【正文】 （ 2）設(shè)計(jì)結(jié)果 設(shè)計(jì)結(jié)果見表 。 第二層反濾料的選擇也按上述辦法進(jìn)行。在排水體與壩體、壩基之間設(shè)置反濾層；下游戧 道設(shè)置排水溝，并在壩坡設(shè)置橫向排水溝以匯集雨水，岸坡與壩坡交接處也設(shè)置排水溝，以匯集岸坡雨水，防止雨水淘刷壩坡，見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。針對以上情況作以下處理，設(shè)置混凝土防滲墻至半風(fēng)化巖基，與河床部分 防滲墻相連，并在墻下設(shè)置灌漿孔，詳見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖。 防滲墻布置于斜心墻之下，從防滲角度來看偏上游為好，但從防裂角度看偏下游一側(cè)好，綜合考慮布置于心墻底面中心位置。 （ 2） 防滲墻的型式、材料及布置 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，對于透水層厚度為 3060m的情況，采用槽板式混凝土防滲墻比較合適，設(shè)計(jì)中采用這種型式。由于防滲墻兩側(cè)沖積層易沉陷，引起防滲墻頂部粘土心墻與兩側(cè)粘土心墻的不均勻沉陷而導(dǎo)致裂縫。混凝土防滲墻方案，施工快、材料省、防滲效果好，對 于這種深度透水層是比較合適的，決定采用這種方案。在透水層較淺（ 10~15m 以下）時，可采用回填粘土截水槽方案，由于壩址處河床沖積層平均深 20m，最大達(dá) 35m，施工比較困難而不予采用 .又由于河床有孤石，采用鋼板樁也比較困難，造價也高。 表 大壩上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表 穩(wěn)定成果分析 根據(jù)計(jì)算成果表可看出大壩上下游坡穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，由于上游壩坡較部位 計(jì)算工況 上游水位 （ m） 下游水位 （ m） 最小安全系數(shù)（ Kmin） 規(guī)范值 上 游 坡 施工期 1/3 壩高 2775 穩(wěn)定滲流期 水位降落期 ~2796 —— 正常蓄水位 +地震 下 游 坡 穩(wěn)定滲流期（正常） 穩(wěn)定滲流期（設(shè)計(jì)） 穩(wěn)定滲流期（校核） 正常蓄水位 +地震 35 緩，穩(wěn)定滲流期以及庫水位降低期，不考慮地震時， Kmin=，考慮地震時，Kmin=；下游坡情況也類似，正常情況 Kmin=，非常情況 ，壩的穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，就此而言，可考慮加陡壩坡以減小工程量 .鑒于各種因素考慮不全，實(shí)際安全系數(shù)可能要小些，故而不改變壩坡，維持原擬訂的剖面。 在滑動面上抗剪強(qiáng)度的發(fā)揮是一樣的，安全系數(shù)的表示方式為 cKtgtg )( 11 ?? ? ；cKtgtg )( 22 ?? ? ；cKtgtg )( 33 ?? ? ； 式中： ? ? ? 3為實(shí)驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。在計(jì)算中并考慮繞壩滲流及巖基透水，混凝土防滲墻的滲透系數(shù)應(yīng)取較大值， scmK / 92 ??? ，這樣取值估計(jì)的滲流量可能大于實(shí)際滲流量，但壩的滲透坡降仍滿足設(shè)計(jì)要求，說明取值合理 . 穩(wěn)定計(jì)算 計(jì)算方法 按施工期、穩(wěn)定滲流期、庫水位降落期三個控制時期核算土石壩的穩(wěn)定。 斷 面 Ⅰ — Ⅰ Ⅱ — Ⅱ Ⅲ — Ⅲ 計(jì)算情況 正常 設(shè)計(jì) 正常 設(shè)計(jì) 正常 設(shè)計(jì) 坡 降 J 34 成果分析與結(jié)論 以斜心墻、混凝土防滲墻與兩岸壩肩開挖風(fēng)化巖填以粘土形成粘 土截水墻的垂直防滲帶作為防滲措施。在斜墻逸出點(diǎn)滲透坡降較大，予以驗(yàn)算。 計(jì)算結(jié)果 滲流計(jì)算結(jié)果見表 。 由于河床沖積層的作用，岸坡實(shí)際不會形成逸出點(diǎn)，計(jì)算時假定浸潤線末端即為壩趾。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近視解土壩滲流問題，計(jì)算假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等，計(jì)算簡圖如圖 。 滲流計(jì)算 土石壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)；同時確定壩體與壩基的滲透流量，以估算 水庫的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。 砂礫料場上下游共 8 處，總量為 1850 萬立方米，大壩工程在 400 萬立方米左右。施工時可考慮上游料填在壩的上游測，下游砂礫料填在下游測，這樣有利于施工，減小相對干擾。40180。20180。10180。30180。一般沙礫料的干容重 ?dr KN/m3。 非粘性土料填筑一般要達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，對于砂土要求 Dr 不小于 ；對于砂礫石，則依壩的級別而定， 3 級壩 Dr不小于 ， 5級壩不小于 。 