水工建筑物课程设计-斜墙坝1

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水工建筑物

课程设计

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水工建筑物课程设计——斜墙坝

一、基本资料：

1、河谷地形见附图。

2、自然材料。在坝址附近3公里范围内渗透系数为k=10-5cm/s的土料储量丰富，砂石料分布较为广泛。覆盖层厚度：岸坡3——5m，河床5——7m。覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s——10-3cm/s.

3、内外交通。工程紧靠马路，与铁路线相距约10公里，交通便利，不需另外修建对外临时施工道路。

4、水库规划资料。该工程主要为下游城市和农田供水，供水工程的最大引用流量为20m3/s。水库正常蓄水位590m、设计洪水位592m、校核洪水位593m。

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设计洪水流量1200m/s,下泄允许最大单宽流量18m/s。水库最大风速12m/s，吹程D=5km。灌区位于左岸，浇灌输水渠渠首设计水位572m。

二、设计报告

(一)土石坝的剖面尺寸及构造经分析，该设计选择斜墙坝。1、坝顶高程：

坝顶高程=水库静水位+坝顶超高，取4种运用条件：1)设计洪水位+坝顶正常超高值2)正常蓄水位+坝顶正常超高值3)校核洪水位+坝顶正常超高值

4)正常蓄水位+坝顶正常超高值+地震安全加高中的最大值。

坝顶超高值：d?R?e?A

式中：d—坝顶超高，m；R—波浪在坝坡上的设计爬高，m；e—风浪引起的坝前水位壅高，m；A—安全加高，m。

KW2Dcos?1)风壅水面高度：e?2gHm式中，K—综合摩阻系数，取3.6?10?6；D—风区长度，取吹程5km；?—计

算风向与坝轴线的法线间的夹角，该坝??0?；Hm—风区内水域平均深度，设为35m；W—计算风速，m/s，2级坝采用多年平均最大风速的1.5—2.0倍，此处取2倍。算得，e=0.015m

2)波浪爬高R的计算：

平均波浪爬高Rm：当坝坡系数m=1.5～5.0时，

Rm?K?Kw1?m2hmLm。

式中，K?—斜坡的糙率及渗透性系数，查表得1.0；Kw—经验系数，查表得1.0；hm—平均波高，m；Lm—平均波长，m。平均波高与平均波长由经验公式得出:

hl?0.0166WD?hm?0.63

11?gLmgD?0.331W2.15(2)3.75?Lm=7.252WW5413则，Rm?11?320.63?7.25?0.68m

设计波浪爬高Rp：

对2级坝取累计频率1%的爬高值h1%，不同累计频率下的波浪爬高Rp，可由

hm的值和相应的累计频率P（%）查表得出。HRphm=2.66，?0.1，查表得

RmH?Rm?0.68?Rp?2.66?0.68?1.81

所以，R?Rp?1.81m3)安全加高A：

根据坝的级别，按表5-1选用。

表格1土石坝的安全加高

单位：m

21.000.500.7030.700.400.50坝的级别正常运行条件非正常运行条件（a）非正常运行条件（b）11.500.701.00该坝属于2级坝，所处地形属于山区、丘陵区。4种运用条件成果如下：

表格2土石坝的坝顶高程单位：m运用条件水位波浪爬高R风壅水高e安全加高A地震安全加高坝顶高程（1）592（2）590（3）593（4）5901.811.811.811.810.0150.0150.0150.0151.01.00.50.5---1.0594.83592.83595.33593.33选取4中运用条件中的最大值作为坝顶高程，即坝顶高程为595.33m。考虑水库综合利用状况，取596m。2、坝顶构造：（1）坝顶宽度：

SL274—200J《碾压式土石坝设计规范》规定：高坝顶宽可选为10--15m，中、低坝顶宽可选为5--10m。

由于该设计中无交通要求时，仅考虑抢险防汛及检修灌浆和运行管理要求，坝顶宽度8m。（2）坝顶构造：

坝顶盖面材料应根据当地材料状况及坝顶用途确定，一般采用密实的砂

砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料。本设计采用碎石路面。坝顶上游侧宜设防浪墙，墙顶一般高出坝顶1.0--1.20m。防浪墙应稳固

不透水，用砌石浆建造,取1.2m。3、坝坡构造：（1）坝坡坡度：

土坝坝坡比参考值

坝高/m?10上游坝坡(1:2.00)～(1:2.50)(1:2.25)～(1:2.75)(1:2.50)～(1:3.00)（1:3.00）～（1:3.50）下游坝坡(1:1.50)～(1:2.00)(1:2.00)～(1:2.25)(1:2.50)～（1:2.75）（1:2.50）～（1:3.00）10～2020～30?30斜墙坝下游坝坡的坡率取值宜偏陡，上游则可适当放缓。该坝最大坝高596-560=36m，采用两级边坡。

故上游坝坡为1：3.00，下游坝坡从坝顶到坝踵依次为1:2.5,1:3.00，土石坝下游坝坡常沿高程每隔10--30m设置一条马道，其宽度不小于为1.5—2.0m，马道一般设在坡度变化处，坡率相差0.2--0.5。该坝在坝高设置宽为2m的马道，坡度为1:1.5，1:2.0。（2）护坡构造：

土石坝上游坡面要经受波浪淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂泊物等的危害作

用；下游坡面要遭遇雨水、大风、尾水部位的风浪、冰层和水流的作用以及动物、冻胀、干裂等因素的破坏作用，因此，上下游八面必需设置护坡。该坝上游护坡采用浆砌石护坡，从坝顶一直到坝角，护坡厚度为50cm，下部

设厚度均为40cm的碎石或粗砂垫石。下游护坡设厚度为50cm的碎石护坡，护坡下面设厚度为40cm的粗砂垫层。4、坝体防渗设置：（1）防渗体：

防渗体的厚度主要决定于土料的质量，如容许渗流比降、塑性、抗裂性能等。在设计中寻常采用平均容许比降?Ja?作为控制标准，它等于作用水头H与防渗体厚度T的比值，斜墙的Ja不宜大于5。防渗体顶部的水平宽度不应小于3m，自上而下逐渐加厚，在坝底部不低于容许比降所规定的要求。

此斜墙坝顶部宽度定为3m，上游坡度取为1:2.5，上下游作用最大水头差H=596-560=36m，故墙厚T?H36??7.2m，斜墙底宽取为10m＞7.2m,斜墙?J?51处2下游与水平面夹角为?，tan??32.81?0.456，则其坡度为m??