均质土石坝毕业设计-说明

专业相关毕业论文名称均质土坝枢纽建筑设计目录摘要1关键字1摘要1关键词1简介21基本信息21.1地形地质21.1.1地形21.1.2库区工程地质条件21.1.3坝址区工程地质条件31.1.4坝址区其他建筑物31.2水文水利规划31.2.1气象学31.1.2水文分析41.2.3水利计算51.3建筑材料和筑坝材料技术指导书的选用71.3.1土壤71.3.2砾石81.3.3石头81.3.4筑坝材料技术指标的选择81.4工程效益91.5施工条件91.5.1施工区气象水文情况91.5.3当地建筑材料：土101.5.410号施工区外部条件1.5.5工作日分析102轮毂布置102.1工程等级判定102.2坝轴10的选择2.3坝型选择102.3.1地质条件102.3.2水文条件112.3.3大坝建筑材料112.3.4坝型比较112.4轮毂布置123大坝工程设计133.1坝段设计133.1.1坝顶标高的确定133.1.2坝顶高程计算133.3波峰宽度的测定173.4坝坡选择173.5马路18号3.6坝体排水184渗流分析184.1渗流分析的目的184.2分析内容194.3渗流分析法194.4渗流计算204.4.1正常水位渗流分析204.4.2设计洪水位渗流分析214.4.3查洪水位时渗流分析214.5渗流分析225稳定性分析225.1计算条件和安全系数225.2稳定性分析的基本原理和方法235.2.1最危险滑动圆弧中心圆周的确定235.3稳定性分析计算245.3.1上游正常水位的下游坝坡稳定性计算245.3.2上游止水位30时下游坝坡稳定性分析5.3.3上游为设计洪水位35时的上游坝坡稳定性计算5.4稳定性综合分析396坝体详细结构406.1坝顶406.2斜坡保护406.3排水结构406.4反向过滤层416.5坝坡排水437溢洪道设计437.1概述437.2溢洪道路由和选择437.3溢洪道导流渠道447.4溢流堰控制段447.4.1溢流堰形式447.4.2溢流堰口净宽初步拟定447.5溜槽设计477.5.1溜槽平面布置及纵断面477.5.2收缩、扩散和弯曲设计517.5.3曝气和腐蚀减少517.5.4侧壁高度的测定527.5.5溜槽内衬527.6溢洪道消能设计538大坝基础处理548.1基础处理的主要要求548.2地基处理548.3边坡处理54参考文献55至56均质土石坝枢纽建筑设计123456（农业大学工程学院水利水电工程系）摘要：合理建设大坝可以实现流域地区发电、防洪、灌溉的综合效益。通过对青龙河的地形、地质、水文资料和气候特征的分析，结合当地的建筑材料，设计合适的枢纽工程，帮助流域地区取得良好的经济效益。根据防汛要求，对水库进行调洪计算，确定坝顶标高和泄洪建筑物尺寸；通过分析，比较可能的方案，确定水利工程的形式、外形尺寸和布局；大坝设计，通过比对确定大坝的基本断面和外形尺寸，制定基础处理方案和坝体结构，进行水力和静力计算；设计排放结构，选择建筑形式和外形尺寸，确定布局方案。水库配合下游河道整治等措施，可大大降低洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路和旅游景区的威胁；还可以为发展水产养殖创造有利条件。关键词：大坝工程设计；渗流分析；稳定性分析；溢洪道设计；基础处理。均质土坝枢纽建筑设计123456（水利水电工程研究所GansuAgriculturalUniversity）【摘要】适宜在流域地区修建大坝可实现发电、防洪、灌溉效益。D河地处我国西南部，通过对其地质、水文资料、气候分析，结合当地建筑材料，设计出适合该项目的项目，帮助该地区取得良好的经济效益。根据防洪要求，水库调洪计算，确定坝顶标高和泄洪建筑规模；通过分析，对可能的选择方案，确定枢纽的建筑形式、尺寸和水利枢纽的详细布局方案；大坝设计，通过比较，确定基本型材和尺寸，制定地基处理方案和坝体结构、水力、出水口结构静力计算；设计，选择建筑形式，外形尺寸，确定布局方案，进行详细结构，水力，静力计算。水库采用河流整治措施，可大大减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路及旅游景点的威胁；为发展水产养殖创造有利条件。关键词：大坝设计；渗流分析；稳定性分析；溢洪道设计；基础处理介绍毕业设计的任务是系统化、巩固、拓展和深化学生在本专业主要课程中获得的知识，培养学生独立解决本专业技术问题的能力和自学能力，培养学生的设计能力。计算，写指令和绘图能力。基本原则是：设计应满足功能要求，力求经济、安全、施工方便、美观，并根据可能合理的方案的技术经济比较选择建筑的类型、材料和布局。.设计时需要注意的事项是：以认真的态度对待信息，不要自行修改或增加或减少，所有必要的增加或修改必须得到指导者的批准。本设计包括：枢纽布置、坝体断面设计、渗流、稳定性分析、详细结构设计及溢洪道设计、地基处理等章节。坝址和坝型根据基础资料中的地质、水文资料确定，根据工程目的和地形条件进行枢纽的整体布置。在根据水文气象资料初步绘制坝体剖面后，经过渗流分析和稳定性分析验证坝体的稳定性指标。之后，对坝体的详细结构进行设计，以满足大坝的功能要求。土石坝坝顶不内容过水，必须设置独立的排水口。本设计采用正槽式溢洪道，布置在河流左岸。在完成设计过程中，主要参考了《水利建筑》，SL274-2001《碾压土石坝设计规程》，在老师的悉心指导下完成了设计。1基本信息1.1地形地质1.1.1见1:2000坝址地形图。1.1.2库区工程地质条件水库地处高山地区，地势构造剥蚀。青龙河冲刷能力强，沿河形成不对称河谷。由于构造运动的影响，河流继续向下切割，形成堤岸阶地和陡岸。盆地地势北高南低，海拔平均，500m山峰海拔最高1680m。河流蜿蜒曲折，河谷宽度从400到400不等，100m河流坡度为1/400到1/600。库区两侧基岩出露高程多在200米左右，库区左岸不溶性岩层分布广泛，主要由绢云母、千枚岩、石英和砂质组成页岩。水渗透率小，在连通储层外未发现大断层。库区可溶岩层分布于青龙江右岸。从含水层分布和熔岩发育情况分析，水库蓄水后渗入邻近河流的青龙河是一条多山的河流，两岸居民分散，耕地多。除库水位以下有一定的淹没情况外，淹没问题并不严重，库区未发现重要矿产。1.1.3坝址区工程地质条件该地区基本地震开裂度为6度，建筑物按7度设防。坝址位于坝区中部背斜西北部。河床较宽300米，河床地面标高85m，河床砂石覆盖层平均厚度为5-7米，渗透系数K=1×10-2水库坝址选在青龙江下游河谷段。