擦玛沟水库大坝毕业设计说明书

擦玛沟水库沥青混凝土心墙坝设计摘要擦玛沟水库位于河南县境内泽曲流域左岸的一级支流擦玛沟上，坝址距河南县城 25km，距西宁市353km。其主要任务是城乡供水兼顾灌溉，主要解决优干宁镇以及荷日恒村、智后茂村、德日隆村的城乡供水，以及新增万亩饲草料地的灌溉。该毕业设计承担河南县擦玛沟水库挡水建筑物设计部分工作。根据已有的原始资料和该处地形图进行设计，主要内容有：擦玛沟水库工程坝址的选择；坝型、坝高及坝体基本剖面的确定；坝体的渗流分析，确定防渗体系；坝体稳定分析；细部结构设计。并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。关键词：擦玛沟，沥青混凝土，心墙，坝体设计，渗流分析，稳定分ABSTRATCamagoureservoirislocatedinjerseyqubasininHeNanCountyleveltributariesoftheleftbankbrushgrooveon,damsitefromHeNancounty25kilometers,353kmawayfromXiNingcity.Itsmaintaskistourbanandruralwatersupplybothirrigation,mainlytosolvewatersupplyofYouGanNingtownandHeRiHengvillage,ZhiHouMaovillage,DeRiLongvillage,irrigationcombinationandadded16000acresofgrass.ThegraduationdesignforHeNanCountycamagoureservoirwaterretainingstructuredesignpartofthework.Accordingtotheexistingrawdataandtopographicmaptocarryonthedesign,themaincontentsare:brushmaditchreservoirprojectdamsitechoice;Thedamtype,thedeterminationofhighdamanddambaseprofile;Damseepageanalysisanddeterminetheseepagecontrolsystem;Thedamstabilityanalysis;Detailstructuredesign.Anddrawthecorrespondinglayoutandsectionaccordingtotherequirements.Keywords:camagou,asphaltconcrete,corewall,damdesign,seepageanalysis,stabilityanalysis1绪论 2基本资料 目录错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。3大坝设计 错误!未定义书签。工程规模. 工程等级及标准. 水库主要特性指标. 气象. 工程地质. 地形地貌. 地层岩性. 地质构造. 水文地质条件. 物理地质现象. 错误错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。坝址和坝型的比较。坝址比较. 坝型比较. 筑坝材料. 错误!未定义书签。大坝尺寸. 错误!未定义书签。防渗体设计防渗体设计.防渗体尺寸过渡区 坝坡与马道 错误!未定义书签。坝顶高程 错误!未定义书签。坝顶构造 错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。大坝分区. 大坝分区. 错误!未定义书签。渗流分析 计算情况. 确定浸润线方程. 渗流量计算. 坝基渗透稳定问题. 渗透变形破坏形式 允许水力坡降. 稳定计算 计算方法与原理. 计算工况. 稳定分析计算. 正常运用情况. 非常运用情况. 坝体稳定分析结果. 细部结构设计 护坡. 坝体排水. 错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。结论 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。致谢 错误!未定义书签。绪论擦玛沟水库位于河南县境内泽曲流域左岸的一级支流擦玛沟上，坝址距河南县城 25km，距西宁市353km。擦玛沟流域海拔在3510～4045m之间，河流全长，流域面积242km2，河道平均比降‰。水库坝址位于擦玛沟中上游，坝址以上河长，集水面积，河道平均比降‰。擦玛沟水库作为河南县重要水源工程已编入了《青海省小型水库建设规划（修编）》中。水库总库容为×104m3，为Ⅳ等小（1）型工程。擦玛沟水库的主要任务是城乡供水兼顾灌溉，主要解决优干宁镇以及荷日恒村、智后茂村、德日隆村的城乡供水，以及新增万亩饲草料地的灌溉。水库建成运行后总供水量达到×104m3，其中居民生活用水×104m3、牲畜饮水×104m3、灌溉用水×104m3、工业用水×104m3、建筑业用水×104m3、三产用水×104m3。河南县城到擦玛沟水库坝址有乡村公路，坝址附近有10kv线路经过，交通便利，施工用电方便，当地筑坝材料丰富，建设条件较好。工程建成后，将对水资源进行合理开发利用，解决当地严重缺水的问题，并改善下游河道内的生态环境，成为推动当地经济社会发展的重要骨干水源工程。设计的主要内容包括：确定大坝的位置、水利枢纽的布置、筑坝材料的选择、拟定大坝的基本剖面尺寸、坝体渗流计算分析、坝体稳定计算分析、细部构造设计。