【正文】 工況 正常設(shè)計校核坡降J斷面33工況正常設(shè)計校核坡降J填筑土料的安全坡降，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般為5～10，由上表可知逸出點的滲透坡降均小于4，故而認(rèn)為滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻設(shè)有反濾層，故而認(rèn)為不會發(fā)生滲透破壞。 成果分析與結(jié)論 工程采用心墻、混凝土防滲墻，粘土截水槽作為防滲措施。單寬滲流量相對較小，考慮繞壩滲流以及巖基透水、防滲墻的滲透系數(shù)可能取值偏小等因素，估計滲透流量會略有增大。但認(rèn)為壩的滲透坡降仍滿足設(shè)計要求。 穩(wěn)定分析計算土石壩在自重、水荷載、滲透力和地震荷載等作用下，若剖面尺寸不當(dāng)或壩體、壩基土料的抗剪強(qiáng)度不足，壩體或壩體連同壩基有可能發(fā)生失穩(wěn)。當(dāng)壩基內(nèi)有軟弱夾層，有可能發(fā)生塑性流動。另外，飽和細(xì)沙受地震作用還可能發(fā)生液化失穩(wěn)。土石壩穩(wěn)定分析的目的在于分析壩體及地基在各種不同的工作條件下可能發(fā)生的失穩(wěn)形式，檢驗其穩(wěn)定性，并經(jīng)反復(fù)修改確定出經(jīng)濟(jì)斷面。本設(shè)計中的穩(wěn)定分析，主要指邊坡的抗滑穩(wěn)定。穩(wěn)定分析計算的目的在于分析壩坡在各種不同工作條件下可能產(chǎn)生的失穩(wěn)形式，校核其穩(wěn)定性。土石壩滑滑動面的形狀與壩體結(jié)構(gòu)，壩基地質(zhì)條件及壩的工作條件有關(guān)，大致有以下幾種：曲線滑動面、折線滑動面及復(fù)式滑動面等三種。曲線滑動面為頂部陡而底部漸緩的曲面，曲面近似圓弧。穩(wěn)定分析中多以圓弧代替，多發(fā)生在粘性土坡中。折線滑動面多發(fā)生在非粘性土坡，如薄心墻壩、斜墻壩壩體中。當(dāng)土坡進(jìn)水時，滑動面折點一般在水位附近。復(fù)式滑動面多發(fā)生在厚心墻壩或由粘土及非粘土構(gòu)成的多種土質(zhì)壩中。當(dāng)壩基內(nèi)有軟弱夾層時，滑動面不再往下深切，而是夾層形成曲直面組合復(fù)式滑動面。土石壩所受的荷載包括壩體自重，滲透壓力，孔隙水壓力，地震荷載等。其中，我們考慮了壩體自重及地震荷載兩種力。在考慮壩體自重的時候，應(yīng)根據(jù)其位于水上，上下的情況分別選取濕容重，浮容重計算。 計算方法以折線滑動法為理論基礎(chǔ)，相關(guān)公式見SL2742001《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》、《土力學(xué)》、《水工建筑物》等參考文獻(xiàn)，并假設(shè)滑動面只在壩殼中，而防滲體不連同壩殼一起滑動。對于部分浸水的非粘性土壩坡，由于水上與水下的物理性質(zhì)不同，滑裂面不是一個平面，而是近似折線面，如圖43所示心墻壩的上游壩坡。圖中ADE為任一滑裂面，折點D在上游水位處，以鉛直線DE將滑動土體分為兩塊，其重量分別為W1，W2 ，假定條塊間作用力為P1 ，其方向平行DC 面，兩塊土體底面的抗剪強(qiáng)度分別為，則 圖43 非粘性土坡穩(wěn)定計算簡圖土塊BCDE的平衡式為 （411）土體ADE的平衡式為： （412）由以上二式聯(lián)立，可以求得安全系數(shù) K 。 工況選擇與穩(wěn)定計算成果 穩(wěn)定計算中需選取不利工況和不利部位進(jìn)行穩(wěn)定計算，穩(wěn)定計算中需選取不利工況和不利部位進(jìn)行穩(wěn)定計算，本設(shè)計中對上下游坡分別計算以下幾種工況下的安全系數(shù)：上游坡： 1）1/3壩高水深H = 31 m ； 2） ； 3）正常蓄水位2836m；下游坡： 4）設(shè)計洪水位 ； 5） 。