共选择了2条坝系。比较后确定第一条母线。岩石坚硬，结构简单，渗透率低。坝址区为剥蚀—中低山地形。河流通过坝址急转弯，向北流向下游。由于乔麦岭背斜的控制，岩层趋向上游，形成单斜构造。坝线区河谷较为开阔。右岸下游形成半岛状。由于河流的横向侵蚀，右岸形成了陡峭的墙壁，几乎是直立的。已查明小断面6-7个，弱夹层13个31m；，有故障。河床坝基岩体结构较为发育，开挖已揭示断层40余条，其中较大断层10余条。1.1.4坝址区其他建筑物溢洪道上坝线上溢洪道岩性以硬质细砂岩为主，软弱层多为透镜体。溢洪道各部位抗滑稳定状况良好。下坝线溢洪道堰顶高程为750米基础左右左右为砂质页岩。101.2水文水利规划1.2.1气象据统计，青龙河流域属季风大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。多年平均气温约10℃100℃，全年绝对最低气温100℃，-29.2℃最高气温38.7℃2000℃，月平均气温变化较大。在远离坝址的迁安站测得的最高温度39℃。多年平均降雨量为700mm，且多集中在夏季的七、八月份。全年无霜期约180天，结冰期约120天。河流一般在十二月结冰，次年三月初解冻。冻层厚度为0.4-0.6m，可到达岸边1.0m。多年3km平均最大风速1.1.2水文分析1.1.2.1洪水青龙河洪水是由暴雨形成的。据统计，7-8月出现最大洪峰流量的几率为88%，年际变化很大。实测最大洪峰流量为2200秒立方米（1962年），最小洪峰流量为184秒立方米（1965年），相差12倍，流域内洪峰高，持续时间短，上升和下降是陡峭的。洪水持续时间一般为3-5天。1.1.2.2年水量青龙河流域的年径流是由年降雨量产生的。年径流在区域和时间上的分布与年降水量基本一致，但年际变化差异很大。1929-1983年的35年实测径流资料中，年径流量达到1961年的21.34×104m3，而1965年的旱年仅为16.77×104m3，与连续发生的旱年相似，年均径流量为9.6×108m3。实测径流数据见表1-1。考虑人类活动对流域径流的影响，预测未来规划年流域2000年和2020年的用水量，得到各规划年的径流序列，如表1-1所示.根据径流年份和年际变化特点，分别选取1986年、2000年和2020年作为设计水平年。表1-1实测径流表年自然1986年20002020年自然1986年200020201929年11.09910.910.49510.2441957年2.9322.7332.3572.163021.22921.0320.62570.383584.3984.1993.8053.603314.7294.5304.1253.8645919.86019.8519.24018.995326.1815.9825.5935.396604.6644.4654.0663.869337.5727.3737.0156.818613.4253.2262.8212.5833416.77416.57516.1715.9446218.19317.99417.58917.35359.0278.8288.4298.239633.6823.4833.0782.817362.1141.9151.5101.3036413.40613.20712.80212.5663712.98612.78712.38212.121654.3284.1293.7343.5373815.43115.23214.82714.5666610.48010.2819.8769.1653910.89610.69710.29210.071676.1685.9695.5645.346404.2094.0103.6063.253682.6242.4232.0231.826413.3402.1411.7361.5286918.51718.31817.94317.682429.8249.6259.2208.959704.9744.7754.3704.1454312.48712.28811.88211.622713.1082.9092.5192.322444.7254.5261.1213.860723.4283.2292.8242.627457.2227.0236.6186.357739.3159.1168.7118.450468.3728.1737.7687.507749.1058.9068.5018.261478.1868.0247.7597.4877510.0899.7859.0679.278488.2358.0367.6317.3707611.32411.12510.72010.4594937.02236.80336.39836.1377721.3421.14120.72620.475507.5117.3126.9076.6467813.05712.85812.45312.192515.5655.3864.9614.7387910.1199.9209.5199.251526.3626.1635.7585.559802.2332.0341.6451.4485317.91717.71817.31317.054811.7361.5371.1480.9515414.97614.77714.37214.111821.8911.6921.2981.1185513.69013.49113.08612.825832.0911.8921.5171.320567.9967.7977.3927.131841.1.2.3年沉积物负荷青龙河流域植被较好，泥沙来源区域分布和洪水分布一致。主要在图门子与X之间。这一时期来自X及以上的输沙量占X以上输沙总量的95%以上。汛期输沙量集中在几次大洪水。泥沙量的年际变化变化很大。从统计分析可知，一个站多年平均含沙量为389t，多年平均含砂量为4.0kg/m3，多年平均侵蚀模数为762.8t/km2。从泥沙的组成来看，泥沙颗粒比较粗，中值粒径为0.075mm0.9t/m3，摩擦角为12度。1.1.2.3水文分析结果表表1-2水文分析结果序列号姓名单元数量评论1水文系列使用年限352代表流量历年平均流量小姐30.5调查历史上最大的流量小姐3400设计洪峰流量（P=1%）小姐3600检查洪峰流量(P=0.1%)小姐5200大坝洪峰流量（P=0.01%）小姐76003海量设计洪水量（P=1%）亿立方米6.5五天检查洪水量(P=0.1%)亿立方米8.2五天4多年平均年径流量亿立方米9.65历年平均泥沙量吨4311.2.3水利计算水文水利规划结果如下：（一）死水位选择为尽可能增加自流灌溉面积，适当增加电站水头，力争实现电力自给，为日后水库淤积留出空间。