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1、土石坝设计报告,第五组,1.枢纽等别与建筑级别,根据水库总库容2亿m3，查表1-1，为二等工程 根据水电站装机容量27Mw，查表1-1，为五等工程 按最高级别确定为二等工程，大坝等主要建筑物为二级,2.坝型选择 （1）坝址基岩为上游为五通砂岩，下游为二叠纪碳岩，覆盖层沿坝轴线1.5-5.0m，若修建重力坝清基开挖大，且不能利用当地筑坝材料，故修建重力坝不经济 （2）土石坝对地形，地质条件要求低，几乎能在所有条件下都可以修建，且施工简单 （3）多年平均降雨天数78d/a，不宜修建粘土均质坝，心墙不受坝壳沉降影响，粘土用量少，受气候影响小 综上所述，最终选择心墙坝,3.剖面拟定,（1）该坝无交通要
2、求，坝顶宽度取7m （2）坝顶高程 正常工作情况 由莆田实验站公式计算波浪爬高R 土坝采用砌石护面，取K=0.8，坝前水深H=113.50-70=43.5m 查表得Kw=1.00 取风向与坝轴垂线的夹角为00，K=1.初拟坝坡m=2.5，则平均波高为,平均波长： 平均波浪爬高为： 设计爬高值的累计频率P按工程等级确定，对于1，2,3级土石坝取1的爬高值R1，该坝属于2级，故计算R1。 根据平均坡高=0.575，坝前水深=43.5，得 查得 则R=1.904 风壅水面高度 按2级查得正常工作情况安全加高A=1.0m 所以正常工作情况的坝顶超高h=1.904+0.01+10=2.904 正常工作情
3、况的坝顶高程为113.50+2.91=116.404,非正常工作情况 此时，坝前水深为43.9m，风速采用v=10m/s 平均波高=0.368m，平均波长=9.20m，平均波浪爬高=0.546 波浪爬高=1.217，风壅水面高度=0.006m 按2级查得非正常工作情况安全加高A=0.5 非正常工作情况下坝顶超高为h=1.217+0.006+0.5=1.723m 非正常工作情况的坝顶高程为113.90+1.723=115.623m 取上述两种情况最大值，即坝顶高程为116.404m，考虑上游 侧设1.2m高防浪墙，用防浪墙顶高程代替坝顶高程，则坝顶 高程为116.404-1.2=115.204m
4、，坝高为115.204-70=45.204m 以坝高的1为预留沉降值，则坝顶施工高程为115.204+45. 204*1=116.856m,(3)坝坡 参考已建工程，初拟上游坝坡由上而下为：1:2.5,1:2.75， 1:3；下游坝坡为1:2.25,1:2.5,1:2.75。 在上下游变坡处设马道，宽2m。,3.构造设计 （1）坝顶构造：坝顶用碎石铺设路面，坝顶横向设向下游倾斜3的坡度，上游设1.2m的防浪墙，下游侧设缘石. （2）坝体防渗：坝体防渗采用粘土心墙，心墙坝顶高程114.856m高出设计洪水位0.5m，顶部保护层厚度为115.204-114.856=2m，心墙顶宽2m，自顶向下逐渐
5、加厚，心墙两侧边坡为1:0.2，坝低厚度为20.6m，作用水头为H=113.90-70=43.90m，心墙允许渗透坡降J=6，H/J=43.9/6=7.25m，心墙底部实际高度为20.6m7.25m。 满足要求 （3）坝基防渗：坝基采用粘土截水墙，上部厚度与心墙等厚为20.6m，下部厚度为10.6m。为加强截水墙与岩石接连，在截水墙底部再挖0.5m深齿槽，开挖边坡为1:1底部宽度为4m，两侧设0.4m的粗砂层。,（4）坝体排水：采用堆石棱体排水，下游水位74.3m，所以顶部高程为74.30+1=75.30m，高出下游最高水位1m，顶宽2.0m，内坡1:1.5，外坡1:2，,（5）护坡及坝坡排水
6、 上游坡坝面设干砌石护坡，厚度0.5m，下面设0.2m厚碎石层，护坡范围：上至坝顶，下至死水位以下1m处。 下游采用草皮护坡，草皮厚0.2m，草皮下铺一层0.2m厚的腐殖土 坝坡排水：在下游坝坡设纵横连通的排水沟，沿坝与岸坡的结合处也有设排水沟，纵向排水沟沿马道内侧布置，沿坝轴线方向每隔100m设一条横向排水沟。,4.渗流计算 1.渗流计算的基本设定 （1）心墙采用粘土料，渗透系数为k=1.0*10-6cm/m，坝壳采用砂石料，渗透系数为k=1.0*10-3cm/m，两者相差1000倍，可以吧粘土墙看作是相对不透水层 （2）发生渗流时土体的空隙体积不变，饱和度不变，渗流为连续的 （3）土体中渗
7、流流速不大，但处于层流状态，渗流服从达西定律 2.渗流计算条件 用上游设计洪水位113.50m，下游相应的最低水位72.65m 3.渗流分析计算 因为此坝为带截水墙的心墙坝 心墙、截水槽段：取平均厚度进行计算。若心墙后的浸润线的高度为h，可推导出通过心墙、截水槽的渗流量为：,通过心墙下游坝体与坝基的单宽渗流量为 q=kh2/2L+kThT/L+0.44T =(20.6+2)*44*0.5+(20.6+10.6)*5*0.5/44=11.73m 举行断面下端至下游坡脚的距离L为 L=3.5+（116.856-100）*2.5+2+（100-85）*2.75+2+（85-70）*2=118.46m
8、 L=L-（72.65-68）*2-2=108.6m Ke=1*10-6cm3/s，K=1*10-3cm3/s，KT=1*10-4cm3/s 计算得出h=4m 由上面的公式计算得出q=9.7*10-7cm3/s， 据此可求出浸润线为y2=16+0.194x,5.稳定计算 上游水位大约在坝低以上1/3坝高的上游坝坡 W1、W2分别为BCDE、ADE单宽重量，1，2分别为两块土料内摩擦角，分别取24o，20o已知2=12o，假设1=26o。 W1=SBCDE*1*r1 W2=SEFD*1*r1+SEFD*1*r2 AG=DG/tan2=15.6/tan12=73m EG=AG/m=AG*BO/AO
9、=25.6m ED=EG-DG=25.6-15.6=10m CH=46.856-15.6=31.256m CI=31.256-10=21.256m EK=CI*AO/BO=60.7m DH=CH/tan1=31.256/tan26=64.08m DJ=EK BC=JH=DH-DJ=64.08-60.7=3.38m EN=ED/tan1=10/tan26=20.5m SBCDA=SAEND+SENBC=0.5*EN*ED+0.5(BC+EN)*CI=356.3 W1=305.78*1*18=6413.4,FD=AG-15.66m=73.67-52.40=21.27 SEDF=0.5*FD*ED=0.5*21.17*6.36=67.64 SAFD=0.5*FD*DG=0.5*21.17*15.66=166.54 W2=67.64*16+166.54*(19-9.8)=2614.41 P-W1sin1+1/W1cos1tan1=0 1/kW2cos2tan2+1/kPsin（1-2）tan2-W2sin2-Pcos（1-2）=0 联立、计算得出，P=8436.7，KC=2.083 该坝在非正常条件下安全系数为2.083，大于规定的数值1.25；因此所拟的土坝断面尺寸是合理的，满足稳定要求。,