【正文】 213） 第五章 穩(wěn)定分析 23 1 2 3 4 5 編號(hào) α sin α Cos α G 總 sinα G1tanψ1cosα G2 抗tanψ2 cosα G3tanψ3 cosα 前三者之和 cl 8 57 7 48 6 40 5 33 4 26 0 3 20 0 2 14 0 1 8 0 0 2 0 1 3 0 2 9 0 3 15 0 4 21 0 5 27 0 求和 5 級(jí)壩中： = 故滿足穩(wěn)定要求。 （ 6 ） 計(jì) 算 抗 滑 力 矩；滑動(dòng)力矩 。 （ 5）計(jì)算各土條底面的長(zhǎng)度 ，作用在該土條的抗剪力 ，方向與滑動(dòng)方向相反。 ；浸潤(rùn)線以上 為飽和容重，浸潤(rùn)線以下壩基以上 分為兩種：計(jì)算滑動(dòng)力時(shí)， 取飽和容重，計(jì)算抗滑力時(shí)， 取浮容重。 溫泉水庫樞紐 —— 擋水壩初步設(shè)計(jì)（ 213） 第五章 穩(wěn)定分析 19 相應(yīng)的滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù) K1’， K2’…，繪得 K’值曲線，相應(yīng)于 K’min 值的圓心 O’min才是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心。19′ 25176。 37176。 1:4 14176。26′ 25176。 35176。 1:2 26176。44′ 26176。 37176。 1:1 45176。 29176。計(jì)算時(shí)從 D 點(diǎn)向外延伸取幾個(gè)試算圓心 O1， O2…，分別求得其相應(yīng)的滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù) K1， K2…，繪出 K 值曲線可得到最小安全系數(shù)值 Kmin，其相應(yīng)圓心 Om即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心。 E 點(diǎn)的位置距坡腳 B 點(diǎn)的水平距離為 ，距坡頂垂直距離為 2H 。圖 52 中過坡腳 B 和坡頂 C 分別作與坡面和水平面夾角為β β 2 的線 BD 和 CD，得交點(diǎn) D 即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)圓弧圓心。 溫泉水庫樞紐 —— 擋水壩初步設(shè)計(jì)（ 213） 第五章 穩(wěn)定分析 18 圖 51 瑞典圓弧法計(jì)算原理圖 瑞典圓弧法計(jì)算 （ 1）確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心； 本設(shè)計(jì)中使用費(fèi)倫紐斯法確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心。這時(shí)需要選擇多個(gè)滑動(dòng)圓心，分別計(jì)算相應(yīng)的安全系數(shù)，其中最小的安全系數(shù)對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面為最危險(xiǎn)的滑動(dòng)圓。 凝聚力 c’ （ KN/m2） 水上 20 水下 17 瑞典圓弧法計(jì)算原理 假定土坡沿圓弧面滑動(dòng)，見圖 51， ABCD 為滑動(dòng)土體， AD 為圓弧滑動(dòng)面。 水上 35176。各種材料的物理力學(xué)性質(zhì)見表 51： 表 51 材料的物理力學(xué)性質(zhì) 特性 黃土狀壤土 壩基碎石 鋼筋混凝土 飽和容重（ KN/m3） 天然容重（ KN/m3） 含水量 %～ % 塑性指標(biāo) ~ 滲透系數(shù)（ cm/s） 106 1103 107 內(nèi)摩擦角 水上 23176。 