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强风化带；

一般为浅灰白色、绣黄色等，节理裂隙发育，钻孔岩芯破碎，岩质尚硬，锤击哑声，尚保留原岩性组织结构特征。

其厚度变化较大，在坝址横剖面上，左岸呈三角形，最厚达7.0m，出露高程为375m左右，右岸变化较大，靠近河床，厚度为5.7m，靠近岸坡，厚度变弱，仅1.6m左右。

中等风化带；

一般为浅白浅红色等，断口为灰白色，节理面为绣红色，绣黄色等，节理裂隙较发育，钻孔岩心较破碎，岩质坚硬，中粗粒结构，块状结构，其分布厚度左岸较薄，仅1.6～3.7m，右岸较厚，约6.6～8.8m.

微风化带；

一般为灰白色，青灰色等，岩体较完整节理裂隙不发育，钻孔岩心呈柱状，岩质坚硬。

未揭穿，厚度大于20m，河床部位有出露。

五、天然建筑材料

1、土料

本工程所选土料场位于坝址上游库容及左右坝肩山头，共有4个土料场，编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，分述如下；

Ⅰ土料场，位于坝址上游南七河右岸库容内，距坝址约0.5㎞，属于山前斜料地貌单元，地表冲沟发育，零星分布风化残余球体，地表高程为379～420m，沿河岸展布，现为橡胶林地，土料类型为花岗岩体残坡积的含砂砾细粒土及其全风化砾类土。

有效层储量为64.4万

，剥离层4.6万

，需修建交通便道，才能进行开采。

Ⅱ土料场；

位于坝址左岸坝肩山头，其超出坝顶高程部分可以考虑作为筑坝土料，有效储量为177.5万

，剥离层19.5万

。

地貌现为灌木及少量香树，地形相对平缓，沿东干公路可以开采运输，交通较方便，可以考虑作为土坝较高高程部分填土料。

Ⅳ土料场；

位于库区左岸，沿东干公路主坝址约.0.5㎞的一个小山包，由于靠近东干公路，高出公路的山包周围以被开挖成陡坎状，比较清楚的露出较厚的全风化土层，夹有少量原始森林，交通较方便。

上述4个土料场有效层储量为295万

，超过设计需求的2倍，能满足工程需要。

表五里桥水库填筑土料﹙小于5mm﹚物理指标值

最

优

含

水

量

大

干

密

度

密实度＞0.95z状态下物理指标

天然状态

饱

和

孔

隙

比

压

缩

系

数

饱和固结快剪

渗透系数

含水量

干密度

内

磨

擦

角

凝

聚

力

五里桥水库土料场概况一览表

料场

料场位置

材料

有用层

剥离体

调查

运距

备注

编号

类型

面积

厚度

储量

等级

万㎡

m

万

㎞

Ⅰ

坝址上游右岸库容

砾石类土

9.2

7.5

69

3.0

详查

0.5

Ⅱ

坝址左坝肩山头

28.5

7.15

197

19.5

1.0

Ⅲ

坝址右坝肩山头

4.2

8.0

33.6

2.1

0.2

Ⅳ

库区左岸

3.6

6.5

23.4

1.8

2、砂料

南七河砂砾料场；

位于坝址上游约250～400m范围内，该段河流较弯曲，砂砾料大部分分布于河流的凸面，呈串珠状分布，单珠储量较小，一般仅数百万，厚度为1.5～2.0m.较干净，静态总储量约2000㎡，需修建便道或利用进入Ⅰ土料场交通便道进行开采运输。

七差河砂砾料场，位于七差河七差镇河段，距七差镇约2㎞，距工程场区约17㎞，该砂砾料场呈串珠状分布，单珠储量达1000～2000

，分布长度约400m.现正开采为商业料场，有简易公路通达，开采运输较方便，静态总储量约5000

石碌河砂砾料场；

位于石碌至霸王岭公路3㎞右侧石碌河中，呈带状分布，以砾石为主，分布长度近500m，宽约40m，厚约3.0m，距工程场区约28㎞，以前曾有人开采过，静态总储量约5万

3、石料

根据工程量估算，主坝坝址开挖弃石料约0.59万方，岩石为花岗岩，其中大部分可以回收利用，不足部分再从K9+000㎞处开挖，地点为东干公路K9+000㎞处，距工程场区约3㎞，K9+000㎞石料厂位于上山公路右侧，呈较陡的斜坡状，斜坡中发育一条小冲沟，沟水清晰，冲沟及两侧基岩裸露，岩性为中等～微分化的花岗岩，岩质坚硬，根据工程地质类比法，其质量指标能够满足技术要求。

