《C水利枢纽混凝土重力坝计算设计10000字（论文）》

C水利枢纽混凝土重力坝计算设计1工程概况 摘要：本设计选择的是以防洪为主兼有灌溉、发电等效益的综合利用工程，该工程的坝型为混凝土重力坝，因为混凝土重力坝是世界上最早的坝型之一，它是由混凝土或砂浆砌筑而成的大体积挡水结构，安全、可靠、耐用是重力坝的特性，并且它具有较强的抗渗漏能力、抗洪能力、抗破坏能力以及减震能力。其施工工艺的设计也很简单，方便于机械化的施工，对于不同地形和不同地质条件，它的适应性很强。确定了坝型、坝轴线以及工程等级之后，拟定非溢流坝基本剖面和尺寸、廊道的尺寸，然后计算了该重力坝的荷载组合进行了受力稳定分析，其次是计算出了该重力坝的应力，对坝基面进行了应力分析。溢流坝坝顶为曲线形式，本工程选用WES曲线。最后对重力坝进行止水设计和地基处理。1工程概况1.1工程参数和基本资料本工程水利枢纽主要是防洪，其次有灌溉和发电等功效的多方面利用项目。该项目是以混凝土重力坝为选择坝型。依据在课程设计中的内容可知，本项目的工程参数和基本资料如下表1-1所示：表1-1工程参数该水利枢纽坝底的高程（m）该坝的发电死水位（m）该坝的设计洪水位（m）该坝的正常蓄水位（m）该水利枢纽的工程效益该水利枢纽的防洪装机容量（万千万）灌溉面积（万亩）128.5182.0234.0229.0下游两水库的抗洪和坝的安全能够保证4.1035.0坝址处的水位流量关系曲线如下表1-2所示：表1-2坝址处水位流量关系曲线坝址处水位(m)142.6142.8143.6144.5145.0145.9146.9147.6148.2149.8150.2坝址处流量(m3/s)48.0126.0218.0633.01123.02180.03560.04288.05109.06097.07002.0水库库容关系曲线如下表1-3所示：表1-3水库库容关系曲线水库容积(m)0.12.39.640.646.378.56126.8186.4282.6364.5480.2690.3高程(106m3)146.2152.7166.5178.3189.2192.3206.1213.7229.3237.5248.6254.3根据实际测量以及调查往年历史洪水资料，经计算分析，可以得到频率流量Q=1521m3/sec，Cv=1.0，Cs=3.5Cv，其频率曲线见表1-4:表1-4频率曲线频率（％）0.51.03.05.015.060.0频率流量（m3/sec）12772.07560.05882.04006.02977.01689.0相对的频率为0.5%下的频率流量为12772.0m3/sec，相对应的设计洪水下泄流量设计流量为4114.0m3/sec可以由调洪演算求得，频率为0.1%的情况下，频率流量为14685m3/sec，相对应的下泄流量校核流量为5516.0m3/sec可以由调洪演算求得。1.2工程气象以及坝址地质气温与风速、风向如表1-5所示:表1-5气温风速和风向月份一月二月三月四月五月六月风吹距离（km）风向备注气温最低值（℃）-17.3-16.2-7.5-1.36.214.110.0按照基本垂直坝轴线考虑风速最大值（m/sec）12.016.013.014.011.09.0月份七月八月九月十月十一月十二月风吹距离（km）风向备注气温最低值（℃）21.016.311.02.2-7.3-10.110.0按照基本垂直坝轴线考虑风速最大值（m/sec）12.013.09.010.011.010.0花岗岩相对不透水层的单位吸水率ω<0.01升/分·米的深度为20米，该工程岩性是花岗岩，其两岸节理裂隙发育，强度高，这是坝址地质状况。花岗岩的物力力学性质指标如下表1-6所示：表1-6岩石物理力学性质岩石性质岩石吸水率岩石容重岩石抗压强度岩石饱和抗压强度砼与基岩的摩擦系数花岗岩1.782.75114.00MPa94.00MPa0.75

