水利水电工程设计论文之开题报告

1、PAGE 中国农业大大学现代代远程教教育毕业论文（设设计）论文题目 水库库土石坝坝水利工工程规划划与设计计学 生 胡兴兴伟 指导教师 吴国国胜专 业 水利利水电工工程层 次 专升本 批 次 0511学 号 W11104405113155200009学习中心 北京京农林科科学院 工作单位 北京京住总第第四开发发建设有有限公司司2010年年 7 月中国农业大大学网络络教育学学院制 PAGE I独创性声明明本人声明所所呈交的的毕业论文文（设计计）是我我个人进进行的研研究工作作及取得得的研究究成果。尽尽我所知知，除了了文中特特别加以以标注和和致谢的的地方外外，论文文（设计计）中不不包含其其他人已已经发

2、表表或撰写写过的研研究成果果，也不不包含为为获得中中国农业业大学或或其它教教育机构构的学位位或证书书而使用用过的材材料。与与我一同同工作的的同志对对本研究究所做的的任何贡贡献均已已在毕业业论文（设设计）中中作了明明确的说说明并表表示了谢谢意。学生签名： 胡兴伟伟 时间： 20110年7月28 日关于论文（设设计）使使用授权权的说明明本人完全了了解中中国农业业大学网网络教育育学院本本、专科科毕业论论文（设设计）工工作条例例（暂行行规定）对对：“成绩为优优秀毕业业论文（设设计），网网络教育育学院将将有权选选取部分分论文（设设计）全全文汇编编成集或或者在网网上公开开发布。如如因著作作权发生生纠纷，由

3、由学生本本人负责责”完全认认可，并并同意中中国农业业大学网网络教育育学院可可以以不不同方式式在不同同媒体上上发表、传传播毕业业论文（设设计）的的全部或或部分内内容。中中国农业业大学网网络教育育学院有有权保留留送交论论文（设设计）的的复印件件和磁盘盘，允许许论文（设设计）被被查阅和和借阅，可可以采用用影印、缩缩印或扫扫描等复复制手段段保存、汇汇编论文文（设计计）。保密的毕毕业论文文（设计计）在解解密后应应遵守此此协议学生签名：胡兴伟伟 时间： 20010年7月28日密级：（请请注明密密级及保保密期限限）PAGE 摘要本设计以实实例系统统阐述了了水库土石石坝水利利工程规规划与设设计的内内容与方方法

4、，通通过基本本资料确确定工程程的等别别、水工工建筑物物级别，坝坝轴线的的位置，坝坝型的选选择，剖剖面拟定定详细确确定了坝坝顶的宽宽度、坝坝顶的高高程、坝坝坡及平平台以及及路面、排排水、防防浪墙、缘缘石等的的型式和和尺寸，并并采用水水力学法法对坝体体进行了了渗透稳稳定分析析，采用用折线滑滑动法对对坝坡进进行了抗抗滑稳定定计算，最最后确定定了溢洪洪道形式式和细部部尺寸。本本次设计计中重点点阐述了了渗流计计算的任任务、方方法和原原理，并并列出了了详细的的计算过过程。关键词：土土石坝 溢洪道道水利工工程 PAGE 16目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc1894685

5、12摘要 HYPERLINK l _Toc1894685131 设计区区域概况况 PAGEREF _Toc189468513 h 2 HYPERLINK l _Toc1894685141.1 工工程任务务和效益益 PAGEREF _Toc189468514 h 2 HYPERLINK l _Toc1894685151.2 基基本资料料 PAGEREF _Toc189468515 h 2 HYPERLINK l _Toc1894685172枢纽布置置 PAGEREF _Toc189468517 h 3 HYPERLINK l _Toc1894685182.1 工工程标准准 PAGEREF _To

6、c189468518 h 3 HYPERLINK l _Toc1894685212.2 坝坝轴线选选择 PAGEREF _Toc189468521 h 4 HYPERLINK l _Toc1894685222.3 坝坝型选择择 PAGEREF _Toc189468522 h 5 HYPERLINK l _Toc1894685232.4 枢枢纽布置置 PAGEREF _Toc189468523 h 5 HYPERLINK l _Toc1894685243坝工设计计 PAGEREF _Toc189468524 h 6 HYPERLINK l _Toc1894685253.1 挡挡水坝体体断面设设计

7、 PAGEREF _Toc189468525 h 6 HYPERLINK l _Toc1894685313.2 细细部构造造设计 PAGEREF _Toc189468531 h 99 HYPERLINK l _Toc1894685383.3 土土坝与坝坝基、岸岸坡的连连接 PAGEREF _Toc189468538 h 122 HYPERLINK l _Toc1894685413.4 渗渗流计算算 PAGEREF _Toc189468541 h 12 HYPERLINK l _Toc1894685463.5稳定定计算 PAGEREF _Toc189468546 h 116 HYPERLINK

8、l _Toc1894685504泄水建筑筑物布置置 PAGEREF _Toc189468550 h 20 HYPERLINK l _Toc1894685514.1溢洪洪道的布布置 PAGEREF _Toc189468551 h 200 HYPERLINK l _Toc1894685524.2溢洪洪道的设设计 PAGEREF _Toc189468552 h 200 HYPERLINK l _Toc1894685564.3溢洪洪道的结结构设计计 PAGEREF _Toc189468556 h 23 HYPERLINK l _Toc189468557参考文献 PAGEREF _Toc18946855

9、7 h 224 HYPERLINK l _Toc189468558致谢 PAGEREF _Toc189468558 h 24 HYPERLINK l _Toc1894685581设计区域域概况1.1 工工程任务务和效益益Z水库位于于QH河干干流上，水水库控制制面积449900km2，库容5.005亿m3。水水库以灌灌溉发电电为主，结结合防洪洪。灌溉溉面积1104万万亩，总总装机容容量3.1455万Kw。1.2 基基本资料料1.2.11 地形、地地质资料料. 地形形资料QH河为山山区性河河流，库库区两岸岸分水岭岭高程均均在8220m以以上，河河床底高高程在7700mm以下。右右岸山高高坡陡，左左

