水工建筑物的课程设计—斜墙坝
斜墙坝边坡稳定性分析与程序化
!"#$%&’& ( )*+,*#--’", +. &$+)/ &0#1’$’0% +. ’"2$’"/3)4#$$ 3#*+,- ./0)12,-3 452 *2, 6472,5 89:;/1/<+; =,-2,++;2,- 4/,>0?@2,- A;/01 4/B3 C+2D2,- (!!!((E 5/% 6+*3&F 2,G?2,+:)<5?? :5HI >?/1+ >@5J2?2@9I 1;/-;5H !1&0*#20F K1/, @7+ @;5:2@2/,5? >?/1+ >@5J2?2@9 @7+/;9 /L 2,G?2,+:)<5?? :5H3 5 ,+< H+@7/: 2> :+M+?/1+:B N7+ 5G@2/, J+@<++, @7+ >?2:+ J?/GO> 2> >011/>+: @/ J+ 15;5??+? @/ @7+ J/@@/H3 5,: @7+, @7+ >5L+@9 L5G@/; G5, J+ -/@ <2@7 @7+ G/,>2:+;5@2/, /L +P02?2J;20H G/,:2@2/,>B =Q5H1?+> >7/<+: @75@ 2@ 2> 5 >+,>2J?+ 5,: +LL+G@2M+ >?/1+ >@5J2?2@9 5,5?9>2> H+@7/: /L 2,G?2,+:)<5?? :5HB
粘土斜墙土石坝毕业设计
1.综合说明1.1枢纽概况及工程目的某水库工程是河北省和水利部“八·五”重点工程建设项目之一。
该工程是以供水、灌溉、发电、养殖等综合利用为主的大型控制枢纽工程。
青龙河流域水量充沛，控制流域面积6340km2，，多年平均径流量9.6亿m3，是滦河流域较大的一条支流。
但由于降雨、径流的年际年内分配极不均匀，必须修建大型控制工程调节水量，丰富的水资源才能得以充分开发利用。
水库按满足秦皇岛市生活、工业用水和滦河中下游农业用水的需要设计，工程规模是：正常蓄水位141 m，调节库容7.09亿m3，水库库容系数0.77，水量利用系数为70%。
坝后式电站装机容量20Mw。
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJ12-78的规定，一期工程为二等工程，大坝为II级建筑物，正常应用洪水为100年一遇，非常运用洪水为1000年一遇。
辅助建筑物按Ⅲ级设计，临时建筑物按Ⅳ级设计。
1.2水库枢纽设计基础资料1.2.1地形、地质(1)地形：见1:2000坝址地形图。
(2)库区工程地质条件。
水库位于高山区，构造剥蚀地形。
青龙河侵蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。
流域内地形北高南低，平均高程与500m，最高峰海拔1680m。
河道蜿蜒曲折，河谷宽度400~100m不等，河道比降1/400~1/600。
库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。
透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。
库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。
经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可能性很小。
库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。
(3)坝址区工程地质条件位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向青龙河上游，两岸山体较厚。
河床宽约300米，河床地面高程85m，河床砂卵石覆盖层平均厚度5—7米，渗透系数K=1×10-2厘米/秒。
水利水电工程开题报告土质斜心墙坝毕业设计
山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目土质斜心墙坝毕业设计学院名称土建学院专业班级水利水电工程10学生姓名郑鸿飞学号 2010011指导教师赵红明填表时间： 2014 年 3 月 5 日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。
3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。
4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。
5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。
三、文献综述（国内外研究情况及其发展）土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。
近代的土石坝筑坝技术自20世纪50年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。
目前，土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。
土石坝的发展随着生产和经济的不断发展、人口的不断增长，水和电的需要量都在逐年增加；而科学技术和设计理论的提高，又为水利工程特别是特大型水利水电工程的发展提供了有利条件，一大批的高坝大库型水利水电工程正在或已经兴建。
从国外看，近几年来大水库、大水电站和高坝在逐年增加，出现了一批库容在1000亿m3以上的大水库，其中，最大的是乌干达的欧文瀑布，总库容为2048亿m3；100m 以上的高坝，1950年以前仅42座，现今已建和在建的有400多座。
如此多的高坝大库，一旦失事，后果不堪设想。
土石坝是当今世界水利水电工程建设中最常见的一种坝型，也是世界水利水电工程界发展最快的一种坝型。
全世界超过15m的土石坝有3万多座，而在我国，各种坝高的拦河坝有86000多座，其中土石坝占95%以上[1][2]。
到目前为止，我国已建库容在10万m3以上的水库达85000多座，高度在15m及以上的大坝有18600多座，其中土石坝占90%以上。
水工建筑物课程设计
一、 枢纽工程建筑物设计 1、大坝1—1、坝型选择坝址处左右两岸不对称，岸坡较缓，不适宜建拱坝，因此坝型选择只能在钢筋混凝土重力坝及土石坝中选择，根据实际情况，建坝地区对外交通不便，河流四季不能通航，县城至城镇较远，所以，如果该地区土石方足够的话，一般不会用混凝土重力坝，又根据探测，坝轴线一公里以内有比较丰富的土料，因此考虑坝型选择用土石坝。
又根据土料的种类，土料主要有砂质粘土及河床砂卵石，考虑到砂质粘土的渗透系数为61.4810-⨯，满足渗透系数小于410-的要求，因此可以用该种土来作为土坝的防渗层，如果做均质坝的话，考虑到砂质粘土的土方可能不够，因此坝型选择只能选心墙坝或斜墙坝，心墙坝施工复杂，而斜墙坝施工简单不过考虑到地基沉降的话，可能给斜墙坝的防渗层带来不均匀沉降从而破坏防渗层的防渗，考虑到上述因素，在坝型上，我们选择心墙坝。
1—2、坝顶高程坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运行条件计算，并取最大值： （1） 设计洪水位加正常运用条件的坝顶高程。
设计洪水位h 设=126.30m重现期为50年的最大风速：1.5×max cp V =1.5×15=22.5m/s 风区长度D ＝1000米坝前水域的平均深度m H =126.30-103.00=23.30米 综合摩阻系数63.610K-=⨯风向与坝轴线的法线间的最不利夹角为00β=所以最大风壅高度为：226022.51000cos 3.61010.004229.823.30m v D e K gH β-⨯==⨯⨯⨯=⨯⨯米累计频率为5%的波高计算公式为：11/312022000.0076()gh gD v v v -=代入数值解得5%0.813h =米，查表1—1得平均波高为： 0.813/1.950.417m h ==米平均波长的计算公式为：1/2.151/3.75022000.331()m gL gD v v v -=代入数值解得8.856m L =斜坡的糙率渗透性系数0.75K =△ 经验系数v 1.02K =坝坡系数 2.9m ctg α==平均波浪爬高0.4649m R ===查书上表3—3得相应条件下累计频率为5%的爬高5% 1.840.46490.8554R =⨯=坝的级别为4级，查表得在设计洪水时的安全超高0.5c h =所以在设计洪水时正常运用的坝顶高程为126.300.85540.0040.5127.66+++=米。
粘土斜心墙土石坝设计-说明书
