土石坝课程设计.doc

土石坝设计 一．坝型选择 影响土石坝坝型的主要因素有：坝的高度、筑坝材料、地址地形、地质条件、施工条件、枢纽布置及运用要求等。 碾压式土石坝按筑坝材料和防渗体的位置可分为以下几种类型： 1. 均质坝 坝体材料单一，施工工序简单，干扰少；坝体防渗部分厚大，渗透比降较小，有利于渗流稳定和减少坝体的渗流量，此外坝体和坝基、岸坡及混凝土建筑物的接触渗径比较长，可简化防渗处理。但是，由于土料抗剪强度比其他坝型坝壳的石料、砂砾和砂等材料的抗剪强度小，故其上下游坝坡比其他坝型缓，填筑工程量比较大。坝体施工受严寒及降雨影响，有效工日会减少，工期延长，故在寒冷和多雨地区的使用受限制，故不选择均质坝。 2. 多种土质坝 该坝型显然可以因地制宜，充分利用包括石渣在内的当地各种筑坝；土料用量较均质坝少，施工气候的影响也相对小一些，但是由于多种材料分区填筑，工序复杂，施工干扰大，故也不选用多种土质分区坝。 3. 斜墙坝 斜墙坝与心墙坝，一般的优缺点无显著差别，粘土斜墙坝沙砾料填筑不受粘土填筑影响和牵制，沙砾料工作面大，施工方便；考虑坝址的地质条件，由于坝基有破碎带和覆盖层，截水槽开挖和断层处理要花费很多时间，并且不容易准确的预计，斜墙截水槽接近坝脚，处理时不影响下游沙砾料填筑，处理坝基和填筑沙砾料都有充裕的时间，工期较心墙坝有把握；土料及石料储量丰富，填筑材料不受限制。 4. 心墙坝 心墙位于坝体中间而不依靠在透水坝壳上，其自重通过本身传到基础，不受坝壳沉降影响，依靠心墙填土自重，使得沿心墙与地基接触面产生较大的接触应力，有利于心墙与地基结合，提高接触面的渗透稳定性；使其因坝主体的变形而产生裂缝的可能性小，粘土用量少，受气候影响相对小，粘土心墙冬季施工时暖棚跨度比斜墙小。移动和升高较便利。 综合以上分析，最终选择心墙坝。 二．坝体剖面设计 2.1坝顶高程的确定 坝顶高程等于水库静水位与超高d之和，并分别按以下运用情况计算，取最大值：①正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高；②校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。由于设计的坝顶高程是针对坝沉降稳定以后的情况而言的，因此这里应预留一定的坝体沉降量，由于使用土质防渗体，根据工程经验此处沉降量取坝高的1%。 由已知条件绘出坝顶超高计算图2-1 计算公式采用下列算式： d=R+e+A, 式中：——波浪在坝坡上的最大爬高，m； ——最大风壅水面高度，即风壅水面超出原库水位高度的最大值，m； =0.01m; ——安全加高，m，根据坝的等级和运用情况，按表1-1确定。 ——坝前水域平均水深，粗略估计为50m； ——综合摩阻系数，其值变化在（6~12）之间，计算时一般取; b——风向与水域中线的夹角，（）； ——计算风速和水库吹程；其中Vo=10 m/s；D=9Km 根据教材表2-1，本水库总库容为2.0亿m^3，属于2级水工建筑物。其中，由参考资料可知，平山河流域多为丘陵山区，非常运行条件按（a）选择。 表2-1 安全加高 （单位：m） 运用情况 坝的级别 1级 2级 3级 4、5级 正常 1.5 1.0 0.7 0.5 非常 0.7 0.5 0.4 0.3 通过上表可知，安全加高分别取：正常运用情况下1.0m，非常运用情况下0.5m。 下面采用我国水利水电科学研究院推荐的计算波浪在坝顶上的爬高： 式中：——设计波高，； m——坝坡坡率，由于心墙坝采用土料时，坡率常用2~3，本设计取m=3； n——坝坡护面糙率 ，取n =0.025 由所给的设计资料中只有多年平均风速=10m/s，故取正常运用情况和非正常运用情况波高均为 ==0.614m，则。 两种计算成果见表2-2 运用情况 静水位（m） （m） e(m) A(m) 坝顶高程（m） 考虑1%沉陷 设计洪水 113.1 0.8423 0.01 1 114.95 114.95 116.09 校核洪水 113.5 0.8423 0.01 0.5 114.85 坝顶高程最后结果：116.10m。 验算：坝顶高程116.10m均大于 设计洪水位（正常蓄水位）+0.50m即113.10+0.50=113.60m； 校核洪水位113.50m。所以满足要求。 2.2坝顶宽度 根据上述求得的坝顶高程可知，最大坝高约为116.10-62.50=53.6m，属于中坝。根据SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》要求，对于中低坝的坝体宽度B取5-10m。本设计坝顶宽度采用B=7.0m。 2.3坝坡 因最大坝高为53.6m，