心墙土石坝水利枢纽工程设计—毕业设计计算书

1、水利水电工程专业毕业设计目录第一节调洪计算2第二节大坝高程的确定9第三节土石料的设计18第四节渗流计算26第五节稳定分析34第六节细部结构计算45第七节泄水建筑物的计算47第八节施工组织设计54心墙土石坝水利枢纽工程设计第一节调洪计算主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。永久建筑物洪水标准：正常运用（设计）洪水重现期100年；非常运用（校核）洪水重现期2000年。采用隧洞泄洪方案水库运用方式：洪水来临时用闸门控制下泄流量等于来流量，水库保持汛前限制水位不变，当来流量继续加大，则闸门全开，下泄流量随水位的升高而加大，流态为自由泄流。调洪演算原理：采用以峰控制的同倍比放大法对典型洪

2、水进行放大，得出设计与校核洪水过程线。拟定几组不同堰顶高程L及孔口宽度B的方案。堰顶自由泄流公式Q=B供2g）1/2H2可确定设计洪水和校核洪水情况下的起调流量Q起，由Q起开始，假定三条泄洪过程线（为简便计算，假设都为直线），在洪水过程线上查出Q泄，并求出相应的蓄水库容V。根据库容水位关系曲线可得相应的库水位H,由三组（Q泄，H）绘制的CHH曲线与由Q=B?（2g）1/2孑绘制的CHH曲线相交，所得交点即为所要求的下泄流量及相应水位。水利水电工程专业毕业设计方案一：七I=2818m,B=7m33起调流量Q起=mB,2gH"=0.90.5729.8110.8立=495.22m/s设计洪

3、水时：Q设=1680m/s计算CHH曲线列表如下：表1-1设计水位流量关系表(方案一)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(106m3)水库水位h(m56033.8579.82830.170028.9574.92829.998020.8566.82829.6Q-H曲线与Q=Bi?(2g)1/2H3/2的交点为：Q泄=585m3/s,H=2830.06m校核洪水时：Q校=2320m7s计算Q-H曲线列表如下:表1-2校核水位流量关系表(方案一)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(106m3)水库水位h(m582.461.8607.

4、82831.3776.652.4598.42830.9-3-心墙土石坝水利枢纽工程设计970.744.1590.12830.6Q-H曲线与Q=Bi?(2g)1/2H3/2的交点为：Q泄=660nVs,H=2831.125图1-1方案一调洪演算结果方案一流量(m3/s)本1位水游上Q-H设计情况校核情况方案二：%I=2819m,B=7m33起调流量Q起=-mBV2iH2=0.9M0.5父7Mv29-8i父9.8万=428.05m3/s设计洪水时：Q设=1680m7s计算CHH曲线列表如下：表1-3设计水位流量关系表(方案二)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(1

5、06m3)水库水位h(m-4-水利水电工程专业毕业设计49038.7584.72830.456035.8581.82830.270030.4576.42830.098021.7567.72829.6CHH曲线与Q=Bi?(2g)1/2hf/2的交点为：Q泄=530m/s,H=2830.275m校核洪水时：Q校=2320m7s计算CHH曲线列表如下：表1-4校核水位流量关系表(方案二)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(106m3)水库水位h(m485.470.2616.22831.8776.654.5600.52831.0970.745.5591.52830.

6、7CHH曲线与Q=Bi?(2g)1/2H3/2的交点为：Q泄=610m3/s,H=2831.425m图1-2方案二调洪演算结果方案三：'I=2819m,B=8m心墙土石坝水利枢纽工程设计33起调流量Q起=-mBv2gH2=0,9父0.5父8父J2m9.81黑9.8%=489,2m3/s设计洪水时：Q设=1680m37s计算CHH曲线列表如下：表1-5设计水位流量关系表(方案三)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(106m3)水库水位h(m49036.5582.52830.356034.0580.02830,270029.1575.12829,99802

