毕业设计（论文）-E江水利枢纽设计(28页).doc

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1、-毕业设计（论文）-E江水利枢纽设计-第 23 页河海大学函授本科2015级毕业设计计算书设计题目: E江水利枢纽设计 专业年级: 河海水工2015级 学 号: 指导老师: 福建水利电力职业技术学院继教中心2017年3月目 录1 调洪演算11.1 泄洪能力11.2 调洪演算12 大坝轮廓尺寸的拟定32.1 坝顶高程计算32.2 坝顶宽度52.3 坝坡与马道62.4 坝体排水62.5 大坝防渗体63 土料设计83.1 粘性土料设计83.2 坝壳砂砾料设计104 渗流计算124.1 计算方法124.2 计算断面及计算情况的选择144.3 计算结果144.4 渗透稳定验算155 稳定计算165.1

2、计算方法165.2 上下游坝坡折线滑动法计算165.3 稳定成果分析166 基础处理部分186.1 河床部分186.2 坝肩处理187 细部构造设计207.1 坝的防渗体，排水设备207.2 反滤层设计207.3 护坡设计207.4 坝顶布置218 隧洞的体型设计228.1 进口建筑物228.2 洞身断面型式和尺寸238.3 出口消能段239 隧洞的水力计算249.3 计算工况249.4 平洞段底坡的确定249.5 洞内水面曲线249.6 出口消能验算2510 隧洞的细部构造2710.1洞身衬砌2710.2 衬砌分缝、止水2710.3 灌浆2710.4 排水2710.5 掺气槽2710.6 锚

3、筋加固271、调洪演算1.1 泄洪能力本次根据确定的泄洪方式，进行泄流能力分析，根据无压隧洞自由计算其过流能力，泄流公式按下式计算。m自由出流系数，取0.485；b溢流孔宽；H0H0=H+v2/2g，H堰上水头，考虑上游堰前水域开阔，取H0=H。E江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线见表1-1。E江水库泄洪设施不同方案的泄流能力曲线表表1-1 堰顶水头H(m)b=6m泄流量(m3/s)堰顶水头H(m)b=7m泄流量(m3/s)堰顶水头H(m)b=8m泄流量(m3/s)1.0 12.91.0 15.01.0 17.23.0 67.03.0 78.13.0 89.35.0 144.15.0 168

4、.15.0 192.17.0 238.77.0 278.57.0 318.39.0 348.09.0 406.09.0 464.011.4 496.111.4 578.811.4 661.513.0 604.213.0 704.913.0 805.615.0 748.815.0 873.615.0 998.417.0 903.517.0 1054.117.0 1204.620.0 1152.920.0 1345.020.0 1537.21.2 调洪演算根据地形和地质资料泄洪洞布置时进口地高程为可取2800m，而水库汛限水位取等于正常蓄水位为2820.50m，因此需要确定泄洪洞进口堰顶高程，以满

5、足泄洪洞产生无压过流以、工程经济性和下游防洪限制泄量的要求，本设计拟订五组方案进行比较，调洪演算成果见表1-2。调洪演算成果表表1-2 方案堰顶高程z（m）洞宽B（m）工况下泄流量Q（m3/s）库容V（万m3）库水位Z（m）一2810m7m设计672.6411232822.60 校核753.7432162823.58 二2805m7m设计1040.4394752821.85 校核1114.2412002822.63 三2810m6m设计1089.2415662822.80 校核1650.7438912823.90 四2805m6m设计905.5398482822.02 校核978.441839

6、2822.93 五2810m8m设计752.2407042822.41 校核837.4426932823.33 2 大坝轮廓尺寸的拟定大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程，坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体等排水设备。2.1 坝顶高程计算根据碾压式土石坝设计规范（SL2742001）（以下简称“规范”）规定，坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高、设计水位加正常运用条件下的坝顶超高、校核水位加非常运用下的坝顶超高进行计算，因该地区地震烈度为7，故还需考虑正常蓄水位加非常运用时的坝顶超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四种工况最大值，同时并保留一定的沉降值。坝顶高程在水库正常运用和非常运用期间的静

