【正文】 表正常工況時(shí)，各種荷載作用的及其力矩的大小計(jì)算結(jié)果荷載作用力的大小力臂力矩水平垂直自重上游靜水壓力下游靜水壓力波浪壓力淤沙壓力揚(yáng)壓力作用之和表設(shè)計(jì)工況時(shí)，各種荷載作用的及其力矩的大小計(jì)算結(jié)果荷載作用力的大小力臂力矩水平垂直自重上游靜水壓力下游靜水壓力波浪壓力淤沙壓力揚(yáng)壓力作用之和表校核工況時(shí)，各種荷載作用的及其力矩的大小計(jì)算結(jié)果如表荷載作用力的大小力臂力矩水平垂直自重上游靜水壓力下游靜水壓力波浪壓力淤沙壓力揚(yáng)壓力作用之和 抗滑穩(wěn)定分析壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算主要核算壩基面滑動(dòng)條件，應(yīng)按抗剪斷強(qiáng)度公式或抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。溫度荷載一般可以采取措施來(lái)消除，穩(wěn)定和應(yīng)力分析時(shí)可以不計(jì)入，風(fēng)荷載、雪荷載、人群荷載等在重力壩荷載中所占比例。表表各工況下?lián)P壓力大小工 況揚(yáng)壓力（）正 常設(shè) 計(jì)校 核 (6) 其他荷載地震荷載：一般的，當(dāng)?shù)卣鸬脑O(shè)計(jì)烈度為Ⅵ度及Ⅵ度以下時(shí)，不考慮地震荷載。為簡(jiǎn)化計(jì)算起見，折減位置距上游壩軸線。根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL319—2005》可知，當(dāng)壩基設(shè)有防滲帷幕和排水孔時(shí)，壩底面上游（壩踵）處的揚(yáng)壓力作用水頭為，下游（壩趾）處為，排水孔中心線處為，其間各段依次以直線連接。上浮力是由壩體下游水深產(chǎn)生的浮托力；滲流壓力是在上、下游水位差作用下，水流通過(guò)基巖節(jié)理、裂縫而產(chǎn)生的向上的靜水壓力。 —壩前淤沙的淤積厚度，； —淤沙的內(nèi)摩擦角，度。正常工況時(shí)，上游水位是，作用水頭為，下游根據(jù)已知最下流量，即年一遇時(shí)的流量，查壩址下游天然河道水位流量關(guān)系曲線，可得出下游水位為，作用水頭為。 式中： —計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，； —水的重度，常?。弧獕涡逼旅嬉陨纤捏w積。 荷載計(jì)算 圖壩體荷載計(jì)算示意圖(1) 壩體自重壩體自重的計(jì)算公式： 式中： —壩體自重，；—筑壩材料的容重，該壩采用混凝土—壩體計(jì)算體積， 。重力壩的荷載主要有：自重、靜水壓力、浪壓力、泥沙壓力、揚(yáng)壓力等，常取 壩長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確選用荷載標(biāo)準(zhǔn)值、分項(xiàng)系數(shù)、有關(guān)參數(shù)和計(jì)算方法。初步擬定壩體基本剖面如圖: 第四章、非溢流壩段計(jì)算及應(yīng)力分析 壩體荷載計(jì)算荷載是重力壩設(shè)計(jì)的主要依據(jù)之一。 壩底寬度壩底寬度約為壩高的 倍，本工程的壩高為，通過(guò)已經(jīng)確定的上下游壩坡坡率，最終確定壩底寬度。壩的上游面為鉛直面，下游壩坡取。下游壩坡宜采用。壩坡采用折面時(shí)，折坡點(diǎn)高程應(yīng)結(jié)合電站進(jìn)水口、泄水孔等布置，以及下游壩坡優(yōu)選確定。壩體的上游面可為鉛直面、斜面或折面。 上下游壩坡坡率的確定依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，非溢流壩段的基本斷面呈三角形，其頂點(diǎn)宜在壩頂附近。因?yàn)闆]有特殊要求，故壩頂寬度按壩高的10%計(jì)算，取9m。 壩頂寬度的擬定為了滿足運(yùn)用、施工和交通的需要，壩頂要有一定的寬度，當(dāng)有交通的需要時(shí)，應(yīng)按交通要求布置。由建基面高程得最大壩高,屬于高壩。