水库土石坝枢纽毕业设计

水库土石坝枢纽毕业设计 5 22 22 27 56 63 63 63 63 63 67 67 第一章基本资料灌区由一个引水流量为45m3/s的总干渠和四条分干渠组成，在总干渠首及下游24km库防洪设计标准为百年一遇，校核标准为万年一遇。枢纽工程由挡水坝、溢洪道、导为紫红色砂岩，间夹砾岩、粉沙岩和砂质页岩。新鲜基岩透水性不大。未发现大的构坝址区基岩以紫红色、紫灰色细砂为主，间夹砾岩、粉沙岩和少数砂质页岩。地层岩相变化剧烈，第四系除灰度不大的砂层、卵石层外，主要是黄土类土，在大地构坝址区左岸有一大塌滑体，体积约45×104m3,对工程布置有一定影响。上坝址位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向QH河上游。河床宽约300m，砂卵石基岩未发现大范围的夹层，基岩的透水性不大。河床中段及近右岸地段，沿渐增大的趋势，左岸台地黄土与基岩交界处的砾岩（最大厚度6m）透水性强，渗透系下坝址位于上坝址同一背斜的东南翼，岩层倾向QH河下游，河床宽约120m，左很大，左、右岸岩石中等透水带下限均可达岩面下80m左右。河床地段基岩透水性与中等透水带厚度具有从上游向下游逐渐变小的趋势。下游发现承压水，二、三级阶地的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的。下坝线溢洪水由暴雨形成，据统计7-8月发生最大洪峰流量的机会占88%。而且年际变化8m31年2345t（2）调节性能的选定。灌溉保证率选取P=75%，水库上游来水，首先满足农业用水，电站则利用余水发电。按上述原则，并按近期灌溉面积71.2×104亩进行水库调节计算。年调节和多年调节两个方案的水量利用系数和坝高都相差不大，但是多年调节性能的水库能提供的电量和装机利用小时数都较年调节性能水库提高20%。（3）兴利水位的确定原则和指标。根据QH河洪水特性，汛期限制水位在7、8础上，确定电站的运用原则：灌溉季节多引水发电，非灌溉季节少引水发电，遇丰水遇洪水设计，千年一遇洪水校核。由于采用的洪水计算数值中未考虑历史特大洪水的影响，故用万年一遇洪水作为非常保坝标准对库以及在可能情况下有利于排沙等方面的综合分析和比较，泄洪调洪运用原则：当入库洪水为二十年一遇时，为满足下游河道保滩淤地的要求，水库控制下泄流量为600m3/s；当入库洪水为百年一遇时，为提高下游河道的电站、操作：即库水位接近校核水位时，若水库水位仍持续上涨，为确保大坝安全，溢洪道河床比降位.2%，是个典型的河道型水库。QH河泥沙年内83%集中在7、8两个月，平均含沙量13.8kg/m3，泥沙多年平均D50粒径为0.0155mm,颗粒较细。虽然本水库能利用异重流排沙，但由于流域的水文特性和下游工农业对水源的要求，决定了本水库只能高水头蓄水运用。在蓄水过程中，只能用灌溉和发电的剩余水进行排沙。经计1m2m3mmmMm45%67m城门洞型压力隧洞8mmtmm8mmm9坝址上、下游均有土料场，储量丰富，平均运距小于1.5km。根据15<<期-6剩余50％的电力供工农业用电。防洪方面，本水库控制流域面积4990km2，占全流域面积的39%，对下游河道防洪、削减洪峰、减轻防汛负担也有一定的作用，可将下游槽在右岸，河宽约100米左右；左岸为堆积岸，台地米左右，岸坡较平缓，大都为土层覆盖。水库枢纽处施工场地狭窄，枢纽建筑物全部坝区为上二叠系石千峰组的紫红色、紫灰色细砂岩，间夹同色砾岩及砂质页岩等岩层。右岸全部为基岩，河床砂卵石层总厚度约50m。覆盖层厚度约5m，高漫滩表层ZF水库坝址处没有建立水文气象站，根据附近气象站19平均日气温4-24℃。历年各月气温特征值见下表3根据以上的气象资料统计分析，得出多年的平均各月降雨天数及各种频率的设计5～10mm天数雨-1）-1）135794m3包括土石混和坝、导流泄洪洞、溢洪道、灌第二章枢纽布置根据地形、地址、工程规模及施工条件，通过经济和技术的综合分析比较来选定上坝址：位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向QH河上游。河床宽约300米，砂灌溉发电洞及枢纽电站沿线基岩以厚粉砂岩为主，岩石完整，透水性不大，洞顶岸为二、三级阶地，左岸基岩中有一条200-500米呈北水，二、三级阶地砾石层透水性于上坝线相同位于坝区中部背斜的西位于上坝址同一背斜的东南翼，岩层倾向QH河砂卵石层平均厚度5米。