重力坝课程方案设计书88

1、设计内容确定工程等级由校核洪水位446.31 m查水库水位容积曲线读出库容为 1.58亿m3，属于大（2）型,永久性水工建筑物中的主要建筑物为H级，次要建筑物和临时建筑物为3级。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。一、确定坝顶高程（1）超高值 h的计算 h = hl% + hz + he h防浪墙顶与设计洪水位或校核洪水位的高差，m;hi% 累计频率为1%寸的波浪高度，mhz 波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m;he 安全加高，按表3 1采表3-1坝的安全加高he运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适

2、用于V0 v 20m/s及D v 20km）下面按官厅公式计算 h1% , hz。1 卑=0.007諒題 v0< v0 J1gLLm = 0.331/严 i gDD 375V。v02. 邛竹2叶hz eth LL式中：D吹程，km,按回水长度计。Lm波长，mhz 壅高，mvo 计算风速h当 晋=20L 250时，为累积频率5%的波高h5%;当 卑=250L 1000时，VoV0为累积频率10%勺波高h10%规范规定应采用累计频率为 1%时的波高，对应于5%波高，应由累积频率为P( %的波高hp与 平均波高的关系可按表 B.6.3-1 进行换聞創沟燴鐺險爱氇谴净。核洪水位时，采用多年平均风

3、速，本次设计v0 =18m/s。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。6. 3-1累积频率为P (%)的波高与平均波高的比值P(%)0.11234510132D5002,972.42n QO £ £ kJ2. 112. 02L95L 71L 611. 430. 940. 12. 702.262. 092. 001. 921.87L 65L aS1. 410.960. 22,462.091. 961. S81. SIL 761. 591.51L 370. 32. 231.931. 821. 761. 701.661. 521. 461. 341. 000. 4辺011.7SL SSL 64L

4、 60L 56L 44L 391. 30L 0L0, 5L SO1.631. 561. 521, 49L461.371. 331. 25L 01超高值 h的计算的基本数据设计洪水位校核洪水位吹程D (m)524.19965.34风速v0 (m)2718女全加冋hc (m)0.40.3断面面积S ( m2)1890.5719277.25断面宽度B ( m)311.80314.4450年的最大风速，本次设计 v0 =27m/s ；校正常蓄水位和设计洪水位时，采用重现期为a.设计洪水位时 h计算:宝二宓乞60简B 设 311.8019.81 % 524.19 予波浪三要素计算如下:9 8V h-27

5、2波高： 2 h =0.0076汉 2712 -27<h=0.82m波长:9.81 2Lm 二 0.331 27212729.81 524.192721壅咼：hzJh=3.14 022 :- 0.37Lm8.95Lm =8.95mgD2Vo9.81 524.19272:、7.05，故按累计频率为5oo计算hm0 ,由表查表换算60.62故=0。=1.24 馆0。=1.24 0.82 1.02m九=0.4mh = m%hzhe= 1.02 0.370.4=1.89mb.校核洪水位时 h计算:Hm 二空荃61.31m314.44波咼：981；h =0.0076“8 ©81弓葩巧18

6、 <182丿B设1h=0.27m19.8仔 965.34 甲751829 81汉 L波长：丄一=0.331 182.15182Lm=7.03m壅咼：2 2兀 h0 61h,3.140.25Lm7.03潜呼理29.23，故按频率为500计算hm _ 0.61Hm 63.31:0,由由表查表换算故 g =1.24=1.24 0.27 ： 0.34mhc =0.3mh = g%hzhc= 0.34 0.25 0.3二 0.89m(2)、坝顶高程：a.设计洪水位的坝顶高程：'-设二设计洪水位 “h设=445 1.89=446.89 mb.校核洪水位的坝顶高程：'校二校核洪水位h校

