【正文】 正常水位和下游最低水位上游設(shè)計(jì)洪水位和下游相應(yīng)最高水位上游校核洪水位和下游相應(yīng)最高水位土堤頂部寬度 b (m) (m) (m)土堤頂部高度 h (m) (m) (m)上游坡坡率 1:m1 下游坡坡率 1:m2 堤身滲透系數(shù) k (m/d) (m/d) (m/d)上游水位 h1 (m) (m) (m)下游水位 h2 (m) (m) (m)心墻頂部寬度 (m) (m) (m)心墻底部寬度 (m) (m) (m)心墻滲透系數(shù) (m/d) (m/d) (m/d)透水地基深度 (m) (m) (m)透水地基滲透系數(shù) (m/d) (m/d) (m/d)排水棱體高度 (m) (m) (m)排水棱體寬度 (m) (m) (m)L (m) (m) (m)透水地基有效深度 (m) (m) (m)浸潤線計(jì)算公式原點(diǎn) (m) (m) (m)浸潤線起點(diǎn) x 坐標(biāo) (m) (m) (m)27 / 47浸潤線終點(diǎn) x 坐標(biāo) (m) (m) (m)q39。*105（m3/s）*105（m3/s） *105（m3/s）正常蓄水位出圖設(shè)計(jì)洪水位出圖校核洪水位出圖28 / 47 結(jié)論：（1）正常蓄水位下，簡化得心墻后的浸潤線方程：y2 += 當(dāng) x= 時(shí)，y=8m，校核安全（2）設(shè)計(jì)洪水位下，簡化得心墻后的浸潤線方程：y2 += 當(dāng) x= 時(shí)，y=8m，校核安全（3）校核洪水位下，簡化得心墻后的浸潤線方程：y2 += 當(dāng) x= 時(shí)，y=8m，校核安全 29 / 47第 5 章 土石壩壩坡穩(wěn)定分析及計(jì)算 壩體荷載壩體浸潤線以上的部分按濕容重計(jì)，浸潤線以下于壩體外水位之間的部分按飽和容重計(jì)，壩體水位以下部分按浮容重計(jì)。 滲流力可由流網(wǎng)法求得，本設(shè)計(jì)不計(jì)滲流力。 孔隙壓力對(duì)于粘性壩坡，由于孔隙中的水或空氣不易排出，當(dāng)孔隙為水或氣餉且受壓時(shí)，上部傳來的荷載將有孔隙水，氣和土粒骨架共同承擔(dān)，土粒骨架承擔(dān)的應(yīng)力萬畝有效應(yīng)力 σ，孔隙水、氣承擔(dān)的應(yīng)力稱孔隙壓力 μ，二者之和為總應(yīng)力 σ，孔隙力是一種張力，各向相等，其數(shù)值與土料性質(zhì)，填土含水量，受荷載與排水條件，運(yùn)用工況有關(guān)，并隨時(shí)間而變化，隨荷載增加而變大，又隨孔隙水的排出而流散，精確計(jì)算較復(fù)雜，目前多為近似計(jì)算，由于本設(shè)計(jì)壩殼材料多為砂礫料，屬于無粘性土，故不計(jì)孔隙壓力。 地震力本工程所在地區(qū)基本烈度為 6 度，根據(jù)我國《水工建筑物抗震規(guī)范》(SDJ1078)設(shè)計(jì)烈度在 6 度以下時(shí)，除對(duì)重要工程采取適當(dāng)?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)和工程措施外：可不作抗震設(shè)計(jì)。本水庫為大(2)型二等工程，主要建筑物為二級(jí)則可忽略地震力。 穩(wěn)定分析方法對(duì)于無粘性土壩坡的上下游壩殼及斜墻連同上游保護(hù)層一起滑動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定計(jì)算，宜采用直線法或折線法。30 / 47本設(shè)計(jì)為無粘性土壩殼材料，故采用折線法對(duì)土石壩進(jìn)行穩(wěn)定分析計(jì)算。 計(jì)算工況(1)上游水位大約在壩底以上 1/3 壩高處的上游壩坡；(2)水庫水位降落期的上游壩坡；(3)上游水位為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡。 穩(wěn)定計(jì)算 瑞典圓弧滑動(dòng)法采用圓弧滑動(dòng)法有效應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算。滑弧穩(wěn)定安全系數(shù)公式為：有效應(yīng)力法： ????ii iiGlcluk??snta)co( 39。39。式中 G—土條重量； —作用于土條底面的孔隙壓力；u —條塊重力線與通過此條塊底面中心點(diǎn)的半徑之間的夾角；? —土條寬度；l 、 —土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；c??