水工建筑物课程设计—心墙坝
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摘要适当修建大坝可以实现一个流域地区发电、防洪、灌溉的综合效益。
通过对扬州地形地质、水文资料、气候特征的分析,结合当地的建筑材料,设计适合的枢纽工程来帮助流域地区实现很好的经济效益。
根据防洪要求,对水库进行洪水调节计算,确定坝顶高程及泄洪建筑物尺寸;通过分析,对可能的方案进行比较,确定枢纽组成建筑物的形式、轮廓尺寸及水利枢纽布置方案;详细作出大坝设计,通过比较,确定坝的基本剖面与轮廓尺寸,拟定地基处理方案与坝身构造,进行水力、静力计算;对泄水建筑物进行设计,选择建筑物的形式、轮廓尺寸,确定布置方案。
水库配合下游河道整治等措施,可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路以及旅游景点的威胁;可为发展养殖创造有利条件。
【关键词】:坝工设计;渗流分析;稳定分析;溢洪道设计;基础处理。
AbstractAppropriate construction of dam can be achieved in a basin area of power generation, flood control, irrigation benefit. D river is located in our country southwest, through to its geological, hydrological data, climate analysis, combined with the local building materials, design suitable for the project to help the region to achieve good economic benefit. According to the requirement of flood control, flood regulation computation of reservoir, to determine the crest elevation and release flood waters building size; through the analysis, on the possible options, determine the hub of the building form, dimensions and water conservancy hub layout plan made in detail; dam design, through the comparison, determining basic profiles and dimensions, make the foundation treatment scheme and the dam body structure, hydraulic, static calculation of outlet structures; design, choice of building form, outline dimensions, to determine the layout scheme, make detail structure, hydraulic, static calculation. Reservoir with river regulation measures, can greatly reduce the flood on the downstream towns, factories and mines, rural, highway, railway and the tourist attractions of the threat; create favorable conditions for development of aquaculture.Key words: Dam design;Seepage analysis; stability analysis; spillway design; foundation treatment目录第1章基本资料 (1)1.1水文资料情况 (1)1.2径流 (1)1.3设计洪水 (2)1.4地质 (6)1.5工程参数 (13)第2章坝型选择及枢纽布置 (16)2.1坝型的选择 (16)2.2枢纽总体布置 (17)第3章调洪演算 (19)3.1调洪演算与原理方法 (19)3.2调洪演算过程 (20)第4章坝工设计 (42)4.1土石坝断面设计 (42)4.2防渗体设计 (45)第5章坝体渗流计算 (49)5.1设计说明 (49)5.2渗流计算 (50)第6章土石坝坝坡稳定分析及计算 (57)6.1荷载 (57)6.2稳定分析方法 (57)6.3计算工况 (58)6.4稳定计算 (58)6.5综合分析 (63)第7章沉降量计算 (64)7.1基本假定 (64)7.2方法与步骤 (64)7.3坝基沉降量计算 (65)第8章泄水建筑物设计 (70)8.1泄水方案与选线布置 (70)8.2溢洪道设计 (70)8.3溢洪道水力计算 (73)外文文献翻译 (84)垂直防渗加固措施(专题) (89)1.1混凝土防渗墙 (89)1.2薄壁混凝土防渗墙 (89)1.3高压喷射灌浆防渗墙 (91)1.4垂直铺塑防渗 (91)1.5冲抓套井防渗 (91)参考文献 (93)致谢 (94)第1章基本资料1.1 水文资料情况滨河现有水文测站资料精度较高的仅滨河和清水溪两站,其中滨河站位于杨舟原坝址下游约9公里,与杨舟一级下坝址区间面积397.3km2,与杨舟二级坝址区间面积160.3km2,分别占滨河站控制面积的21.5%和8.8%,该站为本次水文分析计算的设计依据站。
第一章绪论1.1 前言1.2 设计基本资料1.2.1 工程概况1.2.2 气象水文资料1.2.2.1 气象条件1.2.2.2 径流1.2.2.3 洪水1.2.2.4 泥沙1.2.2.5 冰情1.2.2.6 水化学1.2.3 工程地质条件1.2.3.1 区域地质概况1.2.3.2 库区工程地质条件1.3 设计内容1.4 设计依据土石坝设计1、土石坝设计任务书1.1、课程地位、作用:土石坝课程设计是《水工建筑物》教学中的一个重要的教学环节之一,它是高等教育中培养水利水电工程专业应用型高等专门人才的一次专题实训环节,是在定岗实践的基础上通过对典型的,有代表性的已建或在建工程的实际资料分析,结合生产实际,进行水利水电工程枢纽设计,提高专业基本技能及工作能力的一次指导性实训课程。
其任务主要有:1、通过课程设计使学生学会综合运用基础知识和专业理论知识,进行水利工程设计的方法和步骤。
2、培养学生善于运用设计图册、国家标准规范、熟悉计算方法,提高计算能力,专业绘图以及编写设计文件等基本技能。
3、提高学生分析问题、解决问题、独立工作的能力。
4、通过课程设计全面考察,了解学生在校期间的学习质量,从而发现教学中存在的问题,为进一步进行教学改革提供依据。
1.2、工程概况:水库位于G县H河支流Q河上游,控制流域面积198km2,水库总库容330万m3。
枢纽工程包括大坝和位于左岸的输水洞。
其中主坝坝高为71m,坝轴线全长265m,顶宽7m。
坝顶高程3281m,设计、校核洪水位和正常蓄水位均为3278m,大坝按三级建筑物设计,设计标准按50年一遇洪水设计,500年一遇校核。
坝址处河床为洪积、冲积砂砾石覆盖层,最大厚度13m。
在施工中进行覆盖层探深试验,平均干容重达23.5k,渗透系数为20.9~94.5m/d。
1.3、设计任务:1.3.1 坝体结构设计根据工程概况确定合理土坝形式,其中包括坝体防渗体形式及材料,坝壳材料,排水体类型,以及坝基防渗处理措施。
水工建筑物课程设计班级::学号:水工建筑物课程设计——心墙坝一、基本资料:1、河谷地形见附图。
2、天然材料。
在坝址附近3公里围渗透系数为k=10-5cm/s的土料储量丰富,砂石料分布较为广泛。
覆盖层厚度:岸坡3——5m,河床5——7m。
覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s——10-3cm/s.3、外交通。
工程紧靠公路,与铁路线相距约10公里,交通便利,不需另外修建对外临时施工道路。
4、水库规划资料。
该工程主要为下游城市和农田供水,供水工程的最大引用流量为20m3/s。
水库正常蓄水位590 m、设计洪水位592 m、校核洪水位593m。
设计洪水流量1200m3/s,下泄允许最大单宽流量18m3/s。
水库最大风速12m/s,吹程D=5km。
二、设计报告(一)土石坝的剖面尺寸与构造该工程主要为下游城市和农田供水,供水工程的最大引用流量为20m3/s。
由于该地区土料储量丰富,故采用土石坝,用坝下涵管供水,溢洪道进行泄洪。
由于该水利工程为供水工程,故土坝采用不过水非溢流土坝。
大坝坝址覆盖层厚度最大为7m,故采用帷幕灌浆处理地基,帷幕厚度取5m。
溢洪道不知在马鞍形地带,由于该设计用土石坝,故采用开敞式河岸溢洪道,布置在右岸。
1、坝顶高程:坝顶高程=水库静水位+坝顶超高,取:1) 设计洪水位+坝顶超高(正常)2) 正常蓄水位+坝顶超高(正常)3) 校核洪水位+坝顶超高(非常)4) 正常蓄水位+坝顶超高(非常)+地震安全加高中的最大值。
