土石坝课程设计

2) 堆石料场 堆石料位于Ⅱ坝址上游右岸�堆石料主要为印支�燕山期(rπ 5)暗紫色
弱�微风化细粒花岗斑岩、三叠系上统歪古村组(T3Wb)灰白色弱�微风化石英闪 长玢岩�坚硬、块度好�力学强度高�有用层厚度约 110m�有用层储量 865.7 万 m3�无用剥离量 44.2 万 m3�料场坡脚河道左岸为老君山公路�交通较为便利� 距Ⅱ坝址 1.2km�距Ⅰ坝址 3.7km。经取 4 组大样试验�主要物理力学指标为� 天然密度 2.03g/cm3�比重 2.66�含泥量≤3%�控制干密度 2.01g/cm3�孔隙率 24.4%�渗透系数 K 平均为 5.06×10-2cm/s�压缩系数 a0.1�0.2≤0.011MPa-1�
坝顶安全超高 d 的计算公式为� d � ha � e � A
其中风浪引起的坝前水位壅高� e � KV 2 D cos � /(2gH m )
�因为 m=3.25� 波浪在坝坡上的爬高� ha � K � K w[hL /(1 � m2 )]1/ 2
式中� ha -最大波浪在坝坡上的爬高�m e -最大风浪引起的坝前水位壅高�m A -安全加高�m K -综合摩阻系数(可取 3.6 �10�6 ) V -设计风速� m/ s �取 19 m/ s � H m -库水平均水深�m�取 86.8m�
� -风向与坝轴线法线方向的夹角�取 � � 0� �。 h、L -分别为设计波高�m�和波长�m� K� -坝坡糙率渗透系数�取 0.80�
Kw -经验系数�取 1.0� D-有效吹程(m)�取 3m�
坝顶高程等于水库静水位与超高之和�并分别按以下运用情况计算�取其 最大值�该坝址属于内陆峡谷地区��
四、心得体会……………………………………………… �12� 五、参考文献……………………………………………… �12�
2
一� 设计基本资料
老君山水库位于云南省××县西北部�弥沙河上游白石江上段老君山河上� 其位于横断山脉的中段�金沙江于澜沧江的分水岭地带。流域最高点 4247m�坝 址最低点 2660m。老君山河发源于老君山路路角�自北向南流经竹坪、锯木厂� 锯木厂以下转向西南流经清坪后于龙塘于美水河汇合后为白石江。全流域面积 80.6Km2�主河长 18.70Km�主河道平均坡降 0.0522。
老君山水库总库容 1200 万 m3�总供水量 1253.4 万 m3�农业供水 870.8 万 m3�灌溉面积 3.7640 万亩�工业及乡镇供水 382.6 万 m3。依据《水利水电概论 等级划分及洪水标准》�SL252-2000�,工程为中型水库�工程等级Ⅲ等�主要水 工建筑物�大坝、溢洪道、输水道、输水隧洞级别为 3 级�施工导流等临时性建 筑物级别为 4 级。 1. 地形地质资料
坝址特点 水库区地势北部、东部及南部高�西部低�为高山深切割陡坡地形�侵蚀堆 积地貌�库区为峡谷地形�两岸坡高而陡�库形条件差。主要出露三叠系上统古 村组�T3w�及印支一燕山期火成岩地层。库区水文地质条件简单�厚层至块状花 岩斑岩、石英玢岩赋存裂隙水�属裂隙透水含水岩组�透水性强�主要为中等透 水。库区两岸地下水位出露较高�属地下水补给水库。库区内植被较好�库岸无 大的坍塌、滑坡、泥石流等不良物理地质现象。但两岸山坡陡斜�冲箐沟发育� 岩石风化较强�小型坍塌现象较多。对筑坝材料资料的分析得知��1�防渗料场 位于坝址上游左岸箐口坡脚一带�地形坡度 10�20º�相对平缓�老君山公路从 其附近通过�距坝址约 2km�开采及运输条件便利�防渗土料为第四系全新统残 坡积(el+dlQ)褐红、褐黄色含砂砾石粘土�主要为中、高液限粘土�厚度一般约 3� 6m�有用层储量为 120 万 m3�无用剥离量为 12 万 m3�经取样试验�主要的物理 指标和力学指标均能满足要求��2�堆石料位于Ⅱ坝址上游右岸�堆石料主要为 印支�燕山期(rπ 5)暗紫色弱�微风化细粒花岗斑岩、三叠系上统歪古村组(T3Wb) 灰白色弱�微风化石英闪长玢岩�坚硬、块度好�力学强度高�能满足工程要求� 有用层厚度约 110m�有用层储量 865.7 万 m3�无用剥离量 44.2 万 m3�料场坡脚 河道左岸为老君山公路�交通较为便利�距Ⅱ坝址 1.2km�距Ⅰ坝址 3.7km。 根据对以上坝址处的资料的分析�认为宜选用粘土心墙堆石坝。 2. 总体枢纽布置 根据该水工枢纽的所要求任务是灌溉和防洪�大体确定该枢纽的主要建筑物 应包括�大坝�土石坝�、溢洪道、引水隧洞、输水隧洞和电站厂房等。
