均质土坝课程设计

1、水工建筑物课程设计均质土坝设计指导老师：姓名：胡 晓班级 ：2010 华水水工本科专业：水利水电工程土石坝设计实例一、坝型选择均质坝渗透系数 K=x 1（-5cm/s，满足Kvx I0cm/s，内摩擦角25,较大，同其它坝型比较，造价 较低，且对地基要求低，施工简单，干扰不大，材料单一，便于群众性施工。通过分析认为宜选用均质坝。二、体剖面设计土石坝的剖面是指坝坡大小，坝顶宽度和坝顶高程。1、坝顶宽度本坝顶无交通要求，对中低坝最小宽度BBmin=5m取B=6m。2、坝顶高程坝顶高程等于水库静水位与超高之和，并分别按以下运用情况计算，取其最大值。 设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高，校核洪水位加非

2、常运用情况的坝顶超高。超高计算 式一：dhae A其中：ha波浪在坝坡上的爬高，m；e 风浪引起的坝前水位壅高，m ；A安全加高， m,根据坝的级别按下表采用。 表一：坝的级别InIVV正常运行 非常运行某水库工程设计灌溉面积为7000亩，水库总库容为 700万立方米，故工程级别为皿级。式二：e=KV2Dcosa /2gH其中a =90所以cos90 =0，故e为零； 式三：ha=其中hl设计波高；mm坝坡坡率；取坝坡坡率取3 ；n 坝坡护面糙率， 其值为：抛石，干砌块石，浆砌石并勾缝，沥青和混凝土； 糙率取: 其中；hl=4D1/3=（设计洪水时）/ （校核洪水时）由上式得：ha=（设计）（

3、校核）故：d=ha+e+A=（设计”（校核）故：坝顶高程为：设计洪水位+=（设计）校核洪水位 1081.8m+0.74m=1082.54m校核）得出坝高：、坝坡坝咼，故米用三级变坡。 上游坝坡：1:; 1:;1:2m 下游坝坡：1:; 1:;1: 马道：第一级马道高程为，第二级马道高程为，马道宽度:三、坝体排水设备选择及尺寸拟定常用的坝体排水有以下几种型式：贴坡排水、棱体排水、褥垫式排水。贴坡排水不能降低浸润线。多用于润浸线很低和下游无水的情况。棱体排水可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚不受尾水淘刷，且有支撑坝体增加稳定的作用，是效果较好的一种排水型式。褥垫排水，对不均匀沉陷的

4、适应性差，不易检修。本土坝坝体排水设备可选用棱体排水，尺寸为顶宽2m,内坡1:;夕卜坡1:；顶部高程须高岀下游最高水位2.0 m，故顶部高程为 340.1m。在排水设备与坝体和土基接合处，设反滤层。作岀坝体最大剖面见图1。四、渗流计算1、计算情况选择。渗流计算水力学法：q=k(H12-H22)/2L= X 10-5 x =x 10-5根据公式：Hxv H 2 2( H 1 2 H 2 2 ) x / L其中X计算点到下游面的距离L渗流区长度即：2、渗流分析的方法采用水力学法进行土石坝渗流计算，将坝内渗流分为若干段， 应用达西定律和杜平假设，建立各段的运动方程式，然后根据水流的连续性求解渗透流速

5、，渗透流量和浸润线等。3、计算断面及公式本设计仅对河槽处最大断面进行渗流计算。计算公式采用表1中的不透水地基情况。4、单宽流量计算结果列表1。表1单宽流量计算表计算情况ho(m)q(m3/正常畜水位X 10-5设计洪水位x 1c51坝高水位3X 105、绘制浸洞线正常蓄水位情况下，浸润线方程:Hxv H 2 2（ H 1 2 H 2 2 ） x / L列表2如下，绘于图1。表2正常蓄水位情况下浸润线表x(m)0102080y(m)0五、稳定计算1、分析情况选择以上游正常高水位，而下游无水：上游设计洪水位而下游相应水位来验证下游坝坡的稳定。以库水位为1/3坝高处，而下游无水来验证上游坝坡稳定分析

6、。2、滑裂面形式对于均质坝，上下游坝坡均为曲线滑裂面。采用圆弧法进行稳定计算。3、不计条块间作用力的总应力法的稳定分析步骤如下：1）利用方捷耶夫法和费兰纽斯法确定最危险滑弧所对应圆心的范围。在一扇形范围内的M1、M2延长线附近。2）取0为圆心，以R=75m为半径，作滑弧。3）分条编号：b =，从圆心作垂线为 0号土条的中心线，向上依次为1, 2, 3，；向下依次为-1，-2,4）列表计算荷载，参见下表1，表2，表3。5）利用公式计算抗滑稳定安全系数kc。+ 1wi cosaitg i cekcbWi sin ai式中：Wi=rihi+r3（h2+h3）+r4h4ri、z坝体土的湿重度、浮重度，

7、r4、h4本设计不考虑Wi=rihi+r2h2+r3h3+r4h4ri、2、r3坝体上的湿容重、饱和容重、浮容重。 由提供的资料可知，本建筑物是 3级建筑物。33ri=m ， r2=m ， r3=。三种情况计算结果如下：正常运用期LiKR18045 7318095.511664.19 0.36676 95.57.5841.561.87表1正常蓄水位情况下下游坝坡稳定计算表土条编号11h?r1h1r3h2r2h2Wiwi sin a iCOS a iWiCOS a iWi siai(3)(5)(6)=(3)+(4)=(3)+(5)(8)(9)(10)(11)3000796954122463247

8、8147800000-1478-2000-3000合计上游为设计洪水，下游相应水位11504.34 0.36676 89.147 1.85818.65表2设计洪水位情况下下游坡坝稳定计算表土条编号h112h31h1r2h2r3h2r3h3WiWisin a iCOS a iW iCOS a iWi siai(1)(2)(4)(5)(6)(3)+(4)(3)+(5)(8)(9)(10)(11)8300700600511500180327400348316328213116004010-1-20200-3000合计当上游水位为一坝高处，3上游坝坡的K为：LiR102271801760.3661602.72102.27K8.752.79529.21表3上游水位为一坝高处上游坝坡抗滑稳定计算表3土条编