土石坝课程设计长春工程学院2014级

1、目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc470451693 第一部分：基本资料 PAGEREF _Toc470451693 h 1 PAGEREF _Toc470451693 h HYPERLINK l _Toc470451694 1.1 坝址区自然条件 PAGEREF _Toc470451694 h 1 PAGEREF _Toc470451694 h HYPERLINK l _Toc470451695 1.2 坝址区地质条件 PAGEREF _Toc470451695 h 2 PAGEREF _Toc470451695 h HYPERLINK l _Toc4704

2、51696 1.3 建筑材料物理力学指标 PAGEREF _Toc470451696 h 3 PAGEREF _Toc470451696 h HYPERLINK l _Toc470451697 1.4 其它资料 PAGEREF _Toc470451697 h 4 PAGEREF _Toc470451697 h HYPERLINK l _Toc470451698 1.4.1 工程规模 PAGEREF _Toc470451698 h 4 PAGEREF _Toc470451698 h HYPERLINK l _Toc470451699 1.4.2 水文、水利计算及调洪演算成果 PAGEREF _T

3、oc470451699 h 4 PAGEREF _Toc470451699 h HYPERLINK l _Toc470451700 2 坝型选择及布置 PAGEREF _Toc470451700 h 5 PAGEREF _Toc470451700 h HYPERLINK l _Toc470451701 2.1 坝型选择 PAGEREF _Toc470451701 h 5 PAGEREF _Toc470451701 h HYPERLINK l _Toc470451702 2.2 枢纽建筑物及其布置 PAGEREF _Toc470451702 h 6 PAGEREF _Toc470451702 h

4、 HYPERLINK l _Toc470451703 2.2.1 枢纽组成建筑物 PAGEREF _Toc470451703 h 6 PAGEREF _Toc470451703 h HYPERLINK l _Toc470451704 2.2.2 枢纽总体布置 PAGEREF _Toc470451704 h 6 PAGEREF _Toc470451704 h HYPERLINK l _Toc470451705 第二部分：设计过程及成果 PAGEREF _Toc470451705 h 7 PAGEREF _Toc470451705 h HYPERLINK l _Toc470451706 一、枢纽布

5、置 PAGEREF _Toc470451706 h 7 PAGEREF _Toc470451706 h HYPERLINK l _Toc470451707 1.1 坝轴线选择 PAGEREF _Toc470451707 h 7 PAGEREF _Toc470451707 h HYPERLINK l _Toc470451708 1.2 坝型确定 PAGEREF _Toc470451708 h 7 PAGEREF _Toc470451708 h HYPERLINK l _Toc470451709 1.3 枢纽建筑物及其布置 PAGEREF _Toc470451709 h 9 PAGEREF _To

6、c470451709 h HYPERLINK l _Toc470451710 二、剖面设计 PAGEREF _Toc470451710 h 10 PAGEREF _Toc470451710 h HYPERLINK l _Toc470451711 2.2.1 坝顶高程 PAGEREF _Toc470451711 h 10 PAGEREF _Toc470451711 h HYPERLINK l _Toc470451712 2.2.2 坝顶宽度 PAGEREF _Toc470451712 h 16 PAGEREF _Toc470451712 h HYPERLINK l _Toc470451713 2

7、.2.3 上下游边坡 PAGEREF _Toc470451713 h 16 PAGEREF _Toc470451713 h HYPERLINK l _Toc470451714 2.2.4 坝底宽度 PAGEREF _Toc470451714 h 17 PAGEREF _Toc470451714 h HYPERLINK l _Toc470451715 2.2.5 防渗体尺寸确定 PAGEREF _Toc470451715 h 17 PAGEREF _Toc470451715 h HYPERLINK l _Toc470451716 三、土料设计 PAGEREF _Toc470451716 h 19

8、 PAGEREF _Toc470451716 h HYPERLINK l _Toc470451717 2.3.1 土料设计 PAGEREF _Toc470451717 h 19 PAGEREF _Toc470451717 h HYPERLINK l _Toc470451718 2.3.2 填筑标准 PAGEREF _Toc470451718 h 20 PAGEREF _Toc470451718 h HYPERLINK l _Toc470451719 四、防渗排水设计 PAGEREF _Toc470451719 h 20 PAGEREF _Toc470451719 h HYPERLINK l _

9、Toc470451720 五、土石坝稳定计算 PAGEREF _Toc470451720 h 34 PAGEREF _Toc470451720 h HYPERLINK l _Toc470451721 2.5.1 工况选择 PAGEREF _Toc470451721 h 34 PAGEREF _Toc470451721 h HYPERLINK l _Toc470451722 2.5.2 稳定计算 PAGEREF _Toc470451722 h 34 PAGEREF _Toc470451722 h HYPERLINK l _Toc470451723 六、土石坝的地基处理 PAGEREF _Toc4

