【正文】 平均爬高： （36）)(?正常運(yùn)用情況：= = =)().739.?8192非正常運(yùn)用情況：h = = =)(.).(18. 732 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)16平均周期： = （37mTmh）正常運(yùn)用情況：T = = =.非正常運(yùn)用情況：T = = =平均波長(zhǎng)：正常運(yùn)用情況：v=（33） 、 （34）得h= = =.?l= = == = 為深水波l.= =?非正常運(yùn)用情況：v=（ 33） 、 （34）得h=l== = = =.?計(jì)算波浪爬高正常運(yùn)用情況：h==57m = =. 查表 34 得： =%1R非正常運(yùn)用情況：= = = 查 34 得： =%1R表 34 不同累計(jì)頻率下的爬高與平均爬高比值（ mpR）hm 1 2 4 5 10 14 20 30 50 ～ p(%) 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)17 . =mRmwlhK21?? 正常運(yùn)用情況： = = mhl = = ? 非正常運(yùn)用情況： = = = = ?故 正常運(yùn)用情況： R=?= m非正常運(yùn)用情況： R= = m綜合以上可以得到： =R + e + A =++= m正 常y正 常 正 常 正 常非 正 常= R + e + A =++= m非 正 常 非 正 常 非 正 常壩頂高程計(jì)算計(jì)入表 35 中表 35 壩頂高程計(jì)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(jì)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(yùn)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(jì)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(jì)大壩壩高 71m 屬于高壩，壩頂高度擬定為 12m. 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)18 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(zhǎng)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 .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(shí)，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： ～1：210～20 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(shí)便于交通、檢測(cè)、觀測(cè)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(rùn)線，防止壩坡凍脹，保護(hù)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(qiáng)度足夠時(shí)，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。 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)19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(qiáng)度等水力學(xué)特性也相應(yīng)的發(fā)生變化，滲流分析將為壩體內(nèi)各部分土的飽水狀態(tài)的劃分提供依據(jù)；②確定對(duì)壩坡穩(wěn)定有較重要影響的滲流穩(wěn)作用力；③進(jìn)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(yàn)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(huì)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(rùn)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(jiǎn)單實(shí)用，同時(shí)也具有一定的精度。本設(shè)計(jì)采用水力學(xué)方法進(jìn)行滲流分析。根據(jù)電擬試驗(yàn)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(jì)算： （41）m21???式中： 為壩的上游邊坡系數(shù)1m土石壩不透水地基滲透計(jì)算，下游有棱體排水時(shí)：(1)下游無水時(shí)：見圖 41a 所示。 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)20(a)下游無水 (b)下游有水圖 41 有排水的均質(zhì)土壩滲透計(jì)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(rùn)線將進(jìn)入排水體時(shí)下降加快，進(jìn)入排水體后則驟降。壩體內(nèi)浸潤(rùn)線為拋物線，選用 O 點(diǎn)做原點(diǎn)的坐標(biāo)系且作為拋物線的焦點(diǎn)，原點(diǎn)處拋物線 y 的坐標(biāo)值為 ，焦點(diǎn)至原點(diǎn)的水平距離 有拋物線性質(zhì)可知0hgL，拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 y 2=2px+C 根據(jù)已知條件可求得： 20hLg? （42）02??此式滿足邊界條件 x=l 時(shí) y= 代入得：1H （43）Lh?20通過 x 處斷面的流量為： 即：xhyKq20? （44）202y?與式 41 聯(lián)立可知： （45）0hq?由式（43 ）求 ，式（45）計(jì)算 q，由式（44）繪制浸潤(rùn)線。0h（2）下游有水時(shí)如圖 41b 所示 近似把 高度內(nèi)的壩體視為不透水，即參照式（43）求出 值。