【正文】 下游的最低水位（取 發(fā)電調節(jié)流量 Qp=時，相 應下游水位 ） ； 2）校核洪水位 ，相應下游的水位 （取發(fā)電最大引用流量 Qmax=28 m3/s 時，相應下游水位 ） 。 3）發(fā)生滲流量時土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的。下游壩殼的浸潤線也較平緩，接近水平，水頭主要在心墻部位損失。 滲流計算 滲流計算的基本假定 1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù) K＝ 1 106cm/s；壩殼采用砂土料， 滲透系數(shù) K＝ 1 102cm/s，兩者相差 104倍，可以把粘土心墻看作相對不透水層，因此計算時可以不考慮上游楔行降落水頭的作用。 壩體與岸坡的連接 左壩肩到左灘地，坡積風化層 5～ 10m，需徹底清除，左岸坡上修建混凝土齒墻，岸坡較陡，開挖時基本與基 巖大致平行。截水槽可挖至基巖以下 深處，內(nèi)填壤土。 2）鉆 2到右岸河灘：上部巖層裂隙較發(fā)育，巖芯獲得率只有 12%。鋪蓋同時還應與粘土心墻相連，向上庫區(qū)及右岸延伸展布，將巖溶封閉。 2）鉆 2及右岸河灘：覆蓋層和坡積物相對較厚，鉆 2處的上層巖芯獲得率只有 12%，巖層裂隙較為發(fā)育，擬采用局部帷幕灌漿。 地基處理及壩體與地基岸坡的連接 地基處理 結合本 壩壩基情況，據(jù)壩軸線剖面圖： 1）河槽處：水流常年沖刷，基巖裸露，抗風化能力強，且鉆 1處巖芯獲得率都比較高。綜合考慮選用漿砌石塊石。 2）排水溝尺寸及材料 ①尺寸擬定：由于缺乏暴雨資料，所以無法用計算的方法確定斷面尺寸，根據(jù)以往已建工 212 程的經(jīng)驗，排水溝寬度及深度一般采用 20～ 40cm，本設計取 30cm。縱橫向排水溝互相連通，橫向排水溝之間的縱向排水溝應從中間向兩端傾斜，坡度取 %，以便將雨水排向橫向排水溝。 縱向排水溝（與壩軸線平行）設在各級馬道內(nèi)側。 壩頂排水 壩頂設有防浪墻，為了便于排水，壩頂做成自上游傾向下游的坡，坡度為 2%，將壩頂雨水排向下游壩面排水溝。 3）壩頂蓋面 以防止防滲體（粘土心墻）干裂、凍結和雨水沖蝕，在粘土心墻頂部設置保護層，厚度為80cm，分為兩層，上層碎石厚度為 50cm，下層砂礫厚度為 30cm。 2）防浪墻 采用 C20水泥漿砌塊石防浪墻。 自行繪制構造簡圖 。護坡范圍從壩頂一直到壩腳，厚度為 40cm，下部設厚度均為 20cm 的碎石和粗砂墊層。 自行繪制構造簡圖 。 壩頂及心墻反濾層，棱體排水及反濾層、岸坡排水、護坡詳圖見圖紙。 1）防滲體周邊部位 第一層： d50= ，厚 20cm ；第二層： d50= ，厚 30cm 。 設計結果 由于設計原始資料中沒有提供各土、砂、石料的顆粒級配情況，這里無法用計算的方法進行反濾層的設計，只能參考相關規(guī)范和已建工程進行初步設計。 3）護坡墊層 同樣應滿足土粒不流失及足夠的透水性要求，但標準可降 低些，建議按下式的簡便方法選擇粒徑。 ②滿足排水要求 以上三種土還應符合式 15 154Dd ，以滿足排水要求。式中， A 為小于 1%。 的顆粒含量為 40%～ 85%的粘性土按式 D15≤ 設計反濾層。如被保護土不含有大于 5mm 的顆粒時，則按全料確定小于 的顆粒含量百分數(shù)及 85d 。 ①滿足被保護粘性土的細粒不會流失 根據(jù)被保護土的小于 含量的百分數(shù)不同，而采用不同的方法。 210 按此標準天然砂礫料一般不能滿足要求，須對土料進行篩選。 式中： D15—— 反濾料的特征粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 15%； d1 d85—— 被保護土的控制粒徑和特征粒徑，小于該粒徑的土分別占總重的 15%及 85%。 反濾層和過渡層 設計規(guī)范及標準 1）保護無粘性土料（粉砂、砂、砂礫、卵礫石、碎石等） 《碾壓式土石壩設計規(guī)范》規(guī)定，對于與被保護土相鄰的第一層反濾料，建議按下述準則選用： D15/d85≤ 45 ， D15/d15≥ 5。