黔西南民族职业技术学院水利水电工程专业毕业设计

1、黔西南民族职业技术学院水利电力工程系毕业设计说明及计算书题目：都匀市明英水电站枢纽布置设计专业：水利水电建筑工程班级：姓名：学号：指导教师：2011年 月 日刖 言4工程特性表7第一章综合说明91.1流域概况91.2水文气象9水文及气象9水文气象及径流条件 11第二章工程地质122.1地形地质122.1.1 测区地质122.1.2 工程区地质122.2区域及水库地质13地形地貌13222地层13223地质构造13水文地质13库区工程地质评价 132.3库区工程地质 14地形地貌142.3.2 地层14地质构造15水文地质15库区工程地质评价 152.4坝区工程地质162.5枢纽区工程地质 16

2、2.6 岩体力学参数 172.7 天然建筑材料 182.8 工程地质评价19第三章工程任务及规模20第四章 工程布置及建筑物 214.1坝轴线、坝型的确定 21坝轴线的确定214.1.2 坝型选择234.2非溢流重力坝的设计 23剖面设计23实用剖面的确定 24422坝体强度和稳定承载能力极限状态验算 264.3溢流重力坝的设计424.4进水口段的确定 51主厂房的平面设计 54副厂房的平面设计 61第五章施工组织设计62第六章 结束语62设计题目：水利水电工程枢纽毕业设计一、项目名称：都匀市明英水电站枢纽二、工程地点及建筑规模：都匀市明英水电站位于都匀市东南部的坝固镇明英附近的马尾河中下游河

3、段。明英水电站工程等别为W等，挡水坝为4级建筑物，次要建筑物为 5级。三、设计要求1、设计者必须发挥独立思考能力，创造性的完成设计任务，在设计中应遵循技术规范，尽量采用国内外的先进技术与经验；2、设计者对待设计计算、绘图等工作，应具有严肃认真一丝不苟的工作作风，以使设计成果达到较高水平；3、设计计算要求方法先进、依据可靠、数据正确、结果可信；4、设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定的时间内圆满完成要求的设计内容，设计结果要有独特见解，有创新、有应用价值；5、 设计成果包括：设计说明书和计算书一份、设计图纸7张 1# 2#图。设计说明书和计算书要求格式规范、字迹工整、条理清楚、

4、文字通顺、整齐美观，总字数至少在6000字以上，并有必要的图表。设计绘图，要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰， 要符合GB规定。四、设计内容1、本次毕业设计的重点为枢纽总体布置，大坝设计，水电站厂房布置设计；2、坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案比较与选择；3、大坝设计，包括非溢流坝和溢流坝设计；4、水电站厂房布置设计，包括发电进水口、压力管道、主厂房、副厂房、变压器场、开关站的布置设计；5、坝体细部构造设计与地基处理方案的初步拟定；6、施工组织设计；7、设计绘图，要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰，符合GB规定。五、毕业设计的目的毕业设计是完成培养高级技术人才基本训练的最后一个重要环节,也是

5、专业学习中非常重要的校内实践性教学环节。通过毕业设计,使学生所学的专业知识得到系统的梳理和巩固，并受到综合训练，培养并提高学生运用所学专业知识解决实际问题的能力。在毕业设计中，学生应该做到以下要求：1、对所学专业的知识进行全面、系统的复习和巩固；2、提高运用所学专业知识解决实际问题的能力；3、 了解水利水电工程项目建设的全过程，熟悉各设计阶段的 任务和内容；4、提高对设计资料分析的能力及使用各种规范的能力；5、学会通过图纸和设计说明书正确表达设计意图；6、提高利用计算机分析计算的能力及利用计算机制图的能力工程特性表序号及名称单位数量备注一、水文1.流域面积全流域km21164坝址以上km298

6、32.利用水文系列年限a303多年平均年径流量万m3710004.代表性流量多年平均流量m3/s22.5实测最大流量m3/s1700实测日期2000年6月8日调查历史最大流量m3/s2810发生日期1908年设计洪水流量(P= 3.3%)m3/s2641校核洪水流量(P= 0.5%)m3/s4114施工导流流量(P=20%)m3/s13.75.泥沙多年平均悬移质年输沙量万t0.39多年平均推移质年输沙量万t0.06二、水库1.水库水位校核洪水位m691.14设计洪水位m689.12正常畜水位m683.30死水位m683.302.水库容积总库容(校核洪水位以下库容)万m3980.00正常蓄水位以