10、70451723 h 36 PAGEREF _Toc470451723 h HYPERLINK l _Toc470451724 1、岩基处理 PAGEREF _Toc470451724 h 36 PAGEREF _Toc470451724 h HYPERLINK l _Toc470451725 2、砂砾石坝基处理 PAGEREF _Toc470451725 h 37 PAGEREF _Toc470451725 h HYPERLINK l _Toc470451726 3、细砂和软黏土坝基处理 PAGEREF _Toc470451726 h 37 PAGEREF _Toc470451726 h H

11、YPERLINK l _Toc470451727 七、土石坝两岸连接物设计 PAGEREF _Toc470451727 h 37 PAGEREF _Toc470451727 h HYPERLINK l _Toc470451728 1、坝体与坝基及岸坡的连接 PAGEREF _Toc470451728 h 37 PAGEREF _Toc470451728 h HYPERLINK l _Toc470451729 2、坝体与混凝土建筑物的连接 PAGEREF _Toc470451729 h 37 PAGEREF _Toc470451729 h HYPERLINK l _Toc470451730 八、

12、土石坝细部构造设计 PAGEREF _Toc470451730 h 38 PAGEREF _Toc470451730 h HYPERLINK l _Toc470451731 1、坝顶构造 PAGEREF _Toc470451731 h 38 PAGEREF _Toc470451731 h HYPERLINK l _Toc470451732 2、护坡 PAGEREF _Toc470451732 h 38 PAGEREF _Toc470451732 h HYPERLINK l _Toc470451733 3、反滤层 PAGEREF _Toc470451733 h 39 PAGEREF _Toc47

13、0451733 h HYPERLINK l _Toc470451734 4、排水体 PAGEREF _Toc470451734 h 40 PAGEREF _Toc470451734 h HYPERLINK l _Toc470451735 5、马道 PAGEREF _Toc470451735 h 41 PAGEREF _Toc470451735 h HYPERLINK l _Toc470451736 九、参考文献 PAGEREF _Toc470451736 h 42 PAGEREF _Toc470451736 h 第一部分：基本资料小浪底水利枢纽工程是以防洪（包括防凌）、减淤为主，兼顾供水、灌溉

14、、发电、蓄清排浑，除害兴利的综合利用的水利枢纽。小浪底水利枢纽工程属一等工程，主要建筑物为1级，按千年一遇洪水设计，洪峰流量为40000m3/s（三门峡水库不控制的情况下）。水库防洪限制水位275m，总库容126.5亿m3，长期有效库容51亿m3为不完全年调节水库。电站总装机容量180万千瓦，正常运用期的保证出力为30万千瓦。1.1 坝址区自然条件小浪底工程位于黄河中游最后一个峡谷的出口，上距三门峡水库130km，下游是黄淮海平原。坝址处河道自西向东，水面宽约200m，河床底宽400m600m，河床最低高程约130m，河滩分布在南岸。距离地面十米处的风速为15m/s，吹程为6km。本地区地震基

15、本烈度为7度，挡水建筑物要求按8度地震烈度设计，非挡水建筑物设防烈度为7度，峰值加速度为0.215g。混凝土与基岩之间的抗剪摩擦系数f=0.65。由于受地形、气候、产流条件的影响，黄河径流的地区分布很不平衡。大部分径流来自兰州以上及龙门到三门峡区间。受大气环流和季风的影响，黄河径流的年际变化较大，年内分配很不均衡。干流及较大支流汛期径流量占全年的60%左右，每年3月份-6月份，径流量只占全年的10%-20%，小浪底水利枢纽控制黄河90%的水量。黄河流域的洪水主要由暴雨形成，发生时间为6-10月，其中大洪水和特大洪水的发生时间，兰州以上一般在7月-9月，三门峡-花园口之间在7月中旬到8月中旬。黄

16、河洪水的洪峰形式，上游为矮胖型，洪水历时较长，洪峰较低。中游洪水形式为高瘦型，洪水历时较短，洪峰较高。小浪底枢纽2000年水平年设计多年平均年径流为277.6亿m3，设计年均输沙量13.5亿t，年平均含沙量48.6kg/m3，在天然情况下汛期7月9月来沙量占85%。不同频率的洪峰流量见下。表1-1 不同频率的洪峰流量表频率0.010.11洪峰流量（Q/m3）523004000027500黄河径流的泥沙含量居世界首位，多年平均含沙量37.6kg/m3，多年平均输沙量13.51亿T。在一年之中，泥沙主要集中在汛期，干流站7-9月沙量占全年沙量的80%左右，支流站接近100%；汛期沙量又集中在几次暴

