重力坝课程设计.docx

目录一、基本资料 - 1 -1.1 工程概况 - 1 -1.2 设计基本资料 - 4 -1.3 水库特征表 - 7 -1.4 电站建筑物基本数据 - 8 -二、非溢流坝剖面设计 - 8 -2.1 剖面尺寸的确定 - 8 -三、挡水坝稳定计算 - 13 -3.1 荷载计算及组合 - 13 -四、挡水坝应力分析 - 15 -4.1 抗滑稳定分析 - 15 -4.2 应力状态分析 - 17 -五、重力坝的地基处理 - 19 -5.1 坝基的开挖与清理 - 19 -5.2 坝基的固结灌浆 - 19 -5.3 帷幕灌浆和排水 - 19 -5.4 断层的破碎带和软弱夹层的处理 - 20 -六、重力坝的细部构造设计 - 21 -6.1 坝顶构造 - 21 -6.2 坝体排水 - 21 -6.3 分缝与止水 - 22 -6.4 廊道系统 - 23 -七、附录 - 23 -主要参考文献 - 24 -一、 基本资料1.1 工程概况1.1.1 概述大黑山水利工程是以发电为主，兼顾灌溉的综合利用的水利枢纽 经过上游水库的调节，其入库洪峰流量为：百年一遇6500m/s，千年 一遇8350m/s,水库总库容0.9亿m3。

本枢纽电站设三台轴流转浆水 轮机发电机组，电站总装机容量30万千瓦主厂房坝段长81m，安 装间长52.4m发电机层地面高度471.50m，尾水管高程434.60m 三个机组间设置出口断面为4.4加的两个排沙孔，孔口出口底高程 为442.00m，洪水期电站仍发电运行，过流能力1000 m3/s计1.1.2 水库特性如下表所示工程名称大黑山水利枢纽所在河流函河水库库容大坝等级III大坝类型混凝土重力坝坝顶高程大坝全长249m取大坝咼69m坝顶宽度表 1—1水库特性表482.0m15m0.9 亿m 3设计标准100年校核标准1000 年上游水位(m)下游水位(m)地震烈水文特性入库流正常蓄水设计洪462.20480.00溢洪水位设计洪水校核洪463.45475.50水位校核洪水481.00设计洪465.00汛期运行472.00水电水位频率％m3 / s65000.183506500水位m极限死水467.00校核洪464.000.18350水位1.1.3 主要建筑物及其尺寸主体工程表如图1—2所示表 1—2主体工程表挡水坝溢流坝底孔坝电站坝底孔坝坝段沙孔，具体尺寸如表1—3 所示表 1—3 泄流设施表泄流部分溢流坝泄水底孔电站排沙孔孔数3232进口尺寸(bXh)11.0X12.08X1011.5X20.54.4X2.0高程（m）462.00446.00452.00442.00出口尺寸(bXh)11.0X12.08X911.5X10.04.4X2.0高程（m）462.00446.00434.60462.00闸门工作闸门平板闸门弧形闸门平板闸门检修闸门平板闸门平板闸门平板闸门消力型式底流底流池长（m）104. 0082. 00池池深(m)6. 003. 50泄设计(m3/s)320025001000量校核(m3/s)4400280010002002001.2 设计基本资料1.2.1 地址区自然条件简况大黑山水利枢纽工程位于某市航河干流上，其上游 100 公里处已 建成另一个水电站，坝区流道顺直，水面宽130~140m，两岸为不对 称河谷，岸坡陡峭。

本枢纽处于大陆腹地，气候干燥，年降水量为 328.5mm，蒸发量为1468.5mm，平均湿度为58%，全年平均气温为 9.3°C，气温日变差大汛期(7~9月)最大风速的多年平均值为11.7m /s，水库吹程约 1，本地区地震基本烈度为 7 度1.2.2 税文特性本枢纽上游附近两水文站，测量流量资料分别始于 1934 年和 1947年，精度较高所测多年平均流量为1030m/s,多年平均含沙量 为2.1 kg/m3,年输沙量为0.68亿吨实测最大含沙量为329 kg/m3坝前库内淤积平衡高程为464.1m淤积计算高程：厂房前沿为 450.00m，泄水孔前沿为446.00m，溢流坝前沿为460.00m不同频 率的洪水流量见表 2—1表 2—1不同频率的洪水流量频率（％）流量（m/s）0.10.51510835079306500605056401.2.3 地质概况（ 1 ）库区工程地质水库区分川峡两部分，峡谷为相对高度在200 米以上的中、高山， 全长 21.16公里，两岸发育有三级侵蚀堆积阶地，其侵蚀基准面高出 河水面约 30—40 米河流蜿蜒曲折，滩多水急水库末端为小川盆 地，长约 7.15 公里，两岸宽度约 1—2 公里，地势开阔，阶地发育。