1下 和 3下 料場的塑性指數(shù)小于 20，從壓的角度宜采用 1下 和 3下 料場的粘土料，所以可將 1下 和 3下 料場作為主料場，其余幾個料場作為輔助料場。 滲透系數(shù) k（ 106cm/s） 29 （ 3） 土料的選用 已經(jīng)探明上下游共有 5 個粘土料場，總儲量為 190 萬 m3，因地理位置不同，各料場的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、和化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”為原則。 186。 186。 運(yùn)用下式作校核： dr ≥ ～ 0)(dr 式中： 0)(dr ── 土料場的自然干容重； 對 2 級壩，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)，以便復(fù)核，并據(jù)以選定施工碾壓參數(shù)。Ｉ P 式中： Ｗ P—— 土的塑限； Ｉ P—— 土的塑性指數(shù)； B—— 稠度系數(shù)，對高壩可取 ～ 之間，低壩可取 ～ 之 28 間，本設(shè)計(jì)取 B=。對于 2級高壩，ｍ的值采用 ～ 之間，三四級壩或低壩可采用 ～ ，本設(shè)計(jì)?。?=。 根據(jù)以上的擊實(shí)次數(shù)和擊實(shí)功能，得出的多組平均最大干容重 maxγ 和平均最優(yōu)含水量 0W 。由于最優(yōu)含水量隨壓實(shí)功能的大小而變，故在土料的設(shè)計(jì)中常根據(jù)土料的實(shí)際施工機(jī)具的壓實(shí)功能，選擇相應(yīng)的最優(yōu)含水量作為填筑土料的含水量。 粘性土料設(shè)計(jì) （ 1） 計(jì)算公式 粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀做擊實(shí)試驗(yàn)求最大干容重、最優(yōu)含水量（一般采用 25 擊，其擊實(shí)功能為 26 死水位：27 m正常蓄水位：28 m1：31：2.522101：2.51：2.51：2.5壩基： m巖基： m設(shè)計(jì)洪水位： 1m 校核洪水位： 3m壩頂高程：2825 .20m壩基防滲墻頂高程 275 m28 00 .0 0m28 75 .0 0m52 圖 大壩最大壩高處剖面尺寸圖 27 土料設(shè)計(jì) 筑壩土料的實(shí)際與土壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案以及工程造價有關(guān) ，一般力求壩體內(nèi)材料分區(qū)簡單，就地、就近取材，因材設(shè)計(jì)。 從材料來看由于附近粘土材料儲量較少，故不適合采用粘土截水槽，又根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL274—— 2020）， 80m以內(nèi)的砂礫石地基可采用混凝土防滲墻，由壩址處地質(zhì) 剖 面圖，該壩基河槽段砂礫石最 大層厚為 32m，因此該壩基河床中部及兩岸坡均采用混凝土防滲墻，根據(jù)水工建筑物教材，厚度取 ，防滲墻伸入壩體防滲體的長度不小于 1/10 倍壩高，本次設(shè)計(jì)取 ，防滲墻布置在心墻底面中部偏上，根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定墻體底部應(yīng)深入巖基 ～ ，本次設(shè)計(jì)取 ，岸坡 混凝土防滲墻 底高程沿岸坡逐漸變化。該壩體采用粘土斜心墻，其底部最小厚度由粘土的允許坡降而定，本設(shè)計(jì)允許滲透坡降 [J]=5，上游校核洪水時承受的最大水頭為 ，墻的厚度 B﹥ ，斜心墻的頂部寬度取為 5ｍ（滿足大于 3ｍ機(jī)械化施工要求）， 粘土斜心墻的上游壩坡的坡度為1:～ 1:，有資料研究認(rèn)為，斜心墻向上游傾斜的坡度為 1:～ 1: 時較好，本次設(shè)計(jì)取為 1:，下游坡度取為 1:， 粘土斜心墻的頂部高程以設(shè)計(jì)水位加一定的超高（超高 ～ ）并高于校核洪水位為原則，最終取其墻頂高程為 ｍ，經(jīng)計(jì)算底寬為 ,大于 .墻頂?shù)纳喜苛粲? 的保護(hù)層，并 粘土斜心墻頂部向下游傾斜。 大壩防滲體 大壩防滲體的設(shè)計(jì)主要包括壩體防滲和壩基防滲兩個方面。 壩體排水 由于本地區(qū)石料比較豐富，故采用堆石棱體排水比較適宜，另外采用 棱體排水可以降低壩體浸潤線，防止壩坡凍漲和滲透變形，保護(hù)下游壩址免受尾水淘刷，并可支撐壩體，增加下游壩坡的穩(wěn)定性。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游壩坡上部取 ，下部取 ，下游自上而下均取 ，下游在 2800m、 2775m高程處各變坡一次。一般是參考 已 建成類似工程的經(jīng)驗(yàn)擬定壩坡，再通過計(jì)算分析，逐步修改 24 確定。該水庫擋水大壩壩基高程為 2750，根據(jù)計(jì)算壩高為，大于 70m，屬高壩，故綜合各方面因素可取該土石壩壩頂寬度為 10m。 壩頂寬度 壩頂寬度主要取決于交通需要、構(gòu)造要求和施工條件，同時還要考慮防汛搶險、防空、防震等特殊需要。