【正文】 非常運行取 A=) 計算超高 Y Y=R+e+A 計算波浪爬高 R 波浪爬高按 下式計算： LhKKR mmwm m 21?? ? 式中： Rm— 平均波浪在壩坡上的爬高； m— 單坡的坡度系數(shù)，初步擬定為 ； K — 斜坡的糙率滲透性系數(shù) ,根據(jù)樞紐的基本情況 ,確定水庫采用砌石護(hù)面 ,查《碾壓土石壩規(guī)范》表 K =~,采用 ； 第 38 頁 Kw— 經(jīng)驗系數(shù)，查規(guī)范《碾壓土石壩規(guī)范》表 kw=； hm,Lm— 分別為 平均 波高和波長（ 。 3 6 4由于本人對設(shè)計的結(jié)果做的不是太完善，在設(shè)計中不可避免的會存在問題，還希望老師和同學(xué)給予批評指正。有問題自己解決不了的提出來 大家一起解決，這無疑增強(qiáng)了我們自己動手翻閱書籍、刻苦鉆研、獨立思考問題的能力，也是對我們大學(xué)期間以來所學(xué)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的一次綜合測試，是將理論系統(tǒng)化、綜合化應(yīng)用于實踐的評估，也為我們將來走向工作崗位奠定基礎(chǔ)。在設(shè)計期間，朱老師在百忙之中抽出時間來指導(dǎo)我們的設(shè)計，并且解答相關(guān)的疑難問題，可以說這次設(shè)計不僅是我個人的成果，同時還凝結(jié)著老師的心血。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師 朱老師 對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。最后終于做完了有種如 釋重負(fù)的感覺。 在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。經(jīng)過 十 幾周的奮戰(zhàn) ， 我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。 本設(shè)計依照規(guī)范要求，基本完成了一般設(shè)計的內(nèi)容，但沒考慮地震的情況，也沒對溢洪道的控制段和陡槽段部分進(jìn)行穩(wěn)定計算，尚有不足之處。 計算過 程中，試算部分運用 EXCEL 計算，結(jié)果相對精確。溢洪道設(shè)計方面，計算了控制堰的堰面曲線，泄槽水面線，消力池相關(guān)水力計算，以保證設(shè)計合理。計算結(jié)果溢出點高程均在排水棱體之內(nèi)，設(shè)計符合要求。另外還有護(hù)坡，防浪墻等一些細(xì)部設(shè)計。在壩線、壩型的比選時，雖沒有進(jìn)行詳細(xì)的工程造價比較，但也有從技術(shù)、施工、部分經(jīng)濟(jì)比較，屬于技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的工程設(shè)計。 地基處理及防滲 溢流堰堰頂處來自水重和底板的重量 較大，泄槽段高速水流的沖擊作用也較大，再加上溢流堰所處的地質(zhì)條件在巖石破碎帶，故需進(jìn)行地基處理，根據(jù)實際情況調(diào)整，初步擬定采用局部水泥灌漿，泄槽至挑流鼻坎底部均采用鋼筋進(jìn)行錨固。為防止產(chǎn)生溫度裂縫，設(shè)置橫縫。 坎高 mhthc j * ????? ? 第 32 頁 襯砌及構(gòu)造設(shè)計 包括襯砌、排水、止水和分縫。根據(jù)資料，由于下泄流量都較小，故按最大下泄流量設(shè)計，即按千年一遇的洪水設(shè)計。但護(hù)坦較長，土石方開挖量和混凝土方量較大，工程造價較高，一般適用于地質(zhì)條件較差的壩基。消能主要靠水躍產(chǎn)生的表面漩滾與底部主流間的強(qiáng)烈紊動、剪切和摻混作用。 本出口消能段采用底流消能。實現(xiàn)這種能量轉(zhuǎn)換的途徑有 ： 水流內(nèi)部的紊動、摻混、剪切和漩滾 ， 水股的擴(kuò)散及水股之間的碰撞 ； 水流和固體邊界的劇烈摩擦和撞擊 ； 水流與周圍氣體的摩擦與摻混。所以 ,消能措施的合理選擇和設(shè)計 ,對工程具有重大的意義。 出口消能段 （ 1）消能工的設(shè)計原則及形式 第 31 頁 溢洪道宣泄洪水 ,一般是單寬流量大、流速高、能量集中。為防止產(chǎn)生溫度裂縫，設(shè)置縱橫縫。對泄槽襯砌的要求是：襯砌材 料能抵抗水流沖刷；在各種荷載作用下能夠保持穩(wěn)定；表面光滑平整，不致引起不利的負(fù)壓和空蝕；做好底板下排水，以減小作用在底板上的揚壓力；做好接縫止水，隔絕高速水流侵入底板 底面，避免因脈動壓力引起的破壞等。 