土石坝毕业设计计算书

'土石坝斜心墙土石坝设计方向毕业设计计算书水利水电工程学院学号：01021324姓名：XXX指导教师：XXX评阅人：日期：2005年06月中国•南京01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙目录第一章调洪计算………………………………………3第二章坝高计算………………………………………9第三章土料计算及料场分析…………………………11第四章渗流计算………………………………………16第五章稳定分析………………………………………20第六章细部结构计算…………………………………27第七章泄水建筑物的计算……………………………29第八章施工组织计算…………………………………3301级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙第一章调洪计算主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。永久建筑物洪水标准：正常运用（设计）洪水重现期100年；非常运用（校核水重现期2000年。由于明渠开挖量巨大，故采用隧洞泄洪方案水库运用方式：洪水来临时用闸门控制下泄流量等于来流量，水库保持汛前限制水位不变，当来流量继续加大，则闸门全开，下泄流量随水位的升高而加大，流态为自由泄流。调洪演算原理采用以峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大，得出设计与校核洪水过程线如下：图1-1设计洪水过程线图1-2校核洪水过程线拟定几组不同堰顶高程ÑI及孔口宽度B的方案。堰顶自由泄流公式Q=Bmє(2g)1/2H3/2可确定设计洪水和校核洪水情况下的起调流量Q起，由Q起开始，假定三条泄洪过程线（为简便计算，假设都为直线），在洪水过程线上查出Q泄，并求出相应的蓄水库容V。根据库容水位关系曲线可得相应的库水位H，由三组（Q泄，H）绘制的Q～H曲线与由Q=Bmє(2g)1/2H3/2绘制的Q～H曲线相交，所得交点即为所要求的下泄流量及相应水位。01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙方案一：ÑI=2812m,B=7m起调流量=0.90.5810=501.74/s图1-3方案一设计洪水过程线图1-4方案一校核洪水过程线BH正常ΔIH水位Q第1组72823.228122823.2501.737772823.228122823.7535.708572823.228122824.2570.413172823.228122824.7605.836372823.228122825.2641.963972823.228122825.7678.782472823.228122826.2716.27972823.228122826.7754.441701级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙第1组VΔVV总QH设计4265.37431.47702823.634266.28432.36302823.684266.78432.85602823.75校核42610.44436.4773.282823.8842611.35437.4676.632823.9442612.46438.5579.982824设计流量Q=541.43/s,水位H=2823.76m校核流量Q=560/s,水位H=2824m方案二：ÑI=2812m,B=8m起调流量=0.90.5710=573.41/s图1-5方案二设计洪水过程线图1-6方案二校核洪水过程线BH正常ΔIH水位Q第2组82823.228122823.2573.414582823.228122823.7612.238282823.228122824.2651.900682823.228122824.7692.384382823.228122825.2733.67382823.228122825.7775.751382823.228122826.2818.604682823.228122826.7862.219101级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙第2组VΔVV总QH设计42654317702823.614265.41431.47002823.644265.83431.86302823.67校核4269.23435.2869.992823.8242610.01436773.282823.8642610.83436.8676.632823.92设计流量Q=603/s,水位H=2823.60m校核流量Q=622.86/s,水位H=2823.89m方案三：ÑI=2811m,B=7m起调流量=0.90.5711=570.41/s图1-7方案三设计洪水过程线图1-8方案三校核洪水过程线01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙BH正常ΔIH水位Q第3组72823.228112823.2570.413172823.228112823.7605.836372823.228112824.2641.963972823.228112824.7678.782472823.228112825.2716.27972823.228112825.7754.441772823.228112826.2793.259272823.228112826.7832.7204第3组VΔVV总QH设计42654317702823.614265.41431.47002823.644265.83431.86302823.67校核4269.23435.2869.992823.8242610.01436773.282823.8642610.84436.8676.632823.92设计流量Q=600/s,水位H=2823.60m校核流量Q=622.86/s,水位H=2823.89m方案四：ÑI=2811m,B=8m起调流量=0.90.5810=651.9/s01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙图1-9方案四设计洪水过程线图1-10方案四校核洪水过程线BH正常ΔIH水位Q第4组82823.228112823.2651.900682823.228112823.7692.384382823.228112824.2733.67382823.228112824.7775.751382823.228112825.2818.604682823.228112825.7862.219182823.228112826.2906.581982823.228112826.7951.680401级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙第4组VΔVV总QH设计4264.32430.38402823.574264.67430.77702823.594265.034317002823.61校核4268.13434.1966.672823.774268.81434.8870.012823.84269.52435.5773.282823.83设计流量Q=684/s,水位H=2823.59m校核流量Q=706.67/s,水位H=2823.86m第二章大坝高程的计算坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：其中：y----坝顶超高；R----最大波浪在坝顶的爬高；e----最大风壅水面高度；A----安全超高。该坝为二级建筑物，设计时取A=1.0，校核时取A=0.5坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下运用条件计算，取其最大值:1.设计水位加正常运用条件下的坝顶超高;2.正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高;3.正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高。对于内陆峡谷水库，在风速W<20m/s、吹程D<2000m时，波浪的波长和波高可采用官厅公式：01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙D----风区长度；W----计算风速；其中：；经验系数其中：----风向与坝轴线法向夹角；K----综合摩阻系数，取K=3.6表2-1爬高计算成果爬高RmK1KwMcRm2*h设计0.771.012.732.2008362.968164校核0.7712.731.0109781.377094正常水位正常运用时：取W=28/s,D=15000m,计算得到：R=2.201m,A=1.0,e=0.028。1.设计水位正常运用时：取W=14/s,D=15000m,2.校核洪水非常运用时：R=1.011m,A=0.5,e=0.007。3.正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高1.5m01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙表2-2坝顶高程计算成果计算情况计算项目设计洪水位情况校核洪水位情况正常蓄水位+地震情况上游静水位(m)2823.7628242823.2河底高程(m)2755坝前水深(m)68.766968.2吹程D(Km)　15风向与坝轴线夹角(°)　30风浪引起坝前壅高e(m)0.0280.007——风速v(m/S)2814——波高2h(m)2.9681.377——护坡粗糙系数　0.77上游坝面坡角(°)　21.8波浪沿坝坡爬高(m)2.2011.011——安全超高(m)10.5——地震超高(m)001.5坝顶高程(m)2826.9892825.5182824.7坝顶高程+0.4%沉陷2827.272825.82825综合各种设计工况，最后确定坝顶高程为2827m,坝高为77m。