【正文】 ，因而最終采用斜心墻壩的方案。 壩頂高程計算 根據(jù) 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范 》（ SL274—2020）（以下簡稱 “規(guī)范 ”） 規(guī)定，壩頂高程 （取其最大值） 分別按照 正常 蓄水位加正常運用條件下的 壩頂超高 、設(shè)計水位加正常運用條件下的 壩頂超高 、校核水位加非常運用下的壩頂超高進行計算，因該地區(qū)地震烈度為 7186。 壩頂高程在水庫正常運用和非常運用期間的靜水位以上應(yīng)該有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值 y 按下式計算： AeRy ++= 式中： R—— 最大波浪 在壩坡上的爬高， m； e—— 最大風(fēng)壅水面高度， m； A—— 安全加高， m，根據(jù)壩的等級，設(shè)計運用條件時取 ，非常運用條件是取 ； 根據(jù) “規(guī)范 ”，計算大壩波浪爬高時，所采用設(shè)計風(fēng)速：正常運用條件下為多年平均最大風(fēng)速的 倍，非常運用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速， 根據(jù)氣象資料統(tǒng)計， E江 水庫多年平均最大風(fēng)速為 ， 最大吹程為 12km。 平均波浪爬高 Rm 參照 “規(guī)范 ”附錄 計算， 初步擬定 水庫大壩上游壩坡為m=，故波浪平均爬高按 “規(guī)范 ”附錄 式計算： mLmhmwKKmR 21 ??? 式中 ： ?K —— 斜坡的糙率滲透性系數(shù)，護面類型為砌石護面確定 ?K =； wK —— 經(jīng)驗系數(shù)，由風(fēng)速 W、坡前水深 H、重力加速度 g 所組成的無維量gH/W ， 查表 得設(shè)計條件： wK =；校核條件： wK =； m—— 斜坡的坡度系數(shù)。根據(jù)計算該水庫在設(shè)計條件下和校核條件下的 累積 概率 P=1%的經(jīng)驗系數(shù) Kp 值為 。 根據(jù)以上公式及參數(shù)， 壩頂超高計算成果見表 。按《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（ SL293— 97），水工建筑物抗震計算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震區(qū)的地震涌浪高度，可根據(jù)設(shè)計烈度和壩前水深，一般涌浪高度為 ～ ，該水庫地震涌浪高度取用 ，不考慮地震作用的附加沉陷計算。 經(jīng)計算可以看出該大壩壩頂高程由校核情況控制為 ，取 。根據(jù)“規(guī)范”規(guī)定，壩頂無特殊要求時，高壩的頂部寬度可選用10~15m，中低壩可選用 5~10m。 壩坡與戧道 土石壩的壩面坡度取決于壩高、筑壩材料性質(zhì)、運用情況、地基條件、施工方法及壩型等因素 。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程量。 在壩坡改變處，尤其在下游坡，通常設(shè)置 ～ 2ｍ寬的馬道（戧道）以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修之用，綜合上述等各方面因素其寬度取為 。 按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位 1m為原則，校核洪水時下游水位可由壩址流量水位曲線查得為 ，最后取棱體頂面高程為 ，堆石棱體內(nèi)坡取 1:，外坡取 1:，頂寬 ，下游水位以上用貼坡排水。 （ 1） 壩體的防滲 壩體防滲的結(jié)構(gòu)和尺寸必須滿足減小滲透流量、降低浸潤線控制滲透坡降的要求，同時還要滿足構(gòu)造、 施工、防裂、穩(wěn)定等方面的要求。 （ 2） 壩基防滲 25 由壩址處地質(zhì)剖面圖，可知該壩基為砂礫石地基，對砂礫石地基防滲措施主要有開挖截水槽回填粘土、混凝土防滲墻、帷幕灌漿等措施。 大壩剖面尺寸設(shè)計見圖 。土料設(shè)計主要任務(wù)是確定粘壤土的填筑干容重、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。 m/m3）。根據(jù)國內(nèi)外的筑壩經(jīng)驗，常將粘土的填筑含水量控制在最優(yōu)含水量的 附近，其上下偏離最優(yōu)含水量控制 ?2%～ 3%。 設(shè)計干容重 dγ 為： mγd = maxγ 式中： dγ —— 設(shè)計干容重， （ ｇ /㎝3） ； maxγ —— 在相應(yīng) 擊實功能下的平均最大干容重， （ ｇ /㎝3） ； ｍ —— 施工條件系數(shù)（或稱壓實系數(shù)）。 粘性土的填筑含水量 Ｗ為 ： Ｗ =Ｗ P＋Ｂ 設(shè)計最優(yōu)含水量為： 00 WW ? 