【正文】 2. 上、下游邊緣主應(yīng)力為: 四、計(jì)算結(jié)果根據(jù)以上公式，利用程序《GDAP》計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表53所示。 其中： 3. 壩內(nèi)水平正應(yīng)力成三次曲線分布。一、邊緣應(yīng)力的計(jì)算1. 水平截面上的正應(yīng)力： 2. 剪應(yīng)力： 式中：pu為上游面水壓力強(qiáng)度，KPa；n為上游壩坡坡率，n=tan 式中：pd為下游面水壓力強(qiáng)度，KPa；m為下游壩坡斜率，m=tan3. 水平正應(yīng)力： 4. 主應(yīng)力： 二、內(nèi)部應(yīng)力的計(jì)算1. 壩內(nèi)水平截面上的正應(yīng)力。應(yīng)力分析的過程時(shí):首先進(jìn)行荷載計(jì)算和荷載組合，然后選擇適宜的方法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，最后檢驗(yàn)壩體的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。利用程序《GDAP》對(duì)重力壩的以下6種情況計(jì)算： 設(shè)計(jì)重力壩的穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果如表 表52 重力壩的穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果計(jì)算情況∑W（KN）∑P（KN）∑M(KN/m)Kc［K］正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位地震情況空庫情況完建情況根據(jù)上表中計(jì)算的安全系數(shù)，對(duì)于三級(jí)大壩，在各種情況下 Kc［K］均滿足抗滑穩(wěn)定的要求。因?yàn)橹亓窝剌S線方向用橫峰分隔成若干獨(dú)立的壩段，所以穩(wěn)定分析按平面進(jìn)行。 自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力根據(jù)以上荷載及其組合分為6中情況對(duì)混凝土重力壩的應(yīng)力、穩(wěn)定計(jì)算，利用程序《GDAP》進(jìn)行計(jì)算分析。 總壓力計(jì)算公式： 7. 荷載組合⑴ 基本組合① 正常蓄水位情況：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力② 設(shè)計(jì)洪水位情況：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+動(dòng)水壓力⑵ 特殊組合① 校核洪水位情況：自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+動(dòng)水壓力② 地震情況: 自重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+泥沙壓力+浪壓力+地震荷載③ 冰凍情況。6. 地震慣性力及動(dòng)水壓力：根據(jù)地震設(shè)計(jì)烈度為7度。計(jì)算泥沙壓力公式： 5. 浪壓力?？紫堵蕁=，因此泥沙浮容重γn=γd（1n）γ0=179。3. 揚(yáng)壓力；根據(jù)重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求，揚(yáng)壓力按折線計(jì)算，折減系數(shù)為：帷幕中心線處滲透壓力折減系數(shù)α=，排水中心線處滲透壓力折減系數(shù)α=，壩體排水管中心線處滲透壓力折減系數(shù)α=。二、荷載的計(jì)算公式及計(jì)算原則說明荷載的計(jì)算公式主要引用《水工建筑物》，計(jì)算原則主要按照《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合本工程所給定的設(shè)計(jì)資料的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算：1. 