2枢纽布置2.1确定坝型、坝轴线以及工程等级坝型选择：混凝土重力坝是世界上最早的坝型之一，它是由混凝土或砂浆砌筑而成的大体积挡水结构，安全、可靠、耐用是重力坝的特性，并且它具有较强的抗渗漏能力、抗洪能力、抗破坏能力以及减震能力。其施工工艺的设计也很简单，方便于机械化的施工，对于不同地形和不同地质条件，它的适应性很强。在所有形状的山谷中都可以建设重力坝，因为重力坝对基础条件的要求相对来说很低；适合建造高坝，也符合本工程的要求。因此，本工程选择混凝土重力坝是合理的。坝轴线选择:根据本项目坝址、岩石的力学性质以及地质特点和地形的状况，该水利枢纽工程坝轴线布置的时候，应该考虑以下几个因素:第一，应力应变最大值要控制在允许的范围之内，坝体与基岩联合作用下的应力场和应变场要合理；第二，作用在重力坝坝面的荷载要与坝体的自重合力尽可能的作用在岩带的中部，最大限度的让岩石真正的成为主要的受力层。这样可以让因为建筑坝体产生的地基应力尽量在岩石体中消去；第三，坝轴线要设置在岩石地基中，不仅防渗帷幕的工程量小而且防渗的效果很好；第四，坝脚要尽可能的远离蚀变带，这样可以对蚀变带的处理工作量变小；第五，要方便大坝基础开挖和后期施工。综上考虑，按垂直坝轴线考虑。根据上述水库库容与高程的关系表，可以画出水库库容关系曲线如下图所示，查曲线图得：设计洪水位为233.8米时，查水库库容关系曲线知水库库容约为4.24亿立方米，装机约为四万千瓦，通过查阅《水工建筑物》教材表1-1可知，该水利枢纽工程规模为大（2）型，工程等别为二等。通过查阅《水工建筑物》教材表1-3可知，该水利枢纽工程的主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。水库库容关系曲线图如图2-1所示：图2-1水库库容关系曲线2.2确定坝顶高程设计流量Q=4450m3/s，假定单宽流量q=100m2/s，则：闸孔总净宽假设每孔尺寸宽为9m，共需要5孔，即：，q实<100根据堰顶公式（2-1）：（2-1）式中，B——堰顶过水净宽；ξ——侧收缩系数，ξ<1,无侧收缩影响时，ξ=1；m——堰的流量系数；σ——考虑下游水位对泄流影响的系数，称为淹没系数。一般来说，非淹没溢流时取1；H0——包括流速水头在内的堰前总水头。ξ=0.92,m=0.5,σ=1,带入Q设=4450m3/s，Q校=5450m3/s中得：H0=13.31m。由可知，当v0=0时，H0=h设=13.31m。堰顶高，将校核流量带入堰流公式得:h校=15.23m则：计算风速v0取相应洪水期平均最大风速，根据所给资料取洪水期最大风速v0=11m/s，风区长度D=10km。应用官厅水库公式（2-2）计算，波高和波长：官厅水库公式（2-2）：（2-2）式中，h——波高；Lm——平均波长；v0——计算风速；D——吹程；H——水深；h1%——累计频率1%的波高。得：Lm=7.86m，h1%=0.702m，hz=0.20m2.3计算坝顶高程确定坝顶超高值：（2-3）式中，△h——防浪墙顶与校核洪水位或者设计洪水位之间的高差；h1%——累计频率为1%时的波浪高度；hz——波浪中心线到设计校核位或者设计洪水位之间的高差；hc——安全加高。表2-1不同情况下坝的级别运用情况下的荷载组合正常情况下的基本组合校核情况下的特殊组合坝的级别10.60.520.50.430.40.3坝顶高程计算公式：表2-2坝顶高程累计频率为1%时的波浪高度波浪中心线到设计校核位或者设计洪水位之间的高差安全加高防浪墙顶与校核洪水位或者设计洪水位之间的高差按设计洪水位计算坝顶高程（m）0.702m0.20m0.50m235.202m按校核洪水位计算坝顶高程（m）0.702m0.20m0.40m237.022m为了保证大坝的安全，选取较大值，所以选取坝顶高程为237.022m2.4确定坝高，坝型坝高，取坝高H=109m。由于安全、可靠、耐用是重力坝的特性，并且它具有较强的抗渗漏能力、抗洪能力、抗破坏能力以及减震能力。其施工工艺的设计也很简单，方便于机械化的施工，对于不同地形和不同地质条件，它的适应性很强。在所有形状的山谷中都可以建设重力坝，因为重力坝对基础条件的要求相对来说很低；适合建造高坝。因此，本工程选择混凝土重力坝是合理的。

