【正文】 即 =；下游壩坡工作條件較好，選取單層干砌石厚 ，下鋪碎石墊層 ，護 12 坡范圍自壩頂護至排水設(shè)備。壩體護坡見圖 、 。壩面上的縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置，用漿砌石鋪設(shè)成梯形，沿壩軸線方向每隔 100m 設(shè)一條橫向排水溝。 壩坡排水見圖 所示。 土壩與壩基、岸坡的連接 土石壩的各種結(jié)合面都是防滲的薄弱部位，如處理不當，極易產(chǎn)生集中滲流，造 成接觸沖刷；如結(jié)合的形狀及坡度不適宜，還可能引起壩體不均勻沉陷而裂縫；如結(jié)合面上存在軟弱、松散土層，可能影響壩體穩(wěn)定。 土石壩與壩基的連接 土質(zhì)防滲體與巖基連接時，在防滲體與巖石之間的接合面上澆筑砼底。如壩基與壩體土壤相近，可在清基后直接填土，土質(zhì)不同時，在接合面作接合槽，槽深 ，槽寬 2m，布置在壩軸線處。；巖石坡不陡于 1： ，當岸坡有倒坡，可用砼或漿砌石補成正坡；防滲體隨岸坡的上升，逐漸放緩心墻的上、下游坡，以增加心墻與岸坡的接觸面積。 滲流計算 滲流計算的目的、方法和原理 1. 土石壩滲流分析的目的 （ 1）確定壩體浸潤線和下游溢出點位置，繪制壩體及地基內(nèi)的等勢線分布圖或流網(wǎng)圖，為壩體穩(wěn)定核算、應(yīng)力應(yīng)變分析和排水設(shè)備的選 擇提供依據(jù)； 13 （ 2）計算壩體和壩基滲流量，以便估算水庫的滲漏損失和確定壩體排水設(shè)備的尺寸； （ 3）確定壩坡出逸段和下游地基表面的出逸比降，以及不同土層之間的滲透比降，以判斷該處的滲透穩(wěn)定性； （ 4）確定庫水位降落時上游壩殼內(nèi)自由水面的位置，估算由此產(chǎn)生的孔隙壓力，供上游壩坡穩(wěn)定分析之用。流體力學法只有在邊界條件簡單的情況下才有解，且計算較繁；水力學法是在一些假定基礎(chǔ)上的近似解法，計算簡單，能滿足工程精度要求，所以在實踐中被廣 泛采用；流網(wǎng)法是一種簡單方法，能夠求解滲流場內(nèi)任一點的滲流要素，但對不同土質(zhì)和滲透系數(shù)相差較大的情況難以采用；試驗法需要一定的設(shè)備，且費時較長。本次設(shè)計采用水力學法進行滲流計算。 滲流計算的水位組合情況 進行滲流計算時，應(yīng)考慮水庫運行中可能出現(xiàn)的不利情況，常需計算以下幾種水位組合情況： （ 1）上游正常高水位與下游相應(yīng)的最低水位； （ 2）上游設(shè)計洪水位與下游相應(yīng)的最高水位； （ 3）上游校核洪水位與下游相應(yīng)的最高水位； （ 4）庫水位驟降時對上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。 計算步驟、公式 1. 分段情況 根據(jù)壩軸線地質(zhì)剖面圖的 地形、地質(zhì)情況，沿壩軸線分三段進行計算，中間段 (0+～0+)，選取 11 斷面進行滲流計算；左段 (0+～ 0+)的地形、地質(zhì)及水頭情況與右段 (0+～ 0+)大體相同，斷面 22 的滲流量與斷面 33 的滲流量基本相同，故只計算 22斷面。 2. 計算每段的單寬滲流量，并繪制浸潤線。 （ 2）附圖 22 斷面的滲流計算 1）計算簡圖如圖 所示。 下游壩坡系數(shù) m2=，計算長度 L=10+() 2+() +2(+4)/2 =，代入公式得： ? ?hfh hq 2222 222 10101 ??? ??? ?? 根據(jù)水流連續(xù)條件， q1=q2=q，聯(lián)立等式 f1(h)、 f2(h)，用試算法求得 h=，將 h 分別代入 q q2，解得 q1= 108≈ q2= 108m3/，故 h=， q= 108 m3/ 3）繪制浸潤線：由于 h=，而下游無水，故浸潤線近似一直線 ，如圖 所示。 ： （ 1）判別滲透破形式：由土體的不均勻系數(shù)和土體內(nèi)的細粒含量根據(jù)經(jīng)驗公式判別： nnaPg ?? 1（ 37） 式中： a — 修正系數(shù)， — ，本設(shè)計取 ； n — 土體孔隙率，已知 n=； Pg — 粒徑小于或等于 2mm 的細粒臨界質(zhì)量分數(shù)， %。 （ 2）計算滲透坡降并核算： 滲流逸出點實際滲透坡降為：LHJ ???（ 38） 已知：Δ H=hH2==， L=，計算得 ? ? 40 02 5 48 ???? JJ ,所以滿足要求。 2. 穩(wěn)定計算的方法：基于極限平衡理論，采用假定滑動面的方法，依據(jù)滑弧的不同形式，可分為圓弧滑動法、折線滑動法和復(fù)合滑動法： （ 1）圓弧滑動法：由于這幾種壩型的滑動面接近于圓弧，適用于均質(zhì)壩、厚斜墻壩和厚心墻壩。 （ 3）復(fù)合滑動法多用于滑動面通過不同土料時，出現(xiàn)直線與圓弧組合的復(fù)合滑動面形式，如：壩基內(nèi)有軟弱夾層時。 3. 折線滑動法穩(wěn)定計算原理 擬定若干可能滑裂面，分別進行計算，應(yīng)用極限平衡分析法，算出每個可能滑裂面的安全系數(shù)，其中最小的安全系數(shù)即為所求，其值大于允許最小安全系數(shù)，即 ? ?cc KK ?min，則壩坡穩(wěn)定。 穩(wěn)定計算 1. 上游水位大約在壩底以上 1/3 壩高處的上游壩坡 1）假定上游水位為 ，按下式計算安全系數(shù) 17 ? ?????????????????0)c o s (s i nt a ns i n1t a nc o s10t a nc o s1s i n211222211222111111???????????PGPKGKGKGPccc 式中： G G2 — 土塊重量， KN； ψ ψ 2 — 兩塊土體底面的抗剪強度，176。； P1 — 假定條塊間作用力， KN； Kc — 安全系 數(shù)。；ψ 2=31176。；α 2=10176。 取單寬，重量 G G2分別由下式計算： 21211 111 ??? ?????? ???N D A NE D N EB C D E B SSG SG 上二式中 ??????????????????????12121)())((2122mmHHmmHEDHNDSEDNDSNDBCNDBCSSSSN D A NE D N EB N D C BE D N EB N D C BB C D E B 已知 ,。 經(jīng)過比較，當上游水位為 時，α 1=27176。時， Kcmim=。、α 2=11176。 3. 結(jié)論 由上述計算成果知：該壩在正常工作條件下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)為 ，大于 SL2742020規(guī)定的數(shù)值 ；在非常運用條件下的最小穩(wěn)定安全系數(shù)為 ，大于 SL2742020 規(guī)定的數(shù)值。因此，所擬定的土壩斷面尺寸是合理的。） 31 ψ1 （176。） 10 10 9 10 8 9 10 12 10 11 8 10 α1 （176。由提供的資料可知，溢洪道堰頂設(shè)計高程 750m，其相應(yīng)的地質(zhì)情況為基礎(chǔ)以下 10m 左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風化嚴重，透水性大，對建筑物安全不利。由此可知，溢洪道沿 IV— IV 軸線布置，其溢洪道堰頂高程為 757m。 IV— IV 量得數(shù)據(jù)見下表 。根據(jù)國內(nèi)外工程實踐資料可知；軟弱基巖常取 q=20— 50m3/（ s m），特別堅硬完整的基巖常取 q=100— 150m3/（ s 則溢流段凈寬（不包括閘墩的寬度）： L=Q/q=1815/70=，取 L=24m。采用平面閘門時設(shè)閘門槽?