土石坝设计计算说明书

土石坝设计计算说明书专业：水利水电建筑工程指导老师：**班级：水工1303班*名：***学号：*******成绩评定：2015年10月目录一、基本材料 (2)1.1水文气象资料 (2)1.2地质资料 (2)1.3地形资料 (2)1.4工程等级 (2)1.5建筑材料情况 (2)二、枢纽布置 (3)三、坝型选择 (4)四、坝体剖面设计 (5)4.1坝顶高程计算 (6)4.1.1 正常蓄水位 (6)4.1.2 设计洪水位 (7)4.1.3 校核洪水位 (8)4.2坝顶宽度 (9)4.3坝坡 (9)五、坝体构造设计 (10)5.1坝顶 (10)5.2上游护坡 (10)5.3下游护坡 (10)5.4防渗体 (10)5.5排水体 (11)5.6排水沟 (11)一、基本资料1.1水文气象资料吹程1km，多年平均最大风速20m/s，流域总面积2971km2。

上游地形复杂，沟谷深邃，植被良好，森林分布面广，为湖北主要林区之一。

1.2地质资料河床砂卵砾石最大的厚度达23m。

两岸基岩裸露，支局不存在有1~8m厚的残坡积物。

在峡谷出口处的左岸山坡，存在优厚1~30m，方量约150万m3 的坍滑堆积物，目前处于稳定状态。

1.3地形资料坝址位于古洞口峡谷段，河谷狭窄，呈近似“V”型，河面宽60~90m。

1.4工程等级本工程校核洪水位以下总库容1.38亿m3，正常蓄水位325m，相应库容1.16亿m3，装机容量3.6万kw，设计洪水位328.31m，校核洪水位330.66m，河床平均高程240m。

混凝土面板堆石坝最大坝高120m。

根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003的规定，本工程为二等大（2）型工程。

1.5建筑材料情况坝址附近天然建筑材料储量丰富。

砂砾料下游勘探储量318.5万m3，石料总储量21.86万m3，各类天然建筑材料的储量和质量基本都能满足要求。

二、枢纽布置1、枢纽中的泄水建筑物应能满足工程需要的运用条件和要求。

建筑物运用应灵活可靠，其泄洪能力应满足宣泄设计洪水、校核洪水要求，并应满足水库排沙、排污和排冰的要求。

2、泄水建筑物的布置和结构型式，应根据地形、地质条件和泄洪规模、水头大小和防砂要求等综合比较后选定。

可采用开敝式溢洪道和隧道。

在地形有利的坝址，宣以开敝式溢洪道为主要泄洪建筑物。

在布置开敝式溢洪道确有困难时，也可采用进口为开敝式，下接明流隧洞（溢洪洞）的形式。

3、泄水和引水建筑物进、出口的边坡应是稳定的。

其附近的坝坡和岸坡，应有可靠的防护措施。

出口应采取妥善的消能措施，并应使消能后的水流离开坝脚一定距离。

4、泄水建筑物宜布置在岸边岩基上。

对高、中坝不应采用布置在软基上的坝下埋管型式。

低坝采用软基上埋管时应进行论证。

在地震区的坝，采用坝下埋管时应按DL/T573的有关规定执行。

二、坝型选择坝型，就是按坝体材料、结构及传力方式、泄洪方式、施工方法等划分的不同大坝类型。

按坝体材料划分，有土石坝、混凝土坝、砌石坝等；按结构受力方式划分，有土石坝、重力坝、拱坝、支墩坝、空腹坝、闸坝等；按泄洪方式划分，则有溢流坝、非溢流坝；按施工方法划分，有碾压土石坝、碾压混凝土坝、浇筑式混凝土坝等。