7、= 446.31 0.89=447.20m为了保证大坝的安全，选取较大值，所以选取坝顶高程为447.2m三、非溢流坝实用剖面的设计和静力校核(1) 非溢流坝实用剖面的拟定拟定坝体形状为基本三角形。坝的下游面为均一斜面，斜面的延长线与上游坝面相交于最高库水位处，本次设计采用上游坝面铅直，下下游面倾斜的形式，坡度为 1:0.75，折点设在高程为446.31m酽锕极額閉镇桧猪訣锥。将坝底修建在弱风化基岩上，开挖高程' 开二325ma. 坝高为：447.72-328=119.72m 取 120mb. 坝顶宽度：坝顶宽度取坝高的1000即为12mc.坝底宽度:B0.75B = 0.75、'

8、;-校-' 开= 0.75 (446.31-325 )=90.9825md.基础灌浆廊道尺寸拟定：基础灌浆廊道的断面尺寸，应根据浇灌机具尺寸即工作要求确定，一般宽为2.53m高为34m为了保证完成其功能且可以自由通行，本次设计基础灌浆廊道断面取3.0X 3.5m，形状采用城门洞型。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。e.廊道的位置：廊道的上游避距离上游面10.5m廊道底部距离坝底面6m初步拟定坝体形状剖面如图：(2) 确定正常和非正常情况下的荷载组合及荷载计算;B = 91m, B1 = 12m B2 = = -B91 = 79m,1. 自重：c=24KN/m3,；'=10KN/m3坝身自

9、重：W -V cw =12 120 24 =34560KN1 1W2B2 H3 c 79 105.33 299852.82 KN2 2下游水自重:a.设计洪水位时：比=0.75H 2 二 0.75 31.49 二 23.6211WB3 H223.62 31.49 10 =3718.97KN22wW2 w3= 34560 99852.843718.97= 137591.81 KNb. 校核洪水位时：氏=0.75H2 =0.75 34.28 = 25.7111W3B3 H 225.71 34.28 10 = 4400.67 KN22w 訥 W2 w3-34560 99852.844400.67-1

10、38813.51 KN2.静水压力：不同情况下上下游水深及水位差特征水位上游水深H1下游水深h2上下游水位差H设计洪水位11731.4985.51校核洪水位118.3134.2884.03a. 设计洪水位时：1 2 1 2FUwH110 117 = 68445 KN2 21 2 1 2FdwH；10 31.49 =4958.10KN22b. 校核洪水位时：11RwH；10 118.31 69986.28KN22Pd 二丄10 31.492 =5875.59KN223.扬压力：扬压力折减系数=0.25a. 设计洪水位时:U wH2B =10 31.49 91 =28655.9KNUzFwHBOa

11、 10 85.51 4=855.1KN11U3wHB20.25 10 85.51 7 8444.11 KN221 1U4 w H1H2-： H B110 117 31.47 0.25 85.51 4 = 1282.65KNU =U1 U2 U3 U28655.9 855.1 84441.11 1282.6 39237.75KNb. 校核洪水位时：U1zwH2B=10 34.28 91 =31194.80KNU2 =7wHB1 =0.25 10 84.03 4=840.30KN1 1U3wHB20.25 10 84.09 79 =8297.96KN2 211U4 w H1-H2H B110118

12、.31 -34.28 -0.25 84.034 = 1260.45KNU 二6 U2 U3 U4 =31194.8 840.3 8297.96 1260.45= 41593.51KN4. 泥沙压力：sb=1°KN/m3, hs -11.99m ,s =30°T蟲潮2 4502=丄汉10汉11.992 "an22/cc0、从03045I2丿= 239.65. 浪压力：LP 二严 n00 hz410X8 95a . 设计洪水位时：R = 1. 02 ' 0.37 i= 31.1 KN4b.校核洪水位时：r _ 10 7.030.34 . 0.25 10.37K

13、N(3) 对以上两种情况进行非溢流坝的整体稳定计算，校核其安全性;附震d繃藏匕序号9目组台类璽箱构系数备注1掘能定极限状緞戕总柚1合鮒沟合1,21.2包括讎飢鼬、 阑那动面2獗上抗戕限狀緞戕針组合 偶俎合L81.8附表5材料性能分项系数序号材料性能分项系飯备注(1混凝匕催岩摩擦系数£粘聚力 C133.01抗 剪强(2)混醸上，混濮上摩擦系数用粘聚力 c1.33.0包折常态混離上利碾 压混濮丄层面(3)凰岩璋疔摩擦杀数刀粘聚力1.43.2(4)壮旳结构面嚎擦系数力粘聚力巧153.42混凝1摆浚抗厲强懊£1,5重力坝的抗滑稳定分析按单一安全系数法和分项系数极限状态设计进行计算和

