水工建筑物土石坝课程设计(DOC47页)ghey.doc
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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.水工建建筑物课课程设计计课题名称称: 土 石 坝 设 计专业班级级: 水工(本科)133-3姓 名: 袁 明 炜 编写日期期:20016年7月1日水利与环环境学院院摘要适当修建建大坝可可以实现现一个流流域地区区发电、防防洪、灌灌溉的综综合效益益。通过过对地形形地质、水水文资料料、气候候特征的的分析,结结合当地地的建筑筑材料,设设计适合合的枢纽纽工程来来帮助流流域地区区实现很很好的经经济效益益。根据据防洪要要求,对对水库进进行洪水水调节计计算,确确定坝顶顶高程
2、及及泄洪建建筑物尺尺寸;通通过分析析,对可可能的方方案进行行比较,确确定枢纽纽组成建建筑物的的形式、轮轮廓尺寸寸及水利利枢纽布布置方案案;详细细作出大大坝设计计,通过过比较,确确定坝的的基本剖剖面与轮轮廓尺寸寸,拟定定地基处处理方案案与坝身身构造,进进行水力力、静力力计算;对泄水水建筑物物进行设设计,选选择建筑筑物的形形式、轮轮廓尺寸寸,确定定布置方方案。水水库配合合下游河河道整治治等措施施,可以以很大程程度的减减轻洪水水对下游游城镇、厂厂矿、农农村、公公路、铁铁路以及及旅游景景点的威威胁;可可为发展展养殖创创造有利利条件。目录第1章 基本资资料11.1工工程概况况11.2水水文与水水利规划划
3、11气象象12 水水利计算算11.3地地形地质质条件111.库区区工程地地质条件件22.坝址址区工程程地质条条件31.4建建筑材料料及筑坝坝材料技技术指标标的选定定43当地地建筑材材料62 枢纽纽布置882.1 坝轴线线选择882.2 工程等等级及建建筑物级级别92.3 枢纽布布置1002.3.1 导流泄泄洪洞1112.3.2 溢洪道道112.3.3灌溉发发电洞及及枢纽电电站1113.1 坝型确确定122第3章坝坝工设计计143.1 土石坝坝断面设设计1443.1.1坝顶高高程1443.1.2坝顶宽宽度1663.1.3上下游游边坡1163.1.4 坝底宽宽度1773.2 防渗体体设计1173.
4、2.1.坝体的的防渗1173.2.2防渗体体的土料料要求118第4章 坝体渗渗流计算算194.1 设计说说明1994.1.1土石坝坝渗流分分析的任任务1994.1.2渗流分分析的工工况1994.1.3渗流分分析的方方法1994.2 渗流计计算2004.2.1基本假假定2004.2.2计算公公式2004.2.3三种工工况计算算214.2.4渗流校校核2334.2.5浸润线线计算2244.2.6理正正软件校校核277第5章 土石坝坝坝坡稳稳定分析析及计算算305.1 坝体荷荷载3005.1.1渗流力力305.1.2孔隙压压力3005.1.3地震力力305.2 稳定分分析方法法305.3 计算工工况
5、3115.4稳稳定计算算315.4.1瑞典圆圆弧滑动动法3115.4.2理正软软件计算算33第6章 细部构构造3666.1 坝顶构构造3666.2 护坡3666.3 反滤层层376.4 排水体体406.5 马道422第1章 基本本资料1.1工工程概况况ZF水库库位于QQH河干干流上,水水库控制制流域面面积49990kkm2,库容容5.0051108m3。水库库以灌溉溉发电为为主,结结合防洪洪,可引引水灌溉溉农田771.221004亩,远远期可发发展到11041044亩。灌灌区由一一个引水水流量为为45mm3/s的总总干渠和和四条分分干渠组组成,在在总干渠渠渠首及及下游224kmm处分别别修建枢
6、枢纽电站站和HZZ电站,总总装机容容量311.455MW,年年发电量量1.11291088kWh。水水库防洪洪标准为为百年设设计,万万年校核核。枢纽纽工程由由挡水坝坝、溢洪洪道、导导流泄洪洪洞、灌灌溉发电电洞及枢枢纽电站站组成。1.2水水文与水水利规划划1气象象流域年平平均降雨雨量6866.1mmm,70%集中在69月,多多年年平平均气温温899,多年年平均最最高气温温29.1(6月),多年年平均最最低气温温-144.3(1月),多年年平均最最大风速速9m/s,水位7688.1mm时水库库吹程5.55km。2 水水利计算算防洪运用用原则及及设计洪洪水的确确定。本本水库属属二级工工程。水水库建筑
