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水工专业毕业设计设计课题：土石坝工程设计第一章综合说明第一节前言第二节气象和水文第三节工程地质第四节建筑材料第五节其它资料第二章工程总布置和建筑物设计第一节设计依据第二节大坝设计第三节溢洪道设计附:参考文献附图：1、枢纽工程布置图一一（SN—01）2、 大坝剖面图 （DB—01、02、03、04 ）3、 溢洪道剖面图一一（YH—01）第一章 综合说明第一节:前言设计对象为我县某山区水库，水库控制径流面积166.1Km2目前，公 路、输电及通讯线路都已通到枢纽工地，具有良好的“三通一平”条件水库兴建的目的和任务：通过完全年调节蓄水，从根本上解决下游城 镇供水、农田灌溉以及河道防洪等方面的问题，并可兴利发电及发展水产 养殖电站装机 800千瓦，平均年发电量250万度第二节:气象和水文该坝址所在地区，冬季时间较短，夏季降雨日数较多，年平均气温12.9€洪水期多年平均最大风速20m/s (库面10m高)，吹程1.5Km水库主要建筑物按三级建筑物设计，防洪标准按期50年一遇洪水设计500年一遇洪水校核，水库兴利按P=75%年径流量设计，浇灌流量为5m3/s水库主要水文数据见表1—1：水库水文数据表表 1 — 1标准水库特征水位(m)相应库容(104m3)入库洪峰流量 (ms/s)调节后下泄流 量(ms/s)相应下游水位(m)水位244.0100兴利水261.0820设计洪水位(P=20%)263.51101.6624324236.0校核洪水位(P=0.2%)267.515001300703238.0第三节:工程地质一、地质、地形条件库区为变质岩系的片麻岩，地层大部倾向上游，对水库防渗有利。

坝 址的坝肩两面三刀岸和基础下部基岩，主要原因是角闪斜面长片麻石质 地竖硬，不够完整河床覆盖层为第四纪砂卵石冲积层，其厚度为5 —12m, 下部其岩为角闪斜长片麻岩已知水库所在地区基本地震烈度为6 度地形情况，从坝址地形图中可看出，左岸高程式从235m到最高点85m， 平距仅为6m，边坡比例为1： 0.52，地势较陡；右岸高程从235m到最高点 头300m，平距为70m，边坡比例1： 1.08，地势相对左岸较缓已知渠首的 渠底高程为240m，且灌区在河流右岸二、坝基渗透情况坝基砂砾石渗透系数K=1.5x10-2cm/s坝基砂砾石水下抗剪内摩擦角a =32水下），a =35水上）12基岩在强风化层的单位吸水率3 >0.03・/山5/叭基岩在弱风化层的单位吸水率3<0.03・/山5/叭第四节:建筑材料一、 石料储量及分布情况坝址附近储有大量适于碾压筑坝的壤土，分布在河床高程附近砂砾 石储藏丰富，在坝址上、下游均运距为5Km该地区建水库有处理砂砾石地 基的经验二、 筑坝材料物理力学性质1、粘性土料：属壤土，在天然状态下主要物理力学指标如表1 — 2 和表 1 — 3 ：表 1— 2天然含水量土粒比重液限塑限塑性指标19 〜23%2.71 〜2.7228 〜2216 〜3211 〜15表 1— 3石灰质含量有机质含量天然容重（克/厘米3）0.24%0.3 %1.6筑坝壤土试验有关指标见表1—4表 1— 4干容重浮容重饱和容重凝聚力内摩擦平均渗透系击实数(g/cm3)(g/cm3)(g/cm3)(kg/cm2)慢剪(cm/s)击1.61.032.030.1524o2.7 x 10-5301.651.052.050.1724.5 o3.1 x 10-5401.71.072.070.2025.8 o2.8 x 10-545注：水上内摩擦角比表中大。

2、砂石筑坝材料现场试验成果表1—5：比重(g/cm土体容重（g/cms）抗剪内摩擦角渗透系 数（cm/s）干容重饱和容重浮容重湿容重水上水下2.72.002.301.302.1036o33 o4x10-22.71.952.231.232.0335 o32 o8 x 10-22.71.902.161.161.9634 o31 o1.0X 10-2注：地基砂砾石试验资料，暂认为与上表中坝体资料相同砂砾料的含量P=43% （d>5mm的部分）粒径大于5mm的粗比重G =2.8,计算砂砾料Y，时采用A=0.01d3、砂土（去掉d > 0.5mm的砂土）自然容重Y= 1.84g/cm3,含水量3 =19.5%土粒比重 G=2.65, y =1.58g/cm3dmaxy = 1.44g/cm3min砂土的抗剪内摩擦角水上为30o,水下为30堆石棱体：干容重Y =1.6g/cm3,孔隙率n=40%d第五节:其它资料1、 水库所在地区基本地震烈度为6度；2、 根据灌区要求，渠首的渠底高程为24.0m （灌区在河流右岸）；3、 溢洪道堰顶高程256.8m，进口段岸边开挖坡度1： 0.5，下游河床安 全泄洪 920m3/s；4、 放空洞与发电引水洞采用两洞合一，可采用直径为1.8m的圆形压 力洞；5 、坝顶交通要求可按单车道考虑（净宽不小于5 m ）； 6、坝顶设置防浪墙。

