坝体稳定计算书

1、坝顶高程及护坡计算根据碾压式土石坝设计规范 （ SL274-2001） ，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用条件计算，取其最大值：正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高； 设计洪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的坝顶超高。考虑坝前水深、风区长度、坝坡等因素的不同，分别计算安全加固前后主坝及一、二、三副坝的坝顶高程。计算波浪要素所用的设计风速的取值：正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的 1.5 倍；对于非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。根据水库所处的地理位置，多年平均年最大风速值采用 15.2m/s 计算。主坝风区长度为886m,西营副坝风区长度为

2、200m,马尾副坝风区长度为330m采用公式法进行计算。坝顶超高计算根据碾压式土石坝设计规范SL274 2001，坝顶在水库静水位的超高应按下式计算：y=R+e+A式中：R最大波浪在坝坡上的爬高（m） ；e 最大风壅水面高度（m） ；A 安全超高（ m） ，对于 3 级土石坝，设计工况时A=0.7m ，校核工况时A=0.4m ；加固前坝顶超高的计算计算参数各大坝计算采用的参数见表121.1-2计算工况水位(m)坝前水深 (m)平均水深h (m)风速Vw (m/s)吹程(m)边坡m糙率KA超高(m)正常蓄水位地 震工况13.511.58.1215.28660.70.91.5设计50年一遇 洪水1

3、5.2913.298.4622.88660.70.90.7校核1000年一 遇洪水16.2314.239.415.28660.70.90.4表1.2.1.2西营副坝加固前波浪护坡计算参数表计算工况水位(m)坝前水深平均水深h (m)风速Vw (m/s)吹程(m)边坡m糙率KA超高(m)正常蓄水位地 震工况13.54.54.515.220020.81.5设计50年一遇 洪水15.295.295.2922.820020.80.7校核1000年一 遇洪水16.236.236.2315.220020.80.4加固前坝顶高程复核各坝坝顶高程计算成果见表122.1-2表1.2.2.1主坝加固前坝顶高程计算

4、成果表项目正常蓄水位 地震工况设计50年, 遇洪水校核1000年 一遇洪水备注水位(m)13.515.2916.23累积概率爬高R(m)0.7591.2450.753风壅水向图度e(m)0.0030.0060.003安全加高A(m)1.50.70.4坝顶超图y(m)2.2621.9511.155坝顶图程(m)15.76217.24117.385从表1.2.2.1可以看出，校核工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程范的要求。表1.2.2.2西营副坝加固前坝顶高程计算成果表项目正常蓄水位 地震工况设计50年, 遇洪水校核1000年 一遇洪水备注水位(m)13.5015.2916.23累积概率爬高R(

5、m)0.5430.9330.494风壅水闻图度e(m)0.0020.0040.001安全加高A(m)1.50.70.4坝顶超图y(m)2.0451.6370.895坝顶图程(m)15.54516.92717.125从表1.2.2.2可以看出，校核工况下西营副坝坝顶高程最大，所以坝顶 高程取17.125m,西营副坝现状坝顶高程16.917.75m,无防浪墙，现有坝顶 高程不完全满足现行规范要求。马尾副坝，实际上是一个浆砌石防洪墙，墙后有约2.23.0m宽的土坝, 浆砌石防洪墙顶高程为16.50m,小于校核洪水位，所以现有坝顶高程不满足 现行规范要求。加固后波浪护坡的计算计算参数各大坝上游护坡加固

6、后计算参数见表 1.3.1.13 ,表1.2.1.1主坝加固后波浪护坡计算参数表计算工况水位(m)坝前水深 (m)平均水深h (m)风速Vw (m/s)吹程(m)边坡m糙率KA超高(m)正常蓄水位地 震工况13.511.58.1215.286620.91.5设计50年一遇 洪水15.2912.798.4622.886620.90.7校核1000年一 遇洪水16.2313.739.415.286620.90.4计算工况水位(m)坝前水深平均水深h (m)风速Vw (m/s)吹程(m)边坡m糙率KA超高(m)正常蓄水位地 震工况13.54.54.515.22002.50.91.5设计50年一遇 洪

