水电站挡水建筑物设计(含混凝土重力坝、均质土坝)

水电站挡水建筑物设计含混凝土重力坝、均质土坝
目录
第一篇挡水建筑物和泄水建筑物 (3)
1挡水建筑物结构布置 (3)
2设计依据 (4)
3重力坝 (9)
4溢流坝 (21)
5土坝 (39)
6坝体构造 (49)
7基础处理设计 (52)
8工程缺陷及其处理 (55)
9运行期注意事项 (55)
10挡、泄水建筑物的主要工程量 (55)
第一篇挡水建筑物和泄水建筑物
1 挡水建筑物结构布置
1.1 挡水建筑物结构布置修改
较之批复的初步设计，挡水建筑物主要修改部分为：
改预应力闸墩为常规闸墩；
变底流和戽流相结合消能为短护坦底流消能；
左岸非溢流坝建基面抬高。

结构的修改获得原水规总院的批准
1.2 枢纽布置
1.2.1 坝线及坝型选择
1.2.1.1 坝线选择
根据地形地质条件，坝轴线宜靠近已建的滚水坝，如此，可以利用滚水坝作为上游围堰的一部分，同时可以减少围堰工程量加快施工进度，也可以保证施工期下游灌溉和生活用水的供给。

经综合必选，坝轴线选定在原滚水坝滚水坝下游30m处，左岸延伸一定的距离后，向上游偏折24°的角度；右岸坝轴线直线延伸过挖除后的F10和F4断层交汇带基础再向上游偏折37.07°的角度。

1.2.1.2 坝型选择
坝址枯水期河床宽约310m，河面宽阔，两岸地形不对称，右岸坡稍陡，约35°，左岸地势开阔，岸边有高程约36m的Ⅰ级阶地，阶地上为坡度约10°的山坡。

两岸风化程度不一，右岸强风化下限3.5m～9m，左岸强风化下限5m～13m，风化较深，不具备修建拱坝的地形条件。

河床基岩裸露，厚1m～2m的弱风化岩石下为微风化——新鲜黑云斜长片麻岩、混合岩化花岗岩及角砾状混合岩，岩性致密较坚硬，适宜建混凝土重力坝。

右岸坝型做了砼坝与土坝两种坝型的比较。

综合分析比较，右岸岸坡坝段推荐采用常态混凝土重力坝，且坝轴线向上游偏转。

河床式厂房左侧坝段需布置低干渠进水口，弱风化下限埋深约8m，因低干渠渠首电站布置需要，其挡水坝段只能采用混凝土重力坝。

低干渠坝段以左岸坡坝段，
覆盖层厚0.5m～2.5m，基岩风化深度逐步加大，为全一强风化黑云斜长片麻岩、混合岩化花岗岩(土)，厚5m～13m。

该处地形平缓开阔，地面高程36m～75m，坡角10°～15°。

全风化土层属中压缩性低液限粘性土，渗透系数K＝5.8×10-4～6.7×10-5cm/s，具较好防渗性能，可作为土坝基础。

左岸坝型做了砼坝、土坝和浆砌石坝3个方案的比较，采用土坝比混凝土坝将节约静态投资2000万元以上；土坝比浆砌石坝将节约投资400万元以上，故左岸岸坡坝段采用土坝。

1.2.2 枢纽总布置
水电站采用河床式布置，主要由挡水建筑物、泄水建筑物、发电厂房及灌溉进水口等建筑物组成。

水库正常蓄水位54m，水库总库容1.22亿m3，总灌溉面积64.55万亩，枢纽电站装机容量80MW，最大坝高34.5m，属二等大(2)型工程。

本工程选定的洪水标准：挡水建筑物及河床式厂房坝段正常运用洪水标准采用洪水重现期100年；非常运用洪水标准重现期：混凝土坝采用1000年、土坝采用2000年；消能防冲设计洪水标准重现期采用50年。

枢纽主要由挡水建筑物、泄水建筑物、发电厂房及灌溉进水口等建筑物组成。

挡水建筑物包括左、右岸混凝土重力坝段、土坝接头坝段和均质土坝段；泄水建筑物布置在偏右岸主河槽位置，共13个坝段，12孔溢流孔，总长256.5m；发电厂房包括河床式厂房坝段及低干渠渠首电站厂房；灌溉进水口为低干渠和中干渠进水口。