通過設計洪水位 流量時，相應下游最高洪水位 ；假定通過校核洪水位 流量時，相應下游最高洪水位。 內(nèi)坡 ： 1： ，外坡 1： 。 綜合以上分析選擇棱體排水方式。 3）壩內(nèi)排水：其中褥墊排水對不均勻沉降的適應性差，易斷裂，且難以檢修，當下游水位高過排水設施時，降低浸潤線的效果將顯著降低；網(wǎng)狀排水施工麻煩，而且排水效果較褥墊排水差。 1）貼坡排水：不能降低浸潤線，多用于 浸潤線很低和下游無水的情況，故不選用。 自行繪制構造簡圖 。 防滲體保護層 29 心墻頂部應設保護層，防止冰凍和干裂。 3）心墻底寬 本設計粘土允許坡降 4][ ?J ， 上下游最大作用水頭差 H==（下游無水工況），故墻厚 T≥ H/[J]=。參考教材及規(guī)范，心墻頂部考慮機械化施工的要求，取 ，邊坡可取 1:。 本土石壩的防滲體為粘土心墻。 所以滿足要求。 表 壩頂高程計算結果 運用情況 靜水位 （ m） 波浪爬高 R（ m） 壅高 e (m) 安全超高 A（ m） 計算壩頂 高程 Z 計 （ m） %沉陷 （ m） 竣工時的壩頂高程 Z(m） 設計情況 0 較核情況 0 壩頂高程最終結果為： 。 由于所給的設計資料中只有多年平均風速 V0=10m/s，故 取 正常和非常運用情況波高均為： mh l 6 1 1 6 3/14/5 ???? ，則 mR ????? ??。 28 參考林昭著的《碾壓式土石壩》一書，以往計算壩頂超高公式中多包括風壅水面高度 e ，由于該值不大，一般不到 10cm，故可忽略，壩頂超高計算式可簡化為 Y R A=+ 。 A—— 安全加高， m，根據(jù)壩的等級和運用情況，按表 確定。計算公式采用下列兩式： Y R e A= + + () 20 cos2 mKV De gH b= () 式中： Y—— 壩頂超高； R—— 波浪在壩坡上的最大爬高， m； e—— 最大風壅水面高度，即風壅水面超出原庫水位高度的最大值， m； Hm—— 壩前水域平均水深， m； K—— 綜合摩阻系數(shù)，其值變化在（ ～ ） 106之間，計算時一般取 K=106； b—— 風向與水域中線（或壩軸線的法線）的夾角，（ 176。 壩頂高程 壩頂高程等于水庫靜水位與超高 Y 之和，并分別按以下運用情況計算，取最大值： ① 設計洪水位加正常運用情況的壩頂超高； ② 校核洪水位加非常運用情況的壩頂超高。 3）馬道 ：第一級馬道高程為 ，第二級馬道高程 ，馬道寬度取 。 1）上游壩坡 ：從壩頂至壩踵依次為 1： ； 1： ； 1： 。 土石壩的剖面設計指壩坡、壩頂寬度、壩頂高程。心墻壩的優(yōu)點還有：心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩殼上，其自重通過本身傳到基礎，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產(chǎn)生較大的接觸應力，有利于心墻與地基結合，提高接觸面的滲透穩(wěn)定性；當庫水位下降時，上游透水壩殼中水分迅 27 速排泄，有利于上游壩坡穩(wěn)定，使上游壩坡比均質壩或斜墻壩陡；下游壩殼浸潤線也比較低，下游壩坡也可以設計得比較陡；在防滲效果相同的情況下，土料用量比斜墻壩少，施工受氣候影響相對小些；位于壩軸線上的心 墻與岸坡及混凝土建筑物連接比較方便。 4）心墻壩 。由于不透料（土料）位于上游，不便于土料上壩；土質斜墻靠在透水壩殼上，如果壩殼沉降大，將使斜墻開裂；與岸坡及混凝土建筑物連接不如心墻壩方便，斜墻與地基接觸應力比心墻小，同地基結合不如心墻壩；斷面較大，特別是上游坡較緩，壩腳伸出較遠，填筑工程量較心墻大。該壩型雖然可以因地制宜，充分利用包括石渣在內(nèi)的當?shù)馗鞣N筑壩材料；土料用量較均質壩少，施工受氣侯的影響也相對小一些，但是由于多種材料分區(qū)填筑，工序復 雜，施工干擾大，故也不選用多種土質分區(qū)壩。故不選擇均質壩。但是，由于土料抗剪強度比用在其他壩型壩殼的石料、砂礫和砂等材料的抗剪強度小，故其上下游壩坡比其他壩型緩，填筑工程量比較大。 1）均質壩 。各種材料的特性見表 － 。