7、水位以上应该有足够的超高，以保证水库不漫顶，其超高值y按下式计算：式中：R最大波浪在坝坡上的爬高，m；e最大风壅水面高度，m；A安全加高，m；根据坝的等级，设计运用条件时取1.0m，非常运用条件是取0.5m；根据“规范”，计算大坝波浪爬高时，所采用设计风速：正常运用条件下为多年平均最大风速的1.6倍，非常运用条件下，采用多年平均最大风速，根据气象资料统计，E江水库多年平均最大风速为15.0m/s，最大吹程为12km。平均波高及平均波长按下式计算：式中：hm平均波高，m；Tm平均周期，s；W计算风速，m/s；D风区长度，m；Hm水域平均水深，m；g重力加速度，取9.81m/s；Lm平均波长，m。

8、平均波浪爬高Rm参照“规范”附录A.1.12计算，初步拟定水库大坝上游坝坡为m=2.5，故波浪平均爬高按“规范”附录A.1.12式计算：式中：k斜坡的糙率渗透性系数，护面类型为砌石护面确定k=0.75；kw经验系数，由风速W、坡前水深H、重力加速度g所组成的无维量，查表A.1.12-2得设计条件：kw=1.00；校核条件：kw =1.00；m斜坡的坡度系数。最大波浪在坝坡上的爬高设计值R按2级土石坝取累积概率P=1%爬高值R1%计算。根据计算该水库在设计条件下和校核条件下的累积概率P=1%的经验系数kp值为2.23。风浪壅高按下式计算：式中：K综合摩阻系数，计算时一般采用K=3.610-6；风

9、向与水域中线的夹角；其他符号同前。根据以上公式及参数，坝顶超高计算成果见表2-1。坝顶超高计算成果表表2-1 工 况水位(m)设计风速(m/s)平均波长(m)平均波高(m)平均波浪爬高(m)风浪壅高（m）设计爬高(m)安全加高(m)坝顶超高(m)设计(P=1%)2822.4124.07.570.250.380.032 0.851.01.88校核(P=0.05%)2823.3315.011.810.380.590.012 1.320.51.84由于水库所在地区地震基本烈度7，按水工建筑物抗震设计规范（SL293-97），水工建筑物抗震计算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震区的地震涌浪高度，可根

10、据设计烈度和坝前水深，一般涌浪高度为0.5m1.5m，该水库地震涌浪高度取用1.0m，不考虑地震作用的附加沉陷计算。根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）第5.3.3条规定，坝顶高程分别按以下运用情况计算，取其最大值：（1）设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高：2822.41+1.882824.29m；（2）正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高：2821.4+1.88=2823.28m；（3）校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高：2823.33+1.84=2825.17m；（4）正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高：2821.4+1.84+1.0=2824.24m。经计算可

11、以看出该大坝坝顶高程由校核情况控制为2825.17m，取2825.2m。2.2 坝顶宽度坝顶宽度主要取决于交通需要、构造要求和施工条件，同时还要考虑防汛抢险、防空、防震等特殊需要。根据“规范”规定，坝顶无特殊要求时，高坝的顶部宽度可选用1015m，中低坝可选用510m。该水库挡水大坝坝基高程为2750，根据计算坝高为75.2m，大于70m，属高坝，故综合各方面因素可取该土石坝坝顶宽度为10m。2.3 坝坡与马道土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运用情况、地基条件、施工方法及坝型等因素。一般是参考以建成类似工程的经验拟定坝坡，再通过计算分析，逐步修改确定。在满足稳定要求的前提下，应尽可能

12、使坝坡陡些，以减小坝体工程量。根据规范规定与实际结合，上游坝坡上部取2.5，下部取3.0，下游自上而下均取2.5，下游在2800m、2775m高程处各变坡一次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置1.52宽的马道以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通、观测、检修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为2.0。2.4 坝体排水由于本地区石料比较丰富，故采用堆石棱体排水比较适宜，另外采用棱体排水可以降低坝体浸润线，防止坝坡冻涨和渗透变形，保护下游坝址免受尾水淘刷，并可支撑坝体，增加下游坝坡的稳定性。按规范棱体顶面高程高出下游最高水位1m为原则，校核洪水时下游水位可由坝址流量水位曲线查得为27

