【正文】 2. 副壩的穩(wěn)定驗(yàn)算 采用摩擦公式，計(jì)算校核水位下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) K： K= ?? ?P UWf )( 式中： ∑ W— 作用于滑動(dòng)面以上的力在鉛直方向分量代數(shù)和； ∑ P— 作用于滑動(dòng)面以上的力在水平方向分量代數(shù)和； U — 作用也滑動(dòng)面 上的揚(yáng)壓力； f — 滑動(dòng)面上扛剪摩擦系數(shù)，根據(jù)資料，混凝土與弱風(fēng)化千枚巖之間的摩擦系數(shù)為 f=~，取 f=； 荷載計(jì)算： Fa= w? 〃 H=70kN Fb= Fa=70kN 考慮在河岸段，揚(yáng)壓力折減系數(shù) ? = ∴ Fc= Fb=21 kN ∴∑ P=21 Fa〃 H=245 kN U= 21 ( Fb＋ Fc ) 1＋ 21 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 Fc = kN ∑ W= c? 〃 S= kN 穩(wěn)定驗(yàn)算： 。；壩頂高程與主壩同高，為 ，上右側(cè)設(shè) 1m 高的混凝土擋墻。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 堆石料設(shè)計(jì) 1. 通過碾壓試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，得出壩體各壩區(qū)堆石體的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如下表： 填筑分區(qū) 強(qiáng)度（ MPa） 干密度（ g/㎝ 2） 孔隙率 （ %） 滲透系數(shù) （㎝ /s） 不均勻系數(shù) 含泥量（ %） Dmax ＜ 5㎜粒徑 過渡區(qū) 40 20 103 ＞ ≤ 5 ＜ 10 主堆石區(qū) 40 20 103 15 ＞ ≤ 5 ＜ 10 次堆石區(qū) 25 20 103 15 ＞ ≤ 5 ＜ 10 2. 壩體 填筑前，通過爆破碾壓聯(lián)合試驗(yàn)，確定填筑有關(guān)技術(shù)參數(shù)見下表： 填筑分區(qū) 鋪料方法 鋪料厚度 （㎝） 加水量（ %） 碾壓遍數(shù) （遍） 碾壓速度（ km/h） 過渡區(qū) 后退法 40 ~10 6 主堆石區(qū) 進(jìn)占法 80 ~10 8 次堆石區(qū) 進(jìn)占法 80 ~10 8 3. 堆石料試驗(yàn)參數(shù) 軟化系數(shù)： 微新巖石 ＞ ； 弱風(fēng)化巖石 ＞ 飽和抗壓強(qiáng)度： 微新巖石 ＞ 40MPa； 弱風(fēng)化巖石 ＞ 25 MPa 組別 試驗(yàn) 干密度（ g/㎝ 2） C(MPa) 0? K n Rf G F D A 47 680 B 60 600 1）主堆石區(qū) 2）次堆石區(qū) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 節(jié) 副壩設(shè)計(jì) 為減小工程量，降低工程造價(jià)，減小壩軸線，右岸布臵一副壩。這樣，對(duì)堆石體的分區(qū)，按上述分為： (Ⅰ) 墊層， （ Ⅱ ） 過渡層， （ Ⅲ ） 主堆石區(qū)，（Ⅳ）次堆石區(qū)。墊層下游其余部分的過渡區(qū)，其墊層與下游堆石區(qū)間的過渡作用。 堆石壩也可概分為靠上游部分的過渡區(qū)和靠中下游部分的堆石體。 節(jié) 堆石料的設(shè)計(jì) 壩體分區(qū) 為充分利用石場及施工現(xiàn)場的開挖料，應(yīng)根據(jù)堆石體在壩內(nèi)不同部位的不同作用，對(duì)壩體進(jìn)行合理的分區(qū) 。 本工程中筑壩材料為砂礫石料和堆石料，壩基為巖基，壩體全部用當(dāng)?shù)厥咸钪?，擬定上游邊坡為 1:，下游采用變坡，高程 255m 以上取 1:，以下取1:（具體壩坡的取定見 節(jié)） ，考慮到下游坡面的檢修和觀測等，變坡高程處設(shè) 2m 寬的馬道。 L 型擋墻的與土工膜的連接防滲 防浪墻必須堅(jiān)固不透水，在與復(fù)合土工膜連接處保證不透水。 強(qiáng)敵偏心距： ?? ??????V MMBCBe oy22 式中： e— 墻底壓力的偏心 距； B— 墻底寬度； C— 墻底面垂直合力作用點(diǎn)與墻身前趾間距離； ∑ V— 豎直向合力，∑ V= W1+ W2 其中，蓋土重 W1=； 擋墻自重 W2=； 抗傾覆彎矩：∑ mKNM y ?? ； 傾覆彎矩：∑ mKNM ?? 則 e= 規(guī)范規(guī)定：硬土質(zhì)基礎(chǔ)中，應(yīng)滿足 e≤ B/5= 則 e= 滿足要求 。 抗傾覆計(jì)算 5? 12 ? 6300 ? 6300 ? 6300 ? 6300 ? 6300 ? 