【導(dǎo)讀】礎(chǔ)上，通過調(diào)洪演算得到堰頂高程及溢流堰空口凈寬，并得到設(shè)計水位及其流量，校核水位及其流量。通過壩址及壩型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較及定性分析，定出壩軸線。的位置，其壩型定為土石壩，然后對大壩進(jìn)行全面的設(shè)計。對壩體排水及壩坡，粘土防滲墻進(jìn)行防滲設(shè)計。有代表性的剖面進(jìn)行設(shè)計，計算滲透流量及逸出水深。并畫出斜墻處的流網(wǎng)圖，計算滲流溢出點的滲透坡降，確定是否滿足要求。土石壩壩基處理是分析河床部分及壩肩，選擇適宜的滲流控制方案。分別設(shè)計壩防滲體及排水設(shè)備，并對防滲體及排水部位進(jìn)行反濾。層設(shè)計，確定壩頂布置。土石壩壩頂不能溢流，故采用隧洞泄洪。隧洞要設(shè)計進(jìn)口部分，洞身尺寸及出。進(jìn)行必要的水力計算和靜力計算，驗證建筑物的輪廓尺寸和各部分的結(jié)。然后對隧洞細(xì)部及放。最后進(jìn)行施工組織設(shè)計，包括施工導(dǎo)流計劃和施工控制性進(jìn)度。

　　

【正文】 為 ～ ，非常運用時不低于校核洪水位。最終擬定斜墻頂部高程河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 32 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 32 校核 67512河床沖積層：3：3.25混凝土防滲墻：正常 設(shè)計 ?2824m。斜墻頂部以上留有厚 3m的砂礫保護(hù)層，可滿足當(dāng)?shù)乇鶅龊透稍锖穸取Ｐ眽Φ捻敽袢?5m，滿足 3m 以上機(jī)械施工要求。 斜墻兩側(cè)的邊坡一般在 1:至 1: 之間，故取為 1:。 斜墻底部最小厚度由粘土 的允許坡降決定，一般要求不小于水頭的 1/5。壩體投入運行后最大作用水頭 ,因此斜心墻厚度應(yīng)不小于 。斜墻采用 1： 坡率時底寬為 ,滿足滲透坡降要求。 壩基排水 河床中部及左岸壩基覆蓋層較厚，采用 混凝土防滲墻 ，防滲效果好；右岸隨著覆蓋層的逐漸減薄，改用 粘土截水墻 方案，采用該形式結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，防滲效果達(dá)到要求。 防滲墻的厚度應(yīng)根據(jù)防滲要求以及強(qiáng)度決定?；炷练罎B墻的允許坡降可達(dá)40～ 80，防滲墻強(qiáng)度計算涉及因素較多，較復(fù)雜，目前還沒有成熟 的方法。參照已建工程，本設(shè)計中取混凝土防滲墻厚度為 。同時為增加混凝土的柔性，使之適應(yīng)較大的變形而不發(fā)生裂縫，在混凝土中摻加 20%的粘土。防滲墻位置在斜墻底面中部偏下。 基礎(chǔ)防滲墻要與壩的防滲體以及地基相對不透水層連成一個整體。防滲墻深入壩體防滲體的長度由接觸面允許坡降決定，設(shè)計中防滲墻伸入 。為使防滲墻與壩體防滲體連接良好，將防滲墻頂端做成楔形體，頂部填以高塑性土（詳見細(xì)部構(gòu)造）。 右岸的粘土截水墻底寬根據(jù)回填土的允許坡降決定。截水墻上游坡率為 1：，下游坡率為 1： 。為加強(qiáng)截水墻與 基巖之間的結(jié)合，防止集中滲流，于巖基上建混凝土齒墻。由于巖石裂隙發(fā)育，另設(shè)灌漿孔進(jìn)行灌漿處理（詳見細(xì)部構(gòu)造）。截水墻底部寬度沿壩坡逐漸變化，大壩典型剖面圖見圖 62。 圖 62 大壩典型剖面圖 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 33 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 33 滲流計算 滲流計算的任務(wù)是：確定壩體和壩基的滲流量；確定壩坡逸出段，判斷其滲透穩(wěn)定性。 滲流計算應(yīng)包括以下內(nèi)容 : 1 確定壩體浸潤線及其下游出逸點的位置 ,繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢線分布圖或流網(wǎng)圖 。 2 確定壩體與壩基的滲流量 。 3 確定壩坡出逸段與下游壩基表 面的出逸比降以及不同土層之間的滲透比降 。 4 確定庫水位降落時上游壩坡內(nèi)的浸潤線位置或孔隙壓力 。 5 確定壩肩的等勢線滲流量和滲透比降 . 滲流計算應(yīng)包括以下水位組合情況 : 1 上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位 。 2 上游設(shè)計洪水位與下游相應(yīng)的水位 。 3 上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位 。 4 庫水位降落時上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況 . 滲流計算應(yīng)考慮壩體和壩基滲透系數(shù)的各向異性，計算滲透流量時宜采用土層滲透系數(shù)的大值平均值 .計算水位降落時的浸潤線宜用小值平均值。 對 1級， 2級壩和高壩應(yīng)采用數(shù)值法計算確定滲流場的 各種滲流因素對其他情況可采用公式進(jìn)行計算；對地質(zhì)復(fù)雜的情況可采用反算方法校核和修正各項水文地質(zhì)參數(shù)；岸邊的繞壩滲流和高山峽谷的高土石壩應(yīng)按三維滲流用數(shù)值法，計算地質(zhì)條件復(fù)雜時可用模擬試驗作相互印證。 