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL2742020） 第 條規(guī)定，壩頂高程分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值： 設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高： +＝ ； 正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高： +=； 校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高： +=； 正常蓄水位加非常運(yùn)用條件的壩頂超高，再加地震安全加高： ++=。 表 壩頂超高計(jì)算成果表 工 況 水位 (m) 設(shè)計(jì) 風(fēng)速(m/s) 平均 波長 (m) 平均 波高 (m) 平均波浪爬高 (m) 風(fēng)浪壅高 （ m） 設(shè)計(jì) 爬高 (m) 安全 加高 (m) 壩頂 超高 (m) 設(shè)計(jì) (P=1%) 校核(P=%) 由于水庫所在地區(qū)地震基本烈度 7176。 風(fēng)浪壅高按下式計(jì)算： ?cos2 m2gH DKWe ? 式中： K—— 綜合摩阻系數(shù)，計(jì)算時一般采用 K= 106； β —— 風(fēng)向與水域中線的夾角； 23 其他符號同前。 最大波浪在壩坡上的爬高 設(shè)計(jì) 值 R按 2級土石壩取累積概率 P=1%爬高值 R1%計(jì)算 。 平均波高及平均波長按下式計(jì)算： }])WgH([)WgD(00 1 {th])WgH([2m2m2m = = 22 π2TgL 2mm = 式中： hm—— 平均波高， m； Tm—— 平均周期， s； W—— 計(jì)算風(fēng)速， m/s； D—— 風(fēng)區(qū)長度， m； Hm—— 水域平均水深， m； g—— 重力加速度，取 ； Lm—— 平均波長， m。故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)用時的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，同時并保留一定的沉降值。 大壩輪廓尺寸的擬定 大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程，壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體等排水設(shè)備。 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 材料來源 豐富，為就地取材不宜采取該壩型。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。 斜心墻壩和心墻壩基本類似，并且可以改善壩體應(yīng)力狀態(tài)，能顯著減弱壩殼對心墻的“拱效應(yīng)”，其抗裂性能優(yōu)于心墻壩和斜墻壩。 土質(zhì)防滲體分區(qū)壩主要有心墻壩、斜心墻壩、斜墻壩和多種土質(zhì)壩等類型。 均質(zhì)壩材料單一，工序簡單，但壩坡較緩，剖面大，工程量大，施工易受氣候影響，冬季施工較為不便，壩體空隙水壓力大。從地形地質(zhì)條件以及附近建筑材料來看本次設(shè)計(jì)壩型應(yīng)選擇碾壓式土石壩。本設(shè)計(jì)限于資料只作定性的分析來確定土石壩壩型。 19 泄洪隧洞2775280027901 :2 .51 :2 .51 :2 .51 :2 .51 :328752850282528002775282527752800275027752800285028252750上壩公路發(fā)電廠房引水發(fā)電隧洞100020200020200002008800 6300 6250壩 頂放空洞4675 圖 樞紐建筑物平面布置圖 20 6 大壩設(shè)計(jì) 土石壩壩型的選型 影響土石壩壩型選擇的因素很多，其主要影響因素有附近的筑壩材料、地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。 本次根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)性、正常運(yùn)行安全穩(wěn)定性以及地形地質(zhì)條件等各方面因素要求，并且將沖沙放空洞和泄洪隧洞與施工導(dǎo)流隧洞相結(jié)合對樞紐建筑物進(jìn)行了布置。 泄水建筑物 — 泄洪隧洞 泄洪采用隧洞方案，為縮短長度、減 小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸（右岸），這樣對流態(tài)也較為有利，考慮到引水發(fā)電隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜，為減少泄洪時影響發(fā)電，進(jìn)出口相距 80~100m 以上，沖沙放空洞位于泄洪隧洞與水電站引水隧洞之間。 18 樞紐布置 根據(jù)工程功能以及滿足正常運(yùn)行管理要求，該樞紐由土石壩、泄洪隧洞、沖沙放空洞、水電站（包括：引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站）等建筑物組成。土石壩適應(yīng)地基變形能力較強(qiáng)，對地基的要求較低，并能就地取材。從地質(zhì)條件看不宜建拱壩及支墩壩。 17 5 壩型選擇與樞紐布置 壩址及壩型選擇 壩址選擇 根據(jù)地質(zhì)資料，經(jīng)過比較選擇地形圖所示河彎地段作為壩址，并選擇