7、下库容万m3431.70防洪库容万m3921.00防洪高水位至防洪限制水 位调节库容万m30正常畜水位至死水位兴利库容万m30死库容万m358.903水量利用系数%87三、下泄流量及相应下游水位1设计洪水位时最大泄量m3/s2231相应下游水位m665.52.校核洪水位时最大泄量m3/s3654相应下游水位m666.33.调节流量(P=%)m3/s38.7水电站满载发电流量相应下游水位m665.14.最小流量m3/s6.9基何发电流量第一章综合说明1.1流域概况都匀市明英水电站位于都匀市东南部的坝固镇明英附近的马 尾河中下游河段，为马尾河流域下游小水电梯级开发的五个电站 之一，马尾河是长江流域

8、沅江水系主干流清水江的上游河段。电 站交通方便，有简易公路到达坝固镇，并经大坝通往右岸下游的 甲丹等村寨。1.2水文气象水文及气象都匀市位于贵州省南部，苗岭南坡，东经 107o47 ,北纬250 56d26 。东邻丹寨县、三都水族自治县，南抵独山县、平塘县，西接贵定县，北靠麻江县。马尾河是长江流域沅江水系主干 流清水江的上游河段。马尾河的主流谷江河发源于苗岭中段最高 峰斗蓬山（海拔1961m）南麓，自贵定县摆洗村向东流约1km进入都匀市境内弯河寨，经谷江后称谷江河，流至陆家寨与杨柳街 河及摆楠河汇合后，由北向南贯穿都匀市区。市区河段又称剑江 河，市区南端马尾以下称马尾河。该河段落差较大，宜建小

9、型水 电站，充分利用水资源，发展低能耗电力。都匀地区气候属中亚热带湿润气候，温和湿润，雨量充沛。 明英电站坝址以上流域内有都匀气象台，属国家基本站点，具有 1958年2001年共41年资料，资料项目齐全，代表性好。根据 都匀气象台资料，都匀地区多年平均气温15.9 C,极端最高、最低气温为36.3 C（ 1966年8月17日）与-6.9 C （1977年1月30 日），月平均最高、最低气温为24.3 C （7月份）和5.6 C （1月份）,无霜期237328d，平均289d。多年平均相对湿度 79%，平均水 面蒸发量800mm （E601蒸发器），陆面蒸发量650mm，洪水期 多年平均最大风速

10、13.3m/s ,洪水期50年重现期的最大风速 19.5 m/s，风区长度1.5km。流域内有文峰塔水文站，杨柳街、谷江、朗里、王司雨量站。 朗里雨量站有19652000年共36年降水资料，多年平均降水量 为1428.6mm，都匀市区上游 4个雨量站（含朗里雨量站）多年 平均降雨量为1422.7mm。在水资源调查评价中，将多年平均值 乘以0.8的修正系数，以与周围各站协调。明英电站坝址下游下司水文站，控制流域面积2159km2，为桃花坝址以上流域面积的2.24倍。下司站有19591998年共39年（缺1970年）实测水文资料，资料整编质量及代表性较好，可 用于水文水利计算。P=2%、1%、0.

11、5% 的洪峰流量为 3030、3572、4114 m3/s , 枯季五年一遇施工洪水流量为 194.5 m3/s，年输沙量为2631 m3, 泥沙浮容重6.5 kN/m3，泥沙内摩擦角 30o。水文气象及径流条件都匀地区气候属中亚热带湿润气候，温和湿润，雨量充沛。根据都匀市气象站 1958年至2001年实测统计，多年平均气温15 C,极端最高气温 36 C，极端最低气温-6.9 C。多年平均降雨 量14210.6mm ,年最大降雨量 1840mm ,年最小降雨量 960mm , 日最大降雨量100mm。多年平均水温12 C,极端最高水温24 C, 极端最低水温3 C。洪水期多年平均最大风速13

12、.3m/s。水库控制流域面积 983km2，多年平均径流量13.4 m3/s , 4月10月为汛期，11月3月为枯水期。明英水电站工程水工 建筑物主要在枯水季节施工。明英电站坝址以上4.5km 在建的桃花电站，集雨面积 964km2，装机容量 3 X3000kW，调节库容为 1792万m3。而明 英电站集雨面积 983km2 ,与桃花电站相差19km2 ,不到2% ,区 间没有大的支流及引水工程，故明英电站的水能计算，应以桃花 电站调节后的径流量为基础推求水能参数。而桃花电站对明英电站的洪水没有影响。枯水期最大洪峰流量有桃花电站的控制，所 以其枯水期最大洪峰流量为桃花电站发电机组尾水流量与明英

