毕业设计土石坝枢纽及溢洪道设计.doc

湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power毕业设计成果设计工程名称铜钱坝枢纽及溢洪道设计 姓 名： 张 清 华 专 业： 水 利 工 程 班 级： 08 级 水 工 二 班 学 号： 202101021677 指导老师： 丁 琼 任务下达日期：2021年11月 23日设计完成日期：2021年12月 18日水利工程系目 录第一章 根本资料 11.1地形、地质情况 1库区工程地质条件 1坝址工程地质条件 31.2 水文与气象 61.3 工程特性值 81.4水位 91.5其他 9第二章 调洪演算 102.1 洪水分析计算 10设计洪峰 10设计洪量的推求 102.2泄洪规模和死库容确定 112.3 兴利库容确实定 112.4 调洪计算 12第三章 枢纽总体布置、坝型选择 173.1坝址选择 17中坝址与下坝址工程地质条件比拟见下表： 173.2坝轴线选择 173.3泄水和引水建筑物 183.4 坝型选择 193.4.1 各坝对地形、地质得要求 193.4.2 各坝的特点 203.5 枢纽布置 22水利枢纽的建筑物 223.5.2 枢纽总体布置 223.6 坝体剖面拟定 23坝坡 233.6.2 坝顶宽度 243.6.3 坝顶高程 243.6.4 坝坡选择 26坝体排水设备选择及尺寸拟定 263.7 渗流计算 27计算情况选择 273.7.2 渗流分析的方法 273.7.3 均质坝的渗流计算 273.8 稳定计算 29土坝失稳的形式 29计算公式的分析 293.8.3最危险圆弧位置确实定 30土条划分 30不均匀块的的处理 30稳定分析的步骤 313.9 细部构造设计 34坝顶构造 34坝体排水 34上下游护坡及排水 343.9.4 反滤层 34土料的选择 353.9.6 地基处理 35第四章 溢洪道设计 374.1河岸溢洪道的类型和位置选择 374.1.1 河岸溢洪道的类型 374.1.2 溢洪道的位置选择 374.2 进水渠 384.3 控制段设计 39定型设计水头Hd选择 394.3.2 上游堰高确定 394.3.3 溢流孔口尺寸的拟定 404.3.4 确定堰面曲线 404.3.5 剖面衔接计算 41溢流堰闸门闸墩设计 424.4泄槽形式及水力计算 42槽的形式及水面曲线设计 424.4.2 泄槽弯道设计 444.4.3 弯道冲击波设计 454.5 消能防冲断设计 46溢洪道沿程水头损失和局部水头损失 464.5.2 水舌设计 47溢洪道挑坎与冲沟的处理 484.6 溢洪道构造 484.6.1 衬砌 484.7 出口消能段 49第五章 地基处理 505.1地基开挖与处理 505.2帷幕灌浆 50致 谢 51参考文献 52摘 要铜钱坝土坝枢纽及溢洪道设计本次毕业设计对大坝的各个部位进行了详细的设计，在分析了坝址的地质条件后，选取了坝轴线并进行了枢纽布置。

通过对深入局部泄水建筑的了解，对该工程的溢洪道及底孔的形式和消能及防冲进行了设计设计的主要内容有：坝址、坝型选择和枢纽布置，调洪计算，粘土均质坝设计，泄水建筑物设计，构造设计，地基处理等设计过程中，采用的主要方法有关于调洪计算的半图解法、坝坡稳定计算的瑞典圆弧法、渗流计算的水力学法、坝顶垂直沉降的工程类比估算法，以及相关标准、手册所推荐的方法具体设计详见设计说明书，另外除了设计说明书外 ，还有反映本次设计成果的5张图纸关键词： 土石坝 ；调洪计算；枢纽布置 第一章 根本资料1.1地形、地质情况区域地质情况本区位于大巴山旋扭构造西段北缘，北与秦岭纬向构造相连 ，由阳勉大断裂与之相隔，区域主要构造线方向为北东东向，局部有近南北向受多期构造运动影响区域地层有下元古界东房沟组震旦系下统陡山沱组、灯影组，寒武系石牌组，奥陶系中上统，志留系龙马溪组和第四系地层所见岩层有东房沟组灰、深灰色砂质极岩，绢云母千枚岩，白云质灰岩，砂岩，岩质硅质板岩震旦系下统千枚岩，砂岩砾岩，凝灰质砂砾岩，灯影组陡山沱组，硅质灰岩，白云质灰岩，砂岩，千枚岩等，石牌组页岩，粉砂岩，灰岩、白云质灰岩、奥陶系黄绿色质岩，砂质页岩，龟裂灰岩，泥灰岩，龙马溪组深灰绿色砂岩，砂质页岩，第四系坡积冲积亚砂土亚粘土夹碎石及砂卵石及卵石层等。

