均质土石坝毕业设计(编辑修改稿)

均质土石坝毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

123456：均质土石坝枢纽建筑物设计 2 绪论 毕业设计的任务是把学生在专业主要课程内容所获得的知识加以系统化、巩固、扩大、深入，培养学生独立解决本专业技术问题的能力及培养自学能力，培养学生的设计计算，编写说明书和绘图能力。 基本原则 是 ： 设计应满足功能要求，并力求经济、安全、施工便利和美观， 根据可能的和合理的方案进行技术经济比较来选定建筑物的型式、材料、布置。 设计时注意的事项 是 ： 以严肃的态度对待资料，不自行修改或增减，一切必要的补充或修改必须征得指导教师的同意。 本此设计包括 ：枢纽布置，坝体剖面设计，渗流、稳定分析，细部构造设计 以及溢洪道设计 ，地基处理等章节。 根据基本资料中的地质、水文资料确定坝址、坝型， 根据工程的用途以及地形条件进行枢纽总体布置。 由 水文，气象资料初步拟定坝体剖面后，经过渗流分析，稳定分析后验证坝体的稳定性性指标。 之后对坝体细部构造设计，满足大坝的功能要求。 土石坝的坝顶是不容许过水的，因此必须设置独立的 泄水，本设计采用正槽式溢洪道，布置在河道的左岸。 在完成设计过程中主要参考了《水工建筑物》， SL 2742020《碾压式土石坝设计规范》 ，在张老师的精心指导下完成本次设计。 1 基本资料 地形地质 地形 地质 见 1:2020 坝址地形图。 库区工程地质条件 水库位于高山区，构造剥蚀地形。 青龙河侵蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。 流域内地形北高南低，平均高程与 500m，最高峰海拔 1680m。 河道蜿蜒曲折，河谷宽度 400~100m不等，河道比降 1/400~1/600。 库区两岸基岩出露高程大部分在 200 米左右，库区左岸非可溶性 岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。 透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。 库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。 经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可 123456：均质土石坝枢纽建筑物设计 3 能性很小。 库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。 青龙河为山区性河流，两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，库区亦未发现重要矿产。 坝址区工程地质条件 本区地震基本裂度为六度，建筑物按七度设防 坝址位于坝 区中部背斜的西北，岩层倾向青龙河上游，两岸山体较厚。 河床宽约 300米，河床地面高程 85m，河床砂卵石覆盖层平均厚度 5— 7 米，渗透系数 K=1 102 厘米 /秒。 水库坝址选在青龙河下游的山谷河段上，共选出 2 条坝线，经过比较，确定第一坝线，出露岩性为大红峪组石英砂岩与板状粉细砂岩互层，岩石坚硬、构造简单、渗透性小。 坝址区为剥蚀 —— 中低山地形，河流经坝址处急转弯向北流向下游，由于受乔麦岭背斜控制，岩层倾向上游，呈单斜构造状。 坝线区河谷较 为 开阔。 右岸下游形成半岛状，因河流侧向侵蚀，使右岸形成陡壁，近于直立，已查明 的小段层有 67 条，软弱夹层有 13 条；左岸山坡平缓，覆盖着 31m 厚的山麓堆积物，有断层一条。 河床坝基岩石构造较为发育，开挖揭露出断层 40 余条，其中相对较大的有 10 多条。 坝址区其他建筑物 溢洪道 上坝线溢洪道位置岩性主要为坚硬的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的，下坝线溢洪道堰顶高程 750 米，基础以下 10 米左右为砂质页岩及夹泥层，且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大，对建筑物安全不利。 水文与水利规划 气象 根据资料统计，青龙河流域属季风型大陆性气 候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。 多年平均气温约 10℃，年绝对最低气温为 ℃，最高气温为 ℃，月平均温度变化较大，离坝址较远的迁安站实测最高气温 39℃。 多年平均降雨量为 700mm，且多集中在夏季七、八月份。 全年无霜期约 180 天，结冰期约 120 天，河道一般在 12 月封冻，次年三月上旬解冻，冻层厚 — ，岸边可达。 多年平均最大风速 ，水库吹程为 3km。 123456：均质土石坝枢纽建筑物设计 4 水文分析 洪水 青龙河洪水由暴雨形成，据统计七～八月发生最大洪峰流量的机会占 88%，而 且年际变化很大，实测最大洪峰流量为 2200 秒立米 (1962 年 )，最小洪峰流量 184 秒立米 (1965 年 )，相差 12 倍，流域洪水峰高、历时短，陡涨陡落。 一次洪水持续时间一般 3— 5 天。 年来水量 青龙河流域年径流由年降雨产生，年径流在地区与时间上分布与年降雨量基本一致，但年际间变化悬殊，实测径流资料 1929— 1983 年共 35 年资料中丰水年 1961 年达 104m3，枯水年 1965 年仅 104m3，相似枯水年连续发生，多年平均径流量 108m3。 实测径流资料 如表 11 所 示。 考虑到流域内人类活动对产流的影响，分别对未来规划年 2020 年和 2020 年流域内耗水量进行了预测，得到个规划年的径流系列，如表 11 所示。 