第三章土料的设计3.1粘土土料设计1.计算公式粘性土料的填筑密度以压实干容重为设计指标，并按压实度确定：P=gd/gdmax式中：P—————填土的压实度；gd————设计填筑干容重；gdmax————标准击实试验最大干容重。对Ⅰ、Ⅱ级坝和各种等级的高坝P应不低于0.96～0.99；对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级坝（高坝除外）应不低于0.93～0.96。设计最优含水量取在塑限附近略高于塑限，可用下式拟定：01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙ω=ωp+IlIp式中：ωp————土料的塑限；Ip—————土料的塑性指数；Il—————土料的液性指数，高坝可取0.07～0.1，低坝可取0.10～0.20。粘性土料实际所能达到的最大干容重为：gd=gs(1-Va)/(1+wgs/g0)式中：Va—————压实土体单位体积中的含气率，粘土0.05，壤土0.04，砂壤土0.03；gs—————土粒容重；ω————填筑含水量。2.计算结果粘性土料设计的计算成果见表6-3。表6-3粘性土料设计成果表料场比重GS最大容重gdmax设计干容重gd塑限含水量ωp液限含水率ωp塑性指数Ip填筑含水量ω自然含水量孔隙比e内摩擦角φ粘聚力渗透系数10-61#下2.6715.7015.6123.1442.6019.4624.8024.80.73424.6724.04.3172#下2.6716.1915.8622.2043.9021.7024.0024.20.72125.5023.04.801#上2.6515.3015.225.0049.5724.5725.0025.60.99023.1725.01.902#上2.7415.1114.8126.3049.9023.5026.3026.31.09321.5038.03.963#下2.7017.6617.320.0034.0014.0015.9015.90.58028.0017.03.003.土料的选用防渗土料经压实后，应具有足够的防渗性。土料还应该具有足够的塑性，使之能适应坝体及坝基的变形而不致产生裂缝。已经探明上，下游共有5个料场，总储量足够本工程使用，因地理位置不同，各料场的物理性质，力学性质和化学性质也存在一定的差异，土料的采用以“近而好”为原则。2#下01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙料场有机质含量超标，含量大于2%而不采用。其余四个料场物理，力学性质有一定的差异，基本上能满足筑坝要求。3#下，1#下料场塑性指数小于20（其余大于20）1#上，2#上料场塑性指数偏大，对施工不便，不易保证填筑质量，对含水率比较敏感。1下料场的设计干容重不满足γd≥1.02-1.12（γd）o的条件，故也不予采用。所以定3#下料场为料场。3.2坝壳砂砾料设计1.计算公式坝壳砂砾料填筑的设计指标以相对密实度表示如下：Dr=(emax-e)/(emax-emin)或Dr=(rd-rmin)rmax/(rmax-rmin)rd式中：emax为最大孔隙比；emin为最小孔隙比；e为填筑的砂、砂卵石或地基原状砂、砂卵石的孔隙比；rd为填筑的砂、砂卵石或原状砂、砂卵石干容重。设计相对密实度Dr要求不低于0.70～0.75；地震情况下，浸润线以下土体按设计烈度大小Dr不低于0.75～0.80。2.计算成果砂砾料的计算成果见表6-4和表6-5。表6-4砂砾料不均匀系数表料场1#下2#下3#下4#下1#上2#上3#上4#上Cu51334444565424.241.7表中Cu分别为不均匀系数。表6-5砂砾料计算成果汇总表料场不均匀系数Cu>5mm砾石含量（%）比重GS设计干容重gd(kN/m3)设计孔隙比e保持含水量ω（%）湿容重gw(kN/m3)浮容重gb(kN/m3)内摩擦角φ粘聚力c渗透系数k(10-2cm/s)1#上56542.751.860.48151.901.1835º1002.02#上54542.741.790.53051.821.1436º0002.03#上30482.761.910.44951.951.2135º4002.04#上41562.751.880.46051.941.2036º3002.01#下51552.751.860.48151.901.1835º2002.02#下33582.731.850.47551.891.1736º4002.03#下44572.731.840.48151.881.1735º5002.04#下44542.721.800.51151.831.1437º1002.0绘出各沙石料场的级配曲线如下：01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙综合各种情况，土石坝的坝壳材料主要用于保持坝体的稳定性，要求有较高的强度。