依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL3192005》，當(dāng)在正常蓄水位和設(shè)計(jì)水位下，宜采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的倍,故取風(fēng)速，在校核水位下，宜采用相應(yīng)洪水期平均風(fēng)速，故取。表安全超高相應(yīng)水位壩的安全級(jí)別12345正常蓄水位校核洪水位0..3 由《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL319—2005》可知： 式中 —平均波長(zhǎng)，； —壩前水深，；北村水庫(kù)，按官?gòu)d水庫(kù)公式計(jì)算（適用于及）: 式中： —風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度，即風(fēng)作用于水域的長(zhǎng)度，稱為吹程 —計(jì)算風(fēng)速，是指水面以上處的風(fēng)速平均值，水庫(kù)為正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)季節(jié)50年重現(xiàn)期的最大風(fēng)速，校核洪水位時(shí)，宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值。經(jīng)過(guò)綜合因素分析，擬定大壩軸線。上壩址處河道平面上呈不對(duì)稱的型，擬建大壩選于較平直的河段，為橫向谷，兩岸不對(duì)稱，右岸較左岸陡，下部較上部陡，左岸平均坡度，右岸平均坡度。第三章 壩體設(shè)計(jì) 大壩樞紐平面設(shè)計(jì) 壩軸線的選擇原則： 在選定的上壩址進(jìn)行壩線擬定 壩軸線應(yīng)盡可能短 壩基及兩岸無(wú)大的地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題，壩基盡量坐落在坑壓和坑剪強(qiáng)度較高的巖石上，兩岸岸坡具有良好的地質(zhì)條件，以利于減少壩肩接頭盒防滲工程量 壩軸線位置的選擇還應(yīng)有利于樞紐的取水、防沙、消能、防沖等其它建筑物的布置。(1)擋水建筑物：實(shí)體重力壩；(2)泄水建筑物：溢流壩；(3)水電站建筑物：電站廠房+壓力管道+安裝間等；(4)通航建筑物：雙線船閘。但混凝土重力壩溢流壩段下游的消能形式上選擇挑流消能，水流挑距較大。巖體中除層間裂隙外，其它方向的裂隙不發(fā)，主要為主巖層走向近于垂直的剪切型隙或縱張裂隙，組型隙數(shù)量少，長(zhǎng)度較短，表部多張開，夾泥中下部多見方解石脈，且閉合較好，總的來(lái)說(shuō)，巖體的完整性較好。壩址處河道平面上呈不對(duì)稱的S型，擬建大壩選于較平直的河段，為橫向谷，兩岸不對(duì)稱，右岸較左岸陡，下部較上部陡。因此，最終決定壩址處修建混凝土實(shí)體重力壩。經(jīng)過(guò)比較，考慮多方面的因素，由于壩址處河谷較開闊，兩岸顯不侵蝕地貌，且河床基巖較堅(jiān)硬，適宜修建混凝土重力壩。(2)壩體與地基接觸面積大，比其他混凝土壩的壩底揚(yáng)壓力大，對(duì)穩(wěn)定不利。重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干壩段，各壩段獨(dú)立工作，結(jié)構(gòu)作用明確，穩(wěn)定和應(yīng)力計(jì)算都比其他壩型簡(jiǎn)單。大體積混凝土，可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和混凝土澆注方面都比較簡(jiǎn)單，并且補(bǔ)強(qiáng)、修復(fù)、維護(hù)或擴(kuò)建也比較方便。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各種壩型中，重力壩的失事概率是較小的。(4)安全可靠。(3)便于施工導(dǎo)流。(2)樞紐泄洪問(wèn)題容易解決。優(yōu)點(diǎn)：(1)對(duì)地形、地質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。(6)降低工程造價(jià)。