根据径流年内和年际变化特征，分别选择 1986 年， 2020 年和 2020 年为设计水平年。 表 11 实测 径流表 年份 天然 1986年 2020年 2020年 年份 天然 1986年 2020年 2020年 1929 1957 30 58 31 59 32 60 33 61 34 62 35 63 36 64 37 65 38 66 39 67 40 68 41 69 42 70 43 71 44 72 45 73 46 74 47 75 48 76 49 77 50 78 51 79 52 80 123456：均质土石坝枢纽建筑物设计 5 53 81 54 82 55 83 56 84 年输沙量 青龙河流域植被较好，泥沙来源在地区分布和洪水分布上一致。 主要是土门子与某之间，其间来沙量约占某以上总输沙量的 95%以上，而汛期输沙量又集中在几次特大洪水上。 年际间泥沙量的变化悬殊。 由统计分析得知，某站多年平均淤沙量为 389t,多年平均含沙量为 ，多年平均侵蚀模数为。 从泥沙的组成情况来看，泥沙颗粒较粗，中值粒径为 ，淤沙浮容重 ，内摩擦角为 12 度。 水文分析成果表 表 12 水文分析成果表 序号 姓 名 单 位 数 量 备 注 1 利用水文系列年限 35 2 代表性流量 多年平均流量 立米 /秒 调查历史最大流量 立米 /秒 3400 设计洪水洪峰流量 (P=1%) 立米 /秒 3600 校核洪水洪峰流量 (P=%) 立米 /秒 5200 保坝洪水洪峰流量 (P=%) 立米 /秒 7600 3 洪量 设计洪水洪量 (P=1%) 亿立米 五 天 校核洪水洪量 (P=%) 亿立米 五 天 4 多年平均年径流 量 亿立米 5 多年平均输沙量 吨 431 水利计算 水文水利规划成果如下： (Ⅰ )死水位选择 为尽可能增加自流灌溉面积，并使电站水头适当加高，力求达到电源自给以及为今后水库淤积留有余地。 按二十年淤积高程，选定死水位 104m。 (Ⅱ )调节性能的选定 123456：均质土石坝枢纽建筑物设计 6 灌溉保证率选取 P=75%，水库上游来水，首先满足灌区工农业用水，电站则利用余水发电，从年调节和多年调节两方案的水电量利用系数和坝高都相差不大，但是多年调节性能的水库能提供的电量和装机利用小时都较年调节性能水库提 高 20%。 故确定该水库为多年调节性能水库。 (Ⅲ )兴利水位的确定原则和指标 根据青龙河洪水特性，汛期限制水位在七、八月定为 米。 七、八月以后可重复利用一部分防洪库容蓄水兴利以不降工程防洪标准，以防洪兴利兼顾为原则，确定九、十月限制水位，提高为 米汛末可以多蓄水。 但蓄水位按不超超过百年设计洪水位考虑，确定汛末兴利水位为 141 米。 (Ⅳ )防洪运用原则及设计洪水的确定 某水库属一级工程。 水库大坝建筑物按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。 由于采用的洪水计算数值中未考虑历史 特大洪水的影响，故用万年一遇洪水作非常保坝标准对水工建筑物进行复核。 调洪运用原则： 入库洪水为百年一遇时，为提高下游河道的电站、桥梁等建筑物的防洪标准，水库控制下流量为 2020 秒立米。 当入库洪水为千年一遇时，溢洪道单宽流量以 70 每秒立米控制泄流。 当入库洪水为万年一遇时，按上述原则操作，即库水位接近校核水位时，水库水位仍继续上涨，为确保大坝安全，溢洪道敞开洪，允许溢洪道局部破坏。 (Ⅴ )水库排沙和淤沙计算 某水库回水长 25 公里，河道弯曲，河床比降为 %，河床宽 300 米左右，是个典型的河道型水库。 水库利用异重流排沙。 在蓄水过程中，只能用灌溉、发电有盈余水进行排沙，经计算，多年平均排沙量只占 %， %的泥沙都要淤积在库区内侵占兴利库容。 淤沙高程为，堆沙库容为 108m3。 (Ⅵ )水库工程特征值 A. 枢纽下泄流量及相应下游水位 水库上游设计洪水位为 ，相应下游水位为 ，库容为 108m3，溢流坝相应的泄量为 1024m3/s；上游校核洪水位为 ，相应下游水位为 ，库容为 108m3， 溢流坝相应的泄量为 1159 m3/s；上游正常蓄水位为 141m（与汛限水位同高）， 123456：均质土石坝枢纽建筑物设计 7 相应下游水位为 ；死水位为 ，相应的库容为 108m3； 表 13 水库技术经济指标表 序号 名 称 单 位 数 量 备 注 1 水库水位 校核洪水位 (P=%) 米 考虑淤积 20 年 设计洪水位 (P=1%) 米 考虑淤积 20 年 兴利水位 米 考虑淤积 20 年 汛限水位 米 考虑淤积 20 年 死水位 米 考虑淤积 20 年 2 水库容积 总库容 亿立米 校核洪水位 设计洪水位库容 亿立米 序号 名 称 单 位 数 量 备 注 防洪库容 亿立米 兴利库容 亿立米 其中共用库容 亿立米 死库容 亿立米 3 库容系数 % 4 调节特性 多年 建筑材料及筑坝材料技术指示的选定 当地天然建筑材料分布在坝址地区上、下游河滩及两岸阶地。 其中，土料主要分布在庄窝、土谷子等七处，沙砾卵石料主要有南杖子、某等八处，各料厂的材料物理性质基本满足要求，可做大坝混凝土骨料及 拱围堰。 土料 坝址上、下游均有土料场，储量丰富，平均运距小于 公里，根据 155 组试验成果统计，土料平均粘粒含量为 %，粉粒 %，砂粉 %，其中 25%属粉质粘土， %属重粉质壤土， %属中粉质壤土，平均塑性指数 ，比重。 最大干容重 吨 /立米，最优含水量 %，渗透系数 106 厘米 /秒。 具有中等压缩性，强度指标见下页表。 123456：均质土石坝枢纽建筑物设计 8 砂砾料 主要分布在河滩上，储量为 205 万立米，扣除漂石及围堰淹没部分，可利用的约 100— 151 万立米，其颗粒级配不连续，缺少蹭粒径，根据野外 29 组自然坡度角试验， 34 组室内试。