【正文】 程設(shè)計說明書 及計算書 29 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。 在斜心墻逸出點，滲透坡降較大，予以驗算。 滲流計算斷面位置簡圖 計算結(jié)果： 具體計算見計算書五 —— 大壩滲流計算書， 計算成果見表 19。由于河床沖積層的作用，岸坡實際不會形成逸出點，計算時假定浸潤線末端即為壩趾。 通過心墻及地基防滲墻的滲流量 ： qⅠ =K(H2H12)/(2Bsina)+K2(H1T1)T/D 通過下游壩殼和地基的滲流量 ： qⅡ =K1(H12T12)/(2L1)+KT(H1T1)T/（ L+） 式中： K—— 防滲體滲透系數(shù)， K=10 6cm/s； K1—— 砂礫料壩殼的滲透系數(shù)， K1=210 2cm/s； K2—— 砼防滲心墻的滲透系數(shù)，本工程按照 S8設(shè)計， K2=10 9cm/s； KT —— 地 基 的 滲 透 系 數(shù) ， 河 床 沖 積 層 KT=310 2cm/s ，岸坡風(fēng)化層KT=10 3cm/s； H—— 壩前水深； H1—— 逸出點水深； T—— 透水層高度； T1—— 下游水深； D—— 防滲體厚度； L—— 地基滲流長度； L1—— 下游壩殼區(qū)的滲流長度。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近似解土壩滲流問題，計算 假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點滲E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 26 透坡降均相等。 從顆料級配曲線可以看出 4上 、 1下 料場砂礫料的顆粒級配明顯較好，物理力學(xué)指標(biāo)也較高，設(shè)計中優(yōu)先采用，作為主料場 ，其余 料場作為輔助和備用料場?？紤]到筑壩用砂礫料的均勻性，含礫石量控制在 40%左右。施工時可考慮上游料填在壩的上游側(cè)，下游砂礫料填在 下游側(cè)，這樣有利于施工，減小相對干擾。10ˊ 0 2 45 5 （ 3） 砂礫料的選用。40ˊ 0 2 42 5 3下 35186。30ˊ 0 2 40 5 1下 35186。00ˊ 0 2 46 5 3上 35186。 表 63 砂礫料設(shè)計成果匯總表 料場 比重△ s 內(nèi)磨擦角 凝聚力 C (KPa) 滲透系數(shù)K (102cm/s) 不均勻系數(shù)η 大于 5mm礫石含量(%) 設(shè)計孔隙比 e 保持含水量W(%) 設(shè)計干容重(g/cm3) 濕容重γ w (kN/m3) 浮容重 γ b (g/cm3) 1上 35186。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742020）規(guī)定：砂礫石的相對密實度E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 25 不應(yīng)低于 ,砂的密實度不應(yīng)低于 ,反濾料宜為 . 因本工程址處地震基本烈度為 7 度 ,根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（ SL20397）要求：對于無粘性土壓實，要求浸潤線以上材 料的相對密度不低于 ,浸潤線以下材料的相對密度選用 ～ ,對于砂礫料 ,當(dāng)大于 5mm的粗料含量小于 50%時，應(yīng)保證細(xì)料的相對密度滿足上述無粘性土壓實的要求，并按要求分別提出不同含礫量的壓實干密度作為填筑控制標(biāo)準(zhǔn)。 壩殼砂礫料設(shè)計 （ 1） 計算公式。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 。50ˊ Ⅲ 下 280 （ 3） 土料的選用。50ˊ I上 23186。 E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 24 表 62 粘土料設(shè)計成果匯總表 料場 比重 △ s 最大干容重 γ max (g/cm3) 最優(yōu)含水量W0 (%) 塑限含水量 Wp (%) 塑性指數(shù) Ip 自然含水量 W (%) 內(nèi)磨擦角 θ 凝聚力C (KPa) 滲透系數(shù) K (106cm/s) 設(shè)計干容重γ(g/cm3) 填筑含水量 W (%) 孔隙 比 e 濕容重γ w (g/cm3) 浮容重γ b (g/cm3) I下 24186。 本工程攔河土石壩為二級建筑物，施工前 ,首先要進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗進(jìn)行復(fù) 核，據(jù)以選定施工碾壓數(shù)，根據(jù)規(guī)范要求壓實度應(yīng)不小于 。 a、 設(shè)計干容重計算公式為： γ d=mγ max 式中： γ d—— 為設(shè)計干容重； m—— 為施工條件系數(shù)，或稱壓實度 ,本工程攔河壩為 Ⅱ 級建筑物 ,m值通常采用～ ，本工程取 m =。粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實儀做擊實試驗，求得最大干容重、最優(yōu)含水量 (一般采用 25 擊，其擊實功能為 ?m/m3)。土料設(shè)計主要任務(wù)是確定粘土的填筑干容重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對密度和干容重等指標(biāo)。岸坡截水墻底厚度按承受最大水頭及粘土允許坡降 [J]=5 取用，沿岸坡厚度逐漸變化，大壩剖面圖見 附圖 6。防滲墻插入斜心墻的深度按 1/10 壩高取為 ，滲徑 長度為 ，另根據(jù)上下游水位差 需要的滲徑長度為 L=。壩的防滲體為粘土斜心墻，其頂部最小厚度取 5m（滿足規(guī)范要求的 3m 以上機(jī)械化施工要求）；底部最小厚度根據(jù)粘土的允許滲透坡降確定，本設(shè)計允許滲透坡降取 [J]=5，承受最大水頭 ，斜墻底厚需大于 ，本設(shè)計取斜心墻上游坡為 1:，下游坡為 1:，底寬 滿足規(guī)范要求。 防滲體 （ 1） 壩的防滲體 ：壩防滲體的尺寸以滿足構(gòu)造、施工以及防止開裂等要求為原則，并滿足穩(wěn)定的要求。下游校核洪水時下游水位 ，最后取為。 ) 20 20 6 風(fēng)速 V(m) 7 平均波高 h m (m) 1． 48 0． 96 8 平均波長 Lm（ m） 45． 6 29． 5 9 護(hù)坡糙率系數(shù) 0． 9 0． 9 10 上游 平均 壩坡 系數(shù) 2． 73 2． 73 E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 22 序號 計算情況 計算項目 設(shè)計情況 校核情況 備注 11 風(fēng)浪引起壩前壅高 e(m) 0． 02 12 平均 波浪沿壩坡爬高 (m) 2． 55 1． 65 13 設(shè)計波浪沿壩坡爬高 (m) 5． 69 3． 68 14 安全超高 A(m) 15 壩項高程 加風(fēng)浪墻高 (m) 2829． 71 2828． 34 16 壩項高程加 %沉陷 再加風(fēng)浪墻高 (m) 2830． 01 2828． 64 其中風(fēng)浪墻 高 壩體排水 本地區(qū)石料比較豐富，采用堆石棱體排水比較適宜。壩頂高程由設(shè)計情況控制，設(shè)計壩頂高程 取 m。 設(shè)置馬道有利壩坡穩(wěn)定，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可作為交通之用，考慮這些因素馬道寬度取 。 壩頂寬度 根據(jù)交通要求及施工條件、防汛搶險的需要及以往工程的統(tǒng)計資料，本設(shè)計壩頂寬度采用 10m。斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)點： 斜 心墻有足夠的斜度，壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻對下游支承棱體的沉降不如斜墻那樣敏感，斜心墻應(yīng)力狀態(tài)較好，因而最終選擇斜心墻壩方案。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，以薄心墻、薄斜墻較有利，又因壩基條件復(fù)雜、處理工程量大、工期長，以采用斜墻為宜。從筑壩材料來看，由于壩址上下游 5km 內(nèi)有可供筑壩的土料 190 萬 m3作為防滲體之用，又有 1250 萬 m3的砂礫料作壩殼，心墻壩和斜墻壩都是可行的。 塑性斜墻壩 （ 用砂礫料作為壩 殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻 ）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫。壩址附近有堅硬玄武巖石料場一處，儲量達(dá) 450 萬 m3，開采條件較好，可作為堆石壩石料，從材料角度可以考慮堆石壩方案。 堆石壩壩坡較陡，工程量減小。本次設(shè)計 只作定性分析確定土石壩壩型選擇。 E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 20 6 第一主要建筑物 —— 大壩設(shè)計 土石壩壩型選擇 影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的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。 水電站建筑物 E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 19 引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間，由于風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊。考慮到引水發(fā)電洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜。 樞紐總體布置 擋水建筑物 — 土石壩 ， 按直線布置在河灣地段 ， Ⅰ Ⅰ 壩址 處 。 泄水建筑物：包括泄洪隧洞和放空洞，均與導(dǎo)流隧洞綜合。