【導(dǎo)讀】群安水庫(kù)樞紐工程設(shè)計(jì)?？傆?jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）110頁(yè)

　　

【正文】 力 狀態(tài)，能顯著減弱壩殼對(duì)斜心墻的“拱效應(yīng)”，其抗裂性能優(yōu)于斜心墻壩和斜墻壩。 斜墻壩土質(zhì)防滲體設(shè)在上游或接近上游面，該壩型斜墻與壩體施工干擾小，但其抗震性和適應(yīng)不均勻沉降的性能不如斜心墻壩。由于該工程所在地區(qū)為地震烈度定為 7 度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取 ，故不宜采用斜墻壩。 多種土質(zhì)壩施工工序復(fù)雜，相互干擾較大，施工易受氣候影響，在此不予采用。 非土質(zhì)材料防滲體壩的防滲體一般有混凝土、瀝青混凝土或土工膜等材料組成，而其余部分由土石料組成，因工程附近建筑材料豐富，為就地取材不宜采取該壩型。 由上述比較可以看 出，由于該工程所在地區(qū)為地震烈度定為 7 度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取 ，故不宜采用斜墻壩。因工程附近建筑材料豐富，有時(shí)和的心墻土料，所以選擇用心墻壩。 壩頂高程 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL2742021）規(guī)定，壩頂高程分別按照正常蓄水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用下的壩頂超高、校核水位加非常運(yùn)用條件下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算，因該地區(qū)地震烈度為 6度，故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)第三章 大壩設(shè)計(jì) 22 用時(shí)的壩頂超高加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，并保留一定的沉降值。 壩 頂超高計(jì)算 為保證水庫(kù)不漫頂，必須在正常運(yùn)用和非常運(yùn)用期間的靜水位以上有一定的超高。一般用表示。 d=R+e+A （ 31） （水工建筑物 （第五版）中國(guó)水利水電出版社） 式中： R最大波浪在壩坡上的設(shè)計(jì)爬高， m。 e風(fēng)浪引起的壩前水位壅高， m。 A— 安全加高， m 表 31 土石壩的安全加高 （單位： m） 壩的級(jí)別 1 2 3 4， 5 正常運(yùn)行條件 1． 50 非常運(yùn)行條件（ a） 非常運(yùn)行條件（ b） 0． 50 （注：非常運(yùn)用條件（ a）適用于山區(qū)、丘陵區(qū)，非常運(yùn)行條件（ b）適用于平原區(qū)，濱海區(qū)。） 該壩屬于 3級(jí)水工建筑物，安全加 高分別?。赫＿\(yùn)用條件下 ，非常運(yùn)用條件下 。 平均波高及波長(zhǎng)計(jì)算 ： （規(guī)范 SL274— 2021 P49） }][th][2m2m2m）（）（｛）（WHWDWHW ? （ 32） 0 . 54 . 4 3 8mmTh? （ 33） 2 22 mmm mgT HL th L?? ??? ???? （ 34） 式中： 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 mh —— 平均波高， m； Tm —— 平均波周期， s； W —— 計(jì)算風(fēng)速 , m/s；（根據(jù)《土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（ SL274— 2021）》第 條規(guī)定 P16，計(jì)算大壩波浪爬高時(shí)，所采用的設(shè)計(jì)：正常運(yùn)用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速的 倍；非常運(yùn)用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速；根據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，群安水庫(kù)多年平均最大風(fēng)速為 ，最大吹程為 。則其正常運(yùn)用條件下的風(fēng)速為 12 =18 /ms? ，非常運(yùn)用條件下的風(fēng)速為 12m/s。）； D —— 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度 . m；也稱(chēng)有效吹程。（ 當(dāng)從壩閘前算起到對(duì)岸的最大直線(xiàn)距離小于 5 倍的水域?qū)挾葧r(shí)， D 可取壩閘前到對(duì)岸的最大直線(xiàn)距離；當(dāng)從壩閘前算起到對(duì)岸的最大直線(xiàn)距離大于 5 倍的水域?qū)挾葧r(shí)， D 可取 5 倍的水域?qū)挾?；?dāng)沿風(fēng)向兩側(cè)水域較窄或?yàn)椴灰?guī)則形狀或有島嶼等障礙物時(shí)， D 可采用有效風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度。）此處取 2120m； mH —— 水域平均水深， m；（ 按照吹程范圍內(nèi)河床地形與水深 ,剖斷面進(jìn)行加權(quán)平均，只是水深在波浪計(jì)算中的影響很小，我們一般用最大水深代替計(jì)算。 