7、筑物按百百年一遇遇洪水设设计,千千年一遇遇洪水校校核。由由于采用用的洪水水计算数数值中未未考虑历历史特大大洪水的的影响,故故用万年年一遇洪洪水作为为非常保保坝标准准对水工工建筑物物进行复复核。水库排沙沙和淤沙沙计算。ZF水库回回水长25kkm,河道道弯曲,河河床宽3000m左右,河河床比降降为2.22%,是个个典型的的河道型型水库。1.3地地形地质质条件1:20000坝址附附近地形形图、建建议坝轴轴线地质质图见附附图。1.库区区工程地地质条件件库区两岸岸分水岭岭高程均均在8220m以以上,基基岩出露露高程,大大部分在在8000m左右右,主要要为紫红红色砂岩岩,间夹夹砾岩、粉粉砂岩和和砂质页页岩
8、。新新鲜基岩岩透水性性不大。未未发现大大的构造造断裂,水水库蓄水水条件良良好。QH河为为山区性性河流,两两岸居民民及耕地地分散,除除库水位位以下有有一定淹淹没外,浸浸没问题题不大,库库区也未未发现重重要矿产产。表2 ZF水水库工程程特征值值序号名 称单 位位数 量量备 注注1设计洪水水时最大大泄流量量m3/ss2 0000.000其中溢洪洪道8155相应下游游水位m700.552校核洪水水时最大大泄流量量m3/ss6 8330.000其中溢洪洪道56000相应下游游水位m705.603水库水位位校核洪水水位(P=00.011%)m770.40设计洪水水位(P=11%)m768.10兴利水位位m
9、767.20汛限水位位m760.70死水位m737.004水库容积积总库容108mm35.055校核洪水水位设计洪水水位库容容108mm34.633防洪库容容108mm31.366兴利库容容108mm33.511其中共用用库容108mm31.100死库容108mm31.0555库容系数数%50.5506调节特性性多年2.坝址址区工程程地质条条件QH河在在ZF水库坝坝址区呈呈一弯度度很大的的“S”形。坝坝段位于于“S”形的中中、上段段。坝段段右岸为为侵蚀型型河岸,岸岸坡较陡陡,基岩岩出露。上上下坝线线有约3000 m长的低低平山梁梁(单薄分分水岭),左岸岸为侵蚀蚀堆积岸岸,岸坡坡较缓,有有大片土
10、土层覆盖盖。右岸岸单薄分分水岭是是QH河环绕绕坝段左左岸山体体相对侧侧向侵蚀蚀的结果果。坝址区基基岩以紫紫红色、紫紫灰色细细砂岩为为主,间间夹砾岩岩、粉砂砂岩和少少数砂质质页岩。地地层岩相相变化剧剧烈,第第四系除除厚度不不大的砂砂层、卵卵石层外外,主要要是黄土土类土,在在大地构构造上处处于相对对稳定区区,未发发现有大大的断裂裂构造迹迹象。坝址区左左岸有一一大塌滑滑体,体体积约451044m3,对工工程布置置有一定定影响。本区地震震基本烈烈度为6度,建建筑物按按7度设防防。(1) 上坝址址上坝址位位于坝区区中部背背斜的西西北,岩岩层倾向向QH河上游游。河床床宽约3000m,河床床砂卵石石覆盖层层
11、平均厚厚度5m,渗透透系数1110-22cm/s。一级级阶地(Q4)表层具具中偏强强湿陷性性。左岸岸7300m高程以以上为三三级阶地地(Q2)具中偏偏弱湿陷陷性。岩基未发发现大范范围的夹夹层,基基岩的透透水性不不大。河河床中段段及近右右岸地段段,沿1133-1111- 1155-1004-1114各钻孔孔连线方方向,在在岩面下下2147mm深度范范围内,有有一强透透水带,W=55.466300 l/sm2,下限限最深至至基岩下下约80m。基岩岩透水性性从上游游向下游游有逐渐渐增大的的趋势,左左岸台地地黄土与与基岩交交界处的的砾岩(最大厚厚度6m)透水性性强,渗渗透系数数K=110m/d。左岸岸
12、单薄分分水岭岩岩层仍属属于中强强透水性性,平均均W=00.488l/ssm2,应考考虑排水水,增加加岩体稳稳定。(2) 下坝址址位于上坝坝址同一一背斜的的东南翼翼,岩层层倾向下下游;河河床宽约约1200m,左岸岸为二、三三级阶地地,右岸岸7311m高程以以下为基基岩,以以上为三三级阶地地。土层层的物理理力学性性质见“工程地地质剖面面图”。左岸基岩岩有一条条宽20002550m呈北北北东方向向的强透透水带,右右岸Z沟单薄薄分水岭岭的透水水性亦很很大,左左右岸岩岩石中等等透水带带下限均均可达岩岩面下80m左右。河河床地段段基岩透透水性与与中等透透水带厚厚度具有有从上游游向下游游逐渐变变小的趋趋势。