岩基未发现大范围的夹层，基岩的透水性不大。河床中段及近右岸地段，200-500米呈北东方向的中等透水带下限均可达岩面下80米左右。下游灌浆处理；塌滑体对大虽然下坝址的工程量比较小，但考虑地质方面的因素及塌滑体对大坝枢纽布置应满足以下原则：枢纽中的泄水建筑物应满足设计规范的运用条件和要求。选择泄洪建筑物形式时，宜优先考虑采用开敞式溢洪道为主要泄洪建筑物，并经济比较确定。泄水引水建筑物进口附近的岸坡应有可靠的防护措施，当有平行坝坡方向的水流可能会冲刷坝坡时，坝坡也应有防护措施。应确保泄水建筑物进口附近的岸坡的整体稳定性和局部稳定性。当泄水建筑物出口消能后的水流从刷下游坝坡时，应也可同时采用两种措施。对于多泥沙河流，应考虑布置排沙建筑物，并在进水口采取导流泄洪洞：避开塌滑体，保证出口和进口的稳定以及洞身围岩的稳定。岩层倾向下游，出口段节理发育，应采取有效措施予以处理。为进一步保证出口段岩体的稳型式：明流隧洞，工作闸门前为有压；隧洞直径：8米；消能方式为挑流；闸门宜选用地质条件好良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂砾石适于作为水闸地基，尽量避免淤泥质土和粉砂、细砂地基，必要时应采取妥善处理措施。从地质地形图可两岸岩体较陡，岩体条件好，施工起来更快捷更经济合理。上坝线的抗滑稳定条件是根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》以及该工程的一些指标确定工程根据规范规定，对于具有综合利用效益的水利水电工程，各效益指标分属不同等第三章坝工设计根据所给资料，选择大坝型式，还应根据地形、地质、建筑材料、工程量以及施水库处于平原地区。由基本资料可知，库区土料丰富，料场距坝址较近，运输条件良好。施工简便，地质条件合理，造价低。通过以上几方面的综合分析比较，所以可可可可可小大可可可设计任务书中，水文资料查得设计洪水位为768.10m，属正常运行情况二级建筑由地质剖面图（附图6）查得库底最低高程697me=0.0036×182×5.5×1/2由于D≤10km，且v=10~20m/s查《土坝设计》3-12）Y=R+e+A=1.26+0.451+坝顶高程=设计静水位+波浪超高=768.1+2.外层上游坝壳为砌石得k=0.8Y=R+e+A=0.42+0.01+0.坝顶高程=校核水位+波浪雍高=770.4+0.正常高水位取兴利水位767.20m，本区地震烈度为6度，按7度设防坝顶宽度应考虑构造、交通要求和人防条件，同时还要考虑防汛抢险、抗震、人坝高为771.55-697-1.2=73.35m(防浪墙高1.2米)，坝顶高程：770.35，坡度取为拦截雨水，防止坝面被水冲刷，同时便于交通推算最大底宽为:73.35×（3.5+3）+12+1、防渗体尺寸确定高程为768.1+0.7=768.8m；上游坡度均为1:3.5，下游坡度为1:2.5，则底宽为3+（768.8-697）×（3.5-2.5）=74.8m，满足斜墙底宽不小于H/5=（768.9-697）÷2、尺寸确定斜墙顶部和上游坡设保护层，以防冲刷、冰冻和干裂，保护层材料常用砂、砾石（1）上游反滤层（2）顶部反滤层2、护坡网图，为坝体稳定核算、应力应变分析和排水设备的选择提供依据。以便在不同部位渗流计算方法采用有限深透水地基上设灌浆帷幕的土石坝渗流，帷幕灌浆的防渗坝体做有防渗墙以拦截透水地基上的渗流。计算公式采用有限透水地基上带截水0①通过心墙的渗流量②斜墙后的渗流量（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0（1）计算示意图1=74.8；T=0；式中：K=1×10-2cm/s；H2=8.6；L=356.5；m2=3；KT=1根据水流连续条件，则q1=q2=q求得（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0位上游校核洪水位与下游相应的最高水位1、上游采用正常高水位与下游相应的最低水位1=58.8；T=00①通过心墙的渗流量1=58.8；T=0②斜墙后的渗流量③渗流量计算结果（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0（1）计算示意图（