14、验算，设计洪水位情况和校核洪水位情况按承载能力极限状态验算。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1.单一安全系数法：Ksf'、W -U cAfPKs 按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数f' 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数，f'=1.1c' 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，KPa c =1.1 10kpaA坝基接触面截面积，m2工W-作用于坝体上全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分值，kN;工P 作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN;按上式抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数Ks值应不小于下表的规定。何载组合Ks基本组合3.0特殊组合(1)2.

15、5(2)2.3故 Ks =3.0设计洪水位时：31.1134784.74 -39237.751.1 1091©3.2331.1 68445 -4958.1KsKs，满足要求校核洪水位时：31.1138813.51 -41593.751.1 1091Ks3.2610.37 69986.28 -5875.59Ks Ks，满足要求2.分项系数极限状态设计法：承载能力极限状态设计式：0，S L _ R - d抗滑稳定极限状态作用效应函数为：s L八p工p,坝基面上全部切向作用之和，即作用设计值水平方向的代数和抗滑稳定极限状态抗力函数：R L = f W c'A工W为坝基面上全部作用的

16、法向作用设计值之和，既法向力设计值代数和。和c的分项系数由附表5可查:f分项系数为1.3， c分项系数为3.0a.设计洪水位时：作用效应函数：S L 八 P 二 Pu P Pd= 68445 31.1 -4958.1-63518KN坝基面抗剪断系数设计值：f'二 =0.7933坝基面抗剪断黏聚力设计值：c1110366.67 KPa3抗滑稳定抗力函数：R L = f'、W c'A= 0.79134784.74-39237.75366.67 91=108849.09 KN验算抗滑稳定性：查附表4知：持久状况（基本组合）设计状况系数"-1.0 ；结构重要性参数0

17、= 1.0 ,本组合结构系数 d =1.2。根据式-丄 R_d0 S L =1 1 63518 = 63518 二 KN108849.09 =90707.58 KN63518 : 90707.58计算结果表明，重力坝在设计洪水位情况下满足承载能力极限状态下的抗滑稳定要 求。b.校核洪水位时:= 69986.28 10.37 _ 5875.59= 64121.06KN坝基面抗剪断系数设计值：f' =： =0.7931 1 x 103坝基面抗剪断黏聚力设计值：c = = 366.67 KPa3抗滑稳定抗力函数：RL =f'7WcA= 0.79138813.51-41593.5136

18、6.67 91= 110170.77 KN验算抗滑稳定性：持久状况（基本组合）设计状况系数-：=1.0 ;结构重要性参数 0 =1.0，本组合结构系数d =1.2。根据式1 0-：sL 一一R_“ d0'SL =1 0.85 64121.06= 54502.9 二 KNR 110170.77 =91808.98KNd1.254502.9 : 89201.98计算结果表明，重力坝在设计洪水位情况下满足承载能力极限状态下的抗滑稳定要求。（4）对非溢流坝的几个代表性水平截面（坝底及变截面处）的边缘应力以及底部截面的内部应力计算，校核其强度 。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.用材料力学法计算边缘应力

19、。在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面，应校核坝体边缘应力是否满足强度要求。在各种荷载组合下（地震荷载除外），坝踵垂直应力不应出现拉应力，坝趾垂直应力应小于坝基容许压应力10.05MPa茕桢广鳓鯡选块网羈泪。a. 设计洪水位：采用单一安全系数法：u、W6、Mybb2d ' W 6、M:厂y2BB2工W作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，kN;工作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心轴的力矩总和, kN m;B计算截面的长度，m' M =34560 39.6 99852.84 7.17-3718.97 37.63-855.1 39.5 -8444.