7、0.9566.92829,7Q-H曲线与Q=Bi?(2g)1/2H3/2的交点为：Q泄=590m/s,H=2830.125m校核洪水时：Q校=2320m7s计算Q-H曲线列表如下：表1-6校核水位流量关系表(方案三)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(106m3)水库水位h(m582,462,0608,02831,3776,652,6598,62831,0970,744,3590,32830,6Q-H曲线与Q=Bi?(2g)1/2H3/2的交点为：Q泄=675m/s,H=2831.15m水利水电工程专业毕业设计图1-3方案三调洪演算结果003321098333

8、322888888222222)m1位水游上万案四：'I=2820m,B=8m33起调流量Q起=-mB<2gH2=0.9父0.5父8M起父9.81父8.8上=416.27m3/s设计洪水时：Q设=1680m37s计算CHH曲线列表如下：表1-7设计水位流量关系表(方案四)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(106m3)水库水位H(m)49039.2585.22830.456036.2582.22830.370030.7576.72830.098021.8567.82829.6Q-H曲线与Q=Bi?(2g)1/2H3/2的交点为：Q泄=535m/s

9、,H=2830.34m校核洪水时：Q校=2320m7s计算Q-H曲线列表如下:心墙土石坝水利枢纽工程设计表1-8校核水位流量关系表(方案四)假设泄水流量Q泄(m3/s)水库拦蓄洪水V(106m3)水库总水量V(106m3)水库水位h(m582.465.2611.22831.5776.654.8600.82831.0970.745.7591.72830.7CHH曲线与Q=Bi?(2g)1/2H3/2的交点为：Q泄=620m3/s,H=2831.4m图1-4方案四调洪演算结果位水游上283328322831283028292828Q-H设计情况校核情况30040050060070080090010

10、00流量(m3/s)水利水电工程专业毕业设计第二节大坝高程的确定坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：y=Rea其中：y坝顶超身；R-最大波浪在坝顶的爬高；e最大风鎏水面局度；A-安全超高。该坝为二级建筑物，设计时取A=1.0,校核时取A=0.5坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运用条件计算，取其最大值：1.设计水位加正常运用条件下的坝顶超高；2,正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高；3.校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高；4,正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高。波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式心墙土石坝水利枢纽工程设计2hn/w=0.13thf/©7、

11、0.7xfgH2mjthLlw）Tm=4.438Xhm0.5hm平均波高，mTm平均波周期，sD风区长度kmHm水域平均水深，mW计算风速，m/s风壅高度可按下式计算KW2De二cos2gHm式中e计算处的风壅水面高度mD风区长度kmK综合摩阻系数3.6X10B计算风向与坝轴线的夹角22.5(1)设计水位加正常运用条件下的坝顶超高设计水位2830.275m吹程D=15km风速W=25m/s坝前水深Hm=80.275mp=22.5解得hm=1.31423m-10-水利水电工程专业毕业设计05Tm=4.438xhnT=5.0877sLm=gTm2th27rH=40.41439m2n<Lm)2

12、_2KWD-2515ecos-=0.36cos22.5=0.0198m2gHm29.8180.275波浪爬高设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%的爬高值.正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算m=2.5(1.5,5.0)Rm=告hmLm1m2=0.77x1.0X，1.31423M40.41439/#1+2.52=2.084m式中Rm平均波浪爬高m单坡的坡度系数，若坡角为a,即等于cotaK斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型查规范得0.77Kw经9系数，查规范得1.0查规范1%累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23Rp/Rm=2.23R%=2.23X2.0

13、84=4.648m因风向与坝轴线的法线成22.5°,波浪爬高应按等于正向来波计-11-心墙土石坝水利枢纽工程设计算爬高值乘以折减系数Kb查规范得0.95KbXR%=0.95X4.648=4.42m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：y=R+e+A=4.42+0.0198+1.00=5.4398m坝顶高程2830.275+5.4398=2835.7m坝高2835.7-2750=85.7m为预防坝体竣工后的沉陷，预留0.4%的坝高坝高+0.4%M陷=2835.7+85.7乂0.004=2836m(2)校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高校核洪水位2831.425m吹程D=15km风速W