13、电 站到桃花电站区间径流量之叠加，对本工程的施工导流有所影响。第二章工程地质2.1地形地质2.1.1 测区地质测区位于贵州南部，是贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带， 主要山峰河谷的走向与背向斜轴向一致，背斜宽坦形成山岭，向 斜狭窄形成河谷，为典型的隔槽式褶皱山区。本区发育的断层主要有蔓洞逆断层：位于测区东北蔓洞至 兴仁一带，走向北东，区内长约32km，产状12960 断距7001000m ;造纸山断层：位于王司背斜南端，北起新场，南止于 潘洞附近，长仅 9.5km，产状97 60。，断层北端具有强烈的重晶 室化、白云石化及微弱的硅化，两盘志留系页岩的拖曳小褶曲发 育。这两个断层距离水库区均较远

14、，对大坝的稳定及水库的渗漏 基本无影响，此两断层在挽近无活动迹象，属稳定型地质构造。2.1.2 工程区地质工程区地处贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，左岸地形 较为平坦，右岸多为陡岩，以中低山地貌为主，地面一般海拔800 1100m，相对高差100300m。库区地貌以溶蚀类地貌为主，主 要表现为丘峰浅洼地貌，河谷多为宽浅的“ U”型横向谷，河流坡降4.2 %。岩层总体倾向右岸偏上游，致使左岸以顺向边坡为主，右岸以反向边坡为主；库区两岸坡度多在10 -20 之间，植被较发育。库区河流两岸有两级阶地分布，一级阶地高出水面14m ,二级阶地57m。水库不存在可渗漏邻谷，库区内地下水向河流 补给，有较

15、好的水文地质条件，库区内库岸相对稳定，无大型固 体径流源，不存在水库诱发地震的条件，工程地质条件较好。2.2区域及水库地质地形地貌库区地貌以溶蚀类地貌为主，主要表现为丘峰浅洼地貌，河 谷多为宽浅的“U ”型横向谷，河流坡降4.2 %。岩层总体倾向右岸 偏上游，致使左岸以顺向边坡为主，右岸以反向边坡为主；库区 两岸坡度多在10 20 之间，植被较发育。库区河流两岸有两级 阶地分布，一级阶地高出水面14m，二级阶地57m。地层库区出露地层为寒武系上统炉山组地层，可分为上下两段。地质构造库区范围无区域性地质构造通过，局部发育有次一级断裂， 对水库稳定及库区蓄水无影响。水文地质库区河流流向近北东 30

16、 地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水 为主，岩性主要为厚层块状白云岩，地下水埋藏较浅，泉点出露 高程均高于河流，两岸山体地下水向河流补给。水库周边无低矮邻谷，两岸山体宽厚，不存在邻谷和库区渗 漏问题。库区工程地质评价库区两岸坡度多在 10 -20。之间，植被较发育，库岸相对稳 定。由于库区为宽谷型河谷，故不存在水库浸没问题。工程区地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水为主，地下水埋藏 较浅，地下水位较高，两岸山体均有地下水出露，且均多高于河 水水位，水库两岸山体雄厚，库区内又无大的垂直河床方向的构 造发育，库区成库条件良好，无绕渗及邻谷渗漏之忧。总之，水库不存在可渗漏邻谷，库区内地下水向河流补给， 有较好

17、的水文地质条件，库区内库岸相对稳定，无大型固体径流 源，不存在水库诱发地震的条件，工程地质条件较好。2.3库区工程地质地形地貌库区地貌以溶蚀类地貌为主，主要表现为丘峰浅洼地貌，河 谷多为宽浅的“U ”型横向谷，河流坡降4.2 %。岩层总体倾向右岸 偏上游，致使左岸以顺向边坡为主，右岸以反向边坡为主；库区 两岸坡度多在10 20 之间，植被较发育。库区河流两岸有两级 阶地分布，一级阶地高出水面14m，二级阶地57m。地层库区出露地层为寒武系上统炉山组地层，可分为上下两段。现由新到老分述如下：第四系（Q）:以坡积、冲积、崩积、残积层为主，成份为砂、 粘土、砂卵石、碎石及块石等松散堆积物。厚010m

18、。炉山组上段（？ 312）:为浅灰、浅灰微带红色厚层粗晶白云岩， 夹暗色白云岩，下部 20100m为含砾鲕状白云岩夹浅灰色白云 岩，底部还有一层黄绿色粘土质砂砾岩。厚 62694m。炉山组下段（？ 311 ）:为浅灰、灰白带肉红色厚层中晶白云岩， 夹深灰色白云岩，底部常有含砾鲕状白云岩一层（与中统分界的 标志）或多孔白云岩夹少量白云岩，白云岩中含被重结晶破坏过 的白云岩砾石，向上每隔50100m夹有含砾鲕状白云岩一层。厚 421 826m。地质构造库区范围无区域性地质构造通过，局部发育有次一级断裂， 对水库稳定及库区蓄水无影响。水文地质库区河流流向近北东 30 地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水