3非溢流坝段设计3.1非溢流坝基本剖面的拟定在水压p、高h、剪切强度参数f、c和杨压力u均已知的情况下，依据滑动稳定和强度的要求能够求出工程量最小的三角形截面尺寸。重力坝的基本断面是指在自重、静水压(水位与坝上部共面)和扬压力三个主要荷载作用下，能够满足稳定要求和强度要求，并且呈三角形断面的是工程量最小的，由此，便可以确定三角形的截面尺寸。根据工程的经验来说，上游斜坡的护坡位置一般结合应力控制条件，导水和泄水建筑物的进口高程进行选择。上游水库斜坡的坡度n=λT/H=0～0.2，要在水库高度的1/3~2/3范围内，大多做成铅直向上游倾斜。下游坝坡坡度m=(1-λ)T/H=0.6～0.8，水库高度的0.7～0.9倍一般是下游坝坡的底宽。3.2初拟剖面尺寸坝体基本尺寸为H=109.0m。在上游面标高的1/3处设置1:0.2的倾斜角，在下游面设置1:0.8的倾斜角。坝底宽：。设置廊道以及排水孔。3.2.1廊道的尺寸根据钻灌设备的尺寸和工作要求，可以确定廊道的横断面尺寸通常是宽2.5米至3.0米，高3.0米至3.5米，本工程设计采用门洞式形状基础灌浆廊道。其横截面长为3.5m，宽为3.0m。这样设计可以保证其功能得到发挥的同时可以自由的通行。为了满足防渗的要求，廊道上游墙到上游坝面的距离也不应该小于作用水头的0.05倍至0.10倍，距离不小于4.0米至5.0米，本工程取10.0米。廊道底部与基岩的距离不能够小于廊道宽度的1.5倍，这样可以防止廊道底板因灌浆压力作用发生开裂，所以本工程取6.0m。3.2.2排水孔的尺寸根据规范，应该在坝体的上游面和防渗层下游面设置垂直的排水管道。设置的垂直排水管上方应该与上方的廊道或者坝顶部相连，下方应该与竖向的排水廊道相连接方便维修护理。管道间距可以是两米至三米，管道内径可以是十五厘米至二十五厘米，因此本工程管道内径为22.0cm。3.2.3坝顶宽的尺寸的确定为了满足大坝维护，运行以及交通的需要，并且考虑到上游段波浪墙，下游段侧护栏、排水槽以及两侧的人行道，确定一个坝顶宽度值。一般来说，非溢流坝的坝顶宽度应该是坝高的8%~10%，并且能够满足交通和运行管理的需要。本工程按坝高的10%进行计算，计算结果为10.90m。考虑其他因素的影响，坝顶宽度为12.0m（>3m），以满足大坝维护运行的交通需要见图3-1。图3-1非溢流坝面初设断面图（单位：m）3.3坝基面稳定计算根据设计流量计算得坝址处水深校核流量计算得坝址水深3.4荷载计算及组合1.自重、2.静水压力、3.泥沙压力、4.扬压力等是重力坝的主要荷载。通常按1m坝长计算。由上述可知，在不同的荷载组合情况下，坝的级别是不同的。正常情况下的基本组合坝的级别是0.50；校核情况下的特殊组合坝的级别是0.40。同理，正常情况下荷载的基本组合，顾名思义是正常情况下由同时发生的基本荷载组成。校核情况下的荷载特殊组合，顾名思义是特别的情况下由同时的基本荷载和一个或者几个特殊荷载组成。本工程正常情况下的基本荷载组合为自重、静水压力、扬压力、浪压力组合，校核情况下的特殊荷载组合为自重、静水压力、扬压力、地震、浪压力。3.5坝体受力稳定分析设计洪水位荷载计算：自重W，方向向下坝体自重计算公式：V——坝体体积，m3；由于取1m坝长，γc——坝体混泥土的重度（取24KN/m3）取坝底部中点为力矩作用中心点O，则W1作用点至O点的力臂W2作用点至O点的力臂W3作用点至O点的力臂计算纵向的作用力，对O点的弯矩。弯矩是顺时针为负，逆时针为正。3.5.1静水压力P静水压力是作用在上游坝面和下游坝面的主要荷载，静水压力通常又分为水平方向上的水压力和垂直方向上的水压力。因为水平方向和垂直方向都有静水压力，所以要分开计算。在本工程设计中，该重力坝的上游坝面只有水平压力无垂直压力，下游坝面水平和垂直方向的水压力均有。根据水力学公式计算水平水压力PH计算公式为：（3-1）式中，Ｈ——计算点处的作用水头，m；γw——水的重度，常取9.81KN/m3；垂直水压力PV按水重计算：H上=105.30m，H下=10.80m。