南昌工程學院某水庫土石壩課程設計

1、|找5卷為NANCHANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY某水庫土石壩設計書班級:姓名:學號:日期: 指導教師：張潔目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 一、設計基本資料1 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 1、水文氣象1 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 流域概況1 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 氣象1 HYPERLINK l bookmark4

2、7 o Current Document ()水文1 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 2、工程地質2 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 區(qū)域地質概況2 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 壩址工程地質條件2 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 3、筑壩材料及物理力學性質3 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 筑壩土料場的選擇與設計3 HYPERLINK

3、 l bookmark83 o Current Document 反濾料、過濾料及排水料的選擇5 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 筑壩材料的物理力學性質6 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 二、水庫工程特性與建筑級別7 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 1、洪水標準7 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 2、水庫庫容7 HYPERLINK l bookmark107 o Current Docu

4、ment 3、水庫水位及流量7 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 三、工程規(guī)模7四、壩體剖面設計8 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 1、壩高8 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 2、壩寬8 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 3、壩頂超高8壩頂超高計算8壩頂高程計算9 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 4、滲流計算9滲流單寬流量計算9繪制

5、浸潤線10 HYPERLINK l bookmark137 o Current Document 3、穩(wěn)定計算10下游壩坡穩(wěn)定計算10上游壩坡穩(wěn)定計算10一、設計基本資料1、水文氣象流域概況某水庫位于鄱陽湖水系信江上游玉山水分支金沙溪流域的棠梨山。金沙溪 是信江玉山水的主支，發(fā)源于懷玉山脈南麓，全長66.5公里，流域面積500 平方公里，水庫壩址以上控制流域面積324平方公里。氣象本流域屬亞熱帶季風氣候區(qū)，處贛東北暴雨中心邊緣，氣候溫濕，雨水充 沛。多年平均降雨量1826毫米，降雨年內(nèi)分配不勻，有春汛秋旱之現(xiàn)象。多 年平均氣溫18C，蒸發(fā)量1053毫米(E601)。風向多為東北風，最大陣風六

6、級，多年平均最大風速16.0米/秒。吹程3.0 km，風向與壩線夾角48o。水文流域內(nèi)有原賁口站實測兩年徑流資料，鄰近流域玉瑯溪峽口水文站有九年 實測徑流資料。利用兩站徑流資料，推求水庫壩址水文資料?，F(xiàn)將水文計算成果和其它有關資料匯總如下：(1)代表性流量及洪量由降雨徑流相關求得壩址處多年平均徑流總量3.97億立方米，徑流深12.26 毫米，多年平均流量12.6秒立米.。本流域集水面積小，坡陡流急，洪水具有匯 流快，歷時短的特點，壩址設計洪水由暴雨入庫單位線求得，三百年一遇洪峰 2533秒立米，三日洪量1.7億立米，千年一遇洪峰2895秒立米，三日洪量1.93 億立米，可能最大洪水根據(jù)江西省可

7、能最大暴雨及頻率暴雨圖集計算，用 入庫單位線求得，可能最大洪水，洪峰為5393秒立米，三日洪量3.37億立米。（2）泥沙及冰情本流域無實測泥沙資料，移用玉山水上饒站資料求得壩址處多年平均輸沙 量9.08萬噸。本庫內(nèi)冰情不嚴重，可不加考慮。2、工程地質（a）區(qū)域地質概況本區(qū)處在下?lián)P子地槽浙西地向斜之西南端，北緣靠近波陽地背斜，南部為 華夏地塊浙向隆成區(qū)，為浙西地向斜和石橋球川倒轉復向斜之內(nèi)。出露地層 有古生代奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和石炭二迭系、中生代出露、白堊 系、新生代第四系。樞紐區(qū)以正長斑巖、凝灰?guī)r、頁巖、砂礫巖為主。流域地 下分水嶺高程均高于水庫最高水位，庫區(qū)無滲漏之可能。庫區(qū)及樞

