【正文】 (3)壩坡穩(wěn)定計算。土石壩的壩坡穩(wěn)定計算需考慮以下幾種有代表性的工況：①施工期(包括竣工時)。該階段粘性土體內(nèi)的孔隙水壓力尚未消散，故需考慮孔隙水壓力對壩坡穩(wěn)定的影響。在強地震區(qū)，這種作用還要與地震作用的1／2相結(jié)合；②穩(wěn)定滲流期。上游為正常蓄水位或設(shè)計洪水位，下游為相應(yīng)水位時下游壩坡的穩(wěn)定。此時，地震作用只與正常水位工況相結(jié)合；③水庫水位降落期?？煽紤]水庫水位自正常蓄水位快速降落到死水位的情況，主要考查不穩(wěn)定滲流對大壩上游壩坡穩(wěn)定的影響。設(shè)計中用圓弧滑動有效應(yīng)力法校核最大壩高斷面的上、下游壩坡的穩(wěn)定，計算采用列表方法，見本書第二章。按照土石壩設(shè)計規(guī)范，壩坡抗滑穩(wěn)定的最小安全系數(shù)規(guī)定如表3—16。表316 土石壩壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)壩的級別IⅡⅢⅣ、Ⅴ正常運用條件非常運用條件I非常運用條件Ⅱ注：正常運用條件系指：①水庫水位處于正常高水位(或設(shè)計洪水位)與死水位之間的各種水位下的穩(wěn)定滲流期；②水庫水位在上述范圍內(nèi)的經(jīng)常性的正常降落；③抽水蓄能電站水位的經(jīng)常性變化和降落。非常運用條件I系指：①施工期；②校核洪水位下有可能形成的穩(wěn)定滲流期；③水位非常降落；④正常運用條件與地震組合。非常運用條件n指非常運用條件I的①③加地震。表中的安全系數(shù)適用于瑞典圓弧法。對于I、Ⅱ級壩和高壩以及一些比較復(fù)雜的情況，可采用簡化畢肖普方法進行穩(wěn)定驗算，但其計算出的安全系數(shù)應(yīng)比表中的規(guī)定值提高5％—10％。(4)細部構(gòu)造設(shè)計。包括壩頂構(gòu)造、護坡、反濾、壩面排水。①壩頂構(gòu)造。壩頂上游側(cè)一般需設(shè)置防浪墻，防浪墻可用漿砌石或鋼筋混凝土筑成，墻底應(yīng)和壩體中的防滲體緊密連接。為了排除雨水，壩頂面應(yīng)向兩側(cè)或一側(cè)傾斜，傾斜坡度為2％—3％。②護坡。土石壩的上下游坡面一般均需設(shè)置護坡。上游護坡的常用型式為砌石或堆石，護坡下面應(yīng)按反濾原則設(shè)置碎石或礫石墊層。上游護坡石塊的大小、級配和厚度應(yīng)根據(jù)浪壓力的大小及波浪要素進行計算確定，建議的計算公式為：D==式中 D50——石塊平均粒徑(m)；γk——石塊重度(t/m3)；γw——水重度(t/m3)； ．m——坡率；h——設(shè)計波浪高度(m)，設(shè)計波浪取累積概率P=5％的波高，對重要工程可適當(dāng)提高；K——與坡率有關(guān)的系數(shù)，按下表取值。mK砌石護坡的厚度可按下式計算：t= D/K式中 t——護坡的厚度(m)，其余符號意義同前。以上砌石護坡的計算厚度，均系最大局部波浪壓力下的最大厚度，實際上最大局部的波浪壓力只作用在一點上，因此壩坡上采用等厚護坡是不經(jīng)濟的，一般可在波浪沖擊部位適當(dāng)厚一些，但在其它部位可薄一些。 下游壩面除排水棱體外需全部護坡，通常采用干砌石、碎石或礫石護坡，對氣候適宜的粘性土均質(zhì)壩也可采用草皮護坡，~。③反濾。反濾層一般由13層級配均勻，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為0．3m，鉛直或傾斜反濾層的最小厚度為0．5m。采用推土機平料時，最小水平寬度為3．Om。反濾層的級配、厚度和層數(shù)應(yīng)通過分析比較，選擇合理的方案。