13、下下游发现现承压水水,二、三三级阶地地砾石层层透水性性与上坝坝线相同同,左岸岸坝脚靠靠近塌滑滑体。1.4建建筑材料料及筑坝坝材料技技术指标标的选定定库区及坝坝址下游游土石料料丰富,有有利于修修建当地地材料坝坝。(1) 土料。坝坝址上、下下游均有有土料场场,储量量丰富,平平均运距距小于l.55km。根据155组试验验成果统统计,土土料平均均粘粒含含量为26.4%,粉粒55.9,粉粉砂17.6%,其中25%属粉质质粘土,60.7属重重粉质壤壤土,14.3%属中粉粉质壤土土。平均均塑性指指数11.1,比重27.5kNN/m33。最大大干重度度16.7kNN/m33,最优优含水量量20.5%,渗透透系
14、数0.444110-55cm/s。具有有中等压压缩性,强强度特性性见表3。(2) 砂砾料料。主要要分布在在河滩上上,储量量为20551004m33,扣除除漂石及及围堰淹淹没部分分,可利利用的砂砂砾料约约100015511104mm3。其颗颗粒级配配不连续续,缺少少中间粒粒径,根根据野外外29组自然然坡度角角试验,34组室内内试验分分析,统统计成果果分析如如下:天天然重度度18.7kNN/m33,软弱弱颗粒含含量2.664%。颗粒粒组成见见表4。砂的储量量很少,且且石英颗颗粒少,细细度模数数很低,不不宜作混混凝土骨骨料,砂砂(D2mmm)的相对对紧密度度为0.8895。(3) 石料。坝坝址区石石
15、料较多多,运距距均在1km以内,为为厚层砂砂岩,储储量可满满足需要要。溢洪洪道、导导流洞出出碴也可可利用。表3 土料的的强度特特性试验方法法统计方法法抗剪强度度指标(o)C(kNN.cmm-2)饱和固结结快剪(25组)算术平均均23.2272.800算术小值值平均20.9961.933快剪(82组组)算术平均均21.5542.933算术小值值平均21.3302.933快剪(18组组)算术平均均21.3302.933算术小值值平均21.0001.944算术平均均22.6685.833算术小值值平均20.0033.566算术平均均22.5505.833算术小值值平均23.8803.566快剪(8组
16、)算术平均均28.8804.511算术小值值平均25.7752.933算术平均均29.0004.511算术小值值平均28.7702.933三轴不排排水剪(10组组)算术平均均20.0002.888算术小值值平均25.2201.300三轴不排排水剪(6组)算术平均均13.3302.800算术小值值平均25.2200.800三轴饱和和固结不排水剪剪(6组)算术平均均18.2204.200算术小值值平均22.3303.500野外自然然坡度角角(29组组)算术平均均35.770算术小值值平均31.220室内剪切试验算术平均均31.110算术小值值平均29.110算术平均均31.000算术小值值平均29
17、.000表4 砂砾料料颗粒组组成粒径(mmm)20008040205210.550.22510特别重要要33.3013.3310特别重要要12000二1011.0重要33.3306.66713.3334.001033.333重要120003000三1.00.11中等6.6772.004.01.003.3330.333中等30050四0.10.001一般2.00.3331.00.220.3330.003一般50110五0.0010.3330.220.00310工程等别别永久性建建筑物级级别临时性建建筑物级级别主要建筑筑物次要建筑筑物一134二234三345四455五55表5 水工建建筑物级级别表
18、6 水工建建筑物的的结构安安全级别别水工建筑筑物级别别水工建筑筑物的结结构安全全级别12、34、5本工程水水库库容容为5.0051108mm3,所以以该工程程为等工程程。主要建筑筑物大坝坝、溢洪洪道级别别为2级。2.3 枢纽布布置2.3.1 导流泄泄洪洞沿洞线周周围岩石石厚度大大于三倍倍开挖洞洞径,出出口段已已避开塌塌滑体的的东边界界,沿线线岩层、岩岩性主要要为粉砂砂岩、细细砂岩及及砾岩,岩岩石较为为坚硬,坚坚固系数数Fk=4,单位位弹性抗抗力系数数K0=200MPaa/cmm,弹模E=00.41044MPa,透水水性较大大。岩层层倾向下下游,出出口段节节理发育育,应采采取有效效措施予予以处理
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