下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区宜有较高的透水性，且具有抗渗和抗震稳定性。应优先选用不均匀和连续级配的砂石料。通常认为不均匀系数η01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙=30～100时较易压实，η<5～10时则压实性能不好。由于坝址处地震烈度为7度，Dr需达到0.75，其中只有3#上和4#上两个料场的相对密实度大于0.75。而其中又以3#上的大故取3#上料场为主料场，4#上为副料场。砂砾料场上下游共8处，大坝工程在400万m³左右，用两个料场假定数量满足，如不够可以1上，、2下砂砾料作为辅助之用。第四章渗流计算4.1渗流计算应包括以下内容:确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，绘制坝体及其坝基内的等势线分布图或流网图；1.确定坝体与坝基的渗流量；2.确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降；3.确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置空隙压力；4.确定坝肩的的等势线、渗流量和渗透比降．4.2渗流计算应包括以下水位组合情况：1.上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；2.上游设计水位与下游相应的水位；3.上游校核水位与下游相应的水位；4.3计算方法选择水力学方法解决土坝渗流问题。根据坝体内部各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，应用达西定律近似解土坝渗流问题。计算中假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等。计算简图见图6-41。通过防渗体流量：q1=K(H2-H12)/2Bsinα+K2(H1-T1)T/D通过防渗体后的流量：q2=K1(H12-T12)/2L1+KT(H1-T1)T/(L+0.44T)假设：1）不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用；01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙2）由于砂砾料渗透系数较大，防渗体又损耗了大部分水头，逸出水与下游水位相差不是很大，认为不会形成逸出高度；3）对于岸坡断面，下游水位在坝底以下，水流从上往下流时由于横向落差，此时实际上不为平面渗流，但计算仍按平面渗流计算，近似认为下游水位为零。由于河床冲积层的作用，岸坡实际不会形成逸出点，计算时假定浸润线末端即为坝趾。4.4计算断面与计算情况对河床中间断面1-1以及左右岸坡段各一断面2-2、3-3三个典型断面进行渗流计算，参见图4-1，断面的简化图见图4-2，计算按正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位三种情况进行。图4-1大坝剖面图01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙图4-2简化断面图01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙1-1断面H1KK1K2KtBDHSINTT1L1LQ1Q2Q正常蓄水位2.3193E-082E-041E-092E-0420.435.8968.20.93322.2194.72209.393.67E-063.67E-06209.55设计洪水位5.033E-082E-041E-092E-0420.435.8968.760.93324.92198.8209.393.71E-063.71E-06213.02校核洪水位5.1113E-082E-041E-092E-0420.435.89690.93325198.92209.393.74E-063.74E-06214.682-2断面正常蓄水位0.2113E-082E-041E-092E-0420.636.2471.20.93200186.61204.773.97E-063.97E-06设计洪水位0.2143E-082E-041E-092E-0420.636.2471.760.93200186.61204.774.03E-064.03E-06校核洪水位0.2153E-082E-041E-092E-0420.636.24720.93200186.61204.774.06E-064.06E-063-3断面正常蓄水位0.033E-082E-041E-092E-0414.824.523.20.93200183.66195.925.89E-075.89E-07设计洪水位0.0323E-082E-041E-092E-0414.824.523.760.93200183.66195.926.17E-076.