砂料可在壩軸線下游 1～ 3公里河灘范圍內(nèi)及 河洛 河出口處兩岸河灘開采。 26 3 土石壩設計 影響土石壩壩型選擇的因素有：壩高；筑壩材料；壩址區(qū)的地形地質條件；施工導流、施工進度與分期、填筑強度、氣象條件、施工場地、運輸條件、初期度汛等施工條件；樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；樞紐的開發(fā)目標和運行條件；土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價。 施工導流洞及水庫放空洞：布置在左岸的山體內(nèi)。 灌溉引水建筑物：引水隧洞緊靠在溢洪道的右側布置。 樞紐總體布置方案的確定 擋水建筑物：土石壩（包括副壩在內(nèi)）按直線布置在河彎地段的 1壩址線上。 4）施工導流洞及水庫放空洞 施工導流洞及水庫放空洞，均采用有壓式。 3）過壩建筑物 主要是筏道，采用干筏道。主要灌區(qū)位于河流右岸，渠首底高程 102m，灌溉最大引用流量 ，相應渠道最大水深，渠底寬 ，渠道邊坡 1:1。 其它建筑型式的選擇 1）灌溉引水建筑物 采用有壓式引水隧洞與灌溉渠首連接。 3）土石壩方案 25 土石壩對地形、地質條件要求低，幾乎在所有的條件下都可以修建，且施工技術簡單，可實行機械化施工，也能充分利用當?shù)亟ㄖ牧?，覆蓋層也不必挖去，因此造價相對較低，所以采用土石壩方案。 2）拱壩方案 修建拱壩理想的地形條件是左右岸地形對稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的河谷段；而且壩端下游側要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定。 擋水建筑物型式的選擇 在巖基上有三種類型：重力壩、拱壩、土石壩。 2）水庫樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定， 對具有綜合利用效益的水電工程，各效益指標分屬不同等別時，整個工程的等別應按其最高的等別確定，故本水庫樞紐為Ⅱ等工程。（干） （濕） 1 103 表 砂土特性表 土壤類別 干容重 γd（ KN/m3) 孔隙率 n（％） 內(nèi)摩擦角 Φ 滲透系數(shù) Ｋ（ cm/s) 浮容重γ′（ KN/m3) 砂土 16 300 1 102 表 石料特性表 干容重γ d（ KN/m3) 孔隙率 n（％） 內(nèi)摩擦角 Φ 33 38? 24 2 樞紐布置 樞紐的組成建筑物及等級 水庫樞紐建筑物組成 根據(jù) 水庫樞紐的任務，該樞紐組成建筑物包括：攔河大壩、溢洪道、水電站建筑物、灌溉渠道、水庫放空隧洞（擬利用導流洞作放空洞）、筏道。 41′ 12 1 105 坡土 22176。 表 土料特性表 土壤類別 干容重 γd（ KN/m3) 最優(yōu)含水率 W 最優(yōu) （％） 孔隙率 n（％） 內(nèi)摩擦角 Φ 粘聚力 Ｃ（Ｋ pa） 滲透系數(shù) Ｋ（ cm/s) 粘土 25 40 18176。 2）砂土 ：可從壩上下游 ，儲量多，可供筑壩使用，其性能見表 。 6）筏道 ：為干筏道，上游坡不陡于 1:4，下游坡不陡于 1:3，轉運平臺高程 ，平臺尺寸為 3020m2。 水庫規(guī)劃資料 1） 正常水位（設計洪水位）： ； 2） 最高洪水位（校核洪水位）： ； 3） 死水位： m（發(fā)電極限工作深度 8m）； 4） 灌溉最低庫水位： ； 5） 總庫容： 億 m3； 6） 水庫有效庫容： 億 m3； 7） 庫容系數(shù)： ； 8） 發(fā)電調節(jié)流量 Qp=，相應下游水位 ； 9） 發(fā)電最大引用流量 Qmax=28 m3/s，相應下游水位 ； 10） 通過設計洪水位流量（ Q1%）時，溢洪道最大泄水量 Qmax=1340 m3/s，相應下游最高洪水位 。 3)地震 ：本地區(qū)為 5～ 6 度，設計時可不考慮。 公路 ：附近公路線為 AF 干道， B 城至 C 城段全長 365KM，晴雨暢通無阻，但Ｃ城至壩址尚無公路通行。 2）氣象 ：多年平均風速 10m/s，水庫