13、55.22m，最后取棱体顶面高程为2756.3m，堆石棱体内坡取1:1.5，外坡取1:2.0，顶宽2.0m，下游水位以上用贴坡排水。2.5 大坝防渗体大坝防渗体的设计主要包括坝体防渗和坝基防渗两个方面。（1）坝体的防渗坝体防渗的结构和尺寸必须满足减小渗透流量、降低浸润线控制渗透坡降的要求，同时还要满足构造、施工、防裂、稳定等方面的要求。该坝体采用粘土斜心墙，其底部最小厚度由粘土的允许坡降而定，本设计允许渗透坡降J=5，上游校核洪水时承受的最大水头为73.33，墙的厚度B73.33/5=14.666.参考以往工程的经验，斜心墙的顶部宽度取为5（满足大于3机械化施工要求），粘土斜心墙的上游坝坡的坡

14、度为1:0.41:1.0之间，有资料研究认为，斜心墙向上游倾斜的坡度为1:0.251:0.75时较好，本次设计取为1:0.4，下游坡度取为1:0.2，粘土斜心墙的顶部高程以设计水位加一定的超高（超高0.60.8m）并高于校核洪水位为原则，最终取其墙顶高程为2823.4，经计算底宽为19.68,大于14.666.墙顶的上部留有1.8m的保护层，并粘土斜心墙顶部向下游倾斜。（2）坝基防渗由坝址处地质剖面图，可知该坝基为砂砾石地基，对砂砾石地基防渗措施主要有开挖截水槽回填粘土、混凝土防渗墙、帷幕灌浆等措施。从材料来看由于附近粘土材料储量较少，故不适合采用粘土截水槽，又根据碾压式土石坝设计规范（SL2

15、74-2001），80m以内的砂砾石地基可采用混凝土防渗墙，由坝址处地质破面图，该坝基河槽段砂砾石最大层厚为32m，因此该坝基河床中部及两岸坡均采用混凝土防渗墙，根据水工建筑物教材，厚度取0.8m，防渗墙伸入坝体防渗体的长度不小于1/10倍坝高，本次设计取7.5m，防渗墙布置在心墙底面中部偏上，根据“规范”规定墙体底部应深入岩基0.51.0m，本次设计取0.5m，岸坡混凝土防渗墙底高程沿岸坡逐渐变化。3 土料设计筑坝土料的实际与土坝结构设计、施工方案以及工程造价有关，一般力求坝体内材料分区简单，就地、就近取材，因材设计。土料设计主要任务是确定粘壤土的填筑干容重、含水量，砾质土的砾石含量、干容重

16、、含水量，砂砾料的相对密度和干容重等指标。3.1 粘性土料设计粘壤土用南京水利科学研究所标准击实仪做击实试验求最大干容重、最优含水量（一般采用25击，其击实功能为86.3tm/m3）。由于最优含水量随压实功能的大小而变，故在土料的设计中常根据土料的实际施工机具的压实功能，选择相应的最优含水量作为填筑土料的含水量。根据国内外的筑坝经验，常将粘土的填筑含水量控制在最优含水量的附近，其上下偏离最优含水量控制A2%3%。根据以上的击实次数和击实功能，得出的多组平均最大干容重max和平均最优含水量w0。设计干容重d为：式中：d 设计干容重，（/3）； 在相应击实功能下的平均最大干容重，（/3）； 施工条

17、件系数（或称压实系数）。对于1、2级高坝，的值采用0.960.99之间，三四级坝或低坝可采用0.930.96，本设计取=0.98。粘性土的填筑含水量为：=PP式中：P土的塑限；P土的塑性指数；B稠度系数，对高坝可取-0.10.1之间，低坝可取0.10.2之间，本设计取B=0.07。设计最优含水量为：用下述公式计算最大干容重作为校核参考：式中：s土粒的比重；va压实土的含气量，粘土可取0.05，砂质粘土取0.04，壤土可取0.03，本设计取为0.05。运用下式作校核：d1.021.12(d) 0式中：(d) 0土料场的自然干容重；对1、2级坝，还应该进行现场碾压试验，以便复核，并据以选定施工碾压

18、参数。粘性土料设计成果表表3-1 料 场12123比重s2.672.672.652.742.7最优含水量22.0721.0222.323.816.9设计干密度(g/cm3)1.61.651.561.541.8塑限含水量wp1.5681.6171.52881.50921.764填筑含水量w21.7820.6823.2824.6619.02自然含水量%21.7821.7922.3023.7218.88塑性指数24.824.225.626.315.9孔隙此e19.4621.724.5723.514湿密度(g/cm3)0.7030.6510.7330.8160.531浮密度(g/cm3)35.7163