16E-07校核洪水位0.0323E-082E-041E-092E-0414.824.5240.93200183.66195.926.3E-076.3E-07表4-1渗流计算表01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙计算情况计算项目正常蓄水位设计洪水位校核洪水位上游水深H（m）Ⅰ-Ⅰ68.268.7669Ⅱ-Ⅱ71.271.7672Ⅲ-Ⅲ23.223.7624下游水深T1（m）Ⅰ-Ⅰ2.24.925Ⅱ-Ⅱ000Ⅲ-Ⅲ000逸出水深H1（m）Ⅰ-Ⅰ2.3195.035.111Ⅱ-Ⅱ0.2110.2140.215Ⅲ-Ⅲ0.030.0320.032单宽流量q(10-6m3/s.m)Ⅰ-Ⅰ3.673.713.74Ⅱ-Ⅱ3.974.034.06Ⅲ-Ⅲ5.896.176.3总渗流量Q（m3/d）209.55213.02214.68表4-2渗流计算结果汇总表4.5渗透稳定分析通过手绘流网计算渗透坡降。流网图见附图1。计算成果见表4-3表4-3各种工况渗流出逸点坡降断面1-1　2-2　3-3　计算情况正常设计正常设计正常设计坡降J4.443.854.764.2143.67第五章稳定分析5.1.程序说明01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙以简化折线滑动法为理论基础，相关公式见SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》、《土力学》、《水工建筑物》等参考文献，见图附1。以图片顶处为坐标原点，坝上游底角坐标（100，200）水平向坝坡向为X轴，竖直向下为Y轴建立直角坐标系统。假设滑动面的三点A,B,C.A点在坝顶上并且不会切到斜心墙。B点为折点，在水位附近。C点在上游坝脚斜坡面上。先按一定步长确定三点的坐标，然后分成两块，分别计算重力。套用公式进行判断。初始安全系数假定为3.00，当满足判断条件并且安全系数小于上次取出的安全系数，取出安全系数，并绘出最危险滑动面。三个点的坐标加安全系数的计算循环。这样，程序总共有4层循环嵌套。附图1稳定计算图计算公式：注：β=l,θ=mψ=n5.2源程序附上一种工况上、游坡的计算程序，其余工况类似可得：DimA()AsSingle,B()AsSingle,C()AsSingle,D()AsSingle01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙DimsAsDouble,s1AsDoubleDimi1AsSingle,j1AsSingle,i11AsSingle,j11AsSingle"A点Dimi2AsSingle,j2AsSingle,i22AsSingle,j22AsSingle"B点Dimi3AsSingle,j3AsSingle,i33AsSingle,j33AsSingle"C点Dimi4AsSingle,j4AsSingle,i44AsSingle,j44AsSingle"D点DimG1AsSingle,G2AsSingle"重力Dimr1AsSingle,r2AsSingle"容重DimlAsDouble,mAsDouble,nAsDouble"β=l,θ=mψ=nDimkAsSingle,kminAsSingle"安全系数DimxAsSingle,yAsSingle,zAsSingle"边长Dimfn1AsSingle,fn2AsSingle"地震力PrivateSubCombo2_Click()"工况定义DimtempAsIntegerIfCombo1.ListIndex=2ThenIfCombo2.ListIndex=1Thentemp=MsgBox("该种工况只计算上游坝坡！",48+vbOKOnly,"稳定计算")Combo2.Text=""EndIfEndIfEndSubPrivateSubCommand1_Click()r1=19.1"湿容重r2=11.897"浮容重kmin=3IfCombo1.ListIndex=0Then"施工期上游坡IfCombo2.ListIndex=0Thenj11=123Fori11=313.75To316.25Fori22=170Toi11-0.001Step3Forj22=170To180Step3j33=j22+0.0011i33=100+(200-j33)*3If(j22-j11)/(i11-i22)<(j33-j22)/(i22-i33)Or(i22-i33)/(j33-j22)<2.25Ori22>i33Then"判断01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙j33=j33+2Ifj33<=200ThenGoTo1EndIfEndIfi44=i22j44=(313.75-i22)/3+123ReDimA(i11,j11)ReDimB(i22,j22)ReDimC(i33,j33)ReDimD(i44,j44)