上游水平水压力：（→）上游水平水压力力臂：上游水平水压力对O点的弯矩：上游垂直水压力：上游垂直水压力力臂：上游垂直水压力对O点的弯矩：下游水平水压力：（←）下游水平水压力力臂：下游水平水压对O点的弯矩：下游垂直水压力：(↓)下游垂直水压力力臂：下游垂直水压力对O点的弯矩：3.5.2扬压力U(设帷幕灌浆，设排水孔)根据规范，排水处扬压力折减系数：α=0.25，将扬压力分成四部分，U1，U2，U3，U4。U1作用点至O点的力臂：U2作用点至O点的力臂：U3作用点至O点的力臂：U4作用点至O点的力臂：纵向的扬压力，对O点的弯矩。弯矩是顺时针为负，逆时针为正：3.5.3波浪压力各种情况均按深水波计算浪压力对O点的弯矩（顺时针为“－”，逆时针为“+”）：其它荷载：还有一些其它荷载像温度荷载，风荷载，雪荷载以及人群荷载等等。风荷载，雪荷载，人群荷载在重力坝荷载中所占的比例很小，因此可忽略不计。温度荷载有消除的措施，因此也不用专门进行稳定性和应力的分析计算。3.5.4将计算的各荷载进行汇总整理。结论请见表3-1：表3-1荷载汇总一二三四五荷载效应自重水重静水压力扬压力浪压力方向↓向下为正↓向下为正←水平向左为正↓向下为正←向左为正水平方向力0KN0KN-51174.6KN0KN-18.1KN垂直方向力121420.65KN6704.30KN0KN-26711.40KN0KN力矩1543008.0KN•m289012.3KN•m-1983269.6KN•m22148.3KN•m-1926.6KN•m3.5.5同理可得到校核洪水位荷载如表3-2所示;表3-2校核洪水位荷载一二三四五荷载效应自重水重静水压力扬压力浪压力方向↓向下为正↓向下为正←水平向左为正↓向下为正←向左为正水平方向力0KN0KN-57593.3KN0KN-18.1KN垂直方向力131360.75KN8704.30KN0KN-25711.24KN0KN力矩1643032.0KN•m299012.4KN•m-1936798.6KN•m23148.6KN•m-1726.6KN•m地震力计算：水平地震惯性力：上游地震动水压力：下游地震动水压力：地震力方向都是沿水平方向指向下游。3.5.6特殊组合（设计洪水位+地震）荷载情况见表3-3表3-3特殊组合的荷载情况序号荷载效应方向力值（KN）水平垂直力矩（KN•m）1自重↓为正0.0119358.2414531132水重↓为正0.06623.9260621.93静水压力←为正-53815.00.0-1906926.94扬压力↓为正0.0-24326.021469.75浪压力←为正-17.40.0-1834.56水平地震惯性力←为正-4177.50.0-4177.57垂直地震惯性力↓为正0.00.00.08上游地震动水压力←为正-1894.00.0-438764.049下游地震动水压力←为正-22.20.0-527.53.5.7.稳定分析为了估算坝体沿坝基面或者沿坝基深层结构面的安全程度，进行了抗滑稳定性分析。重力坝的抗滑稳定性分析是在单安全系数法和截面系数极限状态设计计算控制的基础上。单一宽度用作计算抗滑稳定度的计算单位。按单一安全系数法验算，计算公式如下：（3-2）式中，Ks′——按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f′——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数，f′=1.10c′——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，KPa，c′=0.8Mpa=800KPa；A——坝基接触面截面积，单宽，A=94.47m2。ΣW——作用于坝体上全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分值，KN；ΣP——作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN；按抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数Ks′值应大于等于3.0。