土石坝设计参考
土石坝设计
L′=△L+L1=13.55+100.59=114.14m
2 k ( H12 h0 ) k (31.52 4.272 ) 4.27k 8.5310-6 m3 /( s· m) （2）单宽流量： q 2L 2 114.14
（3）浸润线方程：
y H12
2q 2 4.27k x 31.52 x 992.25 8.54x k k
一、剖面设计 2.坝顶宽度
根据运行、施工、构造、交通和人防等方面的要求综合 研究确定。我国土石坝设计规范要求中低坝的最小顶宽为5～ 10m。该坝的高度为34.15m>30m,属于中坝，坝顶为了满足交 通要求，取坝顶宽度为8m。
一、剖面设计
（1 ）坝坡：对于中低高度的均质坝，其平均坡度均为 1:3；上游坝坡沿 高程分为3段，自上而下的坡度为1:2.75、1:3.0、1:3.50；下游坝坡沿高 度分为3段，自上而下坡度为1:2.5、1:2.75、1:3.50。
4.计算各土条的重量 5.计算： tanφ i=tan26.2°=0.492 弧长： li R θ 3.14 80 74 103 .27 m
180 180
四、稳定计算
大致步骤：
1.绘制浸润线、坐标原点O（90,80） 2.以O为原点，80m为半径绘制与坝体的交线 3.以b=8m对坝体进行分块编号，并量取相关数台，宽2m；下游平台设集水沟。
一、剖面设计
二.坝体构造
1.坝顶 坝顶上面用碎石铺设路面。坝顶向下游倾斜3%的坡度，上游侧设0.8m 高的防浪墙，下游侧铺设缘石，如下图所示
1──防浪墙；2──100井混凝土路面厚20；3──砂石垫层厚30；4──路肩石；
2.坝体防渗 设计土石坝采用壤土筑坝，渗透系数较小，所以壤土就是防渗材料。
土石坝设计实例
土石坝设计实例基本资料某水库总库容31420m 万，灌溉农田面积5.4万亩。
水库正常蓄水位m 70.116，设计洪水标准采用100 年一遇（%1=p ），设计洪水位m 90.117，相应下游水位m 30.84，设计下泄流量s m 3110；校核洪水标准采用2500年一遇（%2.0=p ），校核洪水位m 60.119，相应下游水位m 70.84，最大下泄流量s m 3150。
水库死水位m 60.93，死库容3115m 万。
於沙高程m 94.91，於沙库容398m 万。
灌溉控制水位m 902.91。
涵管设计流量s m 34，加大流量s m 38.4。
坝基为砂卵石，层厚m 8~4，渗透系数s cm 2108-⨯。
砂卵石下为花岗片麻岩，微风化层深m 2~1，两岸为花岗片麻岩，微风化层深m 2~1。
库区多年平均最大风速s m 0.15，吹程m 2000。
地震烈度5度。
库区雨季较长。
坝址附件沙砾料储量为3600m 万，粘土储量为330m 万，均分布在坝址上、下游各一半，料场距大坝km 3，交通运输方便。
天然状态下粘土的物理力学指标为：粘粒含量%40~%30，天然含水量4%2~3%2，塑性指数71~51，不均匀系数50，有机质含量.4%0，水溶盐含量%2，塑限9%1~7%1，比重72.2~.72；扰动后主要物理力学指标：干容重350.16m kN ，饱和容重360.20m kN ，浮容重360.10m kN ，渗透系数s cm 6102-⨯。
砂砾石物理力学指标：渗透系数s cm 3103-⨯，内摩擦角：水上︒=291ϕ（总应力强度指标），︒=321ϕ（有效应力强度指标）；水下：水上︒=272ϕ（总应力强度指标），︒=302ϕ（有效应力强度指标）。
比重7.2，不均匀系数15=η。
坝轴线处河床底高程m 20.82。
浆砌块石容重取为354.22m kN .坝顶无交通要求。
大坝的设计1.枢纽等别与建筑物级别根据水库总库容31420m 万，查表10-，为三等工程；根据灌溉面积5.4万亩，查表10-为四等工程，按最高级别确定为三等工程。
土石坝设计实例
说明：本设计中部分步骤与课程设计任务书不符，本例仅作为设计参考，内容有多处错误。
平山水利枢纽设计计算说明书姓名班级：学号：指导老师：完成时间：目录1 基本资料及设计数据 (1)1.1基本资料 (1)1.2设计数据 (2)2 枢纽布置 (4)2.1 枢纽的组成建筑物及等级 (4)2.2各组成建筑物的选择 (4)2.3 枢纽总体布置方案的确定 (5)3 土石坝设计 (6)3.1坝型选择 (6)3.2坝体剖面设计 (7)3.3防渗体设计 (8)3.4 坝体排水设计 (9)3.5 反滤层和过渡层 (9)3.6 护坡设计 (11)3.7 顶部构造 (11)3.8 马道和坝顶、坝面排水设计 (11)3.8 地基处理及坝体与地基岸坡的连接 (12)3.9 渗流计算 (12)3.10 坝坡稳定计算（只作下游坡一个滑弧面的计算） (14)4 溢洪道设计 (16)4.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定 (16)4.2 溢洪道基本数据 (16)4.3 工程布置 (16)4.4溢洪道水力计算 (17)4.5构造设计 (2)4.6地基处理及防渗 (2)5 设计成果说明 (8)附图一：枢纽布置平面图 (8)附图二：坝轴线处地质剖面图 (8)1 基本资料及设计数据1.1基本资料1.1.1概况平山水库位于Ｇ县城西南３公里处的平山河中游，该河系睦水的主要支流，全长28公里，流域面积为556平方公里，坝址以上控制流域面积431平方公里；沿河道有地势比较平坦的小平原，地势比较平坦的小平原，地势自南向东由高变低．最低高程为62.5m左右；河床比降3 ‰,河流发源于苏塘乡大源锭子，整个流域物产丰富，土地肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的木材，竹子等土特产．由于平山河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当雨量分布不均时，又易造成干旱现象，因此有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这里的水利资源。