17、雨洪水之中。黄河泥沙约有1/4沉积在下游河床，致使下游河床每年以10cm速度抬高。小浪底水利枢纽控制近100%的沙量。1.2 坝址区地质条件小浪底工程坝址河床覆盖层最深达74m。坝址区出露基岩为二、三叠系砂岩和粘土岩互层，坝址左岸岸坡较陡，由紫红色砂岩夹薄层粘土岩组成，基岩出露高程为290m300m，出露的地程其上为黄土覆盖，厚10m20m。坝址右岸岸坡较缓，离河岸较远处基岩出露高程为380m400m，由青灰色砂岩和紫红色粘土岩组成。坝址区断裂构造发育，沿坝轴线有13条断层，其中对大坝影响较大的F1断层位于河床右岸岸边，走向大致与河道平行，断层带物质为断层泥、角砾及岩粉，为一隔水断层。河床砂卵

18、石覆盖层厚度一般为30m40m，最厚约80m，河床右侧覆盖层下有一基岩陡坎，坝轴线处陡坎高45m，坎的坡度约为1：0.35，向上游陡坎逐渐变缓直至消失。坝址区两岸及坝肩基岩泥化夹层发育，其抗剪强度指标：f=0.230.28，C=10 kpa。夹层抗剪强度低，给坝体、坝肩均带来严重的稳定问题。1.3 建筑材料物理力学指标粘土在天然状态下：粘粒含量30%40%；天然含水量23%24%；塑性指数1517；不均匀系数50；有机质含量0.4%；水溶盐含量2%；塑限17%19%；比重2.72.72。扰动后的主要物理力学指标为干容重15.0kN/m3;饱和容重19.0kN/m3；浮容重11.0kN/m3；渗

19、透系数110-6cm/s。砂砾石渗透系数310-3cm/s；内摩擦角：=25；比重2.72，不均匀系数=15。表1-2 不同砾石含量设计干容重参考值表大于5mm的含砾量P（%）102021303140415051606170设计干容重（kN/m3）17.0017.5018.5019.0019.5020.001.4 其它资料1.4.1 工程规模小浪底水利枢纽位于三门峡水利枢纽下游130公里、河南省洛阳市以北40公里的黄河干流上，下距郑州花园口128公里，工程以防洪（包括防凌）、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电、蓄清排浑，除害兴利，枢纽是由拦河大坝及泄水排沙等建筑物组成。拦河大坝总长1667m，泄洪

20、建筑物由泄洪底孔和溢洪道组成，溢洪道布置3孔闸门，闸门尺寸11.517.5m。工程总库容126.5亿m3，按水利部、能源部颁布的水利水电工程的分等分级指标，确定枢纽为等工程，主要建筑物为1级，次要建筑物为2级，临时建筑物为3级。洪水设计标准按千年一遇设计，万年校核。1.4.2 水文、水利计算及调洪演算成果经洪水调节计算，确定的水库特征水位及库容成果如下表所示：表1-3 水库水位与库容表序号项 目单位数值备 注1 死水位m230.02 汛限水位m252.03 正常蓄水位m275.04 设计洪水位m274.0P=0.1%5 校核洪水位m275.0P=0.01%6 下游最高水位m141.57防洪库容

21、亿m340.5 8有效库容亿m351.09 初始库容亿m317.110 总库容亿m3126.511溢洪道泄流量m3/s3700P=0.01%根据水库防洪要求，遇千年一遇洪水，库水位274m，要求总泄流量不得小于13480m3/s；遇万年一遇洪水，库水位275m，要求总泄流量不得小于17000 m3/s，并应留有足够的余地。工程坝体部分设有9孔泄洪洞,泄流能力为13500 m3/s。2 坝型选择及布置2.1 坝型选择图2-1 所选坝址纵剖面图所选的坝轴线处河床冲积层较深，两岸风化岩石透水性大，基岩的强度较底，且不完整。从地质条件看不宜建拱坝。支墩坝本身的应力较高，对地基的要求也很高，在这种地质条

22、件下修建支墩坝也是不可能的。较高的混凝土重力坝也要求修建在岩石基础上，因此也是不可行的。而土石坝适应地基变形能力较强，对地基的要求较低。从当地的材料来看材料比较丰富，土石坝又有就地取材特点。通过各种不同的坝型进行定性的分析比较，综合考虑地形条件、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因素，最终选择土石坝的方案。2.2 枢纽建筑物及其布置2.2.1 枢纽组成建筑物（1）挡水建筑物：土石坝。（2）泄水建筑物：包括泄洪隧洞和溢洪道结合。2.2.2 枢纽总体布置（1）挡水建筑物土坝挡水建筑物按直线布置，坝布置在河弯地段上。（2）泄水建筑物溢洪道泄水建筑物采用溢洪道，溢洪道布置在坝体的左侧。枢纽总布置