基本资料工程规模由流域水资源供需分析可知，擦玛沟流域具有一定的供水潜力，综合考虑流域实际情况和各行业的用水需求，确定擦玛沟水库工程为城乡供水兼顾灌溉。供水任务：解决优干宁镇以及荷日恒村、智后茂村、德日隆村共万人口和万头/只牲畜饮水。灌溉任务：解决新增16000亩饲草料地的灌溉用水。工程等级及标准擦玛沟水库总库容为×104m3，根据《水利水电工程等别划分及洪水标准》（SL252-2000）和《防洪标准》（GB50201-94）的规定，本水库属Ⅳ等小（1）型工程，其主要建筑物（大坝、溢洪道、放水洞等）级别为4级，次要和临时建筑物（导流洞、上下游游围堰、施工道路等）级别为5级。根据上述规范，确定本工程主要建筑物的防洪标准采用 50年一遇设计（相应洪峰流量s），500年一遇校核（相应洪峰流量s），次要和临时性水工建筑物防洪标准采用 10年一遇设计（相应洪峰流量s）。水库主要特性指标经水库调节计算、泥沙淤积计算及调洪计算，最终确定总库容×104m3，其中死库容×104m3，兴利库容×104m3，防洪库容×104m3；相应死水位，正常蓄水位，设计洪水位，校核洪水位。气象河南县位于青藏高原东北部，具有明显的高原大陆性气候特征，夏季雨量充沛且高度集中，冬季降水稀少，干湿季分明雨热同期。根据河南气象站资料统计，多年平均气温1.1℃，气温年较差20.7℃；多年平均降水量581.2mm，降水主要集中在5～9月；多年平均蒸发量；多年平均日照时数2545h；多年平均风速2.3m/s，年最大风速18m/s；多年平均无霜期在123d。工程地质地形地貌擦玛沟水库地处青海省东部，海拔3600～3800m，水库所在沟谷为一山前U型冲沟，相对高差50～80m，山体自然坡角10°～40°，坡面基本为草地，库区内仅发育不明显Ⅰ级阶地，冲沟较发育，库区内小型冲沟较多，但均发育规模较小，延伸较短，约 200～300m，库区内较大冲沟主要有1个，在库区右岸，冲沟方向近东西向，最大延伸约 3km，在坡脚堆积呈小型洪积扇，但均对河道基本无影响。河谷开阔，宽200～300m，发育河漫滩，河道呈蛇曲状分布于河谷中，宽 5～10m，库区河床总体纵坡坡降约为%。地层岩性根据地质测绘，工作区出露的地层岩性有：1）三叠系（Ta2-3）中上统砂质板岩、砂岩，主要分布于坝址区及上游库区一带。2）第四系全新统坡积、洪积、冲洪积松散堆积物，分布于库区各沟谷及斜坡表层地带，厚度变化较大。地质构造地处横恒东西的秦岭-昆仑复杂构造带部位，东西向构造形象显著，工程区北部受三叠系中统曲什安-木岗隐伏断裂控制，同时受和日隐伏断裂影响，岩层强烈挤压，往往出现压扭性小裂隙小皱褶发育，区域主构造线方向NW向，褶皱轴线与区域主构造线方向一致，属于松潘 -甘孜印支皱褶系—西倾山中间地块构造单元。主要区域断裂有瓦胡扎玛日压扭断层，位于北部相阿日～哈日肖勒背斜与代富桑向斜之间，长达80km以上，断层略向北弯曲，总的走向大致为北西西向（ 290），在断层的东端为北盘之泥盆-石炭系灰岩逆冲在南盘中-上三叠统砂板岩之上；在西端北盘出露中 -上三叠统上、下岩组地层，南盘出露中-上三叠统下岩组地层，造成南、北盘地层相顶的现象。根据北盘之中-上三叠统上岩组相对往西错动的现象分析它属反时针方向扭动的压扭性质断层，此断层已切断秦岭东西构造带的结更背斜轴及一系列的压性断层，应属康藏“歹”字型头部外围褶带的构造形迹。该断层距上坝址约8.0km。达日桥断层，此断层长达50km以上，断层沿走向有扭曲，东部为北西西向，往西变为南西向。断层两侧的地层常形成宽约百余米的破碎带，与断层面平行的一组节理发育。断层面呈舒缓扭曲。断层倾向一般为190°，倾角65°，属压性。为秦岭东西构造的成分。该断层距上坝址约 4.5km。水文地质条件区内水文地质特征受岩性、地形、地质构造的制约，地下水按其赋存形式、水理性质及水动力特征可分为基岩裂隙水、松散岩类孔隙水两种类型。基岩裂隙水河谷两岸基岩裂隙水主要分布于中生界三叠系板岩构成的中、高山区、中生界三叠系砂岩、砂质板岩。由于该地区地质构造褶皱及断裂发育、岩性较为复杂，地层分界面、断层构造是地下水的运移与富集通道，为地下水赋存条件提供了空间条件，呈网状或带状分布于岩体之中，水量受地形条件的控制，其补给主要受大气降水补给，局部有承压，分布具不均一性，区内沿断层带常有泉水呈线状分布。第四系孔隙潜水河谷砂卵石层潜水分布于河谷及冲沟内的现代河床、漫滩及Ⅰ阶地第四系冲积砂砾石层中，两岸基岩裂隙水补给河谷河水或孔隙潜水。在坝址处河谷潜水埋藏深度与河水位相关性较好，地下水位埋深较浅，一般为～4.0m，Ⅰ阶地及边缘地带埋藏深度大于 4m，含水层厚度在5～10m间，富水性好，呈条带状分布，补给条件好，受大气降水、上游地下水及基岩裂隙水的补给，水量丰富，地下水径流方向与河谷走向基本一致。物理地质现象库区内物理地质现象主要有岩体的风化、崩塌。（1）风化作用：在侵入岩组成的中高山区，气候的重直分带是岩体风化剥蚀作用的主要因素之一，岩体在构造破碎的基础上遭受冻融破坏，表层岩石碎裂，风化作用强烈。岩体风化主要在下坝址比较明显，岩性为砂质板岩，裸露在外，风化厚度 -2.0m，多呈碎裂状-粉末状。（2）崩塌：由于库区两岸大部分基岩裸露，沟谷侵蚀下切强烈，边坡陡峻，岩石构造节理、卸荷裂隙发育，使边坡失稳产生崩塌，在山顶处常形成高 10～30m直立壁，易产生崩塌，造成边坡失稳，并于坡脚形成倒石锥，并分散滑落在坡脚平坦处及河谷低洼处。工程区地处高寒高海拔地区，季节性冻土较发育，根据《青海省地面气象资料30年整编》