此處 mH =正常蓄水位 — 壩底高程。取 ） g —— 重力加速度 ， 取 178。； Lm —— 平均波長(zhǎng)， m。 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算： }][th][2m2m2m）（）（｛）（WHWDWHW ? 得： 平均坡高 hm= 平均周期 ? = * = 平均波長(zhǎng) Lm= 平均波浪爬高 mR mLmh2m1WK△KmR?? (35) （土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 SL274— 2021 P51） 第三章 大壩設(shè)計(jì) 24 式中： mR —— 波浪的平均爬高， m； K△ —— 斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類(lèi)型由（土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 SL274— 2021 P52）查得，護(hù)面類(lèi)型 選用砌石護(hù)坡，根據(jù)護(hù)面類(lèi)型查規(guī)范得 ； 表 32 K?粗 糙 滲 透 性 系 數(shù) 護(hù)面類(lèi)型 K? 光滑不透水護(hù)面（瀝青混凝土） 混凝土或混凝土板 草 皮 ~ 砌 石 ~ 拋填兩層塊石（不透水基礎(chǔ)） ~ 拋填兩層塊石（透水基礎(chǔ)） ~ wK —— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由風(fēng)速 W、壩迎水面前水深 H、重力加速度 g 所組成的無(wú)維量 /W gH ，由（規(guī)范 SL274 — 2021 P52 ）查得，7 3 )1 9 3 9 9 4(*???HW ( 正 常 運(yùn) 用 情 況 ) ，4 8 )1 9 3 9 9 4(*???HW （非常運(yùn)用情況）， 故查得經(jīng)驗(yàn)系數(shù) wK =； 表 33 經(jīng)驗(yàn) 系數(shù) WK m —— 單坡的坡度系數(shù)，若坡角為 ? ，即等于 cot? ，本設(shè)計(jì)取 。（由《水工建筑物》天津大學(xué) 中國(guó)水利水電出版社 第五版 P219查得） 風(fēng)浪壅高計(jì)算 風(fēng)浪壅高按 2 c o s2 mKW De gH ?? （規(guī)范 SL274— 2021P51） （ 36） 式中： /W gH ≤ 1 2 3 4 ≥ 5 wK 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 e—— 計(jì)算處的風(fēng)壅水面高度， m； D—— 風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度， m； K—— 綜合摩阻系數(shù)，取 106； β —— 計(jì)算風(fēng)向與壩軸線(xiàn)的夾角， ( 176。 )；取 0176。 W—— 風(fēng)速， m/s；取 18m/s。 由于水庫(kù)所在地區(qū)地震基本烈度為 7176。，按《水工建筑 物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL293— 97 P20），水工建筑物抗震計(jì)算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震區(qū)的地震涌浪高度，可根據(jù)設(shè)計(jì)烈度和壩前水深，一般涌浪高度為 ~，該水庫(kù)地震涌浪高度取用 ；設(shè)計(jì)烈度為 9 度時(shí)安全超高應(yīng)計(jì)入壩和地基在地震作用下的附加沉陷，故不考慮地震作用的附加沉陷計(jì)算。 最終壩頂高程確定 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL274— 2021）第 條規(guī)定： 壩頂高程等于水庫(kù)靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)按以下運(yùn)用條件計(jì)算，取其最大值： 正常蓄水位加正常運(yùn)用條 件下的壩頂超高： +=； 設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高： +=； 校核洪水位加非常運(yùn)用條件下的壩頂超高： +=； 正常蓄水位加非常運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度：++=。 經(jīng)計(jì)算可以看出該大壩壩頂高程由校核情況控制為 ，取 。 結(jié)果見(jiàn)下表： 表 34 各種工況下的壩頂高程 計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 正常運(yùn)用情況 非常運(yùn)用情況 正常蓄水位 設(shè)計(jì)洪水位 正常蓄水位 校核洪水位 上游靜水位（ m） 河底高程（ m） 1935 壩前水深（ m） 吹程 （ km） 風(fēng)向與壩軸線(xiàn)夾角 （ ?） 