10、岸岸坡坡较缓，对对枢纽工工程布置置有利，筑筑坝在河河段较窄窄处，上上游开阔阔，蓄水水量大，蓄蓄水条件件好。. 地质质资料坝基为砂卵卵石，平平均厚度度5m，渗渗透系数数10-22cm/s。砂砂卵石下下为砂岩岩、粉砂砂岩，新新鲜基岩岩透水性性不大。未未发现大大的构造造断裂，地地层分布布详见ZF土坝坝坝线工程程地质剖剖面图，如如附图6。1.2.22 水文、水水利计算算资料1、设计洪洪水位7768.1m，下游游水位7700.55mm。2、校核洪洪水位7770.4m，下游游水位7705.60mm。3、设计下下泄流量量20000m33/s(其中溢溢洪道8815mm3/ss)，校校核下泄泄流量668300m

11、3/s(其其中溢洪洪道56600mm3/ss)。4、死水位位737.0m，死库库容1.051088m3。1.2.33 气象、地地理资料料1、多年平平均最大大风速99m/s，相相应于设设计洪水水位的吹吹程为55.5KKm，相相应于校校核洪水水位的吹吹程为77.5KKm。2、多年平平均最大大冻土深深度1.0m。3、地震烈烈度6度。1.2.33 建筑材材料. 土石石料分布布、储藏藏情况库区及坝址址下游土土石料丰丰富，满满足修建建当地材材料坝要要求。坝坝址上游游均有土土料场，平平均运距距小于11.5KKm。砂砂砾料主主要分布布在河滩滩上，储储量为22051044m3。. 筑坝坝材料物物理力学学指标表1

12、.1 筑坝材材料物理理力学指指标表筑坝材料坝体坝基土料砂砾料堆石砂砾料黄土比重2.752.70重度湿重度(KKN/mm3)16.518.018.018.016.0饱和重度(KN/m3)19.820.820.319.1孔隙率0.330.33内摩擦角施工期总应力10有效应力22稳定渗流期期有效应力2331403120水位降落有效应力23粘聚力C(KPaa)20渗透系数KK(cmm/s)110-6110-2110-22枢纽布置置2.1 工工程标准准2.1.11 枢纽等等别查水利水水电工程程等级划划分及洪洪水标准准（SL2252-20000），根根据设计计基本资资料可知知本工程程：水库库总库容容5.0

13、5亿立方方米，灌灌溉面积积104万亩，总总装机容容量3.1145万KW，水库库以灌溉溉发电为为主，结结合防洪洪，综合合此四方方面考虑虑，按水水利水电电工程等等级划分分及洪水水标准SL2252-20000中表2.1.11，确定定本工程程等别为为等，规规模属于于大（2）型。2.1.22水工建建筑物级级别及防防洪标准准土石坝枢纽纽设计的的主要水水工建筑筑物有：土坝、溢溢洪道，且且以上已已论证本本工程等等别为等，由由此查SL2252-20002中表2.2.11，确定定土坝、溢溢洪道均均为2级。按SL2552-220022中表3.2.11，挡水水建筑物物（土坝坝、溢洪洪道等）的的防洪标标准为500年设计

14、计，50000年校核核。2.2 坝坝轴线选选择坝轴线根据据坝址区区的地质质、地形形条件、坝坝型、坝坝基处理理方式、枢枢纽中各各建筑物物（特别别是泄洪洪建筑物物）的布布置、施施工条件件等，经经多方案案的技术术经济比比较确定定。按照照给定的的资料，主主要考虑虑上坝线线和下坝坝线两个个方案。该该部分内内容列表表2.1进行对对比说明明。如下下表所示示：表 2.11 坝轴线线对比分分析选择择说明表表方案因素上坝线下坝线地形条件坝址位于坝坝区中部部背斜的的西北，岩岩层倾向向QH河上游游，河床床宽约3300mm。坝址位于上上坝址同同一背斜斜的东南南翼，河河床宽1120mm，岩层层倾向QH河下游游。下游游左岸

15、有有体积约约4.551004m33的塌滑滑体，对对工程布布置有一一定影响响。地质条件砂卵石覆盖盖层平均均厚度55m，左左岸7330m高高程以上上为三级级阶地具具有中偏偏弱湿陷陷性。岩岩基未发发现大范范围的夹夹层，基基岩透水水性不大大。河床床中段及及近右岸岸地段，沿113-111-115-104-114各钻孔连线方向，在岩面下2147m深度范围内，有一透水带，下限最深至基岩下约80m。基岩透水性从上游向下游有逐渐增大趋势，左岸台地黄土与基岩交界处的砾岩透水性强。左岸单薄分水岭岩层应考虑排水，增加岩体稳定。左岸基岩有有一条宽宽2002500m呈北北北东方向向的强透透水带，右右岸单薄薄分水岭岭的透水

16、水性亦很很大，左左右岸岩岩石中等等透水带带下限均均可达岩岩面下880m左左右。河河床地段段基岩透透水性与与中等透透水带厚厚度具有有从上游游向下游游逐渐变变小的趋趋势。下下游发现现承压水水，二、三三级阶地地砾石层层透水性性与上坝坝线相同同，左岸岸坝脚靠靠近塌滑滑体，对对坝体稳稳定不利利。筑坝材料库区及坝址址下游土土石料储储量丰富富，平均均运距小小于1.5kmm，有利利于修建建当地材材料坝。施工条件河道较宽，便便于施工工河道较窄，施施工困难难枢纽布置导流泄洪洞洞有一定岩石石厚度，出出口段避避开塌滑滑体的东东边界，透透水性较较大，岩岩层倾向向下游，出出口段节节理发育育，宜采采取措施施予以处处理。出出