混凝土坝坝顶高程58.5m，最大坝高34.5m；均质土坝坝顶高程59m，最大坝高22m。

2 设计依据
2.1 工程等别
a) 工程等别及建筑物级别
枢纽工程以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合效益。

水库正常蓄水位54.00m，水库总库容1.22亿m3，总灌溉面积64.55万亩，枢纽电站装机容量80MW，最大坝高34.5m。

根据中华人民共和国《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，本工程属二等大(2)型工程。

永久性主要建筑物有：拦河坝(混凝土坝、土坝)、泄水建筑物、枢纽发电厂房、灌溉进水口等属2级建筑物。

低干渠渠首电站厂房属4级建筑物。

永久性次要建筑物有：厂区挡土墙、消能建筑物左、右导墙属3级建筑物。

b) 设计洪水标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，本工程选定的洪水标准为：挡水建筑物及河床式厂房坝段正常运用洪水标准采用洪水重现期100年；非常运用洪水标准重现期：混凝土坝采用1000年、土坝采用2000年；泄水建筑物的消能防冲设计洪水标准重现期采用50年。

低干渠首电站正常运用洪水标准重现期采用20年，非常运用洪水标准重现期采用100年。

c) 地震烈度
根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度小于0.05g(50年超越概率10%)，相应本工程区地震基本烈度小于6度。

根据DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》，本工程抗震设防类别为丙类，设计烈度按6度采用。

2.2 基本资料
a) 水文气象
坝址控制流域面积4082km2
多年平均降雨量1540mm
多年平均流量117m3/s
历史最大洪水流量(宝桥站) 25400m3/s
多年平均含沙量0.193kg/m3
多年平均输沙量73.36万t
多年平均输沙率23.26kg/s
历年最高气温39.7℃(1980-04-23)
历年最低气温0.1℃(1974-01-02)
多年平均气温23.9℃
多年平均风速23.5m/s
流域平均相对湿度80%
b) 水库特征
正常蓄水位54.00m
设计洪水位(P=1%) 54.00m
校核洪水位(P=0.1% 土坝) 58.54m
校核洪水位(P=0.2% 混凝土坝) 56.95m
死水位48.00m
总库容 1.22亿m3
坝址水位及下泄量见表2.2-1。

表2.2-1 上下游水位及下泄量
c) 动能指标(括号内数据为低干渠渠首电站指标)
单机容量与机组台数2×40MW(2×1.0MW) 台
多年平均发电量 1.322(0.0704) 亿kW·h
保证出力 4.82(0.107) MW
年利用小时数1652(3726) 小时
机组特征见表1.2-2。

表1.2-2 机组特性表
d) 地基特性
坝址区岩层为前震旦系抱板群(Ptb)(抱板混合岩体的部分注入混合岩带)。

岩性以黑云斜长片麻岩为主，混合岩化花岗岩及角砾状混合岩次之；酸性及基性岩以岩脉
状产出，且以长英质岩脉为主。

坝址区地处抱板向斜的南翼，片麻岩为主，产状为走向40°～60°，倾向NW，倾角50°～60°。

坝址上距断裂2km左右，下距昌江-琼海断裂15km左右，断层较为发育。

坝基岩体物理力学指标及土料物理力学指标分别见表2.2-3、表2.2-4。

表2.2-3 坝基岩体物理力学指标
表2.2-4 土料物理力学指标
e) 设计采用的主要技术规范
SL252-2000 《水利水电工程等级划分及洪水标准》DL5073-2000 《水工建筑物抗震设计规范》
SL319-2005 《混凝土重力坝设计规范》
SL274-2001 《碾压式土石坝设计规范》
SL253-2000 《溢洪道设计规范》
DL/T5398-2007 《水电站进水口设计规范》
SL285-2003 《水利水电工程进水口设计规范》
SL266-2001 《水电站厂房设计规范》
DL/T5057-2009 《水工混凝土结构设计规范》
GB50086- 2001 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》
DL5077-1997 《水工建筑物荷载设计规范》
DL/T5178-2003 《混凝土坝安全监测技术规范》
2.3 枢纽工程量
枢纽建筑物主要工程量汇总见表2.3。

表2.3 枢纽建筑物主要工程量汇总表
表2.3(续)
3 重力坝
3.1 坝体布置
混凝土重力坝分右岸非溢流坝段、河床溢流坝段、左岸非溢流坝段及插入式混凝土接头坝段。

