【正文】 W (%) 孔隙 比 e 濕容重γ w (g/cm3) 浮容重γ b (g/cm3) I下 24186。67ˊ II下 25186。50ˊ I上 23186。17ˊ II上 21186。50ˊ Ⅲ 下 280 （ 3） 土料的選用。已經(jīng)探明上、下游共有 5個粘土料場，總儲量為 190 萬 m3。因地理位置不同，各料場的物理性質、力學性質和化學性質也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”為原則 。 Ⅲ 下 料場因其滲透系數(shù) K=30 106cm/s 偏大，其余均可采用，并以“近而好”為原則，選取塑性指數(shù)小于 20（其余均大于 20）的Ⅰ 下 料場為主料場，其余幾個料場為輔助及備用。 壩殼砂礫料設計 （ 1） 計算公式。 壩殼砂礫料填筑的設計指標以相對密實度表示如下： Dr=(emaxe)/(emaxemin) 或 Dr=(γ dγ min) γ max /(γ maxγ min)γ d 式中： emax 最大孔隙比， emax =△ S/γ min1 emin 最小孔隙比， emin =△ S/γ max1 e 為填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的孔隙比 e =△ S/γ d1 △ S 為砂粒比重 γ min、γ max為最小、最大干容重，由試驗求得 γ d 為填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂礫石的干容重。 根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（ SL2742021）規(guī)定：砂礫石的相對密實度E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 29 不應低于 ,砂的密實度不應低于 ,反濾料宜為 . 因本工程址處地震基本烈度為 7 度 ,根據(jù)《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（ SL20397）要求：對于無粘性土壓實，要求浸潤線以上材 料的相對密度不低于 ,浸潤線以下材料的相對密度選用 ～ ,對于砂礫料 ,當大于 5mm的粗料含量小于 50%時，應保證細料的相對密度滿足上述無粘性土壓實的要求，并按要求分別提出不同含礫量的壓實干密度作為填筑控制標準。 （ 2） 計算成果：砂礫石顆粒級配分析見計算書四， 砂礫料設計成果見表 18。 表 63 砂礫料設計成果匯總表 料場 比重△ s 內磨擦角 凝聚力 C (KPa) 滲透系數(shù)K (102cm/s) 不均勻系數(shù)η 大于 5mm礫石含量(%) 設計孔隙比 e 保持含水量W(%) 設計干容重(g/cm3) 濕容重γ w (kN/m3) 浮容重 γ b (g/cm3) 1上 35186。10ˊ 0 2 48 5 2上 36186。00ˊ 0 2 46 5 3上 35186。40ˊ 0 2 29 5 4上 36186。30ˊ 0 2 40 5 1下 35186。20ˊ 0 2 38 5 2下 36186。40ˊ 0 2 42 5 3下 35186。50ˊ 0 2 65 5 4下 37186。10ˊ 0 2 45 5 （ 3） 砂礫料的選用。砂礫料場上下游共 8 處，總量為 1850 萬 m3，大壩工程在400 萬 m3左右。施工時可考慮上游料填在壩的上游側，下游砂礫料填在 下游側，這樣有利于施工，減小相對干擾。 3上 料場砂礫料的不均勻系數(shù)不滿足要求 (η =2930)，不作為料場?？紤]到筑壩用砂礫料的均勻性，含礫石量控制在 40%左右。如此， 3下 料場的含礫料比其它料場均高得多，不作為砂礫料場。 從顆料級配曲線可以看出 4上 、 1下 料場砂礫料的顆粒級配明顯較好，物理力學指標也較高，設計中優(yōu)先采用，作為主料場 ，其余 料場作為輔助和備用料場。 滲流計算 計算方法 選擇水力學法解土壩滲流問題。根據(jù)壩內各部分滲流狀況的特點，將壩體分為若干段，應用達西定理近似解土壩滲流問題，計算 假定任一鉛直過水斷面內各點滲E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 30 透坡降均相等。計算簡圖如下。 