19、6.84835.61737.30035.068内摩擦角0.9811.0110.9520.9581.111粘聚力(kpa)24.67 25.50 23.17 21.5 28渗透系数k（10-6cm/s）4.3174.81.93.963.0土料的选用为：已经探明上下游共有5个粘土料场，总储量为190万m3，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。根据上述土料物理力学性质从渗透系数的角度来看均满足规范要求，因为根据筑坝材料的填筑标准规定，渗透系数一般对均质坝不大于110-4cm3/s，对心墙或斜墙不大于110-5cm3/s。1#下和3#下

20、料场的塑性指数小于20，从压的角度宜采用1#下和3#下料场的粘土料，所以可将1#下和3#下料场作为主料场，其余几个料场作为辅助料场。3.2 坝壳砂砾料设计坝壳砂砾料设计指标以相对密实度表示如下：，或式中：emax最大孔隙比， emax=；emin最小孔隙比，emin=；e 填筑的沙、沙卵石、或地基原状沙、沙卵石的孔隙比，e=； 沙粒比重；最大干容重，由试验求得；最小干容重，由试验求得； 填筑的砂、砂卵石或地基原状砂、砂卵石的干容重。非粘性土料填筑一般要达到密实状态，对于砂土要求Dr不小于0.70；对于砂砾石，则依坝的级别而定，1、2、3级坝Dr不小于0.75，4、5级坝不小于0.70。在地震区

21、要求更高。一般沙砾料的干容重rd=17.2KN/m3。砂砾料的设计成果见表3-2。砂砾料设计成果表表3-2 料场4123不均匀系数43454534大于5mm砾石含量%45484642比重s0.752.752.752.73设计干容重ra1.86591.86591.86591.8524设计孔隙比e0.47380.47380.47380.4738保持含水量%5555湿容重ru1.961.961.961.95浮容重r1.191.191.191.174内摩檫角3630351035203640粘聚力0000渗透系数10-2cm/s2222砂砾料的选用为：除3#下料场的不均匀系数不满足要求外（30），其余几

22、个料场，渗透系数、砾石含量、不均匀系数能满足要求，故而都可作为筑坝的砂砾料。施工时可考虑上游料填在坝的上游测，下游砂砾料填在下游测，这样有利于施工，减小相对干扰。从颗粒级配曲线可以看出4#上、1#下料场级配较好，物理力学指标也较高，应优先采用。砂砾料场上、下游共8处，总量为1850万立方米，大坝工程在400万立方米左右。用两个料场可能数量不足，可以1#上、2#下料场砂砾料作为辅助之用。4 渗流计算土石坝的渗流计算主要确定坝体的浸润线的位置，为坝体的稳定分析和布置观测设备提供依据；同时确定坝体与坝基的渗透流量，以估算水库的渗漏损失，而且还要确定坝体和坝基渗流区的渗透坡降，检查产生渗透变形的可能性

23、，以便取适合的控制措施。4.1 计算方法选择水力学方法解土坝渗流问题。根据坝内各部分渗流状况的特点，将坝体分为若干段，如图4-1。应用达西定理近视解土坝渗流问题，计算假定任一铅直过水断面内各点渗透坡降均相等，计算简图如图4-2、4-3、4-4。图4-1 大坝纵断面地质剖面图图4-2 I-I断面图图4-3 II-II断面图图4-4 III-III断面图通过防渗体流量：通过防渗体后渗流量：其中：K防渗体渗透系数，；H上游水深；H1逸出水深；B防渗体有效厚度；防渗体等效和倾角；K2混凝土防渗墙渗透系数，1.51011 m/s；T1下游水深；T冲积层厚度，取最大值35m；D防渗墙厚度；K1防渗体后渗透

24、系数，210-4m/s；KT冲积层渗透系数，210-4m/s；假设：不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用；由于沙砾料渗透系数较大，防渗体又损耗了大部分水头，逸出水位与下游水位相差不是很大，认为不会形成逸出高度；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，此时实际上不是平面渗流，但计算仍按平面渗流计算，近似认为下0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。4.2 计算断面及计算情况的选择对河床中间断面I-I及左右对称的两典型断面II-II、III-III进行渗流计算，计算主要针对正常蓄水及设计洪水的工况进行。4.3 计算结果渗流计