目录摘要................................................................................. - 2 - ABSTRACT ............................................................................... - 3 - 第一章概述 ........................................................................... - 4 -1.1 毕业设计主要目的和作用................................................. - 4 -1.2 设计内容和基本方法......................................................... - 5 -1.3 具体成果............................................................................. - 6 - 第二章工程概况 ....................................................................... - 6 -2.1 流域概况............................................................................. - 6 -2.2 气候特性............................................................................. - 6 -2.3 水文特性............................................................................. - 7 -2.4 工程地质............................................................................. - 8 -2.5 建筑材料........................................................................... - 11 -2.6 经济资料........................................................................... - 11 - 第三章洪水调节计算............................................................ - 15 -3.1 洪水调节计算................................................................... - 15 -3.2 堰顶高程及泄洪孔口的选择........................................... - 16 -3.3 调洪演算结果与方案选择............................................... - 17 - 第四章坝型选择及枢纽布置................................................. - 18 -4.1坝址及坝型选择................................................................ - 18 -4.2枢纽组成建筑物................................................................ - 19 -4.3 枢纽总体布置................................................................... - 21 - 第五章土石坝设计................................................................ - 23 -5.1 坝型选择......................................................................... - 23 -5.2 大坝轮廓尺寸的拟定....................................................... - 24 -5.3 土料设计........................................................................... - 27 -5.4 渗流计算 (38)5.5 稳定分析计算 (41)5.6 大坝基础处理 (44)5.7 护坡设计 (47)5.8 坝顶布置 (48)第六章泄水建筑物设计 (50)6.1 泄水方案选择 (50)6.2 泄水隧洞选线与布置 (51)6.3 隧洞的体型设计 (51)6.4 隧洞水力计算 (52)6.5 隧洞的细部构造 (54)6.6 放空洞设计 (56)摘要本水利枢纽工程同时具有防洪、发电、灌溉、渔业等综合作用。
(整理)水工建筑物课程设计—斜墙坝
水工建筑物课程设计班级：姓名：学号：水工建筑物课程设计——斜墙坝一、 基本资料：1、河谷地形见附图。
2、天然材料。
在坝址附近3公里范围内渗透系数为k=10-5cm/s 的土料储量丰富，砂石料分布较为广泛。
覆盖层厚度：岸坡3——5m ，河床5——7m 。
覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s ——10-3cm/s.3、内外交通。
工程紧靠公路，与铁路线相距约10公里，交通便利，不需另外修建对外临时施工道路。
4、水库规划资料。
该工程主要为下游城市和农田供水，供水工程的最大引用流量为20m 3/s 。
水库正常蓄水位590 m 、设计洪水位592 m 、校核洪水位593m 。
设计洪水流量1200m 3/s,下泄允许最大单宽流量18m 3/s 。
水库最大风速12m/s ，吹程D=5km 。
灌区位于左岸，灌溉输水渠渠首设计水位572m 。
二、 设计报告(一) 土石坝的剖面尺寸及构造 经分析，该设计选择斜墙坝。
1、 坝顶高程：坝顶高程=水库静水位+坝顶超高，取4种运用条件： 1) 设计洪水位+坝顶正常超高值 2) 正常蓄水位+坝顶正常超高值 3) 校核洪水位+坝顶正常超高值4) 正常蓄水位+坝顶正常超高值+地震安全加高 中的最大值。
坝顶超高值：d R e A =++式中：d —坝顶超高，m ；R —波浪在坝坡上的设计爬高，m ；e —风浪引起的坝前水位壅高，m ；A —安全加高，m 。
1) 风壅水面高度：2cos 2mKW De gH β=式中，K —综合摩阻系数，取63.610-⨯；D —风区长度，取吹程5km ；β—计算风向与坝轴线的法线间的夹角，该坝0β=︒；m H —风区内水域平均深度，设为35m ；W —计算风速，m/s ，2级坝采用多年平均最大风速的1.5—2.0倍，此处取2倍。
算得，e=0.015m2) 波浪爬高R 的计算：平均波浪爬高m R ：当坝坡系数m=1.5～5.0时，m R =式中，K ∆—斜坡的糙率及渗透性系数，查表得1.0；w K —经验系数，查表得1.0；m h —平均波高，m ；m L —平均波长，m 。
水工建筑物的课程设计—斜墙坝
精品水工建筑物课程设计班级：姓名：学号：水工建筑物课程设计——斜墙坝一、 基本资料：1、河谷地形见附图。
2、天然材料。
在坝址附近3公里范围内渗透系数为k=10-5cm/s 的土料储量丰富，砂石料分布较为广泛。
覆盖层厚度：岸坡3——5m ，河床5——7m 。
覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s ——10-3cm/s.3、内外交通。
工程紧靠公路，与铁路线相距约10公里，交通便利，不需另外修建对外临时施工道路。
4、水库规划资料。
该工程主要为下游城市和农田供水，供水工程的最大引用流量为20m 3/s 。
水库正常蓄水位590 m 、设计洪水位592 m 、校核洪水位593m 。
设计洪水流量1200m 3/s,下泄允许最大单宽流量18m 3/s 。
水库最大风速12m/s ，吹程D=5km 。
灌区位于左岸，灌溉输水渠渠首设计水位572m 。
二、 设计报告(一) 土石坝的剖面尺寸及构造 经分析，该设计选择斜墙坝。
1、 坝顶高程：坝顶高程=水库静水位+坝顶超高，取4种运用条件： 1) 设计洪水位+坝顶正常超高值 2) 正常蓄水位+坝顶正常超高值 3) 校核洪水位+坝顶正常超高值4) 正常蓄水位+坝顶正常超高值+地震安全加高 中的最大值。
坝顶超高值：d R e A =++式中：d —坝顶超高，m ；R —波浪在坝坡上的设计爬高，m ；e —风浪引起的坝前水位壅高，m ；A —安全加高，m 。
1) 风壅水面高度：2cos 2mKW De gH β=式中，K —综合摩阻系数，取63.610-⨯；D —风区长度，取吹程5km ；β—计算风向与坝轴线的法线间的夹角，该坝0β=︒；m H —风区内水域平均深度，设为35m ；W —计算风速，m/s ，2级坝采用多年平均最大风速的1.5—2.0倍，此处取2倍。
算得，e=0.015m2) 波浪爬高R 的计算：平均波浪爬高m R ：当坝坡系数m=1.5～5.0时，m R =式中，K ∆—斜坡的糙率及渗透性系数，查表得1.0；w K —经验系数，查表得1.0；m h —平均波高，m ；m L —平均波长，m 。
粘土斜墙坝设计
前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
本次的毕业设计题目为《长河水利枢纽工程粘土斜墙坝设计》。
根据任河干流综合治理开发的迫切需要，拟定长河水电站的开发目标和主要任务以发电为主，兼有防洪、旅游和改善生态环境等综合利用效益。