7、水15.295.295.2922.82002.50.90.7校核1000年一 遇洪水16.236.236.2315.22002.50.90.4表1.2.1.3马尾副坝加固前波浪护坡计算参数表计算工况水位(m)坝前水深平均水深h (m)风速Vw (m/s)吹程(m)边坡m糙率KA超高(m)正常蓄水位地 震工况13.55.55.515.23302.50.91.5设计50年一遇 洪水15.297.297.2922.83302.50.90.7校核1000年一 遇洪水16.238.238.2315.23302.50.90.4加固后坝顶高程复核各坝坝顶高程计算成果见表1.321-3表1.3.2.1主坝加固

8、后坝顶高程计算成果表项目正常蓄水位 地震工况设计50年, 遇洪水校核1000年 一遇洪水备注水位(m)13.515.2916.23累积概率爬高R(m)0.7591.7741.068风壅水闻图度e(m)0.0030.0070.003安全加高A(m)1.50.70.4坝顶超图y(m)2.2622.481.47坝顶图程(m)15.76217.7717.70从表1.3.2.1可以看出，设计工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.70m,小于加固后防浪墙顶高程17.80m,满足现行规范的要求。项目正常蓄水位 地震工况设计50年, 遇洪水校核1000年 一遇洪水备注水位(m)13.5015.2916.

9、23累积概率爬高R(m)0.5120.8570.490风壅水闻图度e(m)0.0020.0030.001安全加高A(m)1.50.70.4坝顶超图y(m)2.0141.560.891坝顶图程(m)15.51416.8517.121从表1.3.2.2可以看出，校核工况下 副坝坝顶高程最大，所以坝顶高 程取17.121m,小于加固后坝顶高程17.20m,满足现行规范的要求。表1.3.2.3马尾副坝加固后坝顶高程计算成果表项目正常蓄水位 地震工况设计50年, 遇洪水校核1000年 一遇洪水备注水位(m)13.5015.2916.23累积概率爬高R(m)0.6201.0460.594风壅水闻图度e(m

10、)0.0020.0040.001安全加高A(m)1.50.70.4坝顶超图y(m)1.3231.7510.996坝顶图程(m)14.82317.04117.226从表1.3.2.3可以看出，校核工况下二副坝坝顶高程最大，所以坝顶高 程取17.226m,小于加固后坝顶高程17.30m,满足现行规范的要求。护坡计算西坑水库各大坝均采用硅护坡加固，面板厚度t按下式计算：式中刀系数，对整体式大块面板取 1.0,对装配式护面板取1.1;hp式一累积频率为1%的波高，m;b式一沿坝坡向板长，m;板的密度，t/m3Lm平均波长根据新疆水利水电程序集中 波浪护坡计算程序K5的计算结果，各坝硅护坡面板厚度见下表

11、：表1.3.3.1碎护坡厚度计算成果表单位：m正常工况设计工况校核工况备注主坝0.0630.1130.063.坝坡渗流及稳定分析计算原理和方法根据碾压式土石坝设计规范(SL274 2001),坝体抗滑稳定复核采用 简化毕肖普法。稳定渗流期应用有效应力法计算，施工期和库水位降落期应 同时用有效应力法和总应力法，以较小的安全系数为准。简化毕肖普法计算公式为：W V sec ubsec tg / c/bsec 1/1 tan tan /KK W V sin M C/R c式中：W土条重量；V垂直地震惯性力(向上为负，向下为正)；u作用于土条底面的孔隙压力；条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹

12、角；b土条宽度；c、土条底面的有效应力抗剪强度指标；Mc水平地震惯性力对圆心的力矩；R圆弧半径。静力计算时，地震惯性力应等于零。若采用总应法，孔隙压力 u=0,其 相应的抗剪强度指标采用总应力强度指标。坝体土条条块重量及孔隙压力的计算等均应按碾压式土石坝设计规范(SL2742001)附录 D.2.3 执行计算工况本次坝坡渗流及稳定分析，按以下七种工况考虑：上游为正常蓄水位13.50m和相应下游水位的上、下游坝坡；上游为设计洪水位15.23m和相应下游水位的上、下游坝坡；上游为校核洪水位16.17m和相应下游水位的上、下游坝坡；施工期完建期的上、下游坝坡。库水位从正常蓄水位13.50m 降至死水