壩體自重：按單寬計(jì)算，根據(jù)庫區(qū)巖石物理性能，資料確定混凝土的設(shè)計(jì)容重γ=179?；竞奢d：1. 壩體及其永久設(shè)備的自重；2. 正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位的靜水壓力；3. 相應(yīng)于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的揚(yáng)壓力；4. 泥沙壓力；5. 相應(yīng)于正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的浪壓力；6. 冰壓力；7. 土壓力；8. 相應(yīng)于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的動(dòng)水壓力；9. 其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多的荷載。綜合上述因素，河床基巖面高程為1200m,開挖破碎層2～5m，風(fēng)化層2m，基巖開挖厚度為5m，,故壩底高程為120012=1188m。⑵根據(jù)混泥土重力壩對(duì)地質(zhì)條件要求一般，中壩宜挖到微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖。s。風(fēng)化層厚2m左右，河床基巖深7～12m，壩基要建在完整的基巖面上，故在河床高程面須向下開挖。壩底基巖開挖高程的確定主要考慮了以下因素：⑴壩址河床內(nèi)大卵石、漂石很少，多為小的塊石、粗砂和泥土摻雜，淤積較厚。考慮到壩體上要設(shè)排沙洞，為了閘門便于操作和利用上游水重來增加壩體的穩(wěn)定。其頂點(diǎn)一般在壩頂附近，上游面可能為鉛直面，上游邊坡一般采用1:0～1:，下游壩坡一般采用1:～1:，結(jié)合強(qiáng)度和穩(wěn)定要求的最小低寬達(dá)到設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)去上游壩坡n=，下游壩坡m=。時(shí)，可以借助水重來維持穩(wěn)定，但滿時(shí)可能在上游面出現(xiàn)拉應(yīng)力。對(duì)上游坡角，當(dāng)＞90。理論經(jīng)濟(jì)斷面雖工程量可能較少，但由于施工、布置和美觀上的原因，是不宜采用的。若下游面有較深的水位，因而經(jīng)濟(jì)斷面的下游壩坡在尾水位出有一個(gè)變化。故綜上述各因素，取非溢流壩壩頂寬度為6米。但實(shí)際上，壩頂寬度對(duì)整個(gè)斷面的經(jīng)濟(jì)性的影響不是很大的，并無必要進(jìn)行不同壩頂寬度的斷面比較，而常根據(jù)以上所述幾個(gè)條件來確定。⑸ 經(jīng)濟(jì)上的要求。⑷ 美觀上的要求。 ⑶ 運(yùn)行上的要求。 ⑵ 施工上的要求。第二節(jié) 非溢流壩基本剖面設(shè)計(jì)一、壩頂寬度的設(shè)計(jì)確定非溢流壩壩頂寬度，需要綜合多方面的因素考慮：1 強(qiáng)度上的要求。① 設(shè)計(jì)狀況下： V0==Hl=L==，取cth=1 故hz=設(shè)計(jì)狀況下，2級(jí)壩相應(yīng)的hc=故：=++=② 校核狀況下： V0=。第五章 攔河壩的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 壩頂高程的確定按設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位，并考慮波浪及安全超高的影響，確定壩頂高程及防浪墻頂高程。為了保證樞紐水庫的使用壽命和工程的效益，有設(shè)排沙底孔的必要和可能，另外樞紐下游有重要的鐵路、公路干線、農(nóng)田、村莊、人防要求必須設(shè)置泄水底孔。該水利樞紐所設(shè)的泄水孔的主要任務(wù)是排沙、泄洪相結(jié)合使用。由守口堡水樞紐的地形圖，壩軸線位置以下的河道有一處彎道，為了使水流平順，將溢流壩段布置在河床靠左岸處。溢流壩段前沿長度30m，2孔，采用WES型實(shí)用堰型，,自由泄流，下游采用挑流消能方式進(jìn)行消能。