25、算结果见表4-1。渗流计算成果表表4-1 计算情况计算项目正常蓄水位设计洪水位上游水深H（m）-71.472.6-34.0 35.2-32.0 33.2下游水深t(m)-2.205.06-00-00逸出水深H1(m)-2.21085.0648-0.1659 0.1718 -0.1625 0.1687 渗流量q（10-4M3/s.m）-9.309.58-3.033.25-2.752.96总渗流量Q（万m3/d）1.387 1.442 4.4 渗透稳定验算斜心墙之后的坝壳，由于水头大部分在防渗体损耗了坝壳渗透坡降及渗透速度甚小，发生渗透破坏的可能性不大，而在防渗墙与粘土斜墙的接触面按允许坡降设计估

26、计问题也不大。在斜墙逸出点渗透坡降较大，予以验算。渗透坡降的计算公式：式中：上游水深减逸出水深；防渗体的平均厚度.计算成果见表4-2：各种工况渗流逸出点坡降表4-2 断 面计算情况正常设计正常设计正常设计坡 降 J6.046.094.074.263.924.11填筑土料的安全坡降，根据实践经验一般为510，故而认为渗透坡降满足要求，加上粘土斜心墙有反滤层，故而认为不会发生渗透破坏。5 稳定计算5.1 计算方法按施工期、稳定渗流期、库水位降落期三个控制时期核算土石坝的稳定。心（斜心）墙坝的上下游坝坡滑动时形成折线滑动面.部分浸水的非粘土坝坡，由于水位上下的土料容重不同，有水时j、C值也有所降低，

27、此时坝坡失稳时最可能的滑动面近乎折线。在滑动面上抗剪强度的发挥是一样的，安全系数的表示方式为式中：1、2、3为实验得到的抗剪强度指标。5.2 上下游坝坡折线滑动法计算上下游坝坡稳定计算成果见表5-1。大坝上下游坝坡稳定计算成果表表5-1 部位计算工况上游水位（m）下游水位（m）最小安全系数（Kmin）规范值上游坡施工期1/3坝高27752752.201.431.35稳定渗流期2821.42755.061.421.35水位降落期2823.5827961.391.25正常蓄水位+地震2821.42752.201.261.15下游坡稳定渗流期（正常）2821.42752.201.581.35稳定渗流

28、期（设计）2822.602755.061.581.35稳定渗流期（校核）2823.582755.221.521.25正常蓄水位+地震2821.42752.201.411.155.3 稳定成果分析根据计算成果表可看出大坝上下游坡稳定均满足规范要求，由于上游坝坡较缓，稳定渗流期以及库水位降低期，不考虑地震时，Kmin=1.42，考虑地震时，Kmin=1.26；下游坡情况也类似，正常情况Kmin=1.58，非常情况Kmin1.52，坝的稳定安全系数偏大，就此而言，可考虑加陡坝坡以减小工程量.鉴于各种因素考虑不全，实际安全系数可能要小些，故而不改变坝坡，维持原拟订的剖面。6 基础处理部分6.1 河床部

29、分（1）渗流控制方案条件允许时优先考虑垂直防渗方案。在透水层较浅（1015m以下）时，可采用回填粘土截水槽方案，由于坝址处河床冲积层平均深20m，最大达35m，施工比较困难而不予采用。又由于河床有孤石，采用钢板桩也比较困难，造价也高。帷幕灌浆在此地存在可灌性问题。混凝土防渗墙方案，施工快、材料省、防渗效果好，对于这种深度透水层是比较合适的，决定采用这种方案。按混凝土的允许坡降及水头定出厚度为0.8m。防渗墙深入河床冲积层，底部嵌入基岩，上部与斜心墙连接。由于防渗墙两侧冲积层易沉陷，引起防渗墙顶部粘土心墙与两侧粘土心墙的不均匀沉陷而导致裂缝。为此防渗墙顶部作成尖劈状，两侧以高塑性粘土填筑，伸入斜

30、心墙深厚度已经确定为7.5m，底部深入基岩0.5m，尖劈顶宽0.25宽，详见构造设计。（2）防渗墙的型式、材料及布置根据以往经验，对于透水层厚度为3060m的情况，采用槽板式混凝土防渗墙比较合适，设计中采用这种型式。混凝土防渗墙要求材料有足够的抗渗能力及耐久性，能防止环境水的侵蚀和溶蚀；有一定的强度，满足压应力、拉应力、剪应力等各项强度要求有良好的流动性、和易性以便在运输中不发生离析现象，而且能在水下施工。防渗墙布置于斜心墙之下，从防渗角度来看偏上游为好，但从防裂角度看偏下游一侧好，综合考虑布置于心墙底面中心位置。6.2 坝肩处理坝肩两岸为覆盖层及全风化岩石，深约20m，性质较差，为良好的透水