根据实地露头及陡壁调查，该处石料储量在7万方以上，开采运输条件较好，路边有一小片空旷地可供开采运输周转用地。

第二章工程任务与设计依据

五里桥水库的主要任务是调蓄天然来水，为下游七差乡的农业灌溉用水提供可靠的水源，给当地黎、苗族群众尽快脱贫致富创造必要的条件。

水库建成后，不仅能扩大下游的农田面积，解决近1万人生活用水紧张的问题，也能调节丰、枯水期下游水电站的发电水量，增加电站出力；

也可为当地开发水产养殖业和旅游业创造十分有利的条件。

水库正常蓄水位417m，水库相应库容810万

，校核洪水位421.08m。

水库灌溉面积1.53万亩，水电总装机容量400KW,本工程属Ⅲ等﹙3﹚型水利工程。

主要建筑物级别；

大坝和泄水建筑物有3级建筑物，引水隧洞、电站厂房为3级建筑物，灌溉、供水建筑物为4级建筑物，临时建筑物为4级建筑物。

洪水标准；

挡水和泄水建筑物设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准1000年一遇。

一、坝址水文、气象特征值

多年平均气温23.9℃极端最高气温42℃

极端最低气温10℃坝址多年平均降雨量1650mm

多年平均风速0.6m/s最大风速20m/s

多年平均最大风速13.5m/s多年平均输沙量12.6万t

二、各频率设计洪水的洪峰流量值

设计洪水峰、量值

方法

频率﹙%

项目

0.1

2

5

当位线法

洪峰﹙

/s﹚

534

496

368

317

采用

流量﹙万

﹚

1420

1031

651

483

推理公式法

482

439

304

三、水位、库容及流量

1、坝址水位流量关系曲线表

坝址水位～流量关系表﹙假定标高﹚

水位﹙m﹚

360.50

361

362

363

364

流量﹙

4.37

68.1

376

2、五里桥水库水位～面积、水位～库容关系表

水位﹙56榆林高程线,m﹚

365

370

375

380

390

400

410

420

水位﹙假设高程线,m﹚

370.5

375.16

380.16

385.16

395.16

405.16

415.16

425.16

面积﹙万

0.7

5.0

16.4

30.0

43.6

57.3

库容﹙万

1.17

7.21

21.5

125

354

720

1222

四、工程特性表

序号及名称单位数量

﹙一﹚、水文

1、河流名称南七桥

2、流域面积

全流域

16

坝址以上

12.3

3、多年平均年径流量

设计洪水﹙p=2%﹚

洪峰流量

/s368

洪水总量﹙24h﹚万

652

4、校核洪水﹙p=1%﹚

/s534

1420

5、年平均输沙量万t12.6

﹙二﹚、工程规模

1、水库

校核洪水位/总库容

/万

421.08/1020

设计洪水位/相对库容

419.96/955

正常蓄水位/相对库容

417.00/810

死水位/死库容

384.00/18

调洪库容万

210

兴利调节库容万

792

校核洪水位时最大泄量

/s391

下游河道相应水深

3.6

设计洪水位时最大泄量

/s241

2.8

水库坝前淤沙高程

370.5/372

水库最大吹程

1.0

2、灌溉工程

设计灌溉面积亩15300

灌溉表证率p=90%

设计灌溉流量

设计灌溉用水量万

995

﹙三﹚、淹没区损失及工程占地

1、淹没区林木亩450

2、工程占地亩385

3、林地清理

0.28

五、地基特征性及设计参数

1、地震烈度

地区地震基本烈度6度

地震设防烈度6度

2、材料容重

水1.0g/

混泥土2.4g/

钢筋混土2.5g/

碾压混泥土2.35g/

淤沙浮容重1.2g/

﹙三﹚、土料物理力学特征

地基土荷载标准值R=250Kpa,与基础底面之间的摩擦系数f=0.38.

坝体填筑土料天然容重1.8g/

，饱和固结快剪强度指标内摩擦角=

，凝聚力C=30Kpa,I设计填土压实度0.96，设计干容重1.548g/

.

﹙四﹚、岩石物理力学特性表

岩

性

风化

程度

抗剪强度

抗剪断强度

变形模量﹙MPa﹚

泊松比

容许荷载﹙MPa﹚

f

C﹙Mpa﹚

岩石/岩石

混泥土/岩石

﹙Mpa﹚

砂岩

微新

0.71

1.0～1.2

0.8～1.0

0.6～1.0

10

0.23

4.0

弱风化

0.66

7

0.25

1.5～2.0

粉砂

0.60

0.6～0.8

0.7～0.9

0.4～0.7

4

0.28

1.0～1.5

0.30

0.8

泥质

0.4～0.55

0.3～0.6

0.25～0.5

0.35～0.55

0.2～0.5

0.7～2.0

0.3～0.43

0.5～0.6

层间结动带

0.3～0.4

0.05～0.10

灰岩

0.65

0.27

﹙五﹚、抗滑稳定安全系数

建基面；

基本组合K=1.15

=3.0

特殊组合K=1.05

=2.5

坝基深层；

基本组合

特殊组合

第三章工程等别及建筑物的级别

水利水电工程的等别，在SDJ12-1978《水利水电工程等级划分设计标准﹙山区，丘陵区部分》中作出规定，将水利水电枢纽工程根据其工程规模，效益及在国民经济中的重要性划分为五类，综合考虑水库的总库容，防洪库容，灌溉面积，电站的装机容量等，工程规模有库容决定吗，出于该工程正常蓄水位高程417.00m,库容约为810万