通過心墻及地基防滲墻的滲流量 ： qⅠ =K(H2H12)/(2Bsina)+K2(H1T1)T/D 通過下游壩殼和地基的滲流量 ： qⅡ =K1(H12T12)/(2L1)+KT(H1T1)T/（ L+） 式中： K—— 防滲體滲透系數(shù)， K=10 6cm/s； K1—— 砂礫料壩殼的滲透系數(shù)， K1=210 2cm/s； K2—— 砼防滲心墻的滲透系數(shù)，本工程按照 S8設計， K2=10 9cm/s； KT —— 地 基 的 滲 透 系 數(shù) ， 河 床 沖 積 層 KT=310 2cm/s ， 岸 坡 風 化 層KT=10 3cm/s； H—— 壩前水深； H1—— 逸出點水深； T—— 透水層高度； T1—— 下游水深； D—— 防滲體厚度； L—— 地基滲流長度； L1—— 下游壩殼區(qū)的滲流長度。 假設： （ 1） 不考慮防滲體上游側壩殼損耗水頭的作用； E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 31 （ 2） 由于砂礫料滲透系數(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太大，認為不會形成名逸出高度； （ 3） 對于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流 時由于橫向落差，此時實際上不為平面滲流，但計算仍按平面滲流計算，近似認為下游水位為零。由于河床沖積層的作用，岸坡實際不會形成逸出點，計算時假定浸潤線末端即為壩趾。 計算斷面及計算情況的選擇 對河床中間斷面 0+22左岸 0+07右岸 0+380 的 ① — ① 、 ② — ② 、 ③ — ③ 三個典型斷面進行滲流計算，斷面大概位置 見下圖 ，計算主要針對正常蓄水及設計洪水時進行。 滲流計算斷面位置簡圖 計算結果： 具體計算見計算書五 —— 大壩滲流計算書， 計算成果見表 19。 E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 32 表 64 滲流計算結果匯總表 計算情況 計 算項目 正常蓄水位 () 設計洪水位 () 上游水深H(m) ① — ① ② — ② ③ — ③ 下游水深T1(m) ① — ① ② — ② 0 0 ③ — ③ 0 0 逸出水深H1(m) ① — ① ② — ② ③ — ③ 單位寬度滲流量 p (m3/s?m) ① — ① 10 6 10 6 ② — ② 10 6 10 6 ③ — ③ 10 6 10 6 總滲流量 Q(m3/d) 滲透穩(wěn)定驗算 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心墻的接觸面本身就按允許坡降設計，發(fā)生滲透破壞的可能性也不大。 在斜心墻逸出點，滲透坡降較大，予以驗算。 坡降計算公式 :J=（ HH1） /B， 滲流逸出點坡降見表 20。 表 65 斜心墻逸出點滲流坡降計算成果表 斷面 ① — ① ② — ② ③ — ③ 計算情況 正常 設計 正常 設計 正常 設計 坡降 J E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 33 填筑土料的安全坡降，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般為 5～ 10，故而認為滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認為不會發(fā)生滲透破壞。 成果分析與結論 以斜心墻、混凝土防滲墻與兩岸壩肩開挖風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?？倽B流量在正常蓄水位時為 ，設計洪水位時為。在計算中并考慮繞壩滲流及基巖透水，防滲墻滲透系數(shù)按理論取值可能偏 小按承受水力梯度抗?jié)B標號取為 S8，滲透系數(shù)為 10 9m/s。由于這些因素的存在估計滲流量會略有增大，壩的滲透坡降仍滿足設計要求。 穩(wěn)定分析計算 計算方法 按施工期、穩(wěn)定滲流期、庫水位降落三個控制時期核算土石壩的穩(wěn)定。心 (斜心 )墻壩的上下游壩坡滑動時常形成折線滑動面。部分浸水的非粘土壩坡，由于水位上下的土料容重不同，有水時 ψ 、 C 值也有所降低，此時壩坡失穩(wěn)時最可能的滑動面近乎折線。 采用剛體極限平衡法計算時， 假定各滑塊體在滑動面上抗剪強度的發(fā)揮是一樣的，安全系數(shù)的表示方式為： tgψ 1=tg(ψ 1)Kc ； tgψ 2=tg(ψ 2)Kc ； tgψ 3=tg(ψ 3)Kc 式中：（ ψ 1）、（ ψ 2）、（ ψ 3）為試驗得到的抗剪強度指標。 