坝体稳定计算书

1坝顶高程及护坡计算

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用条件计算，取其最大值：①正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；②设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；

③校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。考虑坝前水深、风区长度、坝坡等因素的不同，分别计算安全加固前后主坝及一、二、三副坝的坝顶高程。

计算波浪要素所用的设计风速的取值：正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的1.5倍；对于非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。根据水库所处的地理位置，多年平均年最大风速值采用15.2m/s计算。主坝风区长度为886m，西营副坝风区长度为200m，马尾副坝风区长度为330m 采用公式法进行计算。

1.1坝顶超高计算

根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001，坝顶在水库静水位的超高应按下式计算：

y=R+e+A

式中：R——最大波浪在坝坡上的爬高（m）；

e ——最大风壅水面高度（m）；

A——安全超高（m），对于3级土石坝，设计工况时A=0.7m，校核工况时A=0.4m；

1.2加固前坝顶超高的计算

1.2.1计算参数

各大坝计算采用的参数见表1.2.1.1～2。

表1.2.1.1 主坝加固前波浪护坡计算参数表

表1.2.1.2 西营副坝加固前波浪护坡计算参数表

1.2.2加固前坝顶高程复核

各坝坝顶高程计算成果见表1.2.2.1～2

表1.2.2.1 主坝加固前坝顶高程计算成果表

从表1.2.2.1可以看出，校核工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.39m，小于现状防浪墙顶高程17.41~17.63m ，现坝顶高程满足现行规

范的要求。

表1.2.2.2 西营副坝加固前坝顶高程计算成果表

从表1.2.2.2可以看出，校核工况下西营副坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.125m，西营副坝现状坝顶高程16.9~17.75m，无防浪墙，现有坝顶高程不完全满足现行规范要求。

马尾副坝，实际上是一个浆砌石防洪墙，墙后有约2.2~3.0m宽的土坝，浆砌石防洪墙顶高程为16.50m，小于校核洪水位，所以现有坝顶高程不满足现行规范要求。

1.3加固后波浪护坡的计算

1.3.1计算参数

各大坝上游护坡加固后计算参数见表1.3.1.1～3。

表1.2.1.1 主坝加固后波浪护坡计算参数表

表1.2.1.2 西营副坝加固前波浪护坡计算参数表

表1.2.1.3 马尾副坝加固前波浪护坡计算参数表

1.3.2加固后坝顶高程复核

各坝坝顶高程计算成果见表1.3.2.1～3

表1.3.2.1 主坝加固后坝顶高程计算成果表

从表1.3.2.1可以看出，设计工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.70m，小于加固后防浪墙顶高程17.80m，满足现行规范的要求。

表1.3.2.2 西营副坝加固后坝顶高程计算成果表

从表1.3.2.2可以看出，校核工况下一副坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.121m ，小于加固后坝顶高程17.20m ，满足现行规范的要求。

表1.3.2.3 马尾副坝加固后坝顶高程计算成果表

从表1.3.2.3可以看出，校核工况下二副坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.226m ，小于加固后坝顶高程17.30m ，满足现行规范的要求。

1.3.3护坡计算

西坑水库各大坝均采用砼护坡加固，面板厚度t 按下式计算：

m

m b L h t w

c w m p 1

07.023

+-=ρρρη 式中η——系数，对整体式大块面板取1.0，对装配式护面板取1.1； h p ——累积频率为1%的波高，m ； b ——沿坝坡向板长，m ；

ρc ——板的密度，t/m 3， L m ——平均波长。

根据新疆水利水电程序集中《波浪护坡计算程序K —5》的计算结果，各坝砼护坡面板厚度见下表：

表1.3.3.1 砼护坡厚度计算成果表 单位：m

2.坝坡渗流及稳定分析

2.1 计算原理和方法

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001），坝体抗滑稳定复核采用简化毕肖普法。稳定渗流期应用有效应力法计算，施工期和库水位降落期应同时用有效应力法和总应力法，以较小的安全系数为准。

简化毕肖普法计算公式为：

()[]{}()[]()[]

∑∑+±++-±=

R M V W K

b c tg ub V W K c

/sin /tan tan 1/1sec sec sec /

/

/

αϕααϕαα

式中：W ——土条重量；

V ——垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）； u ——作用于土条底面的孔隙压力；

α——条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角；

b ——土条宽度；

'c 、'ϕ——土条底面的有效应力抗剪强度指标；

Mc ——水平地震惯性力对圆心的力矩； R ——圆弧半径。

静力计算时，地震惯性力应等于零。若采用总应法，孔隙压力u=0，其相应的抗剪强度指标采用总应力强度指标。坝体土条条块重量及孔隙压力的

计算等均应按《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）附录D.2.3执行。

2.2计算工况

本次坝坡渗流及稳定分析，按以下七种工况考虑：

⑴上游为正常蓄水位13.50m和相应下游水位的上、下游坝坡；

⑵上游为设计洪水位15.23m和相应下游水位的上、下游坝坡；

⑶上游为校核洪水位16.17m和相应下游水位的上、下游坝坡；

⑷施工期完建期的上、下游坝坡。

⑸库水位从正常蓄水位13.50m降至死水位时的上游坝坡；

⑹库水位从校核洪水位16.17m降至正常蓄水位13.50m时的上游坝坡；

⑺上游为正常蓄水位13.50m遇地震时的上、下游坝坡。

其中⑴⑵两种工况属于正常运用条件，⑶⑷⑸⑹四种工况属于非常运用条件I，⑺工况属于非常运用条件II。

2.3计算断面选择和计算参数选取

本次设计根据坝体高度、长度、地质条件的不同，主坝选择了两个计算断面，两个副坝各选择了一个计算断面，总4个断面进行渗流和抗滑稳定计算复核。各土层地质参取均采用地质报告成果，详见表2.4.2.1。

2.4计算结果及分析

2.4.1渗流计算

渗流计算采用河海大学工程力学研究所编写的“水工结构有限元分析系统Autobank v5.5(网络版)”进行，计算方法采用有限元法。主坝渗流出逸坡降、渗流量计算成果见表：