二、壩體溢流壩段的布置壩體溢流壩段布置時(shí)，必須使水流能平順流過壩體，不致使在壩面產(chǎn)生負(fù)壓和震動(dòng)，避免發(fā)生空蝕的現(xiàn)象，并且滿足泄流的要求，尺寸足夠，保證下游不產(chǎn)生危及壩體安全的局部沖刷，應(yīng)使下泄水流平順，不產(chǎn)生折沖水流，不影響樞紐中其它建筑物的正常運(yùn)行，有靈活控制下泄水流的設(shè)備。1922壩段為右岸擋水壩段，總長60m，每段長15m。16壩段為過渡壩段，做成弧形的，以便壩體的穩(wěn)定。14壩段為底孔排沙泄洪壩段，壩段長14m。第三節(jié) 重力壩設(shè)計(jì)方案樞紐布置一、總體布置守口堡水利樞紐重力壩設(shè)計(jì)方案，樞紐壩頂全長350m，樞紐從左岸到右岸依次為：111壩段為左岸擋水壩段，其中1壩段長15m，其余壩段均長15m。缺點(diǎn)：壩體應(yīng)力較低，不能充分利用其材料強(qiáng)度，材料用量大，混凝土冷卻工程量大，澆筑混凝土要求有嚴(yán)格的溫控設(shè)施。水泥、砂料運(yùn)輸不為困難。5. 混泥土壩 優(yōu)點(diǎn)：水庫樞紐結(jié)構(gòu)布置緊湊，運(yùn)行管理簡單、靈活。土壩中粘土施工受氣候影響大。結(jié)構(gòu)簡單，加高方便。通過比較可知，如果采用砌石壩也不合理。壩身過水泄洪問題好解決。 由上述可知，此方案有相當(dāng)難度，應(yīng)當(dāng)放棄。而且的首要任務(wù)是防洪，而此種壩型泄洪問題不易解決。2. 堆石壩 優(yōu)點(diǎn)：利用當(dāng)?shù)夭牧瞎?jié)省建材，河床10米覆蓋層可采用混泥土防滲墻免于開挖，堆體結(jié)構(gòu)簡單有利于機(jī)械化施工，抗爆、抗震性能好。 缺點(diǎn)：施工導(dǎo)流難以解決，壩身不能泄洪而庫區(qū)有沒有合適的埡口做溢洪道，溢洪道開挖量較大，并且由于壩址附近土料儲(chǔ)量少且運(yùn)距較遠(yuǎn)，因此土料只可用作防滲材料。則可能經(jīng)濟(jì)合理的壩型有土壩、堆石壩、砌石壩、土石壩、混泥土重力壩。具體位置見地形圖。對(duì)于右岸的壩軸線布置原則：①盡可能減小與河床的壩與左岸壩軸線的轉(zhuǎn)折角；②最大可能的利用右岸山脊較高的基巖布置壩體防滲設(shè)施，對(duì)于重力壩就是使用混泥土重力壩及其下游的干砌石傳力墊層可能放于右岸山脊上；③盡可能減小壩體與非常溢洪道的連接長度，避免互相干擾。左右，二者最大距離100米，混泥土2萬立方米，大大增加了投資，若采用防滲連接措施，工程處理難度大，且易出問題。如果壩軸線以右岸山脊順勢延長到左岸或直線布置，壩軸線在左岸坡長度可減小30～50米，但此岸坡較陡約為37176。因此壩軸線的選擇應(yīng)考慮防滲體與壩基防滲截水墻的相互關(guān)系。壩區(qū)現(xiàn)有工程措施條件，壩基透水層截水墻軸線基本位于河床最窄斷面處，與左岸岸坡等高大體垂直，而與右岸山脊夾角40176。岸坡過陡不利于土石壩與岸坡的連接，由地形條件可知壩軸線如果在原截水墻軸線上，向上游或向下游平穩(wěn)，則軸線在河床部都將伸長。第四章 壩型選擇和樞紐布置第一節(jié) 壩軸線選擇 根據(jù)樞紐處的地形條件，壩軸線應(yīng)設(shè)在河谷最窄的橫斷面處，并盡可能使河床砂卵石層截水墻軸線最外，由于右岸山脊伸入河床部分厚度30～56米較小，壩軸線在右岸的變化范圍不能太大，左岸岸坡向下游逐漸變陡25176。/s，；，179。/s最大單寬流量m179。第五節(jié) 調(diào)洪計(jì)算成果及結(jié)論設(shè)計(jì)方案的調(diào)洪計(jì)算成果如表：洪水頻率洪峰流量m179。/s小于下游允許下泄流量450m179。/s；p=%時(shí)。方案二 p=1%時(shí)， m179。/s小于下游允許下泄流量450m179。根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃那闆r及汛期前用水和防洪要求。/s v 蓄水量，m179。陡漲陡落的取短些，反之，取長些。/s； ， 時(shí)段始末的水庫蓄水量m179。水庫水量平衡方程： 式中： ， 時(shí)段始末的入庫流量m179。水量平衡用水庫水量平衡方程表示，動(dòng)力平衡可用水庫蓄水池方程來表示。綜上所述，該水利樞紐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇的洪水考慮，校核按500年一遇的洪水進(jìn)行。