根据20年的沉降高度，选择死水位104m。（二）调整性能的选择灌溉保证率选择为P=75%。来自水库上游的水首先满足灌区工农业用水，电站利用剩余水发电。多年调控水库的电力和装机利用小时数均比年调控水库高20%。因此，确定该水库为多年调节性能水库。（三）兴利水位的确定原则和指标根据青龙河的洪水特点，汛期限水位定在7、8月份140.5米。7、8月以后，部分防洪库容可回用蓄水利效益。本着不降低工程防洪标准，兼顾防洪和效益的原则，确定了9、10月份的限水位，136.2米年底可以提高水位，使蓄水量增加。汛期。但蓄水位不得超过100年设计洪水位，汛期末确定兴利水位（四）防洪应用原理及设计洪水的确定水库是一流的工程。水库大坝建筑是按照千年一遇的洪水设计的，对百万年一遇的洪水进行校核。由于所采用的洪水计算值没有考虑历史特大洪水的影响，水工建筑物采用万年洪水作为特大坝保护标准进行审查。调洪原则：在百年一遇的洪水进入水库时，为提高下游河道电站、桥梁等建筑物的防洪标准，水库控制流量为2000立方米/秒.千年一遇洪水时，溢洪道单宽流量控制在70立方米/秒。入库洪水为百万年一次的作业时，应按上述原则进行作业，即当水库水位接近校验水位时，水库水位将继续上升。（五）水库排沙量计算某水库回水长25公里，河道弯曲，河床比2.2%，河床宽约300米水库利用重力流排出泥沙。在蓄水过程中，只有灌溉和发电产生的剩余水才能用于排沙。据测算，多年平均排沙量仅为5.2%，94.8%的泥沙将沉积在库区，占据兴利库容。淤泥高程为97.6m1.66×108m3。（六）油藏工程特征值A.枢纽的排放流量及对应的下游水位水库上游设计洪水位为142.0m，对应下游水位为92.0m，库容为8.32×108m3，对应溢流坝泄洪量为1024m3/s；上游止洪位为143.3m，对应下游水位为92.4m，库容为8.70×108m3，对应溢流坝泄洪量为1159m3/s；正常上游水位为141m（与限洪水位高度相同），对应的下游水位为86.1m；死水位为90.0m，对应的蓄水量为0.78×108m3；表1-3油藏技术经济指标序列号姓名单元数量评论1水库液位检查洪水位(P=0.01%)仪表考虑淤积20年设计洪水位（P=1%）仪表考虑淤积20年兴利水位仪表考虑淤积20年防洪限水位仪表考虑淤积20年死水位仪表考虑淤积20年2水库容积总存储容量亿立方米5.05检查洪水位设计洪水位蓄水能力亿立方米4.63序列号姓名单元数量评论防洪库容亿立方米14.93欣李久荣亿立方米其中共享存储容量亿立方米死存储容量亿立方米3容量系数%4调整特性很多年了1.3建筑材料和筑坝材料技术指导书的选用当地天然建材分布于坝址两侧的上下游河滩和梯田。其中，土质主要分布在庄窝、土谷子等7个地方，砾石和鹅卵石主要分布在南掌子和某某等8个地方。堰。1.3.1土壤坝址上下游均有土料田，储量丰富。平均运输距离不到1.5公里。根据155组试验结果统计，土质平均粘土含量为26.4%、粉状55.9%、砂粉17.6%，其中粉质粘土25%、重粉质壤土60.7%、重粉质壤土14.3%为中粉质壤土，平均塑性指数为11.1，比重为2.75。最大干容重为1.67吨/立方米，最佳含水率为20.5%，渗透系数为0.44×10-6cm/s。压缩性适中，强度指标见下页表格。1.3.2碎石主要分布于河滩，储量205万立方米。扣除巨石和围堰的淹没部分后，可用容积约为1.00-151万立方米。其颗粒级配不连续，缺乏摩擦粒径。实验，对34组实验室实验进行分析，统计结果如下：自然重1.87吨/立方米，软颗粒含量2.64%。不均匀系数为561个颗粒，颗粒组成见表1-4：表1-4粒料组成(mm)%<200<80<40<20<5<2<1<0.5<0.25<0.583.774.257.746.238.634.632.829.724.74.9砂的储量很小，石英颗粒少，细度模数很低，不适合混凝土骨料，2毫米砂的相对密实度（D<）为0.8951.3.3结石坝址区内石块较多，储量可满足需要，还可利用溢洪道、导流洞进行压载排放。砂石厂位于13km水库下游的鹿尾山、大庄和雪庄，总储量1176万立方米。1.3.4筑坝材料技术指标的选择工程经过试验，参考相关文献和其他工程经验，最终选定的筑坝材料技术指标如表1-5所示。表1-5筑坝材料强度指标建造坝材料材料姓名说相比重的堆积密度(kg/cm)洞差距速度ñ摩擦角凝聚C(公斤/立方厘米)渗透系数K(厘米/秒)第一个洞间隙压力力系数乙建设期稳定渗水期水位降落全部的压力高效的压力高效的压力高效的压力坝土2.751.651.982.0410二十二23230.21×10-60.3坝体砾石1.802.10311×10-2大坝堆石2.71.802.050.3340坝基砂石1.80311×10-2黄土基础1.601.912.02201×10-5筑坝土质材料统计：国外9座黏性物质含量20-30%的高坝=21°，C=0.4公斤/cm2左右，建国初期建坝的选择指标中华人民共和国普遍偏低，但近期修建的大坝一般25℃都在初期左右，孔隙水压力系数一般在0.3-0.4。我国岳城水库建设期采用0.21砂石材料的强度指标，试验结果与实际差距较大。据全国12座水库统计，平均值在32°以上，尤其是最近建成的横山=38°-39°；毛家村=37°。《土石坝》一书中建议当相对松紧度D>0.7时=34°-35°，鉴于当地砂石级配较差，故选用=310。堆石指数的一般值在39°到45°之间。据统计，国外9个砂岩区筑坝石料的平均值为39.1°。本项目取值40°。左岩黄土台地（Q2）压缩系数SS=0.025，初始空隙率e0=0.725，平均材料直径D50=0.1mm.如表1-6所示。表1-6坝体土料压缩曲线（r=2.65kg/cm2），平均料径d50=0.1mm.磷(公斤/平方厘米)012345678910110.6650.6450.6320.6120.5930.5750.5280.5200.5030.5000.4890.4801.4工程效益水库建成后，可得到灌溉、发电、防洪、工业用水和人类蓄水等多种效益。是综合利用水库。一期工程的建成，可以说为工业、农业和城市供水1.82亿立方米，可改善和补充滦河中下游120万亩农田的灌溉用水。二期建成后，可调水量5.67亿立方米，年均发电量9330亿千瓦时，可充分解决冀东钢铁基地建设用水量。1.5施工条件1.5.1施工区气象水文情况该水库未设水文气象站。