第二章 工程总布置和建筑物设计第一节:设计依据一、工程等别和主要建筑物 枢纽工程：根据给出的资料，初步选定坝型为粘土墙坝，坝壳料用砂 砾石填筑，水库主要建筑物按三级建筑物设计，所以该水库的等别为三等 其主要水工建筑物有——大坝、泄洪隧洞、溢洪道、灌溉引水隧洞四部分 组成根据《水工建筑物》表1－4 水工建筑物的级别表，该水库主要建筑 物（大坝、泄洪隧洞、溢洪道、灌溉引水隧洞）属三级永久水工建筑物， 按三级建筑物标准设计其它永久性建筑物按四级建筑物设计，临时建筑 物为五级渠系工程：渠系主要交叉建筑物按引水灌溉流量为5m3/s划分，其工程 等别为四等中的主要建筑物，水工建筑物级别为四级二、设计中采用的主要技术规范及有关技术书籍《碾压式土石坝设计规范》SL274 - 2001,中国水利水电出版社2002; 《水工建筑物》任德林、张志军编著，河海大学出版社 2001； 《溢洪道设计规范》SL253- 2000,中国水利水电出版社2002; 《土坝设计》（下册）水电五局，东勘院编;《水工建筑物抗震设计规范》 DL5073- 2000;《水工建筑物》（第二版）辽宁省水利学校郭宗闵 主编 水利水电出 版社出版。

三、设计中采用的基本参数1 、大坝防洪标准见表 2 — 1表 2 — 1运行情况洪水标准施工渡汛洪水导流围堰工程等级（三级）（渡汛库容）12月一4月枯季洪水设计（正常）50年一遇校核（非常）500年一遇2、大坝坝坡抗滑稳定安全系数见表 2—2表 2 — 2编号计算情况运行情况安全系数1基本组合正常运行情况1.22特殊组合非常运行情况I1.1非常运行情况II1.053、抗震设计级别由于水库所在地区基本地震烈度为6 度，根据《水工建筑物抗震设计 规范》DL5073— 2000规定，结合工程实际及其遭受强震影响的危害性，在 基本烈度基础上提高1度作为设计烈度，即水库的设计烈度为7度第二节:大坝设计一、坝型选择根据坝址地形、地质、建筑材料和已知的相关地质水文资料，坝型宜 为土石坝坝址的坝肩两岸和坝基下部基岩，主要是角闪斜长片麻岩质 地坚硬，不够完整左岸山体较陡，右岸山体相对较缓，河床覆盖层为第 四纪砂卵石冲积层，其厚度为5 —12m，下部基岩为角闪斜长片麻岩工程 地质条件决定了只能建柔性材料坝，坝位附近有理想的防渗粘土及砂砾石 料，储量丰富，力学指标较高，运距短，施工条件好，故坝型选择粘土心 墙砂砾石坝。

坝基防渗形式的选定，根据已知的地质资料，坝基砂砾石渗透系数K=1.5x 10-acm/s,河床覆盖层为第四纪砂卵石冲积层，其厚度为5 —12m,下 部基岩为角闪斜长片麻岩施工清基时不需深挖即可进行回填，并且结构 简单、工作可靠，防渗效果好，所以坝基河床防渗结构决定采用粘性土截 水槽二、坝体剖面设计1、专体剖面尺寸拟定（1）坝坡初步拟定坝高H = 26705 - 234 + 1.0 = 34.5m,根据《水工建筑物》（河 海）一书中挡水建筑物的划分，坝高H= 30—70m的为中坝，所以该坝高 H= 34.5m 属中坝根据《水工建筑物》（河海）表 3—6 土坝坝坡参考值,并结合工程实践经验,初步拟定坝坡见表2—3表 2—3坝坡取值上游坝坡1： 3.00下游坝坡1： 2.75（ 2）坝顶高程根据《碾压式土石坝设计规范》 SL2 7 4 — 2 0 0 1 ,坝顶高程应等于水库静 水位与坝顶超高之和,应按以下运用条件计算,取其最大值：a 设计洪水位加正常运用条件的超高；b正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；c校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；d正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高坝顶超高值计算：△h=h +e+h ——（《水工建筑物》河海）Bc式中 h 为安全加高，按《水工建筑物》（河海）一书中表 3—1 的规定 c采用，该坝为三级，正常情况h = 0.7m，非常情况h = 0.4m;cce为坝前静水位因风浪引起的最大风壅高度，e=（KV2Dcosp/（2gH）——（《水工建筑物》河海）K——综合摩阻系数，取K= 306 x 10-6；V――水面上10m处的风速，正常情况V=（1.5〜2）多年平均最大风 速，所以 V=（1.5 〜2 ）x 20 =（ 30 〜40） m,取 40m/s;非常情况 V=20m/s;D——吹程，已知 D= 1.5Km= 1500m;P――风向与坝轴线的夹角，度；H――坝前水域的平均水深，由坝轴线地质剖面图中量算得，H= （ 24.5 + 33.5 + 33.5 + 17.5 ） /4 = 27.5m;h ――波浪在坝坡上的爬高， m;B计算浪高，计算公式:gh 7= 0.13th[0.7（gh mvAj] x th{0.0018（gDmmm V2） 0.45/0.13th[0.7（gh m V2） 0.7]}mT=4.438h0.5。

mm坝顶超高值计算见表 2 ― 4 :表2 —4运行V(m/sh (m)Be(m)h (m)C△ h正常404.7080.0160.75.424非常202.9530.0040.43.357各种情况下坝顶高程如表2 — 5：表 2— 5运用条件坝顶高程（m）设计洪水位加正常运用268. 924正常蓄水位加正常运用266.424校核洪水位加非常运用270.857。