说明书
摘 要
该江位于我国西南地区，本工程拦河坝为碾压式粘土心墙土石坝。由于山区水位暴涨暴落，所以设置成兴利库容和拦洪库容完全不结合，即正常蓄水位和汛限水位均为2822.5米。本设计是侧重于坝工部分以挡水建筑物和泄水建筑物为主的土石坝水利枢纽设计。
第一步，通过调洪演算得到最佳的溢流堰孔口净宽和堰顶高程方案，比较不同类型的土石坝在施工特点，技术经济等方面的优劣，最终确定大坝坝型为粘土心墙土石坝，并且初定了大坝的轮廓尺寸。然后通过土料设计，对照指标确定了砂砾料场及粘土料场的位置。再次选择坝体的三个典型断面对大坝进行渗流计算，画出流网图，校核渗流逸出处的渗透坡降确定是否满足要求。然后通过vb编程进行稳定分析，最终进行坝体细部构造设计。
第二步，进入主要建筑物设计阶段。确定出大坝的型式及坝址和坝轴线。另外确定该枢纽的组成建筑物，包括挡水建筑物、泄水建筑物、水电站厂房等。
第三步，进入第二主要建筑物设计阶段。确定出泄水建筑物的尺寸，型式和结构，定为泄水隧洞。然后进行轴线选择和水力计算，从下泄能力、净空余幅、挑距和冲刷深度等方面校核设计的可行性。最后进行细部构造设计。
第四步，进行初步的施工组织设计。确定导流标准，施工分期。定出开始日期、截流日期、拦洪日期、封孔蓄水日期、初始发电日期和竣工日期。
最后进入专题设计，隧洞衬砌应力计算，利用理正岩土分析软件，计算衬砌及配筋。
本设计以《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》为基本设计依据，外加参考了与土石坝的有关资料和书籍。由于知识有限，对于本设计中的不妥及错误之处，恳请批阅批评指正。在设计过程中得到了束一鸣，王玲玲，苏怀智等老师的知道，再次表示由衷的感谢。
本设计共历时9周。
关键词： 粘土 心墙 土坝
Abstract 目 录
第一章 前言 .......................................................................................................... 6
1.1 毕业设计的主要目的和作用 ........................................ 错误！未定义书签。 1.2 设计对象和背景 .............................................................................................. 7 1.3 设计过程与方法： .......................................................................................... 7 1.3.1 了解任务书和熟悉、分析原始资料 ............................................................. 7 1.3.2 洪水调节计算 ............................................................................................... 7 1.3.3 主要建筑物形式选择和水利枢纽布置 ....................................................... 7 1.3.4 第一主要建筑物——拦河坝设计 ............................................................... 7 1.3.5 第二主要建筑物——坝外泄水道设计 ....................................................... 8 1.4 预期效果 ............................................................................................................ 8 第二章 土石坝工程概况 .............................................................................................. 8
2.1 工程流域概况 .................................................................................................. 8 2.2 当地气候特征 .................................................................................................. 8 2.2.1 气温情况 ....................................................................................................... 8 2.2.2 湿度情况 ....................................................................................................... 9 2.2.3 降水量情况 ................................................................................................... 9 2.2.4 风力和风向 ..................................................................................................... 9 2.3 当地水文特征 ................................................................................................ 10 2.3.1 年日常径流资料 ......................................................................................... 10 2.3.2 洪峰流量资料 ............................................................................................. 10 2.3.3 固体径流资料 ............................................................................................. 10 2.4 工程地质资料 ................................................................................................ 10 2.4.1 水库地质资料 .............................................................................................. 11 2.4.2 坝址地质资料 .............................................................................................. 11 2.4.3 地质构造资料 ............................................................................................. 13 2.4.4 水文地质条件 ............................................................................................. 13 2.4.5 地震资料 ..................................................................................................... 14 2.5 建筑材料 ........................................................................................................ 14 2.5.1 料场的位置与储量资料 ............................................................................. 14 2.5.2 物理力学性质概述 ..................................................................................... 14 2.6 经济资料 ........................................................................................................ 17 2.6.1 库区经济 ....................................................................................................... 17 2.6.2 交通运输 ....................................................................................................... 17 2.7 枢纽任务 ........................................................................................................ 17 2.8 枢纽特征 ........................................................................................................ 17 2.8.1 发电 ............................................................................................................. 17 2.8.2 灌溉 ............................................................................................................. 17 2.8.3 防洪 ............................................................................................................. 17 2.8.4 渔业 ............................................................................................................. 18 2.8.5 过木 ............................................................................................................. 18 2.8.6 其它 ............................................................................................................. 18 第三章 设计条件和设计依据 .................................................................................... 19
3.1 设计任务 ........................................................................................................ 19 3.1.1 洪水调节计算 ............................................................................................. 19 3.1.2 主要建筑物型式选择和水利枢纽布置 ..................................................... 19 3.1.3 第一主要建筑物——大坝设计 ................................................................. 19 3.1.4 第二主要建筑物——泄水建筑物设计 ..................................................... 19 3.2 设计依据 ...................................................................................................... 19 第四章 洪水调节计算部分 .................................................................................. 20