14、=14m/s坝前水深Hm=81.425mp=22.5解得hm=0.68904mTm=4.438Xhm0.5=3.683905sLm=g*th27rH=21.18877m2nLLm)2_2KW2D14215ecos=0.36cos22.5=0.00612m2gHm29.8181.425波浪爬高设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%-12-水利水电工程专业毕业设计的爬高值.正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算：m=2.5Rm=±.hmLm1m2=0.77X1.0XJ0.68904M21.18877/V1+2.52=1.093m查规范不同累积频率下的爬高

15、与平均爬高的比值为2.23Rp/Rm=2.23R%=2.23X1.093=2.44m因风向与坝轴线的法线成22.5°,波浪爬高应按等于正向来波计算爬高值乘以折减系数Kb查规范得0.95RXR%=0.95X2.44=2.315m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：y=R+e+A=2.315+0.00612+0.5=2.82m坝顶高程2831.425+2.82=2834.25m坝高2834.25-2750=84.25m为预防坝体竣工后的沉陷，预留0.4%的坝高-13-心墙土石坝水利枢纽工程设计坝高+0.4%M陷=2834.25+84.25乂0.004=2834.6m(3)正常蓄水位加正

16、常运用条件下的坝顶超高正常蓄水位2828.8m吹程D=15km风速W=25m/s坝前水深Hm=78.8mB=22.5解得hm=1.31381mTm=4.438Xhm0.5=5.08sLm=0Tmth2rH=40.4014m2nILmJ2_2KWD-2515”ecos.=0.36cos22.5=0.02017m2gHm29.8178.8波浪爬高设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%的爬高值.正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算：m=2.5(1.5,5.0)=0.77X1.0X1.3138140.4014/.12.52=2.083m查规范不同累积频率下的爬高与平

17、均爬高的比值为2.23Rp/Rm=2.23R%=2.23X2.083=4.646m-14-水利水电工程专业毕业设计因风向与坝轴线的法线成22.5°,波浪爬高应按等于正向来波计算爬高值乘以折减系数Kb查规范得0.95EXR%=0.95X4.646=4.41m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：y=R+e+A=4.41+0.02017+1.00=5.43m坝顶高程2828.8+5.43=2834.2m坝高2834.2-2750=84.2m为预防坝体竣工后的沉陷，预留0.4%的坝高坝高+0.4%M陷=2834.2+84.2X0.004=2834.57m(4)正常蓄水位加非常运用条件下的坝

18、顶超高正常蓄水位2828.8m吹程D=15km风速W=14m/s坝前水深Hm=78.8mB=22.5解得h卡0.689mTm=4.438X%0.5=3.6835sLm=量th型=21.18409m2二Lm2_2KWD1415e=cos=0.36cos22.5=0.00632m2gHm29.8178.8-15-心墙土石坝水利枢纽工程设计波浪爬高设计波浪爬高值应根据工程等级确定，2级坝采用累积频率为1%的爬高值.正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算：m=2.5Rm=KwKlhmLm1m2=0.77X1.0X<0.689x21.18409/Ji十2.52=1.093m查规范不同

19、累积频率下的爬高与平均爬高的比值为2.23Rp/Rm=2.23R%=2.23X1.093=2.44m因风向与坝轴线的法线成22.5°,波浪爬高应按等于正向来波计算爬高值乘以折减系数E查规范得0.95EXR%=0.95X2.44=2.315m坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：y=R+e+A=2.315+0.00632+0.50=2.821m坝顶高程2828.8+2.821=2831.62m-16-水利水电工程专业毕业设计坝高2831.62-2750=81.62m为预防坝体竣工后的沉陷，预留0.4%的坝高坝高+0.4%M陷=2831.62+81.62X0.004=2832m坝顶高程计

20、算成果表：表2-1坝顶高程计算成果表”情况计算项目正常运用情况非常运用情况上游静水位（m）正常蓄水位设计洪水位正常蓄水位校核洪水位2828.82830.2752828.82831.425河底图程（m）27502750坝前水深h（m）78.880.27578.881.425吹程D(km)1515风向与坝轴线法向的夹角（°）22.522.5风浪引起坝前壅高e（m）0.020170.01980.006320.00612风速V(m/s)2514平均波高hm1.313811.314230.6890.689护坡粗糙系数0.770.77-17-心墙土石坝水利枢纽工程设计上游坝向坡角cot1/2.5