，估计校核情况下的库容1020万

，最终由库控制，属于等﹙3﹚型水利工程。

工程等级

工程规模

分等指标

水库库容﹙亿

防洪

灌溉面积﹙万亩﹚

电站装机容量﹙万KW﹚

保护城市及工业区

保护农田﹙万亩﹚

一

大﹙1﹚型

＞10

特别重要的城市、公业区

＞500

＞150

＞75

二

大﹙2﹚型

10～1

重要的城市、公业区

500～100

150～50

75～25

三

中型

1～0.1

100～30

50～5

25～2.5

四

小﹙1﹚型

0.1～0.01

中等的城市、公业区

＜30

5～0.5

2.5～0.05

五

小﹙2﹚型

0.01～0.001

＜0.5

＜0.05

水工建筑物在SDJ12-1978第五条规定，该类Ⅲ等﹙3﹚型的主要水工建筑物为3级，引水隧洞、电站厂房为3级建筑物，灌溉、供水建筑物为4级建筑物，临时建筑物为4级建筑物。

水工建筑物级别的划分

永久性建筑物的级别

临时性建筑物的级别

主要建筑物

次要建筑物

1

3

挡水和泄洪建筑物设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准1000年一遇。

第四章课题设计阶段及内容

一、阶段1-了解任务书和熟悉、分析原始资料-0.5周

正确选择建筑物形式，进行枢纽布置和建筑设计，掌握自然条件和规划资料中对水工和施工设计有较大影响因素和关键问题，为以后的深入设计和应用资料打下扎实基础。

二、阶段2-决定主要建筑物形式和枢纽布置方案-1.5周

设计的主要内容包括；

﹙1﹚确定枢纽的主要建筑物，确定工程的等级，建筑的

级别

﹙2﹚坝轴线的选择

﹙3﹚选择坝型及其他主要建筑物形式

﹙4﹚研究和拟定枢纽布置的可能方案，选用径深入比较的建筑物形式和总体布置方案，根据原则结合实际具体分析得出明确的选定方案

三、土石坝-2周

﹙1﹚通过定性分析论证，选择坝的结构形式

﹙2﹚拟定最大坝断面，包括坝顶高程和坝顶宽度，坝体上下游变坡高程，马路宽度和坝面坡度，防渗体高程顶宽，坡度和地基接触长度与结构，排水设备的形式与尺寸。

﹙3﹚作出正常运用下的渗透计算，计算浸润线。

﹙4﹚稳定分析；

计算大坝最高段面稳定渗流期整个下游坡稳定分析，最小稳定安全系数。

﹙5﹚坝顶构造设计；

包括坝顶、过滤层、反滤层、坝身和排水、护坡。

﹙6﹚地基处理；

包括防渗处理，与建筑物连接。

2、溢洪道-1.5周

﹙1﹚分析选择溢洪道的形式。

﹙2﹚溢洪道布置包括平面和剖面。

四、阶段4-整理说明书及画图-1周

五、阶段5-准备答辩内容-0.5周

第二部分坝体的设计

第一章坝体断面的设计

第一节坝型选择

一、坝址的确定

五里桥坝址位于异化江支流七差河上游的南七河，附近有四个土料场。

坝址上游库容及左右坝肩山头土料资源丰富，故初步拟定修建土石坝。

根据地质调查，集雨面积范围内地表绝大部分为花岗岩全风化土及其残破积层所覆盖，厚度较大，其渗透性一般较弱。

属于弱透水岩体。

坝址选择应尽量在河道较窄处，并尽量与河道正交，故选择在两山头之间，这样就能节省坝体工程量和方便施工。

其高过坝顶的山头可取之作为筑坝材料。

在此选址，接近公路，方便运输，节省开支。

二、坝型的确定

1、选坝依据：

坝址附近的建筑材料；

地形地质条件；

施工条件；

坝基处理方案；

抗震要求；

人防要求。

2、坝型比较

重力坝

⑴工作原理:

重力坝是依靠自重在坝基面上产生摩擦阻力来抵抗水平的水压力以达到稳定的要求；

利用坝体自重在水平面上产生的压应力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。

⑵特点：

①筑坝材料的抗冲能力强，因此在筑坝期间可以利用较低的坝块或底孔导流。

坝体剖面形态适于在坝上布置溢洪道和在坝身布置泄水孔，一般不需要另设河岸溢洪道或溢洪隧洞。

在坝址河谷较窄、洪水流量大的情况下，重力坝可以较好的适应这种自然条件。

②结构简单，施工技术比较容易掌握，在放样、立模和混凝土浇筑方面都比较方便，有利于机械化施工。

而且由于剖面较大，材料强度高，耐久性能好，因而对抵抗水的渗透、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都较强，安全性能高。

③对地质地形条件适应性较好，几乎任何地形的河谷都适合修建重力坝。

对地基要求高于土石坝，低于拱坝和支墩坝。

一般来说，具有足够强度的岩基均可满足要求。

④坝体与地基的接触面积大，收扬压力的影响也大，扬压力的作用会抵消部分坝体重量的有效压力，对坝体的稳定和应力状况不利，故需要采用有效的防渗排水措施，以减轻扬压力，节省工程量。

⑤重力坝的剖面尺寸较大，把体内部的压应力一般不大，因此材料的强度不能充分发挥。

以高50米的重力坝为例，其坝内最大压应力只有1.4Mpa左右，且仅发生在坝址局部地区或可适当采用标号较低的混凝土，以降低工程造价。

⑥重力坝坝体体积大，水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，散热条件差，且各个部分浇筑顺序有先后，因而同一时间内冷热不均，热胀冷缩，相互制约，往往容易形成裂缝，曾而消弱坝体整体性。

所以混凝土重力坝施工期间需要进行严格的温度控制和散热措施。

土石坝

土石坝的特点：

⑴就地取材，节省钢材﹑水泥﹑木材等重要建筑材料，同时减少了建坝过程中的远途运输。

⑵结构简单，便于维修和加高﹑扩建。

但坝顶一般不能溢流，需要在河岸上另开溢洪道或其他泄水建筑物。

　　⑶坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低。

⑷施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。

可节省大量的水泥。

⑸施工导流不如重力坝方便；

坝体工程量大，当采用粘性土料筑坝的时候，受气候条件的影响较大。

⑹大容量、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的压实密度，减小了土石坝的断面，加快了施工进度，降低了造假，促进了高土石坝建设的发展。

⑺由于土力学理论，实验手段和施工技术的发展，提高了分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性。

⑻能适应各种不同的地质地形条件。

除极少数例外，几乎任何不良地基，经处理后均可修建土石坝。

特别是在气候哦恶劣、工程地质复杂的高烈度地震区内，土石坝实际上是唯一可取的坝型。

拱坝

⑴拱坝的特点

拱坝是一种建筑在峡谷中的拦水坝,做成水平拱形,凸边面向上游,两端紧贴着峡谷壁。

是指一种在平面上向上游弯曲，呈曲线形、能把一部分水平荷载传给两岸的挡水建筑，是一个空间壳体结构。

拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。

与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。

拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。

因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。

平面上呈拱形并在结构上起拱的作用的坝。

拱坝的水平剖面由曲线形拱构成，两端支承在两岸基岩上。

竖直剖面呈悬臂梁形式，底部座落在河床或两岸基岩上。

拱坝一般依靠拱的作用，即利用两端拱座的反力，同时还依靠自重维持坝体的稳定。

拱坝的结构作用可视为两个系统，即水平拱和竖直梁系统。

水荷载及温度荷载等由此二系统共同承担。

当河谷宽高比较小时，荷载大部分由水平拱系统承担；

当河谷宽高比较大时，荷载大部分由梁承担。

拱坝比之重力坝可较充分地利用坝体的强度。

其体积一般较重力坝为小。

其超载能力常比其他坝型为高。

拱坝主要的缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。

拱坝的基础处理要慎重对待。

务必查明地质条件的薄弱环节。

在工程措施上要不惜代价彻底解决。

不能轻率处理。

对水文、试验等工作应按规程规范办理，这样才能提高设计精度，不然将造成工程失事的遗留病害。

所以应保证在安全的前提下求经济合理。

拱坝坝址地质条件，一般是上部岩石比下部差，左右岸岸坡均有软弱夹层。

为了使拱坝传给基岩的推力分散，易于保持稳定，中小型拱坝工程，扩大其拱端尺寸，即将坝布置为变截面圆拱成大头拱坝是有效的。

⑵拱坝的地形地质条件

①地形条件：

地形条件是决定拱坝结构形式、工程布置以及经济性的主要因素。

理想的地形应是河谷狭窄，左右对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的“V”形或“U”形地形。

坝端下游侧要有足够