1.1.2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪，航运，养鱼及供水等任务进行开发。
土石坝设计实例
土石坝设计实例土石坝是一种常见的坝型，具有造价低、施工方便、局部材料可利用等特点，广泛应用于我国的水利工程中。
本文将以一个土石坝设计实例为例，介绍土石坝的设计流程和注意事项。
设计条件本项目所在地为某山区，不受地震和洪水影响，设计防洪标准为Q10。
基本设计数据如下：1、水库正常水位：海拔101.5m2、最大洪水位(抗碾压)：海拔104.5m3、坝顶高程：海拔109.5m4、坝顶宽度：4m5、坝体坡度：防浪墙-水下1/2为1:1,水下1/2-坝顶为1:2.56、坝体材料：坝体上部为石方，下部为土石方设计流程1、确定坝体尺寸根据设计条件，首先需要确定坝体的尺寸，包括高度、底宽、坡度等。
本项目中，坝高为3m，底宽为10m，坡度为1:1。
在确定高宽比例时，需要考虑到地形条件、水位变化对坝体的影响以及安全性要求。
2、计算坝体体积和土石方配比根据坝体尺寸和设计标准，计算坝体体积。
本项目中，坝体上部采用石方体积V1=10×3×3=90m³，坝体下部采用土石方体积V2=10×7×3=210m³，总体积为V=V1+V2=300m³。
根据土石方配比，确定土石比例。
在选取土石比例时，需要考虑到原料来源、物理力学特性以及经济性等因素。
本项目中，采用土石比为1:2。
3、计算坝体稳定性在计算坝体稳定性时，需要考虑到受力、地基条件和坝体变形等因素。
根据本项目的设计条件，进行以下计算：(1)计算自重和水重力坝体自重G=ρVg=2.2×300×9.8=6468N水重力P=1/2γH²=1/2×9.8×(104.5-101.5)²=8172N(2)计算导向力根据设计标准，可按弧顶水平推力计算导向力。
本项目中，导向力F=0.5γH³/(H+h)²=0.5×9.8×(104.5-101.5)³/(3+4)=21565N(3)计算抗倾覆力和抗滑力抗倾覆力M=G×h+P×(H-h/2)=6468×3+8172×(4.5-3/2)=44310N·m抗滑力F1=P×tanδ+G×sinδ=8172×tan(35°)+6468×sin(35°)=19412N其中，δ为坝体下部的内摩擦角。
土石坝设计实例
土石坝设计过程
• • • • • • • • • • • 1、土石坝的类型选择 2、基本剖面尺寸的拟定 ①坝顶高程 ②坝顶宽度 ③坝坡 3、构造设计 ①坝顶构造 ②坝体排水 ③反滤层 ④护坡及坝坡排水 4、渗流计算
• 1、土石坝的类型选择：
由于该山区附近多粘性土且该土石坝为低坝，所以选取该土石坝 的类型为均质坝。
• ④护坡及坝坡排水： 上游坝面设干砌石护坡，厚度为0.5m，护坡范围：上至坝顶，下 至死水位以下1m处。 下游采用草皮护坡，草皮厚为0.2m，草皮下铺一层0.2m厚的腐殖 土。 坝体排水：在下游坝坡设纵横连通的排水沟，沿坝与岸坡的结合 处也设排水沟。纵向排水沟沿马道内侧布置，沿坝轴线方向每隔 100m设一条横向排水沟。 初拟坝体剖面如图（a）
• 4、渗流计算：
如图（b）为不透水地基上均质坝。设上游水深为 H，AEC为浸润 1 线，K为坝体渗透系数。 为简便计算，通常以等效虚拟矩形ABOD代替三角形 ' ，即将坝 A AD 上的上游面假定为垂直面，虚拟矩形宽度 L 。 即：
m1H1 2.5 22.59 L 9.41(m) 2m1 1 2 2.5 1 ' L 过点F作垂线CF，设CF为 h，坐标原点O到点F的距离为的 0
• 复核
• 按Ⅱ级查得正常工作情况安全加高A=1m • 所以，正常工作情况坝顶超高 h 1.866 0.0081 1 2.87 m • 正常工作情况的坝顶高程为32.59+2.87=35.46m
b、非正常工作情况： 当用校核洪水位计算坝顶高程时，计算风
速宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值。此时的坝前水深
2 gHm
• 按Ⅱ级查得正常工作情况安全加高A=0.5m • 所以，正常工作情况坝顶超高 h 1.148 0.0034 0.5 1.65m • 正常工作情况的坝顶高程为33.73+1.65=35.38m 取上述两种情况最大最，即坝顶高程为35.46m。考虑上游侧设 1.2m高防浪墙，用防浪墙顶高程代替坝顶高程，则坝顶高程为35.461.2=34.26m，坝高为34.26-10=24.26m。以坝高的1%为预留沉降值， 则坝顶施工高程为34.26+24.26X1%=34.50m。
土石坝设计实例