根据气象站1958年至1963年和1970年至1972年的9年资料，分析了多年的最高气温29.1℃（6月）、最低气温-14.3℃（1月）和日平均气温24℃表1-7温度特性值表项目一月二月行进四月可能六月七月八月九月十月十一月十二月历年日均温度4.51.14.611.318.121.723.621.716.410.318.92.1多年来最高日气温4.67.217.022.225.029.123.026.530.122.418.938.1多年最低日气温14.30.05.81.03.110.518.914.41.91.90.710.01.5.3当地建筑材料：土根据当地建筑材料调查报告，土方材料场有5个。根据试井和钻土条件，从1：2000地形图初步测算4个土田储量为2248.6万立方米，是设计总量的4倍多。1.5.4施工区外部条件水库远离卢龙县城35Km，从新建的高速公路到工地交通便利。施工用电青龙山双山子变电站架设110kv输电线路供电，供电可靠。1.5.5工作日分析根据沁水县1958年至1963年和1970年至1972年的九年雨温资料，参照其他土坝、水库的气温，以及雨量停工标准，土料、砂土施工工作日砾石材料、石方和混凝土工程确定如表1所示。-8：表1-8施工进度表类别土壤碎石隧道石方具体的一般石雕工作日（日/年）2533073022502922枢纽布局2.1工程等级的确定资料显示，大坝为二级结构，正常使用洪水为100年一次，非常使用洪水为1000年一次。附属建筑按Ⅲ级设计，临时建筑按Ⅳ级设计。2.2坝轴线的选择坝轴选择时，根据地形、地质、工程规模和建设条件、经济条件和技术等综合分析比较选择。选择在河谷狭窄的断面，使坝轴线短，工作量小，但要综合考虑两侧坝段应有足够的宽度和高度。坝基及两侧山体无重大不利结构问题，岩石应较为完整，坝基宜置于透水性较小的实心地层或厚度较小的透水层基础上。坝址附近有充足的土、沙、石，满足设计要求，便于开采和运输。2.3坝型选择2.3.1地质条件库区两侧基岩出露高程多在200米左右，库区左岸不溶性岩层分布广泛，主要由绢云母、千枚岩、石英和砂质组成页岩。水渗透率小，在连通储层外未发现大青龙河是一条多山的河流，两岸居民分散，耕地多。除库水位以下有一定的淹没情况外，淹没问题并不严重，库区未发现重要矿产。2.3.2水文条件据统计，青龙河流域属季风大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。多年平均气温约10℃100℃，全年绝对最低气温100℃，-29.2℃最高气温38.7℃2000℃，月平均气温变化较大。在远离坝址的迁安站测得的最高温度39℃。多年平均降雨量为700mm，且多集中在夏季的七、八月份。全年无霜期约180天，结冰期约120天。河流一般在十二月结冰，次年三月初解冻。冻层厚度为0.4-2.3.3大坝建筑材料2.3.3.1土壤材料坝址上下游均有土料田，储量丰富。平均运输距离不到1.5公里。根据155组试验结果统计，土质平均粘土含量为26.4%、粉状55.9%、砂粉17.6%，其中粉质粘土25%、重粉质壤土60.7%、重粉质壤土14.3%为中粉质壤土，平均塑性指数为11.1，比重为2.75。最大干容重为1.67吨/立方米，最佳含水率为20.5%，渗透系数为0.44×10-6cm/s。具有适度的可压缩性。2.3.3.2砂砾主要分布于河滩，储量205万立方米。扣除巨石和围堰的淹没部分后，可利用储量约为1.00-151万立方米。砂的储量很小，石英颗粒少，细度模数很低，不适合混凝土骨料。砂的相对紧密度（D<2mm）为0.895。2.3.3.3石头坝址区内石块较多，储量可满足需要，还可利用溢洪道、导流洞进行压载排放。砂石厂位于13km水库下游的鹿尾山、大庄和雪庄，总储量1176万立方米。2.3.4坝型比较重力坝：结构清晰，设计方法简单，安全可靠，对地形和地质条件的适应性强，容易解决枢纽泄洪问题，便于施工导流，施工方便。但其缺点是：坝体断面尺寸大，材料消耗大，坝体应力低，不能充分发挥材料强度，坝体与基础接触面积大，相应的坝底抬升压力大，不利于稳定，坝体体积大。,浇筑混凝土时，需要更严格的温度控制。拱坝：峡谷各段地形应左右对称，岸坡平滑无突变，平面向下游收缩。坝端下游侧应有足够的岩体支护，以保证坝体的稳定性。该坝段左右岸分布不对称，不宜建拱坝。土石坝：地质要求：河谷两侧的岩基必须能承受拱端的推力，在任何情况下都必须稳定，不危及坝体安全。理想的地质条件是：基岩较均匀、单一、牢固、整齐、强度足够、透水率低、抗水蚀、耐候、岸坡稳定、无重大裂缝。土石坝的优点是就地取材，就近取材。节省大量水泥、木材和钢材。减少施工现场的对外运输量，能适应不同的地形、地质和气候条件。大容量、多功能、高效工程机械的发展，促进了土石坝建设的发展。通过以上比较，考虑到工程建设的经济性、安全性和便利性等因素，在这里修建土石坝是可行的。影响土石坝型式选择的因素很多，最重要的是坝址附近的筑坝材料，以及地形地质条件、气候条件、坝基处理、抗震要求等。这种设计仅限于数据产生的定性分析，以确定土石坝类型的选择。均质坝材料单一，施工简单，有足够的适宜土质材料制成均质坝。综合考虑，选择了建设均质土石坝的方案。2.4集线器布局枢纽布局安全可靠，经济合理，施工互不干扰，管理运营方便。高、中坝和地震区大坝，不得采用布置在非岩石基础上的坝下埋管型式。低坝采用非岩基坝下埋管时，必须采用埋管周围填筑压实方法。，可能的压实密度及其抗击穿破坏能力均能满足要求。枢纽的布置应考虑建筑开挖材料的应用。土石坝接头通常包括拦河坝、溢洪道、溢洪道输水或导流洞、水电站等，应根据地形地质条件和经济技术等方面确定。坝址选在地形地质条件较好的地方，坝轴短，蓄水量大，淹没少。附近筑坝材料丰富，便于布置排水构筑物。在高山深谷中，坝址常选择在弯河段，坝址布置在弯道上，采用凸岸脊进行防滑稳定和防渗稳定，并采取相应的加固措施如采用排水灌浆，尽量选择坝址。条件不好的位置。例如，活动断层含有形成整体滑动的弱夹层，从而形成细砂、软粘土、粉砂等软地基。根据枢纽布置原则：枢纽内的排水构筑物应安全可靠、经济合理、施工互不干扰、便于管理和使用。轮毂内的排水结构应符合设计规范的使用条件和要求。在选择泄洪建筑物形式时，应优先采用明渠作为主要泄洪建筑物。引水构筑物入口附近的岸坡应采取可靠的防护措施。应保证泄洪构筑物入口附近岸坡的整体稳定性和局部稳定性。当泄洪结构出口消能后的水流冲刷下游坝坡时，需要对比调整尾水通道和采取工程措施保护坝坡脚部的可靠性和经济性。