"E(213.75,123)x=Sqr((i11-i22)^2+(j11-j22)^2)y=Sqr((i22-i44)^2+(j22-j44)^2)z=Sqr((i11-i44)^2+(j11-j44)^2)Callarea(x,y,z,s1)"任意四点的面积s=s1x=Sqr((i11-i44)^2+(j11-j44)^2)y=Sqr((i11-213.75)^2+(j11-123)^2)z=Sqr((213.75-i44)^2+(123-j44)^2)Callarea(x,y,z,s1)s=s+s1G1=s*r1"E(218.5,160.5)x=Sqr((i22-i44)^2+(j22-j44)^2)y=Sqr((218.5-i44)^2+(160.5-j44)^2)z=Sqr((i22-218.5)^2+(j22-160.5)^2)Callarea(x,y,z,s1)s=s1x=Sqr((i22-i33)^2+(j22-j33)^2)y=Sqr((i22-218.5)^2+(j22-160.5)^2)z=Sqr((i33-218.5)^2+(33-160.5)^2)Callarea(x,y,z,s1)s=s+s101级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙G2=s*r1l=Atn((j33-j22)/(i22-i33))m=Atn((j22-j11)/(i11-i22))Fork=1To3Step0.01n=Atn(Tan(35.67*3.14/180)/k)If-0.01kThenkmin=ki1=i11:j1=j11"Ai2=i22:j2=j22"Bi3=i33:j3=j33"CExitForEndIfNextkNextj22Nexti22Nexti11Text1.Text=Str(kmin)EndIfEndIfIfCombo1.ListIndex=0Then"施工期下游坡IfCombo2.ListIndex=1Thenj11=123Fori11=321.25To323.75Fori22=i11+0.001To500Step2Forj22=123To123+(i22-i11)/2.25Step4j33=j22+0.0012i33=525.25-(200-j33)*2.5If(j22-j11)/(i11-i22)>(j33-j22)/(i22-i33)Or(i22-i33)/(j33-j22)<3Ori22>i33Then"判断01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙j33=j33+2Ifj33<=200ThenGoTo2EndIfEndIfi44=i22j44=(i22-233.75)/2.5+123ReDimA(i11,j11)ReDimB(i22,j22)ReDimC(i33,j33)ReDimD(i44,j44)"E(333.75,123)x=Sqr((i11-i22)^2+(j11-j22)^2)y=Sqr((i22-i44)^2+(j22-j44)^2)z=Sqr((i11-i44)^2+(j11-j44)^2)Callarea(x,y,z,s1)"任意四点的面积s=s1x=Sqr((i11-i44)^2+(j11-j44)^2)y=Sqr((i11-333.75)^2+(j11-123)^2)z=Sqr((333.75-i44)^2+(123-j44)^2)Callarea(x,y,z,s1)s=s+s1G1=s*r1x=Sqr((i22-i44)^2+(j22-j44)^2)y=Sqr((i33-i44)^2+(j33-j44)^2)z=Sqr((i22-i33)^2+(j22-j33)^2)Callarea(x,y,z,s1)s=s1G2=s*r1l=Atn((j22-j33)/(i22-i33))m=Atn((j11-j22)/(i11-i22))Fork=1To3Step0.01n=Atn(Tan(35.67*3.14/180)/k)01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙If-0.01kThenkmin=ki1=i11:j1=j11"Ai2=i22:j2=j22"Bi3=i33:j3=j33"CExitForEndIfNextkNextj22Nexti22Nexti11Text1.Text=Str(kmin)EndIfEndIfSubarea(a1AsSingle,b1AsSingle,c1AsSingle,wAsDouble)"计算面积DimqAsSingleIfa1+b1>c1Andb1+c1>a1Anda1+c1>b1Thenq=(a1+b1+c1)/2w=Sqr(q*(q-a1)*(q-b1)*(q-c1))s1=wEndIfEndSubPrivateSubCommand2_Click()"绘制最危险滑动面Picture1.Line(i1/4,j1/4)-(i2/4,j2/4),RGB(0,0,250)Picture1.Line(i2/4,j2/4)-(i3/4,j3/4),RGB(0,0,250)EndSubPrivateSubCommand3_Click()Combo1.Text=""Combo2.Text=""Text1.Text=""Picture1.RefreshEndSub01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙PrivateSubCommand4_Click()EndEndSubPrivateSubForm_Activate()DimtempAsIntegertemp=MsgBox("Copyright@2005byxiong",64+vbOKOnly,"稳定计算")"版权所有EndSub第六章细部结构计算6.1反滤层的设计计算反滤层的设计要满足两个条件：（1）滤土要求；（2）排水要求。防渗墙的反滤层：按照规范，被保护土是粘性土，小于0.075mm颗粒含量71%，在40%到85%之间。由滤土要求：0.7mm由排水要求：4，且要满足0.1mm求出其上下包线如下表6-1表6-1反滤层上下包线最大=0.5=0.6=3=20最小=0.075=0.167=0.2=0.601级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙图6-1反滤层上下包线及反滤层级配曲线第一层反滤层与坝壳之间：=不满足反滤要求，还需要设置二层反滤层。各料场的土料都不能直接应用充当反滤层，需要另外制备。坝壳与棱体排水，以及地基与棱体排水之间的反滤层的设计反滤层所保护的为无粘性土，不均匀系数为=41.78，5mm的含量为46%40%，按规范要求取5mm以下的细颗粒（满足5）的，作为计算粒径。第一层反滤层的级配：；由这两个条件可以求得1.75，7.8—9.75，取D50=50mm,t=0.6m.第二层反滤层的级配：；01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙由这两个条件可以求得3.75，276-345，取D50=150mm,t=0.2m.在料场中没有合适的土料可供使用，故需要人工配置。6.2护坡设计本工程采用开挖出的石料作为上游护坡材料，砌石护坡在最大浪压力下所需要的球形直径和质量，平均粒径平均质量和厚度的计算其中=2.75，取=1.35，----累计频率5%的波高。=0.312m质量：===0.0475t厚度为：9.015=1.35=0.437m取t=50cm.下游按施工要求依据经验取t=20cm.。第七章泄水建筑物的计算7.1隧洞的水力计算1.进口堰面曲线（以堰顶为坐标原点）采用WES型堰面曲线,坝面铅直，方程为：其中Hd=11.76m>9.0m上游连接段采用三圆弧法：01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙R1=0.5Hd=5.88mb1=0.175Hd=2.058mR2=0.2Hd=2.352mb2=0.276Hd=3.246mR3=0.04Hd=0.470mb3=0.2818Hd=3.314m7.2隧洞的水力计算平洞底坡的确定：=8.05m其中糙率=0.014=80m3/s=22.87mA=68.23m2=86.77=0.0045设计平洞底坡为陡坡，取=0.005。7.3隧洞水面曲线的计算72.8=式中：T0——堰前总有效水头；——流速系数；——反弧段最低点水深；经过试算得：=2.394m01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙表7-1平洞段水面曲线计算表h1h2Qv1v2r1r2VRCLh2lgσΔhha2.3942.6856033.4229.851.421.5231.631.4776.161002.6822.2551.2843.9642.682.97356029.8526.911.521.6128.381.5676.942002.9732.1421.0934.0662.9733.27156026.9124.461.611.6925.681.6577.643003.272.0620.9454.2163.2713.36856024.4623.751.691.7224.111.778.063323.3672.0420.9044.272经整理得出平洞段水面曲线，见表7-2：表7-2平洞段水面曲线L(m)0.00100.00200.00300.00332H(m)2.3942.682.9733.2713.367Ha(m)3.9293.9644.0664.2164.272由于隧洞泄流时流速较大（最大达34.02m/s），应次必须考虑高速水流掺气的影响。掺气后的水深按以下公式计算：Ha=h+△h△h=kh式中：V、R——为不计掺气时断面的平均流速和水力半径；Ha——考虑掺气后的水深。K——掺气系数取0.008按上式计算结果如表7-27.4出口消能计算1.扩散角为减小单宽流量，减轻下游冲刷，利于消能，隧洞出口采用扩散段布置。