其中①～⑧坝段为右岸非溢流坝段，总长116.7m；⑨～○21坝段为溢流坝段，由12个溢流坝段组成，溢流孔尺寸为17m×16.5m(宽×高)，总长256.5m；○22～○28坝段为左岸混凝土重力坝段，总长133.8m；○29～○31为混凝土接头坝段，采用圆锥形土坝裹头包住混凝土坝接头，混凝土接头总长55.0m。

3.2 坝体结构设计
3.2.1 坝顶高程复核
水电站混凝土重力坝为2级建筑物，依据调洪演算成果，正常蓄水位54m时起调洪水，设计洪水位为54m(p=1%)，校核洪水位(p=0.1%)为57.37m。

水库区的多年平均年最大风速为15.20m/s，基本组合时采用重现期为50年的年最大风速为34.0m/s，最大吹程1.2km。

属平原、滨海地区水库，混凝土坝防浪墙顶高程按《混凝土重力坝设计规范》(SL319-2005)附录B中的蒲田试验站公式计算风浪波长、波高、波浪中心线至水库静水位的高度。

坝顶防浪墙顶高程为正常蓄水位或校核洪水位加上相应的高差，取两者中的较大值，具体计算成果见混凝土坝坝顶高程计算表2.2-1。

计算公式如下：
Δh=h1%+hz+hc (3.2-1) 式中：△h——防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m；
h1%——波高，m；
hz——波浪中心线至正常或校核洪水位的高差，m；
hc——安全超高，正常蓄水位取0.5m，校核洪水位取0.4m。

表3.2-1 混凝土坝坝顶高程计算表单位：m
根据坝顶高程计算成果，结合坝顶结构布置，在保证坝顶结构不阻水的情况下，确定混凝土坝坝顶高程58.5m，防浪墙顶高程59.7m。

3.2.2 右岸非溢流坝段
右岸混凝土重力坝段，坝顶宽6m，坝上游面铅直，下游面坡比1:0.70，起坡点高程51.0m。

坝内灌浆、排水及交通廊道宽2.5m，高3m，呈城门洞型，廊道距上游
坝面3m，距基岩不小于3m。

右岸非溢流坝从右至左9个坝段长分别为：17m、20m、20m、20.7m、22m、22m、20m、20m、12m。

①、②坝段基础开挖高程51.0m，最大坝高7.5m。

其中①坝段与右岸岸坡相接，为结合右岸坝端布置回车场的需要，将①坝段设为刺墙式接头，坝基开挖范围采用粘土回填至坝顶。

③、④坝段长分别为20m、20.7m，为适应右岸坝址区地形地貌的需要，在③、
④坝段间坝轴线向上游偏转35.335℃。

灌浆排水廊道在④坝段下游面桩号坝右0+512.250m、高程44.0m处设有一出口，作为灌浆排水廊道在右岸的交通进出口及通风口，并通过上坝楼梯与坝顶公路相连。

上坝楼梯布置在④坝段下游坝面，宽1.5m，为筋混凝土板梁结构，混凝土强度等级为C20，楼梯外侧设钢护栏。

⑤、⑥、⑦、⑧坝段坝顶宽6m，坝上游面铅直，下游面坡比1∶0.7，起坡点高程51.0m。

⑥、⑦坝段基础座落在F4、F10断层交汇影响带上，基础最低开挖高程为25.0m，相应的最大坝高为33.5m。

实际开挖过程中，揭示的地质情况相对较好，根据实际情况相应的抬高大坝建基面。

3.2.3 左岸非溢流坝段
左岸非溢流坝由○22～○28共7个坝段组成，各坝段长分别为：19.8m、20m、20m、20m、20m、15m、20m，总长134.8m，坝基最低开挖高程26.0m，最大坝高32.5m。

○22坝段与厂房①机组段进水口左边墩联结成整体，联合受力。

灌浆排水廊道在桩号坝右0+108.550m处中心线由坝0+004.250m折变为坝0+007.250m，采用竖井1.5m×2.5m(宽×高)与厂房灌浆排水廊道相通，通过排水管将左岸非流坝段渗水集中排往厂房集水井。