19、为主，岩性主要为厚层块状白云岩，地下水埋藏较浅，泉点出露 高程均高于河流，两岸山体地下水向河流补给。地下水一般流量 1090 l/s，地下水径流模数 3.016.43 1/ s m2。库区工程地质评价库区范围无区域性地质构造通过，局部发育有次一级断裂，对水库稳定及库区蓄水无影响。库区两岸坡度多在10 -20 之间，植被较发育，库岸相对稳定。由于库区为宽谷型河谷，故水库浸 没问题不严重。库区河流流向近北东 30 ,岩层走向主要为北东0 0。，与 河流流向大体一致。工程区地下水类型以纯炭酸岩溶洞裂隙水为 主，地下水埋藏较浅，地下水位较高，两岸山体均有地下水出露， 且均多高于河水水位，水库两岸山体雄

20、厚，库区内又无大的垂直 河床方向的构造发育，库区成库条件良好，无绕渗及邻谷渗漏之 忧。总之，水库不存在可渗漏邻谷，库区内地下水向河流补给， 有较好的水文地质条件，库区内库岸相对稳定，无大型固体径流 源，不存在水库诱发地震的条件，工程地质条件较好。2.4坝区工程地质坝址区地形为近横向宽浅的不对称“U”型谷，右岸多为陡岩左岸地形较为平坦，地形坡度约15 -25。，河流坡降4.2%。坝区出露地层为第四系（Q）、寒武系上统炉山组上段 （? 312 ）,现由新到老分述如下：第四系（Q）:为砂土、亚粘土、粘土夹碎石、卵砾石等。厚 度05.0m。寒武系上统炉山组上段第四层（？ 312-4 ）:出露岩石为浅灰

21、带 肉红色厚层到块状细一中晶白云岩，细小晶洞较发育，局部有硅化现象。厚度100.0m。寒武系上统炉山组上段第三层（？312-3 ）:出露岩石为深灰色中厚层至厚层粗晶白云岩，岩体节理裂隙较发育。厚 75.0m。寒武系上统炉山组上段第二层（？312-2 ）:出露岩石为浅灰色中厚层白云岩夹薄层灰质白云岩。厚34.0m。寒武系上统炉山组上段第一层（？312-1 ）:出露岩石为灰白带肉红色中厚层至厚层微一细晶白云岩。厚度 100.0m。岩层总体倾向NE，倾向上游偏右岸，倾角 2431 。坝区构造较简单，无区域性断裂及褶皱发育，仅在大坝下游发育 有两条规模较小的断层。2.5枢纽区工程地质坝区构造较简单，无

22、区域性断裂及褶皱发育，仅在大坝下游 发育有两条规模较小的断层，距离大坝较远，对水库蓄水及稳定 均无影响。近坝区两岸山体雄厚，无低矮邻谷存在，坝区岩性以白云岩 为主，岩体节理裂隙发育，岩溶弱发育，无深部基础渗漏之忧， 局部沿裂隙或开挖破碎带渗漏，经基础固结及帷幕灌浆后，能达 到稳定及防渗要求。坝后河床基岩裸露，岩体中至弱风化，未见断裂构造发育。 岩体垂直弱风化深35m，节理裂隙发育，岩体完整性一般，岩体抗冲刷力一般。推荐值如下：白云岩：（强风化）a=1.61.9 抗冲流速2m/s（弱风化）a=1.41.5 抗冲流速3m/s 2.6岩体力学参数坝区地层为寒武系上统岩炉山组上段地层，出露岩石为白云

23、岩及灰质白云岩，岩体节理裂隙发育，且局部有细小晶洞发育， 根据水利水电工程地质手册及岩石力学参数手册建议微 弱风化岩体物理力学参数如表3-3 :表2-1岩石物理力学指标推荐值岩石类别白云岩灰质白云岩抗压强度干燥5545(Mpa)饱和4530弹性模量（Gpa）干燥5045饱和4740泊桑比10.220.240.220.24抗剪断强度指标fR,0.90.9C，(Mpa)0.50.5抗剪强度指标f0.750.75纯摩（层面）0.550.5抗冲刷系数1.452.7天然建筑材料大坝枢纽及厂房扩建工程共需砂石料约2.5万m3，为方便施工，减小投资，特选定以下两个料场：1、 I料场主料场）：该料场位于大坝下

