潘家口水利枢纽设计.doc
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1、兰州交通大学毕业设计摘 要潘家口水库位于河北省唐山承德两地区交界处,坝址位于迁西县洒河桥上游十公里扬查子村的滦河干流上。控制流域面积33700平方公里,总库容为25.5亿立方米。水库主要任务是调节水量,供天津市和唐山地区工农业及城市居民用水,并兼顾防洪和发电任务。本设计为混凝土实体重力坝枢纽设计。主要包括坝型、坝轴线选取,枢纽布置,坝体剖面设计,坝体抗滑稳定及应力分析,细部构造,地基处理等。非溢流坝上游坡率0.2,下游坡率0.71,坝顶宽度10米,坝底宽度83米,坝底高程125.0米,上游折坡点高程175.0,坝顶高程228.0米,坝长573米,最大坝高103.0米。溢流坝上游坡率0.2,下游
2、坡率0.71,坝底高程125.0米,上游折坡点高程175.0,坝顶高程210.0米,坝长343.0米,溢流坝孔数为19孔,每孔净宽15.0米。根据拟定剖面,对溢流坝、非溢流坝进行抗滑稳定及应力分析,均满足规范要求,并进行了细部构造和地基处理设计。关键词:重力坝;枢纽布置;溢流坝;地基处理。兰州交通大学毕业设计Abstract Panjiakou Reservoir is located in the two areas of Hebei province Tangshan Chengde at the junction of the dam site is located in Qianxi
3、County, ten km upstream sprinkle Bridge Yang Cha Zi village Luanhe river. Control of the basin area of 33700 square kilometers, the total storage capacity of 2550000000 cubic meters. The main task is to regulate water, for Tianjin city and Tangshan area industry and agriculture and city residents of
4、 the water, and both flood control and power generation. The design for the concrete gravity dam hub design. Mainly includes the selection of dam type, dam axis, layout, design of dam section, stress analysis of the dam, anti-sliding stability and detail structure, foundation treatment. Non-overflow
5、 dam upstream slope ratio is 0.2, the downstream slope rate 0.71, crest width 10 meters, the base width 83 meters, the dam height of 125 meters upstream slope angle, height 175, crest elevation 228 meters, the largest dam 681 meters long, 103 meters high dam. Dam upstream slope rate of 0.2, lower ra
6、te of 0.71, the base of slope, elevation 125 meters, the upstream slope angle point elevation 175, crest elevation 210 meters, 343 meters long dam, spillway hole number 19 holes, each hole width of 15 meters. According to the profile, carries on the stress analysis of sliding stability of dam, and n
7、on-overflow dam, shall meet the requirements of the code, and design the detailed structure and foundation treatment.Keywords: gravity dam; layout; spillway; foundation treatment.目 录1 基本资料11.1 枢纽概况与工程目的11.2 设计基本资料12 枢纽布置102.1 坝轴线选择102.2 坝型选择102.3 枢纽布置123 非溢流坝段设计153.1 非溢流坝剖面设计153.2 非溢流坝荷载计算153.3 非溢流坝
8、荷载组合243.4 非溢流坝抗滑稳定分析243.5 非溢流坝应力分析294 溢流坝段设计404.1 泄水方式的选择404.2 孔口设计404.3 消能防冲设计444.4 溢流坝剖面设计474.5 溢流坝荷载计算494.6 溢流坝抗滑稳定分析535 细部构造555.1 坝顶布置与构造555.3 重力坝的分缝与止水585.4 廊道与排水595.5 闸门616 地基处理626.1 坝基的开挖与清理626.2 坝基灌浆636.3 断层及破碎带的处理64致谢65参考文献66附录1 基本组合1计算表67附录2 基本组合2计算表68附录3 偶然组合1计算表69附录4 偶然组合2计算表70兰州交通大学毕业设计
9、1 基本资料1.1 枢纽概况与工程目的潘家口水库位于河北省唐山承德两地交界处,坝址位于迁西县泗河桥上游十公里杨查子村的滦河干流上,控制流域面积为33700平方公里,总库容25.5亿立米.水库枢纽由主坝,电站及泄水底孔等组成,水库主要任务是调节水量,供天津和唐山地区工农业用水和城市人民生活用水,结合引水发电,并兼职防洪要求,尽可能使工程提前受益,尽早建成.根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用,枢纽定为一等工程.主坝为级建筑物,其它均按级建筑物考虑。1.2 设计基本资料1.2.1 水文分析年径流:河水量较充沛,潘家口站多年平均年径流量为24.5亿立米,占全流域的53%,年内分配很不均匀,主要集
10、中在汛期七八月份,丰水年时占5060%,枯水年占3040%,而且年际变化也很大。洪水:多发生在七月下旬至八月上旬,有峰高量大,涨落迅速的特点,据调查近一百年来有六次大水,其中1883年最大由痕估算洪峰流量约为2440027400米/秒,实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800米/秒,洪峰历时三天左右,由频率分析法求得。表1.1 几个频率对应的流量项目千年一遇洪水流量万年一遇洪水流量千年一遇三天流量万年一遇三天流量指标40400/米秒59200米/秒26.1亿立米45.4亿立米表1.2 几个重现期所对应的洪峰流量值重现期(年)102050100洪峰流量(米/秒)75201170