17、口段宜宜修建无无压洞，保保证出口口段岩体体稳定。溢洪道岩性主要为为坚硬的的细砂石石，溢洪洪道各部部分的抗抗滑稳定定条件好好。基础以下110左右为为砂质岩岩及夹泥泥层，且且单薄分分水岭岩岩层风化化严重，透透水性大大，对建建筑物安安全不利利。灌溉发电洞洞及枢纽纽电站基岩以厚层层粉砂岩岩为主，岩岩石完整整，透水水性不大大，洞顶顶以上岩岩层厚度度较小。电电站厂房房处岩石石风化厚厚度约56m，对其其产生的的渗漏及及土体坍坍塌需采采取必要要的措施施比较结果选用2.3 坝坝型选择择根据所给出出的基本本资料，大大坝坝型型选用土土石坝。根据防渗结结构的类类型，常常见土石石坝的形形式有心心墙土石石坝、斜斜墙土石石

18、坝、面面板坝、均均质坝等等。心墙坝是将将土质防防渗体设设在坝体体中央；斜心墙墙坝是土土质防渗渗体向上上游倾斜斜；斜墙墙坝是将将防渗体体设在坝坝体上游游面或接接近上游游面。斜斜心墙坝坝介于心心墙坝与与斜墙坝坝之间，同同时具有有两种坝坝的优缺缺点，施施工难度度大，多多用于高高土石坝坝，故本本设计不不选用此此种型式式。下面就针对对均质坝坝、土质质防渗心心墙坝和和土质防防渗斜墙墙坝，这这三种坝坝型列表表进行比比较，选选定坝型型，如表表2.2所示。表2.2 坝型对对比分析析选择说说明表方案因素均质坝土质防渗心心墙坝土质防渗斜斜墙坝地形条件多用于低坝坝适用于中高高坝适用于高坝坝地质条件适应变形能能力较强强

19、，对地地质条件件要求低低其抗震性能能和不均均匀沉陷陷的适应应性比心心墙坝差差工程量坝体由均一一的抗渗渗性能好好的土料料筑成，坝坝体整个个断面起起防渗作作用，故故防渗体体工程量量大。防渗体工程程量降低低。土质斜墙坝坝的上游游坝坡较较缓，防防渗体的的粘土用用量和坝坝体总工工程量一一般要比比土质心心墙坝大大。建筑材料坝体绝大部部分由大大体均一一的抗渗渗性能好好的土料料筑成，对对土料要要求高。坝体内设置置专门防防渗体，较较于均质质坝对材材料性能能要求低低。施工条件结构简单，施施工方便便，施工工碾压困困难，在在多雨的的条件下下受含水水量影响响，则更更难压实实。心墙坝由于于心墙设设在坝体体中部，施施工时就

20、就要求心心墙与坝坝体大体体同时填填筑，因因而两者者相互干干扰大，影影响施工工进度。斜墙坝的斜斜墙支承承在坝体体上游面面，可滞滞后坝体体施工，两两者相互互干扰小小。比较结果依据原始资资料，本本设计土土石坝为为中高坝坝，则不不适宜修修建均质质坝。粘粘土心墙墙坝比粘粘土斜墙墙坝用的的粘土少少，适应应变形能能力强。冬冬季施工工暖棚跨跨度小,移动和和升高方方便，抗抗震性能能好，抗抗御炸弹弹能力强强，与两两岸的连连接方便便。由于于该坝址址上下游游都有料料场,粘土心心墙坝的的施工干干扰相对对会减少少,综合考考虑选择择粘土心心墙坝。2.4 枢枢纽布置置根据选定的的坝轴线线从地形形、地质质、施工工、运用用等方面

21、面大致确确定建筑筑物（包包括大坝坝、溢洪洪道等）的的相对位位置和建建筑物型型式，确确定枢纽纽工程的的等级及及建筑物物等级。1、导流泄泄洪洞：其布置置主要考考虑地质质情况，避避开可能能的塌滑滑体，并并保证出出口和进进口的稳稳定，此此外还应应考虑岩岩体破碎碎程序及及其对岩岩体渗漏漏的影响响。布置置在左岸岸单薄分分水岭，沿沿洞线周周围岩石石厚度大大于3倍开挖挖洞径，出出口段已已避开塌塌滑体的的东边界界，沿线线岩层、岩岩性主要要为粉砂砂岩、细细砂岩及及砾岩，岩岩石较为为坚硬，坚坚固系数数Fk=0.441004Mppa,透水性性较大。岩岩层倾向向下游，出出口段节节理发育育，在导导流泄洪洪洞出口口及边坡坡

22、应采取取有效措措施予以以处理。由由于导流流洞沿线线岩体透透水性较较大，为为保证导导流泄洪洪洞岩体体稳定，建建议该段段修建无无压洞。2、溢洪道道：其布布置主要要考虑地地质情况况和水流流情况，不不仅要保保证建筑筑物的安安全，还还应尽量量减小开开挖工程程量。布布置在左左岸单薄薄分水岭岭，沿建建筑物轴轴线岩层层倾向下下游。岩岩性主要要为坚硬硬细砂岩岩，其中中软弱层层多为透透镜体，溢溢洪道挡挡水部分分的抗滑滑稳定条条件较好好。对溢溢洪道左左侧的挖挖边坡要要采取加加固稳定定的措施施。3、灌溉发发电洞布布置在左左岸东凹凹沟附近近三级阶阶地上。沿沿线基岩岩以厚层层粉砂岩岩为主，岩岩石完整整，透水水性不大大，洞