设计洪水位稳定分析:Ks′>3.0满足规范要求。设计洪水位稳定分析:Ks′>2.5满足规范要求。特殊荷载稳定分析：Ks′>2.4满足规范要求。3.6坝基面应力分析应力分析的目的是检验大坝在施工和运行过程中是否满足强度要求，为研究和解决设计和施工中的一些问题，如混凝土标号判别和某些部位的加固提供依据。需要检查上下游坝面的应力是否满足强度要求，因为正常状态下，重力坝坝体的最大正应力，最小正应力和最大主应力，最小主应力出现在上下游坝面。应力分析的过程是:首先进行荷载计算和荷载组合，然后选择合适的方法进行应力计算，最后检查大坝各部位的应力是否满足强度要求。根据规范，该应力分析采用材料力学方法计算。《材料力学》中的三个基本假定：第一，大坝混凝土是一种均匀、连续、各向同性的弹性材料。第二，由于坝段是固结在地基上的悬臂梁，因此不考虑地基变形对坝体应力的影响，认为如下各坝是独立工作的，加横浇力不会传递力。第三，假设大坝水平段的正应力δy呈直线分布，不考虑廊道对大坝应力的影响。3.6.1设计洪水位应力计算正应力计算:上、下游边缘应力σyu和σyd，计算公式：（3-2）式中，ΣW——作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，KN；ΣM——作用于计算截面以上全部荷载对坝基面垂直水流流向形心轴的力矩总和，KN·m；B——计算截面的长度，m。σyu和σyd均大于0，坝踵、坝址处均没有出现拉应力，满足工程规范要求，并且都小于坝踵和坝址的饱和极限抗压强度。上游水面压强：主应力计算：坝体混凝土材料C20拉压强度为20Mpa。计算结果表明，重力坝在校核洪水水位情况下应力满足规范要求。3.6.2校核洪水位应力计算σyu和σyd均大于0，坝踵、坝址处均没有出现拉应力，满足工程规范要求，并且都小于坝踵和坝址的饱和极限抗压强度。上游水面压强：主应力计算：坝体混凝土材料C20拉压强度为20Mpa。计算结果表明，重力坝在校核洪水水位情况下应力满足规范要求。3.6.3特殊荷载应力计算σyu和σyd均大于0,坝踵、坝址处均没有出现拉应力，满足工程规范要求，并且都小于坝踵和坝址的饱和极限抗压强度。上游水面压强：主应力计算：坝体混凝土材料C20拉压强度为20Mpa。计算结果见表3-4，重力坝在校核洪水水位情况下应力满足规范要求。表3-4计算结果ΣW（KN）ΣM（KN·M）σyu（σydPuσ1uσ1dKpaKpaKpaKpaKpa设计洪水位101656.14-173557959.411952.81033.0956.51295.1校核洪水位100666.84-299475.4660.31490.01069.3856.11393.4校核洪水位101656.1-617026660.31490.01033.0645.71782.48

4溢流坝段设计4.1泄水方式的选择溢流重力坝不仅是挡水结构，也是泄水结构。既要满足稳定性和强度要求，又要满足排水要求。因此，需要有足够的孔口尺寸和较好的堰型，以满足泄水要求；水流顺利通过坝面，避免振动和空化；使得排出的水流不会对河床造成局部冲刷，危及坝体安全。重力坝泄流的主要方式是坝顶溢流和大孔口溢流。坝顶溢流堰泄流能力强，有利于除冰等漂浮物，也便于设计和施工。同时，这种类型的堰广泛应用于重力坝枢纽，工程实例很多。因此，本次设计采用坝顶溢流。溢流坝面由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成。4.1.1设计要求（1）有较高的流量系数，泄流能力大；（2）水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；（3）体形简单，造价低，便于施工。4.1.2设计优点本次设计溢流坝采用WES堰。溢流坝面由顶曲线、中间直线和下部反弧段三部分组成。其主要优点如下：（1）流量系数较大；（2）剖面较瘦，从而节省工程量；（3）以设计水头运行时堰面无负压；（4）堰面曲线以连续方程给出，便于设计施工。