土石壩設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985 1 調(diào)洪演算有正常蓄水位為2821.6m,由水位庫容關(guān)系曲線查得對應(yīng)庫容為3.810m,故工程等級為二等大（2）型，壩高小于90米，故主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時(shí)建筑物級別為4級。1.1確定洪水標(biāo)準(zhǔn) 該工程為土石壩二等大（2）型，故永久建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)）洪水重現(xiàn)期100年(洪峰流量為1680m/s)；非常運(yùn)用（校核）洪水重現(xiàn)期2000年(洪峰流量為2320m/s)；消能防沖建筑物洪水重現(xiàn)期為50年一遇；電站廠房洪水標(biāo)準(zhǔn)：正常運(yùn)用（設(shè)計(jì)）洪水重現(xiàn)期為100年，非常運(yùn)用（校核）為500年；臨時(shí)渡汛為200年一遇（大于100年）。1.2泄洪方案選擇采用隧洞泄洪方案水庫運(yùn)用方式：洪水來臨時(shí)用閘門控制下泄流量等于來流量，水庫保持汛前限制水位不變，當(dāng)來流量繼續(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)洪演算原理 采用以峰控制的同倍比放大法對典型洪水進(jìn)行放大，得出設(shè)計(jì)與校核洪水過程線如下： 擬定幾組不同的堰頂高程及孔口寬度B的方案。由堰頂自由泄流公式和3臺(tái)機(jī)組的滿發(fā)流量44.1 m/s可確定設(shè)計(jì)洪水和校核洪水情況下的起調(diào)流量起，由起開始，假定四條泄洪過程線（為簡便計(jì)算，假設(shè)都為直線），在洪水過程線上查出Q泄，并求出相應(yīng)的蓄水庫容V，根據(jù)庫容水位關(guān)系曲線可得相應(yīng)的庫水位H，由四組（Q泄，H）繪制的QH曲線與由繪制的QH曲線相交，所得交點(diǎn)即為所對應(yīng)洪水過程線下的下泄流量及相應(yīng)水位。方案一： 堰頂高程=2810m，堰寬B=7m，起調(diào)流量Q570.75m/s。設(shè)計(jì)情況下列表計(jì)算如下：假定下泄流量Q（m/s）下泄曲線與洪水過程線包圍面積A水庫攔蓄洪水V(10m)水庫總庫容V(10m)水庫水位(m)A: 564.7220.83 31.87 430.852823.13B: 635.3119.429.68428.662823.02C: 705.918.0027.54426.522822.92D: 776.4716.725.55424.532822.76校核情況下列表計(jì)算如下： 假定下泄流量Q（m/s）下泄曲線與洪水過程線包圍面積A水庫攔蓄洪水V(10m)水庫總庫容V(10m)水庫水位(m)A: 58528.08158.97432.7942823.7B: 682.526.30454.67429.6682823.54C: 78024.0550.5426.652823.384D: 877.522.16946.56423.7832823.24繪制泄水能力曲線如下圖所示：由上圖易知，設(shè)計(jì)下泄流量為669.1 m/s，設(shè)計(jì)水位為2823.2m;校核下泄流量為710.1 m/s，校核水位為2823.6m.方案二：堰頂高程=2808m, 堰寬 B=7m，起調(diào)流量Q712.79 m/s。設(shè)計(jì)情況下列表計(jì)算如下：假定下泄流量Q（m/s）下泄曲線與洪水過程線包圍面積A水庫攔蓄洪水V(10m)水庫總庫容V(10m)水庫水位(m)A: 634.516. 83825.67415.6532822.822B: 70515.75323.98413.9992822.738C: 775.514.66122.31412.3342822.652D: 84613.59520.69410.7082822.57校核情況下列表計(jì)算如下： 假定下泄流量Q（m/s）下泄曲線與洪水過程線包圍面積A水庫攔蓄洪水V(10m)水庫總庫容V(10m)水庫水位(m)A: 682.523.56949.49425.9162823.346B: 78021.95746.11423.4582823.22C: 877.520.381542.8421.0552823.098D: 97518.85439.59418.7272822.98繪制泄水能力曲線如下圖所示：由上圖易知，設(shè)計(jì)下泄流量為799.1 m/s，設(shè)計(jì)水位為2822.7m；校核下泄流量為842.1 m/s，水位為2823.2m。方案三：堰頂高程=2807.5m，堰寬B=7m，起調(diào)流量Q750 m/s。設(shè)計(jì)情況下列表計(jì)算如下： 假定下泄流量Q（m/s）下泄曲線與洪水過程線包圍面積A水庫攔蓄洪水V(10m)水庫總庫容V(10m)水庫水位(m)A: 70515.16923.09413.1082822.692B: 775.514.14321.53411.5442822.612C: 84613.12819.98409.9962822.534D: 916.512.12918.13408.4732822.46校核情況下列表計(jì)算如下： 假定下泄流量Q（m/s）下泄曲線與洪水過程線包圍面積A水庫攔蓄洪水V(10m)水庫總庫容V(10m)水庫水位(m)A: 78022.93648.14424.9352823.3B: 877.519.941.79420.3222823.06C: 97518.43338.71418.0852822.95D: 1072.517.03335.77415.952822. 