23、图见下图：图2-1 枢纽总平面布置图第二部分：设计过程及成果一、枢纽布置1.1 坝轴线选择坝轴线应根据坝址区的地形地质条件、坝型、坝基处理方式、枢纽中各建筑物（特别是泄洪建筑物）的布置和施工条件等，经多方案的技术经济比较确定。坝轴线应因地制宜地选定。宜采用直线；当采用折线时，在转折处应布置曲线段。图2-1 所选坝址纵剖面图所选的坝轴线处河床冲积层较深，两岸风化岩石透水性大，基岩的强度较底，且不完整。1.2 坝型确定由1.1知从地质条件看不宜建拱坝。支墩坝本身的应力较高，对地基的要求也很高，在这种地质条件下修建支墩坝也是不可能的。较高的混凝土重力坝也要求修建在岩石基础上，因此也是不可行的。而土石

24、坝适应地基变形能力较强，对地基的要求较低。从当地的材料来看材料比较丰富，土石坝又有就地取材特点。通过各种不同的坝型进行定性的分析比较，综合考虑地形条件、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因素，最终选择土石坝的方案。土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。我国碾压式土石坝设计规范（SDJ21884）规定：高度在30米以下的为低坝，高度在3070米间的为中坝，高度超过70米的为高坝。土石坝坝高均从清基后的地面算起。土石坝按其施工方法可分：碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝和定向爆破坝等。应用最为广泛的是碾压式土石坝。土石坝坝型的选择的有关因素很多，其中主要的是坝址附近的筑坝材料。除了含腐殖

25、质太多的土料外，所有的土石料都可筑坝，只要适当的配置在坝体部位即可。不适合作防渗体的土料，用一定的施工方法或加工处理后也可作防渗料。除筑坝材料是坝型选择的主要因素外，还要根据地形、地质条件、气候条件、施工条件、坝基处理方案、抗震要求、人防要求等各种因素进行研究比较，初选几种坝型，拟定断面轮廓，进一步比较工程量、工期、造价，最后选择技术上可靠、经济上合理的坝型。按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类，碾压式土石坝可分为以下几种主要类型：a.均质坝：坝体主要有一种土料组成，同时起防渗和稳定的作用。b.土质心墙坝：由相对不透水或弱透水土料构成中央防渗体，而以透水土石料作为下游支撑体。c.土质斜

26、墙坝：由相对不透水或弱透水土料构成上游防渗体，而以透水土石料作为下游支撑体。d.多种土质坝：坝体由多种土料构成，以细粒土料建成中央或靠近上游的防渗体，坝体其他部位则由各种粗粒土料构成。e.人工材料心墙坝：中央防渗体由沥青混凝土或混凝土、钢筋混凝土构成，坝壳由透水或半透水土石料组成。f.人工材料面板坝：坝的支撑体由透水或半透水土石料组成，上游防渗面板由钢筋混凝土、沥青混凝土或塑料薄膜等材料构成。根据地形、地质、建筑材料、施工情况、工程量、投资等方面，综合比较选定坝型。类别土质防渗心墙土质防渗斜墙均质坝地形条件对地形无特别要求对地形无特别要求对地形无特别要求地质条件对地质无特别要求对地质无特别要求

27、对地质无特别要求工程量只需要按照卸料铺料碾压取样等工序流水作业,相对来说,工程量较小.斜墙坝由于抗剪强度较低的防渗体位于上游面，故上游坝坡较缓，工程量大。一般来说，所用的土料渗透系数小，施工期坝体内会产生孔隙水压力，影响抗剪强度，所以坝坡较缓，工程量大。建筑材料库区当地下游土石料丰富，有利于修建防渗墙的各种材料，无需另外购买库区当地下游土石料丰富，有利于修建防渗墙的各种材料，无需另外购买库区当地下游土石料丰富，有利于修建防渗墙的各种材料，无需另外购买适用条件不仅适宜低坝，也适宜于髙坝不仅适宜低坝，也适宜于髙坝一般使用于中、低高度坝比较结果本设计土坝是高坝，因此均质坝不适合，而斜墙对于沉降以及地

28、震的适应能力比心墙小，因此防渗体定为粘土心墙。结论：本设计土坝选择坝型为心墙坝。1.3 枢纽建筑物及其布置由基本资料知：1、枢纽组成建筑物（1）挡水建筑物：土石坝。（2）泄水建筑物：包括泄洪隧洞和溢洪道结合。2、枢纽总体布置（1）挡水建筑物土坝挡水建筑物按直线布置，坝布置在河弯地段上。（2）泄水建筑物溢洪道泄水建筑物采用溢洪道，溢洪道布置在坝体的左侧。枢纽总布置图见下图：图2-1 枢纽总平面布置图二、剖面设计2.2.1 坝顶高程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并取其最大值。设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；校核洪水位加非常运用条件