土石坝设计实例土石坝设计实例一、坝型选择在坝趾附近颖河左岸有丰富土料，大部分为中粉质壤土，坝趾下游有少量重粉质壤上，可作为防渗材料，坝趾上下游及两岸滩地又有大量砂、砾石及卵石，可作为地壳材料，溢洪道开挖弃料可用作坝壳材料，从建筑材料上说，均质坝、心墙坝、斜墙坝均可。
1) 心墙坝用作心墙坝防渗材料的重粉质壤土在坝下游，运距远，施工困难，造价高。
2) 斜墙坝断面较大，特别是上游坡较缓，坝脚伸出较远，对溢洪道和输水洞进口布置有一定影响，防渗体座落在黄土地基上，由于黄土有湿陷性，易断裂。
3) 均质坝坝趾附近有中粉质壤土，天然含水量按近塑限含水量17%，渗透系数K=1.2×10-5cm/s，满足K<1.0×10-4cm/s，内摩擦角22°，较大，同其它坝型比较，造价较低，且对地基要求低，施工简单，干扰不大，材料单一，便于群众性施工。
通过分析认为宜选用均质坝。
二、地基处理结合本坝坝基情况，从坝轴线剖面图可知，地基处理如下：①从坝右肩到钻2，覆盖层厚。
清基开挖量大，故表面5~8m的黄土覆盖层，处理的方法是：预先浸水，促其湿陷，即在坝基上开挖纵横沟槽或坑，灌水，必要时随着浸水的过程预加荷重。
我国黄土地区筑坝实践说明如不预加荷重，仅靠浸水使黄水湿陷的效果不大，而将在水库初蓄和二次蓄水时发生很大沉陷。
下面3~5m厚的砂卵石层可用钻孔灌浆的方法。
②从钻2到河槽覆盖层厚4~8m，可开挖截水槽，挖至弱风化层0.5m深处，内填中粉质壤土，截水槽横断面拟定：边坡采用1:1.5~1:2.0，底宽：渗径不小于(1/3~1/5)H，H一最大作用水头。
③河槽处，水流常年冲刷，基岩裸露，抗风化能力强。
坝体与岩基结合面，是防渗的薄弱环节，需设砼齿墙，以增加接触渗径。
延长后的渗径L长为（1.05~1.10）倍原渗径，一般可布置4排。
④左滩地到左坝肩，黄土厚3~7m，处理可采用预先浸水法，然且灌浆处理。
⑤坝体与岸坡的连接。
土石坝毕业设计
土石坝毕业设计1. 引言土石坝是一种常见的水利工程结构，用于水库的蓄水和防洪。
在毕业设计中，我们将研究土石坝的设计原理、施工过程和监测方法，以及可能遇到的问题和解决方案。
本文档将详细介绍土石坝的相关内容，并提供设计和建设土石坝的指导。
2. 土石坝的基本原理土石坝是一种以土石材料为主要构造材料的大坝，主要由堤体、坝基和坝顶组成。
堤体由多种土石材料堆积而成，形成防洪和蓄水的屏障。
坝基是土石坝的基础，承受来自水体和土壤的力。
坝顶则是坝体的上部，用于堵塞水流并支撑堤体。
3. 土石坝的设计3.1 坝型选择在设计土石坝时，首先需要根据实际情况选择合适的坝型。
常见的土石坝坝型包括碾压土石坝、心墙土石坝和重力土石坝。
不同的坝型适用于不同的地质和水力条件。
本文将介绍各种坝型的特点和适用范围，以供设计参考。
3.2 坝体稳定性分析为了确保土石坝的安全性，需要进行坝体稳定性分析。
这项分析用于确定坝体在正常和极端载荷条件下的稳定性，并评估任何可能的破坏机制。
本文将介绍常用的稳定性分析方法，包括切片法、有限元法和稳定性计算软件的应用。
3.3 坝体渗流分析土石坝的渗流是一个重要的问题，如果不能得到有效控制，可能会导致坝体破坏。
因此，在设计土石坝时，需要进行渗流分析，以确定坝体内部的渗流路径和渗流通量。
本文将介绍渗流分析的基本原理和方法，包括渗流试验和数值模拟。
3.4 坝体材料选择土石坝的堤体材料是其结构的基础，对坝体的稳定性和安全性有重要影响。
在设计土石坝时，需要选择合适的材料，并确定其物理和力学性质。
本文将介绍常见的土石材料和其特点，以及如何选择和测试合适的材料。
4. 土石坝的施工4.1 坝基处理坝基是土石坝的基础，其处理对于坝体的稳定性至关重要。
在施工土石坝之前，需要对坝基进行处理，包括地质勘察、坑底平整和加固措施的设计。
本文将介绍坝基处理的基本原理和具体方法，以保证坝体在施工和运营中的稳定性。
4.2 堤体填筑堤体填筑是土石坝施工的核心环节，涉及大量的土石材料运输和堆积。
均质土石坝设计
3.14 75 85 111.21 180
K
(Wi c osi tan i Cili )
Wi sin i
213.595 tan 28.3 10.9 111.21 0.9 1499
3.00 0.42 11.12 5.60 7.56 217.95 5.56 2.80 225.51 13.12
2.00 0.00 8.76 8.53 0.00 171.70 4.38 4.27 171.70 4.38
1.00 0.00 5.97 9.67 0.00 117.01 2.99 4.84 117.01 2.99
0.00 0.00 3.18 10.05 0.00
62.33
1.59 5.03
62.33
1.59
-1.00 0.00 0.39 9.67 0.00
7.64
0.20 4.84
7.64
0.20
-2.00 0.00 0.00 8.53 0.00
0.00
0.00 4.27
0.00
0.00
-3.00 0.00 0.00 6.59 0.00
一 、基本资料：
• 某土坝等级：2级；该地区多年平均最大风速：16.90m/s。 风速长度D=1.544km；洪水标准：设计洪水标准100年 （相应水位▽32.59m ），
• 校核洪水标准2000年（相应水位▽33.73m）；水库低平 均高程取为10m；地震烈度Ⅵ度；附近多为粘性土，土样 实验慢剪c、小值、平均值分别为10.9kPa、28.3°，渗透 系数为8.79×10-4cm/s。