（1971-2000年），工程区海拔3700m左右，在河谷盆地中，参考河南县（海拔 3500m）冻深1.77m，工程区标准冻深为1.8m左右。大坝设计坝址和坝型的比较。坝址比较经现场踏勘，初步选择了上、下两个坝址，相距。上坝址区河谷呈“U”型，谷底宽260～287m左右，谷底高程3668m左右，现代河床纵比降为%，河床地形平坦。坝址分布的覆盖层主要有两岸坡积粉土层、现代河床冲洪积粉土、砂砾石及右岸坡底坡洪积碎石土层，基岩岩性为中生代三叠系中上统砂质板岩、砂岩。大坝呈东西向布置，坝型为沥青混凝土心墙砂壳坝。经计算，上坝址方案工程总投资万元。下坝址区河谷呈“U”型，谷底宽310～347m左右，谷底高程3660m左右，现代河床纵比降为%，河床地形平坦。坝址分布的覆盖层主要有两岸坡积粉土层、现代河床冲洪积粉土、砂砾石层及右岸坡底坡冲洪积碎块石土，基岩岩性为三叠系中上统砂质板岩、砂岩。大坝呈东西向布置，坝型为沥青混凝土心墙砂壳坝。经计算，下坝址方案工程总投资万元。经过比较，坝址选择为上坝址。坝型比较坝型选择是根据当地建筑材料的储量和质量、地形和地质条件而定的。坝址区河谷呈“ U”型，谷底宽300～380m左右，河床地形平坦。两岸山体表层分布有坡积粉土，其中左岸厚度约3～11m，右岸厚度约3-8m。河谷右侧分布有宽50～80m，厚度为4～8m的坡积碎石土。河谷段砂砾石厚度约为18～23m。坝址区岩性为砂质板岩、砂岩，左右岸强风化厚度约 2～8m，河床强风化厚度一般4～6m。从坝址地质条件来看，不适合修建重力坝、拱坝等坝型。天然建筑材料的分布、储量和质量情况，坝址区无防渗土料，坝址附近砂砾石料储量较多，且各项指标满足要求。因此，本次设计坝型选用沥青混凝土心墙坝。筑坝材料根据工程总布置及建筑物设计，结合坝址附近天然建筑材料分布情况，本阶段选定了混凝土骨料场1个（坝址区内）、砂砾石填筑料场1个（坝址区上游）、块石料场2个（坝址区上下游各一个）。1）砂砾石料场：位于坝址上游库区，距坝址约～ 2.0km，距坝址较近，并有乡村道路通过，交通较为方便。料场呈条带状分布于坝址区上游。料场表层～2.0m为剥离层，料源为冲洪积砂砾石，一般厚度为14～16m。根据地质测绘和探坑揭露，枯水期料场地下水位平均埋深～ 3.0m，料场地下水位受河水影响，料场基本为水下开采，开采条件较差，料场总面积约 65×104m2。（2）混凝土骨料场：主要分布在坝址区河谷中，距离上坝址约～ 1.0km，呈带状分布，有用层厚度变化不大，表层有～2.0m剥离层，属Ⅱ类砂砾石料场。料场开采条件较好，运输方便。（3）1#块石料场：1#块石料场位于坝址上游右岸河道拐弯处处，距上坝址约 700m，基岩出露，开采时无地下水干扰，开采条件较好。料场岩性为三叠系砂质板岩、砂岩，青灰色，岩体较完整，呈块状结构，岩质坚硬，全风化厚度约～1m，强风化厚度约5～10m。（4）2#块石料场2#块石料场位于在下坝址右岸下游段，距上坝址约 700m，料场到坝址有乡间公路通过，开采时无地下水干扰，开采条件良好。岩性为三叠系砂岩、砂质板岩，岩体完整，呈块状结构，岩质坚硬，节理裂隙发育，全风化厚度约～1m，强风化厚5～8m。大坝尺寸坝坡与马道土石坝坝坡对坝的稳定有直接影响，参照已建工程的实践经验初步拟定上下游坝坡尺寸，，故大坝上游坝坡取1:，下游坝坡取1:2。上游坝坡在高程处设置马道，马道宽，下游坝坡在高程处设置马道，马道宽5m。坝顶高程根据碾压式土石坝设计规范_SL274-2001，坝顶在静水位以上的超高值按下式计算;y=R+e+A式（3-1）式中y—坝顶超高，m;R—最大波浪在坝坡上的爬高，m;A——安全加高。该坝为4级建筑物，查《水工建筑物》课本表 5—1，表格如下：表3-1土石坝安全加高表坝的级别1234，5正常运行条件非常运行条件（a）非常运行条件（b）得设计水位时取A=，因属于山区，所以校核水位时取 A=。坝顶高程等于水库静水位与超高y之和，计算公式采用下列算式：式(3-2)式(3-2)式中：e——最大风壅水面高度，即风壅水面超出原库水位高度的最大值， m；——坝前水域平均水深，粗略估计为 32m；K——综合摩阻系数，取；——风向与水域中线的夹角，(0°)；W——设计风速正常运用取最大风速的倍 27m/s，非常运用取多年平均最大风速 18m/s；D——风区长度的确定，当沿风向两侧的水域较宽广时，可采用计算点到对岸的距离。粗略估计为1200m。则正常运用条件下非常运用条件下式(3-3)式(3-3)式(3-4)式(3-4)m——上游坝坡平均坡率，取m=；n——坝坡护面糙率，取n=故正常运用情况波高为，；非常运用情况波高为，。考虑地震浪涌高，所以坝顶高程应在正常运行下附加上地震涌浪高度，因为地震基本烈度为Ⅶ度，所以取坝顶高程取以下四种情况的最大值设计水位加正常运用条件下的坝顶超高；正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高；校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高；正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高四种计算成果见表表3-2坝顶高程计算表运用情况静水位（m）R（m）e(m)A(m)地震浪涌高（m）坝顶高程（m）（1）/（2）/（3）/（4）1坝顶高程的最终结果为。坝顶构造（1）坝顶宽度坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特殊要求，高坝的顶部宽度可选用10~15m，中、低坝可选用5~10m。由上坝址地质剖面图可知，坝底高程约为 3653m，故本坝最大坝高约为32m，坝顶宽度设为6m。