溢洪道坝体稳定计算书

溢流坝稳定计算范文溢流坝是一种主要用于防洪的重要水利工程，它通过溢流流量放大的效果，起到增大了水库的调蓄容量，减小了水库泄洪所需的泄洪流量和泄洪时间的作用。

溢流坝的稳定计算是指对溢流坝在正常运行和设计洪水情况下的稳定性进行计算和分析。

下面将从坝体的稳定性、坝基的稳定性和洪水冲击力对溢流坝的稳定性进行详细介绍：一、坝体的稳定性坝体的稳定性是指坝体在受到各种荷载作用下不发生破坏的能力。

坝体的稳定性计算主要包括坝体自重、水压、坝顶荷载和地震作用等荷载的计算。

在计算坝体的稳定性时，需要考虑坝体的几何形状、材料的力学性质和荷载的作用方式等因素。

1.坝体的自重计算：根据溢流坝的几何形状和材料的密度可以计算出坝体的自重。

2.水压的计算：计算溢流坝在水库存水时产生的水压力，一般根据库容曲线和水库的设计洪水位计算水压。

3.坝顶荷载的计算：考虑坝顶的固定物体或运动物体对坝体的荷载作用，如排污设备、溢流坝的水槽和操作工作人员等。

4.地震作用的计算：考虑地震对溢流坝的影响，需要根据地震活动区的地震波参数和溢流坝的地基土壤的特性进行计算。

二、坝基的稳定性坝基的稳定性是指坝基在受到各种作用力后不发生破坏的能力。

坝基的稳定性计算主要包括坝基的承载力和坝基下滑等稳定性计算。

1.坝基承载力的计算：考虑坝基的土壤性质、坝基的形状和坝基下方的地应力等因素，计算坝基的承载力，确保坝基的稳定性。

2.坝基下滑的计算：考虑坝基土壤的内摩擦角、坝基的重力和水力荷载等因素，计算坝基的稳定性，以防止坝基出现下滑现象。

三、洪水冲击力对溢流坝的稳定性影响洪水冲击力是指在洪水过程中水流对坝体的冲击力。

溢流坝需要能够承受设计洪水的冲击力，保持其稳定性，防止破坏。

洪水冲击力对溢流坝的稳定性影响主要取决于洪水的流量、流速、流向和冲击力的传递路径等因素。

对于溢流坝的稳定计算，需要考虑洪水冲击力对坝体和坝基的影响。

一般采用有限元分析和数值模拟的方法，结合实测数据和工程经验，对溢流坝的稳定性进行评估和计算。

1坝顶高程及护坡计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用条件计算，取其最大值：①正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；②设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；③校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。

考虑坝前水深、风区长度、坝坡等因素的不同，分别计算安全加固前后主坝及一、二、三副坝的坝顶高程。

计算波浪要素所用的设计风速的取值：正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的倍；对于非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。

根据水库所处的地理位置，多年平均年最大风速值采用15.2m/s计算。

主坝风区长度为886m，西营副坝风区长度为200m，马尾副坝风区长度为330m 采用公式法进行计算。

坝顶超高计算根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001，坝顶在水库静水位的超高应按下式计算：y=R+e+A式中：R——最大波浪在坝坡上的爬高（m）；e ——最大风壅水面高度（m）；A——安全超高（m），对于3级土石坝，设计工况时A=0.7m，校核工况时A=0.4m；加固前坝顶超高的计算1.2.1计算参数各大坝计算采用的参数见表1.2.1.1～2。

表1.2.1.1 主坝加固前波浪护坡计算参数表表1.2.1.2 西营副坝加固前波浪护坡计算参数表1.2.2加固前坝顶高程复核各坝坝顶高程计算成果见表1.2.2.1～2表1.2.2.1 主坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.1可以看出，校核工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.39m，小于现状防浪墙顶高程~17.63m ，现坝顶高程满足现行规范的要求。

表1.2.2.2 西营副坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.2可以看出，校核工况下西营副坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.125m，西营副坝现状坝顶高程~17.75m，无防浪墙，现有坝顶高程不完全满足现行规范要求。