計(jì)算結(jié)果可得施工期抗滑安全系數(shù) K 最小為 [K]=31 / 47=32H=32 / 47 理正軟件計(jì)算理正軟件計(jì)算所需參數(shù)表 計(jì)算方式項(xiàng)目施工期穩(wěn)定計(jì)算 穩(wěn)定滲流期穩(wěn)定計(jì)算 水位驟降期穩(wěn)定計(jì)算采用規(guī)范： 水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 3862022計(jì)算工期 施工期 穩(wěn)定滲流期 水位降落期計(jì)算目標(biāo) 安全系數(shù)計(jì)算 安全系數(shù)計(jì)算 安全系數(shù)計(jì)算滑裂面形狀 圓弧滑動(dòng)法 圓弧滑動(dòng)法 圓弧滑動(dòng)法不考慮地震圓弧穩(wěn)定分析法 瑞典條分法 瑞典條分法 瑞典條分法土條重切向分力與滑動(dòng)方向反向時(shí)當(dāng)下滑力對(duì)待 當(dāng)下滑力對(duì)待 當(dāng)下滑力對(duì)待穩(wěn)定計(jì)算目標(biāo) 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面條分法土條寬度 (m) (m) (m)搜索時(shí)圓心步長 (m) (m) (m)搜索時(shí)半徑步長 (m) (m) (m)滑動(dòng)圓心 (,)(m) (,)(m) (,)(m)滑動(dòng)半徑 (m) (m) (m)滑動(dòng)安全系數(shù) 33 / 47軟件計(jì)算結(jié)果（1）施工期穩(wěn)定計(jì)算 最不利滑動(dòng)面: 滑動(dòng)圓心 = (,)(m) 滑動(dòng)半徑 = (m) 滑動(dòng)安全系數(shù) = （2）穩(wěn)定滲流期穩(wěn)定計(jì)算 最不利滑動(dòng)面: 滑動(dòng)圓心 = (,)(m) 滑動(dòng)半徑 = (m) 滑動(dòng)安全系數(shù) = （3）水位驟降期穩(wěn)定計(jì)算最不利滑動(dòng)面: 滑動(dòng)圓心 = (,)(m) 滑動(dòng)半徑 = (m) 滑動(dòng)安全系數(shù) = 安全系數(shù)結(jié)果對(duì)照表34 / 47本設(shè)計(jì)的安全系數(shù)大于校核安全系數(shù)，故本設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定。計(jì)算安全系數(shù) 校核安全系數(shù)施工期穩(wěn)定計(jì)算 滲流穩(wěn)定期穩(wěn)定計(jì)算 水位驟降期穩(wěn)定計(jì)算 35 / 47第 6 章 細(xì)部構(gòu)造 壩頂構(gòu)造壩頂設(shè)置黃泥灌漿碎石路面，壩頂向下游設(shè) 1%橫坡以便匯集雨水，并設(shè)置縱向排水溝，經(jīng)坡面排水排至下游。壩頂設(shè)置攔桿以策安全。 護(hù)坡土石壩的上游面，為防止波浪淘刷、冰層和漂浮物的損害、順壩水流的沖刷等對(duì)壩坡的危害，必須設(shè)置護(hù)坡。土石壩下游面，為防止雨水、大風(fēng)、水下部位的風(fēng)浪、冰層和水流作用、動(dòng)物穴居、凍脹干裂等對(duì)壩坡的破壞，也需設(shè)置護(hù)坡。壩表面為土、砂、砂礫石等材料時(shí)應(yīng)設(shè)專門的護(hù)坡。上下游護(hù)坡均采用碎石、堆石護(hù)坡。碎石護(hù)坡在最大浪壓力作用下的計(jì)算直徑: hmHrKDwR)2(018.???=()(1+32)1/2/3(3+2)= m碎石塊計(jì)算重量: ?= = KN碎石護(hù)坡厚度 ?== m注:經(jīng)計(jì)算對(duì) 的系數(shù)不作修改。36 / 47上游護(hù)坡用于堆石，因其抵御風(fēng)浪的能力較強(qiáng)；下游壩面直接鋪上20cm 的碎石作為護(hù)坡。上游護(hù)坡做至壩頂，下做至死水位以下（加設(shè)計(jì)浪高）。壩頂設(shè)置攔桿以策安全。下游坡面上要設(shè)置表面排水系統(tǒng)，縱橫向排水溝及壩坡與岸坡連接處的排水溝。此外，還應(yīng)布置階梯等通行道路。 反濾層既要求把壩體滲水排除壩外，又要求不產(chǎn)生土壤的滲透破壞，在滲流的出口或進(jìn)入排水處。由于水力坡降往往很大，流速較高，土壤易發(fā)生管涌破壞，為了防止這種滲透破壞，在這些地方應(yīng)設(shè)置反濾層。