（2）防浪墙坝顶上游侧宜设防浪墙，墙顶高于坝顶米，防浪墙高程为。（3）坝顶公路大坝坝顶长度长，设坝顶公路，坝顶护面可采用密实的砂砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料以适应大坝的变形，并对防渗体起保护作用，防止干裂和雨水冲蚀。根据当地材料，本设计采用40cm厚砂砾石路面。防渗体设计本土石坝的防渗体设计为沥青砼心墙，位于坝体中心部位，是大坝的防渗区域，采用垂直布置型式。本次设计初步选用110号沥青，并根据已建工程的经验，心墙渗透确定为 K≤1×10-8cm/s。防渗体尺寸（1）心墙顶宽与底宽对于中低坝，沥青混凝土心墙底部厚度可采用坝高的1/60~1/40，且不小于40cm；顶部厚度可以减小，但不小于30cm。本坝坝高约为32m，故顶部厚度取40cm，底部厚度取60cm（底部扩大段高，厚度为。对于中低坝，沥青混凝土心墙底部厚度可采用坝高的（2）防渗体超高防渗体顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高，在正常运行条件下，心墙应为 ~；在非常运行情况下，均不应低于该工况下的静水位，并应计算风浪爬高的影响，以防风浪形成的壅水通过防渗体顶部渗向下游。当防渗体顶部设有稳定、坚固、不透水且与防渗体紧密结合的防浪墙时，可将防渗体顶部高程放宽至正常运用静水位以上即可。本次心墙高程取。过渡区过渡区作为保护沥青砼心墙的材料，采用碎石或砂砾石，要求质密、坚硬、抗风化、耐侵蚀，颗粒级配连续，过渡层料按相对密度不低于作为设计控制指标。上下游过渡料采用同一级配，采用砂砾石料，为便于碾压施工，过渡层厚度取为。大坝分区坝体结构设计以尽量利用当地材料为准，并根据当地不同材料的储量、坝基开挖料及各种料参数的不同分为4个填筑区。第Ⅰ区为砂砾石，位于大坝上、下游侧，采用坝址上游河床砂砾料填筑。根据砂砾石料场土工试验成果，砂砾石区按相对密度不低于作为设计控制指标，由此按算出设计干容重为cm3。第Ⅱ区为沥青砼心墙区，位于坝体中心部位，是大坝的防渗区域，采用垂直布置型式，心墙顶高程为。沥青砼心墙采用碾压式，为便于碾压施工，顶部厚度为 40cm，底部厚度为60cm(底部扩大段高，厚度为。本次设计初步选用110号沥青，并根据已建工程的经验，心墙渗透确定为-8K≤i×10-8cm/s。第Ⅲ区为过渡区，作为保护沥青砼心墙的材料，采用碎石或砂砾石，要求质密、坚硬、抗风化、耐侵蚀，颗粒级配连续，过渡层料按相对密度不低于作为设计控制指标。上下游过渡料采用同一级配，为便于碾压施工，过渡层厚度取为。第IV区为下游排水体，采用贴坡式排水，选用块石料填筑，排水体顶部高程，水平宽度 3m。渗流分析渗流分析的内容包括：①确定坝体内浸润线；②确定渗流量。计算情况渗流计算考虑下列的水位组合情况：（1）设计情况对应的设计水位与下游无水的情况。（2）校核情况对应的校核水位与下游无水的情况。确定浸润线方程心墙的渗透系数很小，渗流通过心墙的水头损失较大，浸润线在心墙中形成很大跌落，渗流量也减少很多。由于本次所设计的坝是建在有限深透水地基上，一般心墙的渗透系数 K很小，因此心墙前坝壳内的水位降落可忽略不计。心墙厚度按上下游心墙平均厚度计：选择水力学方法解土坝渗流问题。根据坝内各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，应用达西定理近似解土坝渗流问题。式(4-1)式(4-1)式(4-2)式(4-2)式中：q——单宽渗流量；H——心墙下游浸润线高度；——心墙土料的渗流系数，本次设计初步选用110号沥青，渗透系数为——坝壳土料的渗流系数，采用砂砾石料，渗流系数为——上游水深，设计情况为，校核情况为；——下游水深，取0m；——心墙平均厚度；L——心墙下游边到下游水面线的距离，将数据带入两式，联立求解。分别可得设计情况：校核情况：通过比较当采用校核洪水位时的渗流量最大，对坝体最不利，所以采取校核水位所计算出的量为控制量。故浸润线方程为得式(4-3)确定浸润线的方程可确定浸润线的位置，可为土石坝的稳定分析计算提供依据。渗流量计算沿整个坝段的总渗流量：分别可得设计情况：校核情况：通过比较当采用校核洪水位时的渗流量最大，对坝体最不利，所以采取校核水位所计算出的量为控制量。故浸润线方程为得式(4-3)确定浸润线的方程可确定浸润线的位置，可为土石坝的稳定分析计算提供依据。渗流量计算沿整个坝段的总渗流量：式中：m——考虑到坝宽、坝厚、渗流量沿坝轴线的不均匀性而加的折减系数，取；L——坝顶长度，L=；q——单宽流量。故可得：渗流量的大小，可用于估算水库水量损失。坝基渗透稳定问题坝基地层以冲洪积砂砾石层为主，该层分布稳定，厚度大，水库蓄水后，由于砂砾石层渗透压力增大，在坝下游有可能产生渗透变形破坏，故对坝基砂砾石层渗透变形式及抗渗坡降进行评价。2.10g/cm3，相应的孔隙渗透变形破坏形式2.10g/cm3，相应的孔隙根据野外对表层砂砾石层的试验，表层砂砾石层天然干密度平均值为度n为（见表3-16：坝址区表层砂砾石层天然密度试验成果表），砾石的密度试验成果及平均颗分曲线见图4-1。从图可以看出，表层卵、砾石平均颗分曲线总体斜率较为均匀，无明显的平缓段，说明卵、砾石级配连续。由图可知，砂砾卵石层的细粒粒径的界限粒径平均为，相应的细颗粒含量为％。根据6，相应的细颗粒含量为％。根据6组颗分曲线判定，细颗粒含量%~%，判定砾石渗透变形破坏形式为管涌或过渡型。图4-1坝基河谷砾石层颗分曲线表4-1坝址区表层砂砾石层天然密度试验成果表编号深度天然密度含水量天然干密度孔隙率细颗粒含量渗透变形类型d5d20临界水力比降（Jcr）m3g/cm(%)3g/cm%%1管涌2管涌3管涌4过渡

