【正文】 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 14 涉及的壩頂高程是針對壩沉降以后的情況而言的，因此，竣工時的壩頂高程應(yīng)預(yù)留足夠的沉降量。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，土石壩預(yù)留沉降量一般為壩高的 1%。 表 31 土石壩安全加高 單位 m 壩的級別 1 2 3 5 正常運用條件 非常運用條件（ a） 非常運用條件（ b） e=ghKvD2cosβ （ 32） 式中： e 的風(fēng)雍高度 D 水面吹程 g 重力加速度 h 延水庫吹程方向平均 水域深度 v 計算風(fēng)速 β 計算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角（。），取為 0 度 K綜合摩阻系數(shù)，取 10 6? 正常情況： e=ghKvD2cosβ = 10 326 ?? ??? = m 非正常情況 : e= e=ghKvD2cosβ = 10 326 ?? ??? = m 由官廳水庫公式： h=.0166v45 D31 （ 33） l= （ 34） 初擬 m=3, 用 mR =mmw lhmKK 21? ? （ 35） 式中： mR 平均波浪爬高 ； 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 15 m單坡坡度系數(shù) ； ?K 斜坡的造率滲透系數(shù)，根據(jù)護坡類型由表 32 查的 ； wK 經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)表 33 查的 . 正常運用情況下： ghv= ? = wK = 非正常運用情況下： ghv= ? = wK = 查 表 32 本設(shè)計采用砌石護坡， ?K = 表 32 造率及滲透性系數(shù) ?K 護坡類型 ?K 光滑不透水護面 混凝土或混凝土板 草皮 ～ 砌石 ～ 拋填兩 層塊石（不透水基礎(chǔ)） ～ 拋填兩層塊石（透水基礎(chǔ)） ～ 表 33 經(jīng)驗系數(shù) wK ghv ≤ 1 ≥ wK 平均爬高： 22 )( vgDvgh m ? （ 36） 正常運用情況： = 2 )( vgD gv2 = 2 ) ( ? 2 = 非正常運用情況： hm = 2 )( vgD gv2 = 2 ) ( ? 2 = 平均周期： mT = mh （ 37） 正常運用情況： Tm = mh = = 非正常運用情況： Tm = mh = = 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 16 平均波長： 正常運用情況： v=（ 33）、（ 34）得 h= Dv = 3145 3016 64 ? = l= = h? = lh = = 為深水波 ml = ? = 非正常運用情況： v=（ 33）、（ 34）得 h= l= lh = = 為深水波 ml = ? = 計算波浪爬高 正常運用情況： h==57m hhm = = 查表 34 得： %1RR= 非正常運用情況： = hhm = = 查 34 得： %1RR= 表 34 不同累計頻率下的爬高與平均爬高比值（ mp RR ） hhm 1 2 4 5 10 14 20 30 50 ～ . mR =mmw lhmKK 21? ? 正常運用情況： mh = ml = m p(%) 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 17 mR = 31 2 ????= m 非正常運用情況： mh = ml = mR = 31 2 ????= m 故 正常運用情況： R=? = m 非正常運用情況 ： R=? = m 綜合以上可以得到： 正常y =R正常 + e正常 + A正常 =++= m 非正常y = R非正常 + e非正常 + A非正常 =++= m 壩頂高程計算計入表 35 中 表 35 壩頂高程計算表 波浪爬高 R 風(fēng)雍高度 e 安全超高 A 地震波 浪高度 水位 (m) 壩頂高程 (m) 設(shè)計洪水位 正常蓄水位 校核洪水位 正常蓄水位 由以上可得壩頂高程為 。由平面布置圖可知壩址處河床高程為 ,向下開挖 7m 清除砂卵石覆蓋層后期高程為 ，則壩高為 =，考慮到要預(yù)留1%的沉降里，則壩高為 ?（ 1+1%） =，取壩高為 ，壩頂高程為 。 壩頂寬度確定 壩頂寬度根據(jù)運行、施工、構(gòu)造、交通和地震等方面的要求綜合考慮確定。 SL 274200《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī) 范》規(guī)定：高壩壩頂可選 10～ 15m，中、低壩壩頂可選 5～ 10m。該設(shè)計大壩壩高 71m屬于高壩，壩頂高度擬定為 12m. 壩坡選定 壩坡坡率關(guān)系到壩體穩(wěn)定以及工程量大小。上游壩坡長期處于飽和狀態(tài)，加之水庫水位有可能快速下降，是壩坡穩(wěn)定處于不利地位，故其坡率比下游坡率緩。 粘性土料的穩(wěn)定壩坡為一曲面，上不破竇，下部坡緩，所以用粘性土料做成的壩坡，常沿高度分成數(shù)段，每隔 10～ 30m，從上而下逐段放緩相鄰坡率差值取 或 . 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 18 由粉土、砂、輕壤土修建的均質(zhì)壩，透水性較大，為了保持滲流穩(wěn)定，適當(dāng)放緩下游坡 度。 