24、游左岸，距大坝320m , 需新建公路200m ,出露岩石为？ 311地层灰白带肉红色厚层至块 状细一中晶白云岩，局部有细小晶洞发育，岩体节理裂隙发育。物理力学性质参考值：密度（2.77g/cm3）、饱和抗压强度（50MPa）, 其物理力学性质较好，储量相对较少，且距离大坝相对较远，可 作为备用砂石料场。有用层储量约15.6万m3。2、料场（备用料场）：该料场位于大坝上游右岸，距约大坝 310m ,有简易公路通往；出露岩石为？ 312地层浅灰带肉红色中厚 层至厚层中一粗晶白云岩，岩体节理裂隙发育，局部为铁质浸染。物理力学性质参考值：密度（2.75g/cm3）、饱和抗压强度（45MPa）, 其物

25、理力学性质较好，交通方便，储量丰富且较易开采，是理想 的砂石料场。有用层储量约179.6万m3。两个料场砂石料总有用层储量约195.2万m3 ,为大坝枢纽工程工程所需砂石料的10倍以上，储量丰富，完全能够满足工程所需。各料场的砂石储量如表2-2 :表2-2砂石料储量表料场 编 号勘 察 精 度建 材 类 别岩（土）性产地 名 称产地高程（m）地形坡度产地面积（万m2）平均厚度有用 层储 量（万m3）无用 层储 量 （万 m3）运距及开采条件有用层（m）无用层（m）距大坝约坝320m ,砂白云下680需新建I石岩游72715-50 00.819.53.115.62.5公路料左详岸200m ,开采

26、较方便。查坝距大坝约砂白云上705310m ,n石岩游78625-35 05.731.52.6179.614.8有简易料右公路，开岸采方便。2.8工程地质评价坝址区地形为近横向宽浅的不对称“U”型谷，右岸多为陡岩左岸地形较为平坦，地形坡度约15 -25。，两岸多为岩质边坡，边坡较稳定，河床段覆盖层厚约03m，主要为亚砂土夹岩屑、碎石、块石，砂卵砾石层等冲积、洪积、残坡积物。坝址两岸岩层产状 910224 1 岩层倾上游偏右岸。坝区构造较简单，无区域性断裂及褶皱发育，仅在大坝下游发育 有两条规模较小的断层，距离大坝较远，对水库蓄水及稳定均无 影响。近坝区两岸山体雄厚，无低矮邻谷存在，坝区岩性以白

27、云岩为主，坝肩、坝基岩体为？ 312-4及？ 312-3浅灰带肉红色厚层到块状细一中晶白云岩，及深灰色中厚层至厚层粗晶白云岩，岩体节理裂隙发育，岩溶弱发育，无深部基础渗漏之忧，局部沿裂隙或 开挖破碎带渗漏，经基础固结及帷幕灌浆后，能达到稳定及防渗 要求。坝后河床基岩裸露，出露地层为？312-3地层，出露岩石为深灰色中厚层至厚层粗晶白云岩，岩层倾上游偏右岸，岩体节理裂 隙发育，裂面均为砂泥质冲填，岩体中至弱风化，未见断裂构造 发育。岩体垂直弱风化深35m，节理裂隙发育，岩体完整性一般，岩体抗冲刷力一般。推荐值如下：白云岩：（强风化）a=1.61.9抗冲流速2m/s（弱风化）a=1.41.5抗冲流

28、速3m/s第三章工程任务及规模明英电站位于都匀市东南部的坝固镇明英附近的马尾河中下 游河段，距离明英 2.5km、坝固镇5km。为满足泄洪的要求，大坝按4级建筑物设计，设计洪水标准为30年一遇设计，非常校核洪水标准为 200年一遇洪水标准校核，相应下泄流量分别为2231m3/s 1和3654 m3/s 。第四章工程布置及建筑物4.1坝轴线、坝型的确定坝轴线的确定方案一：坝轴线取在上游692.10如图所示：上游坝轴线所处的河谷断面呈对称的“ U”型河谷，地质属 稳定型地质构造岩层总体倾向上游，致使左岸以顺向边坡为主，库区两岸 坡度为10。煜0之间。植被较为发育，库区河流两岸有两级阶级分布。坝 轴

29、线较长，库容小，比较开阔，开挖量大，工程成本高，宜修重力坝，且 筑坝的材料需求大。方案二：坝轴线取在中游. 692.10 如图所示：上游坝轴线所处的河谷断面左右岸呈对称的“ U”型河谷, 岩层总体倾向上游，致使左岸以顺向边坡为主，库区两岸坡度为10 20之间。植被较为发育，库区河流两岸有两级阶级分布。库容相对较大，淹 没耕地面积较小，右岸有悬崖部分层理破坏大，破碎带多，坝轴线适中， 投资减少，工期缩短宜修重力坝。方案三：坝轴线取在下游692.10如图所示：上游坝轴线所处的河谷断面左右岸呈对称的“ U”型河谷, 岩层总体倾向上游，致使左岸以顺向边坡为主，库区两岸坡度为10 20之间。植被较为发育