土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和均質(zhì)壩庫水位降落時計算上游壩體內(nèi)的自由水面位置 1級， 2級壩和高壩應(yīng)用數(shù)值法計算其他情況可用公式計算。 采用公式進(jìn)行滲流計算時對比較復(fù)雜的實際條件可作如下簡化： 1 滲透系數(shù)相差 5倍以內(nèi)的相鄰薄土層可視為一層采用加權(quán)平均滲透系數(shù)作為計算依據(jù)； 2 雙層結(jié)構(gòu)壩基如下臥土層較厚且其滲透系數(shù)小于上覆土 層滲透系數(shù)的 1/100時，可將下臥土層視為相對不透水層； 3 當(dāng)透水壩基深度大于建筑物不透水底部長度的倍以上時可按無限深透水壩基情況估算。 滲流計算方法 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 34 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 34 選擇水力學(xué)方法解決土壩滲流問題。根據(jù)壩體內(nèi)部各部分滲流狀況的特點，將壩體分為若干段，選河床中部斷面 II（ 2750 高程） 及左右河岸兩個典型斷面Ⅱ Ⅱ （ 2788 高程） 、Ⅲ Ⅲ （ 2800 高程） ，應(yīng)用達(dá)西定律 q=k*J*A,近似解土壩滲流問題。計算中假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點的滲透坡降相等。無壓滲流通過達(dá)西定律的一二次積分式，有壓滲流為一次式。 通 過防滲體流量： qⅠ =K(H2H12)/2δ + K2(H1T1)T/D 通過防滲體后的流量： qⅡ =K1(H12T12)/2L1 + KT(H1T1)T/(L+) H—上游水深 ； H1—通過心墻后浸潤線高度； δ —心墻防滲體厚，取平均厚度（δ 上 +δ 下 ） /2； K2—防滲墻滲透系數(shù) ,取 1 109厘米 /秒 (防滲墻混凝土要求抗?jié)B性達(dá)到 W8 以上 ,W8對應(yīng)的 k 為 *108cm/s,故取 1*109cm/s)； T—透水地基的深度； D—防滲墻的厚度； K1—心墻后壩殼的滲透系數(shù)， 2 102厘米 /秒 ； T1—下游水深 ； KT—地基透水層的滲透系數(shù) 沖積層的滲透性能 ，經(jīng)抽水試驗后得，滲透系數(shù) k值為 3 102厘米 /秒 ~1 102厘米 /秒，本例取 2 102厘米 /秒。 假設(shè)： 1）不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用； 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很大，認(rèn)為不會形成逸出高度； 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(rèn)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。 計算斷面與計算情況 對河床中間斷面Ⅰ Ⅰ （ 2750 高程） 以及左右岸坡段各一斷面Ⅱ Ⅱ （ 2788高程） 、Ⅲ Ⅲ（ 2800 高程）三個典型斷面進(jìn)行滲流計算 ，計算按正常蓄水和設(shè)計洪水兩種情情況進(jìn)行。 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 35 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 35 圖 63 滲流計算示意圖 計算結(jié)果 滲流計算結(jié)果匯于表 64 計算情況 計算項目 正常蓄水位 設(shè)計洪水位 校核洪水位 上游水深 H （ m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 下游水深 T1 （ m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ 0 0 0 Ⅲ Ⅲ 0 0 0 逸出水深 h （ m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 單寬流量 q (106m3/) Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 表 64 滲流計算結(jié)果匯總表 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 36 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 36 滲透穩(wěn)定分析 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很小，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按允許坡降估計問題也不大。 在斜心墻的逸出點，滲透坡降較大，設(shè)計中采用流網(wǎng)法予以驗算 ,對各斷面繪制流網(wǎng)圖，計算出逸出點坡降。 填筑土料的安全坡降，根據(jù)實踐 經(jīng)驗一般為 5～ 10，所以滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻射有反濾層，認(rèn)為 不會發(fā)生滲透破壞 。 