土石坝实训文档Word文档格式.docx
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上游校核洪水位356.3m,相应的下游水位为329m;
正常高水位354m;
死水位339.5m。
2,地址资料。
河床高程328m,约有1~2m的淤泥层,清基后的最低高程为326m。
基岩为石灰岩,节理裂隙少,地质构造良好。
拟定粘土心墙的渗透系数k=1.0*10^(-6)cm/s,坝壳沙壤土的渗透系数k=1.0*10^(-4)cm/s,土壤的摩擦角ψ=20.1°
,c=15kpa,湿容重γm=19.5kN/m3,浮容重γ‘=10.5kN/m3,饱和容重γsat=20.5kN/m3。
3,其他资料。
建议下游设堆石排水棱体,下游坝坡坡比建议1:
2.5。
风区长度D=900m,多年平均最大风速15m/s。
三、设计容
(1)大坝基本剖面的设计
(2)大坝渗流分析,只算设计洪水位
(3)采用瑞典圆弧法进行大坝下游坝坡稳定计算,只算设计洪水位
四、设计要求
(1)计算书应书写清楚,字体工整,主要计算步骤、计算公式、计算简图均应列入,并尽量利用表格编制计算过程。
(2)图纸应整洁,线条及字体应规,并在规定时间完成。
五、时间安排
2014年至2015年第二学期第14周
上课次数
第一节
第二节
周一
任务熟悉及基本知识复习
土石坝基本尺寸计算
周二
渗流分析
周三
稳定计算
周四
图纸整理,文本整理
周五
实训答辩
六、课题完成后应提交的资料
每位同学按规定的有关格式独立完成上述设计任务的成果一份,包括:
(1)设计说明书。
要求说明设计的步骤、依据的理论、采用的公式或方法,必要时将计算成果列入表格。
(2)设计图纸为CAD绘制的基本剖面图,渗流分析计算图,瑞典圆弧法稳定分析图纸。
(3)实训日志及实训心得报告。
七、成绩考核
成绩考核、成绩评定分为:
优、良、中、及格、不及格五等级,实训考勤30%,期中实训表现占30%,成果作业站40%。
八、装订
请将以下容装订成册(A4纸打印),前后顺序如下:
1封面
2目录
3设计任务书
4实训报告
5图纸
6实训总结
第二章、基本资料及设计数据
2.1设计资料
2.2水位
死水位:
339.5m;
正常蓄水位354.0m;
设计洪水位:
355.0m;
校核洪水位:
356.3m;
正常蓄水时下游无水;
设计洪水时下游水位:
328m;
校核洪水时下游水位:
329m。
2.3气象资料
校核洪水情况下平均最大风速15m/s;
正常蓄水位及设计洪水情况下最大风速为30m/s,水库吹程D=900m。
采用公式进行波浪要素:
波高和波长的计算,情况如下为:
1、设计洪水时:
平均波高hm=0.46m,平均波长Lm=14.2m
3、校核洪水时:
平均波高hm=0.22m,平均波长Lm=6.7m
2.4筑坝材料及坝基岩石物理力学性质
摩擦角∮(°
)=
20.1
湿容重=
19.5
浮容重=
10.5
饱和容重=
20.5
粘聚力c=
15kapa
第三章、土坝类型及剖面基本尺寸拟定
3.1坝顶高程
坝顶高程由水库静水位加波浪爬高和壅水面高度及安全加高确定。
坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶的高程按下式计算:
坝顶高程=设计洪水位+正常运用条件的
=校核洪水位+非常运用条件的
=正常蓄水位+非常运用条件的
+
坝顶静水位超高值按下式计算:
式中:
——波浪在坝坡上的设计爬高,m;
——风壅水面高度,m;
——安全加高,m。
该坝的级别为Ⅲ级,则正常运行的安全加高A=0.7m,非常运行的安全加高A=0.4m。
(1)风壅水面高度的计算:
K——综合摩阻系数,取
;
v——计算风速,正常运用条件下的5级坝,采用多年平均离地面10m高的最大风速的1.5倍,非常运用条件下,采用多年平均年最大风速;
D——风区长度,为100m;
β——计算风向与坝轴线法线的夹角;
Hm——水域平均水深27m,取坝前水深的2/3,为18m。
(2)波高和波长的计算,在三种设计工况下分别为:
2、校核洪水时:
(3)平均波浪爬高的计算
——平均波浪爬高,m;
——单坡的坡度系数,取3.0;
——斜坡的糙率渗透性系数,根据护面类型为砌石,取
——经验系数。
最终计算成果:
坝顶高程计算
运用情况
静水位H(m)
R(m)
e(m)
A(m)
超高Y(m)
坝顶高程H(m)
设计洪水
355
2.150473655
0.005504587
0.7
2.855978242
357.8559782
坝高取较大值为
326
校核洪水
356.3
0.894725906
0.001376147
0.4
1.296102053
357.5961021
3.2坝坡
因最大坝高约356.3-326.0=30.3m,故采用二级变坡。
(1)上游坝坡:
从坝顶到坝踵依次为1:
2.5
(2)下游坝坡:
(3)马道:
马道高程为343m,马道宽度取2m,设0.3m×
0.3m排水沟。
3.3排水设施
堆石棱体排水尺寸确定:
顶宽2.0m,坡1:
1.5,外坡1:
2,顶部最高水位须高出下游最高水位对Ⅰ、二级坝不小于1.0m,对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级大坝不小于0.5m.