该坝段基础最低开挖高程为26.0m，最大坝高32.5m。

○22坝段坝顶高程58.5m，顶宽11.5m，坝上游面铅直，下游面坡比1:0.70，起坡点高程43.143m，顶部设坝顶配电房。

○23～○25、○27～○28坝段坝顶宽6m，坝上游面铅直，下游面坡比1∶0.70，起坡点高程51.0m。

该部位地质情况较好，坝基开挖高程29.0m，最大坝高为29.5m。

灌浆排水廊道在○25坝段桩号坝右0+045.000m处设有左岸唯一的交通进出口或通风口，并与厂区回车场(高程34.3m)相通。

在○27、○28坝段间，坝轴线向上游偏转24.242º，以适应左岸坝址区地形地貌的需要。

○26坝段设有低干渠进水口，中心桩号为坝右0+024.000m，为坝式进水口，该进
水口兼有发电、灌溉及施工期灌溉取水三种功能。

进水口总宽度17.0m，伸出上游坝面9.0m，设有检修门槽，孔口尺寸为3.0m×5.0m(宽×高)。

进水口后为坝内埋管，首段为3.0m长的渐变段，由2.6m×2.6m的矩形横断面渐变为直径2.6m的圆形，其后接内径2.6m的坝内埋管，由上弯段、斜段、下弯段及下平段组成，立面弯段的转弯半径均为7.5m，埋管全长约26.85m。

3.2.4 插入式混凝土接头坝段
插入式混凝土接头坝段由○29～○31坝段组成，具体布置如下：左岸混凝土接头坝段共3个坝段，总长55.0m，从右至左前两坝段长20.0m，其上游面由垂直渐变为1∶0.1的坡，下游面坡比由高程51.0m起坡的1∶0.7渐变为1∶0.55。

○31坝段坝顶长15.0m，其中插入土坝段长5.0m，前10.0m坝段其上游面由垂直渐变为1∶0.1的坡，下游面由高程51.0m起坡的1∶0.55渐变为1∶0.5；后5m坝段其上游面由高程58.0m按1∶0.1放坡，下游面由高程51.0m按1∶0.5放坡，靠近土坝侧由高程58.0m 按1∶0.3放坡，该坝段按坝底长计算为23.7m，采用圆锥形土坝裹头包住混凝土坝的端部。

3.3 坝体稳定及应力计算
3.3.1 工程地质条件
混凝土重力坝总长608.1m，其中河床溢流坝段长256.5m，右岸非溢流坝段长173.7m，左非溢流坝段坝长177.9m，混凝土接头坝段55.0m。

枯水期河床宽约310m，基岩裸露，其高程为25.8m～28.7m，局部深槽达22.2m～22.7m。

弱风化岩体下限深1m～2m，局部深度2.5m～4m，其下为微风化～新鲜岩体，岩性致密较坚硬，但完整性相对较差。

根据《水利水电工程地质勘察规范》中
坝基岩体工程地质分类标准，河床坝基范围内：A
Ⅱ类(Vp＞5000m/s)岩体占26%，A
Ⅲ1
类(Vp=4200m/s～5000m/s)岩体58%，A
Ⅲ2
类(Vp=3500m/s～4100m/s)岩体16%。

坝基内共有15条断层通过，除F4、F9、F10断层规模较大外，其余断层规模均较小，且胶结良好，对工程无大影响。

F9断层沿河床深槽展布，地表未见出露，是一条依据钻孔资料查明的断层，断层两侧平行断层的节理发育，岩体完整性差，地表波速Vp=3500m/s～4000m/s，相对隔水层顶板(q≤5Lu)埋深30m，F9断层是形成河床深槽的主要地质因素，经钻孔查
明，槽底基岩高程一般为21m～23m，局部深坑(拟建坝线下游22m处)16m～18m，F9断层及河床深槽是溢流坝的主要工程地质问题。

F4与F10断层在右岸坡相交形成宽50m～60m(沿坝线方向)，深10m～20m的风化槽，槽内岩石破碎，地震波速Vp=3600m/s，相对隔水层顶板(q≤5Lu)埋深45m～50m，断层及风化深槽构成右岸混凝土坝基的主要工程地质问题。

坝基岩石抗剪强度建议值见表3.3-1。

表3.3-1 坝基岩石抗剪强度建议值
坝基缓倾角节理主要发育于右岸河边及河床深槽右侧，其它部位零星分布。

据现场26个点及2550m2面积统计：坝基范围内右岸河边一带，缓倾角节理的线连通率为30%～40%，面连通率为45%；深槽右侧地带线连通率为30%左右，面连通率30%～35%；其他部位的连通率为15%左右。

