【正文】 。 8棱 體 排 水1:.51: 3厚20cm碎 石 護(hù) 坡壩 體 反濾層布置41 / 47 馬道為了攔截雨水，防止壩面被沖刷，同時(shí)便于交通、檢測(cè)和觀測(cè)，并且利于壩坡穩(wěn)定，下游常沿高程每隔 10～30 m 設(shè)置一條馬道，其寬度不小于 m，馬道一般設(shè)在坡度變化處。取棱體排水體高 8m。貼坡排水不能降低浸潤(rùn)線,所以不采用:褥墊排水對(duì)地基不均勻沉降適應(yīng)性差所以也不采用:雖然棱體排水用料大,費(fèi)用高 ,但此處有豐富的土料礦石,而且棱體排水能降低浸潤(rùn)線和增加穩(wěn)定,故選它。40 / 47褥墊排水可有效降低浸潤(rùn)線，但對(duì)地基不均勻沉陷適應(yīng)性差。它是伸展到壩體內(nèi)的一種排水設(shè)施，在壩基面上平鋪一層厚約 ～ 的塊石，并用反濾層包裹。貼坡排水構(gòu)造簡(jiǎn)單，用料省，施工方便，易于檢修，但不能降低浸潤(rùn)線，且易因冰凍而失效，多用于浸潤(rùn)線很低和下游無(wú)水的情況，當(dāng)下游有水時(shí)還應(yīng)滿足波浪爬高的要求。(2)貼坡排水。常用的壩體排水型式有：(1)棱體排水。排水設(shè)施應(yīng)具有充分的排水能力，不至被泥沙堵塞，以保證自由地向下游排出全部滲水；同時(shí)能有效地控制滲流，避免壩體和壩基發(fā)生滲流破壞。土石壩雖有防滲體，但仍有一定水量滲入壩體內(nèi)。主要目的是：防止?jié)B流溢出處的滲透變形；降低壩體浸潤(rùn)線及孔隙壓力，改變滲流方向，增加壩體穩(wěn)定；保護(hù)壩坡，防止凍脹破壞。同理第二層反濾層土料的設(shè)計(jì)以第一層反濾料土料為被保護(hù)對(duì)象：由： D15 /d85≤（5～ 10）得：反濾層的 D15≤～1㎜之間；D15≥5d 15 得：反濾層的 D15≥㎜；于是選擇反濾層第二層土料為：取D50=㎜，厚度取為 h c =30㎝。37 / 47在壩殼與心墻、排水設(shè)備與壩殼之間設(shè)置反濾層。其作用是防止襯砌的護(hù)坡石陷入壩身體中，在上游坡避免沖刷并在庫(kù)水位降落時(shí)把壩體的水排出去又不帶走壩體土料。由于水力坡降往往很大，流速較高，土壤易發(fā)生管涌破壞，為了防止這種滲透破壞，在這些地方應(yīng)設(shè)置反濾層。此外，還應(yīng)布置階梯等通行道路。壩頂設(shè)置攔桿以策安全。36 / 47上游護(hù)坡用于堆石，因其抵御風(fēng)浪的能力較強(qiáng)；下游壩面直接鋪上20cm 的碎石作為護(hù)坡。上下游護(hù)坡均采用碎石、堆石護(hù)坡。土石壩下游面，為防止雨水、大風(fēng)、水下部位的風(fēng)浪、冰層和水流作用、動(dòng)物穴居、凍脹干裂等對(duì)壩坡的破壞，也需設(shè)置護(hù)坡。壩頂設(shè)置攔桿以策安全。式中 G—土條重量； —作用于土條底面的孔隙壓力；u —條塊重力線與通過(guò)此條塊底面中心點(diǎn)的半徑之間的夾角；? —土條寬度；l 、 —土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；c??計(jì)算結(jié)果可得施工期抗滑安全系數(shù) K 最小為 [K]=31 / 47=32H=32 / 47 理正軟件計(jì)算理正軟件計(jì)算所需參數(shù)表 計(jì)算方式項(xiàng)目施工期穩(wěn)定計(jì)算 穩(wěn)定滲流期穩(wěn)定計(jì)算 水位驟降期穩(wěn)定計(jì)算采用規(guī)范： 水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 3862022計(jì)算工期 施工期 穩(wěn)定滲流期 水位降落期計(jì)算目標(biāo) 安全系數(shù)計(jì)算 安全系數(shù)計(jì)算 安全系數(shù)計(jì)算滑裂面形狀 圓弧滑動(dòng)法 圓弧滑動(dòng)法 圓弧滑動(dòng)法不考慮地震圓弧穩(wěn)定分析法 瑞典條分法 瑞典條分法 瑞典條分法土條重切向分力與滑動(dòng)方向反向時(shí)當(dāng)下滑力對(duì)待 當(dāng)下滑力對(duì)待 當(dāng)下滑力對(duì)待穩(wěn)定計(jì)算目標(biāo) 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面 自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面條分法土條寬度 (m) (m) (m)搜索時(shí)圓心步長(zhǎng) (m) (m) (m)搜索時(shí)半徑步長(zhǎng) (m) (m) (m)滑動(dòng)圓心 (,)(m) (,)(m) (,)(m)滑動(dòng)半徑 (m) (m) (m)滑動(dòng)安全系數(shù) 33 / 47軟件計(jì)算結(jié)果（1）施工期穩(wěn)定計(jì)算 最不利滑動(dòng)面: 滑動(dòng)圓心 = (,)(m) 滑動(dòng)半徑 = (m) 滑動(dòng)安全系數(shù) = （2）穩(wěn)定滲流期穩(wěn)定計(jì)算 最不利滑動(dòng)面: 滑動(dòng)圓心 = (,)(m) 滑動(dòng)半徑 = (m) 滑動(dòng)安全系數(shù) = （3）水位驟降期穩(wěn)定計(jì)算最不利滑動(dòng)面: 滑動(dòng)圓心 = (,)(m) 滑動(dòng)半徑 = (m) 滑動(dòng)安全系數(shù) = 安全系數(shù)結(jié)果對(duì)照表34 / 47本設(shè)計(jì)的安全系數(shù)大于校核安全系數(shù)，故本設(shè)計(jì)安全穩(wěn)定?；》€(wěn)定安全系數(shù)公式為：有效應(yīng)力法： ????ii iiGlcluk??snta)co( 39。 計(jì)算工況(1)上游水位大約在壩底以上 1/3 壩高處的上游壩坡；(2)水庫(kù)水位降落期的上游壩坡；(3)上游水位為校核洪水位，下游為相應(yīng)水位的下游壩坡。 穩(wěn)定分析方法對(duì)于無(wú)粘性土壩坡的上下游壩殼及斜墻連同上游保護(hù)層一起滑動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定計(jì)算，宜采用直線法或折線法。 地震力本工程所在地區(qū)基本烈度為 6 度，根據(jù)我國(guó)《水工建筑物抗震規(guī)范》(SDJ1078)設(shè)計(jì)烈度在 6 度以下時(shí)，除對(duì)重要工程采取適當(dāng)?shù)目拐鸾Y(jié)構(gòu)和工程措施外：可不作抗震設(shè)計(jì)。 滲流力可由流網(wǎng)法求得，本設(shè)計(jì)不計(jì)滲流力。（1）計(jì)算示意圖 1:: 墻 壩 滲 流 計(jì) 算 圖yxTL（2）心墻后的浸潤(rùn)線方程計(jì)算公式： 21y??Hxkq=h=簡(jiǎn)化得： y2 +=x/m 0 60 120 180y/m 26 / 47 理正軟件校核項(xiàng)目 水位上游正常水位和下游最低水位上游設(shè)計(jì)洪水位和下游相應(yīng)最高水位上游校核洪水位和下游相應(yīng)最高水位土堤頂部寬度 b (m) (m) (m)土堤頂部高度 h (m) (m) (m)上游坡坡率 1:m1 下游坡坡率 1:m2 堤身滲透系數(shù) k (m/d) (m/d) (m/d)上游水位 h1 (m) (m) (m)下游水位 h2 (m) (m) (m)心墻頂部寬度 (m) (m) (m)心墻底部寬度 (m) (m) (m)心墻滲透系數(shù) (m/d) (m/d) (m/d)透水地基深度 (m) (m) (m)透水地基滲透系數(shù) (m/d) (m/d) (m/d)排水棱體高度 (m) (m) (m)排水棱體寬度 (m) (m) (m)L (m) (m) (m)透水地基有效深度 (m) (m) (m)浸潤(rùn)線計(jì)算公式原點(diǎn) (m) (m) (m)浸潤(rùn)線起點(diǎn) x 坐標(biāo) (m) (m) (m)27 / 47浸潤(rùn)線終點(diǎn) x 坐標(biāo) (m) (m) (m)q39。（1）計(jì)算示意圖 1:: 墻 壩 滲 流 計(jì) 算 圖yxTL（2）心墻后的浸潤(rùn)線方程計(jì)算公式： 21y??Hxkq25 / 47=h=簡(jiǎn)化得： y2 +=x/m 0 60 120 180y/m 上游校核洪水位與下游相應(yīng)的最高水位上游校核洪水位取為興利水位 ，下游相應(yīng)高水位取為 。（1）計(jì)算示意圖 1:: 墻 壩 滲 流 計(jì) 算 圖yxTL24 / 47（2）心墻后的浸潤(rùn)線方程 21y??Hxkq=h=簡(jiǎn)化得心墻后的浸潤(rùn)線方程： y2 +=x/m 0 60 120 180y/m 上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的最高水位上游校核洪水位取為興利水位 ，下游相應(yīng)高水位取為 。 