23、顶顶以上岩岩层厚度度较小。电电站厂房房处岩石石风化层层厚度约约56m，对对其产生生的渗漏漏及土体体坍塌应应采取必必要的工工程措施施。具体体布置详详见枢纽纽平面布布置图附附图5(ZZF坝址区区地形图图)3坝工设计计3.1 挡挡水坝体体断面设设计土石坝基本本剖面尺尺寸主要要包括：坝顶高高程、坝坝顶宽度度、上下下游边坡坡、防渗渗和排水水设备基基本尺寸寸等。3.1.11 坝顶宽宽度依据碾压压式土石石坝设计计规范SL2274-20001规定：坝顶宽宽度应根根据构造造、施工工、运行行和抗震震等因素素确定。如如无特殊殊要求，高高坝的顶顶部宽度度可选用用1015m，中低低坝可选选用510m。根据据原始资资料，

24、该该坝为中中坝，坝坝顶无交交通要求求，故该该坝坝顶顶宽度拟拟定为110m。3.1.22 坝顶高高程坝顶高程等等于水库库静水位位与坝顶顶超高之之和，应应考虑正正常蓄水水情况、校校核洪水水情况和和地震情情况，取取其最大大值。本本次设计计不考虑虑地震情情况。1. 计算算正常运运用情况况下的坝坝顶超高高 Y坝顶高程由由水库静静水位加加上风壅壅增水高高度、坝坝面波浪浪爬高、坝坝体沉降降量、防防浪墙高高及安全全超高决决定。YReeA 式中：Y坝顶超超高，m；R最大波波浪在坝坝坡上的的爬高，m；e最大风风雍水面面高度，m；A安全加加高，m；（1）最大大波浪在在坝坡上上的爬高高 R平均爬高值值Rm按下式式计算

25、：（3-1）式中：Rmm平均波波浪爬高高，m；K斜坡坡的糙率率渗性系系数，根根据护面面类型查查得；KW经验验系数；hm、Lmm波浪的的平均波波高和平平均波长长，m，按莆莆田试验验公式确确定；m坡度系系数。1)波浪的的平均波波高 hmm波浪的波高高h和平均均波长Lm可采用用官厅水水库公式式计算g(2hll)/V2=0.000766V-11/122(gDD/V2)1/33g(2lll)/V2=0.3331VV-1/2.115(ggD/V2)1/33.755式中：2hhl当当gD/V2=220250时，为为累计频频率5%时的波波高； 当gD/V2=225010000时，为为累计频频率10%时的波波高

26、； V计算算风速，m/s。正常情况采用50年一遇风速或多年最大风速的1.52.0倍，校核情况采用多年平均最大风速。本次设计正常情况风速采用多年平均最大风速的1.5倍，1.59=13.5 m/s，校核情况采用多年平均最大风速9m/s。D吹程，相相应于设设计洪水水位的吹吹程为555000m，相相应于校校核洪水水位的吹吹程为775000m。h =2 h LL=0.00776V(-1/112)(gD/V2)1/33V2/g=0.0007613.5(-1/112) (9.80055500/13.52)1/3313.52/9.880=00.7558（m） gD/V22=9.8055000/113.552=

27、2296所求2 hh L 为10%累计频频率的波波高。Lm=2LLL=00.3331V(-1/22.155) (gD/V2)1/33.755V22/g =0.333113.5(-1/22.155) (9.880555000/133.522)1/3.775113.552/99.800=8.366（m）已知设计洪洪水位7768.10mm，由附附图6-坝线工工程地质质剖面图图查得，坝坝底高程程取在6699.00mm处，则则坝前水水深 H=7688.100-6999.000=669.110m，水水域平均均水深Hm=69.10/2 =334.555m；h/Hm=0.7758/34.55=0.002199

28、71.4/66=111.9mm。心墙与上、下下游坝体体之间，应应设置足足够厚度度的过渡渡层或反反滤层，以以防渗流流将心墙墙粘土颗颗粒带走走，并利利于与坝坝壳紧密密结合。过过渡层或或反滤导导层，从从心墙底底部一直直延伸到到顶部。反反滤层一一般由13层级配配均匀、耐耐风化的的砂、砾砾、卵石石或碎石石构成，每每层粒径径随渗流流方向而而增大。水水平反滤滤层的最最小厚度度为0.3m，铅铅直或倾倾斜反滤滤层的最最小厚度度为0.5m。本本设计采采取3层反滤滤层形式式：d1=0.2251mmm厚0.115m，d2=15mmm厚0.115m，d3=520mmm厚0.225m。反滤层构造造如图3.3所示。3.2.

29、33 坝基防防渗土石坝修建建在砂卵卵石地基基上时，地地基的承承载力通通常是足足够的，而而且地基基因压缩缩产生的的沉降量量一般也也不大。总总的说来来，对砂砂卵石地地基的处处理主要要是解决决防渗问问题，通通过采取取“上堵”、“下排”相结合合的措施施，达到到控制地地基渗流流的目的的。土石石坝渗流流控制的的基本方方式有垂垂直防渗渗、水平平防渗和和排水减减压。垂垂直防渗渗设施能能可靠而而有效地地截断坝坝基渗透透水流，解解决坝基基防渗问问题，在在技术条条件可能能而又经经济合理理时，应应优先采采用。垂直防渗可可采取黏黏性土截截水槽、混混凝土截截水墙、混混凝土防防渗墙、水水泥黏土土灌浆帷帷幕等基基本形式式。黏

30、性性土截水水槽适用用于：当当透水砂砂卵石覆覆盖层深深度在1015mm以内，最最多不超超过200m时，其其结构简简单、工工作可靠靠，防渗渗效果好好；当砂砂卵石深深度小于于30mm时，如如果采用用黏性土土截水槽槽，则开开挖工程程太大，施施工排水水比较困困难，此此时可用用混凝土土截水墙墙防渗措措施；当当坝基砂砂卵石层层深度大大于300m时，如如果仍采采用混凝凝土截水水墙，则则施工困困难，工工期较长长，造价价也相应应增加，因因而可采采用机械械造孔的的方法，浇浇筑混凝凝土防渗渗墙，以以控制坝坝基渗流流；当砂砂卵石层层很深时时，用上上述处理理方法都都较困难难或不经经济，可可采用帷帷幕灌浆浆防渗。由坝线地质