6300 5? 12 5? 12 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 依 然采用靜止土壓力： KNE ? 傾覆彎矩：∑ mKNM ?? 抗傾覆彎矩：∑ mKNM y ?? 抗傾覆安全系數(shù)： 0?? ?? MMK y 滿足安全要求， L 型墻不會(huì)發(fā)生向上游的傾覆。 配筋圖如下： ? 6300 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 通過抗滑穩(wěn)定計(jì)算驗(yàn)算 L型擋墻的地板厚度 水平推力為靜止土壓力： E0 =21 ? H2 K0 = kN （ H=） 墻上蓋土重： W= 摩擦公式： ????PVfK 式中： K — 抗滑穩(wěn)定系數(shù)， K=~,取 K=； f — 摩擦系數(shù)， f=~,取 f=； ?V — 豎直向合力，向下為正； ?P — 水平向合力，向左為正。鋼筋采用 Ⅰ 級(jí)鋼筋， 2/210 mmNf y ? 截面抵抗矩系數(shù)：20hbf Mc ds ?? ?? ?? 式中： d? — 結(jié)構(gòu)系數(shù)， d? = s? = s?? 211 ??? = b? =,屬于適筋破壞。 2/2/)2( 2021 LLLLL hLhhLP ?? ???? 式中： 0? — 水的容重 L — 波浪半波長 Lh — 波浪浪高 0h — 波浪中心線高出靜水位高度 LP = ? ??? KNPPP L PL+P﹤ Ep，則不可能產(chǎn)生被動(dòng)土壓力； 故 L 型擋墻的豎向配筋采用靜止土壓力配筋。 防浪墻的應(yīng)力計(jì) 算 土壓力采用庫侖理論計(jì)算 : E=21 ? H2 K 式中： E — 土壓力； ? — 土的容重； H — 土體厚度； K — 土壓力系數(shù)。 壩頂上游側(cè)底部設(shè) 寬的檢修走道。堆石壩因各段壩高不同，各段壩頂?shù)某料菖c下游位移量難免有所差異，為避免因此而產(chǎn)生的不均勻變形裂縫與溫度裂縫，防浪墻應(yīng)設(shè)臵伸縮接縫。防浪墻一般為懸臂式結(jié)構(gòu)，在浪壓力作用 下，必須能保持穩(wěn)定和滿足結(jié)構(gòu)應(yīng)力要求。 取防浪墻頂高出壩頂 ，則壩頂高程▽ 壩頂 =－ = 壩頂寬度及 L 型擋墻設(shè)計(jì) （一）壩頂寬度 壩頂寬度應(yīng)由運(yùn)行、布臵壩頂設(shè)施和施工的要求來確定，按照壩高的不同，本工程可取 5~8m,取壩頂寬度 B 壩頂 =5m。 從以上比較，最后 B 江水利樞紐工程采用復(fù)合土工膜防滲面板堆石壩。就 防滲體而言，復(fù)合土工膜施工比較方便快捷，且沒有分縫要求，另外也無止水要求；而鋼筋混凝土面板需要考慮 配筋，分縫和設(shè)止水的要求。 就本工程而言，氣溫適中，不存在該問題。 鋼筋 混凝土面板堆石壩可以充分利用當(dāng)?shù)夭牧现?，大量?jié)省三材和投資；壩體結(jié)構(gòu)簡單，施工工序干擾小，便于機(jī)械化施工作業(yè)；施工受氣 候影響小，可全年開工，加快施工進(jìn)度；運(yùn)行安全，維修方便。從經(jīng)濟(jì)的角度上是不可取的，因此排除以粘土為防滲體的心墻堆石壩、斜墻堆石壩。根據(jù)堆石壩的各種 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 壩型選擇幾種比較合理的，擬定剖面 輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，最后選定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。 總之，這一新型壩優(yōu)點(diǎn)很突出，值得大力推廣應(yīng)用，但仍注意精心設(shè)計(jì)，精心施工。 在這些 壩型中，新型面板堆石壩得到了迅速發(fā)展，在工程中得到廣泛運(yùn)用，之所以能如此迅速發(fā)展，與下述優(yōu)點(diǎn)密切有關(guān)： 1) 面板設(shè)于堆石體上游面，整個(gè)壩體都是受力結(jié)構(gòu)，水壓力在上游面的鉛直分力有助于壩的穩(wěn)定，壩體工程量是土石壩中最小的； 2) 振動(dòng)碾壓導(dǎo)致的高密實(shí)度堆石體變形小，面板扛裂防滲有了保證，壩的運(yùn)行安全度也被認(rèn)為是很高的，而且經(jīng)論證，即使面板少許漏水，也不會(huì)危及堆石體的穩(wěn)定和壩的安全； 3) 面板兼起護(hù)坡防滲作用，經(jīng)濟(jì)合理； 4) 面板在上游面，便于檢查維修，即使水庫不能放空也便于潛水檢修； 5) 壩體填筑沒有 粘性土填方，施工干擾小，氣候影響也小，基本可全年施工。 堆石壩的壩型可按防滲材料、防滲體位臵、堆石施工方法以及壩頂是否過水進(jìn)行劃分。 