8、紐區(qū)山坡基 本穩(wěn)定。（b）壩址工程地質條件主壩壩基組成巖石為下石炭砂礫巖與紫紅色泥質砂頁巖石層及中石炭紀砂 礫巖，石英砂巖與泥質炭質頁巖，巖性亦以互層出現(xiàn)。其中砂礫巖、砂巖為矽 質膠結，性堅硬，力學性能較佳。在河床及河漫灘部位之土壩基是由57米的 砂礫石組成，壓縮系數(shù)小，左岸臺地部位為天然粘質土及砂礫石充填粘土覆蓋 層，下部仍為砂礫石層。主壩左岸山坡較為平緩，山坡角約為200，且山頭較 矮，邊坡穩(wěn)定條件好，主壩右岸山坡較陡，山坡角約為350370，山頭較高， 但據(jù)地質人員分析，邊坡無大塌滑之可能。根據(jù)2001年頒發(fā)的中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，本區(qū)地震動峰值加速度小于0.05g，地震動反應譜特征周期

9、為0.35s，區(qū)域穩(wěn)定性較好，可不作地震設防。3、筑壩材料及物理力學性質(a)筑壩土料場的選擇與設計1、防滲土料的選擇、防滲土料的一般要求防滲土料必須具備與其使用目的相適應的工程性質，如防滲料應有足夠的 防滲性和一定的抗剪強度，高土石壩心墻料還應具有低壓縮性。防滲土料還應 具有長期穩(wěn)定性、有充足的抗管涌能力，地震時不產(chǎn)生過大的孔隙壓力等。、防滲土料質量要求粘粒含量：15%30%；塑性指數(shù)：10%20 %；滲透系數(shù)：10-5cm/s，小于壩殼料100倍；有機質含量：2%；水溶鹽含量：3%(易溶鹽和中溶鹽的總量)；天然含水量：最好與最優(yōu)含水量或塑限相近；擊實后密度：大于天然密度。、選定防滲土料時一

10、般考慮的原則、土的防滲性土料的滲透系數(shù)小于1 x 10-4cm/s，即認為滿足要求；、土的抗剪強度一般壩體土料強度均能滿足要求；如基礎有軟弱夾層，則壩體的危險滑動 面多為和軟弱面聯(lián)成整體的滑面，此時要求土料有較高強度。、土的壓縮性一般要求壩體底部土料要有低壓縮性。要求非浸水和浸水飽和的壓縮系數(shù) 不要相差很大，濕險性能很強。拉應力區(qū)的土應有較高的抗剪斷凝聚力，同時 在變形特性上，防滲料與棱體料的差值要盡量少，以減少拱效應和使壩體內(nèi)應 力分配均勻。、滲透穩(wěn)定性在滲透水作用下要有較高的抗管涌能力和較高的抗沖蝕能力，擬做模擬實 際滲透作用下的試驗，加以判別。、優(yōu)先選用天然含水量和最優(yōu)含水量相近的土料選

11、用天然含水量的最優(yōu)含水量相近的土料將便于施工，二者相差大，則需 加水或翻曬。如在多雨潮濕地區(qū)筑壩，降低含水量困難，可選用天然含水量稍 高于最優(yōu)含水量，但不應超過3%，以不影響施工為準。對于天然含水量低于最優(yōu)含水量的土，不宜低于2%。、仔細研究顆粒級配a、粘粒(d5;曲率系數(shù)(Ced302/d10Xd60)=13，認為級配良好；d、如遇兩種土料均能滿足要求，則應選用粒徑范圍較寬的土料。、土的膨脹量、膨脹力和體縮遇膨脹量、膨脹力及體縮較大，應做礦化分析，當粘土礦物以蒙脫石和伊 里石為主時，必須充分論證，工程中要采取措施。、水溶鹽、有機質含量水溶鹽含量是指易溶鹽和中溶鹽的總量，以重量計不大于3%；有