泄槽一段邊墻高 h(m) 平均 v(m/s) h 平均 ha 邊墻 第 30 頁 泄槽二段邊墻高 h(m) 平均 v(m/s) h 平均 ha 邊墻 由于泄槽段各分段邊墻相差大， 為節(jié)省材料， 泄槽 采用梯形的形式 。 邊墻的超高一般為 ~ ，取 1m 。 反弧最低點處的水深 h分別為 、 ，因此相應(yīng)的 R分別為 、 。 試算法求 h1的值： mHw ? ， mP ? ， ?? ， mPHH a x0 ??? ， )/( 3 msmq ?? 取幾組 h1值代入公式右邊得到的結(jié)果與 h1比較，若不相等，則繼續(xù)取 h1值代入公式進(jìn)行計算，直到等式兩邊的值相等。 （ 2）泄槽的水力計算 泄槽水面線應(yīng)根據(jù)能量方程，用分段求和法計算，計算公式如下： Ji ggvhvhl???????)2c o s()2c o s( 2111222221?? ?? 3/422RvnJ? 式中： l21?? 分段長度， m； h1 、 h2 分段始末斷面水深， m； v1 、 v2 分段始末斷面平均流速， sm ； ?1 、 ?2 流速分布不均勻系數(shù)，取 ； Θ泄槽底坡角度； i 泄槽底坡， ?tan?i ； J 分段內(nèi)平均摩阻坡降； n 泄槽槽身糙率系數(shù)， ； v 分段平均流速， 2/)( 21 vvv ?? ， sm ； R 分段平均水力半徑， 2/)( 21 RRR ?? ， m。 將已知數(shù)據(jù)代入公式計算 得 ik=。因泄槽縱坡 i須大于臨界坡度 ik ，須對泄槽的初定縱坡進(jìn)行驗算。泄槽縱坡必須保證泄流時，溢流堰下為自由流和槽中不發(fā)生水躍，使水流始終處于急流狀態(tài)。 （ 1）泄槽的平面布置及縱、橫剖面 泄槽在平面上宜盡可能采用直線、等寬布置，不設(shè)置收縮段、擴(kuò)散段和彎曲段，這樣使水流平順、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便。 泄槽 正槽式溢洪道在溢流堰后多用泄水陡槽與出口消能段相連接，以便將過堰洪水安全得泄向下游河 道。 HgmBQ s??? 第 25 頁 式中： q起始計算斷面單寬流量， )/(3 msm ? ； H0 起始計算斷面渠底以上總水頭， m； Θ泄槽底坡坡角； Φ 起始計算斷面流速系數(shù)，取 。 堰底高程： =。 V=q/A=(1*)=。 經(jīng)試算，堰頂高程取 。在進(jìn)水渠與控制段之間設(shè)漸變段，采用圓弧連接，圓弧半徑 R=15m； 進(jìn)水渠前段采用梯形斷面，邊坡采用 1:，進(jìn)水渠總長 L=。從地形圖可知進(jìn)水渠水深 。流速應(yīng)大于懸移質(zhì)不淤流速，小于渠道的不沖流速，設(shè)計流速宜采用 3～ 5m/s，本設(shè)計采用設(shè)計流速 v為 3m/s。 第 23 頁 第 5 章溢洪道設(shè)計 溢洪道路線選擇和平面位置的確定 根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，利用樞紐右岸的天然埡口，采用正槽式溢洪道，進(jìn)水渠末端設(shè)置圓形漸變段，泄槽不設(shè)收縮、彎曲段和擴(kuò)散段，布置在地形圖上的溢洪道軸線處。 壩頂布置 壩頂上面用泥結(jié)石鋪設(shè)路面，厚 。 為了保護(hù)大壩壩坡坡面不受波浪，雨水，冰雹及穴居動物的破壞，防止波浪的淘刷，冰層和飄浮物的損害，順壩水流的沖刷等對壩的危害，上、下游壩坡面應(yīng)設(shè)置護(hù)坡。 （ 3）壩坡 根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實際結(jié)合，上游坡率取 ，下游自上而下分別取 ,，下游自下而上每 20m變坡一次 。 下游坡面上設(shè)有排水溝，以匯集坡面流水，避雨水漫流壩面造成壩坡沖刷。 （ 2）設(shè)計結(jié)果： 粘土部位：第一層 d50 = 天然砂，厚 20cm 第 22 頁 第二層 d50 = 卵石料，厚 30cm 護(hù)坡及壩坡設(shè)計 （ 1）上游護(hù)坡 上游護(hù)坡坡面，從就地取材及材料經(jīng)濟(jì)考慮，設(shè)干砌石護(hù)坡，厚 m，下面 鋪 厚 碎石墊層，護(hù)坡范圍上至壩頂 ,下至上游壩址。 第二、三層反濾料的選擇也按上述辦法進(jìn)行。 反濾層設(shè)計 （ 1）《 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范 》 (SL2742020)進(jìn)行反濾層設(shè)計 。由外向內(nèi)分別鋪設(shè)粗砂 ，卵石 ， 最后用石料堆砌。 