土石坝课程设计指导书

土石坝课程设计指导书

《水工建筑物》课程设计土石坝设计指导书

昆明理工大学水电教研室

2014年12月

《水工建筑物》课程设计

土石坝设计指导书

一、目的

通过课程设计，使学生能综合运用工程制图、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、水力计算资料、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

水隧洞等。

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，抗剪强度指标教材中有关表格选用。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（论证）。

四、设计成果

每个学生需提交的最终设计成果包括：

●平面布置图（A1）；

●大坝纵、横剖面图（A1）：包括帷幕灌浆深度、大坝标准横剖面、坝顶及护

坡大样图；

●设计计算说明书1份（需根据学校要求制作封面，并装订成册）；

工程图建议使用AutoCAD软件绘制。

●含以上所有设计成果内容的CD光盘1张。

五、进度计划

本课程设计为2周，全天设计，具体安排如下：

●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

学生应配合教师共同掌握进度和要求，避免负担过重或任务量不足。设计成果最迟必须在2014年1月3日下午4:00前提交。

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XX水库工程设计资料

XX水库位于云南省某县西北部，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，金沙江与澜沧江的分水岭地带。流域最高点高程4247m，坝址处为最低点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与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5.22%。

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，库形条件一般。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、石英粉岩赋存裂隙水，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。

XX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、输水渠道、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(Q el+dl)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