y2 + （ 4） 總滲流量計算 Q=1/2[q nnnnn LqLqqLL 111222111 )(.. .. ..qq ???? ?????? ）（ ] 正常蓄水位時 Q=*10 4? m s/3 校核洪水位時 Q=*10 4? m s/3 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 26 第五章 穩(wěn)定分析 計算說明 穩(wěn)定分析的目的 : 土石壩穩(wěn)定分析的目的是 保證土壩在自重、滲透壓力、孔隙水壓力和其他外荷載的作 用下具有足夠的穩(wěn)定性，不致發(fā)生通過壩體或壩基接觸面的整體剪切破壞。 計算斷面 土石壩的穩(wěn)定分析計算應(yīng)選取不同高程的幾個壩體斷面進(jìn)行計算，以確保整個壩體的穩(wěn)定，但是限于設(shè)計時間及計算量，本設(shè)計中僅計算河床中部的最大剖面。 荷載組合 土石壩應(yīng)對以下幾種荷載組合情況的壩坡進(jìn)行穩(wěn)定計算： （ 1） 正常運(yùn)用情況（設(shè)計情況）包括： ① 上游為正常蓄水位，下游為相應(yīng)最低水位或上游為設(shè)計洪水位，下游為相應(yīng)最高水位形成穩(wěn)定滲流時的下游壩坡； ② 水庫水位正常降落時的上游壩坡； ③ 庫水位最不利時的上游 壩坡，這種不利水位大致在壩底以上 1∕3壩高處。 非常運(yùn)用情況 (校核情況 )包括： ① 施工或竣工期的上、下游壩坡； ② 庫水位驟降時的壩坡； ③ 校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流時的下游壩坡； ④ 正常運(yùn)用情況加地震影響的上、下游壩坡； ⑤ 水庫蓄滿，排水設(shè)備失效時的下游壩坡。 在本設(shè)計中，根據(jù)壩的實(shí)際情況分析 ，計算以下幾種情況： ① 上游為正常蓄水位，下游為相應(yīng)最低水位 ； ② 庫水位最不利時的上游壩坡，這種不利水位大致在壩底以上1∕3壩高處 ； ③ 校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流時的下游壩坡 。 分析方法 按壩坡滑裂面型式不同， 壩坡穩(wěn)定分析的方法分為：圓弧法、直線或者 折線滑動面法和復(fù)式滑動面法。本設(shè)計中 土壩壩型為均質(zhì)壩，因此采用圓弧法。 控制標(biāo)準(zhǔn) 在本設(shè)計中，壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的容許值 按照《水工建筑物（上冊）》表 57采用。 見下表： 郭莊水利樞紐 27 表 51 壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)容許值 運(yùn)行條件 工程級別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ、Ⅴ 正常運(yùn)用 非常運(yùn)用 正常運(yùn)用加地震 穩(wěn)定計算 計算公式 考慮到本設(shè)計需要計算的工況，且為了簡化計算，采用穩(wěn)滲流期的壩坡穩(wěn)定分析計算公式： iiicucuii s i n bs e cctgc os ? ??? WWK ? ???? 計算方法 在該壩的河床斷面 33 上，沿壩軸線方向取 1m寬的脫離體，然后結(jié)合 方捷耶夫法和費(fèi)藍(lán)紐斯法確定最危險滑弧位置。 圖 51 求最小穩(wěn)定安全系數(shù)示意圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 28 （ 1）首先結(jié)合 bb 方捷耶夫法和費(fèi)藍(lán)紐斯法確定最危險滑弧所對應(yīng)圓心的范圍，在扇形范圍內(nèi)的 M1， M2 延長線附近。即在 eg 附近 （ 2）在 eg 線上選取幾個圓心 ,分別作通過 B 點(diǎn)的圓弧，然后按公式分別計算其安全系數(shù) K，并按比例將 k 值標(biāo)在相應(yīng)的圓心上，且連成曲線找出最小的 k 值。 （ 3）再通過 eg 線上 k 值最小的點(diǎn)，作 eg的垂線，并在垂線上選取幾個圓心再通過 b 點(diǎn)做圓弧并計算 k 值，找出最小的 k，算出的 5 個點(diǎn)中， k 值最小的點(diǎn)所做出的面為最危險滑弧面。 計算內(nèi)容 A:第一種工況：上游為正常蓄水位，下游為相應(yīng)最低水位形成穩(wěn)定滲流的下游壩坡。 圖 52 上游正常蓄水，下游相應(yīng)最低水位最危險滑弧 郭莊水利樞紐 29 表 52上游正常蓄水位，下游相應(yīng)最低水位形成穩(wěn)定滲流時下游壩坡最小的 k 值 上游為正常蓄水位 ， 下游相應(yīng)最低水位編號 壤土各部分面積土條寬度 bai（度）對應(yīng)弧度 對應(yīng)弧度 k浸潤線以上（ 按壤土濕容重計算 ）y=N/m3浸潤線以下 ，壩腳以上按飽和容重計算（ysat=2m3 ）壩腳以下按浮容重計算（y=N/m3 ）壤土自重（ 內(nèi)摩擦角 度 ）6 0 0 52 5 0 0 42 4 0 0 31 3 0 0 23 2 0 0 15 1 0 8 0 1 1 6 2 13 3 19 cuiitgc o s ??Wib ?se cccuiis i n ?Wcu?