21、co1/2.5波浪沿坝坡爬高（m）4.414.422.3152.315安全超高a（m）1.00.5坝顶局程（m2834.22835.72831.622834.25坝顶图程加0.4%沉陷（m2834.57283628322834.6坝顶高程取为2836m。第三节土石料的设计3.1 粘土料的设计3.1.1 计算公式粘壤土用南京水利科学研究所标准击实试验求最大干容重、最优含水量。应该使土样最优含水量接近其塑限含水量，据此确定击数，得出多组平均最大干容重为max和平均最优含水量W设计干容重为dmmaxd设计填筑干容重Zmax标准击实试验最大干容重m施工条件系数，或称压实度，m值对于一二级坝或高坝采用0

22、.960.99,三四级坝或低坝采用0.930.96。本设计的m=0.98。设计最优含水量为W0=W0-18-水利水电工程专业毕业设计3.1.2计算结果粘性土料设计的计算成果见表3-1表3-1粘性土料设计成果表料场比重S最大密度力ma(g/cm3)设计干密度(g/cm3)塑限含水量3P%流限塑性指数Ip填筑含水量自然含水量最优含水量1"下2.671.601.56823.1442.6019.4622.0724.822.072"下2.671.651.61722.2043.9021.7021.0224.221.021#上2.651.561.52925.0049.5724.5722.

23、3025.622.30Q"2上2.741.541.50926.3049.9023.5023.8026.323.803下2.701.801.76420.0034.0014.0016.9015.916.90-19-心墙土石坝水利枢纽工程设计料场孔隙比e内摩擦角。渗透系数10-6cm/s有机含量灼热法可溶盐含量凝聚力kPa固结压缩系数cmVkg1#下0.73424.674.321.730.07024.00.0212#下0.72125.504.801.900.01923.00.020#1上0.99023.171.902.200.11025.00.0262#上1.09321.503.960.2

24、50.11038.00.033O#3下0.58028.003.001.900.08017.00.0103.1.3土料的选用上下游共有5个粘土料场，储量丰富。因地理位置不同，各料场的物理性质，力学性质和化学性质也存在一定差异，土料采用以“近而好”为原则。规范指出粘土的渗透系数小于10X10-6cm/s,所有料场均满足要求。规范指出塑性指数大于20和液限大于40%勺冲击粘土不宜作为坝的防渗体填筑材料，2#上和2#下料场因此不满足要求不予选用。1#上料场土料的有机质含量为2.20%超过了规范规定的2灿不予采用。3#下与1#下相比，3#下的渗透系数较小，更有利于防渗，设计干密度较大，压缩性能更好。因此

25、采用3#下料场作为主料场，1#下料场作为辅助及备用料场。3.2坝壳砂砾料设计-20-水利水电工程专业毕业设计3.2.1 计算公式坝壳砂砾料填筑的设计指标以相对密实度表示如下：Dr=(emax-e)/(emax-emin)或Dr=(rd-rmin)rmaj(rma*rmin)rde=n/(1-n)式中：emax为最大孔隙比；emin为最小孔隙比；e为填筑的砂、砂卵石或地基原状砂、砂卵石的孔隙比；rd为填筑的砂、砂卵石或原状砂、砂卵石干容重。设计相对密实度D要求不低于0.700.75;地震情况下，浸润线以下土体按设计烈度大小D不低于0.750.80。3.2.2 计算结果砂砾料的计算成果见表3-24

26、。表3-2砂砾料的计算成果料场不均匀系数T>5mm砾石含量(衿比重s天然孔隙比相对密实度D设计干容重%(g/cm)设计孔隙比e1#上48.853.02.750.4810.7321.860.4802#上44.053.02.740.5310.6121.790.5303#上25.048.02.760.4490.8091.910.450#4上38.854.82.750.4600.7841.880.4601#下48.955.02.750.4810.7321.860.480-21-心墙土石坝水利枢纽工程设计2"下39.358.02.730.4750.7481.850.4753"下

