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四、坝体剖面设计5
4.1坝顶高程计算6
4.1.1正常蓄水位6
4.1.2设计洪水位7
4.1.3校核洪水位8
4.2坝顶宽度9
4.3坝坡9
五、坝体构造设计10
5.1坝顶10
5.2上游护坡10
5.3下游护坡10
5.4防渗体10
5.5排水体11
5.6排水沟11
一、基本资料
1.1水文气象资料
吹程1km,多年平均最大风速20m/s,流域总面积2971km2。
上游地形复杂,沟谷深邃,植被良好,森林分布面广,为湖北主要林区之一。
1.2地质资料
河床砂卵砾石最大的厚度达23m。
两岸基岩裸露,支局不存在有1~8m厚的残坡积物。
在峡谷出口处的左岸山坡,存在优厚1~30m,方量约150万m3的坍滑堆积物,目前处于稳定状态。
1.3地形资料
坝址位于古洞口峡谷段,河谷狭窄,呈近似“V”型,河面宽60~90m。
1.4工程等级
本工程校核洪水位以下总库容1.38亿m3,正常蓄水位325m,相应库容1.16亿m3,装机容量3.6万kw,设计洪水位328.31m,校核洪水位330.66m,河床平均高程240m。
混凝土面板堆石坝最大坝高120m。
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003的规定,本工程为二等大
(2)型工程。
1.5建筑材料情况
坝址附近天然建筑材料储量丰富。
砂砾料下游勘探储量318.5万m3,石料总储量21.86万m3,各类天然建筑材料的储量和质量基本都能满足要求。
二、枢纽布置
1、枢纽中的泄水建筑物应能满足工程需要的运用条件和要求。
建筑物运用应灵活可靠,其泄洪能力应满足宣泄设计洪水、校核洪水要求,并应满足水库排沙、排污和排冰的要求。
2、泄水建筑物的布置和结构型式,应根据地形、地质条件和泄洪规模、水头大小和防砂要求等综合比较后选定。
可采用开敝式溢洪道和隧道。
在地形有利的坝址,宣以开敝式溢洪道为主要泄洪建筑物。
在布置开敝式溢洪道确有困难时,也可采用进口为开敝式,下接明流隧洞(溢洪洞)的形式。
3、泄水和引水建筑物进、出口的边坡应是稳定的。
其附近的坝坡和岸坡,应有可靠的防护措施。
出口应采取妥善的消能措施,并应使消能后的水流离开坝脚一定距离。
4、泄水建筑物宜布置在岸边岩基上。
对高、中坝不应采用布置在软基上的坝下埋管型式。
低坝采用软基上埋管时应进行论证。
在地震区的坝,采用坝下埋管时应按DL/T573的有关规定执行。
二、坝型选择
坝型,就是按坝体材料、结构及传力方式、泄洪方式、施工方法等划分的不同大坝类型。
按坝体材料划分,有土石坝、混凝土坝、砌石坝等;
按结构受力方式划分,有土石坝、重力坝、拱坝、支墩坝、空腹坝、闸坝等;
按泄洪方式划分,则有溢流坝、非溢流坝;
按施工方法划分,有碾压土石坝、碾压混凝土坝、浇筑式混凝土坝等。
坝型选择是指确定坝型的论证工作,一般通过坝型比选工作来完成。
坝型选择应综合考虑下列因素,经技术经济比较确定:
1、坝址区河谷地形、坝址基岩、覆盖层特征及地震烈度等基本地形地质条件。
2、筑坝材料种类、性质、数量、位置和开采运输条件,以及枢纽建筑物开挖渣料的利用。
3、施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件和初期度汛等施工条件。
4、坝高:
高坝宜研究比较心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝;
低坝多采用均质坝。
5、枢纽布置、坝基处理以及坝体与泄水、引水建筑物等连接。
6、运行条件:
如对渗漏水量要求,上、下游水位变动情况,分期建设等。
7、大坝及枢纽的工程量、工期和造价。
一级、二级低坝与三级及其以下的中坝,经过论证可采用土工膜防渗体。
坝轴线较长的土石坝根据地形、地质及料场的具体条件,可分段采用不同坝型,在坝型变化处应设置渐变段。
考虑坝址区地形地质条件、交通条件、气候条件、防渗土料特性及工程投资等因素,有竞争力的为人工材料面板坝和心墙坝堆石坝坝壳两种坝型。
经综合比较,人工材料面板坝方案枢纽布置紧凑灵活,各建筑物相互施工干扰小,工期保证率高、投资较小。
经综合比选最终选择采用人工材料面板坝坝型。
四、坝体剖面设计
4.1坝顶高程计算
如题已知:
坝高的计算,分别取正常水位,设计洪水位,校核洪水位计算取大值
坝顶超高的确定,
=R+e+A
波浪平均爬高:
风壅高度e按公式
计算,二级坝采用多年平均最大风速的1.5倍
爬高:
—斜坡的粗糙率渗透系数,根据护面的类型查表
m—单坡的坡度系数,若单坡坡角为α,则m=cosα
—经验系数
2h·
2L——平均波高和波长,km,采用宫厅水库公式计算
宫厅水库公式:
2h=0.0166V5/4D1/3;
2L=10.4(2h)0.8
糙率渗透性系数
护面类型
光滑不透水护面(沥青混凝土)
1.0
砌石护面
0.75~0.80
混凝土板护面
0.9
抛填两层块石(不透水基础)
