坝体稳定计算书（2020年整理）.pdf

学 海 无 涯 1 坝顶高程坝顶高程及护坡计算及护坡计算 根据 碾压式土石坝设计规范 SL274 XXXX 坝顶高程等于水库静 水位与坝顶超高之和 应分别按以下运用条件计算 取其最大值 正常蓄 水位加正常运用条件的坝顶超高 设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高 校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高 考虑坝前水深 风区长度 坝坡 等因素的不同 分别计算安全加固前后主坝及一 二 三副坝的坝顶高程 计算波浪要素所用的设计风速的取值 正常运用条件下 采用多年平 均年最大风速的 1 5 倍 对于非常运用条件下 采用多年平均年最大风速 根据水库所处的地理位置 多年平均年最大风速值采用 15 2m s 计算 主坝 风区长度为 886m 西营副坝风区长度为 200m 马尾副坝风区长度为 330m 采用公式法进行计算 1 1 坝顶超高计算坝顶超高计算 根据 碾压式土石坝设计规范 SL274 XXXX 坝顶在水库静水位的 超高应按下式计算 y R e A 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 安全超高 m 对于 3 级土石坝 设计工况时 A 0 7m 校核工况时 A 0 4m 1 2 加固前加固前坝顶超高坝顶超高的计算的计算 1 2 1 计算参数 各大坝计算采用的参数见表 1 2 1 1 2 学 海 无 涯 表表 1 2 1 1 主坝主坝加固前加固前波浪波浪护坡护坡计算参数表计算参数表 计算工况 水位 m 坝前水深 m 平均水深 h m 风速 Vw m s 吹程 m 边坡 m 糙率 K 超高 m 正常蓄水位地 震工况 13 5 11 5 8 12 15 2 866 0 7 0 9 1 5 设计50年一遇 洪水 15 29 13 29 8 46 22 8 866 0 7 0 9 0 7 校核1000年一 遇洪水 16 23 14 23 9 4 15 2 866 0 7 0 9 0 4 表表 1 2 1 2 西营西营副坝副坝加固前加固前波浪波浪护坡护坡计算参数表计算参数表 计算工况 水位 m 坝前水深 平均水深 h m 风速 Vw m s 吹程 m 边坡 m 糙率 K 超高 m 正常蓄水位地 震工况 13 5 4 5 4 5 15 2 200 2 0 8 1 5 设计50年一遇 洪水 15 29 5 29 5 29 22 8 200 2 0 8 0 7 校核1000年一 遇洪水 16 23 6 23 6 23 15 2 200 2 0 8 0 4 1 2 2 加固前坝顶高程复核 各坝坝顶高程计算成果见表 1 2 2 1 2 表表 1 2 2 1 主坝主坝加固前加固前坝顶高程计算成果表坝顶高程计算成果表 项目 正常蓄水位 地震工况 设计 50 年一 遇洪水 校核 1000 年 一遇洪水 备注 水位 m 13 5 15 29 16 23 累积概率爬高 R m 0 759 1 245 0 753 风壅水面高度 e m 0 003 0 006 0 003 安全加高 A m 1 5 0 7 0 4 坝顶超高 y m 2 262 1 951 1 155 坝顶高程 m 15 762 17 241 17 385 从表 1 2 2 1 可以看出 校核工况下主坝坝顶高程最大 所以坝顶高程 取 17 39m 小于现状防浪墙顶高程 17 41 17 63m 现坝顶高程满足现行规 学 海 无 涯 范的要求 表表 1 2 2 2 西营西营副坝副坝加固加固前前坝顶高程计算成果表坝顶高程计算成果表 项目 正常蓄水位 地震工况 设计 50 年一 遇洪水 校核 1000 年 一遇洪水 备注 水位 m 13 50 15 29 16 23 累积概率爬高 R m 0 543 0 933 0 494 风壅水面高度 e m 0 002 0 004 0 001 安全加高 A m 1 