反濾層一般由 1～3 層級(jí)配均勻，耐風(fēng)化的砂、礫、卵石或碎石構(gòu)成，每層粒徑隨滲流方向而增大，水平反濾層的最小厚度可采用 m，垂直或傾斜反濾層的最小厚度可采用 m，（反濾層應(yīng)有足夠的尺寸以適應(yīng)可能發(fā)生的不均勻變形，同時(shí)避免與周圍土層混摻）。其作用是防止襯砌的護(hù)坡石陷入壩身體中，在上游坡避免沖刷并在庫水位降落時(shí)把壩體的水排出去又不帶走壩體土料。所采用反濾層位于被保護(hù)土的上部，滲流方向主要由下向上見圖。37 / 47在壩殼與心墻、排水設(shè)備與壩殼之間設(shè)置反濾層。壩體心墻部位的反濾層第一層土料的設(shè)計(jì)：由：D 15≤(4～5)d 85 得：反濾層的 D15≤～㎜之間，取D50= ，厚度取為 hc=20cm。同理第二層反濾層土料的設(shè)計(jì)以第一層反濾料土料為被保護(hù)對(duì)象：由： D15 /d85≤（5～ 10）得：反濾層的 D15≤～1㎜之間；D15≥5d 15 得：反濾層的 D15≥㎜；于是選擇反濾層第二層土料為：取D50=㎜，厚度取為 h c =30㎝。102360457864206014102 砂躒石土料級(jí)配圖 反濾層設(shè)計(jì)成果匯總表38 / 47d=～ 1m～～ 第一層 第二層 層 數(shù) 類 型 D50(mm) 厚度 hc (㎝ ) D50(mm) 厚度hc (㎝)非粘性土反濾層土料 20 1 3039 / 47 排水體排水設(shè)備是土石壩的一個(gè)重要組成部分。主要目的是：防止?jié)B流溢出處的滲透變形；降低壩體浸潤線及孔隙壓力，改變滲流方向，增加壩體穩(wěn)定；保護(hù)壩坡，防止凍脹破壞。壩體排水設(shè)備需保證充分地排水能力，能自由地向下游排出全部滲水，同時(shí)應(yīng)按排水反濾原則設(shè)計(jì)，保證壩體及地基土不發(fā)生滲透破壞。土石壩雖有防滲體，但仍有一定水量滲入壩體內(nèi)。設(shè)置壩體排水設(shè)施，可以將滲入壩體內(nèi)的水有計(jì)劃的排出壩外，以達(dá)到降低壩體浸潤線及孔隙水壓力，防止?jié)B透變形，增加壩坡的穩(wěn)定性，防止凍脹破壞的目的。排水設(shè)施應(yīng)具有充分的排水能力，不至被泥沙堵塞，以保證自由地向下游排出全部滲水；同時(shí)能有效地控制滲流，避免壩體和壩基發(fā)生滲流破壞。此外，還要便于觀測和檢修。常用的壩體排水型式有：(1)棱體排水。是一種可靠的，應(yīng)用廣泛的排水型式，可以降低浸潤線，保護(hù)下游坡角不受尾水淘刷，且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用是效果較好的一種排水型式，但石料用量大，費(fèi)用高，與壩體施工有干擾，檢修有干擾。(2)貼坡排水。緊貼下游把破的表面設(shè)置，它由 1～2 層堆石或砌石筑成，在石塊與壩坡之間設(shè)置反濾層。貼坡排水構(gòu)造簡單，用料省，施工方便，易于檢修，但不能降低浸潤線，且易因冰凍而失效，多用于浸潤線很低和下游無水的情況，當(dāng)下游有水時(shí)還應(yīng)滿足波浪爬高的要求。(3)褥墊排水。它是伸展到壩體內(nèi)的一種排水設(shè)施，在壩基面上平鋪一層厚約 ～ 的塊石，并用反濾層包裹。褥墊伸入壩體內(nèi)的長度應(yīng)根據(jù)滲流計(jì)算確定，對(duì)粘性土均質(zhì)壩不大于壩底寬的 1/2，對(duì)砂性土均質(zhì)壩不大于壩底寬的 1/3。40 / 47褥墊排水可有效降低浸潤線，但對(duì)地基不均勻沉陷適應(yīng)性差。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、土料、心墻型式等選擇排水型式，也可以將幾種不同的排水型式組合在一起，形成綜合式排水。貼坡排水不能降低浸潤線,所以不采用:褥墊排水對(duì)地基不均勻沉降適應(yīng)性差所以也不采用:雖然棱體排水用料大,費(fèi)用高 ,但此處有豐富的土料礦石,而且棱體排水能降低浸潤線和增加穩(wěn)定,故選它。按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位 1m 為原則，堆石棱體內(nèi)坡取1:，外坡取 1:，頂寬 。取棱體排水體高 8m。結(jié)論：排水設(shè)備選擇為棱體排水，內(nèi)坡坡率 1:，外坡坡率 1:，頂寬 ，高 8m。 8棱 體 排 水1:.51: 3厚20cm碎 石 護(hù) 坡壩 體 反濾層布置41 / 47 馬道為了攔截雨水，防止壩面被沖刷，同時(shí)便于交通、檢測和觀測，并且利于壩坡穩(wěn)定，下游常沿高程每隔 10～30 m 設(shè)置一條馬道，其寬度不小于 m，馬道一般設(shè)在坡度變化處。本壩 752m、732m 處設(shè) 馬道