措施。对于淤泥较多的河流，要考虑布置清沙构筑物，并采取措施在进水口排淤。溢洪道应选在地势开阔、岸坡稳定、岩土坚硬、地下水位低的地方，并应选择地质条件好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砾石适用于水闸基础。尽量避免粉质土、淤泥和细砂地基。必要时应采取适当的处理措施。从地质地形图可以看出，大坝左岸地质条件较好，有天然石植物。上下游都有比较平缓的海滩。因此，溢洪道建在右岸斜坡上。由于闸址地形条件较好，采用正槽式溢洪道。3大坝工程设计3.1坝段设计3.1.1坝顶标高的确定从基础数据可以看出，23.7m流域多年平均最大风速/s，水库风距为2km.3.1.2坝顶高程计算坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，按以下四种计算条件取大者计算：①设计洪水位加坝顶超高正常运行条件；②正常水位加正常运行工况坝顶超高；③通过检查洪水位和异常使用条件，使坝顶超高；坝顶超高d按公式（3-1）计算。对于特别重要的项目，d可取大于计算值。d=R+e+A(3-1)式中：R为坝坡上波浪设计爬升高度，m；e——风浪引起坝前水位高度，m；A为安全高度，m，根据大坝等级按表3-1选取。用于平原地区和沿海地区。式(3-1)中R和e的计算公式较多，主要是经验式和半经验式。它们适用于一定的工况，可根据SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》推荐的计算公式确定。所涉及的坝顶标高是针对大坝沉降后的情况。因此，竣工时应为坝顶高程预留足够的沉降。根据以往的工程经验，土石坝的预留沉降一般为坝高的1%。表3-1土石坝安全加高装置m大坝水平1234.5正常运行条件1.501.00.70.5非同寻常的运行条件(a)0.700.50.40.5非凡的运行条件(b)1.000.70.50.5e=(3-2)在哪里：e风勇身高D表面吹气g重力加速度h燕水库吹向平均水深v计算风速β计算风向与坝轴线法线的夹角(.)，取0度-K综合摩擦系数，取3.6×10正常情况：e===0.022m异常情况：e=e===0.005m官厅水库制定：h=.0166vD(3-3)l=10.4h(3-4)最初提出m=3，使用=(3-5)在哪里：平均浪向上攀升；m单斜率梯度系数；边坡形成率渗透系数，根据边坡防护类型，见表3-2；经验系数，按表3-3核对。正常使用下：==1.28=1.01正常使用下：==0.63=1.0核对表3-2本设计采用砌石护坡，=0.80表3-2施工速率和渗透系数护坡类型光滑不透水的覆盖物1.00混凝土或混凝土板0.90草皮0.85～0.90石工0.75～0.80抛填两层巨石（不透水地基）0.60～0.65抛填两层巨石（透水基础）0.50～0.55表3-3经验系数≤11.52.02.53.03.54.0≥5.01.001.021.081.161.221.251.281.30平均爬升：（3-6）正常使用：===1.31异常使用：h===0.61平均周期：=4.438(3-7)正常使用：T=4.438=4.438=5.08异常使用：T=4.438=4.438=3.47平均波长：正常使用：v=47.4m/sD=3km代入式（3-3）和（3-4）得h===2.98ml===24.9m==5.56>0.5是深水波=1.56=40.26m异常使用：v=23.7m/yesD=3km代入式（3-3）和（3-4）得h=1.25ml=12.4m==11.56>0.5是深水波=1.56=18.78m计算波浪爬升正常使用：h=142.0-85=57m==0.023查表3-4得：=2.23异常使用：143.3-85=58.3m==0.01<0.1检查3-4并得到：=2.23表3-4不同累积频率下爬升高度与平均爬升高度的比值（）p(%)p(%)0.112451014203050<0.12.662.232.071.101.841.641.531.391.220.960.1～0.32.442.081.941.801.751.571.481.361.210.97>0.32.131.861.761.651.611.481.391.311.190.99。=正常使用：=1.31m=4.026m==1.86m异常使用：=0.61m=18.78m==0.86m所以正常使用：R=2.231.86=4.15m异常使用：R=2.230.86=1.92m结合以上，我们可以得到：=R+e+A=4.15+0.022+1.0=5.172m=R+e+A=4.15+0.022+1.0=2.425m坝顶高程计算见表3-5表3-5坝顶标高计算表海浪攀爬R冯勇身高e超高安全性一个地震波波高水位(男)坝顶标高(男)设计洪水位4.150.0021.0-142.0147.172正常水位4.150.0021.0-142.0146.172检查洪水位1.920.0050.5-143.3145.725正常水位1.920.0050.50.5141.0143.925从上面可以得到坝顶标高147.172m。从平面图可以看出，坝址河床标高为，84.0m后期砂砾石覆盖层标高77.0m向下开挖7m，故坝高为147.2-77.0=70.2m，考虑1%为预留沉降，坝高为70.2（1+1%）=70.9m，取坝高为71.0m，坝顶标高为148.0m。3.3波峰宽度的确定坝顶宽度根据运行、施工、结构、交通、抗震等要求综合确定。SL274-200《碾压土石坝设计规范》规定15m高坝顶可选用10～，中低坝顶可选用5～10m。设计坝坝高71m属于高坝，建议坝顶高度为12m.3.4坝坡选择坝坡的坡率与坝体的稳定性和工程量有关。上游坝坡长期处于饱和状态，水库水位可能迅速下降，这对坝坡的稳定性不利，因此其坡度比下游坡慢。粘性土的稳定坝坡为曲面，上部不破沟，下部平缓，所以粘性土制成的坝坡常沿高度分为若干段，每隔10～30m，从上到下。相邻斜率之间的梯度差为0.25或0.5。由淤泥、沙子和轻质壤土建造的均质坝具有高透水性。为保持稳定的渗流，下游边坡应适当放慢速度。当坝基或坝体土体沿坝轴线分布不均匀时，各断面采用不同的坡率，各断面过渡区坝坡变化缓慢。上下游坡度比见表3-6表3-6上下游坡度比坝高（米）上游的下游<101:2～1:2.51:1.5～1:210～201:2.25～1:2.751:2～1:2.520～301:2.5～1:31:2.25～1:2.75>301:3～1:3.51:2.5～1:3坝高71m，上游坝坡为1：2.75、1：3.0、1：3.25，下游坝坡为1：2.25、1：2.5。