型5管涌6过渡型最大值最小值平均值允许水力坡降根据本次野外试验计算，卵石层临界水力坡降为～，平均(见表4-1)。大坝在本工程中为重要建筑物，取安全系数，则允许水力坡降 (J0)为～，考虑到砾石层的不均一性，坝基砾石允许水力坡降取为宜。稳定计算计算方法与原理土石坝由于体积很大坝体重，不可能产生水平滑动，其失稳形式主要是坝坡滑动或坝坡与坝基一起滑动。土石坝发生稳定破坏时，将带来严重后果，甚至垮坝，土石坝稳定分析的目的就是核算土石坝在自重、孔隙压力和外荷载作用等各种情况下，坝的剖面是否稳定、安全、经济。对土石坝来说，滑动面往往接近圆弧，滑裂曲面线在坝顶接近于垂直，在岩基上接近于坝坡底部处渐趋于水平；因此，土石坝的滑裂面初定为圆弧面，根据水工建筑物经验采用瑞典圆弧法分析坝坡稳定是较为合符实际。（1）基本原理:瑞典圆弧法假定滑动面为圆柱面，将滑动面内土体视为刚体，边坡失稳时该土体绕滑弧圆心o作旋转运动，计算时沿坝轴线取单宽按平面问题进行分析。由于土石坝工作条件复杂、滑动体内的浸润线又呈曲线状，而且抗剪强度沿滑动面的分布也不一定均匀，因此，为了简化计算和得到较为准确的的结果，实践中常采用条分法，即将滑动面上的土体按一定宽度分为若干个铅直土条，分别计算各土条对圆心o的抗滑力矩Mr和滑动力矩Ms，再分别取其总和，其比值即为该滑动面的稳定安全系数K.具有最小安全系数的滑动面的位置需通过试算确定。土料的粘聚性越强，相应的滑动面越深，无粘性土的滑动面则较浅。初步试算时，可将滑动面圆心的位置选在坝坡中部、坡线中点铅垂线与法线之间的半径为（1/2～3/4）L的范围内，L为坝坡在水平面上的投影长度。基本公式（只考虑自重荷载作用的情况）如图5-1：