根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對于與被保護土相鄰的第一層反濾料，建議按下述準(zhǔn)則選用D15/d85≤4~5D15/d15≥5式中 D15——反濾料的特征粒徑；d8d15——分別為被保護土的控制粒徑和特征粒徑。選擇第二層反濾料時，采用與以上相同的準(zhǔn)則，只是應(yīng)將第一層反濾料作為被保護土，其余類推。反濾層一般只設(shè)一層，有時設(shè)兩層，較少用三層。④壩面排水。壩面排水的范圍包括：壩頂、壩坡、壩端及壩下游等部位的集水、截水和排水措施。泄水建筑物設(shè)計(溢洪道或?qū)Я餍购槎纯蛇x一項進行設(shè)計)(1)溢洪道設(shè)計。溢洪道設(shè)計包括水力計算和結(jié)構(gòu)計算。其中水力計算包括計算千年洪水時泄流能力、水面線和下游消能，校核邊墻高度，驗算沖坑是否危及大壩安全。(2)導(dǎo)流泄洪洞設(shè)計。導(dǎo)流泄洪洞設(shè)計主要包括計算千年洪水時泄流能力、水面線推求和出口消能設(shè)計，校核無壓洞的凈空及出口建筑物的安全。導(dǎo)流泄洪洞的工作閘門前為有壓隧洞，故其泄流能力主要由有壓段控制，其泄流量采用孔口出流公式計算Q=μω式中Q——泄流量(m3／s)；ω——洞身面積(m2)；Ｈ——上下游水位差(m)；μ——流量系數(shù)。無壓隧洞段的水面線采用水力學(xué)的逐段試算法推求。出口建筑物的安全校核主要是對挑流消能的挑距、沖坑深度進行計算，校核其是否滿足要求。地基處理常見的砂礫石壩基，其地基承載力一般可以滿足要求，而且壓縮性不大。如壩基土層中夾有松散砂層、淤泥層、軟粘土層，可采取挖除、排水預(yù)壓、振沖加固等措施。在砂礫石地基上建壩的主要問題是進行滲流控制，解決方法是做好防滲和排水，如：①垂直防滲設(shè)施，包括：粘性土截水槽、混凝土防滲墻、灌漿帷幕等；②上游水平防滲鋪蓋；③下游排水設(shè)施，包括：水平排水層、排水溝、減壓井、透水蓋重等。這些措施可以單獨使用，也可以綜合使用。各種垂直防滲設(shè)施能比較可靠而有效地截斷壩基滲透水流，解決壩基滲流控制問題。在技術(shù)條件可能而又經(jīng)濟合理時，應(yīng)優(yōu)先采用。垂直防滲設(shè)施的形式可以參照以下原則選用：①砂礫石層深度在1015m以內(nèi)，或不超過20m時，宜明挖截水槽回填粘土，對臨時性工程則可采用泥漿槽防滲墻；②砂礫石層深度在60—70m以內(nèi)的，可采用混凝土防滲墻；③當(dāng)砂礫石層更深，上述措施難以選用時，可采用灌漿帷幕，或在深層采用灌漿帷幕，上層采用明挖、回填粘土截水槽或混凝土防滲墻。不論采取何種形式，均宜將全部透水層截斷。懸掛式的豎直防滲設(shè)施，防滲效果較差。粘性土截水槽是最為常用而又穩(wěn)妥可靠的防滲設(shè)施。一般布置在大壩防滲體的底部(均質(zhì)壩則多設(shè)在靠上游1／3至1／2壩底寬處)，橫貫整個河床并延伸到兩岸。槽身開挖斷面呈梯形，切斷砂礫石層直達基巖，巖面經(jīng)處理后回填粘性土料，槽下游側(cè)按級配要求鋪設(shè)反濾料，槽底寬應(yīng)根據(jù)回填土料的容許滲流坡降、與基巖接觸面抗?jié)B流沖后，j的容許坡降以及施工條件確定。截水槽上部與壩的防滲體連成整體，下部與基巖緊密結(jié)合，形成一個完整的防滲體系。深厚砂礫石地基采用混凝土防滲墻是比較有效和經(jīng)濟的防滲設(shè)施。墻頂插人防滲體內(nèi)的深度應(yīng)大于1／10壩高，并不得少于2m。墻厚按施工條件可在0．61．3m范圍內(nèi)選用，一般選0．8m左右。