如图3-1所示。3.5马路为防止坝面冲刷，便于通行、检查、观察和维护，便于坝坡稳定，30m沿标高每隔10～10分钟设置一条马道，其宽度不小于1.5m那。大坝25m上下游各设一条马道，坝宽为2m，高程102m3.6坝体排水大坝排水分为三种类型：棱柱排水、粘滞排水和大坝排水。棱柱排水适用于下游坝型，故大坝采用棱柱排水，可减少润湿线，防止坝坡冻胀，保护尾水下游坝脚不被海浪冲刷，并可也与坝基排水相连。.当坝体强度足够时，还可以起到支撑作用，增加稳定性。棱柱形排水体坡度比为1：1.0，外坡比为1：1.5，顶宽为1：1.52.0m。图3-1坝体横断面示意图4渗流分析4.1渗流分析的目的它在于：①土壤中不同程度的含水饱和度，土壤的抗剪强度等水力性质也随之发生变化，渗流分析将为各部位土壤饱和状态的划分提供依据坝体；影响较重要的渗流稳定力；③进行坝体防渗布置和土料配置，根据坝体渗流参数和渗流逃逸率校核土体的渗流稳定性，防止发生管道流土，在此基础上确定坝体和坝基中防渗体的尺寸和排水设施的容量和尺寸；④确定通过坝体和河岸的渗流损失和社会排水系统的能力。渗流分析可为坝型初步选择和坝坡稳定性分析奠定基础。4.2分析内容①确定坝体润湿线；②确定渗流。4.3渗流分析法在众多的渗流分析方法中，水力法和流网法较为简单实用，也具有一定的准确性。本设计采用水力法进行渗流分析。换成一个高H宽H的矩形，这个矩形消耗与上游三角形相同的水头，通过相同的渗流，其值由公式4-1计算：(4-1)其中：是大坝上游坡度系数下游有棱柱形排水时土石坝防渗基础入渗计算：(1)下游无水时：-1a如图4所示。(a)下游无水(b)下游有水图4-1均质带排水土坝的渗流计算由于排水体的渗透系数大于坝体，渗透线进入排水体时下降较快，进入排水体后又急剧下降。坝体润湿线为抛物线，选取O点作为抛物线原点和焦点的坐标系，抛物线y在原点的坐标值，焦点到坝体的水平距离origin具有抛物线的性质。可以看出，抛物线的标准方程为y=2px+C根据已知条件可得：(4-2)当该公式满足边界条件x=l时，将y=代入：(4-3)通过x处截面的流量为：(4-4)结合式4-1可知：(4-5)由式(4-3)，由式(4-5)计算q，由式(4-4)画出润湿线。(2)下游有水时，如图4-1b所示近似以坝体高度为不透水高度，即参照公式（4-3）取值。式中，用,代替，即(4-6)计算渗流(4-7)使用公式4-1绘制润湿线（x轴与下游水面重合）。应假定坝体不透水高度与实际不符，计算过大，导致绘制的入渗线过高，计算坝体稳定性为安全，q太高小的。4.4渗流计算4.4.1正常水位渗流分析上游水位为141.0m，对应的下游水位为，86.1m则上游水深=141.0-77.0=64.0m，下游水深=86.1-77.0=9.1m。===27.43m_=(148-141)×3+12+(148-102)×2.5-(102-86.1)×1.0=132.1mL=+L=27.42+132.1=159.53m代入公式4-5得==9.18代入公式4-6有=11.79由数据可知K=㎝/s那么渗流为：q=11.79×=㎡/s代入式4-1，润湿线方程为y=18.36x+84.27渗流曲线坐标值列于表4-1。表4-1正常水位渗流曲线坐标值X01030507090110120130150是的9.1816.3725.2031.6637.0041.6745.8747.0049.7153.284.4.2设计洪水位的渗流分析上游洪水位为142.0m，下游对应水位为92.0m，则上游水深=142.0-77.0=65.0m，下游水深=92.0-77.0=15.0m===27.86m=(148-142)×3+12+(148-102)×2.5-(102-92.0)×1.0=135mL=+L=27.83+135=162.86m代入公式4-5得==7.5代入公式4-6有=11.41那么渗水量为：q=11.41×=㎡/s代入式4-1，润湿线方程为y=15x+56.25渗流曲线坐标值列于表4-2。表4-2设计洪水位渗流曲线坐标值X01030507090110130150是的7.514.3622.528.3933.2637.5041.3144.7948.024.4.3检查洪水位时的渗流分析上游止水位为143.3m，下游对应水位92.4m为，上游水深=1423.3-77.0=66.3m，下游水深=92.4-77.0=15.4m===28.41m=(148-143.3)×3+12+(148-102)×2.5-(102-92.4)×1.0=131.5mL=+L=28.413+131.5=159.91m代入公式4-5得==7.9代入公式4-6有=12.05那么渗水量为：q=12.05×=㎡/s代入式4-1，润湿线方程为y=15.8x+62.41渗流曲线坐标值见表4-3。表4-3查洪水位时渗流曲线坐标值X01030507090110130150是的7.914.8523.1629.1034.1838.5242.4346.0059.324.5渗流分析前三种工况计算的渗流曲线如图4-2所示。图中三种情况下的渗流曲线不相交，说明渗流分析结果合理。图4-2渗流曲线5稳定性分析稳定性分析是确定大坝设计剖面和评价坝体安全性的基础。稳定性分析的可靠性对坝体的经济性和安全性具有重要影响。5.1计算条件及安全系数(1)稳定渗流期。检查上下游两种工况的稳定性：①水库水位处于正常蓄水位或设计洪水位，下游为相应水位，为正常运行工况；②水库水位为止水位，下游为相应水位，属于非常利用条件Ⅰ。(2)水库水位骤降。水库水位处于正常蓄水位或设计洪水位，下游为相应水位，为正常运行状态。根据SL274-2001《碾压土石坝设计规范》，根据大坝等级选择坝坡抗滑稳定的最小安全系数，见表5-1。表5-1坝坡抗滑稳定安全系数大坝水平1234.5正常运行条件1.501.351.301.25异常操作条件I1.301.251.201.15异常运行条件II1.201.151.151.10表5-1中的安全系数适用于量规和杆之间力的简化Bishop和Morgenston-Price方法。采用瑞典圆弧法时，对于一级坝的正常运行工况，要求最低安全系数不低于1.30。其他情况可比表中数值减少8%。5.2稳定性分析的基本原理和方法本设计采用圆弧法，其基本原理是假设滑动面为圆柱面。