引水隧洞布臵于右岸山體中；電站廠房布臵于段莘江灣湖山村左岸下游 340m 處，地面式；開關(guān)站位于廠房左上側(cè)。 溢洪道與壩體以混凝土擋墻隔開，既能導(dǎo)流，又能防滲。 泄水建筑物 —— 正槽溢洪道 泄水建筑物采用正槽溢洪道，為減少開挖量，減少堆石料填筑量，溢洪道與堆石壩壩體緊密連接，布臵于左岸。 節(jié) 樞紐方案的綜合比較 擋水建筑物 —— 堆石壩 堆石壩按直線布臵，壩軸線布臵于河床較窄處，以盡量減少工程量，減低工程造價(jià)。開 關(guān)站位于廠房的左上側(cè)，尺寸為 m2。 節(jié) 水電站建筑物 水電站建筑物包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。 放空洞與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合，施工結(jié)束后，導(dǎo)流隧洞即作為放空洞使用。本工程具體采用復(fù)合土工膜防滲堆石壩，詳細(xì)選擇見第六章 節(jié)。壩址上下游有一定的粘土分布，但都是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民耕地，要利用這些粘土，則必須把當(dāng)?shù)剞r(nóng)民遷移，增加工程中移民費(fèi)用，在經(jīng)濟(jì)比較中不合算，故也不采用土石壩型式。 不足之處： 1) 壩頂不能溢流，常需另開溢洪道； 2) 施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，因而相應(yīng)也增加了工程造價(jià)； 3) 壩體斷面大，土料填筑的質(zhì)量易受氣候影響。能適應(yīng)不同的施工方法，且工序簡單、施工速度快，質(zhì)量容易保證。 2) 適應(yīng)地形變形能力強(qiáng)。 4. 土石壩 通過以上幾種壩型分析，并結(jié)合本工程壩址附近具有儲(chǔ)量豐富且質(zhì)量較好的堆石料的情況，建議采用土石壩（又稱為當(dāng)?shù)夭牧蠅危┑男褪健? 重力壩特點(diǎn)： 1) 抗沖刷能力強(qiáng)； 2) 結(jié)構(gòu)簡單； 3) 對(duì)地形地質(zhì)條件適應(yīng)性能好； 4) 壩體與地基的接觸面積大，受揚(yáng)壓力影響大； 5) 重力壩的剖面尺寸較大； 6) 壩體體積大，水泥用量多，混凝土水化熱高，散熱條件差。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 支墩壩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對(duì)地質(zhì)條件和拱壩一樣高，故對(duì)本工程，不宜采用支墩壩的型式。 而本工程地形河谷較寬，特別是地質(zhì)條件較差：斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，強(qiáng)度低，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)不透水層埋藏較深，透水層屬中等 — 嚴(yán)重透水層，若建造拱壩，則開挖量必然巨大，且大壩的安全性不高，故不宜建拱壩。 3) 超載能力強(qiáng)，安全度高； 4) 抗震性能好； 5) 施工技術(shù)要求高，地基處理要求嚴(yán)格。 拱壩的工作原理：一是依靠拱的作用，將力傳給拱座；二是依靠懸臂梁的作用將力傳給基巖。 下面根據(jù)本工程的地形、地質(zhì)條件和材料儲(chǔ)備情況對(duì)以上壩型進(jìn)行比較，選擇適合的壩型。 B 江水利樞紐工程：工程等別 為 三等，屬中型工程； 主要建筑物級(jí)別 3 級(jí)； 次要建筑物級(jí)別 4 級(jí)； 臨時(shí)建筑物級(jí)別 5 級(jí)。 從反弧段最低點(diǎn)起，沿程向上 50m 導(dǎo)墻高度為 ， 50m~90m 段導(dǎo)墻高度為 ， 90m 至堰頂斷導(dǎo)墻高度 。有了一系列的 h 和 s? 值，即可繪出水面曲線。 3) 水面曲線的確定 采 用 分 段 求 和 法 ， 由 能 量 方 程 對(duì) 斷 面 1 和 2 列方程???????? ?????????? ???jigvhgvhs 22211222 ??=???jiEE ss 12 =???jiEs 這是分段求和法的計(jì)算公式。rK =； mt r ?????? 滿足一般安全調(diào)距約為可能沖刷坑深度的 ~ 倍范圍內(nèi)要求。?rK ，軟弱破碎的巖石~39。rK — 取決于巖石抗沖能力的無因次參數(shù)，對(duì)于堅(jiān)硬完整巖石取~39。 2h — 坎頂至河床表面之差 , 2h =. WES 堰面曲線 斷面2斷面1 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 計(jì)算得 L= 沖刷坑深度的估算公式： tHhKt Krr ??? 39。 。 2） 挑