29、的坝顶超高；正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高。安全超高：d=R+e+A2-1式中 d安全超高，m； R最大波浪在坝坡上的爬高，m； A最大风壅水面高度，m，由碾压式土石坝设计规范_SL274-2001查得，将其列于下表1中。设计风速的取值应遵守正常运用条件下的1、2级坝采用多年平均年最大风速的1.52倍，非正常时取年平均年最大风速。根据碾压式土石坝设计规范_SL274-2001知，波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式计算：ghmW2=0.13th0.7gHmW20.7th0.0018gDW20.450.7gHmW20.72-2Tm=4.438hm0.52-3 Lm=gTm222-4

30、 e=KW2D2gHmcos2-5 2-6式中 h平均波高，m； D吹程，6000m；W风速，m/s； Tm平均波周期，s； Lm平均波长，m； e计算点处的风壅水面高度，m； Rm平均波浪爬高，m； m单坡的坡度系数，取3.0； 斜坡的糙率渗透性系数由表2.1.1查得； 计算风向与坝轴线法线的夹角，=0； 经验系数，按表2.2.2查得。表2.1.1 糙率及渗透性系数表2.2.2 经验系数设计波浪爬高值应根据工程等级确定1级、2级和3级坝采用累积频率为1%的爬高值R1%，4级5级坝采用累积频率5%的爬高值R5%。不同累积频率下的波浪爬高可由平均波高与坝迎水面前水深的比值和相应的累积频率按表规定

31、的系数计算求得不同累积频率下的爬高与平均爬高比值Rp/Rm设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高的情况风速取2倍多年平均最大风速即30m/s,代入数据到公式2-2、2-3、2-4和2-5中，得：9.81hm302=0.13th0.79.811443020.7th0.00189.8160003020.450.79.811443020.7算得 hm=1.08，Tm=4.4381.080.5=4.61sLm=9.814.6122=33.16me=KW2D2gHmcos=3.610-6302600029.81144=0.007mm 忽略不计 =0.8011+321.0833.16=1.51m hmH0.1

32、，查不同累积频率下的爬高与平均爬高比值Rp/Rm表频率1%设计爬高与平均爬高比值为2.23设计爬高 R=2.23Rm=2.231.51=3.37m由式2-1得d=R+e+A=3.37+1.5=4.87m坝顶高程=274.0+4.87=278.87m正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高的情况风速取2倍多年平均最大风速即30m/s,代入数据到公式2-2、2-3、2-4和2-5中，得：9.81hm302=0.13th0.79.811453020.7th0.00189.8160003020.450.79.811453020.7算得 hm=1.08m。Tm=4.4381.080.5=4.61sLm=9.8

33、14.1622=33.16m。e=KW2D2gHmcos=3.610-6302600029.81145=0.007mm 忽略不计 =0.8011+321.0833.16=1.51mhmH0.1，同理查表得频率1%设计爬高与平均爬高比值为2.23设计爬高 R=2.23Rm=2.231.51=3.37m由式2-1得d=R+e+A=3.37+1.5=4.87m坝顶高程=275.0+4.87=279.87m校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高情况分析风速取1倍多年平均最大风速即15m/s,代入数据到公式2-2、2-3、2-4和2-5中，得：9.81hm152=0.13th0.79.811451520.7

34、th0.00189.8160001520.450.79.811451520.7算得 hm=0.5m，Tm=4.4380.50.5=3.14sLm=9.813.1422=15.39me=KW2D2gHmcos=3.610-6152600029.81145=0.002m 忽略不计 =0.8011+320.533.16=0.7mhmH0.1，同理查表得频率1%设计爬高与平均爬高比值为2.23设计爬高 R=2.23Rm=2.230.7=1.57m由式2-1得d=R+e+A=1.57+0.7=2.27m坝顶高程=275.0+2.27=277.27m正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高情况分析d=3.37+

35、0.7=4.07m坝顶高程=275.0+4.07=279.07m综上取最大值，则坝顶高程为279.87m。考虑坝顶上设1.2m高防渗墙，故取设计坝顶高程为279.87m-1.2m=278.67m。根据以往工作经验，土质防渗体分区坝预留沉降量一般为坝高的1%，则沉降量为（279.87-130）1%=1.5m，则坝顶防浪墙高程=279.87+1.5=281.37m。最大坝高281.37-130=151.37m，实际坝顶高程=278.67+1.5=280.17m，实际坝高150.17m。2.2.2 坝顶宽度坝顶宽度根据构造、施工等因素确定，由碾压式土石坝设计规范（SL2742001）高坝选用1015