4.1 洪水调节计算原理 ........................................................................................ 20 4.1.1 工程等别及建筑物级别的判定 ................................................................... 20 4.1.2 泄洪方式与水库运用方案的确定 ............................................................... 20 4.1.3 调洪演算的原理 ........................................................................................... 20 4.2 堰顶高程及泄洪孔口的确定 ........................................................................ 21 4.2.1 孔口尺寸（宽度）及堰顶高程选择原则 ................................................... 21 4.2.2 初步方案拟定 ............................................................................................... 21 4.3 调洪演算结果与方案确定 ............................................................................ 21 4.3.1 调洪演算的结果 ........................................................................................... 21 4.3.2 方案的选择 ................................................................................................... 22 第五章 坝型选择及枢纽布置概述 .......................................................................... 22
5.1 坝址及坝型选择 .............................................................................................. 22 5.1.1 坝址的选择 ................................................................................................... 22 5.1.2 坝型的选择 ................................................................................................. 23
5.1.1.1 各种比较常见的坝型比较 ................................................................. 23 5.1.1.2 土石坝各坝型的比较分析 ................................................................. 25 5.2 枢纽组成建筑物概述 ...................................................................................... 25 5.2.1 挡水建筑物部分 ........................................................................................... 25 5.2.2 泄水建筑物部分 ........................................................................................... 25 5.2.3 水电站建筑物的尺寸和位置概述 ............................................................... 26 5.3 枢纽的总体布置概述 .................................................................................... 27 5.3.1 挡水建筑物----土石坝 .................................................................................. 27
5.3.1.1 地质条件比较 ................................................................................... 27 5.3.1.2 地形条件比较 ................................................................................... 27 5.3.1.3 建筑材料比较 ................................................................................... 27 5.3.1.4 施工条件及工程量比较 ................................................................... 28 5.3.1.5 综合效应比较 ................................................................................... 28 5.3.2 泄水建筑物---泄洪隧洞 ............................................................................... 28
5.3.2.1 地质条件比较 ................................................................................... 30 5.3.2.2 水文地质条件比较 ............................................................................. 31 5.3.2.3 路线相关指标比较 ........................................................................... 31 5.3.3 其它有关建筑物 ........................................................................................... 31 第六章 大坝设计概述 .......................................................................................... 32
6.1土石坝的坝型选择 ........................................................................................... 32
6.1.1.1 均质坝 ............................................................................................... 32 6.1.1.2 堆石坝 ............................................................................................... 33
6.1.1.3 面板坝 ............................................................................................... 33 6.1.1.4 斜墙坝 ............................................................................................... 33 6.1.1.5 心墙坝 ............................................................................................... 33 6.1.2 水利枢纽工程坝型选择 ............................................................................... 33 6.2 土石坝的剖面尺寸设计 ................................................................................ 33 6.2.1 坝顶宽度 ....................................................................................................... 33 6.2.2 土石坝坝顶高程 ........................................................................................... 34 6.2.3 土石坝坝坡与戗道 ....................................................................................... 37 6.2.4 土石坝坝体排水 ........................................................................................... 37 6.2.5 土石坝坝内防渗体 ....................................................................................... 38 6.2.6 土石坝坝基防渗 ........................................................................................... 39 6.2.7 土石坝护坡 ................................................................................................... 40 6.3 土石坝土料设计 ............................................................................................ 41 6.3.1 土石坝粘性土料设计 ................................................................................... 45
6.3.1.1 计算公式 ........................................................................................... 45 6.3.1.2 计算结果 ........................................................................................... 46 6.3.1.3 土料的选用 ....................................................................................... 47 6.3.2 土石坝坝壳砂砾料设计 ............................................................................... 48
6.3.2.1 计算公式 ........................................................................................... 48 6.3.2.2 计算成果 ............................................................................................. 49 6.3.2.3 砂砾料的选用 ................................................................................... 50 6.4 渗流计算部分 ................................................................................................ 50 6.4.1 渗流计算方法概述 ..................................................................................... 51 6.4.2 典型计算断面与计算情况 ......................................................................... 52 6.4.3 计算结果分析 ............................................................................................. 54 6.4.4 渗透稳定计算部分 ..................................................................................... 54 6.4.5 成果分析与结论 ......................................................................................... 56 6.5 稳定分析计算部分 ........................................................................................ 56 6.5.1 计算方法概述 ............................................................................................. 56 6.5.2 计算程序流程图 ......................................................................................... 57 6.5.3 计算结果概述与分析 ................................................................................. 59