马尾副坝，实际上是一个浆砌石防洪墙，墙后有约~3.0m宽的土坝，浆砌石防洪墙顶高程为16.50m，小于校核洪水位，所以现有坝顶高程不满足现行规范要求。

1坝顶高程及护坡计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用条件计算，取其最大值：①正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；②设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；③校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。

考虑坝前水深、风区长度、坝坡等因素的不同，分别计算安全加固前后主坝及一、二、三副坝的坝顶高程。

计算波浪要素所用的设计风速的取值：正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的1.5倍；对于非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。

根据水库所处的地理位置，多年平均年最大风速值采用15.2m/s计算。

主坝风区长度为886m，西营副坝风区长度为200m，马尾副坝风区长度为330m 采用公式法进行计算。

1.1坝顶超高计算根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001，坝顶在水库静水位的超高应按下式计算：y=R+e+A式中：R——最大波浪在坝坡上的爬高（m）；e ——最大风壅水面高度（m）；A——安全超高（m），对于3级土石坝，设计工况时A=0.7m，校核工况时A=0.4m；1.2加固前坝顶超高的计算1.2.1计算参数各大坝计算采用的参数见表1.2.1.1～2。

表1.2.1.1 主坝加固前波浪护坡计算参数表表1.2.1.2 西营副坝加固前波浪护坡计算参数表1.2.2加固前坝顶高程复核各坝坝顶高程计算成果见表1.2.2.1～2表1.2.2.1 主坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.1可以看出，校核工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.39m，小于现状防浪墙顶高程17.41~17.63m ，现坝顶高程满足现行规范的要求。

表1.2.2.2 西营副坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.2可以看出，校核工况下西营副坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.125m，西营副坝现状坝顶高程16.9~17.75m，无防浪墙，现有坝顶高程不完全满足现行规范要求。

1.基本资料1.1 水文规划资料根据调洪计算成果，后胡水库溢洪道消能防冲按30年一遇洪水标准设计，其相应下泄流量为204m3/s，50年设计洪水其相应下泄流量为234.5m3/s。

1000年洪水校核，其相应下泄流量为651.7m3/s。

1.2 溢洪道现状溢洪道位于大坝左岸，为开敞式，进口高程153.50m，下游河底高程136.00m，总落差17.50m，溢洪道总长457.4m，最大泄量651.7m3/s。

现状溢洪道一级明渠段右岸边坡进行了护砌，左岸边坡未防护，一级陡坡以下工程均未修建。

2. 设计标准本次设计溢洪道轴线结合工程现状布置进行布置，溢洪道总长度为396.581m，底宽28.0m。

溢洪道工程共分9个部分，具体设计如下。

1、进水渠段位于溢洪道桩号0+000～0+038.8之间，总长38.8m，底宽28.0m，底坡为-1/1000，底部不护砌。

进水渠段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。

2、控制段位于溢洪道桩号0+038.8～0+058.8之间，总长20m，底宽28.0m，底坡为平坡，采用M7.5浆砌石护底，厚30cm。

控制段右岸边坡维持现状护坡不变，左岸采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。

3、一级明渠段位于溢洪道桩号0+058.8～0+148之间，总长89.2m，底宽28.0m，底坡1/1000，底部在桩号0+138.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护底，厚30cm，其余不护砌。

明渠段右岸边坡桩号0+058.8～0+076之间维持现状护坡不变；右岸桩号0+076～0+148采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1:1。

明渠段左岸桩号0+058.8～0+148之间采用M7.5浆砌石护坡，厚30cm，坡度为1：1。

4、一级陡坡段位于溢洪道桩号0+148～0+198之间，长50m，底宽28m，为梯形断面，底坡1/5，落差7.85m。

坝体稳定计算一、水库水位正常蓄水位设计洪水位校核洪水位400400.5401.2二、下泄流量工况下泄流量相应下游水位P=322P=下泄流量相应下游水位三、库容总库容考虑开挖后建基面高程1.083E+09312四、地质C′f f′抗剪断凝聚力抗剪摩擦系数抗剪断摩擦系数(MP)0.40.50.85六、荷载计算（取1m坝长进行计算）1.自重w1=7873KN↓w2=13104KN↓w3=111440KN↓2.水压力PH138988KN→PH2490KN←Pv1794KN↓(水重度按9.8计算）Pv23215KN↓Pv3343KN↓3.泥沙压力PskH1296KN→PskV130KN↓4.浪压力暂不计算5.扬压力扬压力包括渗透压力和浮托力两部分。