0 風(fēng)浪引起壩前雍高 （ m） 第三章 大壩設(shè)計(jì) 26 風(fēng)速 V（ m/s） 18 12 波高 hm (m) 護(hù)坡粗糙系數(shù) 上游壩面坡腳 arcot1/ 平均波浪沿壩面爬高 Rm（ m） 安全超高（ m） 地震安全加高（ m） 0 1 0 壩頂高程（ m） 壩頂構(gòu)造 壩頂寬度計(jì)算 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL274— 2021）第 條規(guī)定： 土石壩壩頂寬度應(yīng)根據(jù)構(gòu)造、施工、運(yùn)行和抗震等因素確定。如無(wú)特殊要求，高壩的頂部寬度可選用 10~15m，中、低壩可選用 5~10m。 壩頂?shù)淖钚挾纫部砂唇?jīng)驗(yàn)公式 =RH (37) 式中： H—— 為壩高， m， H=； R—— 為所求壩頂寬度。 本次設(shè)計(jì)取其寬為 。 壩頂?shù)匿佋O(shè) 壩頂為了防止雨水沖蝕，采用單層砌石路面，無(wú)交通要求。 壩頂上游側(cè)設(shè) ，為保證其堅(jiān)固而不透水，采用漿砌石筑成，墻底和壩體中的防滲體緊密連接，結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)強(qiáng)度穩(wěn)定計(jì)算確定，并設(shè)置伸縮縫，做好止水；下游設(shè) 。為了排除雨水，形成 2%的坡度將壩頂雨水排向下游壩面排水溝。 工程運(yùn)行要求壩頂設(shè)照明設(shè)施時(shí)，應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 壩坡及相關(guān)設(shè)計(jì) 壩坡坡度及馬道的設(shè)計(jì) 土石 壩壩坡的選擇取決于壩型、壩高、壩的等級(jí)、壩體及壩基材料材料的性質(zhì)、承受的荷載、施工和運(yùn)行等主要因素。一般可參考已建壩的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或用近似的計(jì)算方法初步擬定壩坡，然后進(jìn)行穩(wěn)定等計(jì)算確定合理的壩坡。在滿(mǎn)足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程量。碾壓式土石壩壩坡坡度的選擇一般遵循以下規(guī)律： 1. 上游壩坡長(zhǎng)期浸水處于飽和狀態(tài)，庫(kù)水位還可能驟降，為了保持壩坡穩(wěn)定，上、下游壩殼用同種材料填筑時(shí)，上游壩坡要比下游緩，粘性土的均質(zhì)壩或粘性土壩殼的壩坡要比非粘性土壩殼的壩坡為緩。 2. 土質(zhì)斜墻壩上游壩坡的穩(wěn)定受斜墻土料 特性的控制，所以斜墻壩的上游壩坡比心墻壩的上游壩坡緩。在下游填筑材料性質(zhì)相同的條件下，斜墻壩的下游壩坡一般比心墻壩的下游壩坡陡。 3. 粘性土料的穩(wěn)定壩坡應(yīng)為上部坡陡，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，每段 10— 30m，從上而下逐漸放緩，相鄰坡率差值取 或 。 4. 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，一般要求適當(dāng)放緩下游坡度。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游壩坡取取 ，不變坡，下游壩坡自上而下均取為 期間變道一次。在壩坡改變處，尤其在下游坡，通常設(shè)置 ~（戧道）以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時(shí)兼作交通、觀測(cè)、檢修之用，綜合上述等方面因素其寬度取為 。 壩面排水 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL274— 2021）第 壩面排水規(guī)定 除了干砌石或堆石護(hù)坡外，均必須設(shè)壩面排水。應(yīng)包括壩頂、壩坡、壩頭、及壩下游等部位的集水、截水和排水措施。 1. 布置 在下游壩坡設(shè)縱橫向排水溝?？v向排水溝（與壩軸線(xiàn)平行）設(shè)在各級(jí)馬道內(nèi)側(cè)，沿壩軸線(xiàn)每隔 200m設(shè)置 1 條橫向排水溝（順坡布置，垂直于壩軸線(xiàn)），橫向排水溝自壩頂直至棱體排水處的排 水溝，再排至壩址排水溝?？v橫排水溝互相連通，橫向排水溝之間的縱向排水溝應(yīng)從中間向兩側(cè)傾斜，坡度取 %，以便將雨水排向橫向排水溝。壩體與岸坡連接處應(yīng)設(shè)計(jì)排水溝，以排除岸坡上游下來(lái)的雨水。 第三章 大壩設(shè)計(jì) 28 2. 排水溝尺寸及材料 （ 1） 尺寸擬定：由于缺乏暴雨資料，所以無(wú)法用計(jì)算的方法確定斷面尺寸，根據(jù)以往已建工程的經(jīng)驗(yàn)，排水溝寬度及深度一般采用 20— 40cm，本設(shè)計(jì)初擬寬深各 30cm。 （ 2） 材料：排水溝通常采用漿砌石或混凝土預(yù)制塊。綜合考慮選用漿砌石塊石。 護(hù)坡設(shè)計(jì) 1. 上游護(hù)坡 采用目前最常用的干砌石護(hù)坡。護(hù)坡范圍從壩頂一 直到壩腳，厚度為 30cm。 2. 下游護(hù)坡 下游設(shè)厚度為 30cm的干砌石護(hù)坡。 大壩其他構(gòu)造 防滲體選擇 1. 壩體的防滲 壩體防滲的結(jié)構(gòu)和尺寸必須滿(mǎn)足減小滲透流量、降低浸潤(rùn)線(xiàn)、控制滲透坡降的要求，同時(shí)還要滿(mǎn)足構(gòu)造、施工、防裂、穩(wěn)定等方面的要求。該水庫(kù)大壩上游有個(gè) C3 土料場(chǎng)，距大