(六) 施工導(dǎo)流本部分內(nèi)容請參考水利工程施工教材相應(yīng)的章節(jié)。(七) 設(shè)計成果的具體要求設(shè)計圖設(shè)計圖是畢業(yè)設(shè)計的主要成果。要求制圖正確，圖面飽滿，沒有重復(fù)，線條分明，字體工整，尺寸齊全。比例尺及材料符號等應(yīng)符合《水利水電工程制圖》規(guī)范要求。每個同學(xué)應(yīng)完成設(shè)計圖4張，即：土壩樞紐平面布置圖1張，土壩斷面圖、上游或下游立視、細部構(gòu)造圖2張，泄水建筑物(溢洪道或?qū)Я餍购槎?布置圖1張。設(shè)計說明與計算書 設(shè)計說明與計算書要求章節(jié)分明，文字簡練通順，字跡工整。應(yīng)寫清楚計算過程，有充分的分析論證，并說明計算條件，計算方法和成果。要盡量使用表格和附圖表示。(八) Z土壩設(shè)計說明書編寫參考提綱第一章 基本資料第一節(jié) 工程概況及工程目的第二節(jié) 基本資料第二章 樞紐布置第一節(jié) 壩軸線選擇第二節(jié) 樞紐布置及工程等級第三章 壩工設(shè)計第一節(jié) 壩型確定第二節(jié) 擋水壩體斷面設(shè)計第三節(jié) 壩體滲流計算第四節(jié) 土壩穩(wěn)定計算第五節(jié) 細部構(gòu)造一、壩體結(jié)構(gòu)二、壩頂構(gòu)造三、上下游護坡四、反濾層及過渡層五、排水結(jié)構(gòu)六、地基處理七、壩與兩岸的連接第四章 溢洪道設(shè)計 第五章 導(dǎo)流泄洪洞設(shè)計(九) 建議參考書(1)水利電力部，碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范($DJ218—84)，水利電力出版杜，1985。(2)水利電力部，碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范($DJ218—84)修改和補充規(guī)定，水利電力出版社，1993。(3)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范(DL 5077—1997)，中國電力出版社，1998。(4)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)(SL252—2000)，中國水利水電出版社，2000。(5)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范(DL 5073—1997)，電力工業(yè)部，1997。四、思考題 本工程的樞紐布置是如何進行的，考慮了哪些因素?壩軸線選擇應(yīng)考慮哪些因素?你所采用的壩軸線是如何選取的?本工程的壩型為何選用土石壩?說明本工程樞紐中布置了哪些建筑物?各自的作用是什么?本工程的等級是如何確定的?為何對其分級?在土石壩壩坡穩(wěn)定分析中，如何對荷載進行組合?如何確定土石壩的剖面(包括上下游邊坡、壩頂高程和壩頂寬度)?本工程土石壩的防滲型式是如何選定的?有何優(yōu)缺點?土石壩常用的滲流分析方法有哪幾種?如何用水力學(xué)方法進行壩體滲流分析?土石壩的滲透變形有哪幾種?如何防止?jié)B透變形?1進行壩坡穩(wěn)定分析時如何選取土石料的強度?1你用什么方法進行壩坡穩(wěn)定分析?這種方法有何假定?1如何控制土石料的填筑標(biāo)準(zhǔn)才能保證壩體的安全可靠? 1土石壩防滲體土料的基本要求有哪些?你是如何選擇的?1土石壩壩體各部分對土料要求有何不同? 1土石壩為何需要設(shè)排水設(shè)備?常見的排水設(shè)備有哪幾種?你是如何選擇的?1反濾層的作用是什么?