将滑动面上的土体视为刚体，不稳定时土体绕圆弧中心旋转，沿坝轴线取单宽坝截面，作为平面问题进行分析.计算时将滑动面以上的土体划分为若干个竖向土条，计算每个土条到圆弧中心的抗滑力矩之和即为滑动力矩之和。两者的比值就是滑弧防滑稳定性的安全系数弧法有两种：毕晓普法和瑞典弧法。本设计采用瑞典圆弧法。5.2.1最危险滑动圆弧中心圆周的确定如图5-1所示，做一个点，，从表5-2中查找坝坡的坡度，确定点的方向，确定角度。同时，在坝坡中部以上，坝线中点垂线与法线的半径为（1/2～3/4）L，其中L为坝体的投影长度。水平面上的坝坡。表5-2坝坡坡度表`1:11:21:31:41:5角度(°)28372635253525362537半径RR0.75H1.5H0.75H1.75H1.0H2.3H1.5H3.75H2.2H4.8土的内聚力越强，对应的滑动面越深；非粘性土的滑动面较浅。在本设计中，滑动面选择在下游坝脚附近相交。图5-1圆弧法计算示意图计算公式：==(5-1)在哪里：i土壤条数；W土条重量；b土条宽度土条沿滑移面的夹角，单位（°）；,有效抗剪强度指标。5.3稳定性分析计算5.3.1正常水位下游坝坡稳定性计算初试计算：R=172mb=17.2m计算过程见表5-3：图5-2正常水位a下下游坝坡稳定性计算示意图表5-3正常水位下下游坝坡稳定性计算表a编号-20000142.0620.419.816.520.518-1000104.06156.5220.419.816.520.51800063.145217.54156.5220.419.816.520.5181213.97163.5356.8520.49599.6720.419.816.520.5182156.01360.34156.520020.419.816.520.5183161.51473.172156.520020.419.816.520.5184189.72563.3106.980020.419.816.520.5185230.82598.04400020.419.816.520.5186281.39470.52300020.419.816.520.5187288.96283.9700020.419.816.520.5188136.8734.9500020.419.816.520.518C17.2001123400.377870.7265420017.2001123400.377870.7265420017.2001123400.377870.7265420017.2001123400.377870.72654204364.98817.2001123400.377870.72654203182.60417.2001123400.377870.72654203294.76317.2240.36810.92981.07623400.377870.72654203870.28817.2300.4540.8911.12223400.377870.72654204708.78917.2370.5490.83581.19623400.377870.72654205740.39717.2440.63740.77051.29823400.377870.72654205894.78417.2530.73960.6731.48623400.377870.72654202792.1480002557.04402557.0440002133.232817.3604950.59001041.8934459.572817.361041.8937276.93393.69993237.894938.025420.14751794.068540.9072214.2083227.3537134.7322582.580012899.9204874.4919368.8062582.580015246.1505761.06211153.341765.170016788.805898.50911841.2700016550.0605572.1739316.35500015056.7504755.3375622.60600011517.3903353.318692.010003484.1580886.0572747.2936747.2936360051261.5231878.711.61>1.35满足稳定要求3652.6843652.68436005515.6946012.26636001452.1124790.249366.49082066.43904401.075373.2123186.4604386.086387.19084595.61803983.342404.03885371.1703218.294430.7225594.53402173.216467.22244757.820361.6625534.90961051.851在表中：第i块入渗线以上土体面积；i区块水面线以上入渗线以下的部分土壤面积；i区块水面线以下土体面积；第i块水面线以上棱柱排水部分的面积；第i块水面线以下棱柱排水部分的面积；土壤干容重；土壤湿容重；土壤饱和容重；棱柱状堆石料的干容重；棱柱状堆石料的湿容重；二审R=160m计算过程见表5-4：图5-3正常水位b下下游坝坡稳定性计算示意图表5-4水位正常时下游坝坡稳定性计算表b编号-200030.7967149.57720.419.816.520.518-1000104.06145.620.419.816.520.5180156.67317.23490217.54145.620.419.816.520.5181163.712242.7616102.94042.660920.419.816.520.5182143.466365.4112145.60020.419.816.520.5183154.096457.1808116.690020.419.816.520.5184180.45533.227226.9650020.419.816.520.5185216.978492.643200020.419.816.520.5186260.896382.100800020.419.816.520.5187273.597221.52800020.419.816.520.5188135.63621.139200020.419.816.520.518C16001123400.377870.7265420016001123400.377870.7265420016001123400.377870.72654