20、11 7.17 -1282.65 41.5-68445 394958.1 10.5 -239.6 4-31.1 39二-830351.65KNLmu v W 6、M-yB B2137591.81 -39237.756 (-830351.65)=r91=479.18KPa0坝踵铅直应力没有出现拉应力，符合规范要求。d 'W 6、 M-y912B B2137591.81 -39237.756 (-830351.65) 29191= 1 68 2 .I4 4P a 1 0 K50a 坝趾铅直应力小于坝基容许压应力，符合规范要求。坝体最大主应力按下游边缘最大主应力计算：d 2、 d-1 =(1

21、 m Ky=(1 0.7圧)1682.44= 2628.81KPa ：10050KPa小于混凝土的容许压应力，满足要求。b.校核洪水位：坝趾抗压强度承载能力极限状态：坝趾抗压强度计入扬压力情况下的极限状态作用效应函数为s VMB2m2坝趾抗压强度极限状态抗力函数为:式中：Ra为混凝土抗压强度偶然状况，只需采用承载能力极限状态法判别大坝是否满足强度要求' M =34560 39.5 99852.84 7.17-4400.67 36.93-840.3 39.5-8297.96 7.17 -1260.45 41.5 -69986.28 39.445875.59 11.43 -239.6 4

22、-10.37 39.44B B138813.51 -41593.516 (-920917.06)91= 1735.6 KPa :：: 10700 KPa计算作用效应函数：912B2 1m2“38813.51 41593.516 汉(920917.06):91291x(1 +0.752 )= 2711.88 KPa验算抗压强度：查附表4知：偶然状况（特殊组合）设计状况系数二0.85 ；结构重要性参数0 = 1.0 ；抗压基本组合结构系数d =1.8。根据式10，s L 一一R _d0-：SL=1 0.85 2711.88 = 2305.1KPa丄 R L = 10050 =5883.33KPa

23、d1.85883.33 ： 2305.1满足强度要求。2.对给定的作用组合情况用抗剪强度指标进行坝基面抗滑稳定极限状态验算，对验算结果进行评价。基本公式：上、下游坝面垂直正应力dcyB B2_ ' W 6、MB B2上、下游面剪应力=(P + R-P：-牡)gS =(代-P*血上、下游面水平正应力uuuu 2x=(P + RPu )+(P + R Pu _by )mid' dd' d 2二 x P Pu 亠y P Pu m2上、下游面主应力wu=(i+m2py_m2(p + R_Puu)打二p Ps-Puud . 2d2' dG =1 m2 ；y m2 P -

24、Pu=P'-Pd工W作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，kN;工M作用于计算截面以上全部荷载对坝基截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，kN - mB计算截面的长度，mm 上游坝坡；m2 下游坝坡；'1 'PS 为泥沙压强(FShsPs,巳为泥沙压力)，2” 2PS 2 739.6故 Ps s39.97KPa011.99P、p'计算截面在上、下游坝面所承受的水压力强度(如有泥沙压力时，应计入在内)；Pu、Pd 计算截面在上、下游坝面处的扬压力强度；a.设计洪水位时：上、下游坝面垂直正应力BB2上游面垂直正应力6、M= 479.18 KPa下游面垂直正应力=

25、1682.44 KPa上、下游面剪应力上游面剪应力：% =(P + R Pu 吧二 117 10 39.97 T17 10-497.180= QKPa下游面剪应力：y二打-P - Pjd m2二 1682.44-31.49 10 31.49 100.75=1261.83KPa上、下游面水平正应力上游面水平正应力：uuuu2；x = PPs-Fur- 1 PPs-Fu-ym1二 117 10 39.97-117 10 - 117 10 39.97-117 10-497.180= 39.97 KPa下游面水平正应力：=(P FUd )+(yd P + Pud二 31.49 10-31.49 101