；⌒伍l門眨墩的最小厚度為 — ；如果是縫墩，墩厚要增加 — 。設(shè)孔口數(shù)為 3 孔，則孔口凈寬 b=L/n=24/3=8m。其最大作用水頭應(yīng)為設(shè)計流量下的水頭 Hmax。 其駝峰堰順水流方向長度為 L=8P=8 3=24m 陡坡段的確定 由于駝峰堰堰底（高程 757m）河道（河底高程為 699m）落差很大，多用泄槽與消能防沖設(shè)施連接，由于槽內(nèi)縱坡陡 ，槽內(nèi)往往形成高速水流，槽內(nèi)水流為不均勻流，其底坡類型為陡坡。考慮到下游校核水位為 ，參考 IV— IV 剖面圖，泄槽坡度采用 1： 3，陡坡段高程定為 ，其水平長度為 ，陡坡長度為 ，由于是混凝土護面，則陡坡糙率為 。 由表 可知，則陡坡末端水面 V=， 由 hb=（ 1+ζ v/100） h，可計 算出各斷面計入波動及摻氣的水深，具體計算結(jié)果見表 。 工程量小，投資省、結(jié)構(gòu)簡單、檢修施工方便。 當壩基有延伸至下游的緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面，可能被沖刷切面而形成臨空面，危及壩基穩(wěn)定，或岸坡可能被沖塌危及壩肩穩(wěn)定時，均不宜采用挑流消能。 基巖比較堅固的高壩或中壩，低壩需經(jīng)論證才能使用 2. 反弧段的確定 對于挑流消能，通常取反弧半徑 R=（ 4— 10） hc，其中 hc 為校核洪水位閘門全開時反弧段最低點處的水深。 當為校核流量 Q=4530m3/s 時，則 其上游水頭為 ， EO=P1＋ HO＝（ 757－ 754）＋ ＝ 單寬流量： `q=4530/30=151（ m3/m*s） 流速系數(shù)：ψ = hc=q/[ψ（ 2g（ EOhc）） ] 23 表 反弧段 hc迭代計算 hc（ m）的迭代計算 hc q ψ g EO hc 0 151 151 151 151 151 151 151 151 hc=， R=（ 4— 10） hc 故取反弧半徑 R 為 40m。 4. 挑射角的確定 一般的挑射角θ =20176。取鼻嵌處挑射角θ =30176。 24 進水 渠渠底進行襯護，采用混凝土護面，襯砌厚度取 50cm。控制段結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載組合分為基本組合和特殊組合。 泄槽底板的厚度，應(yīng)考慮溢洪道的規(guī)模及其與壩的相對位置、沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、水力特性、氣候條件、水流中夾沙情況等因素，并根據(jù)類似工程經(jīng)驗進行類比確定。 邊墻的設(shè)計詳見溢洪道斷面及細部構(gòu)造圖。 本人利用專業(yè)知識和工作實踐，對畢業(yè)設(shè)計要求進行了認真的閱讀，對土石壩 、溢洪道的工作條件和所受作用荷載進行了認真分析，對其應(yīng)力和強度進行了反復(fù)的計算和驗算，經(jīng)過老師的耐心指導(dǎo)和自己的不懈努力，終于圓滿地完成了本次《水工建筑物》的畢業(yè)設(shè)計。 通過此次設(shè)計，使我對專業(yè)知識有了更為深刻的了解，增強了運用理論知識去指導(dǎo)實踐的能力，達到了理論與實踐相結(jié)合的目的，增長知識的同時，也鍛煉了獨立思考問題的能力；為此，衷心感謝老師給予的幫助和指導(dǎo)，希望您能給我提出寶貴的意見，并指出設(shè)計中的缺點和錯誤，以利于本人以后有更大的提高。 2 水利部天津水利水電勘測設(shè)計研究院，溢洪道設(shè)計規(guī)范，出版社：中 國水利水電出版社，2020。 4 李煒，水力計算手冊，出版社：中國水利水電出版社， 2020。 6 戴金水、徐海生、畢元章，水利工程項目建設(shè)管理，出版社：黃河水利出版社， 2020。 8 高安澤 ， 中國 水利百科全書 著名水利工程分冊 ，出版社：水利水電出版社，