【導讀】土石壩泛指由當?shù)赝亮稀⑹匣蚧旌狭希涍^拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。當壩體材料以土和砂礫為主時，稱土壩、以石渣、卵石、爆破石料為主時，稱堆石壩；當兩類當?shù)夭牧暇枷喈敱壤龝r，稱土石混合壩。近代的土石壩筑壩技術自２０世紀５０年以后得到發(fā)展，并促成了一批高壩的建設。前，土石壩是世界壩工建設中應用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。分為以下幾種主要類型：１、均質壩。壩體斷面不分防滲體和壩殼，基本上是由。包括黏土心墻壩和黏土斜墻。防滲體設在壩體中央的或稍向上游且略為傾斜的稱為黏土心墻壩。防滲體由瀝青混凝土、鋼筋混凝土或其他人工材料建成的壩。ZF水庫位于QH河干流上，控制面積4990km2總庫容×108m3。修建樞紐電站和HZ電站，總裝機容量,年發(fā)電量11290完千瓦時。標準為百年設計，萬年校核。擋水壩、溢洪道、輸水洞的特征水位及流量見表2-1。

　　

【正文】 水力條件、運用要求和技術經濟指標等因素，經綜 合比較選定。堰型可選用開敞式型式，但與溢流壩相比，其堰體高度很低；與泄水閘相比，其閘后落差較大。溢流堰體型設計的要求是盡量增大流量系數(shù)，在泄流時不產生空蝕或誘發(fā)振動的負壓。 溢流堰前緣長度和孔口尺寸的擬定以及單寬流量的選擇，可參考重力壩的有關內容。選定調洪起始水位和泄水建筑物的運用方式，然后進行調洪演算，得出水庫的設計洪水位和溢洪道的最大下泄量。滿足條件后，在此基礎上，通過分析研究在擬定若干方案，分別進行調洪演算，得出不同的水庫設計洪水位和最大下泄量，并相應定出樞紐中各主要建筑物的布置尺寸、工程量和造價。最 后，從安全、經濟以及管理運用等方面進行綜合分析論證，從而選出最優(yōu)方案。 泄槽段 洪水經溢流堰后，多用泄水槽與消能設施連接。為不影響溢流堰的泄洪能力，此段縱坡常做成大于臨界底坡的陡坡。破陡、流急是泄水槽的特點。槽內水流速度往往超過16~20 sm 。所以，防止和減小高速水流所引起的摻氣、空蝕、沖擊波和脈動等是 泄槽段設計的關鍵 。 泄槽在平面上宜盡量成直線、等寬、對稱布置，使水流平順，避免產生沖擊波等不良現(xiàn)象。但實際工程中受地形、地質條件的限制，有時泄槽很長，為減少開挖量 或避開地質軟弱帶等，往往做成帶收縮段和彎曲段的型式。 泄槽段水流屬于急流，如必須設置收縮段時，其收縮角也不宜太大。當收縮角較大時，必須進行沖擊波計算，并應通過水工模型實驗驗證。收縮段最大沖擊波波高由總偏轉角大小決定，而與邊墻偏轉過程無關。因此，為了減小沖擊波高度，采用直線形收縮段比圓弧形收縮段為好。 29 泄槽段如設置彎道，由于離心力及彎道沖擊波作用，將造成彎道內外側橫向水面差，流態(tài)不利。要設置彎道是時，宜滿足下列要求：橫斷面內流速分布均勻，沖擊波對水流擾動影響小，在直線段和彎曲段之間，可設置緩和過渡段，為降低邊 墻高度和調整水流，宜在彎道幾緩和過渡段渠底設置橫向坡，矩形斷面彎道的彎曲半徑宜采用 6～ 10 倍泄槽寬度。 泄槽縱剖面設計主要是決定縱坡，其根據(jù)自然條件及水力條件確定。 