當(dāng)壩基或壩體土料延壩軸線分布不一致時，分段采用不同坡率，在各段過渡區(qū)，使壩坡緩慢變化。上下游邊坡比見表 36 表 36 上下游邊坡比 壩高 (m) 上游 下游 〈 10 1： 2～ 1： 1： ～ 1： 2 10～ 20 1： ～ 1： 1： 2～ 1： 20～ 30 1： ～ 1： 3 1： ～ 1： 〉 30 1： 3～ 1： 1： ～ 1： 3 該壩壩高 71m，上游壩坡為 1:、 1:、 1:， 下游壩坡 1:、 1:。 如圖 31所示。 馬道 為防止壩面沖刷，同時便于交通、檢測、觀測維修并且有利于壩坡穩(wěn)定，沿高程每隔10～ 30 m設(shè)置一條馬道，其寬度不小于 m，馬道設(shè)在邊坡坡度變化處。 該壩在上下游每隔 25 m設(shè)置一條馬道，其寬度為 2 m，高程分別為 102 m、 127 m.。 壩體排水 壩體排水有棱體排水、貼破排水、壩內(nèi)排水三種形式。棱體排水適用于下游有水壩型，故該壩使用棱體排水，它可以降低浸潤線，防止壩坡凍脹，保護尾水范圍內(nèi)下游壩腳不受波浪淘刷，還可與壩基排水想連接。當(dāng)壩強度足夠時，還可發(fā)揮支撐作用 ，增加穩(wěn)定作用。 棱體排水體內(nèi)坡坡率為 1:，外坡坡率為 1:，頂部寬度為 m。 圖 31 壩體剖面示意圖 4 滲流分析 滲流分析的目的 在于：①土中飽水程度不同，土料的抗剪強度等水力學(xué)特性也相應(yīng)的發(fā)生變化，滲流 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 19 分析將為壩體內(nèi)各部分土的飽水狀態(tài)的劃分提供依據(jù)；②確定對壩坡穩(wěn)定有較重要影響的滲流穩(wěn)作用力；③進行壩體防滲布置與土料配置，根據(jù)壩體內(nèi)部的滲流參數(shù)與滲流逸出比降，檢驗土體的滲流穩(wěn)定性，防止發(fā)生管涌和流土，在此基礎(chǔ)上確定壩體及壩基中防滲體的尺寸和排水設(shè)施的容量和尺寸 ；④確定通過壩體和河岸的滲水量損失并社會排水系統(tǒng)的容量。滲流分析可為壩型初選和壩坡穩(wěn)定分析打下基礎(chǔ)。 分析內(nèi)容 ①確定壩體內(nèi)浸潤線；② 確定滲流量。 滲流分析方法 在眾多滲流分析方 法中，較水力學(xué)法和流網(wǎng)法比較簡單實用，同時也具有一定的精度。本設(shè)計 采用水力學(xué)方法進行滲流分析。 根據(jù)電擬試驗結(jié)果， 上游三角形可用高 為 H、寬為 ? H 的矩形來代替，這一矩形和上游三角形消耗同樣的水頭，而且通過同樣的滲流量， ? 值由式 41 計算 ： mm21 1??? （ 41） 式中： 1m 為壩的上游邊坡系數(shù) 土石壩不透水地基滲透計算， 下游有棱體排水時： (1)下游無水時： 見圖 41a 所示。 (a)下游無水 (b)下游有水 圖 41 有排水的均質(zhì)土壩滲透計算見圖 由于排水體的滲透系數(shù)大于壩體的滲透系數(shù)，故浸潤線將進入排水體時下 降加快，進入排水體后則驟降。壩體內(nèi)浸潤線為拋物線，選用 O 點做原點的坐標(biāo)系且作為拋物線的焦點，原點處拋物線 y 的坐標(biāo)值為 0h ，焦點至原點的水平距離 gL 有拋物線性質(zhì)可知 20hLg?，拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 y2 =2px+C 根據(jù)已知條件可求得： 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 20 2021 2 hhy ?? （ 42） 此式滿足邊界條件 x=l 時 y= 1H 代入得： LLHh ??? 2210 （ 43） 通過 x 處斷面的流量為 ： xhyKq 2 202?? 即： 202 2 hxKqy ?? （ 44） 與式 41 聯(lián)立可知 ： 0hKq? （ 45） 由式（ 43）求 0h ，式（ 45）計算 q，由式（ 44）繪制浸潤線。 （ 2）下游有水時 如圖 41b 所示 近似把 2H 高度內(nèi)的壩體視為不透水，即參照式（ 43）求出 0H 值。式中 1H 換為 1H 、2H ，即 LHHHh ???? 221210 )( （ 46） 計算滲流量 L hHHKq 2 )( 2022 ??? （ 47） 用式 41 繪制浸潤線 (x軸與下游水面一致 )。應(yīng)假定 2H 高度內(nèi)壩體不透水與實際不符，算出 0h 偏大，引起繪制的浸潤線偏高，計算壩的穩(wěn)定是偏于安全， q 偏小。 滲流計算 正常蓄水位 時的滲流分析 上游水位為 ，下游 相應(yīng) 水位為 m 則上游水深 1H == m， 下游水深 2H == m。 L? =11121 Hmm? 64321 3 ???== m 1L =（ 148141） 3+12+（ 148102） （ ） = m L= L? + L1 =+= m 代入式 45 得 LLHHh ???? 22210 )( = )( 22 ??? = 代入式 46 有 )(64 22 ? ???Kq = 由資料可知 K= ?? ㎝ /s 則滲流量為： q= ?? = ?? ㎡ /s 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計 21 代入式 41 得浸潤線方程為 y2 =+ 將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 41 中 . 表 41 正常蓄水位時滲流曲線坐標(biāo)值 X 0 10 30 50 7