土石坝实训文档

1、湖南水利水电职业技术学院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power综合实训成果书班 级：13级水建一班姓 名： 庄 蕾学 号：201302010031指导老师：王菜刚任务下达日期：2015年6月1日 设计完成日期：2015年6月7日目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第一章、设计任务书-3- HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 第二章、基本资料及设计数据-5-2.1设计资料-5-水位-5- H

2、YPERLINK l bookmark48 o Current Document 2.3气象资料-5- HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 2.4筑坝材料及坝基岩石物理力学性质-5- HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 第三章、土坝类型及剖面基本尺寸拟定-6-3.1坝顶高程-6-坝坡-7- HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 3.3排水设施-7-3.4 心墙-7-第四章、渗流计算-8-4.1渗流分析的方法-8- HYPERLINK l bookmark

3、79 o Current Document 4.2单宽流量计算公式-8- HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 浸润线计算公式-8-第五章、坝坡稳定分析-9-第一章、设计任务书一、题目土石坝课程设计二、设计资料某水利枢纽，拟定坝型为土质心墙坝，其任务以防洪为主，兼顾发电，灌溉的要求， 大坝为3级建筑物，基本资料如下：1，水电规划成果。上游设计洪水位355.0m，相应的下游水位为328m；上游校核洪水 位356.3m，相应的下游水位为329m；正常高水位354m；死水位339.5m。地址资料。河床高程328m，约有12m的淤泥层，清基后的最低高程为3

4、26m。基 岩为石灰岩，节理裂隙少，地质构造良好。拟定粘土心墙的渗透系瓠=1.0*10A(-6)cm/s，坝 壳沙壤土的渗透系数 k=1.0*10A(-4)cm/s，土壤的摩擦角W =20.1 ，c=15kpa，湿容重Y m=19.5kN/m3，浮容重 Y=10.5kN/m3，饱和容重 Y sat=20.5kN/m3。其他资料。建议下游设堆石排水棱体，下游坝坡坡比建议1： 2.5。风区长度D=900m， 多年平均最大风速15m/s。三、设计容大坝基本剖面的设计大坝渗流分析，只算设计洪水位采用瑞典圆弧法进行大坝下游坝坡稳定计算，只算设计洪水位四、设计要求计算书应书写清楚，字体工整，主要计算步骤、

5、计算公式、计算简图均应列入，并尽 量利用表格编制计算过程。图纸应整洁，线条及字体应规，并在规定时间完成。五、时间安排2014年至2015年 第二学期 第14周上课次数第一节第二节周一任务熟悉及基本知识复习土石坝基本尺寸计算周二渗流分析渗流分析周三稳定计算稳定计算周四图纸整理，文本整理图纸整理，文本整理周五实训答辩实训答辩六、课题完成后应提交的资料每位同学按规定的有关格式独立完成上述设计任务的成果一份，包括：（1）设计说明书。要求说明设计的步骤、依据的理论、采用的公式或方法，必要时将计算成 果列入表格。（2）设计图纸为CAD绘制的基本剖面图，渗流分析计算图，瑞典圆弧法稳定分析图纸。（3）实训日志

6、及实训心得报告。七、成绩考核成绩考核、成绩评定分为：优、良、中、及格、不及格五等级，实训考勤30%，期中实训表现占30%，成果作业站40%。八、装订请将以下容装订成册（A4纸打印），前后顺序如下：1封面2目录设计任务书实训报告5图纸6实训总结第二章、基本资料及设计数据2.1设计资料某水利枢纽，拟定坝型为土质心墙坝，其任务以防洪为主，兼顾发电，灌溉 的要求，大坝为3级建筑物，基本资料如下：1，水电规划成果。上游设计洪水位355.0m，相应的下游水位为328m；上游 校核洪水位356.3m，相应的下游水位为329m；正常高水位354m；死水位339.5m。地址资料。河床高程328m，约有12m的淤

7、泥层，清基后的最低高程为 326m。基岩为石灰岩，节理裂隙少，地质构造良好。拟定粘土心墙的渗透系数 k=1.0*10”(-6)cm/s，坝壳沙壤土的渗透系数k=1.0*10”(-4)cm/s，土壤的摩擦 角 W=20.1，c=15kpa，湿容重 ym=19.5kN/m3，浮容重 Y 二 10.5kN/m3，饱和 容重 Ysat=20.5kN/m3。其他资料。建议下游设堆石排水棱体，下游坝坡坡比建议1： 2.5。风区 长度D=900m，多年平均最大风速15m/s。2.2水位死水位：339.5m；正常蓄水位354.0m；设计洪水位：355.0m；校核洪水位：356.3m;正常蓄水时下游无水；设计洪

8、水时下游水位：328m；校核洪水时下游水位：329m。2.3气象资料校核洪水情况下平均最大风速15m/s；正常蓄水位及设计洪水情况下最大风 速为30m/s，水库吹程D=900m。采用公式进行波浪要素：波高和波长的计算,情况如下为：1、设计洪水时：平均波高hm=0.46m，平均波长Lm=14.2m3、校核洪水时：平均波高hm=0.22m，平均波长Lm=6.7m2.4筑坝材料及坝基岩石物理力学性质摩擦角( )=20.1湿容重=19.5浮容重=10.5饱和容重=20.5粘聚力c=15kapa第三章、土坝类型及剖面基本尺寸拟定3.1坝顶高程坝顶高程由水库静水位加波浪爬高和壅水面高度及安全加高确定。坝顶