渗透压力是由上下游水位差H产生的渗流在坝内或坝基浮托力是由下游淹没计算截面而产生向上的水压力。

u16938KN↑u22911KN↑u37736KN↑u43095KN↑k=f(∑W-U)/∑P k= 1.46k′=(f′(∑W-U)+c′A)/∑P k′= 2.48坝体应力要求（1）运行期，坝体上游面最小应力要考虑两种控制标准：1.计入扬压力时要求应力大于零2.不计入扬压力时要求应力大于0.25rh坝体下游最大主应力不得大于混凝土容许应力。

（2）施工期，坝体主应力不得大于混凝土容许压应力，在坝的下游可以有不大于0应力分析：u=1352.8kp小于一般岩石极限抗压强度值30～40MPu=2209.7kp c20混凝土抗压强度指标19.5MPa50年泥沙淤积高程淤沙容重内摩擦角扬压力折减系数3308KN/m300.30.55-0.51产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；逆时针方向为正建基面宽70.8可以有不大于0.2MP的拉应力。

5.10.2右岸溢洪道土质边坡稳定分析
（1）引用规范
《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）
《溢洪道设计规范》（SL 253-2000）
（2）地质参数
计算参数参照地质建议值，并结合同类工程确定。

本工程拟定主要计算地质参数如表5.10-7。

地质参数
表5.10-7
（3）计算工况
由于溢洪道土质边坡处于水库溢洪道水位和地下水位以上，边坡最大高度为27.40m，根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）中规定，溢洪道土质边坡抗滑稳定计算可分正常和非常两种工况计算。

正常运行工况：边坡土体自重+建筑荷载自重；
非常运行工况：边坡土体自重+建筑荷载自重+暴雨。

（4）计算方法
本次设计采用简化毕肖普发法进行边坡抗滑稳定计算，计算软件可采用理正岩土计算软件。

（5）计算成果
本次设计采用简化毕肖普发法进行边坡抗滑稳定计算，选用了各个典型断面，按规范作了各种工况的结构计算，计算简图及计算成果详见下列各图表。

图5.10-7 典型断面1 进水口(溢0-116.15) 图5.10-8 典型断面1边坡计算结果滑弧图
图5.10-9 典型断面2 泄槽段(溢0+222.74) 图5.10-10 典型断面2边坡计算结果滑弧图
图5.10-11 典型断面3 泄槽段(溢0+292.00) 图5.10-12 典型断面3边坡计算结果滑弧图
典型断面边坡稳定计算成果表
表5.10-10
计算结果表明标准断面设计合理，边坡体在各种工况下稳定满足规范要求。

溢流堰溢洪道的溢流堰通常用混凝土或浆砌块石修建。

在非岩基上，一般采用宽顶堰型式；在岩基上，尤其是岸坡较陡的情况下，为了增大流量系数以缩短溢流前沿，减少开挖量，多采用实用断面堰的型式。

溢淹堰在平面上通常布置成直线形状，应尽可能使流向堰的水流平顺且与堰正交，并使溢洪道在平面上成直线或者曲度很小。

一、荷载（一）堰体自重（二）水压力1、梯形堰（图1）图1 梯形堰（1）（2）（3）（4）（5）式中γ－水容量，t/m；P01、P02－水平水压力，t/m；W1、W2、W3－水重，t/m。