36、 m，中低坝可选用510 m，根据所给资料，初步拟定坝体断面，坝顶宽度为12m。2.2.3 上下游边坡坝坡的确定应根据坝型、坝高、坝的等级、坝体和坝基材料的性质、坝所承受以及施工和运用条件等因素，经技术经济比较确定。马道宽度2.5m，上下游各4个。坝高(m)上游下游101：21：2.51：1.51：2 10201：2.251：2.751：21：2.520301：2.51：31：2.251：2.75301：3.01：3.51：2.51：3坝高为281.37-130=151.37m，坡度取值为：a、上游坝坡：1:3.0；b、下游坝坡：1:2.5。2.2.4 坝底宽度推算最大底宽为:151.37（3

37、+2.5）+12+102=854.54m。基本剖面如图： 2.2.5 防渗体尺寸确定考虑采用机械施工，防渗体顶面宽度为6m；顶面高程满足高于正常运用情况下的静水位0.3-0.6m，且不低于非常运用情况下的静水位。实际选取0.5m，则心墙顶面高程为275.0+0.5+1.5=277m；心墙厚度自上而下逐渐加大，保持1：0.31:0.15的坡度，取上下游坡度均为1:0.2，则底宽为6+1470.22=64.8m，满足斜墙底宽不小于H/4=1454=36.25m的要求。在心墙与坝壳之间应设置1.52m的过渡层，以起过度与反虑排水作用并一直延伸到心墙底部。因此，本坝防渗体采用碾压式粘土心墙插入地基以下

38、20m，顶宽6m，底厚64.8m，其下还应设置防渗墙，按施工条件可在0.61.3m之间选用，现取1m，混凝土强度等级为C10，抗渗等级为P6P8，坍落度为820，水泥用量为300kg/m3左右，墙底应嵌入半风化岩内0.51.0m，取1.0m，顶端插入防渗体深度应为坝前水头的1/10，即14.5m。心墙顶部和上游坡设保护层，以防冲刷、冰冻和干裂，保护层材料常用砂、砾石或碎石，其厚度不得小于当地冰冻和干裂厚度。设计采用棱体式排水，堆石棱体内坡一般为1:1.51.1.0，取1:1.0；外坡为1:2.01:1.5，取1:2.0；棱体顶宽12m，取2m；顶部高程应高出下游最高水位1.52.0m，取2m。

39、三、土料设计2.3.1 土料设计1、防渗体的土料设计防渗体要具有足够的不透水性和塑性，要求防渗体的渗透系数比坝主体至少小1001000倍，且其透水系数不宜大于10 ，防渗体要有足够的塑性。这样，防渗体能适应坝基和坝体的沉陷和不均匀变形，从而不致断裂。长期的筑坝经验告诉我们，粘粒含量为1530%或塑性指数为1017的中壤土、重壤土粘粒含量为3540%或塑性指数为1720的粘土都是填筑防渗体的合适土料。粘性土的天然含水量最好，稍高于塑限含水量，使土料处于硬塑状态。2、坝壳料坝壳料主要用来保持坝体稳定，应具有比较高的硬度，下游坝壳的水下部位以及上游坝壳的水位变动区内则要求具有良好的排水性能。3、反虑

40、料、过渡料及排水材料应采用质地致密坚硬、具有高度抗水性和抗风化能力的中高强度的岩石材料。2.3.2 填筑标准1、无粘性土。压实标准按相对密度确定，要求：砂砾石不低于0.75，砂不低于0.70，反虑料不低于0.70。2、堆石料。一般孔隙率为20%28%。设计的填筑标准及碾压参数主要参照以往的工程经验确定，具体到一项工程，还需通过碾压试验进行验证。四、防渗排水设计渗流分析的内容包括：确定坝体内浸润线；确定渗流的主要参数渗流流速与比降；确定渗流量。在众多渗流分析方法中，有限元法比较实用和精确，根据碾压式土石坝设计规范_SL274-2001通过有限元计算得。正常蓄水位：软件计算结果：计算项目： 渗流问

41、题有限元分析 1计算简图分析类型: 稳定流坡面信息 左侧水位高: 145.000(m) 右侧水位高: 11.500(m) 左侧水位高2: -1000.000(m) 右侧水位高2: -1000.000(m) 坡面线段数 23 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 1 50.000 0.000 2 90.000 30.000 3 2.500 0.000 4 90.000 30.000 5 2.500 0.000 6 90.000 30.000 7 2.500 0.000 8 90.000 30.000 9 2.500 0.000 10 94.110 31.370 11 12.000 0.000