26、682.44-31.49 10 31.49 100.752= 946.37 KPa上、下游面主应力上游面主应力： 吋=（1 +m2_m2（P +巳_p：）02 497.18 -02117 10 39.97 -117 10= 497.18 KPa二；二 P Ps_P=117 10 39.97 -117 10=39.97 KPa下游面主应力：Jd = 1 m； ：當-ml p -p；=1 0.7521682.44 -0.75231.49 10 -31.49 10= 2628.81KPaHP=31.49 10 -31.49 10= 0KPab. 校核洪水位时：上、下游坝面垂直正应力上、下游面剪应力上

27、游面剪应力：=(P + R-Pu -或上游面垂直正应力' W 6、M=+2B B2下游面垂直正应力= 401.1KPa' W 6、M-B B=1735.6 KPa二 118.31 10 39.97-118.31 10-401.10= 0KPa下游面剪应力：.d 一 -P' ' PUd m2=1735.6-34.28 10 34.28 100.75=1301.7KPa上、下游面水平正应力上游面水平正应力：灵=(P +Ps FUu )+(卩+代Pu 牡)m2二 118.31 10 39.97-118.31 10 - 118.31 10 39.97-118.31 10

28、-497.180=39.97 KPa下游面水平正应力：=(p' Fud)+(< p' + p；二 34.28 10-34.28 101735.6-34.28 10 34.28 100.752= 976.28KPa上、下游面主应力上游面主应力：时=(1 +m2m2(P + R P：)2 20401.1 -0118.31 10 39.97 -118.31 10= 401.1KPa打=P Ps-PuU= 118.31 10 39.97 -118.31 10= 39.97 KPa下游面主应力：d2d2'd巧=(1戸y m2 (PPu )2 2=1 0.751735.6 -

29、0.7534.28 10 -34.28 10= 2711.88 KPa打二 P'-Pud= 3 4. 2 81-03 4. 2 8= 0KPa应力计算结果计算情况坝堹处坝趾处u yTuuuudCTy5dxdWda2基本组合(设计洪 水位)479.18039.97497.1839.971682.441261.83946.372628.810特殊组合 (校核洪 水位)401.1039.97401.139.971735.61301.7976.282711.880表中数据单位都是 KPa 。由上表应力都小于10.05Mpa，所以满足要求。四、溢流坝剖面的拟定和消能设计(1) .泄水方式的选择溢

30、流重力坝既要挡水又要泄水，不仅要满足稳定和强度要求，还要满足泄水要求。因此需 要有足够的孔口尺寸、较好体型的堰型，以满足泄水的要求； 且使水流平顺，不产生空蚀破坏。重力坝的泄水主要方式有开敞式和孔口式溢流，开敞溢流式的堰除了有较好的调节性能外，还便于设计和施工，同时这种形式的堰在我国应用广泛，有很多的工程实践经验。故本设计采用开敞溢流式孔口形式，堰顶不设闸门，故堰顶高程与正常蓄水位齐平。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。(2) .溢流坝剖面拟定溢流曲线由顶部曲线段、中间直线段和底部反弧段三部分组成。设计要求：a. 有较高的流量系数，泄流能力大；b. 水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；c. 体形简单，造

31、价低，便于施工。本设计采用的溢流坝的基本剖面为三角形。其上游面铅直，溢流面由顶部的曲线、中间 的直线、底部的反弧三部分组成。籟丛妈羥为贍债蛏练淨。定型设计水头的确定：堰顶最大水头 Hmax校核洪水位-堰顶高程即：Hmax=446.31-443=3.31m定型设计水头 Hd 为 Hd= (75%- 95% Hmax 取 Hd=3m 由 Hd/Hmax=3/3.31=0.91。預頌圣鉉 儐歲龈讶骅籴。1. 坝顶曲线段 溢流坝顶部采用曲线形式，顶部曲线的形式很多，常用的有克一奥曲线和 WES曲线。本工程选用WES曲线。首先绘出坝顶部的曲线，取堰顶部最高点为坐标原点。 WES型堰顶部曲线以堰顶 为界分