坝基可能滑动面有沿建基面和浅层缓倾角结构面两种型式。

缓倾角结构面的连通率建议按50%取用，该复合浅层滑动面力学指标的加权平均值为f′=0.83、c′=0.62MPa。

建议两岸混凝土坝坝基开挖至弱风化带上部岩体，河床应清除被节理裂隙切割松动的弱风化岩块；断层及较大裂隙(风化深槽)部位用刻槽回填混凝土处理；缓倾角结构面需锚固和部分清除；节理密集带加强固结灌浆，以提高其整体性；防渗帷幕灌浆一般可按一排设置，右岸和河床深槽部位需加深加密并按二排设置，灌浆深度应深入相对隔水层(q≤5Lu)下3m～5m，并辅以排水措施。

坝基岩(土)体开挖边坡坡比建议值见表3.3-2。

表3.3-2 坝基岩(土)体开挖边坡坡比建议值
3.3.2 计算荷载及组合
坝体稳定与应力计算荷载包括：坝体自重、上下游面的静水压力、上游淤沙压力、浪压力、坝基扬压力、坝顶活荷载等。

按照SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》，以抗剪断强度公式和材料力学法进行计算与验算。

选取坝高最大的典型剖面分别计算坝体沿坝基面的稳定和应力以及沿缓倾角节理面的抗滑稳定。

计算工况为：
①持久状况基本组合(正常蓄水位情况)
上游正常蓄水位54m，下游无水。

荷载组合：
自重+静水压力+扬压力+淤沙压力+浪压力+坝顶桥上活荷载
②偶然状况偶然组合(校核洪水情况)
上游水位56.95m，下游水位40.36m。

荷载组合：
自重+上、下游静水压力+扬压力+淤沙压力+浪压力+坝顶桥上活荷载+上、下游水重
③因坝址区存在缓倾角节理面，勘测统计出共分如下3组
(一) N35°～55°W，SW∠5°～15°
(二) N65°～75°E，NW∠5°～12°
(三) N60°～80°W，NE∠10°～15°
缓倾角节理的线连通率为30%～40%，面连通率为45%；深槽右侧地带线连通率为30%左右，面连通率30%～35%；其他部位的连通率为15%左右。

坝基可能滑动面有沿建基面和浅层缓倾角结构面两种型式。

设计保守取①组与②组节理面组合，节理缓倾角10˚，节理发育深度为15m，节理连通率为50%计算混凝土重力坝体沿坝基缓倾角结构面的稳定、应力。

混凝土坝体与基岩接触面抗滑稳定采用抗剪断强度公式计算，坝基抗剪断摩擦系数f’R=0.9、抗剪断粘聚力C’R=0.8MPa。

缓倾角节理面抗剪断摩擦系数f’R=0.48、抗剪断粘聚力
C’R =0.1MPa 。

计算结果见表2.3-3～5，从表中可见，抗滑稳定安全系数和坝基面垂直应力均满足规范要求。

3.3.3 抗滑稳定及应力计算成果
a) 非溢流坝段
本工程采用材料力学法法计算实体重力坝坝体上、下游面垂直应力，坝基面和坝体混凝土层面抗滑稳定采用抗剪断强度公式计算。

坝基置于弱风化岩上，坝基面抗剪断摩擦系数f′R = 0.85 ，坝基面抗剪断黏聚力c′R = 0.60MPa ，强风化下部基岩允许承载力[R]＝0.8MPa ～1.0 MPa ，弱风化上部基岩允许承载力[R]＝1.5MPa ～2.0 MPa 。

当抗滑稳定安全系数满足规范要求(基本组合≥3.0，特殊组合为≥2.5)的最小安全系数，即可满足大坝建基面抗滑稳定要求。

应力计算采用材料力学法，计算了运用期坝基面和坝体的坝踵、坝趾垂直应力，应力控制指标为坝趾处最大垂直应力小于坝基允许承载力，坝踵和坝体上游面垂直应力不出现拉应力。

a) 应力计算公式：
重力坝坝基截面的垂直应力应按下式计算：
σy =A ∑w ±J
Mx ∑ (3.3-1) 式中：σy ——坝踵、坝趾垂直应力，kPa ；
∑W——作用于坝段上或1m 坝长上全部荷载(包括扬压力，下同)在坝基
截面上法向力的总和，kN ；
∑M——作用于坝段上或1m 坝长上全部荷载对坝基截面形心轴的力矩总
和，kN.m ；
A ——坝段或1m 坝长的坝基截面积，m 2；
x ——坝基截面上计算点到形心轴的距离，m ；
J ——坝段或者1m 坝长的坝基截面对形心轴的惯性矩，m 4。