31、质地形剖剖面图分分析可知知，砂砾砾石厚度度6.55m左右右，未超超过200m，所所以采用用黏性土土截水槽槽，开挖挖边坡1:11.5，底部部高程6695.00mm，槽顶顶与心墙墙同宽。为为加强截截水槽与与岩石的的连接，在在截水槽槽底部浇浇筑砼盖盖板，并并设置砼砼齿墙。在在截水槽槽两侧边边坡铺设设反滤层层，以免免槽内回回填土颗颗粒被渗渗透水流流带走，构构造同防防渗墙反反滤层。截水槽底宽宽=322.122-（6999-6995）1.522=200.122m因基岩节理理发育，需需在砼底底板下进进行灌浆浆处理，深深度应达达到弱透透水层，钻钻也两排排，梅花花交错布布置，间间距3mm，排距距3m。左左岸单薄

32、薄分水岭岭采用井井点排水水。坝体及坝基基防渗构构造，详详见图3.4。3.2.44 坝体排排水排水设备是是土石坝坝的一个个重要组组成部分分。土石石坝设置置坝身排排水的目目的主要要是：（1）降低低坝体浸浸润线及及孔隙压压力，改改变渗流流方向，增增加坝体体稳定；（2）防止止渗流逸逸出处的的渗透变变形，保保护坝坡坡和坝基基；（3）防止止下游波波浪对坝坝坡的冲冲刷及冻冻涨破坏坏，起到到保护下下游坝坡坡的作用用。设计坝体排排水设备备需综合合考虑坝坝型、坝坝基地质质、下游游水位、气气候和施施工条件件等因素素，通过过技术经经济比较较确定。排排水设备备应具有有足够的的排水能能力，同同时应按按反滤原原则设计计，保

33、证证坝体和和地基土土不发生生渗透破破坏，设设备自身身不被淤淤堵，且且便于观观测和检检修。常见的排水水形式有有：棱体体排水、贴贴坡排水水、褥垫垫排水和和组合式式排水，另另外还有有网状排排水带、排排水管和和竖式排排水体等等形式。下面将棱体体排水和和贴坡排排水进行行列表比比较，如如表3.2所示。表3.2棱棱体排水水和贴坡坡排水对对比表 内容容形式棱体排水贴坡排水优点能够降低浸浸润线，防防止坝坡坡冻胀，保保护坝坡坡不被冲冲刷，增增加坝坡坡的稳定定性。用料较少，便便于检修修，能够够防止渗渗流逸出出处的渗渗透变形形，并可可保护下下游坝坡坡不受冲冲刷。优点用石料较多多，造价价较高，与与坝体施施工有些些干扰。

34、不能降低浸浸润线适用条件较高的坝或或石料较较多的地地区浸润线较低低和下游游无水的的中小型型土石坝坝。综合以上排排水体特特点，故故采用棱棱体排水水形式。依据SL2274-20001中有关关棱体排排水设计计规定及及参考教教材书中中有关规规定，棱棱体排水水顶部高高程应保保证坝体体浸润线线距坝坡坡面的距距离大于于该地区区的冰冻冻深度，并并保证超超出下游游最高水水位，超超出的高高度，对对2级坝不不小于11.0mm，故棱棱体排水水顶部高高程为：7055.600+1.00=7066.600m；棱棱体排水水体顶部部宽1.5m，内内坡1:1，外坡1:11.5。在排排水棱体体与坝体体及坝基基之间设设反滤层层二层，

35、一一层厚00.2mm，二层层厚0.3m。坝体排水如如图3.5所示。3.2.55 护坡及及坝坡排排水为保护土石石坝坝坡坡免受波波浪淘刷刷、冰层层和漂浮浮物的损损害及降降雨冲刷刷，防止止坝体土土料发生生冻结、膨膨胀和收收缩，以以及人畜畜破坏等等，需设设置护坡坡结构。上上游坝面面的工作作条件较较差，承承受风浪浪的淘刷刷和冰层层、漂浮浮物的损损害，我我国建造造的土石石坝的上上游面多多采用干干砌石护护坡。本本设计上上游坝坡坡选取双双层干砌砌石护坡坡厚0.5m，干干砌石下下设碎石石垫层厚厚0.22m，护护坡范围围：上至至坝顶，下下至死水水位以下下2.55m，即7377-2.5=7734.50mm；下游游坝

36、坡工工作条件件较好，选选取单层层干砌石石厚0.3m，下下铺碎石石垫层00.2mm，护坡坡范围自自坝顶护护至排水水设备。护护坡在马马道及坡坡脚处适适当加厚厚，嵌入入坝体或或坝基内内以增加加护坡的的稳定性性。坝体体护坡见见图3.6、3.7。为了防止雨雨水的冲冲刷，在在下游坝坝坡上设设置纵横横向连通通的排水水沟，沿沿土石坝坝与岸坡坡的接合合处，也也设置排排水沟以以拦截山山坡上的的雨水。坝坝面上的的纵向排排水沟沿沿马道内内侧布置置，用浆浆砌石铺铺设成梯梯形，沿沿坝轴线线方向每每隔1000m设设一条横横向排水水沟。排排水沟的的横断面面，深00.2mm，宽0.3m。坝坡排水见见图3.6所示。3.2.66