坝型选择是指确定坝型的论证工作，一般通过坝型比选工作来完成。

坝型选择应综合考虑下列因素，经技术经济比较确定：1、坝址区河谷地形、坝址基岩、覆盖层特征及地震烈度等基本地形地质条件。

2、筑坝材料种类、性质、数量、位置和开采运输条件，以及枢纽建筑物开挖渣料的利用。

3、施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件和初期度汛等施工条件。

4、坝高:高坝宜研究比较心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝；低坝多采用均质坝。

5、枢纽布置、坝基处理以及坝体与泄水、引水建筑物等连接。

6、运行条件：如对渗漏水量要求，上、下游水位变动情况，分期建设等。

7、大坝及枢纽的工程量、工期和造价。

一级、二级低坝与三级及其以下的中坝，经过论证可采用土工膜防渗体。

坝轴线较长的土石坝根据地形、地质及料场的具体条件，可分段采用不同坝型，在坝型变化处应设置渐变段。

考虑坝址区地形地质条件、交通条件、气候条件、防渗土料特性及工程投资等因素，有竞争力的为人工材料面板坝和心墙坝堆石坝坝壳两种坝型。

经综合比较，人工材料面板坝方案枢纽布置紧凑灵活，各建筑物相互施工干扰小，工期保证率高、投资较小。

经综合比选最终选择采用人工材料面板坝坝型。

四、坝体剖面设计4.1坝顶高程计算如题已知：坝高的计算，分别取正常水位，设计洪水位，校核洪水位计算取大值 坝顶超高的确定，h ∆=R+e+A 波浪平均爬高：L h mK K w221R 2⨯⨯+=∆风壅高度e 按公式βcos 2KW 2m gH De =计算,二级坝采用多年平均最大风速的1.5倍爬高：L h mK K w221R 2⨯⨯+=∆∆K —斜坡的粗糙率渗透系数，根据护面的类型查表 m —单坡的坡度系数，若单坡坡角为α,则m=cos αw K —经验系数2h ·2L ——平均波高和波长，km,采用宫厅水库公式计算宫厅水库公式:2h=0.0166V 5/4D 1/3;2L=10.4(2h)0.8糙率渗透性系数∆K经验系数K W初步拟定坝体采用人工材料面板坝，即m 的取值为1:1.40~1:1.70，取m=1.50。

4.1.1 正常蓄水位()1693.02403258.920g V0≤=-⨯=H得Kw=1 ； ∆K =0.9 ; V=20m/s 正常运用情况下采用多年平均的1.5倍; D=1km ;H=85；A=13145V 0166.0h 2D ==1.165()8.024.10L 2h ==7.837L h mK K w221R 2⨯⨯+=∆837.7165.15.1119.02⨯⨯+⨯==1.508βcos 2KW 2mgH D e ==()()858.9210001.520106.326⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=0.000194 h=0.754 因为1.008870.058754.0<==H h m ，所以R 取2.23； h ∆=R+e+A =2.23+0.000194+1 =3.23正常蓄水位时坝顶高程325+3.23=328.23m4.1.2 设计洪水位()1680.024031.3288.920g V0≤=-⨯=H得:Kw=1;∆K =0.9；正常运用情况下采用多年平均的1.5倍3145V 0166.0h 2D ==1.165()8.024.10L 2h ==7.837L h mK K w221R 2⨯⨯+=∆837.7165.15.1119.02⨯⨯+⨯==1.508βcos 2KW 2mgH D e ==()()31.888.9210001.520106.326⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=0.000187 h=0.754 因为1.000854.031.88754.0<==H h m ，所以R 取2.23； h ∆=R+e+A =2.23+0.000187+1 =3.23设计洪水位时坝顶高程328.31+3.23=331.54m4.1.3 校核洪水位()1671.024066.3308.920g V0≤=-⨯=H得:Kw=1;∆K =0.9；非常运用条件，采用多年平均最大风速；H=90.66βcos 2KW 2mgH D e ==()66.908.92100020106.326⨯⨯⨯⨯⨯-=0.0001803145V 0166.0h 2D ==0.702()8.024.10L 2h ==7.837L h mK K w221R 2⨯⨯+=∆837.7702.05.1119.02⨯⨯+⨯==1.171 h=0.351 因为1.000387.066.90351.0<==H h m ，所以R 取2.23； h ∆=R+e+A =2.23+0.000180+1 =3.23校核洪水位时坝顶高程330.66+3.23=333.89m为保证大坝安全运行，应选取较大值，坝顶高程333.89m,取334m 。