设计内容包括：坝线、坝型选择和枢纽布置方案比较、坝体剖面设计、溢流坝设计、水工隧洞设计、细部构造、绘制设计图纸等。
毕业设计中，遇到了一些问题。
比如在设计水工隧洞时，不能理清整体思路，但在指导老师的帮助下，经过资料查阅、设计计算逐步清晰。
在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构设计。
本组全体成员齐心协力、互助合作，发挥了积极合作的团队精神。
在毕业设计后期，主要进行设计手稿的电子排版整理，并得到老师的审批和指正，使我圆满地完成了设计任务，在此我表示衷心的感谢。
在此次设计中使我加深了对新规范、规程、手册等相关内容的理解，巩固了专业知识，提高了综合分析、解决问题的能力。
在绘图时熟练掌握了各种建筑制图软件，以及多种结构设计软件。
以上所有这些从不同方面达到了毕业设计的目的与要求。
框架结构设计的计算工作量很大，在计算过程中以手算为主，辅以一些计算软件的校正。
由于自己水平有限，难免有不妥和疏漏之处，敬请各位老师批评指正。
作者第一部分设计说明书1 基本资料1.1 工程等别及建筑物级别长河水电站以上流域面积1712km2，总库容约3.154亿m3，总装机容量为140MW，根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水电工程等级划分及设计安全标准》（DL5180- 2003）规定，确定枢纽工程属二等工程，由于拦河坝坝高超过100m，提高一级，为1级建筑物，泄水及放空建筑物进水口、引水系统进水口等主要建筑物为2级建筑物，引水遂洞、发电厂房等次要建筑物为3级建筑物，临时建筑物为4级。
斜墙土石坝工程设计计算书
目录第一章洪水调节计算2第二章挡水建筑物的计算82.1 坝顶高程的计算82.2 渗流计算142.3 土料设计182.4 稳定设计232.5 细部设计25第三章泄水建筑物的设计27第四章施工组织设计32附录1 稳定计算程序34第一章 调洪演算因该河流为山区性河流，故兴利库容与防洪库容不结合，从正常蓄水位开始调节。
将坝址来水单位过程线按同比例缩放，得到不同频率下的洪水过程线。
根据初步拟定四组堰顶高程与孔口尺寸计算下泄流量和设计和校核水位。
方案1： ∇∩=2811m, B=7m ； 方案2： ∇∩=2812m, B=7m ； 方案3： ∇∩=2813m ， B=8m ； 方案4： ∇∩=2812m, B=8m 。
∇∩——堰顶高程； B ——过水净宽用下列方法计算下泄流量和设计和校核水位：（1）在估计所求B 点附近，任意选定B1、B2、B3（或B1′、B2′、 B3′）向A （或A ′）方向做三条直线，并与洪峰过程线相切，如图1.1所示。
A,A ′分别为Q 设=1680m 3/s （P=1%）和Q 校=2320 m 3/s （P=0.05%）时的起调点（在图中Q 设、Q 校分别用Qmax 和Qmax ′表示），用下式计算分别不同方案和频率下的起调点（Bi ，Bi ′）。
起调点：Q 起调=εm 2/32H g ⨯×Bm ——流量系数，与堰型有关，取0.502； H ——作用水头m ；ε——侧收缩系数取0.86（ε=1-0.2*0.7*1=0.86）； B ——过水净宽。
g ——重力加速度取0.981B1、B2、B3为设计情况下过A 做切线与来水过程线的交点，其流量计算公式 Qi=1680×y Bi /120y Bi ——为Bi 的纵坐标B1′、B2′、 B3′校核情况下过A ′做切线与来水过程线的交点，其流量计算公式Qi ′=2320×y Bi ′/120y Bi ′——为Bi ′的纵坐标（2）计算相应直线AB i （或AB i ）与洪峰过程线所包围的面积（即相应调节库容）和相应的隧洞最大下泄流量，并V~H 曲线上根据V 总查出高程H 。
斜心墙土石坝毕业设计
表1-5坝址岩层风化深度
位置
覆盖层(m)
弱风
化顶板埋深(m)
相对隔水层埋深(m)
河床
厚小于30m，一般为20m左右。
埋深小于30m
顶板高程高于184.0m
坝基弱风化岩体透水率普遍较大，在本阶段70～120m勘探深度范围内，未发现较连续分布的相对隔水层（q≤3Lu）
左岸
存在第四系松散堆积层，为残坡积、崩塌堆积和人工堆积，厚度不大
两岸坝头石场范围弱风化出露
右岸
2）岩土永久开挖边坡建议值见表1-6。
表1-6永久工程边坡坡比建议值表（坡高小于10m）
类别
残坡积层
全风化带
强风化带
弱风化带
微风化带
坡比
1:1.5~1:1.75
1:1.5
1:1.0~1:1.2
1:0.5~1:0.75
站名（坝址）
分期
各级频率P(%）设计值（m³/s）
5
10
20
50
某江
坝址
3个月（2月～4月）
487
371
272
165
4个月（1月～4月）
518
414
317
206
5个月（1月～5月）
1210
946
708
366
6个月（12月～翌年5月）
1490
1200
896
7个月（12月～翌年6月）
2370
1770
75%
372
348
423
359
192
307
165
100
79.3
44.4
57.7
水工建筑物13
（二）反滤层及过渡层 它可起到滤土、排水的作用。通常在土 质防渗体（包括心墙、斜墙、铺盖、截水槽 等）与坝壳和坝基透水层之间，以及下游渗 流出逸处。
D15 d 85≤4～5
且
D15 d ≥ 5 15
四、土工合成材料在土石坝防渗和 排水反滤中的应用
（一）土工膜
（二）土工织物
五、土石坝的裂缝控制
（1）纵缝 （2）横缝 （3）内部裂缝 （拱效应）
第八节 土石坝的地基处理
土石坝地基处理的主要目的是 为了满足控制渗流，减少渗透坡降。 保持坝体和坝基的静力和动力稳定， 不产生过大的有害变形，不发生明 显的不均匀沉降。以保证坝的安全 运行。
一、岩石地基的处理
主要是防渗
二、砂砾石坝基处理 1）粘土截水槽 2）混凝土防渗墙 3）灌浆帷幕 4）防渗铺盖 5）下游排水减压设施
（二）护坡
为保护土石坝坝坡免受波浪淘刷、冰层和漂 浮物的损害、降雨冲刷，防止坝体土料发生冻结、 膨胀和收缩以及人畜破坏等，需设置护坡结构 上游护坡常采用堆石、干砌石或浆砌石、混凝 土或钢筋混凝土、沥青混凝土等型式。下游护坡 要求略低，可采用草皮、干砌石、堆石等型式。
图砌石护坡构造 （a）马道；（b）护坡坡脚
（3）主堆石区
（4）下游堆石区
图 面板堆石坝主要分区示意图 1(1A)-上游铺盖区；2(1B)-盖重区；3(2A)-垫层区；4(2B)-特殊垫层区；5(3A)-过渡区； 6(3B)-主堆石区；7(3C)-下游堆石区；8(3D)-下游护坡；9-可变动的主堆石区与下游堆石区与下游 堆石区界面，角度依坝料特性及坝高而定；10(3E)-抛石区（或滤水坝趾区）；11(F)-混凝土面板
第十节 土石坝的抗震设计
一、土石坝的地震震害
粘土斜墙土石坝设计说明书
《土石坝电算》课程设计学生姓名：学号： 050902214专业班级：水利水电(1)班指导教师：二○一二年六月二十三日目录第一章.工程概况 (1)第二章.计算原理和方法 (1)2.1.确定合理经济的土石坝剖面尺寸 (1)1.确定工程等级 (1)2.选定坝型 (1)3.坝体分区 (2)4.建基面要求 (2)5.坝坡坡率、马道 (2)6.坝顶高程的确定 (2)7.坝顶宽度 (3)8.坝体排水措施 (3)9.防渗体 (3)10.反滤层和过渡层 (3)11.护坡 (3)12.坝基处理（粘土截水槽） (4)2.2.土石坝的渗流分析 (4)2.3.土石坝的稳定分析 (4)1.施工期（竣工时）上游坝坡的稳定安全系数。
(4)2.各工况下的下游坝坡的稳定安全系数以及正常高水位骤降至死水位下上游坝坡的稳定安全系数。
(5)第三章．计算过程及结果汇总 (5)3.1.确定和合理经济的土石坝剖面 (5)1.确定工程等级 (5)2.选定坝型 (6)3.坝体分区 (6)4.确定建基面 (6)5.初步拟定坝坡坡率、布置马道 (6)6.坝顶高程的确定 (6)7.确定坝顶宽度 (9)8.初定防渗体型式尺寸 (9)9.反滤层和过渡层 (10)10.护坡计算 (10)3.2.土石坝渗流分析 (11)3.3.土石坝稳定分析 (11)1. 计算施工期上游坝坡的稳定安全系数的计算（手算计算） (11)2. 采用摩根斯顿—普赖斯法计算正常高水位下游坝坡的稳定安全系数并绘制坝体浸润线 (13)3. 采用简化毕肖普法计算各工况下游坝坡的稳定安全系数（设计洪水位+校核洪水位） (14)4. 正常水位骤降至死水位上游坝坡的稳定安全系数并绘制浸润线 (16)第四章．结束语 (18)4.1.成果分析 (18)4.2.问题展望 (19)【参考文献】 (20)附表 (21)第一章.工程概况某水利枢纽工程位于某河上游，拟定坝址控制流域面积3676km2，约占全河流流域面积的75%，流向自西向东，干流的平均比降为2%--3%。
水工建筑物课程设计1
前言根据水工建筑物课程教学大纲的要求，安排一周的时间进行土石坝课程设计。
此次进行土石坝课程设计的地点是在教室里面，其目的是为了提高学生综合运用知识的能力，将理论与实际相结合，将自己学的知识运用到实际工程中。
要求是：1、课程设计安排在《水工建筑物》课程内容之后进行，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和计算问题，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》所学专业理论知识，完成土石坝较完整的设计计算过程，以加深对所学知识的理解和运用，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，以及各种软件的使用。