31、料，底部为半风化岩石，性质良好，但由于节理的作用，透水性也较强。针对以上情况作以下处理，设置混凝土防渗墙至半风化岩基，与河床部分防渗墙相连，并在墙下设置灌浆孔，详见细部构造设计图。7 细部构造设计7.1 坝的防渗体，排水设备坝体防渗体内斜心墙，斜心墙上下游设置反滤层；坝基防渗体为防渗墙和粘土截水墙；坝体排水为棱体排水。在排水体与坝体、坝基之间设置反滤层；下游马道设置排水沟，并在坝坡设置横向排水沟以汇集雨水，岸坡与坝坡交接处也设置排水沟，以汇集岸坡雨水，防止雨水淘刷坝坡，见细部构造设计图。7.2 反滤层设计（1）设计标准对于被保护土的第一层反滤料，考虑安全系数为1.52.0，按太沙基准确定，即式

32、中,D15为滤料粒径，小于该粒经土占总土重的15%，d85为被保护土粒径，小于该粒径的土占总土重的85%，d15为保护土粒径，小于该粒径的土占总土重的15%。第二层反滤料的选择也按上述办法进行。按此标准天然砂砾料不能满足要求，须对土料进行筛选。（2）设计结果设计结果见表7-1。反滤层设计成果表表7-1 层数部位 第一层 第二层D50(mm)厚度hc ()D50(mm)厚度hc ()防渗体周边部位0.1201.030排水部位252090607.3 护坡设计上游护坡用于砌石因其抵御风浪的能力较强，下游坝面直接铺上20cm 的碎石作为护坡。上游护坡由至坝顶做至死水位以下（加设计浪高），为方便起见做至

33、2795.0m高程，见细部构造设计图。7.4 坝顶布置坝顶设置泥结石路面，坝顶向下游设1%横坡以便汇集雨水，并设置纵向排水沟，经坡面排水排至下游，坝顶设置栏杆以策安全，见细部构造详图。8 隧洞的体型设计8.1 进口建筑物由于进口岸坡地质条件较差，覆盖层较厚，因而采用塔式进口，塔顶设置操作平台。（1）进口喇叭口平面上不扩散，而立面上洞顶以椭圆方程连接。式中：L渐变段的长度；b0进口洞顶到隧洞顶的高程差。由规范可知L取隧洞本身段宽度的23倍，结合本工程L取16米，b0取4米，最后椭圆方程为：进口堰面曲线，采用WES-型堰面曲线，方程：为不影响泄流能力，堰高取10m；定型设计水头：取。所以曲线方程为

34、：进口上游段为椭圆曲线：a=0.280.30，取；，取b=0.1695。所以椭圆曲线方程为：（2）闸门型式及尺寸工作及检修闸门均采用平板门，设在进口处，闸门宽7m，高为12.5m（正常水位减堰顶高程加浪高）。8.2 洞身断面型式和尺寸根据以往工程经验，本无压隧洞采用门洞型断面。调洪演算时已经拟定溢流孔口尺寸7m15.5m（为保证无压泄流，由校核洪水位减堰顶高程加相应浪高而得，13.58+1.84=15.42m,取15.5m），由于水流经堰顶马上跌落，所拟洞宽不变，而高度则以斜段为1:1坡按cos450折减，则洞身尺寸为7m11.0m。具体通过水面典线计算以后确定。进口以后与斜洞连接，根据以往经

35、验以1:1坡度连接，反弧段以60.0m半径圆弧相连接，见隧洞纵剖面布置图。8.3 出口消能段隧洞出口高程定为2750.0m，由于下游出口离电站和大坝较远，较大的冲坑不致影响大坝及电站的安全，且地质条件容许，因此采用挑流消能。由于隧洞出口宽度小，单宽流量集中，因而在出口设置扩散段。挑流参数鼻坎高程按高于下游最高水位1.0m，定为2756.0m；根据以往工程经验挑角取=25；因出口为平段，为了水流能平顺挑出采用了较大的反弧半径R=60m。9 隧洞的水力计算水力计算包括洞内水面线及出口消能计算两部分。9.3 计算工况设计洪水位：2822.6m,下泄流量：672.6m3/s；校核洪水位：2823.58