27、63.857.02.730.4810.7321.840.4804"下45.055.02.720.5110.66200.510料场保持含水量3（为湿容重(g/cm3)浮容重(g/cm3)内摩擦角。粘聚力ckPa渗透系数K(10-2cm/s)1"上51.901.183510'02.0Q"2上51.821.143600'02.0O#3上51.951.213540'02.0#4上51.941.203630'02.01"下51.901.183520'02.02"下51.891.173640'02.0-22-

28、水利水电工程专业毕业设计3#下51.881.173550'02.04#下51.831.143710'02.0各沙石料场的级配曲线如下：图3-1各沙石料场的级配曲线粒砂径粒某于大806040200100101#上砂砾石级配曲线1000>%J粒砂径粒某于大806040200100102#上砂砾石级配曲线1000-23-心墙十石坝水利枢纽I程设计0.1100103#上砂粒石级配曲线1L-00oooooO086421%粒砂径粒某于大0.11001014#上砂粒石级配曲线OoooooO086421%粒砂径粒某于大0.1100101#下砂粒石级配曲线1OooooooO0864211P

29、粒颗径粒某于大1001ooooO086421%粒颗径粒某于大0.1102#下砂粒石级配曲线00oW-24-水利水电工程专业毕业设计%d粒颗径粒某于大>%d粒颗径粒某于大3.2.3 砂砾料的选用土石坝的坝壳材料主要为了保持坝体的稳定性，要求有较高的强度。根据规范要求砂砾石的相对密实度D要求不低于0.75,上述料场中只有3#上和4#上料场满足要求，其余料场不符合要求不予采用。下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区宜有较高的透水性，且具有抗渗和抗震稳定性，应优先选用不均匀和连续级配的砂石料。认为不均匀系数刀=30100时较易压实，刀510时则压实性能不好。而3#上料场砂砾料的不均匀系数刀=25c

30、30,不满足要求，从颗粒级配曲线上也可以看出，4#上料场的砂砾料颗粒级配较好，物理力学指标也较高，可优先使用，故选择4#上料场作为砂砾料的主料场。-25-心墙土石坝水利枢纽工程设计第四节渗流计算4.1渗流计算应包括以下内容：1,确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，绘制坝体及其坝基内的等势线分布图或流网图；2,确定坝体与坝基的渗流量；3,确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降；4,确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置空隙压力；5,确定坝肩的的等势线、渗流量和渗透比降；4.2渗流计算应包括以下水位组合情况：1 .上游正常蓄水位与下游相应的最低水位2 .上游设计水位与下

31、游相应的水位3,上游校核水位与下游相应水位4.2.1 计算方法选择水力学方法解决土坝渗流问题。根据坝体内部各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，应用达西定律近似解土坝渗流问题。计算中假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等。计算简图见图6-41。通过防渗体流量：qi=K(hf-H12)/2S+K2(H-H1)T/D通过防渗体后的流量：qu=K(H12-T12)/2L1+Kt(H1-T1)T/(L+0,44T)-26-水利水电工程专业毕业设计假设：1）不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用；2）由于砂砾料渗透系数较大，防渗体又损耗了大部分水头，逸出水与下游水位相差不是很大，认为不会形成逸出高度；

32、3）对于岸坡断面，下游水位在坝底以下，水流从上往下流时由于横向落差，此时实际上不为平面渗流，但计算仍按平面渗流计算，近似认为下游水位为零。由于河床冲积层的作用，岸坡实际不会形成逸出点，计算时假定浸润线末端即为坝趾。4.2.2 计算断面与计算情况对河床中间断面I-I以及左右岸坡段各一断面n-n、田-田三个典型断面进行渗流计算，计算按正常蓄水，设计洪水和校核洪水三种情情况进行。I-I断面：图4-1I-I剖面图（1）正常蓄水位与相应下游水位正常蓄水位2828.8m下游相应的最低水位为2752.2m-27-心墙土石坝水利枢纽工程设计K=3.0x10-cm/s,K2=1.0父10)cm/sK1=2.0x