42、 12 78.425 -31.370 13 2.500 0.000 14 75.000 -30.000 15 2.500 0.000 16 75.000 -30.000 17 2.500 0.000 18 75.000 -30.000 19 2.500 0.000 20 41.250 -16.500 21 2.000 0.000 22 27.000 -13.500 23 50.000 0.000土层信息 坡面节点数 = 26 编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 50.000 0.000 -2 140.000 30.000 -3 142.500 30.000 -4 232

43、.500 60.000 -5 235.000 60.000 -6 325.000 90.000 -7 327.500 90.000 -8 417.500 120.000 -9 420.000 120.000 -10 514.110 151.370 -11 526.110 151.370 -12 604.535 120.000 -13 607.035 120.000 -14 682.035 90.000 -15 684.535 90.000 -16 759.535 60.000 -17 762.035 60.000 -18 837.035 30.000 -19 839.535 30.000 -2

44、0 880.785 13.500 -21 882.785 13.500 -22 909.785 0.000 -23 959.785 0.000 -24 495.000 145.000 -25 886.785 11.500 附加节点数 = 14 编号 X(m) Y(m) 1 484.710 0.000 2 514.110 147.000 3 520.110 147.000 4 549.510 0.000 5 867.285 0.000 6 504.710 -20.000 7 504.710 -5.500 8 505.710 -5.500 9 505.710 -20.000 10 529.510

45、-20.000 11 959.785 -70.000 12 505.710 -70.000 13 0.000 -70.000 14 504.710 -70.000 不同土性区域数 = 6 区号 土类型 Kx Ky Alfa 节点编号 (m/d) (m/d) (度) 1 砾砂 2.59400 2.59400 25.000 (-2,-1,1,2,3,4,5,-20,-19,-18,-17,-16,-15,-14,-13,-12,-11,-10,-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,) 2 角砾 68.00000 68.00000 0.000 (-21,-20,5,-22,) 3 粘土 0.00

46、068 0.00068 0.000 (3,2,1,6,7,8,9,10,4,) 4 砾砂 8.00000 8.00000 0.000 (11,-23,-22,5,4,10,9,12,) 5 砾砂 2.59400 2.59400 25.000 (0,13,14,6,1,-1,) 6 砾砂 0.00000 0.00000 0.000 (6,14,12,9,8,7,)面边界数据 面边界数 = 15 编号1, 边界类型: 已知水头 节点号: 0 -1 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号2, 边界类型: 已知水头 节点号: -1 -2 节点水头高度 145.000 145.000

47、 (m) 编号3, 边界类型: 已知水头 节点号: -2 -3 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号4, 边界类型: 已知水头 节点号: -3 -4 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号5, 边界类型: 已知水头 节点号: -4 -5 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号6, 边界类型: 已知水头 节点号: -5 -6 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号7, 边界类型: 已知水头 节点号: -6 -7 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号8, 边界类型: 已知水头 节点号: -7 -

48、8 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号9, 边界类型: 已知水头 节点号: -8 -9 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号10, 边界类型: 已知水头 节点号: -9 -24 节点水头高度 145.000 145.000 (m) 编号11, 边界类型: 可能的浸出点 节点号: -19 -20 编号12, 边界类型: 可能的浸出点 节点号: -20 -21 编号13, 边界类型: 可能的浸出点 节点号: -21 -25 编号14, 边界类型: 已知水头 节点号: -25 -22 节点水头高度 11.500 11.500 (m) 编号15, 边界类型

49、: 已知水头 节点号: -22 -23 节点水头高度 11.500 11.500 (m)点边界数据 点边界数 = 1 编号1, 边界类型: 已知水头 节点编号描述: -5 节点水头高度 145.000(m)计算参数 剖分长度 = 20.000(m) 收敛判断误差(两次计算的相对变化) = 10.000% 最大的迭代次数 = 30输出内容 计算流量: 流量计算截面的点数 = 2 编号 X(m) Y(m) 1 860.000 -100.000 2 860.000 100.000 画分析曲线: 分析曲线截面始点坐标: (0.000,0.000) 分析曲线截面终点坐标: (30.000,0.000)计

50、算结果:渗流量 = 0.57575 m3/天 浸润线共分为 1 段 第 1段 X(m) Y(m) 886.785 11.500 886.785 11.500 886.785 11.500 881.932 11.502 881.932 11.502 878.788 11.503 878.788 11.503 863.512 11.519 863.512 11.519 853.555 11.533 853.555 11.533 839.657 11.548 839.657 11.548 835.941 11.553 835.941 11.553 821.792 11.568 821.792 11.