2hl
0.0018* v 2
/
2g
*( gD)0.45 v2
0.3129m
2ll 25 * 2hl 7.82m
(完整版)zf水库土坝设计(含图纸)
Z水库土石坝枢纽毕业设计学生姓名:学校名称:指导教师:完成日期：前言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。
当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝，以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝.土石坝是历史最为悠久的一种坝型。
也是世界坝工建设中应用最为广泛、发展最快的一种坝型。
土石坝按坝高分为：低坝、中坝和高坝。
按其施工方法分为:碾压式土石坝;冲填式土石坝;水中填土坝和定向爆破堆石坝等。
碾压式土石坝是应用最为广泛的一种坝型。
按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类,碾压式土石坝有以下几种主要类型：1、均质坝：坝体断面分防渗体和坝壳,基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土)筑成。
2、土质防渗体分区坝：即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝，包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。
防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝；防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝,是高、中坝中最常用的坝型。
3、非土料防渗体坝:防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝，按其位置也可分为心墙坝和面板坝.本次设计为Z水库土坝枢纽工程；ZF水库建成后具有灌溉、发电、防洪、解决工业用水和人畜吃水等多方面的效益，是一座综合利用的水库。
水库土坝枢纽工程设计任务书、水文地质资料及其他相关原始资料是坝体设计的依据，必须全面了解设计任务，熟悉该河流的一般自然地理条件、坝址附近的水文和气象特性、枢纽及水库的地形、地质条件、当地材料、对外交通及有关规划设计的基本数据，只有在熟悉基本资料的基础上才能正确地选择建筑物的类型，进行枢纽布置、建筑物设计及施工组织设计.通过对资料的了解和分析，初步掌握原始资料中对设计和施工有较大影响的主要因素和关键问题，为以后设计工作的进行打下良好的基础。
“百年大计，安全第一”,大坝的安全性，重点考虑：(1)坝基范围内地质构造是否存在较大范围的夹层和强透水层,地基处理的工程范围和深度。
土石坝设计案例范文
土石坝设计案例范文一、项目背景杨柳县位于中国北方地区，气候干燥，雨量不足。
由于缺乏可靠的水源，当地居民在农田灌溉和生活用水方面一直面临着严重的短缺问题。
为了解决这个问题，当地政府决定修建一座水利工程，保证农田灌溉和居民生活用水供应。
二、设计目标1.确保水利工程的安全性和可靠性，以防止泄洪和水灾危害。
2.进行灌溉补给，满足农田灌溉的需求。
3.提供足够的生活用水供应，满足居民的需求。
三、设计方案1.水库选址：根据当地地形和气候条件，选择了一处位于两个山谷之间的低洼地带，并进行了详细的实地调查与勘察。
2.堆积土石坝：土石坝是由土石等材料构建而成的坝体，根据实地勘察结果，确定了土石坝作为建设方案。
土石坝的坝体由三部分组成：上部是由骨料、石块而成的装填料，中部是由细料、黏土而成的过渡区，下部是由可塑性土和粘土组成的防渗体。
3.溢流堰和泄洪道：在设计中充分考虑到降雨可能引发的洪水，为了防止溢水漫过土石坝而引发灾害，设计了溢流堰和泄洪道。
溢流堰设置在左岸，以确保洪水能够安全溢出，降低泄洪对坝体的冲刷。
4.引水闸门和输水管道：为了将蓄水库中的水引入供水系统，设计了引水闸门和输水管道。
引水闸门位于坝体右侧，可以根据需要调节水流量。
输水管道贯穿坝体，将水输送至农田和居民区。
5.灌溉系统和水处理系统：为了满足农田的灌溉需求，设计了灌溉系统，包括管道、喷头和灌溉设备。
为了提供清洁的生活用水，设计了水处理系统，包括过滤器和杀菌设备。
四、施工方案1.剖析土石坝：按照设计方案对土石坝进行剖析，确定坝体各部分的具体规格和材料使用。
2.材料供应：根据剖析结果计算所需材料的数量，并确保供应物资的质量和数量。
3.施工操作：按照施工方案对土石坝的各个部分进行施工。
首先进行坝基的准备工作，然后逐步堆筑上部、中部和下部。
同时，进行溢流堰和泄洪道的建设，以及引水闸门和输水管道的安装。
4.灌溉和供水设备安装：按照设计要求进行灌溉系统和水处理系统的安装。
心墙土石坝毕业设计
心墙土石坝毕业设计心墙土石坝毕业设计一、引言心墙土石坝是一种常见的大型水利工程，用于水库的建设和管理。
在这个毕业设计中，我将探讨心墙土石坝的设计原理、施工过程以及对环境的影响。
二、设计原理心墙土石坝是由土石材料构成的坝体，其主要作用是阻挡水流，形成水库。
设计心墙土石坝时，需要考虑以下几个因素：1. 坝体稳定性：土石坝的稳定性是设计的关键。