河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 30 B:校核洪水位時下游壩坡 圖 53 校核洪水位下游壩坡最危險滑弧 C： 1/3 壩高時，對應(yīng)的上游壩坡 圖 54 1/3 壩高時上游壩坡最危險滑弧 郭莊水利樞紐 31 表 53 校核洪水位時的下游壩坡 對應(yīng)的最小 k值 校核洪水位時下游壩坡編號 壤土各部分面積土條寬度 bai（ 度）對應(yīng)弧度 對應(yīng)弧度 k浸潤線以上 （ 按壤土濕容重計算 ）y=/m3浸潤線以下 ， 壩腳以上按飽和容重計算（ysat=20.5KN/m3 ）壩腳以下按浮容重計算（y=/m3 ）壤土自重（ 內(nèi)摩擦角 度 ）6 0 0 56 5 0 0 44 4 0 0 35 3 26 2 18 1 10 0 3 1 5 2 12 3 20 cuiitgc o s ??Wib ?s e cccu iis i n ?Wcu? 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 32 表 54 1/3 壩高時的上游壩坡對應(yīng)的最小 k值 1/3 壩高時上游壩坡編號 壤土各部分面積土條寬度 bai（度）對應(yīng)弧度 對應(yīng)弧度 k浸潤線以上（ 按壤土濕容重計算 ）y=kN/m3浸潤線以下 ， 壩腳以上按飽和容重計算（ysat=20.5KN/m3 ）壩腳以下按浮容重計算（y=/m3 ）壤土自重（ 內(nèi)摩擦角 度 ） 1 0 8 0 0 3 1 0 3 2 8 3 14 13004 20 5 0 26 6 0 32 7 0 39 8 0 46 11596 cuiitgc os ??Wib ?se cccu iis i n ?Wcu?郭莊水利樞紐 33 在本設(shè)計中，建筑物級別為三級，壩坡康華穩(wěn)定安全系數(shù)容許值按《水工建筑物（上冊）》表 57 查得在正常運(yùn)用情況下，容許最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為 k=，由以上抗滑穩(wěn)定安全計算得出的 k 值均大于 ，故本設(shè)計符合抗滑穩(wěn)定要求。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 34 第六章 細(xì)部構(gòu)造 壩頂 為防止防滲體干裂和雨水沖蝕，滿足維修和防汛要求，壩頂應(yīng)做護(hù)面，護(hù)面宜為柔性，以適應(yīng)壩頂變形和及時發(fā)現(xiàn)壩體裂縫。 本設(shè)計采用瀝青碎石護(hù)面 ，并在其下設(shè) 。為排出雨水，壩頂向下游做成坡度為 2%的橫坡，坡面末端設(shè)縱向排水溝，以匯集壩頂雨水，排水溝斷面取 *。 在壩頂上游設(shè)防浪墻，本地石料豐富，防浪墻用漿砌石建造，防浪墻高取 ，墻厚取為 ，基礎(chǔ)埋入壩內(nèi) ，并與防滲體緊密結(jié)合，壩頂下游側(cè)設(shè)邊石，邊石采用漿砌石修筑，厚 。頂面高出路面 ，邊石內(nèi)每隔 50m設(shè)排水孔，以將壩頂排水溝內(nèi)匯集的雨水經(jīng)壩面排水溝排至下游。 護(hù)坡 土石壩的上游面要承受波浪淘刷、冰層 和漂浮物的撞擊、順坡水流的沖刷等破壞作用。因此，上下游壩面都應(yīng)該設(shè)置護(hù)坡。 護(hù)坡范圍：上游壩面從壩頂護(hù)至。下游壩面由壩頂護(hù)至排水棱體頂部。 為防止雨水沖刷，下游壩面設(shè)置縱橫連通的排水溝，沿壩體與岸坡接合處，也設(shè)置排水溝以攔截山坡上雨水。 縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置，用干砌石做成矩形斷面。橫向排水溝每隔 50m設(shè)一條，縱橫排水溝斷面寬深為 。、 防滲體 防滲體是土石壩防滲的核心部分，它主要是利用低透水性材料將滲流控制在允許范圍內(nèi)，土壩為均質(zhì)壩，只需在壩基設(shè)截水槽和混凝土齒墻為防滲體。 郭莊水利樞紐 35 圖 61 截水槽 圖 62 混凝土齒墻 排水設(shè)備 土石壩防滲后仍會有一定量得滲水，故在壩體下游部分還需設(shè)置排水設(shè)備 ，其作用是控制和引導(dǎo)滲流安全地排出壩外，降低壩體浸潤線及孔隙水壓力，增強(qiáng)壩坡穩(wěn)定，保護(hù)下游免受凍脹破壞，本設(shè)計采用棱體排水，在下游壩腳用堆石堆成棱體，棱體內(nèi)坡坡率為 1： ，外坡為 1:2，棱體底部高程為 。 壩與兩岸連接 土石壩與壩基、岸坡及其他建筑物的連接面設(shè)計遵循的原則是： @1 防止連接面或靠近連接面處發(fā)生水力劈裂，以防止鄰近連接面的巖石節(jié)理大量滲漏，引起壩體管涌； @2 防止岸坡形狀和坡度不當(dāng)，引起不均勻沉降導(dǎo)致壩體裂縫。 壩體與巖石地基及岸坡的連接 壩體與 巖石地基及岸坡的連接必須做到： （ 1） 壩斷面范圍內(nèi)的巖石地基與岸坡，應(yīng)清除其表面松動石塊、凹處基土和突出的巖石。 （ 2） 土質(zhì)防滲體和反濾料層應(yīng)相對不透水的新鮮或弱風(fēng)化巖石相連接。在開挖清理完畢后，用混凝土或沙漿封堵清理后的張開節(jié)理裂隙和斷層?；鶐r面上一般宜設(shè)混河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 36 凝土蓋板，將基巖與土質(zhì)防滲體分割開來