水流通過控制段后為急流，為了不在泄槽段上產生水躍，泄槽縱坡應大于水流的臨界坡，在地質條件許可的情況下，盡量使開挖和襯砌工程量最省。同時縱坡還要考慮泄槽底板和邊墻結構的自身穩(wěn)定及施工方便等因素。泄槽縱坡以一次坡為好，當受地形條件限制或為了節(jié)省工程量而需邊坡度時也宜先緩后陡，因為水流經過控制段入泄槽時，流速不大；當接近消能設施時，加大底坡以便與消能 設施相連接，此段長度較短，防空蝕措施比較好解決。但為防止水流脫離槽底產生負壓，在變坡處宜采用符合水流軌跡的拋物線連接。 如采用先陡后緩的變坡方式，泄槽易被動水壓力破壞，連接必須采用反弧曲線，反弧半徑應不小于 3～ 6 倍的變坡方式。反弧半徑越小，離心力越大，壓力變化值越大，故初了采用較大反弧半徑外，還應比較周密地考慮底板的分縫、分塊及止水、排水的設置，以消除告訴水流離心力在底板下形成的高水頭的揚壓力，保持泄槽底板的穩(wěn)定。 泄槽底部襯砌的表面若不平整，特別是橫向接縫處下游有生坎，接縫止水不良，施工質量差；地基處理不 好，襯砌與地基接觸較差；襯砌底板下排水不暢等原因，將導致底板下產生較大揚壓力和動水壓力，甚至使底板被掀起。因此，必須重視襯砌分縫、止水及排水等，以做到平整光滑、止水可靠和排水通暢。表面平整光滑可以防止負壓和空蝕，底板下排水可以減小揚壓力，接縫止水可以避免高速水流侵入底板產生脈動壓力，在寒冷地區(qū)對襯砌材料有一定的抗凍要求。 出口消能和尾水渠 根據(jù)地形條件和地址情況，選用挑流消能，它適用于較好的巖基或挑流沖刷坑對建筑物安全無影響時，可設置挑流鼻坎。挑坎末端做一道深齒墻，可以保護地基不被沖刷，其底部高程應位于 沖刷坑可能影響的高程以下。為了防止小流量時產生貼流而沖刷挑坎底 30 角，可在挑坎下游做一段護坦。挑坎上還常設置通氣孔和排水孔，通氣孔向水舌下補充空氣，以免形成真空，影響挑距和造成結構空蝕?？采吓潘着懦椿《畏e水；坎下排水孔排除滲流，降低齒墻后的滲透能力。 當溢洪道下泄水流消能后不能直接泄入河道而造成危害時，應設置尾水渠，其作用是將消能后的水流安全送入下游河道。對挑流消能，也只有掌握下游尾水情況，才能正確估算下游沖刷坑的大小和深度，定出挑坎齒墻的埋置深度和結構尺寸。尾水渠應盡量利用天然沖刷溝或河溝使出口水流能平穩(wěn) 地歸入原河道。 31 第五章、地基處理 土石壩地基處理應力求做到技術上可靠，經濟上合理。筑壩前要完全清除表層的腐殖土，以及可能發(fā)生集中滲流和滑動的表層土。 壩基清理 大壩基礎至壩腳線外 10 米范圍內的樹林，樹根，耕枯土，垃圾，工廠廢料，地表孤石，梯田硬石及田邊塊石，河床底的淤泥，沙壤土等應清理，地質勘探的鉆孔，試坑，平洞井。泵等均應回填。壩基清理后，應平整密實，無明顯陡坎和臺階，坡度一般不陡于 1:，為避免土壩與岸坡的接觸面產生裂縫現(xiàn)象，壩體岸坡應削成斜面或接觸面，不應成臺階狀，反 坡或突然變坡。應對壩基進行平整，振動碾壓或夯板夯實。 土石壩的防滲處理 學習過的壩基防滲措施有截水槽，板鋪蓋，混凝土防滲墻，帷幕灌漿，化學材料灌漿等。滲流控制的原則是“上游堵，下游排”。由于本壩址基巖為閃云斜長花岡巖，屬怪硬巖石類。故本設計采用截水槽與帷幕灌漿相結合。 土石壩與壩基的連接 由于壩體是建基巖上的所以本壩在壩底做混凝土齒墻與壩基連接。 