需要考虑土石材料的强度、抗滑性以及坝体的坡度等因素，确保坝体在水压力下不会发生破坏。
2. 水流控制：心墙土石坝需要能够有效地控制水流，防止水流冲刷坝体。
设计时需要考虑坝体的渗透性、渗流路径等因素，确保水流不会对坝体产生破坏。
3. 泥沙淤积：水库中会有大量的泥沙淤积，如果不及时清理，会影响水库的容量。
设计时需要考虑泥沙淤积的情况，合理设置泥沙排放设施，保证水库的正常运行。
三、施工过程心墙土石坝的施工过程包括以下几个步骤：1. 坝基处理：首先需要对坝基进行处理，确保坝基的稳定性。
可以采用灌浆、挖槽等方式，加固坝基的承载能力。
2. 土石材料的选择：根据设计要求，选择适合的土石材料进行施工。
土石材料需要具备一定的强度和稳定性，以确保坝体的稳定性。
3. 坝体的堆筑：将土石材料按照设计要求堆筑成坝体。
在堆筑过程中，需要注意坝体的坡度和层厚，确保坝体的稳定性和均匀性。
4. 心墙的设置：在坝体中设置心墙，用于控制水流。
心墙可以采用混凝土、钢筋等材料进行构建，确保其稳定性和密封性。
5. 辅助设施的建设：在心墙土石坝周围需要建设一些辅助设施，如泄洪口、闸门等，用于控制水流和坝体的运行。
四、环境影响心墙土石坝的建设和运行对环境会产生一定的影响，主要包括以下几个方面：1. 生态破坏：心墙土石坝的建设需要占用大量土地和水资源，可能导致周围生态环境的破坏。
在设计和施工过程中，需要采取一些措施减少对生态环境的影响。
2. 水质变化：心墙土石坝会改变水流的速度和流向，可能导致水质发生变化。
设计时需要考虑水库的水质管理，保证水库的水质符合相关标准。
土石坝设计参考
目录1土石坝尺寸设计 (3)1.1基本资料 (3)1.1.1地形地质情况 (3)1.1.2水位 (3)1.1.3气象资料 (3)1.1.4筑坝材料及坝基砂砾物理力学性质 (3)1.1.5工程等级 (4)1.1.6其它 (4)1.2大坝轮廓尺寸的拟定 (4)1.2.1坝顶高程计算 (4)1.2.2坝顶宽度 (7)1.2.3坝坡与马道 (7)1.2.4坝体排水 (7)1.2.5大坝防渗体 (8)2 土石坝渗流分析 (9)2.1渗流分析计算目的 (9)2.2计算方法 (9)2.3渗流分析的计算情况 (9)2.4土石坝类型的选择 (9)2.5方案的选择： (11)3土质心墙坝稳定分析 (12)3.1计算目的 (12)3.2计算方法 (12)3.3计算过程 (13)3.2稳定成果分析 (13)4细部构造设计 (14)4.1坝的防渗体排水设备 (14)4.2反滤层设计 (14)4.3护坡设计 (15)4.4坝顶布置 (15)5设计小结 (18)附录：参考文献 (20)1土石坝尺寸设计1.1基本资料1.1.1地形地质情况某坝坝址处河床宽约190m，坝址轴线处河床最低高程为302m，河床覆盖层上层为粘土黄土夹杂有砾石，下层有沙砾层，坝址基岩为花岗岩，透水性很小。
1.1.2水位死水位：321m;正常蓄水位：334m;设计洪水位（1%）：337m;校核洪水位（0.1%）：338m;正常蓄水时下游水位：302m;校核洪水时下游水位：309m;1.1.3气象资料多年平均最大风速16m/s；水库吹程1.5Km.1.1.4筑坝材料及坝基砂砾物理力学性质（注：内摩擦力及凝聚力中分子为水上数值，分母为水下数值）1.1.5工程等级本枢纽为二等，主要建筑物为二级。
1.1.6其它地震基本烈度：7度。
1.2大坝轮廓尺寸的拟定大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体等排水设备。
1.2.1坝顶高程计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）（以下简称“规范”）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用条件下的坝顶超高、校核水位加非常运用下的坝顶超高进行计算，因该地区地震烈度为7，故还需考虑正常蓄水位加非常运用时的坝顶超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，同时并保留一定的沉降值。
土石坝设计参考
土石坝设计参考1. 坝身结构材料的选择实际上，土石坝结构一般由土、石、水泥等材料组成。
相应的，土石坝的设计就必须考虑坝材的技术性能和质量要求，以及物料运输、设备和机械等方面的问题。
选择坝材，也需要考虑设计开挖方案和堆填区域，同时还需要考虑在汛期和非汛期的施工安排。
2. 水文地质条件水文地质条件对土石坝的设计非常重要。
在设计或修建土石坝之前，必须充分了解周边区域的气候和气象数据，了解積水层厚度和地下水位，决定筑坝的位置和形状等因素。
在土石坝工程设计中，要在设计中考虑水文地质条件，以保证坝体的稳定性和安全性。
3. 地质力学方面土石坝的安全性不仅在于设计合理的立体结构，还要充分考虑岩土体力学的相关理论，确定合适的土体力学性质参数，以建立合理的工程力学模型，并做好对其进行合理的力学计算和分析。
4. 土工方面土工材料对于土石坝的稳定性和安全性起着至关重要的作用。
土工材料的质量环节包括土工材料的招标，进场报验，质量检查等，以确保土工材料的质量和使用效果。
在设计方面，还要针对土工材料进行试验研究和分析，以确定如何更好地应用土工材料来确保工程的稳定性和安全性。
5. 人类和环境的安全人类和环境的安全是土石坝工程设计必须考虑的重点。
