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水工建筑物土石坝设计

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坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、降低浸润线控制渗透坡降的要求,同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面的要求.该坝体采用粘土心墙,心墙的顶部宽度取为4m(满足大于3m机械化施工要求),粘土斜心墙的上游坝坡的坡度为1:0.15~1:0.25之间,本设计取为1:0.15,底宽为5+(380.8-354.6)*0.15*2=12.86m。心墙的顶部高程以设计水位加一定的超高(超高0.6m)并高于校核洪水位为原则,最终取其墙顶高程为380.8m,墙顶的上部预留有0.5m的保护层。 (2)、坝基防渗体

坝址河床的砂砾石层深度不是很大,垂直防渗设置截水槽。截水槽贯穿整个河床并延伸至两岸。截水槽底宽由回填土料(与大坝防渗体相同)的允许渗透坡降确定。则底宽为,取为5.0m(大于机械施工的最小宽度3.0m),边坡坡度选为1:1.2。

第五章、渗流计算

土石坝的渗流计算主要确定坝体的浸润线的位置,为坝体的稳定分析和布置观测设备提供依据;同时确定坝体与坝基的渗透流量,以估算水库的渗漏损失,而且还要确定坝体和坝基渗流区的渗透坡降,检查产生渗透变形的可能性,以便取适合的控制措施。 5.1、计算方法

(1)选择水力学法解土坝渗流问题。假定渗透水流为渐变流,过水断面上各点渗透坡降和渗透流速都是相等的,将坝体分为若干段,

根据坝内各部分渗流状况的特点,应用达西定律近视解土坝渗流问题。计算如下:

(H1+H2)2?(h+T)2q1?k12?

h2?H22q2?k22(L1?m2H2)

q3?k3(h?H2)TL1?0.44T

. 由于沙砾料渗透系数较大,防渗体又损耗了大部分水头,逸出水与下游水位相差不是很大,认为不会影响逸出高度;对于岸坡断面,下游水位在坝底以下,水流从上往下流时由于横向落差,此时实际上不是平面渗流,但计算仍按平面渗流计算,近视认为下游水位为零。由于河床冲积层的作用,岸坡实际不会形成逸出点,计算时假定浸润线末端即为坝址。

5.2、计算断面及计算情况的选择

对河床中间断面I—I(1),及左右岸坝肩处的两典型特殊断面II—II(2)、III—III(3)进行渗流计算,计算主要针对正常蓄水及设计洪水时进行。 5.3、计算结果:

计算情况 正常情况 计算项目 上游水深H1 下游水深H2 (m) 1 2 3 1 2 3 25.2 16.0 6.6 0.1 0 0 26.2 14.9 4.7 0.2 0 0 设计情况 逸出水深h (m) 渗流量q(m3/d.m) 总渗流量Q(m3/d) 1 2 3 1 2 3 7.98 6.174 1.960 0.248 0.064 0.009 12.05 8.30 5.536 2.445 0.131 0.069 0.051 14.18 5.4、成果分析与结论

该坝的总渗流在正常蓄水时为12.05m3/d,设计洪水时为14.18m3/d,与同类工程相比是很小的,说明把基本不会存在什么渗漏问题,设计合理。

第六章、稳定分析计算

6.1、 计算方法

在正常水位工况时(稳定渗流期)取下游坝坡的一个滑移面核算土石坝的稳定。斜心墙坝的下游坝坡滑动时形成近于圆弧形滑动面。运用瑞典圆弧法(不考虑土条间的作用力)计算土坡出最小安全系数,并据此确定出土坝的滑移面。 6.2、 计算结果

下游坝坡圆弧滑动面计算结果如下所示:

由计算所得滑动安全系数Kmin=1.38,大于1.25,故其正常水位工况时安全系数满足设计要求。 6.3、稳定成果分析

由于下游坡较缓,正常情况Kmin=1.38,坝的稳定安全系数满足要求,维持原拟订的剖面。

第七章、基础处理部分

7.1、河床部分

砂砾石地基主要是解决渗流问题。可分为垂直防渗和水平防渗。 (1)垂直防渗控制方案可以参照第四章讲到的坝基防渗体。【坝址河床的砂砾石层深度不是很大,垂直防渗设置截水槽。截水槽贯穿整个河床并延伸至两岸。截水槽底宽由回填土料(与大坝防渗体相同)的允许渗透坡降确定。则底宽为,取为5.0m(大于机械施工的最小宽度3.0m),边坡坡度选为1:1.2。】

(2)水平防渗控制方案。由于站址处粘土的渗透系数为4.73×10-6 cm/s,大于铺盖填土要求的渗透系数1.0×10-6 cm/s,故不能使用该地材料进行铺盖防渗。 7.2、坝肩处理

坝肩两岸为覆盖层及弱风化岩层,深约4m,承载力较好,但是透水性较差,故坝肩处理的主要任务也是防渗。可以采用帷幕灌浆提高岩层的不透水性,减少坝基的渗漏量。

第八章、细部构造设计

8.1、坝的防渗体,排水设备

具体的防渗措施按照上面的设计为主;下游戗道设置排水沟,并在坝坡设置横向排水沟以汇集雨水,岸坡与坝坡交接处也设置排水沟,以汇集岸坡雨水,防止雨水淘刷坝坡。

8.2、护坡设计

上游护坡用砌石,因其抵御风浪的能力较强,下游坝面直接铺上20cm 的石料作为护坡。上游护坡上做至坝顶,下做至死水位以下362m。 8.3.坝顶布置

坝顶设置碎石路面,坝顶向下游设1%横坡以便汇集雨水,并设置纵向排水沟,经坡面排水排至下游,坝顶设置拦杆以便安全。

水工建筑物土石坝设计

坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、降低浸润线控制渗透坡降的要求,同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面的要求.该坝体采用粘土心墙,心墙的顶部宽度取为4m(满足大于3m机械化施工要求),粘土斜心墙的上游坝坡的坡度为1:0.15~1:0.25之间,本设计取为1:0.15,底宽为5+(380.8-354.6)*0.15*2=12.86m。心墙的顶部高程以设计水位加一定的超高(超高0.6m
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