土石坝毕业设计全Word文件下载.docx
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(1)截流和拦洪日期.针对该河流的水文特性,11月开始流量明显下降,此时水深只有1.0m左右,因此,设计截流日期定为2012年11月1日~15日。
实际施工中,根据当时的水文、气象条件与实际水情进行调整。
2013年5月洪水期开始,围堰开始拦洪,围堰上升速度应以抢修到拦洪水位以上为原则。
(2)封孔与发电日期,鉴于流量资料不足。
为安全起见在大坝上升至泄洪隧洞进口高程以后进行封孔。
斜心墙坝填筑要求粘土与砂砾同时上升。
施工进度由粘土上升速度控制。
按4m/月的速度上升,至泄洪洞高程(2810m)需15月,即到2014年7月。
因此定在2014年8月1日进行封孔蓄水。
水库蓄水过程一般按80%~90%的保证率的流量过程线来预测,初始发电水位为70%工作水深,即2808.5m。
根据计算从8月1日封孔蓄水,到9月底即可蓄到初始发电水位。
因此第一台机组发电日期定为2014年10月1日。
实际发电日期根据当时水文、气象条件与水情进行调整。
(3)大坝竣工日期。
按4m/月的速度上升,在2014年底实现大坝填筑完成。
2基本资料
2.1水文
2.1.1流域概况
E江位于我国西南地区,流向自东向西北,全长约122km,流域面积2558km2,在坝址以上流域面积为780km2。
本流域大部分为山岭地带,山脉、盆地相互交错于其间,地形变化剧烈,流域内支流很多,但多为小的山区河流,地表大部分为松软沙岩、页岩、玄武岩与石灰岩的风化层,汛期河流含沙量较大,冲积层较厚,两岸有崩塌现象。
本流域内因山脉连绵,交通不便,故居民较少,全区农田面积仅占总面积的20%,林木面积约占全区的30%,其种类有松、杉等。
其余为荒山与草皮覆盖。
2.1.2气象降雨
(1)气象
本区域气候特征是冬干夏湿,每年11月至次年四月特别干燥,其相对湿度在51%-73%之间,夏季因降雨日数较多,相对湿度随之增大,一般变化范围为67%-86%。
该地区一般1-4月风力较大,实测最大风速为15m/s,风向为西北偏西,水库吹程为12km。
年平均气温约为12.8℃,最高气温为30.5℃,发生在7月份,最低气温-5.3℃,发生在1月份,见表2.1.1、2.1.2。
表2.1.1月平均气温统计表(℃)
月份
1
2
3
4
5
6
月平均
气温
4.8
8.3
11.2
14.8
16.3
18.0
7
8
9
10
11
12
18.8
18.3
16.0
12.4
8.6
5.9
12.8
表2.1.2平均温度日数(天)
月
温度
(℃)
<0
1.2
0.3
3.1
0~30
25
26.8
30.7
30
31
27.9
>30
(2)降雨
该地区最大年降水量可达1213mm,最小为617mm,多年平均降水量为905mm。
表2.1.3多年平均各月降雨日数统计表
降雨量
<5mm
2.6
2.2
4.3
4.2
7.0
11.5
8.5
9.6
9.5
5-10mm
0.2
1.4
2.0
2.4
2.7
0.8
0.1
10-30mm
0.7
0.5
2.3
4.6
4.9
3.8
1.3
0.6
2.1.3径流
E江径流的主要来源于降水,在此山区流域内无湖泊调节径流。
根据短期水文气象资料研究,一般是每年五月底至六月初河水开始上涨,汛期开始,至十月以后洪水下降,则枯水期开始,直至次年五月。
E江洪水形状陡涨猛落,峰高而瘦,具有山区河流的特性,实测最大流量为700秒
,而最小流量为0.5
多年平均流量17
经频率分析,求得不同频率的洪峰流量见表2.1.4、2.1.5。
表2.1.4 多年统计不同频率洪峰流量
频 率(%)
0.05
流量(
)
2320
1680
1420
1180
1040
表2.1.5 各月不同频率洪峰流量(单位:
P
1%
46
19
600
1240
1550
1210
670
390
28
37
2%
36
17
15
530
1120
1360
1090
310
23
33
5%
14
420
850
1100
830
480
250
16
10%
370
760
980
720
410
210
固体径流:
E江为山区性河流,含沙量大小均随降水强度与降水量的大小而变化,平均含沙量达0.5kg/m3。
枯水期极小,河水清澈见底,初步估算30年后坝前淤积高程为2765m。
2.2工程地质
2.2.1水库地质
库区内出露的地层有石灰岩、玄武岩、火山角砾岩与凝灰岩等。