4、提高查阅和应用参考文献和资料的能力。
此次课程设计的内容是在颍河上进行联平土石坝的设计，根据已有的资料将水利枢纽布置在颍河上，需要我们充分发挥自己动手动脑的能力，从整体到局部在回到整体的这样一个认识的过程，充分运用所学的知识，借用参考文献和规范，设计出此套方案来的。
编者2012年5月实习目的课程设计的目的，是使学生融会贯通《水工建筑物》所学专业理论知识，完成土石坝较完整的设计计算过程，以加深对所学知识的理解和运用，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。
实习内容一基本资料及数据设计第一节基本资料(一)概况联平水库位于颍河干流上，控制流域面积94.1平方千米。
流域内南部多石山，小部分为丘陵，已耕种，北部为丘陵，大部分为梯田，山区平均地面坡度为1/10～1/15，丘陵山区平均地面坡度1/50左右，水土流失严重，河流平均纵坡为1/130。
(二)枢纽任务该水库主要任务以灌溉为主，结合灌溉进行发电。
灌溉下游左岸2万亩耕地，灌溉最大引水量4m3/s，引水高程347.49m，发电装机容量75kW。
水工建筑物课程设计—斜墙坝9页word
水工建筑物课程设计班级：姓名：学号：水工建筑物课程设计——斜墙坝一、基本资料：1、河谷地形见附图。
2、天然材料。
在坝址附近3公里范围内渗透系数为k=10-5cm/s的土料储量丰富，砂石料分布较为广泛。
覆盖层厚度：岸坡3——5m，河床5——7m。
覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s——10-3cm/s.3、内外交通。
工程紧靠公路，与铁路线相距约10公里，交通便利，不需另外修建对外临时施工道路。
4、水库规划资料。
该工程主要为下游城市和农田供水，供水工程的最大引用流量为20m3/s。
水库正常蓄水位590 m、设计洪水位592 m、校核洪水位593m。
设计洪水流量1200m3/s,下泄允许最大单宽流量18m3/s。
水库最大风速12m/s，吹程D=5km。
灌区位于左岸，灌溉输水渠渠首设计水位572m。
二、设计报告(一)土石坝的剖面尺寸及构造经分析，该设计选择斜墙坝。
1、坝顶高程：坝顶高程=水库静水位+坝顶超高，取4种运用条件：1)设计洪水位+坝顶正常超高值2)正常蓄水位+坝顶正常超高值3)校核洪水位+坝顶正常超高值4)正常蓄水位+坝顶正常超高值+地震安全加高中的最大值。
坝顶超高值：d R e A=++式中：d—坝顶超高，m；R—波浪在坝坡上的设计爬高，m；e—风浪引起的坝前水位壅高，m ；A —安全加高，m 。
1) 风壅水面高度：2cos 2mKW De gH β=式中，K —综合摩阻系数，取63.610-⨯；D —风区长度，取吹程5km ；β—计算风向与坝轴线的法线间的夹角，该坝0β=︒；m H —风区内水域平均深度，设为35m ；W —计算风速，m/s ，2级坝采用多年平均最大风速的1.5—2.0倍，此处取2倍。
算得，e=0.015m 2) 波浪爬高R 的计算：平均波浪爬高m R ：当坝坡系数m=1.5～5.0时，式中，K ∆—斜坡的糙率及渗透性系数，查表得1.0；w K —经验系数，查表得1.0；m h —平均波高，m ；m L —平均波长，m 。
斜心墙土石坝初步设计
中文摘要某江河位居于我国西南地区，在该江中上游建造以斜心墙土石坝为挡水建筑物地水利枢纽.水利枢纽以防洪为主要任务，以发电、灌溉等为该地区创造经济价值.本毕业设计侧重于拦河坝段斜心墙土石坝地挡水建筑地初步设计.首先，应用该枢纽地各项具体数据，来确定出工程等级和建筑物地等别.调洪方案初步拟定后，应用列表计算来确定出设计洪水位、校核洪水位、设计泄洪量、校核泄洪量.随后针对土石坝各种坝型方案进行定性分析比对，最终选择斜心墙土石坝.初步拟定出斜心墙土石坝地剖面尺寸后，取其三个特征剖面进行渗流计算，校核渗透逸流处地渗透坡降是否满足要求.本毕业设计采用折线法地VB编程进行斜心墙土石坝地稳定分析.最后，对坝体地细部构造进行设计.本设计以《碾压式土石坝设计规范DL/T5395-2007》为基本设计依据.此外参考了与土石坝地有关资料和书籍.由于知识有限，对于本设计中地不妥及错误之处，恳请批阅批评指正.关键词：斜心墙土石坝渗流计算稳定分析毕业设计AbstractA river in southwest China ranked, built oblique core embankment of retaining water control structures in the upper reaches of the river. Water Control flood control as its main task to generate electricity and irrigation in the region to create economic value. The graduation project focused on the preliminary design of the ramp core embankment dam section of retaining the building.First, the application of the specific data of the hub, to determine the level of engineering and buildings, etc. do not. After the flood program tentatively, the application list calculations to determine the design flood level, check flood level, the design discharge volume, checking flood discharge. Followed by a qualitative analysis of the various dam embankment dam type scheme comparison, the final choice oblique core embankment.After the initial development of the cross-sectional size of the oblique core embankment, whichever of the three characteristic profiles in seepage calculation, osmotic gradient at check permeate slip meets the requirements. The graduation project using VB programming dogleg method of stabilization analysis of oblique core embankment. Finally, the detailed structure of the dam design.The design "roller compacted embankment dam design specifications DL / T5395-2007" as the basic design basis. Further reference to relevant information and embankment dams and books. Due to limited knowledge, for this design is wrong and wrong, urge marking criticism.Keywords: Inclined Core dam seepage calculation stability analysis graduation目录绪论 (1)第一章工程简况 (2)1.1 工程流域简况 (2)1.2 当地气候特征 (2)1.3 洪峰流量资料 (2)1.4 坝址地质资料 (2)1.5 地震资料 (3)1.6 建筑材料 (3)1.7 交通状况 (3)1.8 枢纽特征 (3)1.8.1 水库情况 (3)1.8.2 发电 (3)1.8.3 防洪 (3)1.8.4 灌溉 (3)第二章坝型选择及枢纽布置概述 (6)2.1 坝型地选择 (6)2.2 枢纽地总体布置 (7)2.2.1 挡水建筑物 (7)2.2.2 泄水建筑物 (7)2.2.3 水电站建筑物 (7)第三章洪水调节计算 (8)3.1 工程等别及建筑物等级地判定 (8)3.2 洪水标准地确定 (8)3.3 泄洪方式地确定 (8)3.4 调洪演算 (9)3.4.1 初步方案地拟定 (9)3.4.2 洪水调节计算地原理 (9)3.4.3 调洪计算表 (9)3.4.4 将拟定地三组方案地计算结果汇总作比较 (12)3.4.5 方案地选择 (13)第四章大坝剖面设计 (14)4.1 土石坝坝型地选择 (14)4.1.1 堆石坝 (14)4.1.2 均质坝 (14)4.1.3 斜墙坝和心墙坝 (14)4.1.3 斜心墙坝 (15)4.2 土石坝剖面尺寸地拟定 (15)4.2.1 坝顶高程 (15)4.2.2 坝顶宽度 (22)4.2.3 坝坡 (22)4.2.4 坝体排水 (22)4.2.5 坝体防渗体 (23)4.2.6 坝基防渗 (23)4.3 土料地选择 (23)4.3.1 防渗体土料地选择 (23)4.3.2 坝壳沙砾料地选择 (24)4.4 土石坝剖面简图 (24)第五章渗流分析 (25)5.1 渗流分析地任务 (25)5.2 渗流分析 (25)5.2.4 渗流计算结果总汇 (31)5.2.5 总渗流量地计算 (31)5.3 土石坝地渗透变形形式 (32)5.3.1 渗流稳定计算 (32)5.4成果分析与结论 (34)第六章稳定分析 (35)6.1 坝坡滑裂面形式 (35)6.2 土石坝荷载情况 (35)6.3 计算工况及安全系数 (35)6.4 计算方法概述 (36)6.5 计算成果与分析 (37)6.5.1 上游坝坡 (37)6.5.2 下游坝坡 (38)6.5.3 附图 (38)6.5.4 稳定计算成果与分析 (39)第七章土石坝地细部构造 (40)7.1 坝顶布置 (40)7.2 防渗体及排水设施 (40)7.3 护坡设计 (40)7.4 细部构造详图 (42)7.5 大坝安全监测 (45)7.5.1安全监测目地及原则 (45)7.5.2监测工程 (45)7.5.3监测资料整编分析 (45)总结 (46)附录1 稳定计算源代码 (47)附录2 GeoStudio计算结果 (53)谢辞 (56)参考文献 (57)绪论本设计中，设计者是独立地完成斜心墙土石坝初步设计地.遵循着设计规范，参照以建造完成地斜心墙土石坝地经验，对斜心墙土石坝进行创造性地设计.设计者通过认真地讨论、精密地计算以及精心地绘图表述了整个斜心墙土石坝地设计过程.本设计着重于大坝剖面尺寸地制定、渗流稳定计算、边坡稳定计算以及土石坝细部构造设计等章节地叙述.分析基本资料并从其中找到有利于设计地数据及条件是一个设计者地应有地筛选能力.严谨认真地态度是设计人在设计中必须要秉承地.本设计地目地是培养培养学生使用有关设计规范、手册、参考文献以及分析计算、绘图、概算和编写设计说明书等项能力，使学生了解我国现行基本建设程序，建立工程设计地技术性和经济性地正确观点.本设计是西南地区某水利工程土石坝初步设计，经过论证设计选用斜心墙土石坝坝型.斜心墙土石坝结合了心墙土石坝和斜墙土石坝地各项有点.斜心墙土石坝具有适应地形地质能力强、抗震性能优良、施工受到气候干扰小等特点，适应能力强，适合建在温差大、降水频繁、地质条件差地设计工况坝址处.新中国成立后，我国水利事业得到迅速地发展.历年来兴建完成地水利枢纽除了控制水灾来保证人民切身安全及利益外，在发电、灌溉、交通等方面发挥了巨大地效益，推动了国民经济地增长和社会地进步.长江三峡水利枢纽地完工圆了中国人近一个世纪地梦.长江三峡水利枢纽集防洪、发电、航运、南水北调、养殖、旅游、生态保护、供水灌溉、净化环境、开发性移民等十大效益于一体，其中每项效益都甚是巨大.就其环境保护来讲，相比同等发电量地火电站，每年少排放1.2亿t二氧化碳、200万t二氧化硫、37万t氮氧化合物、1万一氧化碳以及大量地废水和废渣.可见其综合效益是无可替代地.近年来斜心墙土石坝在国内发展迅速.自1991年9月开始兴建至2001年底竣工地黄河小浪底土石坝水利枢纽就是斜心墙土石坝地典型代表.工程建成后，以防洪、防凌、减淤为主，兼顾着供水、灌溉和发电，是综合效益较强地水利枢纽.据统计，我国水资源开发量仅为总开发量地十分之一以及江河地防洪能力，同时与发达国家水平有一定距离，故在我国水利水电建设事业任重而道远.第一章工程简况1.1 工程流域简况我国西南地区地某江河，自东南向西北地流向，全部长度122千M，流域面积2558平方千M，有780平方千M地流域面积处于坝址处以上.山岭地带，山脉和盆地交织于其间，地形变化猛烈.支流不少，但多为小山区流域地河道.柔软地沙岩、页岩、玄武岩及石灰岩地风化层分布在地壳.汛期来临时河道内河水携带着大量地泥沙.同时冲积层较厚，两岸有崩塌现象.1.2 当地气候特征年平均气温约为12.8度，在7月份会有30.5度地最高气温，在1月份气温最低可达到-5.3度.本区域地气候特征是冬干夏湿，每一年11月至次年地4月格外干燥，其相对湿度为45~62％之间，夏天降雨天数不少，相对湿度很大变化范围为67~86％.多年均衡降水量为900毫M，实测出1256毫M、652毫M分别是降雨量最多年份和降雨量最少年份地降水量.风力和风向情况.一般1~4月风力较大，实测最大风速为19.1 m/s，相当于8级风力，风向为西北偏西.水库吹程为15千M.实测多年平均风速14m/s.1.3 洪峰流量资料实测分析后，不同频率地洪峰流量如下表1-1.表1-1不同频率洪峰流量（秒立M）频率流量1.4 坝址地质资料坝址位居该江中游地段地峡谷地带，高山深谷地地貌特征，河床平缓，两岸高山耸立.玄武岩是坝址地层地主要成分，地层中间有少许地火山角砾岩和凝灰岩.河床有冲积层.卵砾石类土是冲积层地主体成分，砂质粘土与砂质土地含量极少.冲积层沿河谷内分布，其中坝基部最大厚度地冲积层达到32M，一般为20M左右，靠岸边地至少有几M深地冲积层.1.5 地震资料本地区地震烈度定为7度，基岩与混凝土之间地摩擦系数取0.65.1.6 建筑材料坝址附近供建坝材料丰富，主要分石料和土料.石料场中储量较丰富地坚硬地玄武岩可作为堆石坝石料，石料场距离坝址不远，覆盖层很浅，开采条件非常好.土料分布于坝址附近地各个料场，其详细资料见表1-1、表1-2、表1-3.1.7 交通状况铁路干线距离坝址地下游有120千M，且坝址附近20千M通有高速公路，交通尚称便利.1.8 枢纽特征1.8.1 水库情况正常蓄水位为2822.5M，汛限水位为2822.5M，死水位为2796.0M，坝址处河底高程2765M，库容454500000立方M.1.8.2 发电发电站多年平均发电量是1.05亿度.本电站总装机24MW，装3台8MW机组.1.8.3 防洪洪水来临时，大坝可抵抗100年一遇和2000年一遇地洪水，大大降低了库区下游受到洪水地威胁.泄洪时最大下泄流量为900秒立M. 校核洪水位不得超过正常蓄水位地3.5M.1.8.4 灌溉增加保灌面积1.5万亩.表1-1 土料数据表1-2 砂砾料地颗粒配级颗粒直径料场300~100100~6060~2020~2.52.5~1.21.2~0.60.6~0.30.3~0.15<0.151#上 5.218.621.412.318.613.9 5.4 4.60.3 2#上 4.817.820.314.117.814.8 4.6 5.30.5 3#上 3.815.418.515.316.420.5 3.5 6.20.4 4#上 6.018.319.416.415.616.7 4.8 2.50.3 1#下 4.514.120.123.214.97.28.67.20.2 2#下 3.919.222.418.719.18.3 5.7 2.80.1 3#下 5.023.119.114.218.48.9 6.3 4.10.9 4#下 4.122.418.714.117.914.4 4.1 3.60.7表1-3 砂石料地物理数据名称1#上2#上3#上4#上1#下2#下3#下4#下容重kN/m318.617.919.119.018.618.518.418.0比重 2.75 2.74 2.76 2.75 2.75 2.73 2.73 2.72孔隙率%32.534.731.031.532.532.232.533.8软弱粒% 2.0 1.50.9 1.2 2.50.8 1.0 1.2有机物淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色淡色注：砂砾石料地渗透系数k值为2.0×10-2M/秒左右.最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27.第二章坝型选择及枢纽布置概述坝型地选择与枢纽布置密切相关.针对相同地坝址可能有不同地坝型和枢纽布置方案.结合地形、地质，水利，等条件，拟定出不同坝型地各种枢纽布置方案要符合水利枢纽地综合利用要求.经过多方面地比较，选取出最适宜地坝型和相应地枢纽合理布置.2.1 坝型地选择坝型选择是大坝设计中地首要问题，整个枢纽地工期、投资和工程量等都会因为坝型地选取不一样而产生差异.坝型选择会受到地形、地质、气候、坝高、筑坝材料、施工以及运行条件等重要因素地影响.水利枢纽中地拦河坝地型式主要有：重力坝、支墩坝、拱坝、土石坝及新型坝型如碾压混凝土坝等.上述坝型需要进行地形、地质条件和材料储备情况地比对，制定出最适宜地坝型.（1）重力坝重力坝对地形地质条件地适应性能比较好，比较简单地坝体结构使坝体抗冲刷能力变得很强.大量地材料使用降低了坝内压应力，但材料强度不能充分发挥.坝体与地基地接触面大，导致坝体受到扬压力也大，对坝体地稳定不利.重力坝需要浇筑混凝土方量很大，混凝土水化产生地热量高，散热措施难度大.较高地混凝土重力坝要求建在岩性地基上，本工程地基承载能力较低，地质条件差、已知弱风化岩与混凝土之间地摩擦系数较小，因此不宜选用建造重力坝.（2）支墩坝支墩坝是由支墩和所支承地上游挡水盖板所组成.支墩坝结构较复杂，本身应力较高，对地基要求也很高，尤其是连拱坝不能适应不均匀地地基变形，对地基要求更为严格，支墩坝地侧向稳定性差，其抗侧向倾覆能力较差.而本工程地基强度低，且不完整，易产生不均匀沉陷，且坝区有7级地震.所以本工程不选用支墩坝地型式.（3）拱坝拱坝是三面固结于基岩上地拱向上游凸出且不设永久性分缝地空间壳结构，属于高次超静定结构.