5 0 7 0 4 坝顶超高 y m 2 045 1 637 0 895 坝顶高程 m 15 545 16 927 17 125 从表 1 2 2 2 可以看出 校核工况下西营副坝坝顶高程最大 所以坝顶 高程取 17 125m 西营副坝现状坝顶高程 16 9 17 75m 无防浪墙 现有坝顶 高程不完全满足现行规范要求 马尾副坝 实际上是一个浆砌石防洪墙 墙后有约 2 2 3 0m 宽的土坝 浆砌石防洪墙顶高程为 16 50m 小于校核洪水位 所以现有坝顶高程不满足 现行规范要求 1 3 加固后加固后波浪波浪护坡护坡的计算的计算 1 3 1 计算参数 各大坝上游护坡加固后计算参数见表 1 3 1 1 3 表表 1 2 1 1 主坝主坝加固加固后后波浪波浪护坡护坡计算参数表计算参数表 计算工况 水位 m 坝前水深 m 平均水深 h m 风速 Vw m s 吹程 m 边坡 m 糙率 K 超高 m 正常蓄水位地 震工况 13 5 11 5 8 12 15 2 866 2 0 9 1 5 设计50年一遇 洪水 15 29 12 79 8 46 22 8 866 2 0 9 0 7 校核1000年一 遇洪水 16 23 13 73 9 4 15 2 866 2 0 9 0 4 学 海 无 涯 表表 1 2 1 2 西营西营副坝副坝加固前加固前波浪波浪护坡护坡计算参数表计算参数表 计算工况 水位 m 坝前水深 平均水深 h m 风速 Vw m s 吹程 m 边坡 m 糙率 K 超高 m 正常蓄水位地 震工况 13 5 4 5 4 5 15 2 200 2 5 0 9 1 5 设计50年一遇 洪水 15 29 5 29 5 29 22 8 200 2 5 0 9 0 7 校核1000年一 遇洪水 16 23 6 23 6 23 15 2 200 2 5 0 9 0 4 表表 1 2 1 3 马尾马尾副坝副坝加固前加固前波浪波浪护坡护坡计算参数表计算参数表 计算工况 水位 m 坝前水深 平均水深 h m 风速 Vw m s 吹程 m 边坡 m 糙率 K 超高 m 正常蓄水位地 震工况 13 5 5 5 5 5 15 2 330 2 5 0 9 1 5 设计50年一遇 洪水 15 29 7 29 7 29 22 8 330 2 5 0 9 0 7 校核1000年一 遇洪水 16 23 8 23 8 23 15 2 330 2 5 0 9 0 4 1 3 2 加固后坝顶高程复核 各坝坝顶高程计算成果见表 1 3 2 1 3 表表 1 3 2 1 主坝主坝加固后加固后坝顶高程计算成果表坝顶高程计算成果表 项目 正常蓄水位 地震工况 设计 50 年一 遇洪水 校核 1000 年 一遇洪水 备注 水位 m 13 5 15 29 16 23 累积概率爬高 R m 0 759 1 774 1 068 风壅水面高度 e m 0 003 0 007 0 003 安全加高 A m 1 5 0 7 0 4 坝顶超高 y m 2 262 2 48 1 47 坝顶高程 m 15 762 17 77 17 70 从表 1 3 2 1 可以看出 设计工况下主坝坝顶高程最大 所以坝顶高程 取 17 70m 小于加固后防浪墙顶高程 17 80m 满足现行规范的要求 学 海 无 涯 表表 1 3 2 2 西营西营副坝副坝加固后加固后坝顶高程计算成果表坝顶高程计算成果表 项目 正常蓄水位 地震工况 设计 50 年一 遇洪水 校核 1000 年 一遇洪水 备注 水位 m 13 50 15 29 16 23 累积概率爬高 R m 0 512 0 857 0 490 风壅水面高度 e m 0 002 0 003 0 001 安全加高 A m 1 5 0 7 0 4 坝顶超高 y m 2 014 1 56 0 891 坝顶高程 m 15 514 16 85 17 121 从表 1 3 2 2 可以看出 校核工况下一副坝坝顶高程最大 所以坝顶高 程取 17 121m 小于加固后坝顶高程 17 20m 满足现行规范的要求 表表 1 3 