46繪制泄水能力曲線如下圖所示：由上圖易知，設(shè)計(jì)下泄流量為819.1 m/s，設(shè)計(jì)水位為2822.6m；校核下泄流量為875 m/s，校核水位為2823.1m。 從調(diào)洪演算結(jié)果來看，初擬的三組方案均能滿足校核下泄流量Q900 m3/s,校核水位與正常蓄水位之差Z3.5m的要求。為充分發(fā)揮隧洞的下泄能力，在本設(shè)計(jì)中我們考慮隧洞的下泄流量接近于上限值，以降低工程造價(jià)。綜上所述，最終確定堰頂高程=2807.5m，堰寬B=7m。2 大壩高程的計(jì)算壩頂高程由水庫靜水位加風(fēng)浪壅高、壩面波浪爬高及安全超高等決定。壩頂超出靜水位以上的超高由公式Y(jié) = R + e + A 計(jì)算。 R：壩頂在水庫靜水位以上的超高，m。R=。m：單坡的坡度系數(shù)，該式適用于m1.55.0的情況，本次設(shè)計(jì)中m2.5。，：斜坡的糙率滲透系數(shù)和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。該壩上游擬用砌石護(hù)坡， 故糙率滲透系數(shù)為0.750.80，本次設(shè)計(jì)取為0.78；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)與有關(guān)，本次設(shè)計(jì)中1，故經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取為1.0。 ，：平均波長和波高。 對于內(nèi)陸峽谷水庫，在風(fēng)速W20m/s、吹程D2000m時(shí)，波浪的平均波長和波高可采用官廳公式： 式中，D：風(fēng)區(qū)長度，m H：壩前水深，mW ：同上，計(jì)算風(fēng)速, m/s。在正常運(yùn)用條件（正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位）下，采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的1.52.0倍（本次設(shè)計(jì)取為1.5），在非常運(yùn)用條件（校核洪水位）下，采用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速。 e：最大風(fēng)浪壅高，m。可由公式e0.0036計(jì)算。式中為計(jì)算風(fēng)向與壩軸線的夾角，本次設(shè)計(jì)取為22.5，其余符號(hào)同前。A：安全加高，由壩的等級和運(yùn)用情況決定。2級壩在正常運(yùn)用情況下的安全加高為1.0m，在非常運(yùn)用情況下安全加高為0.5m。壩頂高程的計(jì)算應(yīng)同時(shí)考慮以下四種情況：1、設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；2、正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高；3、校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高；4、正常蓄水位加非常運(yùn)用條件下的壩頂超高再加地震區(qū)安全加高（地震超高一般取為0.51.5m，本次設(shè)計(jì)取為1.0m）。本次設(shè)計(jì)壩頂需設(shè)置防浪墻，故以上四種情況下的最大值為沉降穩(wěn)定后的防浪墻頂高程，擬定防浪墻高為1.5m，故以上情況求得的最大值減去1.5m后即為壩頂設(shè)計(jì)高程。壩頂高程計(jì)算成果見下表所示。 壩頂高程計(jì)算成果表 計(jì)算情況計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況正常蓄水位+正常運(yùn)用情況校核洪水為+非正常運(yùn)用情況正常蓄水位+地震+非正常運(yùn)用情況上游靜水位(m)2822.62821.62823.12821.6河底高程(m)2750壩前水深(m)72.671.673.171.6吹程D(Km)15風(fēng)向與壩軸線夾角()22.5風(fēng)浪引起壩前壅高e(m)0.0113490.0115070.0050090.005114護(hù)坡粗糙系數(shù)0.78上游壩面坡角()21.8波浪沿壩坡爬高(m)2.3220252.3220251.4710511.471051安全超高(m)110.50.5地震超高(m)0001.0壩頂高程(m)2824.4332823.4342823.5762823.076注：以上表格中壩頂高程為減去防浪墻高度1.5m以后的高程。 根據(jù)上表中結(jié)果可知：壩頂高程由設(shè)計(jì)情況來控制，壩頂高程為2824.50m。