37、初拟坝坝体剖面面图坝体剖面图图如图3.8所示。3.3 土土坝与坝坝基、岸岸坡的连连接土石坝的各各种结合合面都是是防渗的的薄弱部部位，如如处理不不当，极极易产生生集中渗渗流，造造成接触触冲刷；如结合合的形状状及坡度度不适宜宜，还可可能引起起坝体不不均匀沉沉陷而裂裂缝；如如结合面面上存在在软弱、松松散土层层，可能能影响坝坝体稳定定。因此此，必须须妥善处处理土石石坝与坝坝基、岸岸坡的连连接。3.3.11 土石坝坝与坝基基的连接接土质防渗体体与岩基基连接时时，在防防渗体与与岩石之之间的接接合面上上浇筑砼砼底。对对于保证证填土质质量、便便于施工工碾压，防防止接触触冲刷，特特别是便便于帷幕幕灌浆等等，都是

38、是必要的的有效措措施。如如坝基与与坝体土土壤相近近，可在在清基后后直接填填土，土土质不同同时，在在接合面面作接合合槽，槽槽深0.5，槽宽宽2m，布布置在坝坝轴线处处。3.3.22 土石坝坝与岸坡坡的连接接两岸岸坡应应进行清清基（坡坡比1：11：1.2），岸岸坡应大大致平顺顺，不应应成台阶阶状、反反坡或突突然变坡坡，岸坡坡上缓下下陡时，变变坡角小小于20；岩石石坡不陡陡于1：0.5，当岸岸坡有倒倒坡，可可用砼或或浆砌石石补成正正坡；防防渗体随随岸坡的的上升，逐逐渐放缓缓心墙的的上、下下游坡，以以增加心心墙与岸岸坡的接接触面积积。如两两岸山坡坡有强风风化层时时，可采采用截水水槽方式式将心墙墙深入到

39、到弱风化化层内。3.4 渗渗流计算算3.4.11 渗流计计算的目目的、方方法和原原理1. 土石石坝渗流流分析的的目的（1）确定定坝体浸浸润线和和下游溢溢出点位位置，绘绘制坝体体及地基基内的等等势线分分布图或或流网图图，为坝坝体稳定定核算、应应力应变变分析和和排水设设备的选选择提供供依据；（2）计算算坝体和和坝基渗渗流量，以以便估算算水库的的渗漏损损失和确确定坝体体排水设设备的尺尺寸；（3）确定定坝坡出出逸段和和下游地地基表面面的出逸逸比降，以以及不同同土层之之间的渗渗透比降降，以判判断该处处的渗透透稳定性性；（4）确定定库水位位降落时时上游坝坝壳内自自由水面面的位置置，估算算由此产产生的孔孔隙

40、压力力，供上上游坝坡坡稳定分分析之用用。2、计算方方法和原原理分析方法主主要有流流体力学学法、水水力学法法、流网网法、试试验法和和数值解解法。流流体力学学法只有有在边界界条件简简单的情情况下才才有解，且且计算较较繁；水水力学法法是在一一些假定定基础上上的近似似解法，计计算简单单，能满满足工程程精度要要求，所所以在实实践中被被广泛采采用；流流网法是是一种简简单方法法，能够够求解渗渗流场内内任一点点的渗流流要素，但但对不同同土质和和渗透系系数相差差较大的的情况难难以采用用；试验验法需要要一定的的设备，且且费时较较长。近近年来，随随着计算算机的快快速发展展，数值值解法在在渗流分分析中得得到了广广泛的

41、应应用，对对于复杂杂和重要要的工程程，多采采用数值值计算方方法来分分析。本本次设计计采用水水力学法法进行渗渗流计算算。用水力学法法进行土土石坝渗渗流分析析时，常常做如下下假定：（1）坝体体土是均均质的，坝坝内各点点在各方方向的渗渗透系数数相同；（2）渗透透水流为为二元稳稳定层流流状态，符符合达西西定律，即V=KJ；（3）渗透透水流是是渐变的的，任一一铅直过过水断面面内各点点的渗透透坡降和和流速相相等，即即q上=q下。3.4.22 渗流计计算的水水位组合合情况进行渗流计计算时，应应考虑水水库运行行中可能能出现的的不利情情况，常常需计算算以下几几种水位位组合情情况：（1）上游游正常高高水位与与下游

42、相相应的最最低水位位；（2）上游游设计洪洪水位与与下游相相应的最最高水位位；（3）上游游校核洪洪水位与与下游相相应的最最高水位位；（4）库水水位骤降降时对上上游坝坡坡稳定最最不利的的情况。本次设计选选取第（2）种水水位组合合情况进进行渗流流计算，即即上游设设计洪水水位7668.110m，相相应下游游的水位位7000.555m。3.4.33 计算步步骤、公公式1. 分段段情况根据坝轴线线地质剖剖面图的的地形、地地质情况况，沿坝坝轴线分分三段进进行计算算，中间间段(0+1500.60+4443.5)，选取1-1断面进进行渗流流计算；左段(0+4433.50+6662.0)的地形形、地质质及水头头情

43、况与与右段(0+0000.00+1150.6)大体相相同，断断面2-2的渗流流量与断断面3-3的渗流流量基本本相同，故故只计算算2-2断面。如如附图77-坝线工工程地质质剖面图图所示。2. 计算算每段的的单宽渗渗流量，并并绘制浸浸润线。（1）1-1断面的的渗流计计算1）计算简简图如图图3.9所示2）计算单单宽渗流流量通过防渗心心墙和地地基截水水槽的单单宽渗流流量q1:（3-3）式中：Koo 心墙渗渗透系数数，m/s； H11 坝前水水深，m； T 地基厚厚度，m； h 心墙后后水深，m； 心心墙平均均厚度，心心墙与截截水墙厚厚度的加加权平均均值，m；已知：Koo=110-6cmm/s；H1=7