主要褶曲有李家大山—阳平关背斜，陈家大梁—宽川铺背斜、胡家坝—陈家坝背斜，主要断裂有胡家垣—五月坪断层、无墩沟—双河寺断层，李家大山—人长沟断层和铜钱坝断层等本区属于巴山系低山区，玉带河属山区河流，发源于巴山箭竹岭，自南向北，流经宁强勉县，于勉县铜钱坝注入汉江，全长110km，流域面积近800km2近期该区属缓慢上升区，河床及河谷两岸覆盖少，见有明显的三级阶地，河曲多，比降小，宜于见库库区工程地质条件⑴ 水库渗漏玉带河为汉江上游南岸最大的一条河流，河底均低于邻谷数十米，上游库段河谷两岸，大局部为透水性很大的千枚岩，变质砂岩、凝灰质砂岩等，该区泉水出露高程在620m以上，回水后一般不会产生库水向邻近河谷渗漏的可能震旦系灯影组硅质白云岩有岩溶裂隙水，泉水流量不是很大，且高悬于640m——720m高程以上，不致产生渗漏，据水文二队访问，在七姐妹山东端玉带河河床中偏左岸有水平溶洞，枯水季节可见从山里有一股泉水溢出，该处高程在600m左右，是值得注意的低点库区中游的白岩河两条近东西向压扭性断层宽度一为40m，一为20m，地势向西逐渐增高，山体连绵，断层交会处已接近回水尾端，据水文二队估计，无集中渗漏可能。

玉带河下游四沟一带与汉江分水岭，按回水标高计算直线距离有2500m，燕几沟一带与汉江分水岭山体薄弱，宽度由2400m左右水文二队认为回水后又可能发生渗漏⑵ 水库的淹没及浸没按正常高水位605m，库区集中淹没范围仅在南溪沟、白岩河以下，即沿河谷两岸高漫滩及一、二级阶地和各大溪沟出口段的相应高程内南溪沟至曲尺沟，河道狭窄，零星分布的前缘标高在600m左右的一级阶地属淹没范围，未淹没的局部一级阶地大局部为浸没范围南溪沟以下，河谷开阔，两岸分布一、二级阶地，一级阶地为库区主要淹没区，二级阶地局部淹没白岩河瓦厂里以下将淹没局部一级阶地，未淹没的局部一级阶地为库区主要浸没范围，据统计，蓄水后将淹没3000亩耕地和分散居民房屋千余间⑶ 水库坍岸库岸基岩裸露，系坚硬岩石组成，河谷地区侵蚀剥蚀作用强烈，一般仅有厚度不大的强烈风化层，甚至地表即位弱风化岩层，不易产生塌滑体库区两岸存在第四系土层的崩塌体、滑坡体等不良地质体，将会产生坍岸变性滑坡体及崩塌体大局部分布在土车坝以下河段，尤以张家油房、魏其沟、南溪沟、石马滩、黄家沟及许家流等地较多，一般长约100m—150m，高50m—100m，厚20m—30m滑坡地面坡度25°—30°，水文二队通过对60#和65#滑坡体验算，最终她岸宽度分别为90m和81m，而根据地质剖面分析65#滑坡塌岸最终宽度可能达100m以上。