2)抗滑稳定计算公式
①抗滑稳定采用抗剪断强度公式计算，公式如下：
∑∑+=P A
c W f K ''' (3.3-2) 式中：K′——按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；
f′——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数；
C′——坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力，kPa ；
A ——坝基接触面截面积，m 2；
∑W——作用于坝体上全部荷载(包括扬压力，下同)对滑动平面的法向分
值，kN ；
∑P——作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN 。

② 浅层缓倾角结构面抗滑稳定计算
浅层缓倾角结构面设计保守取①组与②组节理面组合，节理缓倾角10˚，节理发育深度为15m ，节理连通率为50%计算混凝土重力坝体沿坝基缓倾角结构面的稳定、应力。

浅层缓倾角结构面抗滑稳定采用抗剪断强度公式计算，抗剪断摩擦系数f’R =0.48、抗剪断粘聚力C’R =0.1Mpa ，按《混凝土重力坝设计规范》(SL293-2005)中附录E 的双滑动面进行抗滑稳定分析，双滑动面计算示意图见图2.3。

图2.3 双滑动面示意图
计算公式：
考虑ABD 块的稳定，则有：
()()[]()αϕαααααϕαα---++++----+=cos cos cos sin )(c sin sin sin cos 311'1311'1'
1
Q U H G W A U U Q H G W f K (3.3-3) 考虑BCD 块的稳定，则有：
()[]βββϕββϕβcos sin )cos(Q sin sin cos 322'2322'2'
2
U G A c U U Q G f K +-+++-++= (3.3-4) 通过上述两公式及K1＇＝K2＇＝K ＇，求解Q 、K ＇值。

式中：K´1、K´2、K ＇——按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；
W ——作用于坝体上全部荷载(不包括扬压力，下同)的垂直分值，kN ；
H ——作用于坝体上全部荷载的水平分值，kN ；
G1 、G2——分别为岩体ABD 、BCD 重量的垂直作用力，kN ；
1'f 、2'f ——分别为AB 、BC 滑动面的抗剪断摩擦系数；
1c' 、2c'——分别为AB 、BC 滑动面的抗剪断凝聚力，kPa ；
A 1、A 2——分别为A
B 、B
C 面的面积，m 2；
α、β——分别为AB 、BC 面与水平面的夹角；
U 1 、U 2 、U 3——分别为AB 、BC 、BD 面上的扬压力，kN ；
Q 、ϕ——分别为BD 面上的作用力及其与水平面的夹角。

夹角ϕ值需经论
证后选用，从偏于安全考虑ϕ可取00。

左、右岸非溢流坝与溢流坝抗滑稳定及应力计算成果分别见表3.3-3～4。

表3.3-3 非溢流坝坝基面抗滑稳定及应力计算成果表
表3.3-4 非溢流坝坝体层面抗滑稳定及应力计算成果表
计算结论：坝基面抗滑稳定受正常运行情况控制，满足规范要求(基本组合≥3.0，特殊组合为≥2.5)；缓倾角节理面抗滑稳定亦满足规范要求，且均有一定的安全储备。

各计算工况中，非溢流坝坝踵最小垂直应力为0.002MPa ，受校核洪水位控制，
坝踵应力满足规范在运行期中不出现拉应力的要求。

坝趾最大垂直应力0.853MPa，小于基岩和混凝土的允许压应力，满足规范要求。

坝体强度计算：选定大坝下游起坡点截面为计算断面，经计算，坝体上游面没有出现拉应力，坝体下游端点抗压强度承载力满足规范要求。

坝体混凝土层面的抗滑稳定：参照规范，结合工程经验，常态混凝土层面的抗剪断强度指标为f′c=1.08、c′c =1.16MPa，大于本工程坝基面抗剪断强度指标f′R=0.9、c′R=0.8MPa。

