挡水坝初步设计

目录

第一章基本资料 (1)

1.1 枢纽任务 (1)

1.2 自然地理与水文气象特性 (1)

1.3 工程地质 (3)

1.4 建筑材料 (4)

1.5 其他资料 (5)

第二章枢纽布置 (6)

2.1 工程等别及建筑物级别 (6)

2.2 枢纽组成及布置 (7)

2.3 地基处理 (7)

第三章土石坝设计 (8)

3.1 坝型选择 (8)

3.2 坝体剖面设计 (8)

3.3土料设计 (12)

第四章渗流计算 (13)

4.1 渗流计算的内容 (13)

4.2 渗流计算的水位组合 (13)

4.3 水力学法计算渗流 (13)

第五章稳定分析 (17)

5.1稳定计算条件 (17)

5.2瑞典圆弧法计算原理 (17)

5.3瑞典圆弧法计算 (18)

附录设计指导书 (26)

第一章基本资料

1.1 枢纽任务

本工程以形成环境景观水库为主，工程建成后，可以形成60000~70000m2面积的水域，蓄水30万m3，可以在一定程度上减少流域内的水土流失，减轻山洪对下游村镇、交通线路的危害，进一步改善和美化环境，调节小气候，改善周边植物生长条件。同时为农业灌溉和生活用水提供补充水源。

1.2 自然地理与水文气象特性

1.2.1 流域概况

XX沟发源于京郊XX北麓，自南而北流经XX区XX镇，为温榆河水系之南沙河的支流，流域面积4.2km。

拟建的XX水库坝址位于XX镇XX村南、XX沟出山口的河道狭窄处。距方（庄）颐（和园）公路约1.5km，有简易公路相通。工程区距中关村科技开发区约15km，距上地科技园区约10km，距XX园亦仅13km，水库上游及下游均有密集的住宅区。坝址以上主沟长2.95km，流域面积2.90km2，沟底平均坡降11.3%。

1.2.2 水文气象特征

流域内无水文测站和气象站。可参照借鉴的XXXX站和XX站，至水库的直线距离分别为12km和20km。

（1）河流水文特性

XX沟为间歇性河流，除遇较大降雨时沟中有径流外，一般均为干沟。根据北京市山区水文资料，流域多年平均降水量640mm，多年平均径流深为240mm（相应多年平均年径流量为69.6 104m3）。代表性水文年的年径流量如表1-1所列。

表1-1 代表性水文年的年径流量

（2）洪水

历史资料说明，洪水多发生在7~8月，洪水过程多为单峰型，一次洪水历时不超过15h。设计洪水过程线见表1-2。

表1-2 典型洪水过程线

（3）库水位与面积、库容关系

表1-3 水库高程与面积、库容关系

（4）温度：据现有资料，工程区属于温带大陆季风气候，多年平均气温11.7︒C。多年平均陆面蒸发量450mm。

（5）泥沙：坝址以上流域面积内，林木茂密，植被良好，水土流失较轻。（6）蒸发：流域内多年平均陆面蒸发量为450mm。根据北京市水文手册资料，按20cm口径蒸发器测量库区内多年平均水面蒸发量为1950mm。

（7）其他：洪水期多年平均离地面10m高的最大风速v=18.5m/s，吹程

D=392m，风向垂直上游坝面。冻土深1.0m。坝顶交通要求通行单行道（7m）。坝、库区基本地震烈度为6︒。

1.3 工程地质

1.3.1 水库区工程地质条件

水库区为一由西北方向（坝前）向东南方向渐扩的扇形谷地，北、东、南三面环山，相对高差20~80m，西面为山前堆积阶地，相对高差10~15m。

库区内第四纪冲积——洪积层广为分布，厚度在15m以上，水库的北、东、南三面及库盆下，基岩均为石炭——二叠系或二叠系地层，透水性弱。西面广泛分布的洪积碎石（含粉质土）层，以及坝下沉积的粉质粘土、漂石夹粉质粘土层，是未来渗漏的主要设防地段，也是影响大坝安全的主要因素。淹没损失小，无浸没及大的库岸稳定和淤积问题。

在地质构造上，处于九龙山——碧云寺向斜东北翼端部的转折端。基岩内节理、裂隙发育，但未发现较大规模断裂构造，区域稳定性好。

基岩中分布有裂隙潜水。第四系松散层中有孔隙潜水，水面埋深13.40~15.5m，其补给来源为大气降水及山区基岩裂隙水，其排泄流向基本上与河道流向一致。

1.3.2 坝址工程地质条件

坝址区呈“U”形河谷，谷底宽约35m，高程84.50m。上部（高程100m处）宽约120m，主河道由南向北流经库区后，改向为由南东向北西方向穿过坝址。谷底沉积有深达19.60m的第四系沉积层。左坝头亦为山前冲积——洪积阶地沉积物。右坝头为古生代二叠纪板岩，其产状为倾向南，倾角50︒。未发现较大规模断裂构造。

板岩为黄绿色，主要成分为粘土矿物，含白云母、绢云母和绿泥石等变质矿物，节理、板理发育，裂隙面上有氧化铁薄膜，裂隙中有红色粘土充填。露头岩石呈强风化。

经分析和钻探资料证实，坝基覆盖层下基岩亦为板岩。

坝基覆盖层表层为卵砾石，向下依次为碎石、漂石、粉土层等，其中的孔隙潜水水面埋深13.5m。岩性在水平方向和垂直方向均存在明显的交替、穿插，透水性变化较大。

对分布于坝基和左坝头的覆盖层，需采取可靠有效的防渗措施，方能确保大坝安全和水库的正常运转。

1.4 建筑材料

坝基覆盖层表层为卵砾石，向下依次为碎石、漂石、粉土层。

经勘察，选定的土料场位于水库主坝两坝肩，左坝肩土料场位于主坝左坝肩下游，共占用耕地79.8亩。0～0.4m为耕植土，0.4～3.5m为黄土状壤土。勘探深度内未见地下水。

右坝肩土料场位于主坝右坝肩上游库区内，不占用耕地。0～0.3m为耕植土，0.3～3.5m为黄土状壤土。勘探深度内未见地下水。

两个料场土料总储量可满足大坝对土料用量的要求。

位于上游左岸1km处有一料场，占地50亩，0～0.3m为耕植土，0.3～1m 为粘土。粘土料颗粒组成见表1-4。

各种材料的物理力学性质见表1-5。

表1-5 各种材料物理力学性质