必须做好各种安全措施，以保证这些工程设施在使用过程中的安全性、适用性以及对环境污染的最小化，以有效保护人类健康和生态环境。
总之，在土石坝设计方面，需要全面考虑多种因素，包括坝身结构材料的选择、水文地质条件、地质力学和土工方面，以及人类和环境的安全等多种因素。
只有充分考虑和综合利用这些因素，才能够在设计和施工上确保土石坝工程的稳定性、安全性和可靠性。
土石坝设计参考
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2 土石坝渗流分析……………………………………………………..错误!未定义书签。
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土石坝设计案例
土石坝设计案例案例2 澧县“四方桥”土石坝除险加固设计1 工程任务和规模.1.1 水库概述四方桥水库位于湖南省澧县，属澧水支流涔水水系，枢纽坐落澧县北部王家厂镇，地理位置为东经111°15′，北纬29°34′，距离澧县县城约30km。
四方桥水库于1958年动工，1974年竣工并投入运行，是一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合效益的小（1）型水库。
设计灌溉面积4000亩，其中水田2900亩，旱地1100亩，设计灌溉保证率为75%，受益地区包括王家厂镇等5个大队。
水库可养殖水面面积166亩。
四方桥水库坝址控制流域面积4.073k㎡，总库容165.46万m3，水库正常蓄水位为88.53m，相应正常库容139.00万m3。
该水库为小（1）型水库，属IV等工程。
主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。
水库枢纽工程由大坝、溢洪道及灌溉输水涵洞等组成。
大坝为均质土坝，坝顶高程92.00m，坝高14.27m，坝顶宽度5.3m，坝顶轴长356m，上游坡坡比为1:2.5。
下游坝坡分为三级，第一级自92.00m至85.00m 高程，坡比为1:2.0，设一平台，平台宽6.0m；第二级自85.00m至81.50m高程，坡比为1:2.5，设一平台，平台宽8.0m。
第三级自81.50m 至79.80m，下游坡脚高程为77.73，坡脚设2.0m高排水堆石体。
溢洪道布置于大坝右岸，为开敞宽浅式溢洪道，堰顶高程88.53m，溢流堰宽22.0m，堰体两边墙局部为浆砌石护砌，泄槽全长124.00m。
放水灌溉涵洞位于左端大坝体内。
断面尺寸为0.5m×0.8m，长55.0m，设计流量为2.15m3/s，进、出口底板高程一致为81.15m。
1.2 工程目标和任务四方桥水库加固工程目标与建设任务为：通过对水库大坝坡面护坡、大坝堤基防渗、大坝排水处理、溢洪道加固、输水建筑物改造、整修防汛道路、同时配备必要的管理和检测设施等措施，使四方桥水库达到抵御设计的洪水标准，做到保证下游土地的灌溉要求，保证大坝安全，以确保保护区内人民生命财产的安全，维护社会安定，为当地的社会经济发展提供良好的水利条件。
立体式土石坝施工设计
立体式土石坝施工设计1. 概述立体式土石坝施工设计旨在为土石坝的建设提供全面、详细的施工方案。
本设计方案主要涉及土石坝的结构设计、施工方法、施工机械配置、施工进度安排等方面，以确保土石坝的建设质量、安全、进度和投资控制。
2. 土石坝结构设计2.1 坝体结构立体式土石坝由上游防渗体、下游堆石体、坝基处理和排水系统等部分组成。
- 上游防渗体：采用粘土心墙或斜墙结构，以防止水通过坝体渗透。
- 下游堆石体：主要由石料填充，起到支撑和稳定坝体的作用。
- 坝基处理：对坝基进行加固处理，以确保坝体的稳定。
- 排水系统：设置排水井和排水管道，以降低坝体内部的水压力，提高坝体的稳定性。
2.2 坝体材料- 防渗体材料：采用粘土、膨润土等高塑性材料，具有良好的防渗性能。
- 堆石体材料：选用坚硬的岩石，具有良好的承载能力和稳定性。
- 坝基处理材料：根据地质条件选择合适的处理方法，如灌浆、混凝土板等。
3. 施工方法3.1 施工准备- 施工前进行地质勘察，了解坝基和周边地质条件。
- 根据勘察结果，制定合理的坝基处理方案。
- 准备施工所需的机械设备、材料和人员。
3.2 坝基处理- 对坝基进行清淤、平整，确保施工面符合设计要求。
- 根据地质勘察结果，采用灌浆、混凝土板等方法对坝基进行加固处理。
3.3 防渗体施工- 采用推土机、挖掘机等机械设备进行防渗体材料的挖掘和运输。
- 采用振动碾压机进行压实，确保防渗体达到设计密实度。
3.4 堆石体施工- 采用挖掘机、装载机等机械设备进行石料的挖掘和运输。
- 采用振动碾压机进行压实，确保堆石体达到设计密实度。
3.5 排水系统施工- 根据设计图纸，进行排水井和排水管道的施工。
- 确保排水系统畅通，降低坝体内部水压力。
4. 施工机械配置根据施工需求，合理配置施工机械，包括挖掘机、推土机、装载机、振动碾压机等。
5. 施工进度安排根据工程量和施工方法，制定合理的施工进度安排，确保工程按期完成。
6. 质量控制与安全管理6.1 质量控制- 施工过程中，严格按照设计要求进行，确保工程质量。
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1土石坝尺寸设计基本资料1.1.1地形地质情况某坝坝址处河床宽约190m，坝址轴线处河床最低高程为302m，河床覆盖层上层为粘土黄土夹杂有砾石，下层有沙砾层，坝址基岩为花岗岩，透水性很小。