44、688.100-6999.000=669.11m；T=6699.00-6955.000=4mm；心墙墙厚度为为将代入公公式得为确定式中中的q1及h值，用用下式计计算通过过墙后段段的渗流流量q2式中：K 坝壳渗渗透系数数，m/s；H2 下游水水深，m；L 计计算长度度，m；M2 下游坝坝坡坡率率；KT 坝基渗渗透系数数，m/s；已知K=11100-2ccm/s；H2=7000.555-6999.00=1.55mm；KT=1110-22cm/s；T=4mm；计算长度LL=1441.559+332.112/22-188.499/2=1488.4005m；m2=2.330根据水流连连续条件件，q1=q

45、2=q，联立立等式f1(h)、f2(h)，用试试算法求求得h=1.93mm，将h分别代代入q1、q2，解得q1=1.443110-66q2=1.447110-66m3/s.mm，故h=1.93mm，q=11.433100-6 （m3/s.mm）3）绘制浸浸润线：由于h=1.93mm，而下下游水深深H2=1.555m，故故浸润线线近似一一直线，如如图3.110所示。（2）附图图3.110 22-2断面的的渗流计计算1）计算简简图如图图3.9所示。2）单宽渗渗流量上游水位7768.10mm，坝底底高程为为7411.866m，下下游无水水，无排排水设备备，用下下式计算算通过心心墙的单单宽渗流流量：（

46、3-4）已知心墙的的渗透系系数Ko=1110-66cm/s；上游游水深H1=7688.100-7441.886=226.224m；心墙的的平均厚厚度为=(7699.3-7411.866)00.22+44+4/2=9.449m，代代入公式式得：按下式计算算通过下下游坝壳壳的单宽宽渗流量量：（3-5）已知坝壳渗渗透系数数K=11100-2ccm/ss; 下游坝坝坡系数数m2=2.330，计算算长度L=10+(7770.88-7555.880)2+(7555.8-7411.866)22.255+2-(9.49+4)/2=66.662，代入入公式得得：根据水流连连续条件件，q1=q2=q，联立立等式f

47、1(h)、f2(h)，用试试算法求求得h=0.70mm，将h分别代代入q1、q2，解得q1=36.6910-8q2=36.7810-8m33/s.m，故h=0.70mm，q=336.669110-88 m33/s.m3）绘制浸浸润线：由于h=0.70mm，而下下游无水水，故浸浸润线近近似一直直线，如如图3.110所示。3. 计算算总渗流流量Q（3-6）3.4.44 渗透稳稳定验算算1.渗流量量：大坝坝在校核核洪水位位7700.4mm的库容5.0051108m3，设计计洪水位位的库容容4.6631108m3；日渗渗漏量，故故满足防防渗要求求。2.渗透稳稳定验算算： （1）判别别渗透破破形式：由土

48、体体的不均均匀系数数和土体体内的细细粒含量量根据经经验公式式判别：（3-7）式中：a 修正系系数，0.9951.000，本设设计取0.998；n 土土体孔隙隙率，已已知n=00.333；Pg 粒径小小于或等等于2mmm的细细粒临界界质量分分数，%。计算得，判判别可能能产生管管涌。（2）计算算渗透坡坡降并核核算：渗流逸出点点实际渗渗透坡降降为：（3-8）已知：HH=h-H2=1.93-1.555=00.388m，L=1448.4405mm，计算算得,所以满足足要求。3.5稳定定计算3.5.11 稳定计计算目的的、方法法及原理理1. 稳定定计算的的目的是是：保证证坝体在在自重、各各种情况况下的孔孔

49、隙压力力和外荷荷载作用用下，具具有足够够的稳定定性，不不致发生生通过坝坝体或坝坝体连同同地基的的剪切破破坏，即即核算所所拟坝的的剖面是是否安全全经济。2. 稳定定计算的的方法：基于极极限平衡衡理论，采采用假定定滑动面面的方法法，依据据滑弧的的不同形形式，可可分为圆圆弧滑动动法、折折线滑动动法和复复合滑动动法：（1）圆弧弧滑动法法：由于于这几种种坝型的的滑动面面接近于于圆弧，适适用于均均质坝、厚厚斜墙坝坝和厚心心墙坝。（2）折线线滑动法法适用于于能够形形成折线线滑动面面的非黏黏性土的的坝坡，如如：心墙墙坝的坝坝坡、斜斜墙坝的的下游坝坝坡，以以及斜墙墙上游保保护层连连同斜墙墙一起滑滑动的情情况。（

50、3）复合合滑动法法多用于于滑动面面通过不不同土料料时，出出现直线线与圆弧弧组合的的复合滑滑动面形形式，如如：坝基基内有软软弱夹层层时。本次设计坝坝型为心心墙坝，出出现失稳稳情况多多为心墙墙坝非黏黏性土坝坝坡形成成拆线滑滑动面，故故采用折折线滑动动法进行行土石坝坝稳定计计算。折线滑动法法稳定计计算原理理拟定若干可可能滑裂裂面，分分别进行行计算，应应用极限限平衡分分析法，算算出每个个可能滑滑裂面的的安全系系数，其其中最小小的安全全系数即即为所求求，其值值大于允允许最小小安全系系数，即即，则坝坝坡稳定定。3.5.22 计算情情况上游水位大大约在坝坝底以上上1/3坝高处处的上游游坝坡；上游水位为为校核

51、水水位，下下游为相相应水位位的下游游坝坡。3.5.33 稳定计计算1. 上游游水位大大约在坝坝底以上上1/3坝高处处的上游游坝坡1）假定上上游水位位为7223.000m，按按下式计计算安全全系数式中：G11、 G2 土块重重量，KN；1、22 两块土土体底面面的抗剪剪强度，；1、22 滑动面面与水平平面夹角角，；P1 假假定条块块间作用用力，KN；Kc 安全系系数。已知：11=311；2=311；假定1=333；2=100，为计计算方便便上游坡坡取平均均值m=（7700.8-7466.9）2.5+（7466.9-7233）2.75+（7233-6999）3.25+1.552/（7700.8-6