33、10-2cm/sKt取2.0K10-2cm/s=2.2mT=32mD=0.9mH=78.8m=21.8mL1=189.275mL=196.875m_8229.3.010(78.8-Hi)+11078.8-Hi32221.80.9_42_2_4_210(H1-2.22)2.010(H1-2.2)32q2=2189.275196.8750.4432由q1=q2计算得：q=6.98X10"m，Hi=2.413m5.1 M(2)设计水位与下游相应的水位H=80.275mT1=4.83mL1=193.22mL=196.875m3.010(80.2752-H12)11080.275-H1q1=+

34、32221.80.9二210个：-4.832)2.0炉由覆)32q22193.22196.8750.4432由q=q2计算得：q=6.878M0m/,Hi=5.03ms.m(3)校核水位与下游相应水位H=81.425mT1=5mL1=193.475mL=196.875m=3.010(81.4252-H12)+1父10'(81.425-H1b父q1221.80.9_422_-4_210(Hi-5).2.010(Hi-5)3222193.475196.8750.4432由q产q2计算得：q=7.2534父10上m%m,Hi=5.20m-28-水利水电工程专业毕业设计丑-丑断面:图4-2II

35、-II剖面图n-n剖面图上游坝底高程取在2752m处，下游坝底高程取在2805m处，经简化近似等效为上下游坝底高程均在2790m坝与地基的接触面近似为一水平面，覆盖层深28m(1)正常蓄水位与相应下游水位K=3.0父10上cm/s,K2=1.0父10，cm/sK1=2.0x10-2cm/sKt取2.0x10-2cm/s_6口+6大_T1=0mT=28mD=0.9mH=38.8m8=-=13.8mL1=108.1mL=115m3.010(38.82-H12),11038.8-H1q=-+28213.80.9_-42_-4_210H12.010H128q2=2108.11150.4428由q=q2

36、计算得：q=2.84父10"6mzm,H=0.065m-29-心墙土石坝水利枢纽工程设计(2)设计水位与下游相应的水位H=40.275mL1=108.1mL=115m82293.010(40,275-H1)11040.275-H1q=+L28213.80.9_42_4210Hl2.010Hl28q2=12108.11150.4428由q=q2计算得：q=3.07>10m7m,H1=0.0684m0.1M(3)校核水位与下游相应水位H=41.425mL1=108.1mL=115m=3,0黑10(41,4252H12)+1父10”(41,425H1)黑28q1213.80.9_42

37、_4210H12.010H128q22108.11150.4428由q=q2计算得：q=3.1510m7m,H1=0.072m0.1mm-m断面：Lm-in剖面图上游坝底高程取在2790m处，下游坝底高程取在2765m处，经简-30-水利水电工程专业毕业设计化近似等效为上下游坝底高程均在2775m坝与地基的接触面近似为一水平面，覆盖层深18m(1)正常蓄水位与相应下游水位K=3.0父10=cm/s,K2=1.0父10,cm/sK1=2.0x10-2cm/sKt取2.0K10-2cm/sT1=0mT=18mD=0.9mH=53.8m8=16.8m2L1=147.35mL=155.75m3.010

38、(53.82-H12)q1=+216.811053.8-H1180.9_42_4一210H12.010H118q2=2147.35155.750.4418由q=q2计算得：q=3.66父1。"m/ms.IMH1=0.165m(2)设计水位与下游相应的水位H=55.275mL1=147.35mL=155.75m3.010(55.2752-H1)11055.275-H1q1=+L18216.80.9-.42.4210Hi2.010Hi18q2=2147.35155.750.4418由q=q2计算得：q=3.93M0m/m,Hi=0.173m(3)校核水位与下游相应水位H=56.425mL

39、1=147.35mL=155.75m_-8_223.010(56.425-H1)11056.425-H1q1=-+-18216.80.92210Hl2.010Hl18q2=2147.35155.750.4418-31-心墙土石坝水利枢纽工程设计由q尸q2计算得：q=3.97>10m7m,f=0.1794mO.IM结果整理如下：表4-1渗流计算结果汇总表母要情况计算项目正常蓄水位设计洪水位校核洪水位上游水深(mI-178.880.27581.425H-H38.840.27541.425m-m53.855.27556.425下游水深(mi-i2.24.835H-H000m-m000逸出水深(