河床平均高程240m 。

故坝高94m,属于高坝。

4.2坝顶宽度坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。

本坝为高坝，坝顶宽度为10m4.3坝坡坝坡应该根据坝型、坝高、坝的等级、坝体和坝基材料的性质、坝所能承受的荷载及施工条件、运用条件等因素，技术经济比较确定，确坝坡可以参考一下规律：1、在满足稳定要求的前提下，尽可能采用较陡的坝坡，以减少工程量2、从坝体的上下游坝坡比心墙坝的坝坡缓，以满足抗渗稳定和结构稳定性的要求。

3、均质坝的上下游坝坡通常比心墙坝的坝坡缓。

4、心墙坝两侧坝壳采用非粘性土料，土体颗粒的内摩擦较大，透水性大，上下游坝坡可陡些，坝体剖面较小，但是施工干扰大5、粘土斜墙坝的上游坝坡比心墙坝的坝坡缓，而下游坝坡可比心墙坝坝坡陡些，施工干扰小，斜墙易断裂。

6、土料相同时上游坝坡缓于下游坝坡，原因是上游坝坡经常浸在水中，土的抗剪度低，库水位下降时易发生渗流破坏。

7、粘性土料的坝坡与坝高有关，坝高越大则坝坡越缓，而砂或者砂砾料霸体的坝坡与坝高关系不大。

通常粘性土做成的坝坡，常沿着高度分成数段，每段10~30米，从上而下逐渐放缓，相邻坡率差值取0.5或者0.25.砂土和砂砾料坝体可不变坡，但一般也常采用变坡形式。

8、碾压堆石坝的坝坡比土坝陡。

根据分析计算，选择人工材料面板坝，上游坝坡1:1.40~1:1.70取1:1.50，下游护坡1:1.30~1:1.40(堆石)取1:1.40。

五、坝体构造设计5.1坝顶坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。

因为是高坝坝顶宽度选用10m。

坝顶盖面材料采用砂砾石作为主要材料。

其不足之处在于洪水漫过防浪墙后，会冲蚀坝顶材料使防浪墙掏脚而被推倒，造成洪水漫顶失事。

坝顶面向上、下游侧或下游侧放坡。

坡度选3%，以便于排除雨水，如上游侧设置不透水防浪墙，路面也可以向一侧倾斜。

做好向下的排水系统。

在坝顶上游侧设置防浪墙，墙顶应高于坝顶1m,防浪墙必须与防渗体紧密结合。

防浪墙坚固不透水，并应设置伸缩缝，做好止水。

5.2上游护坡混凝土和钢筋混凝土板护坡：当筑坝地区缺乏石料时可采用此种型式。

预制板的尺寸一般采用：方形板为3mm51⨯⨯，厚为0.15~0.20m。

1⨯.5或3m.2m2mm、预制板底部设砂砾石或碎石垫层。

现场浇筑的尺寸可大些，可采用5m⨯5m、10m⨯10m甚至20m⨯20m。

严寒地区冰推力对护坡危害很大，因此也有用混凝土板做护坡的，但其垫层厚度要超过冻深。

5.3下游护坡下游护坡类型有，干砌石：堆石、卵石或者碎石；草皮；钢筋混凝土框填石；其他形式（如土工合成材料）。

5.4防渗体防渗体采用塑性心墙，位于坝体中央或稍微偏向上游，由黏土、重壤土等粘性土料筑成。