水工建筑物课程设计.doc
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2、0一、地形、地质情况0二、水位资料0三、气象资料0四、筑坝材料及坝基砂砾石物理力学性质(见附表)0五、其它1芦饲术埋络帘搏科栋寒深虱贞颠刻跟侣败椰俩未肄考浩帝脸针瘦轮麦戊谩畔提寸扭桶可帧无佩蔫啊班搪芳手贱舔呆钦慌称玛赖耸许饯讳仔盲足聘刊焉泰域颤连僳哦何舒民辜省幼涝怯酗敖正呢弃兔前甭追涡筹我赵毋妇乱况捡嵌换吱芬瘩绦忠钱惜漫残酒胳糠玫粥也舞姿拧煞括压歪涂涂戮溪殷舶塌滨樱申晤督潘筋辰弃测冒幂冈窟冤烂尖沸讽塞憎妒晓贮罢将逮卖练些揩渊颖遁蓉存将献挨叶巧柿渭壕咕躇坝齐拽刨芽角霖晓蛤遗孔柠伦假燥烤陌碗毗区酶扛掣硬暮茨菱粕壁饺晰恕眨曰隐麓基迎父哟爽侈蹋禹燃西拾对泼渐节佳婿诚猩龟铜洼窑货定苏乖努瘟骑燥舀凶秧张氨
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4、目 录第一章 设 计 基 本 资 料0一、地形、地质情况0二、水位资料0三、气象资料0四、筑坝材料及坝基砂砾石物理力学性质(见附表)0五、其它1第二章 土 坝 设 计0一、基础处理:0二、坝体剖面拟定:0(一)确定坝顶高程。0(二) 确定坝顶宽度7(三) 确定坝坡和马道7(四) 排水体8(五) 截水槽设计9三、渗流计算9(一)碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)规定9(二)土石坝渗流分析的目的9(三)渗流计算10四、稳定性计算11(一)碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)规定:11二、具体计算步骤12第三章 细部构造设计0一、坝顶构造0二、上、下游护坡0三、坝面排水1四、反滤层
5、1第四章 地基处理与两岸的连接0第一章 设 计 基 本 资 料一、地形、地质情况 坝址处河床宽约190米,坝轴线处河床最低高程为306米,河床覆盖层上层为湿陷性黄土夹杂有砾石,下边为砂砾石层,坝址岩体为花岗岩,透水性很小。详见坝轴线地质剖面图。二、水位资料 死水位325m 正常蓄水位338m 坝前水深32m 设计洪水位(1%)341m 坝前水深35m 校核洪水位(0.1%)342m 坝前水深36m 正常蓄水时下游水位306m 校核洪水位时下游水位313m三、气象资料 多年平均最大风速12m/s 冻土深1.2m 四、筑坝材料及坝基砂砾石物理力学性质(见附表)表1.1 物理力学性质指标项目比重含水
6、量%湿容重t/m3饱和容重t/m3浮容量t/m3凝聚力kg/cm2内磨擦角渗透系数cm/s粘 土2.69171.932.051.050.21/0.1820/170.610-5砂砾土2.651.982.061.0636210-2坝基砂砾石2.651.681.980.9831210-2堆 石2.072.002.101.1040注:内磨擦角及凝聚力中分子为水上数值,分母为水下数值。 五、其它 工程等级:枢纽为二等,建筑物为二级; 水库吹程:1公里; 地震基本烈度:7度。第二章 土 坝 设 计一、基础处理:1、 清基:清除河床覆盖层上层的湿陷性黄土,并将砂砾石向下开挖0.3米,使土坝建立在砂砾石地基上
7、,清除河床左岸表层的覆盖层。2、 削坡:河床左岸岩石良好,清除表面风化的岩石后,直接填土筑坝。河床左岸岩体较陡,可能造成岸坡坝高变化剧烈,引起坝体不均匀沉降,需进行削坡处理,根据碾压式土石坝设计规范SL274-20017.1.4规定岩石岸坡不应陡于1:0.5,削坡后的坡度可取1:0.75.二、坝体剖面拟定:(一)确定坝顶高程。1. 计算依据碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)第3.5节及附录A有关规定。2. 已知参数2.1水库水位及坝迎水面前水深H正常蓄水位(m):338正常蓄水位时坝前迎水面前水深(m):32设计洪水位(1%)(m):341设计洪水位时坝前迎水面前水深(m):35校核
8、洪水位(0.1%)(m):342校核洪水位时坝前迎水面前水深(m):36正常蓄水位(地震)(m):338正常蓄水位(地震)时坝前迎水面前水深(m):322.2气象资料及风区水域平均水深Hm多年平均年最大风速W10(m/s): 12正常蓄水位情况Hm(m): 32计算风向与坝轴线发现夹角(): 0设计洪水位情况Hm(m): 35风区长度D(m): 1000校核洪水位情况Hm(m): 36表 2.3其他参数大坝级数: 2大坝上游坝坡m: 3.30上游坝坡护面类型代码: 2综合摩组系数k: 0.0000036注:碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)5.35规定,设计风速的取值应遵循下条规定:
9、(1)正常运行条件下的1级、2级坝,采用最大多年平均风速的1.52.0倍;(2)非常运行条件下,采用多年平均年最大风速。本设计建筑物为2级,对于正常运行条件下,可取W=(1.52.0)*12=1.5*12=18 m/s表2.4 波高h及品均波长Lm水位(m)波高h(m)平均波长Lm(m)正常蓄水位0.6157.074设计洪水位0.6157.074校核洪水位0.3714.713正常蓄水位(考虑地震) 0.3714.713(2)按规范附录上A.1.7及1.8条的规定,根据不同的gD/W 和hm/Hm值的规范课按规范表A.1.8求取平均波高hm;表2.5 不同累计频率下的波高与平均波高的比值(hp/