用下述公式計算最大干容重作為校核參考： maxr = sWs va????1 )1( 式中： s? ── 土粒的比重； av ── 壓實土的含氣量，粘土可取 ，砂質(zhì)粘土取 ，壤土可取，本設(shè)計取為 。 （ 2） 計算成果 粘土料的設(shè)計成果見表 表 粘性土料設(shè)計成果表 料 場 1下 2下 1上 2上 3下 比重△ s 最優(yōu)含水量 設(shè)計干密度 (g/cm3) 塑限含水量 wp 填筑含水量 w 自然含水量 % 塑性指數(shù) 孔隙此 e 14 濕密度 ρ(g/cm3) 浮密度 ρ(g/cm3) 內(nèi)摩擦角Φ 粘聚力 (kpa) 186。 186。 28186。根據(jù)上述土料物理力學(xué)性質(zhì)從滲透系數(shù)的角度來看均滿足規(guī)范要求，因為根據(jù)筑壩材料的填筑標準規(guī)定，滲透系數(shù)一般對均質(zhì)壩不大于 1? 104㎝ 3/s，對心墻或斜墻不大于 1? 105㎝ 3/s。 壩殼砂礫料設(shè)計 （ 1） 計算公式 壩殼砂礫料設(shè)計指標以相對密實度表示如下： 11minmax ??? eeDr，或ddr rrr rrrD )( )(m inm a xm a xm in?? ? 式中： emax—— 最大孔隙比， emax= 1/ min ?? rs ； emin—— 最小孔隙比， emin= 1/ max ?? rs ； e —— 填筑的沙、沙卵石、或地基原狀沙、沙卵石的孔隙比，e= 1/ ?? drs ； s? —— 沙粒比重； maxr —— 最大干容重，由試驗求得； minr —— 最小干容重，由試驗求得； dr —— 填筑的砂、砂 卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。在地震區(qū)要求更高。 （ 2） 計算成果 砂礫料的設(shè)計成果見表 30 表 砂礫料設(shè)計成果表 料場 4上 1上 2下 3下 不均勻系數(shù) 43 45 45 34 大于 5mm 礫石含量 % 45 48 46 42 比重△ s 設(shè)計干容重 ra 設(shè)計孔隙比 e 保持含水量 % 5 5 5 5 濕容重 ru 浮容重 r’ 內(nèi)摩檫角 36186。 35186。 35186。 36186。 粘聚力 0 0 0 0 滲透系數(shù) 102cm/s 2 2 2 2 （ 3）砂礫料的選用 除 3上 料場的不均勻系數(shù)不滿足要求外 ? ?30?? ，其余幾個料場，滲透系數(shù)、礫石含量、不均勻系數(shù)能滿足要求，故而都可作為筑壩的砂礫料。從顆粒 級配曲線可以看出 4上 、 1下 料場級配較好，物理力學(xué)指標也較高，應(yīng)優(yōu)先采用。用兩個料場可能數(shù)量不足，可以 1上 、 2下 料場砂礫料作為輔助之用。 計算方法 選擇水力學(xué)方法解土壩滲流問題。 31 正常蓄水位：2 8 2 1 . 4 m1：31：2.52221：2.51：2.51：2.5壩基：2 7 5 0 . 0 m巖基：2 7 1 5 . 0 m設(shè)計洪水位：2 8 2 2 . 4 1 m壩頂高程：2 8 2 5 . 2 0 m壩基防滲墻頂高程 2 7 5 7 . 5 m2 8 0 0 . 2 0 m2 8 7 5 . 2 0 m2 7 5 6 . 3 m22 7 5 5 . 2 2 m正常蓄水位：2 8 2 1 . 4 m1：2.5221：2.51：2.5巖基：2 7 1 5 . 0 m設(shè)計洪水位：2 8 2 2 . 4 1 m壩頂高程：2 8 2 5 . 2 0 m2 8 0 0 . 2 0 m巖基：2 7 1 5 . 0 m正常蓄水位：2 8 2 1 . 4 m1：2.521：2.51：2.5巖基：2 7 1 5 . 0 m設(shè)計洪水位：2 8 2 2 . 4 1 m壩頂高程：2 8 2 5 . 2 0 m2 8 0 0 . 2 0 m巖基：2 7 1 5 . 0 mI—I斷面II—II斷面III—III斷面大壩縱斷面地質(zhì)剖面圖 圖 滲流計算示意圖 通過防滲體神流量： TD THKB HHkq )(s i n2 )( 1122121 ???? ? 通過防滲體后滲流量： TTL THKL THkq T )(2 )( 111212112 ? ???? 