〖〗 ^()_D_Dd__； 計(jì)算： ； （ m）； ； ； m3/s 溫泉水庫樞紐 —— 擋水壩初步設(shè)計(jì)（ 213） 第四章 滲流計(jì)算 17 第五章 穩(wěn)定分析 穩(wěn)定計(jì)算條件 本設(shè)計(jì)中壩型使用均質(zhì)壩，在正常蓄水位穩(wěn)定滲流條件下，采用不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法計(jì)算下游邊坡穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和流體力學(xué)分析 ,增大的長(zhǎng)度約為 。 計(jì)算： 溫泉水庫樞紐 —— 擋水壩初步設(shè)計(jì)（ 213） 第四章 滲流計(jì)算 15 得： 將不同的 x 值代入公式，求的對(duì)應(yīng)的結(jié)果如表 41： 表 41 浸潤(rùn)線計(jì)算表格 x 5 10 15 20 25 30 35 y 根據(jù)結(jié)果繪圖 42： 圖 42 土石壩浸潤(rùn)線 （ 2）確定滲流量 對(duì)于下游無水的棱體排水情況，與有褥墊排水的情況相似 ,因地基滲水而使浸潤(rùn)線稍有下降 ,可近似地假定浸潤(rùn)線與排水起點(diǎn)相交。 當(dāng)下游無水時(shí)，浸潤(rùn)線可近似認(rèn)為是以排水起點(diǎn)為焦點(diǎn)的的拋物線，如圖41。 計(jì)算過程 溫泉水庫樞紐 —— 擋水壩初步設(shè)計(jì)（ 213） 第四章 滲流計(jì)算 14 均質(zhì)土石壩的滲流計(jì)算可先假定地基不透水確定壩體的滲流量 1q 和浸潤(rùn)線；然后再假定壩體不透水 ,計(jì)算壩基的滲流量 2q ；最后將 1q 和 2q 相加 ,即可近似地得到壩體和壩基的滲流量。 滲流計(jì)算的水位組合 （ 1） 上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位； （ 2） 上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位； （ 3） 上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位； （ 4） 庫水位降落時(shí)上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。 土料設(shè)計(jì) 本壩中使用黃土狀壤土作為筑壩材料，壩基使用碎石。 （ 2）壩基排水 壩基地下有裂隙潛水面，需進(jìn)行濾土排水。故不作為選擇之一。 貼坡排水：用堆石或砌石加反濾層直接鋪設(shè)在下游壩坡表面，施工簡(jiǎn)單，用料 節(jié)省，施工方便，易于檢修。 棱體排水：在下游壩腳處用塊石堆成的棱體，可以降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹且有支持壩體穩(wěn)定作用。 壩身與其他建筑物的防滲：防止接觸面的集中滲流，因不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫，以及水流對(duì)上游壩坡和壩腳的沖刷危害影響。在上游 40m處修建防滲墻。根據(jù)規(guī)范，防身墻厚度一 般取 ~，墻頂插入防滲體的深度應(yīng)大于 1/10壩高且不小于 2m，墻底嵌入風(fēng)化巖基不小于 ~1m，均質(zhì)壩可設(shè)置在壩腳 1/3~1/2壩底寬處。對(duì)分布于壩基和左壩頭的覆蓋層，需采取可靠有效的防滲措施，方能確保大壩安全和水庫的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 2）壩基防滲 ： 壩基覆蓋層表層為卵礫石，向下依次為碎石、漂石、粉土層等，其中的孔隙潛水水面埋深 。 壩底高程 地基覆蓋層表層為卵礫石，需處理掉。上游壩坡取 1:，下游壩坡取 1:。 正常情況壩頂應(yīng)高出靜水位 ，非常情況不低于靜水位 ， 壩頂高程為 大于正常情況壩頂應(yīng)高出靜水位 （ +=），不低于校核洪水位（ ）。 故壩頂高程為 。 所求壩頂高程是壩體沉降穩(wěn)定以后的數(shù)值。 正常運(yùn)用條件下取 ? ， 本設(shè)計(jì)采用累計(jì)頻率 5％時(shí)的平均爬高， ?mp RR 則 )( mRR m ??? 非常運(yùn)用條件下取 ? ， 根據(jù)規(guī)范得 ： ?mp RR 則 )( mRR m ??? （ 4）壩頂高程計(jì)算： 表 32 壩頂超高 )(mh? h? R e A 正常運(yùn)用條件 103 非正常運(yùn)用條件 103 ①設(shè)計(jì)洪水位 +正常運(yùn)用條件的 設(shè)h? )( 31 mAeRHhhH ????????????? ?