計算以上幾種工況下的上下游壩坡的最小安全系數(shù)，計算成果見表48表48 各種工況上下游壩坡穩(wěn)定計算成果部 位組合情況安全系數(shù)K最小安全系數(shù)Kmin 上 游坡（1）1/3壩高水深H=31m（2）死水位2796m（3）正常蓄水位2836m 下 游坡 （4）（5） 穩(wěn)定成果分析 主要建筑物土壩的等級為Ⅱ級，查規(guī)范可知其壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)應(yīng)滿足以下條件：，非常運(yùn)用條件Ⅰ，非常運(yùn)用條件Ⅱ。表57中各工況下的安全系數(shù)均滿足要求。 大壩基礎(chǔ)處理 相對于混凝土壩而言，土石壩對地基的要求是較低的。但從解決地基滲漏、承載力、振動液化等問題考慮，通常需對不同地基采用不同的處理方案，從而使土石壩建設(shè)經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。設(shè)計中根據(jù)壩基的實際情況對河床段與河岸段分別進(jìn)行地基處理。 河床地基處理 1. 滲流控制方案 條件允許時優(yōu)先考慮垂直防滲方案，因為垂直防滲設(shè)施能可靠而有效地截斷壩基滲透水流，在透水層較淺（10 m~15 m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20 m，最大達(dá)32 m，施工比較困難，不宜采用。又由于河床有孤石，采用鋼板樁也較困難，造價也高。帷幕灌漿在此地也存在可灌性問題。混凝土防滲墻方案，施工快、材料省、防滲效果好，且適用于覆蓋層較厚的砂礫石地基，因此采用此方案。 m。 防滲墻深入河床沖積層，底部嵌入基巖，上部則與心墻連接，以增加接觸滲徑。由于防滲墻兩側(cè)沖積層易沉陷，引起防滲墻頂部粘土心墻與兩側(cè)粘土心墻的不均勻沉陷而導(dǎo)致裂縫，為此防滲墻頂部做成尖劈型，兩側(cè)以高塑性粘土填筑，以適應(yīng)不均勻沉陷。同時也可保證土體與墻體在不均勻沉陷過程中能緊密相貼而不至于形成空隙而集中滲漏， m，底部深入基巖1 m， m。詳見下文的構(gòu)造設(shè)計。、材料及布置 混凝土截水墻（人工開挖深槽）：一般是上部的12 m15 m厚的透水層，敞口開挖明槽，填筑土截水墻，下部10余米開挖直槽，澆筑混凝土截水墻。適用于無造孔機(jī)具而建造混凝土截水墻。 土截水墻：要求壩基沖擊層小于15m，以使截水墻達(dá)到基巖表面，否則在截水槽的深度開挖中，槽壁的穩(wěn)定不易保持。 防滲鋪蓋：是一種水平防滲設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單、可靠、造價低廉。當(dāng)采用鉛直防滲設(shè)備有困難或不經(jīng)濟(jì)時可采用這種型式。這種處理方式不能完全截斷滲流，但可增長滲徑、降低滲透坡降、減少滲流量。 泥漿槽防滲墻：在較厚的透水地基上開挖泥漿槽，不但非常困難，而且工程量大，所需的防滲墻體厚，墻體回填的不均勻沉陷難于控制?；炷练罎B墻（機(jī)鉆造孔槽）：當(dāng)透水壩基的厚度大于31 m時，如用土撐法開挖直井，澆筑混凝土截水墻，則施工困難，工期長，造價高，故應(yīng)采用機(jī)械造孔，澆筑混凝土防滲墻。 混凝土防滲墻有柱列式混凝土防滲墻和板槽式混凝土防滲墻兩種形式，柱列式是用沖擊鉆或回轉(zhuǎn)鉆將砂卵石層鉆成圓孔。鉆孔時用泥漿固壁，并帶出鉆屑；鉆到基巖后，用循環(huán)泥漿清除孔底碎屑，在泥漿下澆筑混凝土。板槽式是用沖擊鉆或挖溝機(jī)在砂卵石層中造成直立槽孔，造孔時用泥漿固壁，并帶出鉆屑；鉆到基巖清孔后，在泥漿下澆筑混凝土墻。 