52、999）=2.8766；其计算简图图如图33.111所示。取单宽，重重量G1、G2分别由由下式计计算：上二式中已知 则已知湿重度度，饱和和重度，则则浮容重重则代入安全系系数计算算公式得得整理后解得得：Kc=1.82002）假定上上游水位位为7223.000m、7288.000m，7188.000m，再再假定不不同1、2分别计计算Kc值，计计算结果果见表3.3所示。经过比较，当当上游水水位为7718.00mm时，1=277、2=100时，Kcmiim=11.7550。2. 上游游为校核核洪水位位及下游游为相应应水位的的下游坝坝坡已知校核洪洪水位为为7700.4mm，相应应的下游游水位为为7055

53、.600m，假假设不同同的 1、2，采用用折线法法分别计计算Kc值，得得：1=266、2=111时，Kcmiim=11.400，计算算成果列列表3.4。3. 结论论由上述计算算成果知知：该坝坝在正常常工作条条件下的的最小稳稳定安全全系数为为1.7750，大于SL2274-20001规定的的数值1.335；在非非常运用用条件下下的最小小稳定安安全系数数为1.440，大于SL2274-20001规定的的数值1.225。见表3.5坝坡抗抗滑稳定定最小安安全系数数表。因因此，所所拟定的的土坝断断面尺寸寸是合理理的。Kc1.82001.80772.09331.75002.08001.82001.9277

54、1.87331.98771.401.451.57G2(KN)229211.844229211.844321866.322143688.744287011.355201677.499334700.155171788.911334711.6002028.745040.562705.89G1(KN)161577.811201077.0444414422.122187433.400186066.244279988.288219011.144253822.700141233.700102966.000165455.966300833.5882(KN/mm3)10.9991(KN/mm3)18.0m25.

55、67115.67116.31445.67117.11556.31445.67114.70555.67115.14447.11555.6711m11.53991.73222.47551.96331.37662.05001.66442.47551.19222.05001.88112.4755m2.87662（）311（）2（）101091089101210118101（）333022273626312240262822H(m)2419296.6水位723718728705.66表3.5 坝坡抗抗滑稳定定最小安安全系数数运用条件工程等级1234正常运用条条件1.501.351.301.25非常运用条

56、条件1.301.251.201.15非常运用条条件1.201.151.151.104泄水建筑筑物布置置4.1溢洪洪道的布布置 由于土石石坝不容容允从坝坝身溢流流，需要要在坝体体以外的的岸边建建造溢洪洪道，由由于正槽槽溢洪道道的过流流能力大大，结构构简单，施施工方便便，工作作可靠，拟拟采用正正槽溢洪洪道。由由提供的的资料可可知，溢溢洪道堰堰顶设计计高程7750mm，其相相应的地地质情况况为基础础以下110m左右为为砂质页页岩及夹夹泥层，且且单薄分分水岭岩岩层风化化严重，透透水性大大，对建建筑物安安全不利利。IVIV溢洪道道堰顶设设计高程程7577m，其其相应的的地质情情况为沿沿建筑物物轴线岩岩层

57、倾向向下游，岩岩性主要要为坚硬硬的细砂砂岩，其其中软弱弱层为透透镜体，溢溢洪道各各部分的的抗滑稳稳定条件件较好。由由此可知知，溢洪洪道沿IVIV轴线布布置，其其溢洪道道堰顶高高程为7757mm。考虑到校核核洪水位位770.4m，溢洪洪道布置置在高程程为7880m7800m的等高高线范围围内，具具体布置置见IVIV剖面面图。IVIV量得数数据见下下表4.1。表4.1 IVVIV剖面数数据表高程（m）710772072077307307740740775075077607607770770778078077807807770水平距离（m）121012483244689228高程（m）7707760

58、7607750750774074077307307720720771071066906906680水平距离（m）18122420121220684.2溢洪洪道的设设计4.2.11溢流堰堰尺寸的的确定 溢流坝的的孔口设设计涉及及很多因因素，单单宽流量量是决定定孔口的的重要指指标。根根据国内内外工程程实践资资料可知知；软弱弱基岩常常取q=22050mm3/（sm），较较好的基基岩常取取q=55070mm3/（sm），特特别坚硬硬完整的的基岩常常取q=11001500m3/（sm），根根据可知知为较好好基岩，q取70mm3。 则溢流流段净宽宽（不包包括闸墩墩的宽度度）：L=QQ/q=18115/77

59、0=225.99m，取L=244m。由于闸墩厚厚度与闸闸门形式式有关。采采用平面面闸门时时设闸门门槽。工工作闸门门槽深0.51.00m，宽14m，门门槽处的的闸墩厚厚度不得得小于11.55m，以以保证有有足够的的强度，因因此平面面闸门闸闸墩的厚厚度约为为2.04.00m。弧弧形闸门门眨墩的的最小厚厚度为1.52.00m；如如果是缝缝墩，墩墩厚要增增加0.51.00m。取取闸墩厚厚度为33m。设设孔口数数为3孔，则则孔口净净宽b=LL/n=24/3=88m。则则溢流前前缘总宽宽度L=nnb（n-1）d=338233=300m，考考虑到便便于施工工，本工工程拟采采用驼峰峰堰。其其最大作作用水头头应

60、为设设计流量量下的水水头Hmaax。Q=mLL（2g）0.55HMAAX3/2其中：m=0.442 L=24mm=0.995 gg=9.8 Q=118155则HMAXX=122.244mHd=0.85HHMAXX=0.9512.24=11.63mmP=0.224Hdd=0.2411.63=2.779m取堰高3mm，则驼驼峰研堰堰底高程程为7577-3=7477m当在校核水水量下，其其堰上游游水头为为：Q=mLL（2g）0.55HMAAX3/2其中：m=0.442 LL=24mm=0.995 g=99.8 QQ=45530则H0=222.552m，其其上游水水位为75722.52=7799.52