图5-1坝坡稳定计算图则坝坡稳定安全系数K为：式(5-1)式(5-1)其中：i为土条编号数；为计算抗滑力时的土条重。 。验算坝坡稳定时，土料容重凡在外水位以上的用干容重，；在外水位以下，浸润线以上的用饱和容重， ；在浸润线以下，滑裂面以上的用浮容重， ；为i号土条底部弧长，；为i号土条底部圆弧中点和圆心0连线与过o点铅直线间的夹角；为i为i号土条底部滑弧面上土的内摩擦角和粘结力，计算工况根据经验，土石坝的稳定分析需要考虑以下具有代表性的几种情况：（1）正常运用情况：上游为正常蓄水位或设计洪水位与死水位之间的某一水位， 下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上、下游坝坡的稳定计算。（2）非正常运用情况I：①施工期，上、下游坝坡的稳定计算；②水库水位自校核洪水位降落至死水位以下，上游坝坡的稳定计算；③校核洪水位情况下有可能形成稳定渗流时的上、下游坝坡的稳定计算。按SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》规定，坝坡抗滑稳定的最小安全系数根据坝的级别确定。参考表5-1加以选取：表5-1坝坡抗滑稳定最小安全系数运用条件工程等级1234,5正常运用条件非常运用条件I

非常运用条件II对于正常运用条件下，4级水工建筑物的坝坡抗滑稳定最小安全系数为。对于非常运用条件下，4级水工建筑物的坝坡抗滑稳定最小安全系数分别为和。对于非常运用条件下，稳定分析计算A.上游为正常蓄水位（）正常运用情况A.上游为正常蓄水位（），下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡的稳定计算。式中：—条块实重，式(5-2)—正常蓄水位以上的条块实重式(5-3)—正常蓄水位以下的条块实重式(5-4)式(5-5)b—土条宽度，m；—i号土条底部圆弧中点和圆心 O连线与过O点铅直线间的夹角；经过试算R取60m，则土条厚度b==，将滑弧内土体用铅直线分成14个条块，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3⋯⋯向下游为i=-1，-2，-3⋯⋯如图5-2所示。