曲尺沟口30#滑坡有可能阻塞河道另陈家坝和许家坝附近有基岩滑坡几处⑷ 固体径流来流库区左家湾以上，河床固体径流，主要漂石夹卵块石，来源于上游寒武、奥陶系地层分布段，左家湾至南溪湾沟段细碎物质亦不多南溪沟以下，仅有局部溪谷出口处有小型碎块石组成的洪积扇，输沙量亦不大库段内，覆盖层不发育，基岩广布，植被良好，固体径流来源不多，据水文二队获得的资料，多年平均输沙量为77.2万t—84.9万t，年固体径流模数为1115t/km2.坝址工程地质条件⑴ 地形地貌中坝址距下坝址400余米，玉带河环绕薄弱山脊，呈S形弯曲，中坝址河段较平直，河谷呈U形谷，流向北西西，主流偏左岸，河谷宽约80m~100m，谷底平坦，河床比降为1%~0.5%，平水及枯水期低漫滩广泛分布，水面标高571.6m左右，水深1~3m坝址区河谷两岸发育不对称零星分布的阶地，左岸地形较缓，坡度35°~45°，山坡上发育有小冲沟，左岸平洞上游岸边河流侧蚀冲刷，谷坡陡峭基岩裸露右岸呈陡坡地形，坡度45°~60°上游略有变缓，下游有一条深冲沟切割河床覆盖层厚为4m~6m，河床及岩面略有起伏，但仍较平坦，未发现较大深槽⑵ 地层岩性中下坝址均见有下元古界东房沟组〔〕及后期岩脉与第四纪地层，其岩性略有差异。

元古界东房沟组：①、含炭砂质板岩：灰~深灰色，局部炭质富集呈灰黑色，矿物成分以石英、绢云母为主，其次为炭质，含少许黄铁矿小晶体，板理发育，易风化，新鲜岩石较坚硬②、硅化灰质砾岩夹岩质板岩：深灰、灰黑色，砾石成分复杂，以灰岩、砂岩、火成岩为主，次为板岩、千枚岩次棱角状及棱角状，砾石大小不一，直径一般为3cm~5cm，偶见大者达2m，胶结物为钙质、硅质以基底胶结为主，质坚脆、石英脉发育、地表见有轻微的溶蚀现象，本层在中坝址变化较大③、炭质硅质板岩：灰黑色、黑色，风化后呈灰白色，以炭质硅质成分为主，板状构造、板理发育、单层厚3cm~5cm，质坚脆、易风化④、紫色千枚岩：底部夹灰绿色千枚岩，具千枚状构造，质软，易风化⑤、青灰色千枚岩：具千枚状构造，片理明显，质软，易风化⑥、黄绿色千枚岩夹竹叶状灰岩、砂岩：风化后呈灰黄—黄褐色，片理明显，易沿片理剥落，质软易风化所夹砂岩、竹叶状灰岩呈夹层或透镜状风化面呈褐色、质坚⑦、岩脉：花岗闪长岩岩脉数条，多沿破碎带或顺层侵入，出露宽度一般1m—2m左右，最大厚度可达7m，与围岩接触较好，质坚，难风化⑧、第四系全新统河床冲积砂卵石层：卵石成分主要为砂岩，次为板岩。

砂粒以石英长石岩屑为主，砂岩比为4：6⑶ 地质构造中坝址为浅薄山脊，为一倾覆倒转背斜，背斜轴向大致为2.5°—3.0°东，向被东东方向倾覆，倾覆角50°—70°，轴部由含炭砂质板岩地层组成，褶皱强烈，岩石层倒转，倾角陡立，翼部由硅化灰质砾岩、炭质桂质千枚岩等组成为一紧密同斜褶曲，西翼岩层产状：北20—30西，倾南西，倾角65°—80°坝址断层发育，按其发育方向，大致分为北西、北北东、北东东三组为主，北东东向为压性断层，北西与北东东为扭裂，南北向为压性断层坝址区节理裂隙发育，根据坝肩平洞揭露，其中以北北东、北东东及北西西三组最为发育，次为北西西组，与坝址区构造线方向根本一致⑷ 主要物理地质现象及岩石风化情况规模较大的滑坡体有：左坝肩滑坡体、导流洞出口坍塌体、右坝肩坍塌体左坝肩滑坡体对建筑物危害较大，该滑坡体东以压性断层为界，西以凹沟左壁为界，后缘位于CH15号孔下方〔标高630m左右〕，滑动方向为北25m，东西宽80m，南北长后缘位于CH15号孔下方〔标高630m左右〕，滑动方向为北25m，东西宽80m，南北长85m，钻孔中接露厚为20m—24m据水文二队初步估算其方量达10万m3，为一基岩谷滑坡，目前处于稳定，但坡脚破坏，仍有复活可能。

⑸ 水文地质坝址区水文地质条件较简单，地下水有基岩裂隙水和河床砂卵石层孔隙潜水坝基及坝肩基岩含有微弱的裂隙水，由于岩层裂隙发育，连通性和岩石破碎程度不一，使岩石透水性变化很大，含水不均，局部有带状裂隙承。