水库呈带状，峡谷为基岩所环抱，回水位位于三级侵蚀阶地面，川地 内回水位位于一级阶地陡坎之下，不存在永久性渗漏通道当正常蓄 水位 480米时，神川地区可能发生微小塌坡，不会造成塌岸问题二 里沟位于坝址以东 150 米处，其沟向与河流流向相反，经勘探与连通 实验，证明库水不可能沿该沟产生邻谷渗漏 2 ）地址区工程地质水库区分川、峡两部分，峡谷为相对高度在 200m 以上的中、高 山，全长21.16 公里，河流蜿蜒曲折，滩多水急水库末端为小川盆 地，长约 7.15 公里，两岸宽度约1~2 公里，地形开阔坝址区出露岩层主要为黑云角闪石英片岩，该岩石致密坚硬，不 透水，耐风化性强右岸哑口部位出露有砂岩、砂砾岩等，与前寒武 系变质岩系呈不整合接触坝址区有四组断层主要断层有八层，破碎带宽度一般仅0.2~0.8m，断层破碎带内的物质挤压紧密，胶结良好，极少有泥质材 料充填，对坝基抗滑稳定不起控制作用河床冲积层主要为砂砾石、 中细砂和合砾砂土壤，并夹有少量的大小孤石，冲积层最大厚度为 34.13m1.2.4 建筑材料及水源坝址下游五公里的大兴滩有混凝土用砂、石料场，蓄量丰富，粗 骨料可满足要求，细骨料储料不足。

位于坝址下游三公里处，砂石储 量丰富，可补足大兴滩砂子的不足1.2.5 坝基岩石及砂砾石的物理力学性质1.2.6 本枢纽坝基岩石——黑云角闪石英片岩的物理力学指 标如下：1、 抗压强度 160MPa (1600Kg/cm2)2、 弹性模量 2X104 MPa (210 Kg/cm 2)3、 混凝土与结晶片岩间的抗剪指标 f=0.7, F =1.0, c/ =1.0MPa(10Kg/cm2)2.5.2 各类岩土开挖边坡值1、河床复盖值 1：22、黄土类土 1：13、全风化结晶片岩 1：14、强风化结晶片岩 3：15、弱、微风化结晶片岩 5：12.5.3 岩石、砂砾石及淤沙的力学指标1、 岩石容重 2.7T/m32、 砂砾石容重 2.2T/m33、 淤沙容重（干） 1.8T/m34、 淤沙内摩擦角①=14°1.3 水库特征表（1）水库水位1）正常蓄水位480.00m2）设计洪水位（P=l%）475.50m3）校核洪水位（P=0.1%）481.00m4）汛期运行水位472.00m5）极限死水位467.00m（2）挡水坝下游水位1）设计洪水位465.00m2）校核洪水位464.00m3）正常尾水位460.00m4）最高尾水位465.00m（3）溢洪道下游水位1） 设计洪水位2） 校核洪水位462.20m 463.45m1.4 电站建筑物基本数据本枢纽电站设三台轴流转浆式水轮机发电机组，每台装机容量为100千瓦。

主厂房坝段长81m,安装间长52.4m发电机层地面高度471.50m,尾水管高程434.60m三个机组间设 置出口断面为4.4加的两个排沙孔，孔口出口底高程为462.00m,洪 水期电站仍发电运行，过流能力1000 m3/s计二、 非溢流坝剖面设计2.1 剖面尺寸的确定查SL 319-2005《混泥土重力坝设计规范》及课本《水工建筑物》则：1． 坝顶高程：水库的静水位以上的超高Ah = g% +役+ 仪式中Ah 防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m；—% 波高，m；h7——波浪中心线至校核洪水位的高差，m；厶hr 安全超高，按表安全超高可得根据SL 319-2005《混泥土重力坝设计规范》可得安全超高he相应水位坝的安全级别123正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3北京官厅波浪要素计算公式h = 0.0166#5/40/3I 0厶=10.4（曾）0.8 nh2 2兀Hh = L cthz 厶 厶式中D 风速长度，m；L 波长，m；H 上游平均水深，m坝顶上游防浪墙高程：防浪墙顶高程二设计洪水位+Ah设q防浪墙顶高程二校核洪水位+Ah校该大坝水工建筑物为3级建筑物，对应得安全级别为II级的坝,查得安全超高设计洪水位时为0.5 m，校核洪水位时为0.4 m。

分别 按正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位三种情况计算1）设计洪水位风区有效吹程为D=1km，最大风速vf = 11.7m/s，计算风速在设 计洪水情况下取多年平均年最大风速的2倍为23.4m/s本设计才用北京官厅水力计算式，根据课本《水工建筑物》（第5重力坝课程设计版)可得①波高：h = 0.0166U5/4D1/3l 051=0.0166 X 23.44 X 13= 0.85m②波长：L = 10.4（h（）0.8= 10.4X 0.850.8 = 9.17m③波浪中心线到计算水位的距离：h =^lcth如，因H〉L, cth沁 Q 1 （H为坝前水深，m）z L L L兀h23.14X 0.852h =—Z 厶9.17 025m根据SL 319-2005《混泥土重力坝设计规范》可得官厅水库公式，适用于％<20m/s及D < 20km的山区水库波 高何，当gD/呀=20〜250时,为累计频率为5%的波高h5%；当gD/呀= 250〜1000时，为累计频率为10%的波高ho/10%累计频率为P(%)的波高与平均波高的比值hHP（%）0.1123451013205002.972.422.232.112.021.951.711.611.430.940.12.702.262.092.001.921.871.651.561.410.960.2。