土石壩與岸坡的連接 土石壩的岸坡應清理成緩慢的坡度，不應為階梯狀或反坡。對不宜消除的反坡用貼補混凝土修整，填補凹坑，當岸坡上緩下陡時，凹出部位的變坡角 應小于 20 。開挖坡度不宜太陡，巖石岸坡不陡于 1： 或 1： 。土岸坡不陡于 1： ；砂礫壩殼部位的岸坡以維持岸坡自身穩(wěn)定為原則。為延長滲徑，黏土心墻在岸坡結合處應適當加寬，心墻一般加寬 1/4— 1/3。 32 結 論 畢業(yè)設計是大學期間所學知識的綜合總結。它不僅考察了我們對基礎知識的掌握程度，還對分析問題和解決問題的能力提出了更高要求。 我所設計的題目是 ZF 土壩樞紐設計 —— 土石壩方案。通過對壩軸線選擇及對樞紐布置的情況，并根據(jù)施工簡便，經濟合理等因素 ，確定采用均質壩方案。對壩頂高程、壩頂寬度、上下游邊坡、馬道和細部構造中的護坡、反濾層以及排水結構的說明計算滿足設計規(guī)范。采用有限深不透水地基上灌漿帷幕的土石壩滲流計算以及計及條塊間作用力的簡化畢肖普法對土壩的穩(wěn)定計算均滿足設計要求。溢洪道中的引水渠、控制段、泄槽段以及出口消能和尾水渠的布置也都符合要求。 因此，整個畢業(yè)設計過程不僅是一個很好的復習過程，也是一個很好的學習過程，使我的專業(yè)知識在原有的基礎上有了新的提高，更使我對水利工程設計的過程有了全面的了解。 33 參考文獻 [1] SL2782020，水電工程水文計算規(guī)范 [S].北京：中國水利水電出版社， 2020. [2] DL/T51802020，水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準 [S]. 北京：中國電力出版社， 2020. [3] SL 4493，水利水電工程設計洪水計算規(guī)范 (中華人民共和國行業(yè)標準 )[S]. 北京：中國水利水電出版社， 2020. [4] SL 10495，水利工程水利計算規(guī)范 (中華人民共和國行業(yè)標準 )[S]. 北京：中國水利水電出版社， 2020. [5] SL2742020，碾壓式土石壩設計規(guī)范 [S]. 北京：中國水利 水電出版社， 2020. [6] 華東水利學院 .水工設計手冊（第 4 卷）土石壩 [M]. 北京：水利電力出版社， 1984. [7] 鄭萬勇，楊振華 .水工建筑物 [M].鄭州：黃河水利出版社， 2020： 122— 168， 440— 451. 34 致 謝 經過努力，畢業(yè)設計終于順利完成了。在設計中難免會遇到各種問題，在這里我要感謝我的指導老師張彥英老師，從設計之初到設計結束，張老師一直陪伴著我們，不辭辛勞，認真的輔導我們，我為她的精神所感動。 我也要感謝我的同學們，我們在設計的過程中互相幫助，共同討論，解決了一個 又一個的難題，最終完成了畢業(yè)設計。此外，我要感謝各類參考文獻和規(guī)范的編者們，當我在設計中遇到困難時，有了這些書籍，問題才得到解決。此外，我還要感謝水利電力學院。是學院給了這次畢業(yè)設計的機會，我們才通過這次畢業(yè)設計把這幾年所學的知識融會貫通，把專業(yè)知識在原有的基礎上有了新的提高。 最后，我要感謝在這次畢業(yè)設計中所有幫助過我的人，對他們的付出表示真摯的謝意。