設(shè)設(shè) ②校核洪水位 +非常運(yùn)用條件的 非h? )( 32 mAeRHhhH ????????????? ?非校 ③正常蓄水位 +非常運(yùn)用條件的 非h? + 震h? ， 根據(jù)規(guī)范 ，取 震h? =。 非常運(yùn)用條件下，采用多年平均年最大風(fēng)速； D——風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，為 392m； β——計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角 ， 風(fēng)向垂直上游壩面 ，故 β 為 0o； Hm——水域平均水深，取壩前水深的 2/3， 為 。 表 31 安全加高規(guī)范值 該壩的級(jí)別為 5 級(jí)，則正常運(yùn)行的安全加高 A=， 非常運(yùn)行的安全加高A=。 壩頂高程 壩頂高程由水庫靜水位加波浪爬高和壅水面高度及安全加高確定。根據(jù)規(guī)范SL2742021《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，壩頂最小寬度對(duì)高壩可選用 10～ 15 米，對(duì)中低壩可選用 5～ 10 米。 由以上分析，最終確定均質(zhì)壩方案。 （ 3）心墻壩：心墻壩的工程量大，施工難度大，對(duì)于此工程并不適用。 （ 2）斜墻壩：斜墻壩的上游壩坡較緩，防滲體的粘土用量和壩體總工程量大，不經(jīng)濟(jì)。壩址附近兩個(gè)料場(chǎng)土料總儲(chǔ)量可滿足大壩對(duì)土料用量的要求。據(jù)勘察，土料場(chǎng)有豐富的黃土狀壤土，可滿足筑壩材料需求，同時(shí)壤土的滲透系數(shù)為 106cm/s，小于均質(zhì)壩滲透系數(shù)要求的 104cm/s，滿足滲透穩(wěn)定要求。碾壓式土石壩按壩體的防滲材料和結(jié)構(gòu)，可分為以下幾類： （ 1）均質(zhì)壩：整個(gè)壩體起防滲作用并保持自身的穩(wěn)定。清基 ，壩底高程為 溫泉水庫樞紐 —— 擋水壩初步設(shè)計(jì)（ 213） 第三章 土石壩設(shè)計(jì) 8 第三章 土石壩設(shè)計(jì) 壩型選擇 影響土石壩壩型選擇的最主要因素是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件，氣候條件，施工條件，壩基處理，抗震要求等。 地基處理 地基覆蓋層表層為卵礫石，需處理掉。 （ 2）泄水建筑物 ——正槽式溢洪道 溢洪道布置在大壩右側(cè)，通向河道下游。 泄水建筑物選型 根據(jù)壩址地形地質(zhì)分析，壩址處岸坡平緩，又能很快使下泄洪水歸原河道，故選擇正槽式溢洪道，即泄水槽與堰上水流方向一致，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水流平穩(wěn)。 主要建筑物為 5 級(jí)，次要建筑物為 5 級(jí)。當(dāng)?shù)赜泻芏嚅e散勞動(dòng)力。 （ 3）施工動(dòng)力、勞動(dòng)力情況 施工用水（僅限于攪制混凝土和生活用水）由當(dāng)?shù)毓┧芫W(wǎng)供給。其他生活、生產(chǎn)資料，均可由當(dāng)?shù)夭少彙?水上 28176。 水上 35176。 水上 23176。 表 15 各種材料物理力學(xué)性質(zhì) 土料 特性 粘土 黃土狀壤土 壩基碎石 砂卵石 鋼筋混凝土 飽和容重（ kN/m3） 天然容重（ kN/m3） 含水量 17% %～ % 塑性指標(biāo) 11 ~ 滲透系數(shù)（ cm/s） 5106 106 1103 102 107 內(nèi)摩擦角 φ’ 水上 22176。 粘土料顆粒組成見表 14。 兩個(gè)料場(chǎng)土料總儲(chǔ)量可滿足大壩對(duì)土料用量的要求。 0～ 為耕植土，～ 為黃土狀壤土?？碧缴疃葍?nèi)未見地下水。 經(jīng)勘察，選定的土料場(chǎng)位于水庫主壩兩壩肩，左壩肩土料場(chǎng)位于主壩