4.1.3设计定型水头的确定堰顶最大水头Hmax=15.23m计定型水头，取=12，由4.2溢流坝面剖面拟定溢流坝坝面曲线的形式很多，常用的有韦斯曲线和WES曲线。本工程选用WES曲线。4.2.1坝顶曲线段溢流坝坝顶为曲线形式，坝顶曲线形式很多，常用的有G-O曲线和韦斯曲线。本项目选择WES曲线。首先画出坝顶曲线，以堰顶最高点为坐标原点。WES堰顶曲线以堰顶为界分为上游段和下游段。本次设计中，上游段曲线采用三条圆弧。堰顶o点上游三个圆弧的半径和坐标值如下:R1=0.5Hd=6mX1=-0.175Hd=-2.2mR2=0.2Hd=2.4mX2=-0.276Hd=-3.312mR3=0.04Hd=0.48mX3=-0.282Hd=-3.384m上游面为铅直面n=1.85，k=2.0，故原点下游堰面曲线方程为:表4-1WES下游曲面坐标值x024681012141618y0.0000.2180.7861.6642.8344.2826.0007.98010.21612.7034.2.2中间直线段中间直线段与坝顶部下游曲线和下部反弧段相切，坡度和挡水坝一致，取1：0.8。4.3确定反弧段的水深，半径R溢流堰下游反弧段半径应结合下游消能设施确定。本设计选择挑流消能。对于挑流消能，反弧半径可由下式求得:（4-1）R——反弧段半径；hc——为校核洪水位闸门全开时反弧段最低点处的水深，m；反弧段流速v＜16m/s时，可取下限，流速越大，反弧半径也宜选用较大值，以致取上限。（4-2）b——整个溢流堰宽；Q——校核水位堰顶流量；p——溢流堰顶的高度；H——为h校。φ取为0.92当hc取为1时当hc取为2时所以取hc=20.2mR=10hc=20.24.4挑脚挑角越大，射程越大，但挑角越大，入水角β越大，水下射程越小。同时，随着进水角度的增加，冲刷坑深度增加。θ一般在25o和35o之间，这里取30o。4.5挑坎高度挑坎应高出下游水位，一般以1～2m为宜。计算时按设计洪水位情况考虑。取挑坎最低高程等于下游水位，挑坎最高点与最低点间距离为R(1-cosθ)。故挑坎高度：符合要求，取=13m4.6消能防冲设计根据大学课本所学知识，我们可以知道，尽可能的让水流大部分动能被消耗去消能。第一，通过水流内部产生的湍流和水流与空气的摩擦进行消耗；第二，河床或岸坡没有危及到混凝土坝坝体安全的局部性冲刷可以消能；第三，最好是流量稳定。不会影响水利枢纽内的其他水利工程建筑物的正常工作。考虑到本次设计的重力坝为高坝，下游地质条件相对较好，决定采用挑流消能。挑流鼻坎设计：挑流鼻坎有连续式和差动式，该设计选用连续式鼻坎；鼻坎高程128.5+13=141.5m；反弧半径R=20.2m；根据实际工程情况，该设计挑射角取θ=30°；根据规范，水舌挑距L可按下式计算：（4-3）式中：L——水舌抛距，m，如有水流向心集中影响者，则抛距还应乘以0.90～0.95的折减系数；v1——坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计，即（Z为水库水位至坎顶的落差=235.72-141.5=94.22m）；θ——鼻坎的挑角，（o）；h1——坎顶垂直方向水深，m，h1=hcosθ(h为坎顶平均水深，m)；h2——坎顶至河床面高差，m，如冲坑已经形成，可算至坑底；φ——堰面流速系数。φ可按下式计算：按校核洪水位计算：V1=42.63m/s单宽流量q=98.9m/s,求得h1=1.8mh2=13m（1）最大冲坑水垫厚度的计算根据规范，最大冲坑水垫厚度可按下式计算：（4-4）式中：T——水垫厚度，自水面算至坑底，m；q——单宽流量，3m/（s·m）；Z——上下游水位差，H=105.3-10.8=94.5m；k——冲刷系数，其数值见下表4-2:取k=1.1表4-2冲刷系数数值可冲性类别节理裂缝基岩构造特征k注：适用范围：水舌入水角30°~70°。间距cm发育程度完整程度结构类型裂隙性质范围平均难冲>150不发育，节理（裂隙）1~2组，规则巨块状整体结构多为原生型或构造型，多密闭，延展不长0.6~0.90.8可冲50~150较发育，节理（裂隙）2~3组，X形，较规则大块状砌体结构以构造型为主，多密闭，部分微张，少有充填，胶结好0.9~1.21.1较易冲20~50发育，节理（裂隙）3组以上，不规则，呈X形或米字型块（石）碎（石）状镶嵌结构以构造或风化型为主，大部分微张，部分张开，部分为黏土充填，胶结较差1.2~1.61.4易冲<20很发育，节理（裂隙）3组以上，杂乱，岩性被切割呈碎石状碎石状碎裂结构以风化或构造型为主，裂隙微张或张开，部分为黏土充填，胶结很差1.6~2.01.8