计算结果见下表：表5-2正常情况上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-963°-8054°-7045°-6037°-5030°-4024°-3018°-2012°-106°000°01106°2012°3018°4024°土条编号i-9-80-70-60-50-40

-30-20-1000010203040，=则当上游为正常蓄水位（），下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在正常运用情况下上游坝坡的设计是符合规范，安全稳定的。B.上游为正常蓄水位（），下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的下游坝坡的稳定计算。式中：—浸润线以上的条块实重；—浸润线以下的条块实重；其他符号意义相同。图5-3正常情况下游坝坡稳定计算图经过试算R取55m，则土条厚度b==，将滑弧内土体用铅直线分成 13个条块，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3⋯⋯向下游为i=-1，-2，-3⋯⋯如图5-3所示。

表5-3正常情况下游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-318°-212°-16°000116°212°318°424°5030°6038°7045°8054°9064°土条编号i-9-8-7-60-5-4-3-2

-1000102030，=则当上游为正常蓄水位（），下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的下游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在正常运用情况下下游坝坡的设计是符合规范，安全稳定的。非常运用情况A．施工期，上游坝坡的稳定计算：—地下水位以上的条块实重；—地下水位以下的条块实重；其他符号意义相同。图5-4施工期上游坝坡稳定计算图经过试算R取56m，则土条厚度b==，将滑弧内土体用铅直线分成14个条块，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3⋯⋯向下游为i=-1，-2，-3⋯⋯如图5-4所示

表5-4施工期上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-9066°-8054°-7045°-638°-530°-424°-318°-212°-16°00°0116°2312°318°4026°土条编号i-90-80-70-6-5-4-3

-2-10012340，=则施工期时，上游坝坡的抗滑稳定系数为故在施工期上游坝坡的设计是符合规范要求，安全稳定的。B．施工期，下游坝坡的稳定计算符号与上游坝坡相同。图5-5施工期下游坝坡稳定计算图经过试算R取52m，则土条厚度b==，将滑弧内土体用铅直线分成14个条块，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3⋯⋯向下游为i=-1，-2，-3⋯⋯如图5-5所示

表5-5下游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-4022°-318°-212°-16°00°0116°212°318°424°531°6037°7045°8054°9065°土条编号i-90-8-7-6-50-4-3-2-1010203040，=则施工期时，上游坝坡的抗滑稳定系数为故在施工期下游坝坡的设计是符合规范要求，安全稳定的。C．当水库水位自校核洪水位降落至死水位，上游坝坡的稳定计算：式(5-6)—库水位降落前条块重；—库水位降落后条块重；其他符号意义相同图5-6降落期上游坝坡稳定计算图经过试算R取60m，则土条厚度b==，将滑弧内土体用铅直线分成 14个条块，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3⋯⋯向下游为i=-1，-2，-3⋯⋯如图5-6所示