1.1.2水位死水位：321m;正常蓄水位：334m;设计洪水位（1%）：337m;校核洪水位（%）：338m;正常蓄水时下游水位：302m;校核洪水时下游水位：309m;1.1.3气象资料多年平均最大风速16m/s；水库吹程1.5Km.（注：内摩擦力及凝聚力中分子为水上数值，分母为水下数值）1.1.5工程等级本枢纽为二等 ，主要建筑物为二级。
1.1.6其它地震基本烈度：7度。
大坝轮廓尺寸的拟定大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体等排水设备。
1.2.1坝顶高程计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）（以下简称“规范”）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用条件下的坝顶超高、校核水位加非常运用下的坝顶超高进行计算，因该地区地震烈度为7，故还需考虑正常蓄水位加非常运用时的坝顶超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，同时并保留一定的沉降值。
坝顶高程在水库正常运用和非常运用期间的静水位以上应该有足够的超高，以保证水库不漫顶，其超高值y 按下式计算：A e R y ++=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 ——安全加高，m ，根据坝的等级，设计运用条件时取1.0m ，非常运用条件是取0.7m ； 根据“规范”，计算大坝波浪爬高时，所采用设计风速：正常运用条件下为多年平均最大风速的倍，非常运用条件下，采用多年平均最大风速，根据气象资料统计该水库多年平均最大风速为16.0m/s ，最大吹程为1.0km 。
1)平均波高及平均波长按下式计算：风壅水面爬高的确定βcos 22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=m gH D KV eK-综合摩阻系数，一般取6106.3-⨯=K 。
V-计算风速，m/s ，正常运用条件下3、4、5级坝采用多年平均最的~倍.非正常运用条件下,采用多年平均最大风速。
D -风区长度，即为有效吹程，m 。
H m -坝前水域平均水深，m 。
β-风向与水域中线的夹角。
2)最大波浪在坝面的爬高的确定 用莆田公式计算波长及波高。
⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=7.0245.027.0227.013.00018.07.013.0o m o o m o m v gH th v gD th v gH th v gh 5.029.13⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=om omv gh v gTth 为双曲函数。
式中：h m ——平均波高，m ； T m ——平均周期，s ； W ——计算风速，m/s ； D ——风区长度，m ； H m ——水域平均水深，m ； g ——重力加速度，取9.81m/s 2； L m ——平均波长，m 。
平均波浪爬高R m 参照“规范”附录A.1.12计算，初步拟定水库大坝上游坝坡为m=3，故波浪平均爬高按“规范”附录A.1.12式计算：()mm w m h L m K K R ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=∆21式中：∆K ——斜坡的糙率渗透性系数，护面类型为砌石护面确定∆K =；w K ——经验系数，由风速W 、坡前水深H 、重力加速度g 所组成的无维量gH /W ，查表A.1.12-2得设计条件：w K =；校核条件：w K =； m ——斜坡的坡度系数。
最大波浪在坝坡上的爬高设计值R 按2级土石坝取累积概率P=1%爬高值R 1%计算。
根据计算该水库在设计条件下和校核条件下的累积概率P=1%的经验系数Kp 值为。
根据以上公式及参数，坝顶超高计算成果见表3.1.1。
表3.1.1 坝顶超高计算成果表由于水库所在地区地震基本烈度6°，按《水工建筑物抗震设计规范》（SL293—97），水工建筑物抗震计算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震区的地震涌浪高度，可根据设计烈度和坝前水深，一般涌浪高度为0.5m～1.5m，该水库地震涌浪高度不考虑，不考虑地震作用的附加沉陷计算。
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3.3条规定，坝顶高程分别按以下运用情况计算，取其最大值：1、设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高：337+＝338.7m；2、正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高：334+=335.7m；3、校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高：338+=339.55m；4、正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高：334++=336.7m。