水電工程的建筑物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)取決于建筑物的等級(jí)，并分為正常使用（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）和非正常運(yùn)用（校核標(biāo)準(zhǔn)）兩種情況。當(dāng)此標(biāo)準(zhǔn)的洪水發(fā)生時(shí)，通過下游河道的最大泄量不超過河道的允許泄量或控制水位。第二節(jié) 水庫樞紐的防洪標(biāo)準(zhǔn)在制定防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，考慮到水庫承擔(dān)下游鐵路、公路、村莊、農(nóng)田的防洪任務(wù)。調(diào)洪計(jì)算的任務(wù)是在水工建筑物或下游防護(hù)對(duì)象的防洪標(biāo)準(zhǔn)一定的情況下，根據(jù)已知的設(shè)計(jì)入庫洪水過程線、水庫地形資料，擬定泄洪建筑物的型式和尺寸、調(diào)洪方式。村莊、農(nóng)田以免受到洪水威脅，因此對(duì)水庫在設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)必須首要注意水庫的防洪問題。 二、附圖1. 守口堡水庫庫區(qū)地形圖一張 1:2000 2. 守口堡水庫壩址地形圖一張 1:10003. 守口堡水庫壩址軸線橫斷面圖一張 1:500 4. 黑水河水系圖一張 1:50000 5. 主要建筑工程單位估價(jià)匯總表第三章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 第一節(jié) 水庫調(diào)洪任務(wù) 水庫防洪的任務(wù)：一是修建泄洪建筑物，保護(hù)水庫不受到洪水夷頂造成大壩失事；二是設(shè)置防洪庫容，儲(chǔ)納洪水或阻滯洪水，減輕下游地區(qū)的洪水威脅，以保證下游防護(hù)區(qū)的安全。 ①淹沒守口堡村河灘高產(chǎn)良田200畝。，厚11米，已砌至河床表面，若利用需進(jìn)行防滲和加固處理。第四節(jié) 工程設(shè)計(jì)要求一、工程設(shè)計(jì)補(bǔ)充條件 ，下游河道安全泄量≤450m3/s。陽高縣至大同的鐵路運(yùn)距57公里，經(jīng)大同至太原的鐵路運(yùn)距348公里。經(jīng)陽高縣的鐵路線為京包電氣鐵路，公路為同張鐵路。③水泥：可由山西省大同市調(diào)入。表15 筑壩材料及非巖石地基的物理力學(xué)性質(zhì)名 稱項(xiàng)目筑壩材料非巖石地基回填黃土回填砂卵石堆石及墊層風(fēng)化巖筑壩壩基砂卵石階地黃土比重 t/m3孔隙率 %372830303041干容重 t/m3飽和容重 t/m3濕容重 t/m3浮容重 t/m3內(nèi)摩擦角水上23364234水下3440323420粘著力 kg/cm2滲透系數(shù) cm/s310621031101410451021105三、施工條件①鋼材：根據(jù)指示，可自包頭、太原、長治及邯鄲等城市運(yùn)入。表13 開挖邊坡（供參考）巖石的風(fēng)化程度巖石的破碎程度邊坡坡度與高度值高15米以內(nèi)高30米以內(nèi)高40米以內(nèi)微風(fēng)化至中等風(fēng)化節(jié)理較多1；～1:1:～1:1:節(jié)理發(fā)育1:～1:1:1:～1:強(qiáng)風(fēng)化節(jié)理較多1:～1:1:1:～1:節(jié)理發(fā)育1:1:～1:二、建筑材料物理力學(xué)特性。黃土的①②兩個(gè)料場，運(yùn)輸需要爬坡；③④兩料場運(yùn)輸需要跨溝過河；僅粘土料場運(yùn)輸可順坡而下直達(dá)壩上，條件較好。處黃土料場，共計(jì)儲(chǔ)量10萬立方米、運(yùn)距1公里內(nèi)。③ 孤山廟溝，過長城的南山坡，估計(jì)儲(chǔ)量為20萬立方米，土質(zhì)一般，運(yùn)距1公里。巖石堅(jiān)硬但有裂縫，上部破碎漏水嚴(yán)重（花崗片麻巖）4．土料① 守口堡村西得西山坡上，為本土最好的黃土，儲(chǔ)量為35萬立方米，運(yùn)距1公里。