上下游壩 采用 坡折線滑動法穩(wěn)定計算 的簡圖如下 上下游壩坡穩(wěn)定計算成果見表 21。 E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 34 表 66 上下游壩坡穩(wěn)定計算成果表 部位 組 合 情 況 最小安全系數(shù) Kmin 上游坡 1/3壩高水深 H=26m 死水位 2796m 正常蓄水位 下游坡 正常蓄水 位 設計洪水位 校核洪水位時 安全系數(shù)均滿足要求，正常運用情況大于 ， 非正常運用情況時 時大于 。 穩(wěn)定成果分析 由表 21 可知，大壩上下游壩坡在正常運用和非正常運用情況下均能滿足規(guī)范要求，而且 壩的穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，就此而言，可考慮加陡壩坡以節(jié)省工程量。鑒于各種因素考慮不全，實際安全系數(shù)可能要小些，故而不改變壩坡，維持原擬定剖面。 基礎處理 防滲墻方案比選 （ 1） 滲流控制方案。條件允許時優(yōu)先考慮垂直防滲方案。在透水層較淺 （ 10～15m 以下 ） 時，可采用回填粘土截水槽方案，由于壩址處河床沖積層平均深 20m，最大達 32m，施工比較困難而不予采用。又由于河床有孤石，采用鋼板樁也比較困難，造價也高。帷幕灌漿對沖積層存在可灌性問題。沖擊鉆造孔筑混凝土防滲墻方案，施工快、材料省、防滲效果好，對于這種深度透水層是比較合適的，決定采用這種方案。按混凝土的允許坡降及水頭定出厚度為 。 防滲墻深入河床沖積層，底部嵌入基巖，上部則與斜心墻連接 ,兩側以高塑性粘土填筑，伸入斜心墻的最大深度確定為 ，底部深入基巖 ， 詳見下文的構造設計。 （ 2） 防滲墻 的型式、材料及布置。 根據(jù)以往經(jīng)驗，對于透水深度為 30～ 60m 的情況，采用槽板式混凝土防滲墻外包薄鋼板比較合適，本設計采用此型式。 混凝土防滲墻要求材料有足夠的抗?jié)B能力及耐久性，能防止環(huán)境水的侵蝕；有E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 35 一定的強度，滿足壓應力、拉應力、剪應力等各項強度要求有良好的流動性、和易性以便在運輸中不發(fā)生離析現(xiàn)象，而且能在水下施工。 防滲墻布置于斜心墻之下，從防滲角度看偏上游為好，但從防裂角度看偏下游一點為好，綜合考慮布置于心墻底面中心偏上。 壩肩處理 壩肩兩岸為覆蓋層及全風化巖石，深約 20m，性質較差，為良好的透水 料，底部為半風化巖石，性質較好，但由于節(jié)理的作用，透水性也較強。針對以上情況作如下處理：開挖粘土截水槽至法風化巖基，基巖與粘土接觸面設置混凝土齒墻，齒墻與河床部分防滲墻相連，在齒墻下設置灌漿孔，詳見細部構造設計。 細部構造設計 壩的防滲體、排水設備 壩體防滲體為斜心墻，斜心墻上下游設置反濾層；壩基防滲體為防滲墻和粘土截水墻；壩體排水為棱體排水，在排水體與壩體、壩基之間設置反濾層；下游戧道設置排水溝，并在壩坡設置橫向排水溝以匯集雨水，岸坡與壩坡交接處也設置排水溝，以匯集岸坡雨水，防止雨水淘刷壩坡 ， 詳見 附圖 7。 反濾層設計 （ 1） 設計標準。對于被保護土的第一層反濾料，考慮安全系數(shù)為 ～ ，按太沙基準則確定，即 D15/d85≤4 ～ 5 D15/d15≥5 式中： D15 為反濾料粒徑，小于該粒經(jīng)土占總土重的 15%； d85 為被保護土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 85%； d15 為被保護土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 15%。 第二、三層反濾料的選擇也按上述辦法進行。 據(jù)此標準，天然砂礫料不能滿足要求，須對砂礫進行篩選。 （ 2） 設計結果： 粘土 （ 防滲體周邊 ） 部位：第一層 d50= 厚 20cm 第二層 d50= 厚 30cm E江水利樞 紐工程設計說明書 及計算書 36 排水部位： 第一層 d50=30mm 厚 20cm 第二層 d50=90mm 厚 60cm 護坡設計 上游護坡用 400mm 厚干砌塊石，因其抵御風浪的能力較強；下游壩面直接鋪上200mm 厚的碎石作為護坡。上游壩坡上做到壩頂，下做到死水位以下，為方便起見，做到 2790m 高程， 細部構造詳見 附 圖 8。 壩頂布置 壩頂設置 C15