40、mi-i2.4135.035.20H-H0.0650.0680.072m-m0.1650.1730.179渗流量(X10-6m/sm)i-i6.986.887.25H-H2.843.073.15m-m3.663.933.97总渗流量Q(m/d)155.52159.24165.024.3逸出点坡降计算用流网法可准确求出渗流区任一点的渗透压力、渗透坡降和渗流-32-水利水电工程专业毕业设计里。绘制等势线和流网时，两者互相正交，并且分割的网格大致长宽相等。以I-I断面为例，各种工况下渗流逸出点坡降计算成过如表4-2表4-2逸出点渗透坡降成果表断面I-I工况正常蓄水位设计洪水位校核洪水位坡降J1.78

41、1.501.60I-I断面（2750高程）正常蓄水位情况：h=76.387/10=7.6387,l=4,3m,i=h/1=7.6387/4,3=1.78设计水位情况：h=75.245/10=7.5245,1=5m,i=h/1=7.5245/5=1.50校核洪水位情况：h=76.225/10=7.6225,1=4.78m,i=Ah/1=7.6225/4.78m=1.60图4-4-33-心墙土石坝水利枢纽工程设计第五节稳定分析土石坝在自重、水荷载、渗透压力和地震荷载等作用下，若剖面尺寸不当或坝体、坝基土料的抗剪强度不足，坝体或坝体连同坝基有可能发生失稳。本设计中的稳定分析，主要指边坡的抗滑稳定。稳

42、定分析计算的目的在于分析坝坡在各种不同工作条件下可能产生的失稳形式，校核其稳定性。5.1 计算方法采用折线滑动法，认为折点在水位附近，并假设滑动面只在坝壳中，而防渗体不连同坝壳一起滑动，如图所示。滑动面上的抗剪强度利用充分程度应该是一样的，具安全系数表达方式为：tga=tg（|）i）/Kc式中：Kc即为安全系数，（犷）为试验得到的抗剪强度指标。-34-水利水电工程专业毕业设计图5-1非粘性土坡稳定计算图E_«|2非粘性土坡稳定计算图计算中把滑动土体ABC分成两个滑块，P为滑面BD上的作用力。计算时先假设不同的安全系数KC,从，t块BC评衡条件中求出巳然后将其作用在ABD±,

43、看它是否与G2、R2等平衡，如不平衡则重新假定安全系数，重复上述步骤，直到平衡为止，此时的KC即为该滑动面的安全系数。在上述计算中、。、（3是任意假定的。设计中为简化程序起见，还进行了以下假定：1）滑动面的折点在水位处；2）滑面BD铅直；3）将上下游变坡等效成一均匀坡。这些假定会对计算结果的精确度产生一定影响，但总体影响不是太大，近似计算中可以忽略。5.2 计算程序流程稳定计算的程序如下：OptionExplicitPrivateSubCommand1_Click（）Dimg1,g2,p1,p2,%,B,（|）AsDoubleDimx1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5,x

44、6,y6,gan,hu,-35-心墙土石坝水利枢纽工程设计hi,xh1,xh2,xh3,xa,ya,xb,yb,xc,ycAsSingleDimxd,yd,xd2,xb0,kk(),kc,k,ppp,temp,xal,xa2AsSingleDimi,j,ii,jjj,m,n,iiiAsIntegerDimsssl,sss2,sss3,sss4,p,pp,pdlAsDouble,pd2AsDoubleDimf1,f2,f3,fil,fi2,fi3,01,02,03,khlAsDouble,kh2AsDoubleDimxxa,yya,xxb,yyb,xxc,yycAsSinglex1=0:y1=0