坝顶超高值:d R e A =++式中:d —坝顶超高,m ;R —波浪在坝坡上的设计爬高,m ;e —风浪引起的坝前水位壅高,m ;A —安全加高,m 。
1)风壅水面高度:2cos 2mKW D e gH β= 式中,K —综合摩阻系数,取63.610-⨯;D —风区长度,取吹程5km ;β—计算风向与坝轴线的法线间的夹角;m H —风区水域平均深度,设为33m ;W —计算风速,m/s ,2级坝采用多年平均最大风速的1.5—2.0倍。
水电站挡水建筑物设计之沥青混凝土心墙土石坝目录1 概况及总体布置 (16)1.1工程概况和勘测设计情况 (16)1.2工程等别设计标准 (17)1.3设计基础资料 (18)2 上水库设计 (24)2.1概述 (24)2.2主坝设计 (25)2.3副坝1设计 (40)2.4副坝2设计 (60)2.5库盆清理及库岸工程 (67)2.6边坡工程 (69)2.7渗流控制工程 (75)2.8工程量汇总 (76)2.9上水库建筑物工程管理及永久运行要求 (79)1 概况及总体布置1.1 工程概况和勘测设计情况1.1.1 工程概况云中抽水蓄能电站位于省云中县境内,工程建成后其主要任务是承担电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用和黑启动等任务。
电站安装3台单机容量200MW的可逆式水泵水轮发电机组,总容量600MW,为二等大(2)型工程。
枢纽建筑物主要由上水库、输水系统、发电厂房及上水库等4部分组成。
上水库地处云中县丰农场宽缓谷地部位,库盆底高程543.00m,东西侧均有高山隔断,山势南高北低。
坝址以上流域面积5.41km2,多年平均流量0.254m3/s,多年平均径流量为801万m3,天然水量丰富,补水条件良好。
上水库正常蓄水位567.00m,主要建筑物有主坝、副坝1、副坝2和溢洪道。
主、副坝均采用沥青混凝土心墙土石坝,坝顶高程为570.00m,坝顶宽度10.00m,最大坝高32.0m,主坝轴线长度332.00m。
输水发电系统上水库进/出水口布置在副坝1与副坝2之间半岛型山包前,上水库进/出水口布置在上水库库中右岸,距右坝肩约440m。
输水系统为1条隧洞,采用一洞三机布置,由上水库侧式进/出水口、上平洞、上斜井、中平洞、下斜井、下平洞、引水支洞、尾水支洞、尾水主洞、尾水闸门井、尾水调压井、下水库侧式出/进水口和相应的建筑物组成。
厂房采用首部式地下厂房,主要建筑物包括主厂房、母线洞、主变洞、高压电缆洞、进厂交通洞和排风洞、排水廊道、自流排水洞等,220kV地面开关站(GIS 室)、中控楼及出线场位于上下库连接公路旁。
心墙堆石坝毕业设计1. 简介心墙堆石坝是一种常见的水利工程结构,它通常用于水库、水渠和护坡等场合。
在这个毕业设计中,我们将研究心墙堆石坝的设计原理、构造要点和施工技术,并通过实际案例进行分析和验证。
2. 设计原理2.1 心墙的作用心墙是心堤的核心部分,其作用主要有以下几个方面:•加固堆石坝的整体稳定性,防止坝体滑动和破坏;•分隔堆石坝的坝体,减小水压对坝体的影响;•改善坝体的透水性能,减小渗漏量。
2.2 心墙的设计要点在设计心墙时,需要考虑以下几个要点:•心墙的高度和厚度:根据工程的具体条件和要求,确定心墙的高度和厚度,确保其满足工程的稳定性和承载能力要求;•心墙的材料选择:选择适合的石材作为心墙的材料,通常可以选择坚固、耐久且容易加工的石料;•心墙的施工方式:确定心墙的施工方法,可以选择砌筑、浇筑或者搅拌浇筑等方式;•心墙与坝体的连接方式:确定心墙与坝体之间的连接方式,通常可以选择将心墙与坝体的石块穿插连接或者使用水泥浆粘结。
3. 构造要点3.1 心墙的堆砌方法心墙的堆砌方法通常有两种:石料垛砌和低砌法。
•石料垛砌:将石块依次堆砌在心墙区域内,石块之间保持合适的缝隙,以达到提高急流通量的目的。
这种方法适用于石块较大且形状规则的情况。
•低砌法:将石块分层堆放,每层石块之间保持适当的间隔,以增加心墙的稳定性。
这种方法适用于石块较小或形状不规则的情况。
3.2 心墙与坝体的连接方式心墙与坝体之间的连接方式通常有以下几种:•石块穿插连接:将心墙的石块与坝体的石块穿插连接,使其形成一个整体结构。
这种连接方式适用于石料较大、块状的情况。
•水泥浆粘结:使用水泥浆将心墙的石块与坝体的石块粘结在一起,形成一个坚固的连接。
这种连接方式适用于石料较小、颗粒状的情况。
4. 施工技术4.1 心墙的施工步骤心墙的施工步骤通常包括以下几个环节:•基坑开挖:根据设计要求,挖掘心墙的基坑,确保基坑的形状和尺寸满足工程要求;•地基处理:对基坑的地基进行处理,如夯实、加固等,以保证基坑的稳定性;•石料运输:将选择好的石料运送到施工现场,准备进行心墙的堆砌;•心墙的堆砌:按照设计要求和施工图纸,进行心墙的堆砌,注意保持堆砌的坚实和规整;•连接处理:根据设计要求,选择适当的连接方式,进行心墙与坝体之间的连接处理。