5细部构造的选择和设计5.1廊道系统为满足灌浆、排水、观测、检查、交通等施工要求，在坝体设置各种廊道，相互连接形成廊道体系。5.1.1基础灌浆廊道帷幕灌浆应在坝体浇筑到一定高度后进行，以利用混凝土亚种提高灌浆压力，保证灌浆质量。5.1.2检查及坝体排水廊道为了检查、巡视和消除渗水，通常在靠近坝体上游面的适当高度方向上每隔15-20m设置检查和排水廊道，断面形式多为城门洞形式，最小宽度为1.2m，最小高度为2.2m。距上游面的距离应不小于水头的0.05-0.07倍，且不小于3m，寒冷地区应适当加厚。每层走廊在左右岸都要有出口，用直井连接。如果坝内有电梯井，每层走廊应与电梯井相连。排水廊道横断面尺寸拟定为3m×3.5m，形状为门洞。5.2坝体分缝混凝土重力坝为了防止运用期因温度变化引起的伸缩变形和地基不均匀下沉引起的龟裂的发生，另外为了应对施工期的混凝土浇筑能力和温度控制等，需要设置与坝的轴线垂直的横缝和与坝的轴线平行的纵缝。横缝一般是永久缝，纵缝是临时缝。另外，水库混凝土的逐层浇筑水平也是临时的水平施工缝。5.2.1分缝作用1.横缝:降低温度应力，适应地基不均匀变形，满足施工要求。2.纵缝:为适应混凝土的浇筑能力，降低施工时的温度应力，沿平行于坝轴线的方向设置。横缝一般为永久缝和临时缝，垂直于坝轴线，用于将坝体分割成几个独立的坝段；纵缝是一种临时缝，可分为三种:垂直纵缝、斜缝和错缝。纵缝面应设有水平键槽，键槽为斜三角形，槽面大致沿主应力方向。接缝灌浆应在接缝表面设置灌浆系统。为了防止灌浆过程中浆液流出波峰，必须在接缝周围设置止浆器。3.水平施工缝:是上下浇筑块的结合面。浇筑块厚度一般为1.5～4.0m；基岩面附近应采用0.75～1.00m的薄层，以利于散热，降低温升，防止开裂。5.2.2缝间距1.横向接缝:由工况和操作条件决定(挡水:15～20m电站:由机组尺寸决定；溢流:由孔宽加桥墩尺寸决定；井底:由井眼宽度决定)；主要取决于基础特性、河谷地形、温度变化、结构布置和浇筑能力等。2.纵缝:根据混凝土浇筑能力和温控要求确定，一般为15～30m。3.止水带应设置在止水带设计的水平接缝处。止水材料包括金属片、橡胶、塑料和沥青等。对于高坝，应使用两个止水片，中间为沥青井。钣金止水一般采用厚度为1.0～1.6mm的铜片。第一止水片与上游面的距离应有利于改善坝首应力，一般为0.5～2.0m(本设计采用1.0m)。每侧预埋混凝土长度约为20～25厘米(本设计采用25厘米)，安装止水片时应注意保证施工质量。沥青井为方形或圆形(本设计采用方形)，一侧可采用预制混凝土块，长1.0～1.5m，厚5～10cm(本设计采用1m×10cm)。沥青井的尺寸约为20厘米×20厘米至30厘米×30厘米(本设计采用20厘米×2320厘米)。井内充填的填料由2号或3号沥青、水泥和石棉颗粒组成。加热设备(通常采用电加热方式)安装在井里，钢筋埋在井里，用绝缘子固定，从底部通向大坝顶部。在井底设置沥青排放管，以排除老化的沥青，并进行回填。止水片和沥青井需要伸入岩石地基一定深度，约30～50厘米。这口井填满了沥青砂。止水片必须延伸到最高水位以上，沥青井需要延伸到坝顶。5.3止水设计止水材料应为金属片、橡胶、塑料、沥青等。对于高坝，应使用两个止水片，中间有沥青井。金属片止水一般采用厚度为1.0～1.6mm的铜片，第一片止水片与上游面的距离应有利于提高坝首应力，一般为0.5～2.0m(本设计采用1.0m)。每侧预埋混凝土长度约为20～25厘米(本设计采用25厘米)，安装止水片时应注