11、01780022800三日洪量(亿)米8.0611.416.019.7表1.3 枯水期洪水过程线时段:9月1日至次年6月30日,频率:5%日期(月 日 时 )流量(米/秒)日期(月 日 时 )流量(米/秒)日期(月 日 时 )流量(米/秒)6.16.2656.17.24906.18.244047248804460672610106420879877284001079107301039012861269012380141231466014360161231661016350181301856018330201372052020310221882249022300242312445024280表1
12、4 设计洪水过程线表 流量 米/秒重现期日期1020501007.25.2871201952215110180300340825437857665311604117012901460141504183019002290171860263037504510203790537076509200235210735010450126007.26.260008150116001400056800883012600196008723011400162001520011752011700178002280014734010400148001780017543077001100013200203780535
13、0762091602328604040576069407.27.2210029604220508051670236033604050814402080291035001113001840262031501412701700235028301712501680220026002011001600205025002310501580183021007.28.2100014501700205059501350160018808900115015501850118701100150018001485010451450170017820100014001670泥沙:本流域泥沙颗粒较粗,中值粒径0.037
14、5毫米,全年泥沙大部分来自汛期七.八两月,主要产于一次或几次洪峰内且年际变幅很大,由计算得,多年平均悬移质输沙量为1825万吨,多年平均含沙量7.45公斤/立米,推移质缺乏观测资料,可计入前者的百分之十,这样总入库沙量为2010万吨,淤沙浮容重为0.9吨/立米,内摩擦角为12度。1.2.2气象 库区年平均气温为10左右,一月份最低月平均气温为零下6.8,绝对最低气温达零下21.7,(1969),7月份最高月平均气温25,绝对最高达39,(1955年),多年月平均气温及水温见下表。表1.5 多年平均气温及水温表月份123456789101112气温-6.8-3.43.5512.1119.1422
15、8625.1124.016.710.22.85-4.4水温10.417.121.424.523.618.511.63.4本流域无霜期较短(90180天),冰冻期长(120200天),潘家口站附近河道一般12月封冻,次年3月上旬解冻,封冻期约为70100天,冻厚0.40.6米,岸边可达1米,流域内冬季盛行偏北风,风速可达七.八级,有时更大些,春秋两季风向变化较大,夏季常为东南风,多年平均最大风速为21.5米/秒,吹程D=3公里。 流域内多年平均降雨量约400700毫米,七.八月雨量较大,约占全年的60%左右,多年月平均降水天数及降水量见表1.6。表1.6 多年平均月降水天数及水量表月份1234
16、56789101112降雨天数月平均1.72.53.64.66.71115.512.67.14.32.61.1最多天数590811172120141154最少天数000111451000降雨量毫米月平均1.45.68.225.739.089.1277.3215.268.830.19.22.0最大4.833.522.474.291.8217.8548.5462.8181.976.1184.611.4最小0000.912.520.0101.194.21.70001.2.3 工程地质(1)库区地质:潘家口水库库区属中高山区,河谷大部分为峡谷地形,只有西城至北台子一带较为宽阔沿两岸阶地狭窄,断续出现且
17、不对称,区域内无严重的坍岸及渗漏问题。(2).坝址地质:1)地貌:坝位于杨查子村南300米处,为低山丘陵地区,两岸相对高差不大,河谷开阔,宽约600米,上下游两公里范围内,河道顺直,主河槽低于右岸,河床高程137米左右,枯水期河床宽约100米,由于受河流侧向侵蚀两岸的地形不对称,右岸坡度较陡,约60度左右,左岸较缓,约20度,河床除漫滩外,左岸还有三级阶地发育,一,二阶地高程自140160米。三阶地与缓坡相接直达山顶,覆盖层厚度为712米的砂砾卵石冲积层。2)岩性:坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩,其次为第四纪松散堆积物,以及不同时期的侵入岩脉,坝区内范围片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层,其
18、中第一.四.六层岩性较好,但第一.六层因受地形限制,建坝工程量大,第四层为角闪斜长片麻岩,具粗中粒至中间细粒纤状花岗岩变晶结构,主要矿物为斜长石,石英,角闪石,本层岩体呈厚层块状,质地均一,岩性坚硬,抗风化能力强,工程地质条件好,总厚为185米左右。(3)构造:坝址处虽然断层,裂隙较多,但大部分规模较小,对工程影响不大,其中f2.f5.f11.f26.f27.f28。断层对坝体有一定影响,以上各断层的特征由下表1.9所示,所在部位参见构造分析图。表1.7 断层特性表编号走向倾向角宽度(米)性质对建筑物的影响f2北东85西北275南0802.512.5压扭长约200米一段靠近上游坝踵,对岩基力学
19、强度及坝基完整均一性有影响。f5北 东20 度南 东80 度13.0张扭位于溢流坝段自上游向下游斜贯23个坝段降低岩层力学强度,影响完整和均一性。f11北 东10 度南东75度1.52.5张扭两断层相距近而交汇,位于溢流坝处斜贯两个坝段且交汇带靠近下游侧又与f12(压扭性)相交,对地基力学强度影响较大。f26北 东16 度南 东75 度0.31.2张扭f27北 西320 度北 东80 度0.30.6张扭两断层相距较近,之间有一号岩脉并与坝体成53夹角相交斜穿56个坝段,对坝体有影响地段达120米。f28北 西320 度北 东80 度1.3张扭水文地质:坝基的透水性总的看来不大,但不均一,主要决
20、定断裂发育程度和性质,在平面上,一阶地基岩透水性大于其它地貌单元,从垂向上看河谷内单位吸水量小于0.01公斤/分的顶板在83105之间透水层厚度为4050米,若除开挖部分厚度将更薄一些,两岸透水层厚度应以天然地下水位为下限,一般要大于50米,具体见地质剖面图。岩石物理力学性质:岩石容重约为2.682.70吨/立米,饱和抗压强度,弱风化和微风化岩石均在650公斤/立方厘米以上,有的可达1100公斤/立方厘米,混凝土与岩石摩擦系数微风化及弱风化下部。可取f=1.10,C=7.5公斤/立方厘米。地震:库区附近历史地震活动较为频繁,近年来微震,弱震仍继续发生,其中1963年和1976年两次发生6度左右
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