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0高度h（m）0(基础处理0(基础处理上游校核洪水位与下游相应的最0(基础处理1、上游采用正常高水位与下游相应的最低水位1=29.8；T=00①通过心墙的渗流量②斜墙后的渗流量③渗流量计算结果求得h=9.69m；（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0（1）计算示意图1=29.8；T=0求得h=9.90m；（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0算况地基（m）位上游校核洪水位与下游相应的最高水位1、上游采用正常高水位与下游相应的最低水位1=54.8；T=001=54.8；T=0；（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0（1）计算示意图1=54.8；T=0（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0算况位后)后)后)1、上游采用正常高水位与下游相应的最低水位1=26.8；T=0；式中：K=1×10-2cm/s；H2=3.55；L=477.7m；m2=3；KT=10-2cm/s；则由上式简化得：y2+0.029x=20①通过心墙的渗流量1=26.8；T=0；②斜墙后的渗流量③渗流量计算结果根据水流连续条件，则q1=q2=q求得h=9.31m；-5m2/S（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0（1）计算示意图1=26.8；T=0（3）斜墙后的浸润线方程从而得:0算况地基（m）m2/S）础处位础处上游校核洪水位与下游相应的最高水位础处11223344556Q142434一、工况选择二、计算二、上下游护坡接处的排水沟。此外，还应布置阶梯等通行道路。具体尺三、反滤层既要求把坝体渗水排除坝外，又要求不产生土壤的渗透破坏，在渗入排水处。由于水力坡降往往很大，流速较高，土壤易发生管涌破坏，为了防止这种渗透破坏，在产生渗流的两种粗细明显不同材料之间应设置反滤层；经常设置反滤层的部位有：土质心墙与上下游透水坝壳之间；沙砾坝基与堆石坝壳或与各种坝基排水设施（如水平褥垫，排水沟，减压井等）之厚度可采用0.5m反滤层应有足够的尺寸以适应可能发生的不均匀变形，同时避免库水位降落时把坝体的水排出去又不带走坝体土料。因土坝反滤层设计包括选定颗粒级配，层数，厚度以及透水性，使之满足以下要求：①被保护土料不会流失；②有足够透水性使渗流顺畅排泄；③不被细粒土淤堵；④控制——被保护土粒径，mm，小于该粒径的土占总土重的85%第二层、第三层反滤料的选择也可以按这种方法确定。下游反滤为渗水出口，水源充沛，是防渗的关键部位，必须保证反滤料的质量。选用反滤料时尽量利用天然沙时应该在满足必要要求的情况下，尽量减少亏料和弃料以及反滤层数，最大限度地使四、排水设备坝坡排水是为了防止雨水的冲刷，在下游坝坡上设置横向连接的排水沟。沿土石坝与坝坡的结合处，设置排水沟以拦截山坡上的雨水。坝面上的纵向排水沟沿马道内五、地基处理126-109之间的坝基土层夹有松散的砂层、淤泥层，需将其挖除掉。做粘性土截水槽整个坝轴线实行帷幕灌浆。其厚度根据帷幕灌浆最大作用水头和允许水力坡降［JT=H/［J经计算约为3米六、坝与两岸的连接为使防渗体与岸坡结合，防止发生不均匀沉降而导致裂缝，岸边开挖时应大斜墙在与两端岸坡连接处扩大其断面，以加强连接处防渗的可靠性的可靠性，扩理完毕后，用混凝土或沙浆封堵清理后的张开节理裂隙和断层。基岩面上一般宜设混凝土盖板，将基岩与土质防渗体分割开来，以防止接触冲刷。混凝土盖板可兼做灌浆坝与砼坝、溢洪道、船闸、涵管等建筑物的连接，必须防止接触面的集中渗流，必须防止因不均匀沉降而产生的裂缝，以及因水流对上下游坝坡和坝脚的冲刷而造成第四章溢洪道的设计系玄武岩覆盖。地下水类型有两种，第四系松散层孔隙潜水和前第四系基岩裂隙水。但浸没面积甚小，库区两岸居民及耕地分散，库区范围内无矿点分布，无水库淤积问以陡倾角为主，完整性及强度与两侧岩体相差较小；闸室段基础岩体中等透水性，完溢洪道应位于路线短和土石方开挖量少的地方。坝址附近有高程合适的马鞍形垭口，则往往是布置溢洪道较理想之处。拦河坝两岸顺河谷方向的缓坡台地也适合布置甚至不衬砌。