10、hm) P(%)hm/Hm 1510012.421.951.71010.22.31.871.64表2.6平均波高hm水位(m)gD/ W假设hm/Hm根据假设要求的hm(m)根据假设要求的hm/Hmhm(m)正常蓄水位202500.10.3150.00980.315设计洪水位202500.10.3150.0090.316校核洪水位202500.10.1900.00520.187正常蓄水位(考虑地震)202500.31.861.61表2.12 设计爬高R计算结果表水位(m)大坝级别hm/H平均爬高Rm设计爬高R正常蓄水位20.00980.4390.979设计洪水位20.0090.4390.979
11、校核洪水位20.00520.2760.615正常蓄水位(考虑地震)20.00590.2780.6205 风壅水面高度e的确定按规范A.1.10条,风壅水面高度公式(A.1.10)计算: (A.1.10)式中:K综合摩阻系数,K=0.0000036D风区长度(m),D=1000计算风向与坝轴线法线夹角,=0W计算风速(m/s)Hm风区内水域平均水深表2.13 风壅水面高度e计算结果表水位(m)KD(m)W(m/s)Hme(m)正常蓄水位0.00000361000018320.0019设计洪水位0.00000361000018350.0017校核洪水位0.00000361000012360.000
12、7正常蓄水位(考虑地震)0.00000361000012320.00086 安全加高A的确定按规范5.3.1条,安全加高A根据大坝级别规范表5.3.1确定。表2.14安全加高A值表坝的级别2设计正常蓄水位1.0设计洪水位1.0校核(山区、丘陵区)校核洪水位0.5正常蓄水位(地震)正常蓄水位(地震)1.57 超高y的确定按规范5.3.1条,坝顶在水库静水位以上的超高y按规范公式(5.3.1)计算: y=R+e+A表2.15坝顶超高y计算成果表水位(m)ReAY正常蓄水位0.9790.00191.01.981设计洪水位0.9790.00171.01.981校核洪水位0.6150.00070.51.
13、116正常蓄水位(地震)0.6200.00081.52.1218 坝顶高程(或防浪墙顶)确定(1)按规定5.3.3坝顶高程等于水库井水位与坝高之和,应按下列运用条件,取其大值:1 设计洪水位加正常运用条件的坝顶高程;2正常蓄水为加正常运用条件按的坝顶超高;3校核洪水位加非常时期运用条件的坝顶超高;4 正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高,按规范5.3.2规定加地震安全高度。(2)按规定5.3.4条,当坝顶上游侧设有防浪墙时,坝顶超高可改为对防浪墙的要求。但此时在正常运用时期条件下,坝顶应高出静水位0.5m。在非常时期条件下,坝顶应不低于静水位。表2.16坝顶高程的确定表计算情况项目水库静水位(
14、m)坝顶超高y(m)坝顶高程(m)取值正常蓄水位3381.981339.981343.2设计洪水位3411.981342.981校核洪水位3421.116343.116正常蓄水位(地震)3382.121340.121 结论:坝顶上游侧设1.0m高的防浪墙,墙顶高程为343.2m,坝顶高程为342.2m。二 最低坝底高程的选择筑坝时清除河床覆盖层上的湿陷性黄土,将沙砾石向下开挖0.3米,即最低筑坝高程为306米。(二) 确定坝顶宽度1.我国碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)要求高坝的坝顶最小宽度为1015m;中低坝的坝顶最小宽度为510m。 2.坝顶最小宽度也可采用经验公式计算。 (a
15、)当坝高在30m100m时,Bmin = 0.1H ;(b)当坝高大于100m时, Bmin = H 0.5 .本设计中坝体高度为36m,属于中低坝,所以可以确定坝顶宽度为:8m(三) 确定坝坡和马道坝坡可根据课本上的经验值取1:21:4,但是最终值要根据稳定计算核定。本课程设计可作上游一次、下游两次变坡并设置马道。碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)5.2.5规定:上、下游坝坡马道的设置应根据坝面排水、检修、观测、道路、增加护坡和坝基稳定等不同需要确定。土质防渗体分区坝和均质坝上游坡宜少设马道。马道宽度应根据用途确定,但最小宽度不宜小于1.50m。本设计中:上游不设变坡,坡率分别为1
16、:3。下游设变坡一次,坡率分别为1:2.5和1:3,边坡均为宽2m的马道。(四) 排水体碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)规定:5.7.7棱体排水设计应遵守下列规定:1、顶部高程应超出下游最高水位,超过的高度,1级、2级坝应不小于1.0m,3级、4级和5级坝应不小于0.5m,并应超过波浪滑坡面的爬高;2、顶部高程应使坝体浸润线距坝面的距离大于该地区的冻结深度;3、顶部宽度应根据施工条件及检查观测需要确定,但不宜小于 1.0m;4、应避免在棱体上游坡脚处出现锐角。常用的坝体排水形式有以下几种:1、贴坡排水:贴坡排水结构简单,用石料较少,且便于观察和检修,可防止渗流溢出处的渗透破坏,保护
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