大工19春《水工建筑物课程设计》模板及要求【答案】水利水电工程一级1.3.2坝型:混凝土重力坝1.3.3坝高:84.9m1.3.4坝长:374.5m1.3.5坝顶宽度:8m1.3.6坝基宽度:60m1.3.7坝顶高程:84.9m1.3.8最大坝宽:60m1.3.9最小坝宽:20m1.4设计荷载本设计仅分析基本组合(2)及特殊组合(1)两种情况:基本组合(2)为设计洪水位情况,其荷载组合为:自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
特殊组合(1)为校核洪水位情况,其荷载组合为:自重+静水压力+扬压力+泥沙压力+浪压力。
1.5设计要点1.5.1坝体结构本工程采用混凝土重力坝结构,坝体上部采用梯形截面,下部采用矩形截面,坝顶宽度8m,坝基宽度60m,坝高84.9m,最大坝宽60m,最小坝宽20m。
1.5.2坝基处理为了保证坝体的稳定性和安全性,对坝基进行了充分的处理,包括坝基的平整、加固和防渗处理等。
1.5.3坝体防渗为了防止坝体渗漏,采用了多种措施,包括坝体加厚、防渗帷幕、排水系统等。
1.5.4坝顶设施为了方便坝顶的巡视、检修和管理,设计了坝顶设施,包括巡视道、检修道、排水系统、监测系统等。
1.5.5坝后安全为了保证坝后的安全,采用了多种措施,包括坝后监测系统、应急预案、安全教育等。
1.6设计标准本工程设计采用国家现行规范和标准,包括《水工混凝土结构设计规范》、《水工混凝土结构施工及验收规范》、《水工混凝土结构检验规程》等。
同时,还参考了国内外类似工程的设计和施工经验。
本水库的死库容为0.3亿m3,而最大库容约为5亿m3左右。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003)规定,本工程等别为Ⅱ等,工程规模为大(2)型水库。
水库主要建筑物包括挡水、泄水、引水系统进水口建筑物为2级建筑物,施工导流建筑物为3级建筑物。
在选择坝型时,需要考虑地形、地质、建筑材料和施工条件等因素。
本水库采用混凝土重力坝作为大坝型式。
摘要本设计是侧重于坝工部分以大坝挡水建筑物和泄水建筑物为主的心墙土石坝水利枢纽设计。
挡水建筑物部分:首先,通过调洪演算得到堰顶高程及溢流堰孔口净宽,及相应水位和下泄流量。
其次在对坝址处地质地形、库区经济、料场以及几种不同类型的土石坝进行技术经济等方面的分析比较的基础上,最终确定大坝为心墙土石坝,并对大坝的轮廓尺寸进行了拟定。
通过土料设计,选定了粘土及砂砾料场的位置。
选择坝体的三个典型断面对大坝进行渗流计算,画出断面流网图验算渗流逸出点的渗透坡降确定是否满足要求。
然后通过编程进行大坝稳定分析计算,最后进行坝体细部构造设计。
泄水建筑物部分:设计采用隧洞泄洪,通过隧洞的体型设计和水力计算确定了洞身尺寸及出口消能中的挑距和冲坑深度。
最后对隧洞细部及放空洞进行设计。
枢纽其余部分直接引用设计资料给定的型式和尺寸确定其在枢纽中的相对位置。
本设计完全以《碾压式土石坝设计规范》为设计依据,兼以参考了设计施工方面的有关资料和书籍。
由于知识有限,对于本设计中的不妥及错误之处,恳请批评指正。
关键词:粘土心墙土坝AbstractThe target of the design project for graduation is the design project of earth-filled dam focusing on the construction. In the design project, the main content is to define the style of the main buildings and the set of the key water control project. Here the main buildings include the dams and the sluicing buildings. The safety and the economy should be considered in the consequence for the design.It is clear that the design can be divided into three big steps: The first step is routing of flood regulation. From the results, we can know the design flood level is 2830.275m and