经计算，安全系数满足坝体混凝土层面的抗滑稳定要求，有较大的安全余度。

b) 混凝土坝插入式接头结构设计
左岸土坝与混凝土坝间接头分为插入式混凝土重力坝和外裹土坝两部分。

插入式混凝土重力坝接头分3个坝段，从右至左坝段顶部长分别为20m、20m、15m，共55m。

计算先拟定插入式接头各坝段安全坡比，然后根据整个接头结构设计要求，选取几个典型剖面验算稳定与应力，调整各坝段坡比，最后确定接头的合理坡比。

混凝土坝接头段布置如下：左岸接头总长55.0m，共3个混凝土坝段，从右至左前两坝段长20m，选定后的混凝土接头上游面从桩号坝左0+020.000m～坝左0+070.000m由垂直渐变为1∶0.1的坡；下游面起坡点高程51.0m，坡比由1∶0.7渐变为1∶0.55。

第3坝段坝顶长15m，其中插入土坝段长5m，前10m坝段其上游面坡比由垂直渐变为1∶0.1的坡，下游面坡比由1∶0.55渐变为1∶0.5；后5m坝段其上游面由高程58.0m按1∶0.1放坡，下游面坡比1∶0.5。

靠近土坝侧由高程58.0m 按1∶0.3放坡，第3坝段按坝底长计算为23.70m。

插入式接头外侧下游面为圆锥形的土坝裹头，坡比同土坝下游坡，在高程45.0m 处设2.0m宽马道，马道以上坡比1∶2.0、以下为1∶2.25。

为避免波能集中，接头上游面土坝部分结构为：以桩号坝左0+070.000m与坝轴线交点为起点，以土坝裹头左端部为轴线，向河床侧设30o圆锥形裹头，坡比同土坝上游侧。

30o圆锥形裹头后，高程54.0m以上坡比渐变与坝轴线相交，每隔15o圆锥角处坡比分别为1∶2.899、1∶3.233、1∶3.96、1∶5.60。

高程45.0m与高程54.0m间，每隔15o圆锥角处坡比分别为1∶2.745、1∶2.713、1∶2.829、1∶3.049。

高程45.0m以下按1∶3.0放坡并同基础相交。

因地形限制，同时为避免坝轴线处土坝裹头坡脚延伸太远，在坝右0+000.000m处设置顶高程为41.5m的浆砌石挡土墙，墙内设排水，以减少施
工期土坝侧外水压力。

土坝裹头填土土料力学性质同均质土坝，为防止接触渗漏破坏，土坝与混凝土坝接触面填料采用3.0m厚粘土。

同时为保证接头回填粘土压实防渗需要，接头端部及上、下游侧基础开挖放宽3m，碾压粘土前，先回填不小于1.0m厚的混凝土垫层。

混凝土接头坝段各典型坡比剖面在下列工况的稳定、应力计算工况为：
①基本组合(正常蓄水位情况)
上游正常蓄水位54m，下游无水。

荷载组合：
自重+静水压力+扬压力+淤沙压力+上游静止土压力+下游静止土压力+上游土重+下游土重+上游水重
②偶然组合(校核洪水情况)
上游水位58.80m，下游水位42.02m。

荷载组合：
自重+静水压力+扬压力+淤沙压力+浪压力+上游静止土压力+下游静止土压力+上游土重+下游土重+上游水重+下游水重
坝基岩石与接头混凝土接触面抗滑稳定采用抗剪断强度同非溢流坝。

计算结果见表3.3-5。

表3.3-5 插入式接头抗剪断稳定、应力计算应力计算成果表
计算结论：坝基面抗滑稳定满足规范要求(基本组合≥3.0，特殊组合为≥2.5)；3个典型计算断面的2种计算工况下，坝踵应力均满足规范在运行期中不出现拉应力的要求；坝趾最大垂直应力小于基岩和混凝土的允许压应力，满足规范要求。

根据下游水位及土坝裹头的结构布置特点，选取高程37.0m的平面为典型截面，
作为土坝的基础计算高程，根据拉普拉斯原理，采用平面有限元计算接头的渗流场。

根据渗流场计算成果，分别计算接头土坝裹头与插入式混凝土坝接触面的渗透坡降，不同工况下接触面上游、侧面、下游面渗透坡降计算成果见表3.3-6。