45、'定义坐标，并输入土坝轮廓x2=225.2:y2=0x3=135:y3=45x4=137:y4=45x5=239.5:y5=86x6=242.4:y6=86gan=19.101=0.63745166:02=03=01h1=Val(Text1.Text)Ifh1<=45Thentemp=MsgBox("请输入合法水位！水位必须大于25,小于75.8")-36-水利水电工程专业毕业设计IfOption2.Value=TrueThenhu=19.17Elsehu=11.988EndIfFori=0To27'选定一个滑块终止A点xa=x1+5*i-0.1ya=

46、xa/3Forj=0To6'选定一个滑块起始C点xc=x5+0.8*jyc=y5Form=0To25'选定一个滑块转折B点xb=137.1+4*mForn=1To21yb=ya+4*nIfya<>25ThenIf(yb-ya)/(xb-xa)>(y4-ya)/(x4-xa)Or(y6-yb)/(x6-xb)>(y6-y2)/(x6-x2)Or(yb>=y5)ThenGoTo10Else-37-心墙土石坝水利枢纽工程设计If(yb-ya)/(xb-xa)>(y5-y4)/(x5-x4)Or(y6-yb)/(x6-xb)>(y6-y2)/(

47、x6-x2)Or(yb>=y5)ThenGoTo10EndIfxd=xbIf(xd<=x5)Thenyd=(y5-y4)*(xd-24.5)/(x5-x4)Elseyd=86EndIf%=Atn(yb-ya)/(xb-xa)'求角度B=Atn(yc-yb)/(xc-xb)(|)=0计算两个If(yb<h1)And(yd<=h1)Then'土块的相互作用力P1,P2xh3=(xc-xb)*(h1-yb)/(yc-yb)+xbxh1=137+2.5*(h1-45)xa2=xbxa1=24.5+(x4-24.5)*ya/(y4-0)-38-水利水电工程专业毕业

48、设计sssl=(xc-x5+xh3-xh1)*(y5-hi)/2xd2=(xc-xb)*(yd-yb)/(yc-yb)+xbsss2=(xd2-xd+xh3-xhl)*(hi-yd)/2+(xd2* xd)*(yd-yb)/2sss3=(yb-ya)*(xb-xa)/2sss4=(x4-x3+xal-xa)*(45-ya)/2+(yd-ya)* (xa2-xa)/2g1=sssl*gan+sss2*hug2=(sss4-sss3)*huElself(yb<hi)And(yd>hi)Thenxa2=xbxal=24.5+(x4-24.5)*ya/(y4-0)xhl=137+2.5*(

49、hi-45)xh2=xbxh3=(xc-xb)*(hi-yb)/(yc-yb)+xbxd2=(xc-xb)*(yd-yb)/(yc-yb)+xbsssi=(xc-x5+xd2-xd)*(y5-yd)/2+(xd2-xd+xh3-xh2)*(yd-hi)/2sss2=(xh3-xh2)*(hi-yb)/2-39-心墙土石坝水利枢纽工程设计sss3=(xh2-xh1)*(yd-hi)/2sss4=(x4-x3+xal-xa)*(25-ya)/2+(yd-ya)* (xa2-xa)/2-(yb-ya)*(xa2-xa)/2g1=sssl*gan+sss2*hug2=sss3*gan+(sss4-ss

50、s3)*huElself(yb>=hi)Thenxd2=(xc-xb)*(yd-yb)/(yc-yb)+xbsssl=(xc-x5+xd2-xd)*(y5-yd)/2+(xd2-xd)*(yd-yb)/2sss4=(x4-x3+xal-xa)*(25-ya)/2+(yd-ya)*(xa2-xal)/2-(yb-ya)*(xb-xa)/2xb0=137+2.5*(yb-45)xhl=137+2.5*(hi-45)xh2=(xa-xb)*(h1-yb)/(ya-yb)+xbsss2=(xb-xb0)*(yd-yb)/2+(xb-xb0+xh2-xh1)*(yb-h1)/2g1=sss1*gang2=sss2*gan+(sss4-sss2)*huEndIf-40-水利水电工程专业毕业设计IfOptionl.Value=TrueThen'加上地震条件，地震按7度设防kh2=1.5*(y1+yb+yd)/3/y5+1kh1=1.5*(yb+yd+y5)/3/y5+1pd1=0.1*0.25*kh1*g1pd2=0