為滿足心墻設(shè)計(jì)中頂部高程的要求（見防滲體設(shè)計(jì)部分），最后確定壩頂高程為2824.5m。3 土料設(shè)計(jì) 在當(dāng)?shù)赜卸喾N適于筑壩的土石料石，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選用。在選擇時(shí)應(yīng)具有或經(jīng)加工處理后具有與其使用目的相適應(yīng)的工程性質(zhì)，并具有長期穩(wěn)定性；就地、就近取材，減少棄料，少占或不占農(nóng)田，優(yōu)先考慮樞紐建筑物開挖料的利用；便于開挖、運(yùn)輸和壓實(shí)。3.1 粘土土料設(shè)計(jì) 粘性土料的填筑密度以壓實(shí)干容重為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并按壓實(shí)度確定：/ 式中： 填土的壓實(shí)度； 設(shè)計(jì)填筑干容重；一般為1617KN/m。 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)最大干容重。對、級壩和各種等級的高壩應(yīng)不低于0.981；對、級壩（高壩除外）應(yīng)不低于0.960.98。本次設(shè)計(jì)采用0.99。施工填筑含水率控制為最優(yōu)含水率的2%+3%范圍內(nèi)。各料場的壓實(shí)干容重和施工填筑含水率列表計(jì)算如下：料場比重Gs最大干密度(g/cm3)最大干容重(KN/m3)設(shè)計(jì)干容重(KN/m3)流限（%）塑限（%）塑性指數(shù)填筑含水量（%）天然含水量（%）滲透系數(shù)(10-6cm/s)有機(jī)含量(%)可溶鹽含量(%)1#下2.67 1.60 15.70 15.54 42.60 23.14 19.46 20.0725.0724.80 4.32 1.73 0.07 2#下2.67 1.65 16.19 16.02 43.90 22.20 21.70 19.0224.0224.20 4.80 1.90 0.02 1#上2.65 1.56 15.30 15.15 49.57 25.00 24.57 20.3025.3025.60 1.90 2.20 0.11 2#上2.74 1.54 15.11 14.96 49.90 26.30 23.50 21.8025.8026.30 3.96 0.25 0.11 3#下2.70 1.80 17.66 17.48 34.00 20.00 14.00 14.9019.9015.90 3.00 1.90 0.08 防滲土料選用粘土?xí)r，按規(guī)范應(yīng)滿足：滲透系數(shù)：均質(zhì)壩不大于110 cm/s，心墻和斜墻不大于110 cm/s。 水溶鹽含量（指易溶鹽和中溶鹽，按質(zhì)量計(jì)）不大于3%。 有機(jī)質(zhì)含量（按質(zhì)量計(jì)），均質(zhì)壩不大于5%，心墻和斜墻不大于2%，超過此規(guī)定的需進(jìn)行論證。 有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性。 浸水與失水時(shí)體積變化小。 塑性指數(shù)大于20和液限大于40%的沖積粘土不宜作為壩體的防滲體填筑材料。 施工填筑含水率控制為最優(yōu)含水率的2%+3%范圍內(nèi)。綜上，防滲體土料料場選為3#下，1#下為備用料場。3.2 砂礫石土料設(shè)計(jì)壩殼砂礫料填筑的設(shè)計(jì)指標(biāo)以相對密實(shí)度表示如下： 式中： 相對密實(shí)度； 最大孔隙比； 最小孔隙比； 填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的設(shè)計(jì)孔隙比。 施工控制指標(biāo)用干重度表示，其中。 式中：、為沙礫料的最大、最小干重度，其余符號(hào)同前。 在地震情況下，浸潤線以上壩殼料要求填筑相對密實(shí)度Dr不低于0.7，浸潤線以下壩殼料要求填筑相對密實(shí)度Dr不低于0.750.85，故本次設(shè)計(jì)中相對密實(shí)度取為0.78。同時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用不均勻和連續(xù)級配的砂石料，一般認(rèn)為不均勻系數(shù)/30100時(shí)較易壓實(shí)，而當(dāng)510時(shí)不易壓實(shí)。各料場累積頻率計(jì)算及級配曲線繪制如下所示： 累積頻率計(jì)算表1上2上3上4上粒徑（mm）累積頻率(%)粒徑(mm)累積頻率(%)粒徑(mm)累積頻率(%)粒徑(mm)累積頻率(%)0.150.3 0.150.5 0.150.4 0.150.3 0.34.9 0.35.8 0.36.6 0.32.8 0.610.3 0.610.4 0.610.1 0.67.6 1.224.2 1.225.2 1.230.6 1.224.3 2.542.7 2.543.0 2.547.0 2.539.9 2055.0 2057.1 2062.3 2056.3 6076.3 6077.4 6080.8 6075.7 10094.8 10095.2 10096.2 10094.0 300100.0 300100.0 