203196.13316001123400.377870.72654203339.72516001123400.377870.72654202926.69816170.26390.96461.036723400.377870.72654203143.55816240.368120.929781.0755323400.377870.72654203681.17216300.453990.891011.1223323400.377870.72654204426.34316370.549020.835811.1964523400.377870.72654205322.27816440.637420.770511.2978423400.377870.72654205581.37516530.739630.673011.4858623400.377870.72654202766.9700631.33242692.37903323.7110002133.232620.804754.030341.25104459.572620.83537.3847080.371336.6714806.681698.4950767.89629844.9767.89623720.0927235.1422402.40012564.2404747.6499052.181925.3360014121.0705147.03810557.9444.91590014683.9905159.0139754.33500014180.6804774.4357565.59600012887.8704070.3454386.2540009967.62902902.101418.55620003185.5260810.11222414.8092414.809320048147.0531355.281.536>1.35满足稳定要求3453.9933453.99332005144.1726480.8433200557.90734278320004747.649320005147.038331.7443726.55105159.013344.16965405.46904774.435359.14566437.88604070.345382.8647075.70102902.101415.30886353.5660810.1122475.47522356.111第三次试算R=180m,b=18m。计算过程见表5-5。图5-4正常水位c下下游坝坡稳定性计算示意图表5-5正常水位下下游坝坡稳定性计算表c编号-1000057.14220.419.816.520.5180000101.42163.820.419.816.520.518164.418400226.504163.820.419.816.520.5182221.403178.779656.78219.88890.38820.419.816.520.5183162.367387.302466.280020.419.816.520.5184171.736453.565800020.419.816.520.5185204.851386.468500020.419.816.520.5186252.612254.381400020.419.816.520.5187307.67459.981500020.419.816.520.518869.7123000020.419.816.520.518377870.7265420018001123400.377870.7265420018001123400.377870.72654201314.13518120.187380.982291.0180323400.377870.72654204516.62318170.26390.96461.036723400.377870.72654203312.29118240.368120.929781.0755323400.377870.72654203503.41818300.453990.891011.1223323400.377870.72654204178.95618370.549020.835811.1964523400.377870.72654205153.28518440.637420.770511.2978423400.377870.72654206276.5518530.739630.673011.4858623400.377870.72654201422.1310001028.56501028.5650002079.1062948.405027.5060004643.3282948.41314.1357591.728496.57233539.836936.9014407.72251626.988993.3612034.7033338.1377668.5881093.620012074.504401.0758980.60300012484.0204386.0867652.07600011831.0303983.3425036.75200010190.0403218.2941187.6340007464.18302173.21600001422.1310361.6625747.2936747.2936360037769.9626623.891.4186>1.35满足稳定要求3652.6843652.68436005515.6946012.26636001452.1124790.249366.49082066.43904401.075373.2123186.4604386.086387.19084595.61803983.342404.03885371.1703218.294430.7225594.53402173.216467.22244757.820361.6625534.90961051.8515.3.2查洪水位时下游坝坡稳定性分析第一次试算R=180m,b=18m计算过程见表5-6。图5-5洪水位校核时下游坝坡稳定性计算示意图表5-6查洪水位时下游坝坡稳定性计算表a编号-10000104.0720.419.816.520.518000052.6617267.36920.419.816.520.518170.927759.1710.438881.7384267.3520.419.816.520.518240.8906298.631218.547058.653120.419.816.520.518342.7428