成果分析與結(jié)論 工程采用斜墻、混凝土防滲墻作為防滲措施?？倽B流量與類似工程相比很小。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。 土料設(shè)計 筑壩材料的設(shè)計與土壩結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方法以及工程造價有關(guān)，一般力求壩體內(nèi)材料分區(qū)簡單，就地、就近取材，因材設(shè)計。 土石壩壩體主要由壩殼、防滲體、排水設(shè)備以及護(hù)坡等組成。由于它們 工作條件不同，因而對材料要求也不同。筑壩材料應(yīng)具有與其使用目的相適應(yīng)的工程性質(zhì)，并具有良好的長期穩(wěn)定性。 粘性土料設(shè)計 計算公式 粘性土料的填筑密度以壓實干容重為設(shè)計指標(biāo)，并按壓實度確定： P = ?d/?dmax 式中： P————— 填土的壓實度； ?d———— 設(shè)計填筑干容重； ?dmax———— 標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗最大干容重。 對Ⅰ、Ⅱ級壩和各種等級的高壩 P應(yīng)不低于 ～ ；對Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級壩（高壩除外）應(yīng)不低于 ～ 。 設(shè)計最優(yōu)含水量取在塑限附近略高于塑限 ，可用下式擬定： ω= ω p+IlIp 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 37 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 37 式中： ω p———— 土料的塑限； Ip————— 土料的塑性指數(shù)； Il————— 土料的液性指數(shù)，高壩可取 ～ ，低壩可取 ～。 粘性土料實際所能達(dá)到的最大干容重為： ?d = ?s(1Va)/(1+w?s/?0) 式中： Va————— 壓實土體單位體積中的含氣率，粘土 ，壤土 ，砂壤土 ； ?s————— 土粒容重； ω ———— 填筑含水量。 計算結(jié)果 粘性土料設(shè)計的計算成果見表 65。 表 65 粘性土料設(shè)計成果表 土料的選用 料 場 比 重 GS 最大 容重 ?dmax 設(shè)計 干容重 ?d 塑限 含水量 ω p 塑性指數(shù) Ip 填筑 含水量 ω 自然 含水量 孔隙比 e 內(nèi)摩擦角 φ 粘 聚 力 滲透 系數(shù) 106 1下 6 4 7 7 2下 0 1 0 23.0 1上 7 0 7 25.0 2上 0 3 0 38.0 3下 0 0 0 17.0 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 38 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 38 防滲土 料經(jīng)壓實后，應(yīng)具有足夠的防滲性。土料還應(yīng)該具有足夠的塑性，使之能適應(yīng)壩體及壩基的變形而不致產(chǎn)生裂縫。 已經(jīng)探明上，下游共有 5個料場，總儲量為 190 萬 m3 ，因地理位置不同，各料場的物理性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”為原則 。 2下 料場滲透系數(shù)偏大，為 *106 而不采用。其余四個料場物理，力學(xué)性質(zhì)相差不是太大，基本上能滿足筑壩要求。 3下 、 1下 料場塑性指數(shù)小于 20（其余大于 20） 1上 、 2上 料場塑性指數(shù)偏大，對施工不便，不易保證填筑質(zhì)量，對 含水率比較敏感。 3下 與 1下 相比， 3下 的滲透系數(shù)較小，更有利于防滲。所以定 3下 料場為主料場， 1下 為輔料場。 壩殼砂礫料設(shè)計 計算公式 壩殼砂礫料填筑的設(shè)計指標(biāo)以相對密實度表示如下： Dr =(emaxe)/(emaxemin) 或 Dr =(rdrmin)rmax/(rmaxrmin)rd 式中： emax為最大孔隙比； emin為最小孔隙比； e 為填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的孔隙比； rd為填筑的砂、砂卵石或原狀砂、砂卵石干容重。 設(shè)計相對密實度 Dr 要求不 低于 ～ ；地震情況下，浸潤線以下土體按設(shè)計烈度大小 Dr不低于 ～ 。 計算成果 砂礫料的計算成果見表 66 和表 67。 表 66 砂礫料不均勻系數(shù)表 料場 1下 2下 3下 4下 1上 2上 3上 4上 Cu 51 33 44 44 56 54 30 41 表中η、 Cu分別為不均勻系數(shù)與。 表 67 砂礫料計算成果匯總表 料場 emax emin n e Dr 1上 2上 3上 4上 1下 2下 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 39 河海大學(xué)本科畢業(yè)論文 —— 土石壩工程設(shè)計說明書 39 3下 4下 砂礫料的 選用 土石壩的壩殼材料主要為了保持壩體的穩(wěn)定性，要求有較