土石坝设计说 明 书
目录
一、设计基本资料………………………………………… (3� 二、坝型选择及枢纽布置………………………………… �5� 三、土石坝设计…………………………………………… �5�
1、坝剖面设计……………………………………………… �6� 2、渗流分析计算…………………………………………… �9� 3、反滤层设置……………………………………………… �11� 4、稳定计算………………………………………………… �11� 5、细部构造设计…………………………………………… �11� 6、坝基处理………………………………………………… �11�
二� 坝型选择及枢纽布置
指标 灌溉、防洪
Ⅲ 2745.50 2746.80 2748.00
85 120 3 19
坝型选择根据坝址特点�各种坝型特点�比较各种坝型是否适合坝址特点确
定。枢纽布置按照便于施工�利用地形的原则�合理布置。包含水利枢纽建筑物
的确定�各建筑物适合不同地形确定枢纽布置。
1. 坝型选择
A. 正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高 h � 0.00166V05/ 4D1/3 � 0.00166�195/ 4 �30001/3 � 0.95
L � 10.4h0.8 � 10.4� 0.950.8 � 9.98
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K� � 0.80 �采用砌石护面�
K w � 1.00
�V /(gH )1/ 2 � 19 /(9.81 � 85.5)1/ 2 � 0.66 � 1 �
三� 土石坝设计
1 确定防渗料及坝壳堆石料的填筑标准
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根据防渗料场及堆石料场的资料�防渗粘土料按压实度 98%控制�堆石料按 孔隙率 20%�28%控制。
1. 坝剖面设计 1) 坝顶高程确定 坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和�应分别按以下运用情况计算�取
其最大值� A、正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高: B、设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高: C、校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高� D、正常蓄水位+非常运用条件的坝顶超高+地震安全超高�
该料场质量较好�储量丰富�开采运输条件好�交通方便�只是运距较远�单价偏高� 但反滤过渡料通过对采用坝址区附近青灰色灰岩机制与采用马登河天然砂砾料进行单价比 较�采用马登河天然砂砾料较为经济�因此�选择马登河天然砂砾料场为反滤料料场�按工 程要求筛分选用。
3. 其它设计资料 设计参数表
4
项目 枢纽任务 工程等级 正常蓄水位(m) 设计洪水位(m) 校核洪水位(m) 设计下泄洪水流量(m3/s) 校核下泄洪水流量(m3/s) 水库最大吹程(km) 设计风速(m/s)
K� � 0.80 K w � 1.00
�采用砌石护面� �V /(gH )1/ 2 � 19 /(9.81 � 85.5)1/ 2 � 0.66 � 1 �
ha � K � K w[hL /(1 � m2 )]1/ 2 � 0.8 �1� [0.95 � 9.98 /(1 � 32 )]1/ 2 � 0.79m
见提供的 CAD 工程图。 2. 筑坝材料
1) 防渗料场 防渗料场位于坝址上游左岸箐口坡脚一带�地形坡度 10�20º�相对平缓�
老君山公路从其附近通过�距坝址约 2km�开采及运输条件便利�该区主要出露 地层为三叠系中统上兰组下段浅黄、浅灰白色全�强风化泥质粉砂岩夹粉、细砂 岩夹泥质粉砂岩�防渗土料为第四系全新统残坡积(el+dlQ)褐红、褐黄色含砂砾石 粘土�主要为中、高液限粘土�厚度一般约 3�6m�有用层储量为 120 万 m3� 无用剥离量为 12 万 m3�经取样试验�主要物理指标�比重为 2.76�粘粒含量为 17�49.97%�多数在 40%以下�有效粒径<0.001mm�含有少量砾石�大于 5mm 粒径含量≤24.46%�大于 2mm 粒径含量≤38.93%�不均匀系数平均>137.5�土 料颗分包络曲线见下图 5-1�土料塑性指数 Ip 为 10.1�21.8�大部分在 20 以内� 自由膨率≤16.88%�最优含水量平均为 24.83%�天然含水量平均为 23.3%�二 者较为接近�最大干容重平均为 1.58g/cm3�渗透系数 K 为 2.17×10-7�6.33× 10-4cm/s�能满足防渗要求�主要力学指标为�土料的压缩系数 a1-2=0.247KPa-1� 属中压缩性土�内摩擦角小值均值为 20.26º�粘聚力小值均值为 22.82KPa。
ha � K � K w[hL /(1 � m2 )]1/ 2 � 0.8 �1� [0.95 � 9.98 /(1 � 32 )]1/ 2 � 0.79m e � KV 2 D cos � /(2gH m ) � 3.6 �10 �6 �19 2 � 3000 � cos 0� /(2 � 9.81 � 86.95) � 2.28 �10 �3 m
�e 很小�所以忽略不计。�
A � 0.7m
�大坝等级为 3 级�
d � ha � e � A � 1.5m
B. 设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高 h � 0.00166V05/ 4D1/3 � 0.00166�195/ 4 �30001/3 � 0.95Fra Baidu bibliotek
L � 10.4h0.8 � 10.4� 0.950.8 � 9.98
C. 校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高 h � 0.00166V05/ 4D1/3 � 0.00166�195/ 4 �30001/3 � 0.95
L � 10.4h0.8 � 10.4� 0.950.8 � 9.98
K� � 0.80 K w � 1.00
�采用砌石护面� �V /(gH )1/ 2 � 19 /(9.81 � 85.5)1/ 2 � 0.66 � 1 �
ha � K � K w[hL /(1 � m2 )]1/ 2 � 0.8 �1� [0.95 � 9.98 /(1 � 32 )]1/ 2 � 0.79m
e � KV 2 D cos � /(2gH m ) � 3.6 �10 �6 �19 2 � 3000 � cos 0� /(2 � 9.81 � 86.95) � 2.28 �10 �3 m
e � KV 2 D cos � /(2gH m ) � 3.6 �10 �6 �19 2 � 3000 � cos 0� /(2 � 9.81 � 86.95) � 2.28 �10 �3 m �e 很小�所以忽略不计。� A � 0.7m �大坝等级为 3 级� d � ha � e � A � 1.5m
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ф =40º�C=0。颗分级配包络曲线如图 2。
图 1 粘土料颗分级配包络曲线图
图 2 堆石料颗分级配包络曲线图 3) 反滤过渡料场
工程区及附近缺天然反滤过渡料�反滤过渡料场位于白石江支流马登河下 游河段流经马登镇处�在剑兰公路以西�距Ⅰ坝址 19km�距Ⅱ坝址 21.5km�交 通方便�反滤过渡料为河道冲洪积砂卵砾砂石层�其母岩岩性主要为紫红色、灰 白色石英砂岩�粉、细砂岩及少量深灰色砂质板岩及灰岩�无针、片状颗粒及软 弱成分�含泥量较低�为 2.2%�级配良好�经取 2 组样试验�各项指标均能满 足要求�储量丰富�总储量约 90 万 m3。
水库区地势北部、东部及南部高�西部低�为高山深切割陡坡地形�侵蚀 堆积地貌�库区为峡谷地形�两岸坡高而陡�库形条件差。主要出露三叠系上统
古村组�T3w�及印支一燕山期火成岩地层。库区水文地质条件简单�厚层至块状 花岩斑岩、石英玢岩赋存裂隙水�属裂隙透水含水岩组�透水性强�主要为中等 透水。库区两岸地下水位出露较高�属地下水补给水库。库区内植被较好�库岸 无大的坍塌、滑坡、泥石流等不良物理地质现象。但两岸山坡陡斜�冲箐沟发育� 岩石风化较强�小型坍塌现象较多。