应避免在可能坍塌的地带修建溢洪道。溢洪道开挖出渣路线及弃渣场所应能合理安排，是开挖量的有效利用更具有经济意义。此外还要解决与相邻建筑物的0溢洪道开挖后，为减轻糙率和防止冲刷，需进行衬砌，糙率取n=0.016。溢洪道3/s进水渠与控制堰之间设20米渐变段，采用圆弧连接，半径R=20m，引渠长L=1502、控制段其作用是控制泄流能力。采用弧形闸控制，溢洪道轴线处地形较好，岩石坚硬，H0位位4、出口消能溢洪道出口段为冲沟，岩石比较坚硬，离大坝较远，采用挑流消能，水流冲刷不会危及大坝安全。第五章导流泄洪洞设计水流条件和受力条件比较好，并且可以充分利用围岩的弹性抗力，从而减小衬砌的工二、洞线位置开挖竖井，将闸门放在竖井底部，在井的顶部布置启闭机及操作室、检修平台，竖井的负压和空蚀破坏，同时尽量减少局部水头损失，提高泄流能力，在隧洞进口首部，其形状应与孔口锐缘出流流线相吻合，一般顺水流方向做成三向收缩的矩形断面喇叭0000水流通过平面闸门闸孔时，水流在门槽边界突变，容易发生空化水流，致使门槽及附时，向孔中充气，使洞中水流顺利排出；检修完毕后，关闭工作门，向检修闸作闸门之间充水时，排出洞中空气，使洞中充满水。通气孔的断面积一般取泄水孔断面积的0.5%~1%，此泄水孔的断面积为9.62m2，所以通气孔取0.25×0.25m，通气孔的进口必须与闸门启闭机室相分离，以免在充、排4)、渐变段为使水流平顺过渡，防止产生负压和空蚀，设置渐变段，由于渐变段施工复杂，故不宜太长，但是为使水流过渡平顺，又不根据本泄洪洞的任务，进口高程为703.35m，这样既便于施工期导流，降低围墙3、洞身段由于在出口水流由压力流突然变为无压流，引起出口附近压力降低，容易在洞顶产生负压，所以出口末端洞顶应设置压坡段，出口断面取为8×7.5m，渐变段长度根据工2)出口闸室段在出口渐变段后设置工作闸门室。本隧洞工作门采用平面钢闸河道，从而减小下泄水流对河床的冲刷，由于隧洞出口处地质条件较好，下游河道水位也较低，故采用挑流式消能，消能工后设尾水渠，渠底宽为25.0m，采第三节、水力计算在校核洪水位时，洞前水深H’=768.10-703.35=H0=768.10-703.35-3=61XiLiΣ2、在校核洪水位时过流能力校核保证隧洞为有压流的最小洞前水深为1.5D=1.5×8=12.0m。则保证隧洞为有压流在库水位768.10m以上设一系列库水位，计算相应的洪量Q，计算成果列于下表m—流量系数，其数值在0.32~0.385之间，对八字形进口m=0.30为了达到人防和检修水库的目的，必须在一定的时间内将库水位由正常水位降至根据库水位~泄量关系曲线以及已知资料中的库水位~库容关系曲线查出泄量7∑所以水库放空时间为：t=159633/绘制测压管水头线的目的在于保证隧洞在运用过程中洞内始终有一定正压力，避按隧洞通过设计流量107.3m3/s来计算各段的流速水头和水头损失，其中沿程水置ω2)i栅口010段298段2921Σ3计算的H与隧洞通过设计流量时的水头较接近，计算五、消能计算前已述基本隧洞的消能工采用挑流式消能，其3、下游尾水深的确定C—谢才系数，R—水力半径，;4、计算冲坑中心到挑坎的距离Lq—坝上单宽流量;H—坝顶水位与下游水位高程差(m)；H=341.44+0.61+（339.5+1.42）=1.13m第四节、隧洞的衬砌设计按Ⅲ级建筑物查规范，在正常情况下，安全系数为1.8；检修情况下安全系数为二、计算断面的选择在实际工程中，为了达到经济、安全的目的，在不同段，一般采用不同的衬砌形式，且用分缝相结合，故在不同段要分别取断面进行衬砌计算，本次设计只取洞身进H—高出衬砌内壁顶点的内水压力水头(m)；从绘制的P=四、计算各种荷载产生的内力由山岩压力产生的M和N采用公式（4-14∴M=28.2(0.921A+B+26.43C)，N=14.9(0.921D+E+26.4ABCDEF)2572ABCDEF))22°555°2872弯矩和轴向力采用式4-15，得M=22.2(A1+13.76B1)，A1B1C1D181)均匀内水压力：已知洞轴线的内水压力水头H=12.8m，隧洞半径Υ2)不均匀内水压力产生的弯矩和轴向力采用公式（4-16得M=58.19(A2+13.76B2)，N=30.625(C2+13.76D2)，系数A2、B2、C2、D2由表查出，M、N计算结果如下表5-13。A2B2C2D2722)在不均匀外水压