36、m,下泄流量：753.7m3/s；堰顶高程：2810m。因在宣泄校核洪水时也要满足各项要求，因而对校核情况进行水力计算。9.4 平洞段底坡的确定对于矩形断面hc可用下列公式计算：计算得到临界坡降ic=0.00465；由于泄流时水流流速较大，为不影响隧洞的泄流能力，隧洞应做成陡坡，鉴于坡度太大施工不便，底坡取ic=0.006。9.5 洞内水面曲线由能量方程：计算得收缩断面水深hc=2.72m。以收缩断面为起始位置，按公式依次向下游计算平洞段水面曲线。由于泄洪隧洞流速较大（最大达39.59m/s），因而必须考虑掺气的影响。掺气后水深按经验公式计算如下：平洞段水面线计算成果见表9-1。表9-1 平洞

37、段水面线计算成果表l（m）(m/s)h(m)ha0.0039.592.724.23100.0036.232.9724.48200.0033.353.234.76300.0030.863.495.00430.0028.083.835.34为保证洞内为明流，水面线以上应留有一定的净孔，按规范要求高流速泄洪隧洞掺气水面以上的净空为洞身面积的15%25%，25%的净空是15.42m，现有34.35m，因此洞身断面满足要求。由于还有许多因素没顾及，加上还要考虑与导流洞结合，留有一定的富裕是必要的。9.6 出口消能验算为减少出口单宽流量，利于消能，隧洞出口设扩散段。因流速较大，为避免水流与边墙脱离，扩散角

38、不宜过大。以控制，扩散角取为50。挑距按下式计算式中： L自挑坎末端算起的挑流水舌外缘挑距，（m）； v1坎顶水面流速，按鼻坎处平均流速v2的1.1倍，（m/s）； 鼻坎挑射角，=25； h1坎顶铅直方向水深，h1=cosh（h为坎顶的平均水深），m； h2坎顶至河床面的高差，（m）。计算结果为43.65m。冲坑深度按下式计算式中：tk由河床表面算起至坑底的深度，（m）；H上下游水位之差，（m），H=21.72-5.34=16.38 m；q单宽流量，m2/（sm）；K冲坑系数，对于坚硬的岩石，K=0.91.2之间，本设计取K=1.2；t下游水深，从坚硬的岩石算起，取t=5.34m。计算结果为1

39、4.26m。考虑到隧洞沿程水头损失较大，H以挑出时的水头计算，单宽流量也以出口处计算。根据以往工程的经验，安全挑距约为最大冲坑深度的2.55.0倍，且有，满足设计要求。 10 隧洞的细部构造10.1洞身衬砌（1）衬砌型式.本工程无压泄洪隧洞流量大、流速高，采用城门洞形断面，整体式单层混凝土衬砌。（2）衬砌厚度.根据工程经验，取1/12洞径，最后取0.9m。10.2 衬砌分缝、止水为适应施工能力、防止混凝土干缩和温度应力而产生的裂缝，沿洞轴线方向设置永久性横向伸缩缝，分缝间距为10m，缝间设止水，详见细部构造图。隧洞通过断层破碎带部位，衬砌厚度加大一倍；为防止不均匀沉陷而开裂，衬砌突变处设横向沉

40、降缝，见细部构造图。10.3 灌浆洞顶部进行回填灌浆，充填围岩与衬砌的空隙，使之紧密结合，共同工作，改善传力条件和减少渗漏，对围岩进行固结灌浆，提高其整体性，保证围岩的弹性抗力，减少渗漏。回填灌浆与固结灌浆孔间隔布置，详见细部构造图。10.4 排水从地质剖面上看地下水位较高，为降低外水压力设置径向排水孔，孔径15cm，孔距400cm，孔深400m，并在底部设置纵向排水管，管径为20cm。10.5 掺气槽在反弧段前沿及其后设置掺气槽，向水流边界通气，提高低压区的压力，缓冲气泡溃灭时的破坏作用，具体尺寸见图。10.6 锚筋加固泄洪隧洞进口、岩体破碎带、反弧段岩体（四面临空比较薄弱），以锚筋加固，详见隧洞细部构造图。