51、568 814.206 11.575 814.206 11.575 798.074 11.592 798.074 11.592 788.206 11.601 788.206 11.601 778.296 11.611 778.296 11.611 769.648 11.619 769.648 11.619 761.137 11.626 761.137 11.626 748.168 11.638 748.168 11.638 734.569 11.651 734.569 11.651 724.600 11.660 724.600 11.660 715.374 11.669 715.374 11.

52、669 701.425 11.682 701.425 11.682 691.340 11.691 691.340 11.691 683.089 11.699 683.089 11.699 671.591 11.710 671.591 11.710 660.469 11.720 660.469 11.720 648.947 11.733 648.947 11.733 640.742 11.740 640.742 11.740 629.202 11.753 629.202 11.753 618.117 11.763 618.117 11.763 606.552 11.779 606.552 11.

53、779 598.397 11.786 598.397 11.786 574.981 11.818 574.981 11.818 567.071 11.824 567.071 11.824 559.172 11.826 559.172 11.826 547.141 11.846 547.141 11.846 541.589 18.789 541.589 18.789 540.716 21.152 540.716 21.152 535.573 28.607 535.573 28.607 531.048 39.158 531.048 39.158 528.339 46.619 528.339 46.

54、619 524.935 53.091 524.935 53.091 520.995 67.558 520.995 67.558 519.374 71.712 519.374 71.712 516.726 84.000 516.726 84.000 514.251 93.910 514.251 93.910 514.131 105.000 514.131 105.000 513.304 113.574 513.304 113.574 513.459 126.000 513.459 126.000 514.234 134.903 514.234 134.903 513.658 144.741 51

55、3.658 144.741 495.000 145.000 495.000 145.000 495.000 145.000 495.000 145.000 495.000 145.000渗流量=0.57575m3/天，满足渗流要求。坝体内浸润线出图：2、设计洪水位同理：采用有限元计算结果如下计算项目： 渗流问题有限元分析 1计算简图分析类型: 稳定流坡面信息 左侧水位高: 144.000(m) 右侧水位高: 11.500(m) 左侧水位高2: -1000.000(m) 右侧水位高2: -1000.000(m) 坡面线段数 23 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 1 50.000 0.0

56、00 2 90.000 30.000 3 2.500 0.000 4 90.000 30.000 5 2.500 0.000 6 90.000 30.000 7 2.500 0.000 8 90.000 30.000 9 2.500 0.000 10 94.110 31.370 11 12.000 0.000 12 78.425 -31.370 13 2.500 0.000 14 75.000 -30.000 15 2.500 0.000 16 75.000 -30.000 17 2.500 0.000 18 75.000 -30.000 19 2.500 0.000 20 41.250 -1

57、6.500 21 2.000 0.000 22 27.000 -13.500 23 50.000 0.000土层信息 坡面节点数 = 26 编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 50.000 0.000 -2 140.000 30.000 -3 142.500 30.000 -4 232.500 60.000 -5 235.000 60.000 -6 325.000 90.000 -7 327.500 90.000 -8 417.500 120.000 -9 420.000 120.000 -10 514.110 151.370 -11 526.110 151.370 -

58、12 604.535 120.000 -13 607.035 120.000 -14 682.035 90.000 -15 684.535 90.000 -16 759.535 60.000 -17 762.035 60.000 -18 837.035 30.000 -19 839.535 30.000 -20 880.785 13.500 -21 882.785 13.500 -22 909.785 0.000 -23 959.785 0.000 -24 492.000 144.000 -25 886.785 11.500 附加节点数 = 14 编号 X(m) Y(m) 1 484.710

59、0.000 2 514.110 147.000 3 520.110 147.000 4 549.510 0.000 5 867.285 0.000 6 504.710 -20.000 7 504.710 -5.500 8 505.710 -5.500 9 505.710 -20.000 10 529.510 -20.000 11 959.785 -70.000 12 505.710 -70.000 13 0.000 -70.000 14 504.710 -70.000 不同土性区域数 = 6 区号 土类型 Kx Ky Alfa 节点编号 (m/d) (m/d) (度) 1 砾砂 2.59400

60、 2.59400 25.000 (-2,-1,1,2,3,4,5,-20,-19,-18,-17,-16,-15,-14,-13,-12,-11,-10,-9,-8,-7,-6,-5,-4,-3,) 2 角砾 68.00000 68.00000 0.000 (-21,-20,5,-22,) 3 粘土 0.00068 0.00068 0.000 (3,2,1,6,7,8,9,10,4,) 4 砾砂 8.00000 8.00000 0.000 (11,-23,-22,5,4,10,9,12,) 5 砾砂 2.59400 2.59400 25.000 (0,13,14,6,1,-1,) 6 砾砂 0