6.5.3.1 上游坡 ................................................................................................. 59 6.5.3.2 下游坡 ................................................................................................. 60 6.5.4 稳定成果概述与分析 ................................................................................. 60 6.6 大坝基础处理概述 ...................................................................................... 61 6.6.1 砂砾石坝基的防渗方案选择 ..................................................................... 61 6.6.2 坝基防渗墙的型式、材料及布置 ............................................................. 62 6.6.3 坝肩处理 ..................................................................................................... 63 6.7 细部构造设计部分 ...................................................................................... 64 6.7.1 土石坝坝顶布置 ......................................................................................... 64 6.7.2 土石坝防渗体和排水设施 ......................................................................... 64 6.7.3 土石坝反滤层设计 ....................................................................................... 64
6.7.2.1 被保护土为无粘性土料 ................................................................. 65
6.7.2.2 被保护土为粘性土料 ..................................................................... 66 6.7.4 护坡设计 ....................................................................................................... 70 第七章 土石坝泄水建筑物设计 ................................................................................ 75
7.1 隧洞布置方案比较与选择 ............................................................................ 75 7.2 泄洪隧洞选线与布置 .................................................................................... 75 7.3 泄水隧洞的体型设计 .................................................................................... 76 7.3.1 进口建筑物部分 ......................................................................................... 78
7.3.1.1 进口堰面曲线（以堰顶为坐标原点） ........................................... 79 7.3.1.2 闸门型式与尺寸 ............................................................................... 80 7.3.1.3 洞身断面型式和尺寸 ....................................................................... 80 7.3.2 出口消能段部分 ......................................................................................... 81 7.3.3 隧洞水力计算概述 ..................................................................................... 82
7.3.3.1 设计条件 ........................................................................................... 83 7.3.3.2 平洞段底坡 ....................................................................................... 83 7.3.3.3 洞内水面曲线 ................................................................................... 84 7.3.3.4 出口消能计算 ................................................................................... 85 7.3.4 隧洞的细部构造概述 ................................................................................... 86
7.3.4.1 洞身衬砌 ........................................................................................... 86 7.3.4.2 衬砌分缝、止水 ............................................................................... 87 7.3.4.3 灌浆、防渗与排水 ........................................................................... 88 7.3.4.3 掺气槽 ............................................................................................... 90 7.3.4.5 锚筋加固 ........................................................................................... 91 7.3.4.6 放空洞设计 ....................................................................................... 92
第八章 施工组织设计 .............................................................................................. 92
8.1 导流标准 ...................................................................................................... 92 8.1.1 导流建筑物的级别 ..................................................................................... 92 8.1.2 导流建筑物洪水标准 ................................................................................. 92 8.1.3 坝体施工期临时度汛标准 ......................................................................... 93 8.1.4 导流建筑物的封堵与水库蓄水标准 ......................................................... 93 8.2 施工导流计划 .............................................................................................. 93 8.2.1 导流方案 ..................................................................................................... 93 8.2.2 施工分期 ..................................................................................................... 94 8.2.3 导流工程规划设计 ..................................................................................... 94
8.2.3.1 断面尺寸 ........................................................................................... 94 8.2.3.2 调洪演算 ........................................................................................... 95 8.2.3.3 围堰布置 ........................................................................................... 96 8.3 主体工程施工 .............................................................................................. 97 8.3.1 有效工日计算 ............................................................................................. 97 8.3.2 主体工程量 ................................................................................................. 99 8.4 施工顺序安排 .............................................................................................. 101 8.4.1 截流前应完成的工程（导流隧洞工程） ............................................... 101 8.4.2 截流以后拦洪以前（汛期）应完成的工程 ........................................... 101 8.4.3 与封孔蓄水有关的工程 ........................................................................... 101
坝工部分以挡水建筑物和泄水建筑物为主的土石坝水利枢纽设计毕设说明书