经计算可以看出该大坝坝顶高程由校核情况控制为339.55m，取340.0m。
1.2.2坝顶宽度坝顶宽度主要取决于交通需要、构造要求和施工条件，同时还要考虑防汛抢险、防空、防震等特殊需要。
根据“规范”规定，坝顶无特殊要求时，高坝的顶部宽度可选用10~15m，中低坝可选用5~10m。
该水库挡水大坝坝基高程为302m，根据计算坝高为38m，大于30m，属中坝，故综合各方面因素可取该土石坝坝顶宽度为8m。
1.2.3坝坡与马道土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基条件、施工方法及坝型等因素。
一般是参考以建成类似工程的经验拟定坝坡，再通过计算分析，逐步修改确定。
在满足稳定要求的前提下，应尽可能使坝坡陡些，以减小坝体工程量。
根据规范规定与实际结合，上游坝坡取，下游自上而下均取，下游在330.0m高程处变坡一次。
在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置～2ｍ宽的马道以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为ｍ。
1.2.4坝体排水由于本地区石料比较丰富，故采用堆石棱体排水比较适宜，另外采用棱体排水可以降低坝体浸润线，防止坝坡冻涨和渗透变形，保护下游坝址免受尾水淘刷，并可支撑坝体，增加下游坝坡的稳定性。
按规范棱体顶面高程高出下游最高水位1m为原则，校核洪水时下游水位为309.0m，最后取棱体顶面高程为310.5m，堆石棱体内坡取1:，外坡取1:，顶宽2.0m，下游水位以上用贴坡排水。
1.2.5大坝防渗体大坝防渗体的设计主要包括坝体防渗和坝基防渗两个方面。
坝体的防渗坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、降低浸润线控制渗透坡降的要求，同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面的要求。
该坝体采用粘土斜心墙，其底部最小厚度由粘土的允许坡降而定，上游校核洪水时承受的最大水头为ｍ，墙的厚度B﹥36/4=ｍ.参考以往工程的经验，心墙的顶部宽度取为4ｍ（满足大于3ｍ机械化施工要求），粘土心墙的上游坝坡的坡度为1:～1:之间，有资料研究认为，心墙向上游倾斜的坡度为1:～1:时较好，本次设计粘土心墙的底部厚度取10.0m，粘土心墙的顶部高程以设计水位加一定的超高（超高～0.6m）并高于校核洪水位为原则，最终取其墙顶高程为ｍ，经计算底宽为10ｍ,大于ｍ.墙顶的上部留有1.0m的保护层。
坝基防渗由于本土石坝基础为岩石基础，故不设坝基础防渗设施。
土石坝剖面图1:10002 土石坝渗流分析渗流分析计算目的1）确定坝体浸润线及下游出逸点的位置，绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图；2）确定坝体与坝基的渗流量；3）确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降；4）确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置或孔隙压力；5）确定坝肩的等势线、渗流量和渗透比降。
计算方法土石坝的渗流分析通常是把一个实际比较复杂的空间问题转化为平面问题。
土石坝的渗流分析方法主要有解析法、手绘流网法、实验法和数值法四种。
解析法分为流体力学法和水力学法。
前者理论经验严谨，只能解决某些边界条件较为简单的情况；水力学法计算简单，精度可满足工程要求，并在工程实践中得到了广泛的验证。
本次课程设计主要采用了水力学法。
渗流分析的计算情况1）上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；2）上游设计洪水位与下游相应的水位；3）上游校核洪水位与下游相应的水位；4）库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。
本次设计就上游校核洪水位情况进行了稳定分析。
土石坝类型的选择一般心墙坝土料的渗透系数很小，比坝壳小1万倍以上。
因此，在进行计算时可以不考虑上游坝壳降落水头的作用。
下游坝壳的浸润线也比较平缓，水头损失主要在心墙部位，单下游有排水设备时，可以近似认为浸润线的逸出点为下游水位与堆石内坡的交点，将心墙简化成厚度为δ的等厚度矩形，则：()2121δδδ+=通过心墙、截水墙段的单宽渗流量：()δ222101h H K q -=通过下游坝壳和坝基段的单宽渗流量：()22222H h K q -=由q 1=q 2=q 得心墙后浸润线高度和渗流量q 。
下游坝壳浸润线用式子：Kqx h y 22-=方案一：土质心墙坝计算结果分析：下游有水时的侵润线方程为：该坝体采用粘土斜心墙，其底部最小厚度由粘土的允许坡降而定，本设计允许渗透坡降[J]=5,故满足渗流稳定要求。
方案二：均质坝计算结果分析：下游有水时的浸润线方程为：下游无水时的浸润线方程为：下游有水时的渗流量为0.0016m/s 3，当下游无水时的渗流量为0.0018m/s 3。