表5-6降落前上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-963°-8053°-7044°-6037°-5030°-4024°-3017°-2012°-106°000°01106°2012°3017°4023°土条编号i-9-80-70-60-50-40-30-20-1000010203040，=

表5-7降落后上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-9063°-853°-744°-637°-530°-4024°-3017°-2012°-106°000°01106°2012°3017°4023°土条编号i-9-8-7-6-5-40-30

-20-1000010203040，=则当水库水位自校核洪水位降落至死水位，上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在水位降落期上游坝坡的设计是符合规范要求，安全稳定的。计算方法与正常运用情况一致）计算方法与正常运用情况一致）D．校核洪水位情况下有可能形成稳定渗流时的上游坝坡稳定计算。—设计洪水位以上的条块实重；—设计洪水位以下的条块实重；其他符号意义相同经过试算R取60m，则土条厚度b==，将滑弧内土体用铅直线分成 14个条块，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3⋯⋯向下游为i=-1，-2，-3⋯⋯如图5-7所示

表5-8校核水位渗流期上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-963°-8053°-7044°-6037°-5030°-4024°-3017°-2012°-106°000°01106°2012°3017°4023°土条编号i-9-80-70-60-50-40-30

-20-1000010203040，=当上游为校核洪水位（），下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在校核洪水位形成稳定渗流情况下上游坝坡的设计是符合规范要求，安全稳定的。计算方法与正常运用情况一致）D．校核洪水位情况下有可能形成稳定渗流时的下游坝坡稳定计算。计算方法与正常运用情况一致）—浸润线以上的条块实重；—浸润线以下的条块实重；其他符号意义相同图5-8图5-8正常情况下游坝坡稳定计算图经过试算R取55m，则土条厚度b==，将滑弧内土体用铅直线分成 13个条块，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3⋯⋯向下游为i=-1，-2，-3⋯⋯如图5-8所示。

表5-9正常情况下游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)(°)土条厚度-318°-212°-16°000116°212°318°424°5030°6038°7045°8054°9064°土条编号i-9-8-7-60-5-4-3-2

-1000102030，=当上游为校核洪水位（），下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在校核洪水位形成稳定渗流情况下上游坝坡的设计是符合规范要求，安全稳定的。坝体稳定分析结果经上述计算可知，大坝在各种工况下的稳定安全系数均满足规范要求，稳定计算成果如下：表5-10稳定分析计算成果表运用条件工况瑞典圆弧法安全系数K规范最小安全系数上游坝坡下游把坡正常运用条件正常水位非常运用条件Ⅰ校核水位施工期水库水位降落—从计算结果可知，大坝各运行工况下稳定安全系数均大于规范允许值，所以大坝上下游坝坡安全，因此擦玛沟水库上游坝坡取1:，下游取1:2是安全合理的。细部结构设计护坡土石坝上游坡面要经受波浪淘刷、冰层和漂浮物的撞击等危害作用。上游护坡的常用型式为干砌石、浆砌石或堆石。考虑到坝区块石料丰富。故采用干砌石做上游护坡，护坡范围从坝顶延伸至坝脚，厚度 40cm。土石坝下游坝面为防雨水冲刷和人为破坏，一般采用简化型式的护坡。通常采用干砌石、碎石或砾石护坡。考虑坝址块石料丰富，故下游设厚度为 40cm干砌石。坝体排水常用的坝体排水有以下几种型式：贴坡排水、棱体排水、坝内排水以及综合式排水。1）贴坡排水：贴坡排水又称为表面排水，这种形式的排水结构构造简单，用料节省，施工方便，易于检修，可以防止坝坡土发生渗流破坏，保护坝坡免受下游波浪淘刷。但不能有效地降低浸润线，且易因冰冻而失效。2）棱体排水：棱体排水又称滤水坝趾，在下游坝脚处用堆石体堆成的棱体。棱体排水适用于下游有水的各种坝型，它可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护尾水范围内的下游坝脚不受波浪淘刷，还可以和坝基排水相连接。当坝基强度足够时，可以发挥支撑坝体、增加稳定的作用。但所需石料用量大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修较困难。3）坝内排水：坝内排水包括褥垫排水，网状带排水，排水管，竖式排水体等。但是主要问题：褥垫排水对不均匀沉降的适应性