the check flood level is 2831.425m.The second step is to design the dam.The dam which is a earth-rock one has a height of 86m at last.The mass of dam consists of gravity soil and sand. The impervious elements at the base of dam are key trench and impervious concrete wall. The key trench is at the right side of the dam, while the concrete one is at the left side, when seeing from the upstream of the dam.The third step is the last step,it is to design the spillway tunnel. Which is located with diversion tunnel and air raid shelter? All through the axis line, it all used reinforced concrete lined tunnel. At the intake it has a gate opening of size 7m×14m , with a gate of 7×13 square meters. When design we should take more attention to water-hammer, and should design the aerated slots.The achievements for the design consist of the manual drawings and the computer drawings as well as working out the corresponding direction for the design. From this graduation design, I conclude that if one wants to design the key water control project, he needs considering not only element in all aspects but also the special conceptions and ideas.Key words: clunch the aerated slots Earth-filled dam目录第一章前言 (4)第二章工程概况 (5)第三章设计条件和设计依据 (15)第四章洪水调节计算 (16)第五章坝型选择及枢纽布置 (18)第六章大坝设计 (20)第七章泄水建筑物设计 (43)第八章施工组织设计 (50)第一章前言毕业设计是我们大学在校期间最后一个全面性、总结性、实践性的教学环节,它既是运用所学知识和技能,解决某一工程具体问题的一项尝试,也是我们走向工作岗位前的一次“实战演习”。
水工建筑物课程设计班级::学号:水工建筑物课程设计——心墙坝一、基本资料:1、河谷地形见附图。
2、天然材料。
在坝址附近3公里范围内渗透系数为k=10-5cm/s的土料储量丰富,砂石料分布较为广泛。
覆盖层厚度:岸坡3——5m,河床5——7m。
覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s——10-3cm/s.3、内外交通。
工程紧靠公路,与铁路线相距约10公里,交通便利,不需另外修建对外临时施工道路。
4、水库规划资料。
该工程主要为下游城市和农田供水,供水工程的最大引用流量为20m3/s。
水库正常蓄水位590 m、设计洪水位592 m、校核洪水位593m。
设计洪水流量1200m3/s,下泄允许最大单宽流量18m3/s。
水库最大风速12m/s,吹程D=5km。
二、设计报告(一)土石坝的剖面尺寸与构造该工程主要为下游城市和农田供水,供水工程的最大引用流量为20m3/s。
由于该地区土料储量丰富,故采用土石坝,用坝下涵管供水,溢洪道进行泄洪。
由于该水利工程为供水工程,故土坝采用不过水非溢流土坝。
大坝坝址覆盖层厚度最大为7m,故采用帷幕灌浆处理地基,帷幕厚度取5m。
溢洪道不知在马鞍形地带,由于该设计用土石坝,故采用开敞式河岸溢洪道,布置在右岸。
