土石坝(面板堆石坝)设计

《土石坝电算》课程设计

学生姓名：罗兆鹏

学号：050800915

专业班级：水利水电(1)班

指导教师：邹盛堂

二○一一年六月十七日

目录

前言

第一章设计工程概况 (1)

1．1 流域概况及枢纽概况 (1)

1．2 地形地质 (1)

1．3 建筑材料 (1)

1．4 水文 (2)

1．5 气象 (2)

1．6 其他有关资料 (2)

第二章坝剖面设计 (2)

2．1 坝顶高程确定 (2)

2．2 坝顶宽度确定 (6)

2．3 坝坡确定 (6)

2．4 坝面排水 (6)

2．5 确定建基面 (6)

2．6 堆石体材料分区 (7)

2．7 面板及防渗结构设计 (8)

2．8 分缝和止水设计 (9)

第三章渗流稳定计算分析 (11)

3．1 渗流计算 (11)

3．2 手算稳定计算 (12)

3．3 电算稳定计算 (16)

第四章地基处理 (22)

4．1 趾板区基础开挖及处理 (22)

4．2 堆石体坝基处理 (22)

4．3 地基缺陷处理 (22)

4．4 基础固结灌浆与帷幕灌浆 (22)

第五章结束语 (23)

5．1 成果评价 (23)

5．2 问题展望 (23)

5．3 课设感受 (24)

参考文献 (25)

前言

根据水工建筑物课程教学大纲的要求，安排1周时间进行土石坝电算课程设计。其目的与要求：

1、课程设计安排在“水工建筑物”课程内容学习完成之后进行，课程设计作为综合性实践环节，是对平时作业的一个补充，课程设计包括土石坝设计的主要理论与计算问题，通过课程设计可以达到综合训练的目的。

2、课程设计的目的，是使学生融会贯通“水工建筑物”课程所学专业理论知识，完成土石坝较完整的设计计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法。

3．培养设计计算、绘图、编写设计文件、使用规范手册和应用计算机的能力。

4．提高查阅和应用参考文献和资料的能力。

第一章设计工程概况

1．1 流域概况及枢纽任务

某水库枢纽位于某河上游，全河流域面积5863km2，流向自北向南，干流的平均比降为2%--3%。流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。

本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为1450万m3，发电引水高程为197.5m，最大引水流量为73m3/s，发电装机容量3万kW。灌溉下游左岸耕地2.3万m2，灌溉最大引水流量35m3/s，引水高程202.5m。

1．2 地形地质

坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、弱风化、强风化及河床卵石覆盖层。河槽高程为181.8m，河槽处卵石覆盖层为4m，强风化层厚度为3m，弱风化层厚度为6m，基岩岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般地2---3m ，强风化层厚1—2m，弱风化层厚度为5－8m，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。

1．3 建筑材料

粘土料、砂料、石料在坝址上、下游均有，坝址下游5公里以内砂储量丰富，可供建筑使用。

表1-1 土石料计算参数

1．4 水文

坝址以上控制集雨面积128km 2，多年平均流量3.5 m 3/s ，平均年径流量9776.2 m 3。

经水文水利规划(工程等别为三等，经调洪演算)得：上游设计洪水位为235.0m ，相应的下游水位为184.2m ，库容为1135万m 3，岸边溢洪道相应的泄量为1238 m 3/s ；上游校核洪水位为236.5m ，相应的下游水位为185.3m ，库容为1243万m 3，岸边溢洪道相应的泄量为1675 m 3/s ；上游正常高水位为233.2m ，相应的下游水位为183.5m ，库容为898万m 3；死水位为200m ，相应的库容为42万m 3。

1．5 气象

本地区洪水期多年平均最大风速12m/s ，水库的风区长度（吹程）为2.6km 。

1．6 其它有关资料

坝基弱风化上限高程为174.8m ，岸边溢洪道堰顶高程取为226.5m 。 第二章 坝剖面设计

2．1 坝顶高程确定

坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用情况计算，取其最大值：

A 、正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高；

B 、设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高；

C 、校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高；

D 、正常蓄水位+非常运用条件的坝顶超高+地震安全超高。

坝顶安全超高d 的计算公式为：A e h d a ++=

a h -最大波浪在坝坡上的爬高，m

e -最大风浪引起的坝前水位壅高，m

A -安全加高，m

其中风浪引起的坝前水位壅高：)2/(cos 2m gH D KV e β=

（因为m=1.4，1.25

m=1.25时，波浪在坝坡上的爬高：m w a h R K K h 0∆=

式中：

K -综合摩阻系数(可取6106.3-⨯)

V -设计风速，s m /（取12s m /）

m H -库水平均水深，m （取51.4m ）

β-风向与坝轴线法线方向的夹角（取︒=0β）。

L h 、-分别为设计波高（m ）和波长（m ）

∆K -坝坡糙率渗透系数（取0.90）

w K -经验系数（取1.0）

D-有效吹程(m)（取2600m ）

坝顶高程等于水库静水位与超高之和，并分别按以下运用情况计算，取其最大值：

A. 正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高

m D V h 846.026001800166.000166.03/14/53/14/50=⨯⨯==

m h L 10.9846.04.104.108.08.0=⨯==

90.0=∆K （采用混泥土护面）

00.1=w K （1802.0)4.5181.9/(18)/(2/12/1<=⨯=gH V ）

m=1.5时：

m m hL K K h w a 4.1)]5.11/(1.9846.0[19.0)]1/([2/122/12=+⨯⨯⨯=+=∆

m=1.25时：m h R K K h m w a 9.1846.05.219.00=⨯⨯⨯==∆

m=1.4时，内插法得：m h a 6.1=

m gH D KV e m 3262100.3)4.5181.92/(0cos 260018106.3)2/(cos --⨯=⨯⨯︒⨯⨯⨯⨯==β