其它符号如图8所示。

2、曲线堰（图2）图2 曲线堰作用于溢流面及反弧段上的水压力，对堰体稳定有利，但其数值不大，且较难精确确定，故可略去不计。

这时，作用于堰体上的力只考虑上下游的水压力。

上游水压力：（6）下游水压力：（7）（三）扬压力（图3）图3 扬压力计算1、上浮力W4W 4＝γh2B （8）式中 B－堰底宽度，m。

2、渗透压力W5（9）扬压力（10）式中η－作用面积和系数，即认为扬压力并不是作用在堰基的全部面积上，而只是作用在堰体和堰基结合不紧密的面积上。

η值的范围约为0.7～1。

只有当施工质量良好，保证堰体与堰基结合紧密，并且堰基岩石完整时，才可以考虑使η值小于1，一般工程设计中，大都取η＝1.当堰基有排水设施时，渗透压力为一折线（图4），此时，（11）式中 a－压力折减系数，可取为0.3～0.5.图4 有排水设施的渗透压力计算（四）尾矿压力P3（12）－尾矿压力，t/m；式中 P3γ－尾矿浮容重，t/m；fφ－尾矿的内摩擦角，°；h－尾矿压在堰上的高度，m。

（五）地震力Q在考虑地震的地区，地震力的方向取量最危险的向下游的水平力。

Q 0＝FμcW （13）式中μc－水平设计地震系数，见表；W－堰体重量；F－地震惯性力系数，一般可取F＝1.3。

表地震角ε及地震系数μc二、滑动稳定计算一般计算只考虑滑动面上的摩擦力，当滑动面水平时：（14）式中 K－抗滑安全系数，考虑地震力时取1.2，不考虑地震力时取1.3；∑W－作用于1m长堰体上所有垂直荷载的代数和；∑P－作用于1m长堰体上所有水平荷载的代数和；f－堰体与岩土地基间的摩擦系数，见相关资料。

1 溢洪道水力计算溢洪道水力计算共分以下几段：进口段、陡坡段、消能防冲段、海漫段水面线推求以及消力池段消能防冲计算等。

根据调洪演算结果，溢洪道20年一遇洪水流量Q=213.61m 3/s ，50年一遇设计洪水流量Q =249.08m 3/s ，500年一遇校核洪水流量Q =390.72m 3/s 。

溢洪道底流消能洪水设计标准按20年一遇。

1.1 计算依据（1）《溢洪道设计规范》SL253—20**。

1.2 溢洪道水面线推求1.2.1 计算方法及计算公式采用明渠恒定非均匀渐变流水面曲线的计算方法，计算公式为：Ji E E s susd --=∆式中：△s ——上、下断面间长度（m ）;i ——渠底比降;J ——上、下断面间平均水力坡度; E sd 、E su ——上、下游断面的断面比能。

1.2.2 水面线推求溢洪道水面线推求采用新疆水利厅编制的《D-7 明渠恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序》进行计算。

本程序计算时需输入起算已知断面水位及各流段的基本数据。

由明渠水流分析知，溢洪道明渠段末端即陡坡段始端将发生临界水深，把该断面作为控制断面来推求上下游水面曲线。

1.2.2.1 程序计算原理采用人工渠槽断面单位能量沿程变化的微分方程进行推求，公式如下：Jf i ds dEs-= 其差分格式为：Jf i s Es-=∆∆即：()s Jf i E E ∆⋅-+=12式中：RC vJf gv h E g v h E ⋅=+=+=222111222222αα()()()121212212121R R R C C C v v v +=+=+=其中：h 1为已知，h 2为欲求之水深 为此，将差分方程改为下列函数表达式()()()s Jf i E E h E ∆⋅-+-=212为求h 2设试算水深h 下限与h 上限，用二分法求解()下限上限h h h +=212()()()()()()h F F 2~1212~11G s J i h E E D s J i h E E h f f =∆⋅-+-==∆⋅-+-=上限上限上限若D 、G 同号，令h 上限= h 2；D=G若D 、G 异号，令h 上限= h 下限；h 上限= h 2；D=G 继续二分，直到∣h 1-h 2∣≤允许误差为止1.2.2.2 临界水深计算临界水深计算公式如下：kk B Ag Q 32=α 式中：Q ——计算流量（m 3/s ）；A k ——临界水深时的过水断面面积(m 2)；B k ——临界水深时的水面宽度(m)；G ——重力加速度，g=9.8m/s 2。