浸潤(rùn)線計(jì)算上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最高水位上游校核洪水位取為興利水位 ，下游相應(yīng)高水位取為。3m2.滲透穩(wěn)定：對(duì)于非粘性土，滲透破壞形式的判別可參考下式：23 / 47η10 時(shí)為流土η20 時(shí)為管涌10η20 時(shí)不定允許坡降可參考采用下列數(shù)字：10η20； =； ＞20， = 許J?允 許J滲流逸出點(diǎn)的實(shí)際坡降為：Ｊ= HL?已知：ΔH=hH 2=，ΔL 可近似取為計(jì)算長(zhǎng)度 L=，則：Ｊ=根據(jù)表 4 砂礫料顆粒組成可得 d60=，d10= 又：η=d60/d10=20, Ｊ允許=。12聯(lián)立方程可得 h2= = 2112KLH??聯(lián)立方程可得 h= , q=105 ms?3已知三種工況單寬流量則最大總滲流量為： ??????smLqLqLQ/ 3221max?????則一天的總滲流量為 ： ??? 滲流校核1.滲漏量：大壩在校核洪水位的庫(kù)容為 5050 萬(wàn) 。1222 / 47聯(lián)立方程可得 h2= =, 2112KLH??聯(lián)立方程可得 h= , q=105 ms?3（3）校核洪水位時(shí)，上游正常高水位取為興利水位 ，下游相應(yīng)低水位取為 。12聯(lián)立方程可得 h2= = 1212KLH??聯(lián)立方程可得 h= , q=105 ms?3（2）設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，上游正常高水位取為設(shè)計(jì)洪水位 ，下游相應(yīng)低水位取為 。21 / 47正 常 蓄 水 位設(shè) 計(jì) 水 位校 核 水 位各水位示意圖（1）正常蓄水位時(shí)，上游正常高水位取為興利水位 ，下游相應(yīng)低水位取為 。2m總滲流量的計(jì)算全壩的總滲流量為： ????? ?11212 ????? nnlqqlqlQ?式中： 、 、……、 —斷面 ……、 的單寬滲流量； 、2n 1l、……、 、 —相鄰兩斷面之間的距離。本設(shè)計(jì)采用水力學(xué)方法進(jìn)行滲流分析。 滲流計(jì)算 基本假定⑴ 壩體土料為均質(zhì)，壩體內(nèi)任一點(diǎn)在各方向上的滲透系數(shù)相同且為常數(shù)；⑵ 滲流二元穩(wěn)定層流，流動(dòng)運(yùn)動(dòng)符合達(dá)西定律：V=KJ（V 為滲透流速，K 為滲透系數(shù)，J 為滲透坡降）⑶ 滲流為漸變流，任意過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的坡降和流速相同。 滲流分析的方法土石壩滲流分析的方法有公式計(jì)算法（流體力學(xué)法、水力學(xué)法、有限單元法）流網(wǎng)法和電模擬法。18 / 47第 4 章 壩體滲流計(jì)算 設(shè)計(jì)說(shuō)明 土石壩滲流分析的任務(wù)土石壩的剖面尺寸初步擬定后，必須進(jìn)行滲流分析和穩(wěn)定分析，為確定經(jīng)濟(jì)可靠的壩體剖面提供依據(jù)，滲流分析的主要任務(wù)是：⑴ 確定壩體浸潤(rùn)線和下游溢出點(diǎn)的位置，為壩體穩(wěn)定計(jì)算和排水體選擇提供依據(jù)；⑵ 計(jì)算壩體與壩基的滲流量，以計(jì)算水庫(kù)滲漏損失，和確定排水體尺寸；⑶計(jì)算壩體與壩基的滲流溢出處的滲透坡降，以驗(yàn)算其滲透穩(wěn)定性。長(zhǎng)期的筑壩經(jīng)驗(yàn)告訴我們，粘粒含量為 15～30%或塑性指數(shù)為10～17 的中壤土、重壤土粘粒含量為 35～40～%或塑性指數(shù)為 17～20 的粘土都是填筑防滲體的合適土料。 防滲體的土料要求防滲體要具有足夠的不透水性和塑性，要求防滲體的滲透系數(shù)比壩主體至少小 100～1000 倍，且其透水系數(shù)不宜大于 10 ，防滲體要有足5?scm夠的塑性。17 / 47因此，本壩防滲體采用碾壓式粘土心墻，頂寬 3m，底厚 。實(shí)際選取 ，則防滲體頂面高程為 +=；上游坡度均為 1:3，下游坡度為 1:，則底寬為 3+（）（3 ）=，滿足斜墻底寬不小于 H/4=（）247。 壩底寬度推算最大底寬為:（3+）+12+10=。計(jì)算工況 水庫(kù)水位(m) 壩頂超高 Y(m) 壩頂高程(m)設(shè)計(jì)洪水位 校核洪水位 16