经地质勘探认为库区渗漏问题不大,但水库蓄水后,两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的,经过勘测,估计可能塌方量约为300万m3,在考虑水库淤积问题时可作为参考。
2.2.2坝址地质
坝址位于E江中游地段的峡谷地带,河床比较平缓,坡降不太大,两岸高山耸立,构成高山深谷的地貌特征。
坝址区地层以玄武岩为主,间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿构,对其岩性分述如下:
(1)玄武岩
一般为深灰色、灰色、有含泥量气孔,为绿泥石、石英等充填,成为杏仁状构造,并间或有方解石石脉,石英脉等穿其中,这些小脉都是后来沿裂隙充填进来的。
坚硬玄武岩应为不透水层,但因节理裂缝较发育,透水性也会随之增加,其矿物成份为普通辉石、检长石、副成分为绿泥石、石英、方解石等。
由于玄武岩成分不甚一致,风化程度不同,力学性质亦异,可分为坚硬玄武岩、多孔玄武岩,破碎玄武岩、软弱玄武岩、半风化玄武岩和全风化玄武岩。
其物理力学性质见表2.2.1、2.2.2。
表2.2.1坝基岩石物理力学性质试验表
岩石名称
比重 Δ
容重γ(KN/m3)
采用抗压强度(MPa)
半风化玄武岩
3.01
29.6
50
破碎玄武岩
2.95
29.2
50-60
火山角砾岩
2.90
28.7
35-120
软弱玄武岩
2.85
27.0
10-20
坚硬玄武岩
2.96
100-160
多气孔玄武岩
27.8
70-180
表2.2.2全风化玄武岩物理力学性质试验表
天然含水率W%
干容重γKN/
比重
Δ
液限
Wl
塑限
Wp
塑性指数
IP
压缩系数α
浸水固结块剪力
0~0.5
cm3/KN
3~4
内摩擦角Φ
凝聚力KPa
2.5
2.97
47.3
32.26
16.9
0.0597
0.0151
28.38
24.0
渗透性:
经试验得出发值为4.14~7.36m/d。
(2)火山角砾岩
角砾为玄武岩,棱角往往不明显,直径为2~15cm,胶结物仍为玄武岩质,胶结紧密者抗压强度与坚硬玄武岩无异,其胶结程度较差者极限抗压强度低至350Mpa。
(3)凝灰岩
成土状或页片状,岩性软弱,与砂质粘土近似,风化后成为粘土碎屑的混合物,遇水崩解,透水性很小。
(4)河床冲积层
主要为卵砾石类土,砂质粘土与砂层均甚少,且多呈透镜体状,并有大漂石渗杂其中,卵砾石成分以玄武岩为主,石灰岩和砂岩占极少数,沿河谷内分布。
坝基部分冲积层厚度最大为32m,一般为20米左右。
靠岸边最少为几米。
颗粒组成以卵砾石为主,砂粒和细小颗粒为数很少。
卵石最小直径一般为10~100mm;
砾石直径一般为2~10mm;
砂粒直径0.05~0.2mm;
细小颗粒小于0.1mm。
(5)坡积层
在水库区与坝址区山麓地带均可见到,为经短距离搬运沉积后,形成粘土与碎石的混合物质。
2.2.3地质构造
坝址附近无大的断层,但两岸露出的岩石、节理特别发育,可以分为两组,一组走向与岩层走向几乎一致,即北东方向,倾向西北;
另一组的走向与岩层倾向大致相同,倾角一般都较大,近于垂直,裂隙清晰,且为钙质泥质物所充填,节理间距密者0.5m即有一条,疏者3~5m即有一条,所以沿岸常见有岩块崩落的现象。
上述节理主要在砂岩、泥灰岩与玄武岩之类的岩石内产生。
2.2.4水文地质条件
本区地形高差大,表流占去大半,缺乏强烈透水层,故地下水不甚丰富,对工程比较有利。
根据压水试验资料,玄武岩中透水性不同,裂隙少且坚硬完整的玄武岩为不透水层,其压水试验的单位吸水量小于0.01l/(min·
m)。
夹于玄武岩中的凝灰岩,以与裂隙甚少的火山角砾岩都为良好的不透水性岩层,正因为这些隔水的与透水的玄武岩存在逐使玄武岩区产生许多互不连贯的地下水,一般砂岩也是细粒至微粒结构,除因构造节理裂隙较发育,上部裂隙水较多外,深处岩层因隔水层的层次多,难于形成泉水,石灰岩地区外围岩石多为不透水层,渗透问题也不存在。
2.2.5地震烈度
本地区地震烈度定为7度,基岩与砼之间磨擦系数取0.65。
2.3建筑材料
2.3.1料场的位置和储量
各料场的位置与储量见坝区地形图。
由于河谷内地形平坦,采运尚方便。
坝区有沙砾料料场、粘性土料料场,石料坚硬玄武岩可作为堆石坝石料,储量较丰富,总储量600万m3,在坝址附近有石料场一处,覆盖层浅,开采条件较好。
2.3.2各建筑材料的物理力学性质
粘土的物理力学性质见表2.3.1,砂石料的颗粒级配与物理力学性质见表2.3.2~2.3.3,各料场的天然休止角见表2.3.4。
表2.3.1粘土的物理力学性质
料场名称
物理性质
渗透系数
(
10-6
cm/s)
力学性质
化学性