(4)不設(shè)縱縫，節(jié)省了模板及接縫灌漿等費(fèi)用。(2) 膠凝材料(水泥+粉煤灰+礦渣等)用量少，一般在120～160kg/m3，其中水泥用量約為60～90kg/m3。它從根本上改革了常規(guī)混凝土的澆搗方法，是將土石壩碾壓設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用于混凝土壩施工的一種新壩型。(3)在運(yùn)行期間，其碾壓堆石體變形沉降量小，不易出現(xiàn)裂縫，即使出現(xiàn)裂縫和滲漏，也較易檢查和維修。特點(diǎn)：(1)堆石緊密度大，抗剪強(qiáng)度高，壩坡可以做得較陡，可節(jié)約壩體填筑量，而且壩底寬較小，樞紐布置緊密。(4)對(duì)地質(zhì)、地形條件要求高。(2)對(duì)壩體材料強(qiáng)度和防滲要求較高。(3)可安全泄洪。優(yōu)點(diǎn)：(1)拱壩的內(nèi)部彎矩較小，應(yīng)力分布較均勻，有利于發(fā)揮材料強(qiáng)度，因而壩體厚度可以較小，工程量較小。(3)在嚴(yán)寒地區(qū)，必須采取保溫措施。缺點(diǎn)：(1)模板工作量大，提高了混凝土的單價(jià)。(2)寬縫增加了散熱面，有利于施工期混凝土溫度控制。 寬縫重力壩將實(shí)體重力壩每個(gè)壩段的橫縫中間部分?jǐn)U寬成為空腔的重力壩。(4)施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組合機(jī)械快速施工。(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修和加高﹑擴(kuò)建。 土石壩土石壩泛指由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過(guò)拋填、碾壓等方法堆筑成的擋水壩。 壩型的選擇由基本資料，可知在壩址處可以選用以下幾種壩型：土石壩，寬縫重力壩，拱壩，混凝土面板堆石壩，碾壓混凝土重力壩和實(shí)體混凝土重力壩。(4) 建筑材料河灘儲(chǔ)存的大量沙礫石可供使用。(3) 施工條件分析壩址處，有公路通至水口，對(duì)外交通較方便。右岸平均坡度47176。）向延伸，于古路溝下泗壩一帶消失，延伸長(zhǎng)度大于10km，上壩址末見斷層。局部83176。局部達(dá)62176。軸向北西～南東，在天床山一帶微向南突?！?5176。須家河組地層的巖性為灰黃色厚層中粗粒長(zhǎng)石巖屑石英砂巖及灰黑色薄層頁(yè)巖與多層煤線（～），中部見一層厚1～2m的粘士巖，近底部處夾透鏡狀礫石層及含礫砂巖，巖層強(qiáng)度高，三分性不明顯，厚度402m。破殘積層在兩岸地形緩地帶相對(duì)較集中，由棕黃色粉質(zhì)粘士組成，厚度較小。壩址處地質(zhì)等條件分析如下：(1) 地質(zhì)條件分析壩址地層巖性揭示有第四系殘坡積層、沖洪積層，三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖夾薄層頁(yè)巖。在初步設(shè)計(jì)階段，隨著地質(zhì)、水文和試驗(yàn)資料等的進(jìn)一步深入和充實(shí)，通過(guò)比較，選定最有利的壩軸線、壩及其他主要建筑物的型式和相應(yīng)的樞紐布置方案。(7)樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。(5)盡量使一個(gè)建筑物發(fā)揮多種用途或臨時(shí)建筑物和永久建筑物相結(jié)合，充分發(fā)揮綜合效益。(3)在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價(jià)和年運(yùn)行費(fèi)用。(2)應(yīng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求，保證其在任何工作條件下都能正常工作。104MPa，堆石體 容重21kN/m179。）單軸抗壓強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）抗剪強(qiáng)度彈性模量（104 MPa）泊松比干飽和干飽和/fc（MPa）Eμ砂巖～～～泥頁(yè)巖～～～混凝土容重24kN/m179。