300100.0 300100.0 1下2下3下4下粒徑(mm)累積頻率(%)粒徑(mm)累積頻率（%）粒徑（mm）累積頻率(%)粒徑(mm)累積頻率(%)0.150.2 0.150.10.150.9 0.150.70.37.4 0.32.90.35.0 0.34.30.616.0 0.68.60.611.3 0.68.41.223.2 1.216.91.220.21.222.82.538.1 2.535.92.538.62.540.72061.3 2054.62052.82054.86081.4 6076.96071.96073.510095.5 10096.11009510095.9300100.0 300100300100300100各料場級配曲線：各料場砂礫石填筑標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算如下：料場比重Gsd60emaxd10不均勻系數(shù)emin設(shè)計(jì)孔隙比e設(shè)計(jì)干重度天然e1上2.75300.7860.5950.850.3700.46118.460.4812上2.74240.7860.5841.380.3700.46118.390.5313上2.76180.7860.630.000.3700.46118.530.4494上2.75270.7860.738.570.3700.46118.460.4601下2.75190.7860.3652.780.3700.46118.460.4812下2.73290.7860.741.430.3700.46118.330.4753下2.73330.7860.5362.260.3700.46118.330.4814下2.72300.7860.6943.480.3700.46118.260.511由各料場的級配曲線和不均勻系數(shù)可將主要砂礫石料場選為1#下，2#下和4#上作為備用料場。4 滲流計(jì)算土石壩滲流分析的目的是：確定壩體浸潤線和下游逸出點(diǎn)位置，繪制壩體及地基內(nèi)的等勢線或流網(wǎng)圖；計(jì)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；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；確定庫水位降落時(shí)上游壩殼內(nèi)自由水面的位置，估算孔隙壓力，供上游壩坡穩(wěn)定分析用；確定壩肩的等勢線、滲流量和滲透比降。進(jìn)行滲流計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮水庫運(yùn)行中可能出現(xiàn)的不利情況，常需計(jì)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(jì)洪水位與下游相應(yīng)的最高水位；3、上游校核水位與下游相應(yīng)的最高水位；4、庫水位降落時(shí)對上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。本次設(shè)計(jì)中，在左岸、河床中部和右岸各取一個(gè)斷面（左右兩個(gè)斷面取在高程2785m處），就前三種水位組合情況進(jìn)行滲流分析，用有限深透水地基上土石壩的滲流計(jì)算來求解。沿壩軸線所取的斷面如說明書所示。單寬滲流量q:斷面11和22采用混凝土防滲墻。通過心墻防滲體和混凝土防滲墻的單寬滲透流量： 通過防滲體后的單寬滲透流量： 斷面33地基處理采用粘性土截水槽，故通過防滲心墻和地基截水槽的單寬滲透流量墻后段的單寬滲流量 公式中的符號(hào)意義見說明書。根據(jù)水流連續(xù)條件q，可求得心墻后水深h和單寬滲透流量q。 總滲透流量Q:由于沿壩軸線的各斷面形狀及地基地質(zhì)條件并不相同，因此在計(jì)算通過壩體的總滲透流量時(shí)，可根據(jù)具體情況將壩體沿壩軸線劃分為若干段，分別計(jì)算出每個(gè)斷面的單寬流量，然后按下式計(jì)算全壩的總滲流量。 式中：、斷面1、2、n的單寬滲流量； 、相鄰兩斷面之間的距離。計(jì)算成果如下表所示。工況斷面上游水頭H1(m)心墻后水頭h(m)下游水頭H2（m）心墻厚度0(m)壩基滲徑L(m)心墻后壩殼滲徑L1(m)壩前滲透量q1壩后滲透量q2總滲透量(m3/天)正常水位1-1360.06 010.488.0593.952.95E-062.95E-06129.22-271.63.21 3.0317.4160.41517.15E-067.15E-063-3360.30 010.6287.9487.942.13E-062.13E-06設(shè)計(jì)水位1-1370.06 010.488.0593.953.08E-063.08E-06132.092-272.65.55 5.387617.4163.39153.997.2E-067.2E-063-3370.32 010.6287.9487.942.24E-062.24E-06校核水位1-1380.07 010.488.0593.953.22E-063.22E-06135.692-273.35.64 5.473817.4163.5154.17.31E-067.31E-063-3380.33 010.6287.9487.942.36E-062.36E-06- 15 -