32、为上游段和下游段两部分。该设计上游段曲线采用三圆弧型曲线。堰顶0点上游三圆弧的半径及其坐标值为：渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。R=0.5Hd=1.5 ; xi=-0.175Hd=-0.525R2=0.2Hd=0.6 ; x 2=-0.276H d=-0.828WES幕曲线，可按下式计算:R=0.04Hd=0.12 ; X3=-0.282H d=-846开敞式堰面堰顶下游堰面采用n -1y式中：Hd 堰面曲线定型设计水头，m可根据容许负压的大小按堰顶最大作用水头Hmax的75%-95%+算x、y原点下游堰面曲线横、纵坐标；n与上游堰坡有关的指数，见下表；k当P /Hd > 1.0时,k 值见下表，

33、当P/Hd < 1.0时，取k =2.02.2 , P为上游相对堰高。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。堰面曲线参数卜一游面坡度(iy/Ax)才R.aR；b3/)2.0001 S500-讯O.ZTZfO.2827Zf3:1.9361 8360.21/3:21.9391.S10O.ASHj0.22H0.2143:31.8731.776O.45Hd0.119/-上游面为铅直面由上表可查的n=1.85 , k=2.0，故原点下游堰面曲线方程为-2.0H(1.85 _J)按上式计算的坐标值入下表所示:计算WES下游曲面坐标值表xyxyxy10.19765.4071116.59620.70877.192121

34、9.49431.589.2071322.60542.554911.4491425.92753.8591013.9131529.4572.中间直线段中间直线段与坝顶部下游曲线和下部反弧段相切，坡度和挡水坝一致,取 1： 0.753.反弧段a.溢流堰下游反弧段半径，应结合下游消能设施来确定。本次设计选用挑流消能。对于挑流消能，可按下式求得反弧段半径：R=(4 10)h式中：h 为校核洪水位闸门全开时反弧段最低点处的水深，m;反弧段流速vv16m/s 时，可取下限，流速越大，反弧半径也宜选用较大值，以致取上限。q：2g(E°-h)上式为迭代公式，迭代初值取h=0q-单宽流量，本次设计取35

35、m3/sE。-上游最高水位与反弧段最低点的距离，反弧最低点与下游水位齐平E0 =446.31-362.28=84.03m=0.9401.0950.92 9.8 (84.03-0)40h1.1020.92 9.8 (84.03-1.102)故 h =1.102 取 h =1.1q 35又因 v31.82 m s > 16m sh 1.1v 31.83 弗劳德数：Fr9.69R = 2 Fr2h =22.12m3取 R=23mb.挑角挑角越大，射程越大，但挑角增大，入水角B也增大，水下射程减小。同时入水角增大后，冲刷坑深度增加。B般在2030之间，在此取300擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。c. 挑坎

36、高度：挑坎应高出下游水位，一般以12m为宜。计算时按设计洪水位情况考虑。 取挑坎最低咼程等于下游水位，挑坎最咼点与最低点间距离为R(1-cos 0)。故挑坎咼度h2=359.49-351+9 X( 1-cos 30 ) =9.70m贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。d. 反弧段坐标确定圆心O 距坝底距离 y = 9.43+9 x cos30 =17.22m圆心 O'距 C点距离 xo'=R.1 m2 =9 1.25= 11.25m根据以上数据，就可以确定溢流坝曲面了。下图就是本次设计的溢流坝曲面o(3) 消能防冲设计1.选择孔口尺寸和闸墩型式及尺寸：基本公式：Q益二Q总jQoQ总一一总下泄

37、流量Q溢一一溢流孔口的下泄流量Qo 通过电站和泄水孔等下泄流量，取1000 m's:系数，校核情况是取1.0校核洪水位时：Q溢=3400-1.0 1000 = 2400m3 s溢流坝净宽为：L = 溢qq单宽流量，本次设计取35m'；s故:L 任二细=68.57m q本次设计选用平板闸门，闸门厚度最小为1.52.0m,取d=2m因为本 次设计属于大中型坝，故孔口宽度取为b=12m孔口宽高比着-1.02.0本次取1.5，所以孔高8m则孔口数为:L 68.57“n5.7b 12取n = 6所以溢流坝前沿总长为:L。= nb (n1)d-6 12 (6 -1) 2=82 m本次设计选

