水工建筑物

《水工建筑物》课程设计

土石坝设计指导书

一、目的

通过这次设计，综合运用工程制图、工程地质、水力学、土力学等课程知识，进一步掌握〈〈水工建筑物〉〉课程中“土石坝”的总体布置、土料设计、剖面拟定、渗流及坝坡稳定计算等内容。

二、资料及工程任务

工程设计资料包括地形、地质资料，水文、水利计算资料、筑坝材料资料等。

三、设计要求和设计步骤

1、考虑泄洪和输水要求进行总体枢纽布置，其建筑物包括土石坝、溢洪道、输

水洞等。

2、综合分析比较确定土石坝坝型。

3、根据提供的料场资料，确定防渗料及坝壳堆石料填筑标准。防渗粘土料按压

实度98%控制，堆石料按孔隙率20%~28%控制。

4、利用已给的水库特征水位，考虑风浪及安全加高因素，按正常运行和非常运

行情况中的最大值确定坝顶或防浪墙顶高程。地震作用引起的沉降和涌浪综合考虑可取2.0m。

5、按使用要求及工程经验确定坝顶宽度、上下游坝坡坡比，初步拟定大坝剖面

尺寸。

6、选择最大横剖面进行渗流计算，确定单宽渗流量并绘制浸润线，同时进行渗

透稳定性校核。这部分可只进行正常蓄水位稳定渗流计算。

7、以渗流计算剖面和相应工况为基准，进行下游坝坡稳定校核。计算采用计及

条块间作用力的简化毕肖普法，抗剪强度指标按表4-8选用。注意为计算简便，堆石料强度指标不需按非线性强度包线修正；下游可按无水情况考虑。

8、进行细部构造设计：坝顶、护坡、反滤过渡层。

9、坝基防渗处理，帷幕灌浆深度及灌浆孔距、排距确定。

10、由于设计时间有限，初拟尺寸无论合适与否，均不需再做调整。但要对结果

加以评述。

四、设计成果

需提交的最终设计成果包括：

●平面布置A1图；

●坝纵横剖面图，包括帷幕灌浆深度、标准横剖面、坝顶及护坡大样A1图；

●设计计算说明书；

图纸用AutoCAD绘制或手绘均可。

五、进度计划

本课程设计为2周，全天设计，具体安排：

●第1~3天熟悉资料、枢纽布置、建筑物级别，坝顶高程及初始剖面确定；

●第4~5天渗流分析计算；

●第6~8天坝坡稳定计算；

●第9天坝基防渗及坝体细剖设计。

●第10~12天绘图

●第13~14天整理设计计算说明书

六、参考资料

[1] 中华人民共和国水利部. 碾压式土石坝设计规范SL274-2001. 北京：中国水

利水电出版社，2002.

[2] 中华人民共和国建设部. 土工试验方法标准GB/T50123-1999. 北京：中国计

划出版社，1999.

[3] 顾慰慈. 土石（堤）坝的设计与计算. 北京：中国建筑工业出版社，2006.

[4] 华东水利学院. 水工设计手册·第四卷·土石坝. 北京：水利电力出版社，

1984.

附录某水库工程设计资料

老君山水库位于云南省××县西北部，弥沙河上游白石江上段老君山河上，其位于横断山脉的中段，金沙江于澜沧江的分水岭地带。流域最高点4247m，坝址最低点2660m。老君山河发源于老君山路路角，自北向南流经竹坪、锯木厂，锯木厂以下转向西南流经清坪后于龙塘于美水河汇合后为白石江。全流域面积80.6Km2，主河长18.70Km，主河道平均坡降0.0522。

水库区地势北部、东部及南部高，西部低，为高山深切割陡坡地形，侵蚀堆积地貌，库区为峡谷地形，两岸坡高而陡，库形条件差。主要出露三叠系上统古村组（T3w）及印支一燕山期火成岩地层。库区水文地质条件简单，厚层至块状花岩斑岩、石英玢岩赋存裂隙水，属裂隙透水含水岩组，透水性强，主要为中等透水。库区两岸地下水位出露较高，属地下水补给水库。库区内植被较好，库岸无大的坍塌、滑坡、泥石流等不良物理地质现象。但两岸山坡陡斜，冲箐沟发育，岩石风化较强，小型坍塌现象较多。

老君山水库总库容1200万m3，总供水量1253.4万m3，农业供水870.8万m3，灌溉面积3.7640万亩，工业及乡镇供水382.6万m3。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），工程为中型水库，工程等级为Ⅲ等，主要水工建筑物：大坝、溢洪道、输水道、输水隧洞级别为3级，施工导流等临时性建筑物级别为4级。

1.地形地质资料

见提供的CAD工程图。

2.筑坝材料

(1) 防渗料场

防渗料场位于坝址上游左岸箐口坡脚一带，地形坡度10～20º，相对平缓，老君山公路从其附近通过，距坝址约2km，开采及运输条件便利，该区主要出露地层为三叠系中统上兰组下段浅黄、浅灰白色全～强风化泥质粉砂岩夹粉、细砂岩夹泥质粉砂岩，防渗土料为第四系全新统残坡积(el+dl Q)褐红、褐黄色含砂砾石粘土，主要为中、高液限粘土，厚度一般约3～6m，有用层储量为120万m3，无用剥离量为12万m3，经取样试验，主要物理指标：比重为2.76，粘粒含量为17～49.97%，多数在40%以下，有效粒径<0.001mm，含有少量砾石，大于5mm粒径含量≤24.46%，大于2mm粒径含量≤38.93%，不均匀系数平均>137.5，土料颗分包络曲线见下图5-1，土料塑性指数Ip为10.1～21.8，大部分在20以内，自由膨率≤16.88%，最优含水量平均为24.83%，天然含水量平均为23.3%，二者较为接近，最大干容重平均为1.58g/cm3，渗透系数K为2.17×10-7～6.33×10-4cm/s，能满足防渗要求；主要力学指标为：土料的压缩系数a1-2=0.247MPa-1，属中压缩性土，内摩擦角小值均值为20.26º，粘聚力小值均值为22.82KPa。

(2) 堆石料场

堆石料位于Ⅱ坝址上游右岸，堆石料主要为印支～燕山期(rπ5)暗紫色弱～微风化细粒花岗斑岩、三叠系上统歪古村组(T3W b)灰白色弱～微风化石英闪长玢岩，坚硬、块度好，力学强度高，有用层厚度约110m，有用层储量865.7万m3，无用剥离量44.2万m3，料场坡脚河道左岸为老君山公路，交通较为便利，距Ⅱ坝址1.2km，距Ⅰ坝址3.7km。经取4组