13、位时的上游坝坡；库水位从校核洪水位16.17m 降至正常蓄水位13.50m 时的上游坝坡；上游为正常蓄水位13.50m遇地震时的上、下游坝坡。其中两种工况属于正常运用条件，四种工况属于非常运用 条件I，工况属于非常运用条件II。计算断面选择和计算参数选取本次设计根据坝体高度、长度、地质条件的不同，主坝选择了两个计算断面，两个副坝各选择了一个计算断面，总 4 个断面进行渗流和抗滑稳定计算复核。各土层地质参取均采用地质报告成果，详见表2.4.2.1。计算结果及分析渗流计算渗流计算采用河海大学工程力学研究所编写的“水工结构有限元分析系统Autobank v5.5（网络版）”进行，计算方法采用有限元法

14、。主坝渗流出逸坡降、 渗流量计算成果见表：计算，况坝别正常蓄水位13.50m设计洪水为15.29m校核水位16.23m主坝 (0+125)出逸点高程（m）2.572.832.96坝体出逸比降2.581.041.14坝基出逸比降0.120.140.17渗流量100142164主坝 (0+175)出逸点高程（m）2.753.003.13坝体出逸比降0.090.100.94坝基出逸比降0.010.010.21渗流量139187214注：表中渗流量单位为10-5m3/（s.m）。主坝渗流出口均落在反滤体上游面。马尾副坝在正常水位（13.50）时，水位低于坝基高程（14.30）,不存在 渗流安全问题；在

15、设计水位（15.29）和校核水位（16.23）时，计算成果见下 表：表2.4.1.2加固后马尾坝渗流计算成果表、计算，况 坝别设计洪水为15.29m校核水位16.23m马尾副 坝出逸点高程（m）14.1814.18坝体出逸比降0.070.16坝基出逸比降0.030.04渗流量25.348.5注：表中渗流量单位为10-5m3/（s.m）。西营副坝坝体很长，坝基高程为15.00，不会发生渗流安全问题。根据坝体颗分结果， 该坝填土属重壤土， 依据 水工设计手册 4 土石坝4-65 页，土石坝第六节坝体防渗结构，对于良好压实的壤土，允许渗透比降为 46。因此，出逸点渗透破坏判断标准为：排水棱体以下出逸

16、比降不大于4 ， 排水棱体以上坝坡及下游坝基表面的出逸比降不大于地质报告提供的容许值，则不会发生渗透破坏。从计算结果来看加固后出逸比降、渗漏量，均在 正常范围，加固方案可性。2.4.2 坝坡稳定计算稳定分析计算采用水利部黄委设计院和河海大学工程力学研究所联合研制的 土石坝稳定分析系统HH-Slope 12（网络版）”软件进行，用有效单元法 计算。加固后坝坡稳定计算结果见表2.4.2.2。依据碾压式土石坝设计规范SL274-2001,采用简化毕肖普法计算，3 级土坝正常运用条件下抗滑稳定安全系数不得小于1.3,非常运用条件I抗滑稳定安全系数不得小于1.2,非常运用条件H （地震工况）不小于1.1

17、5。坝别地层名称施工完建期 总应力指标骤降期 总应力指标启效应力指标渗透系数（cm/s）湿容重饱和容 重孔隙 率CuuCcucuC/大值小值(kN/m 3)(kN/m 3)n主坝(0+125)堤身料场土I30.136.129.036.533.038.01.6e-41e-418.6620.860.2992填筑土n1017.015232523.55.61e-44.48e-518.518.950.4273堤基粉质粘土出10.213.2101813222.04e-62.04e-618.818.990.4166粗砂W0280300328.21e-33.4e-321.822.130.2948全风化岩V25

18、202322.430268.2e-56e-618.919.510.3027主坝(0+175)堤身料场土I30.136.129.036.533.038.01.6e-4d -41e18.6620.860.2992填筑土n1017.015232523.55.61e-44.48e-518.518.950.4273堤基淤泥m8510151420.54.5e-54.5e-515.515.700.6189粉质粘土W10.213.2101813222.04e-62.04e-618.818.990.4166粗砂V0280300328.21e-33.4e-321.822.130.2948残积土VI2018252025244.32e-48.51e-517.818.730.4580马尾 副坝堤身料场土I30.136.129.036.533.038.01.6e-41e-418.6620.860.2993残积土n1518102010245.5e-45.5e-416.518.760.4726西营 副坝堤身料场土I30.136.129.036.533.038.01.6e-41e-418.6620.860.2992填筑土n101715232523.55.5e-45.5e-416.518.760.4726堤基残积土m2018252020251.35e-42.58e-517.919.080.45