38、用上游段为椭圆形，下游段为方形的闸墩。2. 确定消能方式水工建筑物及混凝土重力坝设计规范可知消能的设计原则是：a. 尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊动中，以及水流与空气的摩擦上；b. 不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷；c. 下泄水流平稳，不影响枢纽中其它建筑物的正常运转；d. 结构简单，工作可靠，工程量小。分析比较各种消能工的优缺点，考虑到本次设计的重力坝属于高坝，下游地 质条件比较好的情况，决定选用挑流消能。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 挑流鼻坎设计a. 挑流鼻坎有连续式和差动式，该设计选用连续式鼻坎；b. 鼻坎高程=351+9.7=360.7m；c. 反弧半径R=10md.

39、根据实际工程情况，该设计挑射角取 0 =25° 水舌挑距L的估算根据规范，水舌挑距L可按下式计算：w2sin cos日 +V| cosJv/sin2日 +2g(h1 + h2) g -式中：l 水舌抛距，m如有水流向心集中影响者，则抛距还应乘以0.900.95的折减系数；Vi 坎顶水面流速，m/s,按鼻坎处平均流速u的1.1倍计，即Vi =1.1 v = 1.12gH。（ Ho为水库水位至坎顶的落差=446.31-360.7=85.61m ）;買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。9 鼻坎的挑角；hj坎顶垂直方向水深，m h=hcos日（h为坎顶平均水深，m）；d 坎顶至河床面高差，m如冲坑已经形成

40、，可算至坑底；:堰面流速系数。'可按下式计算:0.055K0.5EKe_qgZ1.5按校核洪水位计算:359.8 85.511.5= 0.0141Ke0.0550.50.0141= 0.81h 二 1.1 cos30 二 0.95h2 =9. mL =丄汉一36.522 " in 30° cos30° +36.52 "os30 °J36.522 ri n2 300 +2 汉 9.8仆(0.95+ 9.7) 9.81-v=101.98m 最大冲坑水垫厚度的计算根据规范，最大冲坑水垫厚度可按下式计算:tk 二 kq0.5H0.25式中：tk

41、 水垫厚度，自水面算至坑底，mq 单宽流量，m3/（ s m ；H 上下游水位差，m k 冲刷系数，其数值见下表基岩冲刷系数k值由下表可查:可冲性类别朮冲可冲较易冲理 裂 缝何韭5>1505015C2050<20发rm度不发Tb廿理 隙）1-2爼*规 则较览育.节理（:與隙）2 -3红X形.较规 则发TT，节理裂陳）3组以 上*不规則.呈x矗di米字 型很发TL节理（裂源）3组以上，亲乱*岩性帧割呈碎石状完楼丹度巨块状块（石）碎（石）状碎石状结构类型螯体结构砌体结构镶嵌结构碎裂结构裂隙性巫 . ' "I > 1-:,1 造吃.多密.延 展不疋构造壁*主，參離

42、 闭.部井倉张.少有 充填胶酷好以构逍或凤代81为主，人部 分微张、部分张开.汩分対 黏土允埴胶结较蓋以城化或财ilT丿为+黑 隙爺乐或狀幵.部井®黏 土充境,胶结很差ko. flo. g0. gl. 21. 27 61,62. 0平均0, eL 11. 8注=适用范隔：水舌入水ft 30-,本次设计取k=1.6，则可计算得:tk =1.6 350.5 84.030.25 = 28.68m则L二!0!日8 =3.36，一般要求丄>2.55,满足要求 tk 28.68tk五、细部构造设计（1）坝基的连接、灌浆和排水天然地基，由于经受长期的地质作用，一般都有风化、节理、裂隙等缺陷，