根據(jù)《水工建筑物》堆石體頂面應(yīng)高出下游最高水位 并且三級壩不得小于，故取高程為 ，頂寬不小于 取 2m。 （ 2）壩基防滲 壩基防滲采用粘土截水槽，上部厚與心墻底等厚，下部厚度取 4m，截水槽開挖坡度為 1:1， 兩側(cè)有 。 第 21 頁 土壩的細(xì)部結(jié)構(gòu) 壩的防滲體、排水設(shè)備 （ 1）壩體防滲 壩體防滲體根據(jù)地質(zhì)和該樞紐所在地的材料儲備情況采用粘土心墻，心墻頂部高程為 ，高出設(shè)計洪水位 ，頂部保護(hù)層厚度為 1m。 土石壩與岸坡的連接 土石壩的岸坡應(yīng)清理成緩慢的坡度，不應(yīng)為階梯狀或反坡。 土石壩的防滲處理 由于本壩址基巖為玄武巖，屬于堅硬巖石，故本設(shè)計采用截水槽和帷 幕灌漿相結(jié)合，截水槽的具體尺寸見上文防滲尺寸中的壩基防滲。壩基清理后，應(yīng)平整密實，無陡坎和臺階，坡度一般不陡于 1:，為避免土壩于岸坡的接觸面產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，壩體岸坡不應(yīng)成臺階狀，反坡或突然變坡。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。（ 由于時間關(guān)系，只算了 7個滑弧。 計算公式 采用不計條塊間作用力的圓弧滑動法（瑞典圓弧法）進(jìn)行計算，計算公式如下： ?? ??? ???iiiiiii w lcwks i nt a nc o s 式中： i—— 土條號； wi —— i號土條重力 ,KN； ci —— 粘聚力， KPa； li —— 土條弧長， m； φ —— 內(nèi)摩擦角， 186。一系列圓心位置作出許多可能滑裂面將得出許多相應(yīng)的 K 值。 先假定一系列圓心位置及半徑不同的圓柱面。 計算成果見下表： 列表匯總結(jié)果 填筑土料的安全坡降，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般為 5~10，故而認(rèn)為滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認(rèn)為不會發(fā)生滲透破壞。 計算斷面及計 算情況的選擇 對河床中間斷面 I— I 及由 I— I 斷面向西 100m的 II— II 斷面，向東 的 III—III 斷面進(jìn)行滲流計算，計算主要針對正常蓄水及設(shè)計洪水時進(jìn)行。 計算方法及公式 選用水力學(xué)解土石壩滲流問題 根據(jù)心墻土壩在有限透水地基上，心墻筑至不透水層，無排水設(shè)備情況計算滲流量。 運用下式校核： 0))(~( dd ?? ? 0)(d? 為土場的干容重 (對于 2 級壩，還應(yīng)進(jìn)行碾壓試驗進(jìn)行復(fù)核，據(jù)以確定碾壓參數(shù) ) （ 2）計算成果匯總表 比 重 G 最大 干容重 γ max (kN/m3) 最優(yōu) 含水量 W0 (%) 設(shè)計 干容重 γ d (kN/m3) 塑性指數(shù) IP 填筑 含水量 W (%) 飽和容重 rsat (kN/m3) 浮容重 rb (kN/m3) 濕容重 γ w (kN/m3) 內(nèi)摩擦角 φ 粘聚力 C (kpa) 滲透 系數(shù) K (106cm/s) 第 16 頁 石渣壩殼料設(shè)計（按非粘性土料設(shè)計） （ 1）計算公式 填筑指標(biāo)以相對密度表示： d xmadrr DeeeeD ??? ??? )((m inm a xm inm inm a x ???? ?? ）或 DDd mi nma xmi n)1( ????? ??? 設(shè)計相對密度要求不低于 ~，地震區(qū)為防震動液化，浸潤線以下部分土體設(shè)計相 對 密度 不低于 ~，設(shè)計 Dr=。 粘性土料設(shè)計 （ 1）計算公式： 選用室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實實驗 ，進(jìn)行土料的擊實試驗，根據(jù)擊實次數(shù)， 得出該組平均最大干容重和平均最 優(yōu) 含水量： 設(shè)計干容重為： max?? ?? md 式中： d? —— 設(shè)計干容重（ g/cm3）； 第 15 頁 max?? —— 在相應(yīng)擊實功能下的平均最大干容重； m—— 施工條件系數(shù)（壓實系數(shù)），對于 2 級高壩， m值采用 ~ 之間， 4級壩可采用 ~，本設(shè)計取 m=。 土料設(shè)計 筑壩材料的設(shè)計與土壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方法