30、，库区河流两岸有两级阶级分布。下坝线左坝坝岸较 长，工程量较大，左坝岸占有耕地，工程成本高。综上所述：根据各坝线的位置进行综合性比较，最终确定中坝线为坝轴线4.1.2 坝型选择1、土石坝修筑土石坝，坝身不能溢流，必须修建溢洪道，导致建筑物分散，不利于管理。施工导流条件差，围堰时要修筑导水隧洞或明渠导流，工程成 本高。土料运输受气候的影响大，土石坝的填筑材料为散粒体结构，抗剪 强度低，防渗处理工作大，颗粒间粘结力小，土石坝的抗冲能力低，颗粒 间存在较大的孔隙，导致产生沉降。2、拱坝拱坝对地形的要求，需要坝址上游宽阔，左右岸对称，岸坡平顺无突变，该处是宽浅的不对称“U”型谷，不能修筑拱坝。3、重力

31、坝重力坝对地形、地质条件适应性好，任何形状的河谷都可以修建重力 坝，枢纽泄洪及导流问题容易解决，结构简单，体积大，有利于机械化施 工，传力系统明确，便于分析与设计，运行期间的维护及检修工作量较少， 建筑物布置集中便于管理。综上所述:根据重力坝，土石坝和拱坝的特点，进行综合性比较，最终 选择混凝土重力坝。4.2非溢流重力坝的设计421 剖面设计（一）基本剖面的设计根据重力坝的荷载特点与工作特点，基本剖面为三角形，如图2-1所示。表2-1正常蓄水位时的各项参数上游水下游水上下游水上游坝坡下游坝坡坝底宽度扬压力折抗剪断参抗剪断凝深H1深H2位差H坡率n坡率mB减系数a数f聚力c24.30m6.50m

32、17.80m00.830.08m0.251.11.0P1691.14665.5P2（二）实用剖面的确定4692.102689.10683.301:0.8666.304000659.00450平004000大坝实用剖面坝底高程、坝底宽度的确定根据地形图资料得河底高程为668m，由地质资料可知该坝坝址覆盖层厚度为0-3m,弱风化层厚度为3-5m,所以开挖深度为5m,水深 4m，河底高程 664m。坝底高程为 659m。根据工程实践经验，下游坝坡坡率 m=0.6-0.8，取m=0.8。则坝底宽度 B=30.08m 421.2坝顶宽度的确定因为要考虑交通要求，所以宽度取6m。坝顶高程该工程属于小（1

33、）型，坝的安全级别为 4级。正常蓄水位时：he取0.3校核洪水位时：he取0.2坝顶高程：1）设计洪水位时he = 0.3m风速 V=19.5m/s 吹程 D=1500m51hl =0.0166V4D3 = 0.78m0 8Lm =10.4 hl . =10.15m二 h2波高:波长:壅高:因为gD/V29.8 150020:250，所以h5%hl=0.78mhz- = 0.29m0% =1.24h5% = 0.97 m：h1% hz hc .56m，所以正常蓄水位对应的坝顶高程为684.86m2）校核洪水位时hc 二 0.2m风速 V=13.3m/s 吹程 D=1500m51波高. h =0

34、.0166/4 D3 = 0.48m波长： Lm=10.4(h| ,8 = 6.91mnh,2h= - = 0.16m壅高：L、 gD/V2 =9.8 心严0 .50、因为20，所以h5%北=0.48mh1% =1.24h5% = 0.60m:h1% hz hc 96m，所以校核洪水位对应的坝顶高程为692.10m所以，相比之下，取校核洪水位对应的坝顶高程为692.10m为坝顶高程。细部结构帷幕灌浆：根据要求，帷幕中心线距上游坝面6.25m，设置一排帷幕，孔距4m廊道：选用城门洞形，宽3.5m，高4m。廊道底面距坝基面为 4m, 廊道距上游面4m。坝体强度和稳定承载能力极限状态验算荷载组合计算

35、1、荷载组合计算：1 )、坝体自重：W =Wi+W2 =13464.10( KN )2)、静水压力表2-2校核洪水位时的各项参数上游水深下游水上下游水上游坝坡下游坝坡坝底宽度扬压力折H1深H2位差H坡率n坡率mB减系数a32.14m7.30m24.84m00.830.080.25上游水压力：R =丄水H； =5061.60 KN2下游水压力：P2水HA261.12KN3 ）、扬压力:u校=3834 .53 KN1水 H ! b 2 水 H 2H B4）、淤沙压力：坝前泥沙淤积高度：h-H坝=10m33淤沙的容重： sb=&5KN/m淤沙的内摩擦角：= 30则淤沙压力：Pssbhftg2 45