12、機質含 量(按重量計)，對心墻壩和斜心墻壩不大于2%。、綜合研究土料性質在土料選擇中，應綜合研究土料性質，不可過分強 調(diào)某一特性，因為各種因素的常常是互相矛盾的，如土的含粘粒高，防滲性和 可塑性好，但強度低；壓縮性大，施工較困難。(b)反濾料、過濾料及排水料的選擇1、反濾料、過濾料及排水料一般技術要求使用的石料或礫石料是堅硬未經(jīng)風化與溶蝕的材料，并應耐風化且不易為 水所溶解；其顆粒組成必需滿足不穿越和排水條件好；沒有塑性。2、質量技術要求反濾料、過濾料及排水料的材料，可使用礫、礫卵石、角礫碎石和破碎巖 石、天然沖擊層、山麓堆積物以及開挖出級配良好的小石塊。級配：盡量均勻、 要求一層的粒組不鉆入

13、另一層粒組的孔隙中去，最小粒徑0.1mm含量不應超過 5%；不均勻系數(shù)W8；顆粒中無片狀、針狀、堅硬抗凍；含泥量3%；滲透系數(shù) 5.8 X 103 cm/s。（c）筑壩材料的物理力學性質樞紐區(qū)附近土料、石料相當豐富，其儲量大大超過建設所需，唯砂料需到 工程下游十多公里外的河道采供。其物理力學特性如下：1、壩基質量評價壩基粘土截水槽與基巖接觸面J） =4,壩基砂卵石層平均干容重1.65t/m3, 允平均飽和容重2.00t/m3,平均浮容重1.00t/m3,滲透系數(shù)為1.1 X 10-2cm/s。2、壩體質量評價大壩設計為均質土壩，壩體填土為粘土，經(jīng)試驗得出：壩體填土平均濕容 重1.95t/m3,

14、平均干容重1.63t/m3,平均飽和容重2.00t/m3,平均浮容重1.00t/m3, 滲透系數(shù)為1.5X 10-4cm/s。3、粘土鋪蓋現(xiàn)狀質量評價經(jīng)試驗得出粘土鋪蓋平均干容重1.62t/m3,平均飽和容重2.00t/m3,平均 浮容重1.00t/m3,粘土鋪蓋滲透坡降J）允=8,粘土鋪蓋與截水槽滲透系數(shù)為 1.5X 10-6cm/s。有關各土層物理力學指標值見下表1.1。表1.1材料容重和抗剪指標、指標部位容重（t/m3）抗剪指標r干r濕r飽r?。ǘ龋〤 (kg/cm2)壩身粘土1.631.952.001.00200.2風化料1.631.832.001.0021.70.2粘土鋪蓋1.622

15、.001.0020.80.28砂卵石層1.652.001.00300二、水庫工程特性與建筑級別1、洪水標準設計洪水重現(xiàn)期300年一遇，校核洪水，大壩和副壩采用可能最大洪水， 溢洪道和引水系統(tǒng)按重現(xiàn)期1000年一遇。2、水庫庫容水庫總庫容2.489億立米，調(diào)洪庫容0.479億立米，防洪庫容0.152億立 米，死庫容0.76億立米，調(diào)節(jié)庫容1.25億立米，庫容系數(shù)0.315。3、水庫水位及流量水庫正常蓄水位94.00米，設計洪水位（300年一遇）96.11米，相應的 最大下泄流量為2466m3/s；校核洪水位（1000年一遇）96.19 m，相應的最大 下泄流量為2484m3/s。三、工程規(guī)模根據(jù)水庫總庫容2.489億立方米，在110億立方米之間，工程規(guī)模為大 （2）型，工程等別為二等。壩體剖面設計1、壩高壩高約54m，采用三級變坡。上游壩坡：14.0； 1；。下游壩坡：1；。馬道：第一級馬道高程為，第二級馬道高程為。2、壩寬壩高在30m70m之間為中壩，所以壩寬選為8m。3、壩頂超高（a）壩頂超高計算為16.0米/秒，風速修正系數(shù) 取1.0，D為3000m，所以 。對內(nèi)陸峽谷水庫，當、時，波浪的波高和平均波長可以官廳水庫公式： 、 算得一為累積頻率5%的波高 =0.76m。=8.44m。為 12m、一0.1=0.007858采用砌石護面，取0.75, =1.47,所以 取1.0