为防止高速水流脱离边壁而发生空蚀，扩散角不宜过大。按经验最终确定扩散角θ=5º，扩散段布置见图7-1。01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙2.挑距计算挑距L可用下面公式估算公式：L=[V12sinαcosα+V1cosα]式中：L——挑距（m），鼻坎末端至冲坑最深点的水平距离；V1——坎顶水面流速（m/s），可取为坎顶平均流速的1.1倍；α——鼻坎挑射角度；h1——坎顶平均水深h在铅直方向投影，即h1=h·cosα；h2——坎顶至河床表面高差；g——重力加速度。已知：反弧起始位置，h=4.272m,v=23.75m/s由能量方程：=4.42m求得L=49.53m（3）冲坑深度冲坑稳定深度tr与水流冲刷能力和河床抗冲能力有关，采用以下估算公式：tr=Krq0.5H0.25-t01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙tr=15.629m式中：t——下游水位；H——上下游水位差；设计中，考虑到隧洞较长，沿程水头损失很大，H以坎顶水流的总有效水头计算；Kr——冲刷坑系数。对于坚硬岩石取Kr=0.9～1.2；坚硬但不完整岩石Kr=1.2～1.5；软弱破碎的岩石Kr=1.5～2.0。设计中取Kr=1.3。计算得出最大冲刷坑深度为tr=15.629m。（4）计算结果分析L/tr=49.53/15.629=3.169安全挑距以确保冲坑不会危及建筑物的安全,一般安全挑距约为冲刷坑深度的2.5～5.0倍。本设计中冲坑离鼻坎边界的挑距L=49.53m,L/tr=3.169，满足设计要求。第八章施工组织设计8.1导流建筑物等级的确定导流建筑物所保护的主要建筑物是2级土坝，淹没损失较小，围堰高度25m,使用年限1年，确定为4级。按照20年一遇的洪水设计。在坝址选择时进行多方案技术经济比较，最终选择隧洞导流的方案。上游围堰与坝体结合，以节省费用。8.2工日分析粘土开挖：11121234日历天数303131293130因气温停工天数000000因雨停工天数433334假日天数433643有效工日222525202423总计139粘土填筑：1112123401级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙日历天数303131293130因气温停工天数000000因雨停工天数222223假日天数644754有效工日222525202423总计139沙石料的开采：11121234日历天数303131293130因气温停工天数000000因雨停工天数111111假日天数455766有效工日252525212423总计143沙石料的填筑：11121234日历天数303131293130因气温停工天数000000因雨停工天数111111假日天数455766有效工日252525212423总计143粘土斜心墙按照每天上升0.3m的强度施工，在洪水来临是最低大坝的临时挡水断面可以上升到2791.7m高程,现在定在2789.5m高程。所以度汛是安全的。8.3施工控制性进度施工控制点有：开工，截流，拦洪，封孔，初期发电，竣工。工程拟定2005年开工，初定工期4年，2009年全部竣工。宜尽早完工，缩短工期，尽早蓄水发电，产生效益。施工程序如次。1.截流准备工作。拟定2005年3月1日开工，用9至10个月时间完成坝头清理工作、隧洞和铺盖工程。01级水工三班-35-熊翰文 土石坝斜心墙隧洞进出口明挖可有一个月时间，继而洞身开挖，平均日成洞进尺4m，月均成洞120m，全部完工需6个月。混凝土衬砌可落后于开挖日期2天时间，预计完工在2005年9月。回填灌浆在衬砌完成一周后进行，固结灌浆在回填灌浆一周后进行。隧洞工程完工在截流前1月时间，导流时混凝土衬砌已具有28d强度。2.截流合龙并填筑挡水围堰。拟定2005年10月下旬至11月上旬截流合龙，具体时间届时决定。合龙后尽快闭气，并抽出基坑积水，进行基础处理工作和防渗墙施工。与此同时，填筑上游围堰壳体及粘土斜墙。因围堰拦洪流量的水位对应高程2787.5m，取2m超高，所以尚须填筑全断面2789.5m高程以下坝体。在2006年5月1日开始拦洪挡水。3.封孔蓄水。2008年4月须完成主体工程即Ⅱ期坝体至2812.0m高程，与溢洪道堰顶齐平。在此期间并应完成泄洪洞、放空洞和溢流堰工程。同期，上游移民、库区清理，工程设备拆迁；水电站工程基本完工，包括引水隧洞、调压室、厂房、副厂房以及部分机电设备安装工程。2008年5月1日导流隧洞封孔蓄水。4.初期发电。按一定保证率的流量过程线进行蓄水，预计2008年9月上旬可至初始发电水位（70%工作水深上下即2800.00m，高于死水位）。同期，首批发电机组必须安装完备，开关站、高压输电工程等必须完工。考虑到发电试运行时间，预计10月1日电站可并网发电。5.工程竣工。从2008年5月1日起，可进行坝体Ⅲ期施工，按4m/月的填筑速度上升，在同年8月即可全部竣工。01级水工三班-35-熊翰文'