如何設(shè)計反濾層?1過渡層的作用是什么?如何設(shè)計過渡層?1你在設(shè)計中是如何考慮地震作用的？土石壩地基處理的目的是什么?說明你所采用的地基處理措施。2圓弧滑動法的基本原理是什么?如何確定最危險滑弧的位置?2如何設(shè)計壩體的護坡?2如何控制土石壩的裂縫?你在設(shè)計中考慮了哪些措施?2壩基的防滲措施是如何選擇的?這種措施有何優(yōu)缺點?2你所選用的泄水建筑物是哪一種?說明選擇該種方式的原因。2請詳細說明壩頂構(gòu)造，并說明這樣布置的原因。2你是如何設(shè)計壩面排水系統(tǒng)的?為何這樣設(shè)計? 2請說明壩與兩岸建筑物是如何連接的?(十) 施工組織設(shè)計說明書編寫參考提綱主要由施工平面布置圖、施工進度橫道圖、施工組織設(shè)計三部分構(gòu)成。其中施工組織設(shè)計參考提綱：1．編制說明(1) 質(zhì)量目標(biāo) (2) 安全目標(biāo)（3）工期目標(biāo)（4）資金保證目標(biāo)。3. 施工總平面布置及說明：（這一般包括：獨立的附屬設(shè)施，廊道、分縫止水、排水等等）技術(shù)準(zhǔn)備 (2) 施工現(xiàn)場準(zhǔn)備、整修施工程序,1施工測量,2挖填1)、表土清除2)、分層填筑、碾壓（一般是渣料培厚壩體一達到壩體穩(wěn)定性）（壩坡土石壩一般在1：—：、1： 混凝土重力壩根據(jù)設(shè)計壩坡） 主壩、溢流壩、放水設(shè)施清基支?！F(xiàn)澆—拆模驗收5．4．4．1 清基：清除基槽內(nèi)浮土、雜土、及不合要求的雜物。5．4．4．2 支模，模板要求模板安裝的允許誤差 5. 4. 4. 3 施工工藝（工序、注意事項、要求）5. 4. 4. 4混凝土澆筑5．4．4．5拆模5．4．6 渠系建筑物5．4．5．1混凝土渠系工程5．4．5．2建筑物預(yù)埋件和預(yù)留空洞的允許偏差5．4．5．3鋼筋 及落實質(zhì)量管理責(zé)任的具體措施、夜間施工措施文明施工、安全生產(chǎn)環(huán)境保護的技術(shù)組織保障、料、機、法、環(huán)、五大因素 的各個方面，貫穿于項目施工的始終，頒于項目施工管理中計劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制五大環(huán)節(jié)，它是企業(yè)管理水平的生要體現(xiàn)，日益成為企業(yè)在市場競爭中致勝的重要因素。 參考：本工程施工期間造成大氣污染的主要污染源為：由開挖、填筑、裝卸、運輸?shù)仁┕み^程中產(chǎn)生的粉塵散落及運輸過程中產(chǎn)生的二次揚塵、施工機械生產(chǎn)的廢氣等。我們將對此進行分析并根據(jù)以往的經(jīng)驗，采取以下措施，以減少大氣污染。參考：本工程的特點是施工強度大，需要施工機械多，如挖掘機、裝載機、推土機、自卸汽車等，這些設(shè)備在施工作業(yè)中10m半徑范圍內(nèi)，其嗓聲較大，并伴有強烈震動，根據(jù)上述情況，現(xiàn)場施工中擬采取下列措施來進行控制，以減少嗓聲對環(huán)境的影響。(十) 建議參考書 (1)《水利水電工程測量規(guī)范》（SL5292）(2)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SD33889）(3)《水工砼試驗規(guī)程》（SDJ82）（4）《水工砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》SL/T19196）（5）《水利基本建設(shè)工程驗收規(guī)程》（SD18486）(試