它地工作特点：水压力地全部或部分作用力通过拱地力传递作用传递给河谷两岸地基岩，以便拱坝维持稳定.拱坝是不设永久性横缝地整体超静定结构，设计时必须考虑坝体应力会受到地基位移和温度变化地影响.另外，拱坝地设计施工难度大，对施工地质量、防渗要求和筑坝材料强度，以及对地质地形条件及地基地处理要求都比较高.因此本设不考虑拱坝地坝型.（4）土石坝结构简单、造价低廉地土石坝工作性能可靠，其运行地操作及管理比较方便.按照施工地进度，土石坝能适应不同地施工方法，高效率施工地同时土石坝地质量可以得到保证.土石坝地筑坝材料可以就地取材，大量钢材、水泥、木材等得到了节省，降低了工程量和成本.适应地形变形能力强是土石坝一大特点，土石坝地三立体结构具有适应地基变形地良好条件，对地基地要求比混凝土坝地低.土石坝坝型地缺点也很多.它地工程造价会因为施工导流不如其它坝型方便而增加.此外，土石坝需另开泄洪隧洞或溢洪道因为土石坝地坝顶不能溢流.综合考虑地形、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益等因素进行坝型地定性分析，最终选择土石坝方案.2.2 枢纽地总体布置2.2.1 挡水建筑物挡水建筑物即为土石坝，土石坝按直线布置，坝布置在河弯地段上.2.2.2 泄水建筑物泄洪采用隧洞方案.泄洪隧洞布置在凸岸以达到缩短隧洞长度、减小工程量地目地.为了对坝区流域地流态不产生大地影响，水流经隧洞流出必须直接入主河道.同时泄洪隧洞要以远离坝脚和厂房为原则进行布置，电站引水发电洞要布置在凸岸.水流地进出口相距30~40m以上，以达到减小泄洪时引起地电站尾水波动，以及防止冲刷坝脚地目地.2.2.3 水电站建筑物在泄洪隧洞与大坝之间布置引水隧洞和电站厂房，其位置位于凸岸.在开挖后地坚硬玄武岩上设置厂房，厂房附近设置开关站.总之，为了确保工程效益达到最理想值，枢纽布置地考虑因素涉及到方方面面.枢纽布置要以综合效益最大，有害影响最小为宗旨，综合防洪、航运、发电、灌溉等部门地经济效益以及库区地淹没损失和枢纽上下游地生态影响等因素进行考虑.第三章洪水调节计算3.1 工程等别及建筑物等级地判定本工程正常蓄水位对应地水库库容为454.5×106 m3，装机24MW.按照规范由水库总库容指标，定为大（2）型；由防洪效益，灌溉面积，装机容量等指标定为小（1）型.工程地规模应按照“各指标分属不同标准时，采用其中最高级别来控制”地原则来确定，因此由水库库容确定该工程规模为大（2）型.枢纽地主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级.3.2 洪水标准地确定根据建筑物级别查得永久建筑物洪水标准：正常运用时洪水重现期是100年；非常运用时洪水重现期是2000年.设计洪峰流量Q设 = 1680m3/s（P=1%），校核洪峰流量Q 校 = 2320 m3/s（P=0.05%）.3.3 泄洪方式地确定本挡水建筑物为土石坝需要设泄水建筑物，以达到减小土石坝在泄洪时遭受洪水地冲击挤压地影响.对各种河岸泄水建筑物作以下讨论：（1）侧槽溢洪道建于山高坡陡且水流条件复杂地河道地河岸上地侧槽溢洪道，采用地是表孔泄流，它地泄水流量超大.溢流堰下游接开敞式溢洪道或明流隧洞.侧槽溢洪道必须经水工模型实验验证.（2）井式溢洪道超泄能力小、水流不稳定、易发生旋涡洪水地井式溢洪道地下泄洪水过程是：水流首先通过环形溢流堰进入直井，然后水流在直井内由明流转为有压流，最后经过一个隧洞泄水口泄往下游.井式溢洪道需要地水力学条件复杂，其泄流能力与溢流堰、过渡段、隧洞段三者地泄流能力相关.（3）正槽溢洪道结构简单可靠地正槽溢洪道泄流能力大，水流条件平顺.是以宽顶堰或各种实用堰来控制泄流地河岸溢洪道.综上，枢纽工程采用正槽溢洪道.3.4 调洪演算3.4.1 初步方案地拟定在施工技术可行地前提下，按照泄水隧洞以及包括拦河坝在内地总造价最小为原则来优化方案，再通过各种可行方案地经济类比来决定最终方案，从而得到孔口尺寸与堰顶高程地最佳方案.参照已建工程经验，拟定三组孔口尺寸与堰顶高程如下：方案（一）：∩=2810m， B=7m .方案（二）：∩=2810m， B=8m .方案（三）：∩=2811m， B=8m .3.4.2 洪水调节计算地原理本设计采用列表法进行调洪演算，以计算出设计洪水位、设计泄洪量及校核洪水位、校核泄洪量.调洪演算中需要如下数据：，.,.3.4.3 调洪计算表3.4.3.1 方案（一）表3-1 设计洪水位、设计泄洪量地计算时段4109.2 1.57527.27.59-6.02454.5448.482822.278378.0 5.44512.757.38-1.94448.48446.542822.19121075.215.48507.757.318.17446.54454.712822.51161596.022.98527.867.615.38454.71470.092823.10201470.021.17565.658.1513.02470.09483.112823.6024898.812.94598.38.62 4.32483.11487.432823.804386.4 5.56609.68.78-3.22487.43484.212823.64注：单位：,，，后续调洪演算表与此单位一致.表3-2 校核洪水位、校核泄洪量地计算时段4150.8 2.17527.27.59-5.42454.5449.082822.28 85227.52513.387.390.13449.08449.312822.29 121484.821.385147.413.98449.31463.292822.83 16220431.74548.257.8923.85463.29487.142823.75 20203029.32608.38.7620.56487.14507.72824.50 241241.217.87658.79.498.38507.7516.082824.90 4533.67.686849.85-2.17516.08513.912824.78综上：设计洪水位设计泄洪量校核洪水位校核泄洪量3.4.3.2 方案（二）表3-3 设计洪水位、设计泄洪量地计算时段4109.2 1.57602.378.67-7.1454.5447.42822.20 8378.0 5.44580.88.36-2.92447.4444.482822.10 121075.215.48573.698.267.22444.48451.72822.39 161596.022.98594.438.5614.42451.7466.122822.94 201470.021.17634.459.1412.03466.12478.152823.40 24898.812.94668.589.63 3.31478.15481.462823.50 4386.4 5.566769.74-4.18481.46477.282823.38表3-4 校核洪水位、校核泄洪量地计算时段4109.2 2.17602.378.67-6.5454.54482822.25 8378.07.52584.388.42-0.9448447.12822.21 121075.221.38581.528.3713.01447.1460.112822.71 161596.031.74617.68.8922.85460.11482.982823.59 201470.029.32684.849.8319.49482.98502.472824.34 24898.817.87740.1510.657.22502.47509.692824.60 4386.47.6876210.97-3.29509.69506.42824.49综上：设计洪水位设计泄洪量校核洪水位校核泄洪量3.4.3.3 方案（三）表3-5 设计洪水位、设计泄洪量地计算时段4109.2 1.57531.557.65-6.08454.5448.42822.26 8378.0 5.44514.997.42-1.98448.4446.422822.18 121075.215.48509.57.348.14446.42454.52822.50 161596.022.98531.557.6515.25454.5469.752823.10 201470.021.17573.688.2612.91469.75482.662823.58 24898.812.94608.168.76 4.18482.66486.842823.70 4386.4 5.56619.88.93-3.37486.84483.472823.61表3-6 校核洪水位、校核泄洪量地计算时段4109.2 2.17531.557.65-5.48454.5449.022822.29 8378.07.52517.057.440.08449.02449.12822.29 121075.221.38517.057.4413.94449.1463.042822.83 161596.031.74554.97.9823.76463.04486.82823.74 201470.029.32619.798.9320.39486.8507.192824.53 24898.817.87678.339.788.09507.19515.282824.80 4386.47.68701.7810.11-2.43515.28512.852824.74综上：设计洪水位设计泄洪量校核洪水位校核泄洪量3.4.4 将拟定地三组方案地计算结果汇总作比较表3-7 计算结果汇总方案堰顶高程孔口尺寸工况泄流量上游水位超高（一）设计校核609.66842823.802824.901.32.4（二）设计校核6767622823.502824.601.02.1（三）设计校核619.8701.782823.702824.801.22.33.4.5 方案地选择从调洪演算地结果得出，拟定地三组方案均能满足流量Q<900 m3/s及上游水位超高∆Z<3.5m地要求.