通過對各種不同的壩型進(jìn)行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選 擇土石壩方案。支墩壩本身應(yīng)力較高，對地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。 壩型選擇 所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性強(qiáng)，基巖強(qiáng)度低，且不完整。從地質(zhì)剖面圖上可以看出： Ⅰ Ⅰ 剖面，河床覆蓋層厚平均 為 20m，河床中部最大達(dá) 32m，壩肩除 10m 左右范圍的風(fēng)化巖外，還有數(shù)十條的破碎帶，其余為堅硬玄武巖，地質(zhì)構(gòu)造總體良好 (對土石壩而言 )。該方案設(shè)計水位 ，設(shè)計泄洪量 584m3/s；校核水位 ，校核泄洪量 。第 三 方案的水頭較小，可降低閘門及啟閉設(shè)備的造價， 而且 淹沒損失及壩體工程量比第四方案 小 。 （ 2） 第二、四兩種方案比較，兩者的 △Z 、 Q 基本相同，第二方案的 Q/B 比第四方案大 13%，第 二 方案的 B 比第 四 方案小 13%，同上所述考慮將第二種方案排除在外。一般說來 △Z 大，壩增高，大壩工程量加大； B 大則增加隧洞的開挖及其他工程量；而 Q/B 越大消能越困難，襯砌要求也高。 方案選擇 以上方案均能滿足泄流量 Q900m3/s 的要求，同時考慮上游水位限制水位 （ 按照庫區(qū)淹沒情況考慮，選定為 2825m， 因為超高 2825m 后，淹沒損失為快速增加 ） 。 調(diào)洪演算 設(shè)計、校核洪水過程線推求：本設(shè)計擬定四 組方案進(jìn)行比較，調(diào)洪演算成果見表 15，具體演算過程見計算書二 —— 《調(diào)洪演算計算 表 》。這是防洪庫容與興利庫容完全不結(jié)合的情況。 水庫運用方式：洪水來臨時用閘門控制下泄洪量等于來水流量，水庫保持汛前限制水位不變；當(dāng)來水流量繼續(xù)加大，則閘門全開，下泄流量隨水位的升高而加大，流態(tài)為自由泄流。 調(diào)洪演算與方案選擇 泄洪方式及水庫運用方式 本樞紐攔河大壩初定為土石壩，需另設(shè)壩外泄水建筑物。采用以峰控制的同倍比放大法對典型洪水單位過程線進(jìn)行放大，得設(shè)計洪水與校核洪水過程線 分別見附圖 2。 E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 15 4 調(diào)洪演算 設(shè)計洪水與校核洪水 本河流屬典型山區(qū)河流，洪水暴漲暴落。 建筑物級別 水庫庫容屬大 （ 2） 型 ,工程等別為 Ⅱ 等 工程 ,主要建筑物為 2 級，次要建筑物為 3級，臨時建筑物為 4級。 E 江水利樞紐工程設(shè)計說明書 及計算書 14 3 工程等別及建筑物級別 工程等級 根據(jù) 水利部發(fā)布 的《水利水電工程等級劃分及洪水 標(biāo)準(zhǔn)》 SL2522020 的規(guī)定，綜合考慮水庫總庫容，防洪效益，灌溉面積，電站裝機(jī)容量，工程規(guī)模 等控制。庫 內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價值可開采的礦產(chǎn)，淹沒情況 見 表 14。最大孔隙率 ,最小孔隙率 。 物理力學(xué)性質(zhì)： （ 1） 土料：土料料場的物理力學(xué)性質(zhì)見表 10～表 13。料場離 壩址均在 2km 左右。在壩址上下游各有四個砂礫料料場，儲量比較豐富 ，總量達(dá) 1850 萬 m3。河床部位沖積層主要為碎石和礫石，砂質(zhì)粘土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石摻雜其中。 地震烈度 本地區(qū)地震烈度定為 7 度，基巖與混凝土之間磨擦系數(shù)取 。石灰?guī)r地區(qū)外圍巖石多為不透水層。 正因為這些隔水的與透水的玄武巖的存在，使玄武巖區(qū)產(chǎn)生許多互不連貫的地下水。夾于玄武巖中的凝灰?guī)r，以及裂隙甚少的火山角礫巖都為不透水性良好的巖層 。根據(jù)壓水試 驗資料，玄武巖中透水性不同，裂隙少 、 堅硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗的單位吸水量小于 (min上述節(jié)理主要在砂巖 、 泥灰?guī)r 與玄武巖 之類的巖石內(nèi)產(chǎn)生。傾角一般都較大，近于垂直，裂隙清晰，且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物所充填 。 （ 5） 坡積層：在水庫區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見到，為經(jīng)短距離 搬運后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。 以上兩種試驗的土樣系擾動的。 試驗時土樣的容重為控制容重。25 小 值 平均值 37186。55 0 平均值 40186。43 最小值 35186。 表 28