43、有时还有断层、 破碎带和软弱夹层，所有这些都需要采取适当的处理措施，地基处理的主要任务是：（1）防渗；（2）提高基岩的强度和整体性。基岩开挖后，在浇灌混凝土前，需要进行彻底的清 理和冲洗，包括：清除松动的岩块，打掉突出的尖角。基坑中原有的勘探钻孔、井、洞等均 应回填封堵。固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。采用浅孔低压灌注法灌入水泥浆，以提高基岩的弹性模量、抗渗性和强度等。在坝踵、坝址附近灌注孔相对较密，呈梅花形布置，其他部位疏一些。孔距排距由灌浆试验确定，一般从1020m开始，采用内插逐步加密的方法， 最终约为34m本设计取4m孔深5 8m必要时还可

44、适当加深，帷幕上游区的孔深一般为815叶钻孔方向垂直于基岩面。当存在裂隙时，为了提高灌浆效果，钻孔方向尽可能正交于主要綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。裂隙面，但倾角不能太大。防渗帷幕布置于靠近上游面坝轴线附近，自河床向两岸延伸，钻孔和灌浆常在坝体内特设的廊道内进行，靠近岸坡处也可在坝顶、岸坡或平洞内进行。平洞还可以起排水作用，有利于 岸坡的稳定。钻孔方向一般为铅直，必要时也可有一定斜度，以便穿过主节理裂隙，但角度不宜太大，一般在10°以下，以便施工。防渗帷幕的深度根据作用水头和基岩的工程地质、 水文地质情况确定。当地质内的不透水层厚度不大时，帷幕可穿过透水层深入相对隔水层 35m当相对隔水层埋

45、藏较深，则帷幕深度可根据防渗要求确定，通常采用坝高的0.30.7倍。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。帷幕深入两岸的部分， 原则上也应达到上述标准，并与河床部位的帷幕保持连续，形成连续的不透水的防渗墙。 当相对隔水层距地面不远时，帷幕应深入岸坡与该层相衔接。当相对隔水层埋藏较深时，可深到原地下水位线与最高枯水位的交点B处，如图在BC'以上设置排水，以降低水库蓄水后库岸的地下水位。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。1灌浆廊道；2山坡钻进；3坝顶钻进；4灌浆平洞；5排水孔；6最高库水位；7原河水位；8防渗帷幕底线；9原地下水位线；10蓄水后地下水位线为进一步降低坝底面的扬压力，应在防渗帷幕后设置排水孔幕。根据规定

46、要求，坝基的排水孔幕在防渗帷幕的下游，向下游倾斜，与灌浆帷幕的夹角为 15°，孔距取3m孔径为200mm孔深为10m沿坝轴线方向设置一排。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。具有软弱夹层的坝基，由于夹层的抗剪强度很低，遇水易软化或泥化，通常都须进行加固处理，以满足抗滑稳定要求。根据软弱夹层的埋深、产状、厚度、充填物的性质，结合工程的具体情况，为了阻止软弱夹层滑动，一般采用的处理措施有：構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 对于浅埋的夹层， 多用明挖处理，将软弱夹层清除，回填混凝土或者在上游坝踵、下游坝趾设置深齿坎，切断软弱夹层直达完整基岩。当夹层埋藏较浅时，此方法施工方便，工程量小，采用的较多。 輒峄陽檉簖疖網

47、儂號泶。 对于埋藏较深、较厚，倾角较缓的软弱夹层，可在夹层内设置混凝土洞塞。 采用大型钢筋混凝土抗滑桩。 若有两层以上的软弱夹层时，可采用预应力锚索，锚索可在水库正常运行的情况下施工，特别适合于已建工程的施工。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。（2）坝身廊道和排水坝体排水为了减小渗水对坝体的不利影响，在靠近坝体上游面需要设置排水管 幕，排水管应通至纵向排水管道，其上部应通至上层廊道或坝顶（溢流面以下）， 以便于检修管距可采用采用3m排水管幕距上游坝面的距离，一段要求不小于坝 前水深的1/101/12，且不少于2m故根据规定排水管设置在距上游面 9m处， 以使渗透坡降控制在允许范围内。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。排水管采用预制多孔混凝土管，内径可为15cm25cm （取20cm），随着坝体混凝 土的浇筑而加高。渗入排水管的水可汇集到下层纵向廊道，沿积