36、s =130.00 KN2I 2丿5）、浪压力：坝前水深=4.35 m，所以浪压力按深水波计算浪压力：R 二 A hl hz =85.37 KN42、承载能力极限状态1 ）、正常蓄水位（基本组合）时抗滑稳定性极限状态验算表2-4正常蓄水位时的荷载作用荷载符号大小（KN）作 用 方 向作用点距坝基面形心距力矩和(KN.m )离（m）产生力矩（KN.m）自重W14766.4012.0457387.4631081.63W28697.701.01-8813.67静水压力P12893.408.0-23436.55P2207.032.15448.55U11916.10T00扬压力U2682.41T0.9-

37、1601.39U3209.33T11.92-2729.64U4313.9912.98-4303.78浪压力PL187.6433.10-4005.59淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W165.6213.32-2203.85因为结构安全级别为3级，则结构重要性系数 ，0,设计状况系数:=1.0结构系数：d =1.2作用效应函数：PsR - P2 二 3004 .01 KN抗力函数fR WCr A呜 0.691.3CRR 二 W CrA 二 36356.16 KNS = 3004 .01 KN1R =30296.80 KNd所以)V-1 R(*)经过计算可知，该重力坝在校核洪水位

38、情况下坝基面的抗滑稳定性满足要求。2 ）、坝趾抗压强度极限状态因为结构安全级别为 3级，则结构重要性系数1.0，设计状况系数 1.0结构系数d =18作用效应函数：s=1 m2 = 234.88 KN选用C10混凝土，抗压强度性能分项系数为1.5，则设计值为:1.8抗力函数:= 6666.67 kPa贝廿 S 二 234.88 KN1R =3703.7 KNd3 ）、校核洪水位（偶然组合）时抗滑稳定性极限状态表2-3校核洪水位时的荷载作用荷载符号大小（KN）作 用 方 向作用点距坝基面形心距离（m）产生力矩（KN.m ）力矩和(KN.m )自重W14766.4012.0457387.46-30

39、91.03W28697.701.01-8813.67静水压力P15061.6010.71-54226.61P2261.122.4635.39扬压力U12151.9200U2952.31T0.97-2234.74U3292.12T11.92-3809.22U4438.18T12.98-6005.95浪压力Pl85.3733.10-2569.24淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W208.9013.11-2735.16因为结构安全级别为3级，则结构重要性系数T.0，设计状况系数丸.85，结构系数d =2作用效应函数:S()=E P = R+Ps+R P2 =5015.85KN )

40、罕 0.691.3抗力函数： R = fW CrAaKPa3R 二 fR W CrA = 11802.88 KN贝S =4263.47 KN1R =9835.73 KNd所以V 丄Rd经过计算可知，该重力坝在校核洪水位情况下坝基面的抗滑 稳定性满足要求。4）、坝趾抗压强度极限状态因为结构安全级别为 3级，则结构重要性系数 1.0，设计状况系数=0.85 ，结构系数 厂侥 选用C10混凝土作用效应函数：S 二6、 MB22(1+m )= 570.03( KN抗力函数：R 二 Ra = fcc =6666.67 kPa1.5选用C10混凝土，抗压强度性能分项系数为1.5，则设计值为:贝廿S =48

41、4.53 KN1R 二 3703.70 KNd所以经计算，该重力坝在校核洪水位情况下坝趾抗压强度满足 要求。5）、上游坝踵不出现拉应力极限状态。因此上游坝踵不出现拉应 力极限状态属于正常使用极限状态，故设计状况系数作用分项系数和材料性能分项系数都采用1.0。扬压力系数直接用标准值0.25代入计算，结构功能的极限值c=0.1R 1.0（） KNd4.222坝体应力计算（一）正常蓄水位（基本组合）时坝体边缘应力计算表2-5正常蓄水位时的荷载作用荷载符号大小（KN）作用作用点距坝产生力矩（KN.m）基面形心距力矩和(KN.m )方向离（m）自重W14766.4012.0457387.46W28697

42、.701.01-8813.67静水压力P12893.408.0-23436.55P2207.032.15448.55U11916.10T00扬压力U2682.41T0.9-1601.3931081.63U3209.33T11.92-2729.64U4313.9912.98-4303.78浪压力PL187.6433.10-4005.59淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W165.6213.32-2203.85表2-6正常蓄水位时的各项参数上游水深H1下游水深H2上下游水位差H上游坝坡坡率n下游坝坡坡率m坝底宽度B淤沙高程m扬压力折减系数a24. 30m6. 50m17. 80m