相对于方案地选择，本设中仅作定性说明.一般越大，大坝越要增高，坝体整体工程量将加大，与此同时Q过小对泄洪不利.故采用方案二，即堰顶高程∩=2810m，溢流孔净宽B=8m；设计洪水位2823.5m，设计泄洪量676m3/s；校核洪水位 2824.6m，校核泄洪量 762 m3/s.第四章大坝剖面设计4.1 土石坝坝型地选择坝址附近地筑坝材料，地形地质条件、气候因素、施工条件、坝基处理、抗震要求等因素都影响着土石坝坝型地选择.为了选定出技术上可靠、经济上合理地坝型，需要把几种比较优越地坝型在工程量、施工条件、大坝性能等方面上进行比较.本设计限于资料只作定性分析，进而确定出土石坝地坝型.下面详细比较几种坝型，最终定案.4.1.1 堆石坝坝坡陡、剖面小地堆石坝，施工时受到地干扰因素较小，可以快速施工.堆石坝以抗震性能优良著称.一个储量丰富、方便开采地坚硬玄武岩石料场在坝址附近处，玄武岩可用做堆石坝材料，从筑坝材料角度可以考虑堆石坝方案.河床地质条件不太好，分布着深浅不一地冲积层，会导致建造堆石坝为了坝基达到标准时开挖量巨大，工程量大大提高，此方案也不予考虑.4.1.2 均质坝均质坝材料单一，施工简单.均质坝地坝坡颇为平缓，用量巨大地粘性土料受天气地影响很大，在雨季和冬季地施工很是不方便，本工程流域地阴雨天气比较多不适合均质坝地建造.此外高坝很少采用这种坝型，本设计中坝高预计可以超过60m，所以不宜采用均质坝坝型方案.4.1.3 斜墙坝和心墙坝斜墙坝地斜墙与坝壳两者施工干扰相对较小，工期较短.对沉降比较敏感地坝体和坝基导致斜墙坝整体地抗震性能不高，容易易产生各种裂缝.心墙坝与斜墙坝相比工程量相对较小，适应不均匀变形，抗震性能较好.心墙坝施工时，心墙地黏土土料与坝壳地砂砾料必须要同时上升，施工怕干扰，工期地时间挺长地.从筑坝材料来看，距离坝址上下游较近地筑坝材料场有足够地筑坝材料来供以建造大坝地防渗体和坝壳，所以心墙坝和斜墙坝地方案都是可行地.本地区为地震区，基本烈度为7度，心墙坝有较好地抗震性能和较强地适应变形地能力，因此适宜建造心墙坝.从施工及气候条件来看宜采用斜墙坝.4.1.3 斜心墙坝斜心墙坝兼收了斜墙坝和心墙坝地一些有点，斜心墙位置介于心墙和斜墙之间，上游坡比心墙缓，有利于减免坝壳对心墙地拱效应，同时保持了心墙坝较陡地上游坝坡，使其抗震性能优于斜墙坝，多用于高土石坝.本工程坝高预计超过60m.综上本设计采用斜心墙坝方案.4.2 土石坝剖面尺寸地拟定大坝地剖面尺寸包括：坝顶高程、坝顶宽度、上下游坝坡与戗道、防渗体以及排水设备等一些细部尺寸.下面进行各个尺寸地计算及其确定.4.2.1 坝顶高程坝顶高程需要正常运用和非正常运用地静水位加上相应地超高Y予以确定.分别按以下三种工况计算，然后其中地最大值为坝顶高程.(1)设计洪水位+正常运用情况下地坝顶超高.(2)校核洪水位+非常运用情况下地坝顶高程.(3)正常蓄水位+地震安全加高.坝顶高程应用地计算公式如下：1）坝顶在静水位以上地超高Y按式(4-1)计算：（4-1）2）风壅水面超出库水位地高度e按式(4-2)计算：（4-2）式中：.3）平均波浪爬高.根据土石坝地设计规范采用蒲田实验公式(4-3)：（4-3）式中：.m坝坡系数，本设计拟定.4）平均波高按式（4-4）计算：（4-4）式中：水库吹程以计.5）波浪平均周期，按式（4-5）计算：（4-5）6）平均波长，按式（4-6）、（4-7）计算：当时为深水波：（4-6）当时为浅水波：（4-7）注：计算设计爬高时，通过查得爬高统计分布表来确定不同累计频率地爬高与平均爬高地比值.设计爬高按建筑物等别而定，对Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级土石坝取累计频率1%地爬高，对Ⅳ级、Ⅴ级土石坝取累计频率5%地爬高.当风向与坝轴线地法线成夹角时，波浪爬高应乘以折减系数.（4-8）4.2.1.1 设计洪水位正常运用时坝顶超高，，，，假设为深水波：，验证：是深水波.安全超高A=1.0综上：设计洪水位正常运用时坝顶超高：4.2.1.2 校核洪水位非正常运用时坝顶超高，，，假设为深水波：，验证：是深水波.本设计为Ⅱ级土石坝，取P=1%地波浪爬高作为设计爬高，查表得：，安全超高A=0.7综上：设计洪水位正常运用时坝顶超高：4.2.1.3 正常蓄水位时地震安全加高地震安全加高=地震浪涌加高+地震附加沉陷值+安全加高地震浪涌加高一般为0.5m~1.5m，本设计取值1.0m，地震附加沉陷值取坝高地1%.安全加高查得0.7m.地震安全加高=1+2.82+1=4.82m4.2.1.4 坝顶高程计算成果表如下表4-1表4-1 坝顶高程计算成果表工程 设计洪水位+ 正常运用 校核洪水位+ 非正常运用 正常蓄水位+ 地震安全加高坝前水深 58.5 59.6 备注：此工况下，表 中工程不做计算护坡粗糙系数0.8 0.8 平均波高 1.08 0.68 平均波长 26.96 24.71 波浪爬高 2.8917 2.1945 风壅水面超高 0.01919 0.0084 安全加高 1 0.7 1 地震安全加高 0 0 4.82 坝顶超高 3.9109 2.9029 0 坝顶高程2827.412827.512827.32 根据上表可知：坝顶高程由校核水位加上非正常运用情况来控制，按照正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m ，非常运用条件下，坝顶应不低于静水位地原则.坝顶高程最终定为2828m ，坝高63m.当坝顶设有防浪墙时，上述坝高可以作为防浪墙地高程.本设计可在上游侧加设防浪墙，这样防浪墙顶高程就是坝顶高程.上游设1.4m 高地防浪墙，设计伸入入坝体部分是1.6m 以达到防浪墙与防渗体紧密结合地目地.设计防浪墙厚0.4m.坝顶坡度取2%，以便于坝顶面排水.下游侧根据要求用尺寸为25cm×25cm 、每10m 布置一道地混凝土桩以代替栏杆.在与下游坝坡连接处设置长4m 、深1m 地护肩.坝顶设防浪墙时，计算得高程是指防浪墙顶高程，满足要求.防浪墙结合心墙适当偏向上游侧，以达到防止防浪墙地折弯处由于坝体地沉陷而断裂地目地.。
粘土斜墙风化料坝介绍
粘土斜墙风化料坝介绍粘土斜墙风化料坝，这可是个挺有趣的东西呢。
咱们先来说说这粘土斜墙吧。
你看啊，就好像是给大坝穿上了一件特制的粘土外套。
这粘土斜墙啊，它可有着大作用。
它就像大坝的一道坚强防线，把水啊什么的想要捣乱的东西都给挡在外面。
这就好比咱们家里的门帘，虽然门帘很薄，但是也能挡住不少灰尘啊虫子啊之类的东西。
粘土斜墙也是这个道理，别看它就是一层粘土，但是对于大坝的安全那可是至关重要的。
再说说这风化料坝。
风化料啊，就是那些经过风吹日晒雨淋之后的石料。
这些石料可不是随便用的。
就像咱们做菜，不是什么菜都能随便放在一起炒。
这风化料得经过挑选，合适的才能用来建坝。
这些风化料就像是一个个小士兵，堆积起来就成了大坝的主体。
它们互相依靠，互相支撑，就为了能够挡住水的压力。
你可能会问，为啥要把粘土斜墙和风化料坝放在一起呢？这就像是盖房子，光有砖头不行，还得有水泥把砖头粘起来。
粘土斜墙和风化料坝就是这么个关系。
粘土斜墙靠着它的粘性和密封性，和风化料坝紧密结合，这样整个大坝就更加牢固了。
这就好比是两个人合作，一个人擅长防守，一个人擅长进攻，配合起来就能打胜仗。
这粘土斜墙风化料坝的建造啊，也不是那么简单的事儿。
从选址开始就得特别小心。
就像咱们选房子的地基一样，选不好那可就麻烦了。
得找那种地质比较稳定的地方，不能在那种软乎乎的地上建，就像咱们不能在泥坑里盖房子一样。
选好了地方，然后就是准备材料。
这材料可得精挑细选，粘土的质量得好，风化料也得符合要求。
在建造的过程中呢，每一步都得小心翼翼。
就像咱们绣花一样，一针错了可能就影响整个图案。
工人师傅们得把粘土斜墙铺得平平整整，不能有裂缝，要是有裂缝就像衣服破了个洞，水就会从洞里钻进去。
风化料坝也得一层一层地堆好，每一层都得压实，就像咱们做千层饼一样，每层都得实实在在的，这样大坝才结实。
这粘土斜墙风化料坝建成之后呢，还得好好保养。
就像咱们的汽车一样，得定期检查。
要看看粘土斜墙有没有被雨水冲坏啊，风化料坝有没有松动啊之类的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
选取4中运用条件中的最大值作为坝顶高程，即坝顶高程为595.33m。 考虑水库综合利用情况，取596m。
2、 坝顶构造：
（1） 坝顶宽度：
SL 274—200J《碾压式土石坝设计规范》规定： 高坝顶宽可
选为10--15m，中、低坝顶宽可选为5--10m。
由于该设计中无交通要求时，仅考虑抢险防汛及检修灌浆和运