1、坝顶高程:坝顶高程=水库静水位+坝顶超高,取:1) 设计洪水位+坝顶超高(正常)2) 正常蓄水位+坝顶超高(正常)3) 校核洪水位+坝顶超高(非常)4) 正常蓄水位+坝顶超高(非常)+地震安全加高中的最大值。
坝顶超高值:d R e A =++式中:d —坝顶超高,m ;R —波浪在坝坡上的设计爬高,m ;e —风浪引起的坝前水位壅高,m ;A —安全加高,m 。
1) 风壅水面高度:2cos 2mKW D e gH β= 式中,K —综合摩阻系数,取63.610-⨯;D —风区长度,取吹程5km ;β—计算风向与坝轴线的法线间的夹角;m H —风区内水域平均深度,设为33m ;W —计算风速,m/s ,2级坝采用多年平均最大风速的1.5—2.0倍。
算得,45.67710e m -=⨯2) 波浪爬高R 的计算:平均波浪爬高m R :当坝坡系数 1.5 5.0m =:时,m R =式中,K ∆—斜坡的糙率及渗透性系数,查表得1.0;w K —经验系数,查表得1.0;m h —平均波高,m ;m L —平均波长,m 。
平均波高与平均波长由官厅水库公式得出:15340.0166l h W D = ⇒ m h =0.63112.15 3.75220.331()m gL gD W W W-= ⇒ m L =7.25则,0.68m R m ==设计波浪爬高p R :对2级坝取累计频率1%的爬高值1%h ,不同累计频率下的波浪爬高p R ,可由m h H的值和相应的累计频率P (%)查表得出。
0.1m h H <,查表得p mR R =2.66, 0.682.660.68 1.81m p R R =∴=⨯=Q所以, 1.81p R R m ==3) 安全加高A :根据坝的级别,按表5-1选用。
土石坝的坝顶高程 单位:m选取4中运用条件中的最大值作为坝顶高程,即坝顶高程为595.31m 。
考虑水库综合利用情况,取596m ,取防浪墙高度1.2m 。
则带有防浪墙的坝顶高为596-1.2-565+5=34.8m 。
2、 坝顶构造:(1) 坝顶宽度SL 274—200J 《碾压式土石坝设计规范》规定: 高坝顶宽可选为10--15m ,中、低坝顶宽可选为5--10m。
由于该设计中无交通要求时,仅考虑抢险防汛及检修灌浆和运行管理要求,根据我省工程经验,坝顶宽度9m。
(2)坝顶构造坝顶结构与布置应经济实用,建筑艺术处理应美观大方,并于周围环境相协调。
坝顶盖面材料应根据当地材料情况及坝顶用途确定,一般采用密实的砂砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料。
该坝选用碎石做坝顶盖面。
坝顶上游侧设防浪墙,墙顶一般高出坝顶1.00—1.20m。
防浪墙应坚固不透水,用浆砌石或混凝土建造,其基础应牢固地埋入坝内,并于坝的防渗体紧密连接。
坝顶下游侧根据运用条件设路肩石作为安全防护措施。
3、坝坡构造:(1)坝坡坡度对于土质防渗体的心墙坝:当下游坝壳采用堆石时,常用坡率为1:1.5—1:2.5,采用土料时,常用坡率为1:2.0—1:3.0,当上游坝壳采用堆石时,常用坡率为1:1.7—1:2.7,采用土料时,常用坡率为1:2.5—1:3.5。
土石坝下游坝坡常沿高程每隔10--30m设置一条马道,马道宽度为1.5m,坡率相差0.2--0.5。
由于该坝坝高大于30m,最终确定上游坝坡1:3.5;下游坝坡1:3.0、1:2.5两级边坡。
下游坝高1处设置马道,宽度为1.5m。
2(2)护坡构造土石坝上、下游坡面要遭受多种外界自然因素的危害,必须设置护坡。
为了经济,应可能就地取材、施工简便、维修方便,上游护坡常用形式为砌石和堆石。
为了防止雨水集中冲刷下游坝坡,下游坝坡上应设置纵横连通的坝面排水沟系统,若下游为堆石、干砌石护坡,其下有垫层时可不设排水沟系统。
纵向(坝轴内)排水沟常设置于马道的内侧,横向排水沟间距约50—100m。
块石护坡的单层砌石的石块直径不宜小于0.2—0.35m,下面垫0.15—0.25m厚的碎石或砾石。
马道内侧应设置阻滑基脚,如果仍有滑动可能时,可在坡中设置阻滑齿墙。
4、坝体防身设置:心墙位于坝体中央或稍偏上游,由透水性很小的黏性土筑成。
心墙顶部在静水位以上的超高正常运用情况下不小于0.3—0.6,非常运用情况不得低于非常运用的静水位。
心墙顶部厚度按构造和施工要求不得小于1.0—3.0m;顶部厚度根据防身要求及土料的允许渗透坡降决定,一般不宜小于水头的1/4且不得小于3.0m。
心墙自顶到底逐渐加厚,边坡通常采用(1:0.15)--(1:0.25)。
此处取心墙坡率为1:0.2,心墙顶部宽度为6m。
5、坝基防渗设置:铺盖是均质坝体心墙或斜墙上游水平的延伸,可以延长坝基渗流的渗径,以控制渗透坡降和渗流量在允许的范围内。