由已知条件可知,此次设计大坝为Ⅲ级大坝通过校核洪水位356.3m,相应下游最高洪水位为329.00m,超高取1.5m,所以顶部高程为329.00+1.5=330.5m。
3.4心墙
心墙尺寸确定:
心墙比校核洪水位校高0.5m,所以顶部高程为356.3.00+0.5m=356.8m,坝款取4米,坡度两边都取1:
0.15。
第四章、渗流计算
4.1渗流分析的方法
采用水力学法进行土坝渗流计算。
求解渗流流量和浸润线方程。
4.2单宽流量计算公式
通过心墙的单宽流量
通过心墙下游坝壳的单宽流量为
,联立二式得:
he=
8.187239746
q=
4.48938E-05
4.3浸润线计算公式
本设计仅对河槽截面处进行最大断面的渗流计算,并假设地基为不透水。
采用的公式:
x和y数值
X
10
20
30
40
50
60
70.2
y=
2
3.602604603
4.685885172
5.562039174
6.317835048
6.992410143
7.607401628
第五章、坝坡稳定分析
5.1稳定计算条件
本设计粘土心墙坝,在正常蓄水位稳定渗流条件下,采用圆弧滑动面稳定计算方法:
5.2稳定计算原理
假定滑裂面为圆柱面,将滑动面土体看做刚涂脱落,土体绕滑动面的圆心转动即为边坡失稳。
5.3稳定计算结果表
课程总结报告
为期一周的课程设计终于在紧的节奏中接近尾声,一周的时间,同学们都受益匪浅,它是繁忙的,但更是充实的。
课程设计,是《土石坝设计》课程,主要是复习相关知识点。
它牵涉到了两年来所学的有关水工建筑物方面课程如《工程制图》、《工程力学》、《工程地质与土力学》特别是《水工建筑物》的容,还牵涉到了未曾学习的《材料力学》等课程容,可以说它是对两年来前面所学各课程的一个很好总结,更是一个前所未有的实践性挑战!
一周的时间,是漫长的。
可以看出,一天天,同学们大都是一步步熬过来的,因为同学们在设计时对太多东西都不是很确定,像对闸底板的选材及对闸室的校核等部分容我们未曾做过,这要花费我们一部分时间去一点一点儿的查找资料学习,在加上校核的反复性,说是熬过来的一点儿也不为过。
但一周的时间,也是短暂的。
超负荷的工作量,让我们从早上9点到晚上将近10点除了吃饭把所有的时间都泡在了土石坝设计教室中,但仍然感觉时间是那么的不够用。
无论如何,没有人放弃,大家都坚强的挺了过来。
水闸设计共分为五个阶段:
第一阶段:
土坝断面尺寸拟定;
第二阶段:
土坝渗流分析;
第三阶段:
土坝稳定分析;
第四阶段:
土坝细部构造;
第五阶段:
设计图纸。
总结:
一周的课程设计,要谈感受,没有人说自己认识不深刻的,它不但花去了我们大量的劳力精力,但相应的,我们得到的也很多。
通过这次水闸设计,使我们学到了很多仅靠课本不能学到的知识,还学到了些以前没有讲过的知识;
另外,加深了对以前学过的相关水工设计方面的知识,对今后的社会实践及就业无疑起到重要作用。
一周的时间,大家是繁忙的,但更是充实的。
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