9、高程 或坝顶上游防浪墙顶的高程按下式计算：坝顶高程二设计洪水位+正常运用条件的设二校核洪水位+非常运用条件的非二正常蓄水位+非常运用条件的非+ 震坝顶静水位超高值按下式计算：丫 = R +。+人式中：R 波浪在坝坡上的设计爬高，m；e 风壅水面高度，m；A安全加高，m。该坝的级别为III级，则正常运行的安全加高A=0.7m,非常运行的安全加高A=0.4m。风壅水面高度的计算：e =住2? cos b2 gHm式中：K综合摩阻系数，取3.6x 10-6 ；v计算风速，正常运用条件下的5级坝，采用多年平均离地面10m高的 最大风速的1.5倍，非常运用条件下，采用多年平均年最大风速；D风区长度，为1

10、00m；B 计算风向与坝轴线法线的夹角；Hm水域平均水深27m，取坝前水深的2/3，为18m。波高和波长的计算，在三种设计工况下分别为：1、设计洪水时：平均波高hm=0.46m，平均波长Lm=14.2m2、校核洪水时：平均波高hm=0.22m，平均波长Lm=6.7m平均波浪爬高的计算R 二m (1 + m2，m mRm 平均波浪爬高，m；m 单坡的坡度系数，取3.0;KA 斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型为砌石，取K广0775 ;Kv 经验系数。最终计算成果:坝顶高程计算运用情况静水位H （m）R （m）e （m）A（m）超高 Y（m）坝顶高程 H（m）设计洪水3552.855978 357

11、.8524259782坝高取326较大值1.296102 357.59为357.8559780536102122.150 0.00547365 50458 0.7570.894 0.001校核洪水 356.3 72590 37614 0.4673.2坝坡因最大坝高约356.3-326.0=30.3m,故采用二级变坡。（1）上游坝坡：从坝顶到坝踵依次为1:2.5（2）下游坝坡：从坝顶到坝踵依次为1:2.5（3）马道:马道高程为343m，马道宽度取2m，设0.3mX0.3m排水沟。3.3排水设施堆石棱体排水尺寸确定：顶宽2.0m，坡1： 1.5，外坡1： 2，顶部最高水位须高出下游最高水位对I、

12、二级坝不小于1.0m，对III、W、V级大坝不小于0.5m.由已知条件可知，此次设计大坝为III级大坝通过校核洪水位356.3m，相应 下游最高洪水位为329.00m，超高取1.5m，所以顶部高程为329.00+1.5=330.5m。 3.4心墙心墙尺寸确定：心墙比校核洪水位校高0.5m，所以顶部高程为356.3.00+0.5m=356.8m,坝款 取4米，坡度两边都取1： 0.15。第四章、渗流计算4.1渗流分析的方法采用水力学法进行土坝渗流计算。求解渗流流量和浸润线方程。4.2单宽流量计算公式k (H2 h2)qe(H 叩(其中3为防渗体的等效宽度)通过心墙的单宽流量二2Lk (h 2 H

13、 2) q e2通过心墙下游坝壳的单宽流量为二2L，联立二式得：he=8.187239746q=4.48938E-054.3浸润线计算公式本设计仅对河槽截面处进行最大断面的渗流计算，并假设地基为不透水。采用的公式：y 凹X H 2= k + 2x和y数值X010203040506070.2y=23.6026046034.6858851725.5620391746.3178350486.9924101437.6074016288.187239746第五章、坝坡稳定分析5.1稳定计算条件本设计粘土心墙坝，在正常蓄水位稳定渗流条件下，采用圆弧滑动面稳定计 算方法：5.2稳定计算原理假定滑裂面为圆柱面

14、，将滑动面土体看做刚涂脱落，土体绕滑动面的圆 心转动即为边坡失稳。5.3稳定计算结果表土条编号再度自sin F iCOS P Lhlih2i.V nhl ih2iTeat h2i(4-)cos 3 ianW (O+)sinB也煲）弗1|U16. o3. 317. b4L. JYHU. (61. 774=56413U10.104=0. 994：oS. 33. m172.840. 430. 9257T. 54B5759226.296002632120. 20S0. 97S2112. 3220. 5皿充59. 5509. S34043035S. 2277540C卜0. 2320. 9565li1.

15、2270.112. IE23. 7B98. 72746057S3. B726163242-L0.407 0.9135153284.7C095 7426893F0.50.8662H25R. 2c.081.78992406129. D306451E3170. 6020. 79SB11)205.1C059.93577299123. 402692170. 6时0. 71965. 1j泱.uoC026. 07207519bB.73511121E0.809 0.5882D. 1J1.125C00.2420441620. 909949379-1-A-A. 10. 9945L Z1理

16、.-432. 55书.而42. 552GS723-1 5. 4G0S314-2-12-0. 210. 97S22. 5L. 24. 12. 3125. 3121. 67501193-15. 1252931合计655.206B11957T. 6S13369弘L【-87. 50133333安全系数&=1. t45579109课程总结报告为期一周的课程设计终于在紧的节奏中接近尾声，一周的时间， 同学们都受益匪浅，它是繁忙的，但更是充实的。课程设计，是土石坝设计课程，主要是复习相关知识点。它 牵涉到了两年来所学的有关水工建筑物方面课程如工程制图、工 程力学、工程地质与土力学特别是水工建筑物的容，还牵 涉到了未曾学习的材料力学等课程容，可以说它是对两年来前面 所学各课程的一个很好总结，更是一个前所未有的实践性挑战！一周的时间，是漫长的。可以看出，一天天，同学们大都是一步 步熬过来的，因为同学们在设计时对太多东西都不是很确定，像对闸 底板的选材及对闸室的校核等部分容我们未曾做过，这要花费我们一 部分时间去一点一点儿的查找资料学习，在加上校核的反复性，说是 熬过来的一点儿也不为过。但一周的时间，也是短暂的。超负荷的工 作量，让我们从早上9点到晚上将近10点除了吃饭把所有的时间都 泡在了土石坝设计教室中，但仍然感觉时间是那么的不够用。无论如