0.60~0.65
草皮护面
0.85~0.9
抛填两层块石(透水基础)
0.50~0.55
经验系数KW
≦1
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
>
5.0
1
1.02
1.08
1.16
1.22
1.25
1.28
1.33
初步拟定坝体采用人工材料面板坝,即m的取值为1:
1.40~1:
1.70,取m=1.50。
4.1.1正常蓄水位
得Kw=1;
=0.9;
V=20m/s正常运用情况下采用多年平均的1.5倍;
D=1km;
H=85;
A=1
=1.165
=7.837
=1.508
=
=0.000194
h=0.754
因为
,所以R取2.23;
=R+e+A
=2.23+0.000194+1
=3.23
正常蓄水位时坝顶高程325+3.23=328.23m
4.1.2设计洪水位
得:
Kw=1;
=0.9;
正常运用情况下采用多年平均的1.5倍
=0.000187
=2.23+0.000187+1
设计洪水位时坝顶高程328.31+3.23=331.54m
4.1.3校核洪水位
非常运用条件,采用多年平均最大风速;
H=90.66
=0.000180
=0.702
=1.171
h=0.351
=2.23+0.000180+1
校核洪水位时坝顶高程330.66+3.23=333.89m
为保证大坝安全运行,应选取较大值,坝顶高程333.89m,取334m。
河床平均高程240m。
故坝高94m,属于高坝。
4.2坝顶宽度
坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。
本坝为高坝,坝顶宽度为10m
4.3坝坡
坝坡应该根据坝型、坝高、坝的等级、坝体和坝基材料的性质、坝所能承受的荷载及施工条件、运用条件等因素,技术经济比较确定,确坝坡可以参考一下规律:
1、在满足稳定要求的前提下,尽可能采用较陡的坝坡,以减少工程量
2、从坝体的上下游坝坡比心墙坝的坝坡缓,以满足抗渗稳定和结构稳定性的要求。
3、均质坝的上下游坝坡通常比心墙坝的坝坡缓。
4、心墙坝两侧坝壳采用非粘性土料,土体颗粒的内摩擦较大,透水性大,上下游坝坡可陡些,坝体剖面较小,但是施工干扰大
5、粘土斜墙坝的上游坝坡比心墙坝的坝坡缓,而下游坝坡可比心墙坝坝坡陡些,施工干扰小,斜墙易断裂。
6、土料相同时上游坝坡缓于下游坝坡,原因是上游坝坡经常浸在水中,土的抗剪度低,库水位下降时易发生渗流破坏。
7、粘性土料的坝坡与坝高有关,坝高越大则坝坡越缓,而砂或者砂砾料霸体的坝坡与坝高关系不大。
通常粘性土做成的坝坡,常沿着高度分成数段,每段10~30米,从上而下逐渐放缓,相邻坡率差值取0.5或者0.25.砂土和砂砾料坝体可不变坡,但一般也常采用变坡形式。
8、碾压堆石坝的坝坡比土坝陡。
根据分析计算,选择人工材料面板坝,上游坝坡1:
1.70取1:
1.50,下游护坡1:
1.30~1:
1.40(堆石)取1:
1.40。
五、坝体构造设计
5.1坝顶
因为是高坝坝顶宽度选用10m。
坝顶盖面材料采用砂砾石作为主要材料。
其不足之处在于洪水漫过防浪墙后,会冲蚀坝顶材料使防浪墙掏脚而被推倒,造成洪水漫顶失事。
坝顶面向上、下游侧或下游侧放坡。
坡度选3%,以便于排除雨水,如上游侧设置不透水防浪墙,路面也可以向一侧倾斜。
做好向下的排水系统。
在坝顶上游侧设置防浪墙,墙顶应高于坝顶1m,防浪墙必须与防渗体紧密结合。
防浪墙坚固不透水,并应设置伸缩缝,做好止水。
5.2上游护坡
混凝土和钢筋混凝土板护坡:
当筑坝地区缺乏石料时可采用此种型式。
预制板的尺寸一般采用:
方形板为
,厚为0.15~0.20m。
预制板底部设砂砾石或碎石垫层。
现场浇筑的尺寸可大些,可采用5m
5m、10m
10m甚至20m
20m。
严寒地区冰推力对护坡危害很大,因此也有用混凝土板做护坡的,但其垫层厚度要超过冻深。
5.3下游护坡
下游护坡类型有,干砌石:
堆石、卵石或者碎石;
草皮;
钢筋混凝土框填石;
其他形式(如土工合成材料)。
5.4防渗体
防渗体采用塑性心墙,位于坝体中央或稍微偏向上游,由黏土、重壤土等粘性土料筑成。
顶部高程高于设计洪水位0.3~0.6m,且不低于校核洪水位。
顶部的水平宽度应考虑机械化施工的需要,不应小于3m。
底部厚度不宜小于水头的1/4。
如顶部设有防浪墙并与心墙紧密结合时,心墙顶部高程不受上述要求限制,但不得低于设计洪水位。
5.5排水体
选用棱体排水,可以降低坝体浸润线,防止坝坡土的渗透破坏和冻胀,在下游有水条件下可防止波浪淘刷,还可与坝基排水相结合,在坝基强度较大时,可以增加坝坡的稳定性。
5.6排水沟
为了防止雨水冲刷下游坝坡,常设纵横向连通的排水沟。
与岸坡的结合处,也应设置排水沟以拦截山坡上的雨水。
坝面上的纵向排水沟沿马道内侧布置,用浆砌石或混凝土板铺设成矩形或梯形。
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