針對本壩址具體情況，并根據(jù)以往經(jīng)驗，對于透水層厚度為30 m60 m的情況，采用板槽式混凝土防滲墻比較合適，設(shè)計中采用這種形式。 混凝土防滲墻對材料有如下要求：①應(yīng)有足夠的抗?jié)B能力及耐久性，能防止環(huán)境水的侵蝕和溶蝕；②有一定強(qiáng)度，能滿足壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力等各項強(qiáng)度的要求；③要求有良好的流動性、和易性以及在運(yùn)輸過程中不發(fā)生離析現(xiàn)象，且能在水下硬化，骨料粒徑不宜過大等，以便于用導(dǎo)管法在泥漿下澆注。防滲墻布置于斜心墻之下，從防滲角度來看偏上游為好，但從防裂角度來看偏下游一點為好，綜合考慮布置于心墻底面中心偏上 反濾層設(shè)計 在滲流出口與進(jìn)入排水處，滲透坡降較大，流速較高，土壤易發(fā)生滲透變形。為防止土體在滲流作用下發(fā)生滲透變形，在壩殼與防滲體之間、排水與壩體之間須設(shè)置反濾層。被保護(hù)土為無粘性土料，且不均勻系數(shù)Cu≥58時，其第一層反濾層的級配應(yīng)按下式計算確定： D15/d85≤4～5 （413） D15/d15≥5 （414）式中：D15——反濾料粒徑，小于該粒徑土占土總重的15%d85——被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的85%d15——被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑土占土總重的15% 對于以下的情況，按下列方法處理后，仍可以用上面的方法來判斷選取反濾層：① 對于不均勻系數(shù)Cu8的被保護(hù)土，宜取Cu≦58的細(xì)粒部分的d8d15作為計算粒徑；對于級配不連續(xù)的被保護(hù)土，應(yīng)取級配曲線平段以下（一般是15mm粒徑）細(xì)粒部分的d8d51做為計算粒徑。（本設(shè)計的土料屬于這種情況。）② 當(dāng)?shù)谝粚臃礊V層的不均勻系數(shù)Cu58時，應(yīng)控制大于5mm的顆粒含量小于60%，選用5mm以下的細(xì)粒部分的d8d15作為計算粒徑。（2）當(dāng)被保護(hù)土為粘性土?xí)r，其第一層反濾層的級配應(yīng)按下列方法確定：① 濾土要求，而采用不同的方法。當(dāng)被保護(hù)土含有大于5mm顆粒時，及按小于5mm顆粒級配的d85作為計算粒徑。當(dāng)被保護(hù)土不含大于5mm顆粒時，及按全料的d85作為計算粒徑。%的土，其反濾層可按下式確定：D15≦9d85 （415）當(dāng)9d85≦。%85%的土，其反濾層可按下式確定： D15≦（本設(shè)計的土料屬于這種情況） （416）%39%的土，其反濾層按下式確定： D15≦+（40A）（）/25 （417）式中 ，%。若4d85≦。② 排水要求D15≥4d15 （418）式中的d15應(yīng)為全料的d15，當(dāng)4d15。 選擇第二、第三層反濾料時也按以上方法確定。但選擇第二層反濾料時，以第一層為被保護(hù)土；選擇第三層時以第三層為被保護(hù)；以此類推。根據(jù)這些原則設(shè)計各個反濾層。反濾層的厚度應(yīng)根據(jù)材料的級配，料源，用途等情況綜合確定。水平反濾層的最小厚度可采用30cm，垂直或傾斜的反濾層的厚度可采用50cm。采用機(jī)械化施工時，最小的水平厚度視施工方案而定。設(shè)計結(jié)果防滲體部位：第一層D15=,使用1＃下料場；第一層反濾層與壩殼之間，D15/d85 ≤ 4～5 D15/d15 5滿足反濾要求，不需要設(shè)置第二層反濾層排水部位： 第一層D15=8mm 厚50cm,，使用4＃上料場。 