铺盖土料的渗透系数应小于10-5cm/s,且至少要小于坝基透水层渗透系数的100倍以上,此坝周围的砂石料符合这一要求。
铺盖向上游伸展的长度一般最长不超过6—8倍水头,铺盖的厚度,上游端按构造要求,不小于0.5m,取为1m,向下游逐渐加厚使某断面处在顶、底水头差作用下其渗透比降在允许范围内,在与坝体防渗体连接处要适当加厚以防断裂。
铺盖上应设保护层,以防止蓄水前干裂、冻蚀和运用期的风浪或水流冲刷,铺盖底应设置反滤层保护铺盖土料不流失。
6、土坝排水设施:坝体排水用堆石棱柱体排水,它是在下游坝脚处用块石堆成的棱体。
棱体顶宽不小于1.0m,顶面超出下游最高水位的高度,对2级坝不小于1.0m,而且还应保证浸润线位于下游坝坡面的冻层以下,因下游无水,故取棱体顶高3m,顶宽2m。
棱体内坡根据施工条件决定,一般为1:1.0—1:1.5,外坡取为1:1.5—1:2.0,在此处取内坡1:1.5,外坡1:2.0。
在棱体与坝体及土质地基之间均应设置反滤层,在棱体上游坡脚处应尽量避免出现锐角。
7、反滤层和过渡层反滤层的作用是滤土排水,防止土工建筑物在渗流溢出处遭受管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面外的接触冲刷。
反滤层一般由1--3层级配均匀,耐风化的砂、砾、卵石和碎石构成,每层粒径随渗流方向而增大。
水平反滤层的最小厚度可采用0.3m;垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用0.5m。
过渡层主要对其两侧土料的变形起协调作用。
反滤层可以起到过渡层的作用,而过渡层却不一定能满足反滤的要求。
合理的反滤层设计要满足的要求:(1)被保护土层不发生管涌等有害的渗流变形,在防渗体出现裂缝的情况下,土颗粒不会被带出反滤层,而且能促进使裂缝自行愈合。
要求反滤层有足够小的孔隙,以防土粒被冲入孔隙或通过孔隙而被冲走。
(2)透水性大于被保护土层,能畅通的排除渗透水流,同时不致被细粒土淤塞而失效。
这要求反滤层必须有足够大的孔隙。
8、坝型剖面图(见图纸)(二)土石坝防渗分析渗流分析的内容包括:①确定坝体内浸润线;②确定渗流的主要参数——渗流流速与比降;③确定渗流量。
在渗流分析中,一般假定渗流流速和比降的关系符合达西定律,即1β=。
斜墙采用粘土料,渗透系数51.010/e k cm s -=⨯,坝壳采用砂土料,渗透系数21.010/k cm s -=⨯,两者相差310倍,可以把粘土斜墙看做相对不透水层,因此计算时可以不考虑上游楔形降落的水头作用。
坝体渗透计算 心墙的平均厚度:126181222m δδδ++===通过心墙的q :2212ee H h q K δ-= (1)通过下游坝壳的q :2222e h H q K L -= (2)由公式(1)、(2)相等得:22222122e e eK h H K L H h δ-=⋅-Q 下游无水,20H =,∴252221021210230e eh L h --⨯=⋅-堆石棱柱体排水体高度为3m ,计算L 的长度:4.517.4 2.5 1.514.4 3.03 1.588.2L m =+⨯++⨯-⨯=则, 2.56e h m =,5310/8.6410/e K cm s m --==⨯日222232130 2.568.64100.32/2212ee H h q K m δ---==⨯⨯=⨯日 下游浸润线方程22()(090.7)2e K h y x x q -=≤≤,210/8.64/K cm s m -==日,则坝壳浸润线方程可写为2 6.760.074y x =-(090.7)x ≤≤下游坝壳浸润线方程2 6.760.074y x =-(090.7)x ≤≤坐标点心墙浸润线方程221()(090.7)2e K H y x x q-=≤≤,5310/8.6410/e K cm s m --==⨯日 则心墙浸润线方程可写为290074.07y x =-(012)x ≤≤心墙浸润线方程290074.07y x =-(012)x ≤≤坐标点浸润线轮廓如图示:水力坡降 300.3488.2H J L === 渗漏总量约为 433.7210607.540.23/Q qL m s -==⨯⨯=渗漏量控制 Q Q ⎡⎤≤⎣⎦允许渗透变形控制: 1100%4(1)c P n =⨯- 对于不均匀系数大于5的不连续级配图,当土的细粒含量25%c P <时,只发生管涌型破坏;当35%P 时只发生流土型破坏,介于其之间时,发生过渡型破c坏。
但此题中实际资料中没有n值,故无法判断。
(三)土坝稳定性计算1、土坝失稳的形式,主要是坝坡或坝坡连同部分坝基沿某一剪切破坏面的滑动。
稳定计算的目的是核算初拟的坝剖面尺寸在各种运用情况下坝坡是否安全、经济。