2 3 马尾马尾副坝副坝加固后加固后坝顶高程计算成果表坝顶高程计算成果表 项目 正常蓄水位 地震工况 设计 50 年一 遇洪水 校核 1000 年 一遇洪水 备注 水位 m 13 50 15 29 16 23 累积概率爬高 R m 0 620 1 046 0 594 风壅水面高度 e m 0 002 0 004 0 001 安全加高 A m 1 5 0 7 0 4 坝顶超高 y m 1 323 1 751 0 996 坝顶高程 m 14 823 17 041 17 226 从表 1 3 2 3 可以看出 校核工况下二副坝坝顶高程最大 所以坝顶高 程取 17 226m 小于加固后坝顶高程 17 30m 满足现行规范的要求 1 3 3 护坡计算 西坑水库各大坝均采用砼护坡加固 面板厚度 t 按下式计算 m m b L ht wc wm p 1 07 0 2 3 式中 系数 对整体式大块面板取 1 0 对装配式护面板取 1 1 hp 累积频率为 1 的波高 m b 沿坝坡向板长 m 学 海 无 涯 c 板的密度 t m3 Lm 平均波长 根据新疆水利水电程序集中 波浪护坡计算程序 K 5 的计算结果 各 坝砼护坡面板厚度见下表 表表 1 3 3 1 砼护坡厚度砼护坡厚度计算成果表计算成果表 单位 单位 m 正常工况 设计工况 校核工况 备注 主坝 0 063 0 113 0 063 2 坝坡渗流及稳定分析坝坡渗流及稳定分析 2 1 计算原理和方法计算原理和方法 根据 碾压式土石坝设计规范 SL274 XXXX 坝体抗滑稳定复核采 用简化毕肖普法 稳定渗流期应用有效应力法计算 施工期和库水位降落期 应同时用有效应力法和总应力法 以较小的安全系数为准 简化毕肖普法计算公式为 RMVW KbctgubVW K c sin tantan1 1secsecsec 式中 W 土条重量 V 垂直地震惯性力 向上为负 向下为正 u 作用于土条底面的孔隙压力 条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角 b 土条宽度 c 土条底面的有效应力抗剪强度指标 Mc 水平地震惯性力对圆心的力矩 R 圆弧半径 静力计算时 地震惯性力应等于零 若采用总应法 孔隙压力 u 0 其 相应的抗剪强度指标采用总应力强度指标 坝体土条条块重量及孔隙压力的 学 海 无 涯 计算等均应按 碾压式土石坝设计规范 SL274 XXXX 附录 D 2 3 执行 2 2 计算工况计算工况 本次坝坡渗流及稳定分析 按以下七种工况考虑 上游为正常蓄水位 13 50m 和相应下游水位的上 下游坝坡 上游为设计洪水位 15 23m 和相应下游水位的上 下游坝坡 上游为校核洪水位 16 17m 和相应下游水位的上 下游坝坡 施工期完建期的上 下游坝坡 库水位从正常蓄水位 13 50m 降至死水位时的上游坝坡 库水位从校核洪水位 16 17m 降至正常蓄水位 13 50m 时的上游坝坡 上游为正常蓄水位 13 50m 遇地震时的上 下游坝坡 其中 两种工况属于正常运用条件 四种工况属于非常运用 条件 I 工况属于非常运用条件 II 2 3 计算断面选择和计算参数选取计算断面选择和计算参数选取 本次设计根据坝体高度 长度 地质条件的不同 主坝选择了两个计算 断面 两个副坝各选择了一个计算断面 总 4 个断面进行渗流和抗滑稳定计 算复核 各土层地质参取均采用地质报告成果 详见表 2 4 2 1 2 4 计算结果及分析计算结果及分析 2 4 1 渗流计算 渗流计算采用河海大学工程力学研究所编写的 水工结构有限元分析系统 Autobank v5 5 网络版 进行 计算方法采用有限元法 主坝渗流出逸坡降 渗流量计算成果见表 学 海 无 涯 表 2 4 1 1 加固后各坝渗流计算成果表 计算工况 坝别 正常蓄水位 13 50m 设计洪水为 15 29m 校核水位 16 23m 主坝 0 125 出逸点高程 m 2 57 2 83 2 96 坝体出逸比降 2 58 1 04 1 14 坝基。