護(hù)坡設(shè)計土石壩的上下游一般都要設(shè)置護(hù)坡。上游護(hù)坡的作用是為防止波浪淘刷，冰層或漂浮物的損害，順壩水流沖刷等危害；下游護(hù)坡的作用是防止雨水沖刷，風(fēng)浪，冰層和水流、動物、凍脹干裂等對壩的破壞。如下游坡是由堆石，卵石，碎石砌成，可不設(shè)護(hù)坡。干砌石護(hù)坡在最大局部浪壓力下所需的換算球形直徑D、質(zhì)量Q、平均粒徑D50、平均質(zhì)量Q50按以下諸式計算： (419) (420)式中：D、 D50——石塊的換算球形直徑和平均粒徑，m； Q 、Q50——石塊的質(zhì)量和平均質(zhì)量，t； Kt——隨坡率變化的系數(shù)，對m=，Kt=；Ρk、ρw——石塊和水的密度護(hù)坡厚度t按下式計算: 當(dāng)Lm/hp≤15時； (421)當(dāng)Lm/hp〉15時； (422)式中:Lm——平均波長，m；hp——累積頻率為5%的波高,m上游坡采用干砌石，該型式護(hù)坡抵御風(fēng)浪的能力較強(qiáng)，；。上游坡上做至壩頂，下做到死水位以下6m，；下游坡做到排水頂部。 壩頂布置 壩頂設(shè)置黃泥灌漿碎石路面，壩頂向下游設(shè)2%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。 構(gòu)造見下圖。 第五章 泄水建筑物設(shè)計 泄水方案選擇壩址地帶河谷較窄、土坡較陡、山脊高，經(jīng)過比較樞紐布置于河灣地段。由于兩岸山坡陡峻，無天然埡口，如采用明挖溢洪道的泄洪方案，開挖量大，造價較高，故采用隧洞泄洪方案。為縮短長度、減少工程量，隧洞布置于凸岸(右岸)，采用“龍?zhí)ь^”無壓泄洪的型式與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合，導(dǎo)流期間用低位進(jìn)水口，導(dǎo)流任務(wù)完成后抬高進(jìn)水口建成泄洪洞，進(jìn)口段與洞身以豎曲線及斜井相連，并封堵原低位進(jìn)口段。這樣可以節(jié)省工程量、降低造價。這樣無壓隧洞一般能適應(yīng)較差的圍巖條件，但水力學(xué)問題較復(fù)雜，設(shè)計中須注意防空蝕問題，水流挾沙時還要考慮抗磨蝕。高速水流段應(yīng)盡量直線等寬布置，否則將出現(xiàn)沖擊波。，還與導(dǎo)流洞結(jié)合設(shè)置了放空洞。 泄水隧洞選線與布置 隧洞從進(jìn)口到出口存在平面上和剖面上選線與定位問題。它關(guān)系到工程造價和運(yùn)用可靠性，應(yīng)根據(jù)隧洞的用途，綜合考慮地形、地質(zhì)、水力學(xué)、施工、運(yùn)行、沿線建筑物、樞紐總布置以及對周邊環(huán)境影響等因素，在勘測基礎(chǔ)上，擬定不同方案進(jìn)行技術(shù)比較選定。 本工程中樞紐布置于河彎地段，從地形上來看，左岸山坡陡于右岸，且若布置隧洞則其出口處偏離主河道太遠(yuǎn)，水流條件不好，所以隧洞應(yīng)該布置于右岸；從地質(zhì)來看該山梁除了表面有一層較深的風(fēng)化巖外，下部大部分為堅硬玄武巖，強(qiáng)度較高，巖體中夾雜幾條破碎帶，但走向大多數(shù)與隧洞軸線成較大角度。因此將泄洪隧洞、防空洞以及引水發(fā)電隧洞布置于右岸凸出的山梁中。 隧洞的體型設(shè)計 進(jìn)口建筑物 由于進(jìn)口岸坡地質(zhì)條件較差，覆蓋層較厚，因而采用塔式進(jìn)口，塔頂設(shè)有操作平臺和啟閉機(jī)室。由于塔身獨立于水庫中，其與岸坡及壩頂?shù)慕煌ū仨毥üぷ鳂?，水平截面采用矩形?. 堰面曲線（以堰頂為坐標(biāo)原點） 采用WES型堰面曲線，方程為： = ，式中定型設(shè)計水頭Hd＝11m。堰頂上游