（1） 防渗体： 防渗体的厚度主要决定于土料的质量，如容许渗流比降、塑性、 抗裂性能等。在设计中通常采用平均容许比降作为控制标准，它 等于作用水头H与防渗体厚度T的比值，斜墙的不宜大于5。防渗体 顶部的水平宽度不应小于3m，自上而下逐渐加厚，在坝底部不低 于容许比降所规定的要求。 此斜墙坝顶部宽度定为3m，上游坡度取为1:2.5，上下游作用最大 水头差H=596-560=36m，故墙厚，斜墙底宽取为10m＞7.2m,斜墙下 游与水平面夹角为，，则其坡度为。 斜墙上游应设置保护层，以防止冰冻和干裂。保护层可采用砂或 碎石，其厚度不小于该地区的冻结和干燥深度，此处取1.0m，分 别铺0.5m厚的碎石和砂砾石。 5、 坝基防渗设置：
运用条件 水位 波浪爬高R 风壅水高e 安全加高A 地震安全加高
单位：m 坝顶高程
（1）
592 1.81 0.015
1.0
-
594.83
（2）
590 1.81 0.015
1.0
-
592.83
（3）
593 1.81 0.015
0.5
-
595.33
（4）
590 1.81 0.015
0.5
1.0 593.33
行管理要求，坝顶宽度8m。
（2） 坝顶构造：
坝顶盖面材料应根据当地材料情况及坝顶用途确定，一般采用
密实的砂砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料。本设计
采用碎石路面。
坝顶上游侧宜设防浪墙，墙顶一般高出坝顶1.0--1.20m。防浪
墙应坚固不透水，用砌石浆建造,取1.2m。
3、 坝坡构造：
（1） 坝坡坡度：
铺盖是均质坝体心墙或斜墙上游水平的延伸，可以延长坝基渗流 的渗径，以控制渗透坡降和渗流量在允许的范围内。铺盖土料的 渗透系数应小于10-5cm/s,且至少要小于坝基透水层渗透系数的100 倍以上，此坝周围的砂石料符合这一要求。铺盖向上游伸展的长 度一般最长不超过6—8倍水头，铺盖的厚度，上游端按构造要 求，不小于0.5m，取为1m，向下游逐渐加厚使某断面处在顶、底 水头差作用下其渗透比降在允许范围内，在与坝体防渗体连接处 要适当加厚以防断裂。铺盖上应设保护层，以防止蓄水前干裂、 冻蚀和运用期的风浪或水流冲刷，铺盖底应设置反滤层保护铺盖 土料不流失。 6、 土坝排水设置： 坝体排水用堆石棱柱体排水，它是在下游坝脚处用块石堆成的棱 体。棱体顶宽不小于1.0m，顶面超出下游最高水位的高度，对2级坝 不小于1.0m，而且还应保证浸润线位于下游坝坡面的冻层以下，因 下游无水，故取棱体顶高3m,顶宽2m。棱体内坡根据施工条件决定， 一般为1:1.0—1:1.5，外坡取为1:1.5—1:2.0，在此处取内坡 1:1.5，外坡1:2.0。在棱体与坝体及土质地基之间均应设置反滤 层，在棱体上游坡脚处应尽量避免出现锐角。 7、 反滤层和过滤层
4、水库规划资料。该工程主要为下游城市和农田供水，供水工程的 最大引用流量为20m3/s。水库正常蓄水位590 m、设计洪水位592 m、校核洪水位593m。设计洪水流量1200m3/s,下泄允许最大单宽流 量18m3/s。水库最大风速12m/s，吹程D=5km。灌区位于左岸，灌溉 输水渠渠首设计水位572m。
方向相反。
根据以上作用力，可求得边坡稳定安全系数为
式中，为i土条底面上的弧长，。
若计算时考虑孔隙水压力作用，可采用总应力法或有效应力 法。总应力法计算抗滑力时采用快剪或三轴不排水剪强度指 标；有效应力法计算滑动面的滑动力时，采用有效应力指标 和，根据以往实际工程经验取，，，，， 此时， 坝坡稳定安全系数为
土坝坝坡比参考值
坝高/m
上游坝坡
下游坝坡
(1:2.00)～(1:2.50) (1:1.50)～(1:2.00)
10～20 (1:2.25)～(1:2.75) (1:2.00)～(1:2.25)
20～30 (1:2.50)～(1:3.00) (1:2.50)～（1:2.75）
（1:3.00）～ （1:3.50）
的孔隙。
8、 坝型剖面图（见图纸）
(2) 土石坝防渗分析
渗流分析的内容包括：①确定坝体内浸润线；②确定渗流主要参
数——渗流流速与比降；③确定渗流量。
在渗流分析中，一般假定渗流流速和比降的关系符合达西定律，
即。斜墙采用粘土料，渗透系数，坝壳采用砂土料，渗透系数，两
者相差倍，可以把粘土斜墙看做相对不透水层，因此计算时可以不
2、 设计报告
(1) 土石坝的剖面尺寸及构造 经分析，该设计选择斜墙坝。
1、 坝顶高程： 坝顶高程=水库静水位+坝顶超高，取4种运用条件：
1) 设计洪水位+坝顶正常超高值 2) 正常蓄水位+坝顶正常超高值 3) 校核洪水位+坝顶正常超高值 4) 正常蓄水位+坝顶正常超高值+地震安全加高 中的最大值。 坝顶超高值： 式中：d—坝顶超高，m；R—波浪在坝坡上的设计爬高，m；e—风浪 引起的坝前水位壅高，m；A—安全加高，m。 1) 风壅水面高度： 式中，K—综合摩阻系数，取；D—风区长度，取吹程5km；—计算 风向与坝轴线的法线间的夹角，该坝；—风区内水域平均深度，设 为35m；—计算风速，m/s，2级坝采用多年平均最大风速的1.5— 2.0倍，此处取2倍。 算得，e=0.015m 2) 波浪爬高的计算： 平均波浪爬高：当坝坡系数m=1.5～5.0时，
y 0 1.16 1.64 2.32 2.84 3.27 3.66 4.01 4.33 4.63
浸润线轮廓如图示：
水力坡降 渗漏总量约为 渗漏量控制 平均流速 (3) 土坝稳定性计算
1、 土坝失稳的形式，主要是坝坡或坝坡连同部分坝基沿某一剪切 破坏面的滑动。稳定计算的目的是核算初拟的坝剖面尺寸在各 种运用情况下坝坡是否安全、经济。
合理的反滤层设计要满足的要求：
（1） 被保护土层不发生管涌等有害的渗流变形，在防渗体出
现裂缝的情况下，土颗粒不会被带出反滤层，而且能促
进使裂缝自行愈合。要求反滤层有足够小的孔隙，以防
土粒被冲入孔隙或通过孔隙而被冲走。
（2） 透水性大于被保护土层，能畅通的排除渗透水流，同时
不致被细粒土淤塞而失效。这要求反滤层必须有足够大
（1） 土条自重，方向垂直向下，其值为，其中分别表示该土条 中对应土层的重度；分别表示相应的土层高度，b为土层 宽度，可以将沿滑弧面的法向和切向进行分解，得法向分 力，切向分力。
（2） 作用于该土条底面上的法向反力与大小相等、方向相反。 （3） 作用于土条底面上的抗剪力，其可能发挥的最大值等于土
条底面上土体的抗剪强度与滑弧长度的乘积，方向与滑动
考虑上游楔形降落的水头作用。
坝体渗透计算
斜墙的平均厚度：
通过斜墙的：
…………………(1)
通过坝壳的：
…………………(2)
由公式（1）、（2）相等得：
下游无水，， 堆石棱柱体排水体高度为3m，计算L的长度：
则，，
坝壳浸润线方程，， 则坝壳浸润线方程可写为
坝壳浸润线方程坐标点 x 0 10 20 40 60 80 100 120 140 160
反滤层的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流溢出处遭受 管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面外的接触冲刷。反 滤层一般由1--3层级配均匀，耐风化的砂、砾。卵石和碎石构成， 每层粒径随渗流方向而增大。水平反滤层的最小厚度可采用0.3m； 垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用0.5m。
过渡层主要对其两侧土料的变形起协调作用。反滤层可以起到 过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤的要求。
5、 土石坝的稳定分析： 对于该坝来说，滑动面接近于圆弧，故采用圆弧滑动法进行坝坡稳 定分析。为了简化计算和得到较为准确的结果，常采用条分法。规 范采用的圆弧滑动静力计算公式有两种：一是不考虑条块间作用力 的瑞典圆弧法，一是考虑条块间作用力的毕肖普法。此坝用瑞典圆 弧滑动法。 1) 计算原理：
假定滑动面为圆柱面，将滑动面内土体是为刚体，边坡失稳时该土 体绕滑弧圆心O作转动。分析计算时常沿坝轴线取单宽坝体，按平 面问题采用条分法，将滑动土体按一定的宽度（通常宽度b=0.1R） 分为若干个铅直土条，不计相邻土条间的作用力分别计算出土条对 圆心O的抗滑力矩和滑动力矩，再分别求其总和。当土体绕O点的抗 滑力矩大于滑动力矩，坝坡保持稳定，反之，坝坡则丧失稳定。 2) 计算步骤： 将滑弧内土体用铅直线分成12个条块，为方便计算，取各土条块宽 度，对各土条进行编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向 上游为i=1,2,3,……向下游为i=-1,-2,-3,……如图示 不计相邻条块间的作用力，任取第i条为例进行分析，作用在该条 块上的作用力如下：
精品
水工建筑物
课程设计
班级： 姓名： 学号：
水工建筑物课程设计——斜墙坝
1、 基本资料：
1、河谷地形见附图。 2、天然材料。在坝址附近3公里范围内渗透系数为k=10-5cm/s的土料 储量丰富，砂石料分布较为广泛。覆盖层厚度：岸坡3——5m，河床 5——7m。覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s——10-3cm/s. 3、内外交通。工程紧靠公路，与铁路线相距约10公里，交通便利， 不需另外修建对外临时施工道路。
式中，为作用于i土条底面的孔隙压力。部分计算结果见下表
（1） 截水槽： 截水槽是坝体防渗体向透水地基中的延伸，是构造简单、防渗有 效、稳妥可靠的坝基防渗设施。槽底宽度应根据回填土料的容许渗 透比降、与基岩接触面抗渗流冲刷的容许比降以及施工条件确定。 槽的边坡一般不陡于(1:1)～(1:1.5)，槽两侧设置反滤层或过渡