43、00.830. 08669. 000.251、不计扬压力、W =10507.89 KNB = 30.08 m、M = 31081.63 KN.mPu msh水 H, =335.74 kPaPd = 水 H 2 =79.38 kPa上游面垂直正应力： 匚yu W -一工 二555 .44 kPaBB2W 6、 M下游面垂直正应力：2143.22 kPaB B上游面剪应力：Pu n = 下游面剪应力：，-Pd m =114.58 kPa上游面水平正应力：二Pu - un =21.67 kPa下游面水平正应力： 匚二Pd dm = 91.66 kPa上游面主应力：Gu f1 n2 - Pun2 =5

44、55.44 kPa二 2u = Pu - 0 kPa下游面主应力：Gd = 1 m2 ；yd - m2pd = 234.88 kPa二 2d = Pd = 0 kPa2、计入扬压力时W =13629.72 KNB = 30.08 m、M 二 60982.09 KN .mpu = sh水比=1243.04 kPaPd =水 H 2 二 79.38 kPa血二水 H 257.74 kPaPud 二水 H 2 二 79.38 kPa上游面垂直正应力： -yu W M -857.50 kPaB B下游面垂直正应力：甲一攀人73上游面剪应力:-u Pu - Puuyu n 下游面剪应力：.d八亠 + P

45、ud _ Pd m = 38.98 kPa )上游面水平正应力： 二 xu = Pu - Puu - Pu - Puu Yyu = 21.67 kPa下游面水平正应力：. 2；xd m.Pd 一 Pud m ydPud 一 Pd m -31.19 kPa上游面主应力：Gu f1 n 二 yu - Pu - Puu n =857.50 kPa6u 二 Pu - Puu =o kPa下游面主应力：“22Gd = 1 m ；yd -m Pd - Pud = 79.92 kPa二 2d = Pd Pud 二 0）、正常蓄水位时坝体内部应力的计r为其中*p戶门图2-4 坝内主应力计算简图1、坝内垂直正应

46、力根据在水平截面上呈直线分布的假定可得距下游坝面x处的a、b由边界条件和偏心受压公式确定 y = a + bx当 X=0 时，a * ydB2二 143.22 kPa当x=B时，yuydb =12、M=13.70 kPa/m二 y = a bx = 143.22 13.70x2、坝内剪应力根据廿y呈线性分布，由平衡条件可得出水平截面上剪应力x呈二次抛物线分布，即：x1 必52 其中，a1、b1、C1由边界条件确定。ai = d 二 114.58 kPa= 3.69 kPa/m2，u 4 d厂B二-0.25 kPa/m2所以:.x = 4 b1x c1x2 = 114.58 3.69x-0.25

47、x23、坝内水平截面正应力 J根据J在水平截面呈二次抛物线分布，由平衡条件可得出水平正应力J 呈三次抛物线分布，即 :23二x “2 b2x c2x ax 其中a2、b2、c2、d2可由边界条件确定。由于J的三次抛物线分布与直线相当接近。因此，可近似地作为直线分布，即:二 x =a2 b?xa2 二xd =91.66 kPab2Ju 一 Jd-2.33 kPa/m所以： 二 X =91.66 -2.33X4、坝内主应力；j、二21”-x jy；2 :25、将坝底四等分，分别计算各等分点的主应力1 ）、A点的应力：X=7.52m二x =74.16 kPa 二y =246.28 kPa x 二 1

48、28.21 kPa二 1 =314.64 kPa二2 =5.81 kPa2）、B 点的应力：X=15.04m二x =56.67 kPa 二 y =349.33 kPa . x =113.66 kPa=388.29 kPa二2 =17.71 kPa3 ）、C 点的应力：X=22.56m二x =39.17 kPa 二 y =452.38 kPa x =70.92 kPaF =464.22 kPa二2 =27.33 kPa4 ）、E 点的应力：X=30.08m二x =21.67 kPa cy =555.44 kPa x=0kPa二 1 =555.44 kPa二 2 =21.67 kPa所以，经过计算

49、，在正常蓄水位时坝体应力没有出现拉应力， 满足应力要求。（三）、校核洪水位时坝体边缘应力的计算表2-7校核洪水位时的荷载作用荷载符号大小（KN）作作用点距坝产生力矩（KN.m）力矩和用 方 向基面形心距离（m）(KN.m )自重W14766.4012.0457387.46-3091.03W28697.701.01-8813.67静水压力P15061.6010.71-54226.61P2261.122.4635.39扬压力U12151.92T00U2952.31T0.97-2234.74U3292.12T11.92-3809.22U4438.1812.98-6005.95浪压力Pl85.3733.10-2569.24淤沙压力PS130.003.3-433.33下游水重W208.9013.11