在鉆孔不同深度取了27組巖樣進(jìn)行試，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，提出巖體物理力學(xué)建議值如下表。微風(fēng)化帶結(jié)構(gòu)末變，巖質(zhì)新鮮，末見風(fēng)化裂隙，在不少的裂隙中發(fā)現(xiàn)有方解石脈充填，裂隙閉合，巖體完整，巖心多呈長(zhǎng)柱狀，～。弱風(fēng)化帶巖休結(jié)構(gòu)部分破壞，沿節(jié)理而有次生礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙而呈銹黃色，裂面上末見夾泥現(xiàn)象，巖石強(qiáng)度較高，完整性明顯增強(qiáng)。強(qiáng)風(fēng)化帶巖體結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，有的夾泥，巖石破碎?？偟膩?lái)說(shuō)，邊坡穩(wěn)定性較好，不存在大的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象。由于層間裂隙較發(fā)育，經(jīng)鉆孔揭示存在繞壩滲漏。為重碳酸鈣型，對(duì)砼及鋼筋均無(wú)侵觸性?！?，單孔出水量50～80m179。由于含水層厚度與面積較小，施工期將開挖，僅具象征意義。地下水有第四系孔隙水基巖裂隙水二類。巖體中除層間裂隙外，其它方向的裂隙不發(fā)育，主要為與巖層走向近于垂直的剪切裂隙或縱張裂隙，組裂隙數(shù)量少，長(zhǎng)度較短。傾向下游。地質(zhì)構(gòu)造位置位于紅巖向斜北翼近軸部，巖層狀177176。分布于現(xiàn)在河床。零星分布于巖坡地形較緩帶。零星分布于岸坡下部。地層較單一，僅見第四系崩積層，坡殘積層沖洪積層及侏羅系中統(tǒng)新田溝組地層。右岸平均坡度26176。）單軸抗壓強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）抗剪強(qiáng)度彈性模量（104 MPa）泊松比干飽和干飽和/fc（MPa）Eμ砂巖～～～～頁(yè)巖～～～～下壩址位于大巖屋，建壩河較順直，屬橫向谷，河床縱坡變化大，多跌坎，河床底寬15～18m，標(biāo)高0～4m。經(jīng)鉆孔取樣16組試，提出巖體物理力學(xué)指標(biāo)建議值見。在裂隙中發(fā)現(xiàn)有方解石脈充填，裂隙閉合，巖體完整。強(qiáng)風(fēng)化帶深度因地形等因素的不同而變化，～，平硐揭示其深度7～8m，一般2～，沿節(jié)理面有次生礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙而呈銹黃色，裂面上末見夾泥現(xiàn)象，巖石強(qiáng)度較高，完整性增強(qiáng)，～，平硐揭示其深度為10～12m，兩岸風(fēng)化強(qiáng)度和深度基本一致。風(fēng)化分強(qiáng)、弱、微風(fēng)化。不良地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為零星分布的崩塌。鋼岔煤礦有左、右岸各一個(gè)坑道，右岸坑道已向開采2km以上，現(xiàn)已停采，左岸坑道正在大規(guī)模開采中，平面上已開采距離達(dá)3km以上，呈樹枝狀分布，垂直方向的高程為2～12m，高達(dá)54m。但由于壩址區(qū)有采煤坑道通過(guò)，對(duì)巖層的透水性影響極大，有兩個(gè)煤礦正在進(jìn)行開采作業(yè)。巖體的透水性與巖性及裂隙發(fā)育程度密切相關(guān)?！?，單孔出水量80～200m3/d。食水層厚度與面積均小，施工將被開挖，因此僅具象征意義。地下水有第四系孔隙水與基巖裂隙水二類。）向延伸，于古路溝下泗壩一帶消失，延伸長(zhǎng)度大于10km，上壩址末見斷層。局部83176。局部達(dá)62176。軸向北西～南東，在天床山一帶微向南突?！?5176。須家河組地層的巖性為灰黃色厚層中粗粒長(zhǎng)石巖屑石英砂巖及灰黑色薄層頁(yè)巖與多層煤線（～），中部見一層厚1～2m的粘士巖，近底部處夾透鏡狀礫石層及含礫砂巖，巖層強(qiáng)度高，三分性不明顯，厚度402m。破殘積層在兩岸地形緩