式中 換為 、2H 0H11H，即 （42 LHh???2120)(6）計(jì)算滲流量 （47hKq2)(20?） 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)21用式 41 繪制浸潤(rùn)線(x 軸與下游水面一致)。應(yīng)假定 高度內(nèi)壩體不透水與實(shí)際不符，2H算出 偏大，引起繪制的浸潤(rùn)線偏高，計(jì)算壩的穩(wěn)定是偏于安全，q 偏小。0h 滲流計(jì)算 正常蓄水位時(shí)的滲流分析上游水位為 ，下游相應(yīng)水位為 m 則上游水深 == m，下游1H水深 == m。 2HL?= == m1?6432? =（148141）3+12+（148102）（ ）= m1 L= + L =+= m1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =2?Kq由資料可知 K= ㎝/s10.?則滲流量為：q= 9 = ㎡/s84.?810.??代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 41 中.表 41 正常蓄水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值X 0 10 30 50 70 90 110 120 130 150y 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的滲流分析上游洪水位為 ，下游相應(yīng)水位為 m 則上游水深 ==， 1H下游水深 == 2HL?= = = m1m?6532? =（148142）3+12+（148102）（ ）=135 m1 L= + L =+135= m1 代入式 45 得 = =???210)( )15(2?? 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)22代入式 46 有 =)57(????Kq則滲流將為：q= 1 = ㎡/s0481??代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=15x+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 42 中.表 42 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 校核洪水位時(shí)的滲流分析上游校核洪水位為 m，下游相應(yīng)水位為 m 則，上游水深 == m ，下游水深 == m 2HL?= = = m12??=（）3+12+（148102）（）= m1L= + L =+= m1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =)74(2?Kq則滲流將為：q= 5 = ㎡/s810.?83?代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 43 中.表 43 校核洪水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 滲流分析將前面三種工況計(jì)算所得的滲流曲線繪制在圖 42 中。由圖中所示三種狀況下的滲流曲線沒有相交，說明滲流分析結(jié)果是合理的。 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)23圖 42 滲流曲線圖5 穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析是確定壩的設(shè)計(jì)剖面和評(píng)價(jià)壩體安全的依據(jù)。穩(wěn)定分析的可靠程度對(duì)壩體的經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重要的影響。 計(jì)算工況與安全系數(shù)（1）穩(wěn)定滲流期。校核兩種工況的上、下游穩(wěn)定：①水庫水位處于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位，下游為相應(yīng)水位，屬于正常運(yùn)用條件；②水庫水位處于校核洪水位，下游為相應(yīng)水位，屬于非常運(yùn)用條件Ⅰ。（2）水庫水位驟降。水庫水位處于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位，下游為相應(yīng)水位，屬于正常運(yùn)用條件。按 SL 2742022《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，壩坡抗滑穩(wěn)定的最小安全系數(shù)根據(jù)壩的級(jí)別，參照表 51 加以選取。表 51 壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)壩的級(jí)別 1 2 3 5正常運(yùn)用條件 非正常運(yùn)用條件Ⅰ 非正常運(yùn)用條件Ⅱ 表 51 中的安全系數(shù)適用于計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普和摩根斯頓普萊斯法等。采用瑞典圓弧法時(shí)，對(duì) 1 級(jí)壩正常運(yùn)用條件要求最小安全系數(shù)不低于 ，其他情況可較表中數(shù)值減小 8%。 123456：均質(zhì)土石壩樞紐建筑物設(shè)計(jì)24 穩(wěn)定分析基本原理及方法本設(shè)計(jì)采用圓弧法，其基本原理為假定滑動(dòng)面為一圓柱面。將滑動(dòng)面內(nèi)的土體看作剛體，失穩(wěn)時(shí)該土體繞圓弧的中心旋轉(zhuǎn)，沿著壩軸線方向取單寬壩段按平面問題進(jìn)行分析。計(jì)算時(shí)將滑動(dòng)面以上的土體分成若干鉛直土條，求出各土條對(duì)圓弧中心的抗滑力矩之和以及滑動(dòng)力矩之和。二者之比為該滑弧抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) cK圓弧法有分兩種：畢肖普法和瑞典圓弧法，本設(shè)計(jì)采用瑞典圓弧法。 最危險(xiǎn)滑弧圓心范圍的確定如圖 51，做點(diǎn) 、 ， 點(diǎn)的方向由壩坡坡度查表 52 而得 、 角來確定。1M2 1?2同時(shí)在壩坡中部上方、壩線中點(diǎn)鉛垂線與法線之間半徑為（1/2 ～3/4 ）L 的范圍內(nèi)，L