自然含水量
(%)
自然容重
孔隙率
孔隙比
稠度
饱
和
度
颗粒级配,
(成分%,粒径d)
击实
剪力
固结压缩系数
(Cm2/kg)
有机含量灼烧法
可溶盐含量
流限
(‰)
砾
砂
粘土
最大干密度
(g/cm3)
最优含水量
内摩擦角
(º
凝聚力
Kpa
湿
干
粗中
细
粉
(kN/m3)
>
2mm
2~0.5
mm
0.5~0.05
0.05~
0.005
<
1#下
24.8
18.91
15.16
2.67
42.26
0.734
42.60
23.14
19.46
0.93
7.47
5.95
17.87
35.48
33.23
1.60
22.07
4.317
24.67
0.021
1.73
0.070
2#下
24.2
15.18
41.90
0.721
43.90
22.20
21.70
0.91
7.25
4.15
14.35
41.75
32.25
1.65
21.02
4.800
25.50
23.0
0.020
1.90
0.019
1#上
25.6
17.35
13.03
2.65
49.80
0.990
49.57
25.00
24.57
0.87
8.83
8.00
17.50
31.00
34.67
1.56
22.30
1.900
23.17
25.0
0.026
2.20
0.110
2#上
26.3
16.37
12.84
2.74
52.30
1.093
49.90
26.30
23.50
0.69
4.50
4.33
20.67
36.20
34.30
1.54
23.80
3.960
21.50
38.0
0.033
0.25
3#上
15.9
19.11
16.64
2.70
37.00
0.580
34.00
20.00
14.00
0.67
6.40
9.00
12.00
35.00
19.60
1.80
16.90
3.000
28.00
17.0
0.010
0.080
表2.3.2沙砾石的颗粒级配
300-100
100-60
60-20
20-2.5
2.5-1.2
1.2-0.6
0.6-0.3
0.3-0.15
<0.15
1#上
5.2
18.6
21.4
12.3
13.9
5.4
2#上
17.8
20.3
14.1
5.3
3#上
15.4
18.5
15.3
16.4
20.5
3.5
6.2
0.4
4#上
6.0
19.4
15.6
16.7
1#下
4.5
20.1
23.2
14.9
7.2
2#下
3.9
19.2
22.4
18.7
19.1
5.7
2.8
3#下
5.0
23.1
14.2
18.4
8.9
6.3
4.1
0.9
4#下
17.9
14.4
3.6
表2.3.3砂石料的物理性质
名 称
容 重
1.86
1.79
1.91
1.85
1.84
比 重
2.75
2.76
2.73
2.72
32.5
34.7
31.0
31.5
32.2
33.8
软弱颗粒
2.0%
1.5%
0.9%
1.2%
2.5%
0.8%
1.0%
有机物含量
淡色
表2.3.4各料场的天然休止角
最小值
最大值
平均值
34°
30′
35°
50′
10′
00′
37°
36°
40′
20′
38°
2.4经济资料
2.4.1库区经济
流域内部为农业人口,多种植水稻、玉米等。
库区内尚未发现有价值可开采的矿产。
淹没情况见表2.4.1。
表2.4.1各高程淹没情况
高程(m)
2807
2812
2817
2822
2827
2832
淹没人口(人)
3500
3640
3890
4060
5320
7140
2.4.2交通运输
坝址下游120km处有铁路干线通过,已建成公路离坝址仅20km,因此交通尚称方便。
3工程等别与建筑物级别
4洪水调节计算
4.1防洪标准
4.2设计洪水
4.2.1设计洪峰流量
本河流属典型山区河流,洪水暴涨暴落,根据资料统计分析得100年一遇设计洪峰流量为
=1680m3/s,2000年一遇校核洪峰流量为
=2320m3/s。
4.2.2设计洪水过程线
根据资料现有设计洪峰流量和坝址处水文站的单位洪水流量过程线,故本次设计洪水过程线采用以洪峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大,分别得设计洪水与校核洪水过程线。
设计洪水过程线成果见表4.2.1。
表4.2.1E江水利枢纽工程坝址处设计洪水过程线
时段
(Δt=3)
典型
洪水
设计
校核
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