其中： 32 K—— 防滲體滲透系數(shù)， ,s/ 8 ； H—— 上游水深； H1—— 逸出水深； B—— 防滲體有效厚度； α —— 防滲體等效和傾角； K2—— 混凝土防滲墻滲透系數(shù)， ?? m/s； T1—— 下游水深； T—— 沖積層厚度，取最大值 35m； D—— 防滲墻厚度； K1—— 防滲體后滲透系數(shù)， 2 104m/s； KT—— 沖積層滲透系數(shù)， 2 104m/s； 假設(shè)： ① 不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用； ② 由于沙礫料滲透系數(shù)較 大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出水位與下游水位相差不是很大，認為不會形成逸出高度； ③ 對于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流時由于橫向落差，此時實際上不是平面滲流，但計算仍按平面滲流計算，近似認為下游水位為零。 計算斷面及計算情況的選擇 對河床中間斷面 I— I及左右對稱的兩典型斷面 II— II、 III— III進行滲流計算，計算主要針對正常蓄水及設(shè)計洪水的工況進行。 33 表 滲流計算成果表 計算情況 計算項目 正常蓄水位 設(shè)計洪水位 上游水深 H（ m） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 下游水深 t(m) Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ 0 0 Ⅲ Ⅲ 0 0 逸出水深 H1(m) Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 滲流量 q（ 104M3/） Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 總滲流量 Q（萬 m3/d） 滲透穩(wěn)定驗算 斜心墻之后的壩殼，由于水頭大部分在防滲體損耗了壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大，而在防滲墻與粘土斜墻的接觸面按允許坡降設(shè)計估計問題也不大。 滲透坡降的計算公式： BHJ ?? 式中 ： ?? ── 上游水深減逸出水深； ? ── 防滲體的平均厚度 . 計算成果見表 ： 表 各種工況滲流逸出點坡降 填筑土料的安全坡降，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般為 5~10，故而認為滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認為不會發(fā)生滲透破壞?？倽B流在正常蓄水時為 ，設(shè)計洪水時為，與同類工程相比顯然是很小的。心（斜心）墻壩的上下游壩坡滑動時形成折線滑動面 .部分浸水的非粘土壩坡，由于水位上下的土料容重 不同，有水時 ?、 C 值也有所降低，此時壩坡失穩(wěn)時最可能的滑動面近乎折線 。 上下 游壩坡折線滑動法計算 上下游壩坡穩(wěn)定計算成果見表 。 基礎(chǔ)處理部分 河床部分 （ 1） 滲流控制方案 條件允許時優(yōu)先考慮垂直防滲方案。帳幕灌漿在此地存在可灌性問題。按混凝土的允許坡降及水頭定出厚度為 . 防滲墻深入河床沖積層，底部嵌入基巖，上部與斜心墻連接。為此防滲墻頂部作成尖劈狀，兩側(cè)以高塑性粘土填筑，伸入斜心墻深厚度已經(jīng)確定為 ，底部深入基巖 ，尖劈頂寬 寬，詳見下文的構(gòu)造設(shè)計。 混凝土防滲墻要求材料有足夠的抗?jié)B能力及耐久性，能防止環(huán)境水的侵蝕和溶蝕；有一定的強度，滿足壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力等各項強度要求有良好的流動性、和易性以便在運輸中不發(fā)生離析現(xiàn)象 .而且能在水下施工。 壩肩處理 壩肩兩岸為覆蓋層及全風(fēng)化巖石，深約 20m，性質(zhì)較差，為良好的透水料， 36 底部為半風(fēng)化巖石，性質(zhì)良好，但由于節(jié)理的作用，透水性也較強。 細部構(gòu)造設(shè)計 壩的防滲體，排水設(shè)備 壩體防滲體內(nèi)斜心墻，斜心墻上下游設(shè)置反濾層；壩基防滲體為防滲墻和粘土截水墻；壩體排水為棱體排水。 反濾層設(shè)計 （ 1）設(shè)計標準 .對于被保護土的第一層反濾料，考慮安全系數(shù)為 ~，按太沙基準確定，即 ? 5~4/ 5/ 8515 1515 ??dD dD 式中， 15D 為濾料粒徑，小于該粒經(jīng)土占總土重的 15%， d85為被保護土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 85%， d15 為保護土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的 15%。 按此標準天然砂礫料不能滿足要求，須對土料進行篩選。 表 反濾層設(shè)計成果表 護坡設(shè)計 上游護坡用于砌石因其抵御風(fēng)浪的能力較強，下游壩面直接鋪上 20cm 的碎石作為護坡 .上游護坡由至壩頂做至死水位以下（加設(shè)計浪高），為方便起見做 層數(shù) 部位 第一層 第二層 D50(mm