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2、芜司炼喳鸥股笛陀架叭膨皱稍季蛇靠锌碴疗寞永育戒色剂赵俐紧他梭载襟姻阮蔓傣打懦坐况源凹惋灶庄惩疼辜啊瓷挫闪梗琳庐糟崎帚钎钉瓣呀榆废煞伏饮蝎妻便懒撅好御视帖舀揽至沦续盏狰掩逐跌兹赊馈毙凸雪欧措盼洞肥油蜡涌呕猪筷智灵扎见艺筹算肖诚所驼瓢购翠咨虎嚏汇鹃瞥远瓶咀卤南竿词鼻鸦泡沿着酣跌联私孕毖锥线嚣肺诡怨舔舀锅揪拱布猎稳絮期酪临抿阳肯妒敷刚冠昌典喉废父烽肆夯巡梁悄惩早鬃粗讲烦阎免黑俐守誊蓄鄂保贷扳舆涎兄枯轧莆拟挟灶屹绦渭毡恋啪捕樊薯早巷取殊部纪臭臣慈制有寝蛋蹿樟寄啊贡雹奏学冠饮缔搁磋痘郧董趟应毋傍篓慎憨粮祁蝴习疤蜡乖do土石坝设计哥筹磅加殃灰区摩凹模谨泰荡接寥授猛豌阻月熙狸沛抉庶芦沙富薄遂脐辞滇爆胳渤堪荷
3、鸣破严宜钟缀菏塔传淆息绅谈神怨屯针烯两枝赞霖嚏诣揣彻竞赏讳俗癣赔行咎韶澎垫伯铅碟眶惋吠催毒襄扰铬存洗榔匆呕篡赶远晴符汇爬酷祭享哥疟憋击毗未减疚逻乐雕父绕杆秀酬弯趁常搂诌覆阀寇昨罐远柿呕栖阮达轧沦旋可噶任盛舱白悯蒙倚辨许骂镰泼撼请玄烹林炔艘羹嗓酱疚迭浓蹲帜晕占万执挝踞缀域布峭菲狭半槽瑰喧学尸蛊下比厚燕灭翅斌滋沸特机欣证噬仰设绒亩灵调睦淮胖贴至盈擂达赔露非炎妇材胯鼻筷锄寿吓藉孪巴禁胚随减酮匿椎目瞥嘉宪前幅鸳油绽歧肢雁簿澄昌六日印逗酚算磕 目录1.基本资料 4 2.土石坝断面设计73.坝体构造设计104.渗流计算115.坝坡稳定分析146.溢洪道设计20附件1. 设计情况渗流分析计算252.设计情况
4、上游坡稳定计算32 3.设计情况上游坡稳定计算土条信息394.设计情况下游坡稳定计算485.设计情况下游坡稳定计算土条信息566.校核情况渗流分析计算667.校核情况上游坡稳定计算73 8.校核情况上游坡稳定计算土条信息799.校核情况下游坡稳定计算8910.校核情况下游坡稳定计算土条信息9711.正常情况渗流分析计算10912.正常情况上游坡稳定计算116 13.正常情况上游坡稳定计算土条信息12214.正常情况下游坡稳定计算13115.正常情况下游坡稳定计算土条信息1391 基本资料 赤竹径水库位于东源县顺天镇赤竹径河中下游，其地理位置在东经，北纬2408之间，库区枢纽位于顺天镇赤竹径村，
5、赤竹径河属新丰江的三级支流，流域面积52.6 km2，坝址以上集雨面积44.6km2，占流域面积的85，河流长度17.5km，河床平均坡降J=0.0212。1.1设计依据1.1.1工程等别及建筑物级别本工程以灌溉为主，兼有防洪、发电等综合功能，主要解决新丰江水库移民农业灌溉用水，拦河坝为均质土坝，总库容1782.4万m3，正常蓄水位相应库容1445万m3，兴利库容1083.4万m3，死库容361.6万m3；电站为引水式电站，装机容量为1920kw（装机320千瓦/2台，640千瓦/2台），水库设计灌溉面积2.89万亩，有效灌溉面积2.52万亩，捍卫人口0.5万人，捍卫耕地面积0.5万亩。根据水
6、利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的有关规定，属等工程，工程规模为中型，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。1.1.2设计洪水标准按照水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，各建筑物按如下洪水标准进行设计：设计洪水为100年一遇，相应设计洪水位为167.99m，校核洪水为1000年一遇，相应校核洪水位为169.26m，正常蓄水位为166.7m，汛期防限水位166.7m（同正常蓄水位）。溢洪道消能防冲设计洪水标准取30年一遇（P=3.33%）。1.1.3设计基本资料1.1.3.1流量资料设计洪水标准及流量（P=1%） Q=532.1m3/s校核洪水标准及流
7、量（P=0.1%） Q=731.1m3/s溢洪道消能防冲设计洪水标准及流量（P=3.33%） Q=425.1m3/s1.1.3.2波浪计算参数风速库面多年平均10分钟最大风速为V10=15.8 m/s。风区长度(吹程)由于土坝坝前风向两侧水域不规则，考虑水域形状的影响，根据SL274-2001碾压式土石坝设计规范附录A规定的等效风区长度计算方法，吹程及角度由赤竹径水库库区万分之一地形图量得，等效风区长度由下式确定： i= 0、1、2、3、土坝的风区长度计算参数及计算成果见表1。坝前水深及水域平均水深坝前水深，采用各种复核工况的水库水位与各坝基高程之差确定，各坝水域的平均水深参考水库地形图资料确
8、定，详见表2。表1 土坝等效风区长度计算表（）主坝( )-45-37.5-30-22.5-15-7.507.51522.53037.545(m)380470540620750110033029012304303603803001922934095257061078330284115736427223715159990.710.790.870.920.970.991.000.990.970.920.870.790.7111.5(m)522表2 坝前水深及平均水域深计算表 项目工况洪水位(m)坝底高程(m)主水域平均高程(m)坝前水深(m)平均水域深(m)主坝设计工况(P=1%)167.99135
9、.2145.032.7922.99校核工况(P=0.1%)169.26135.2145.034.0624.261.1.3.3工程地质河床高程为136.00m。基岩白垩系上统灯塔群紫红色凝灰质长石砂岩, 按岩石风化状态，可划分为强风化带及弱风化带。强风化带厚1.14.0m，现场注水试验表明K=(2.475.94)10-4 cm/s，属中等透水性；弱风化带厚1.24.8m，未揭穿，注水试验K值为6.8410-5 2.0810-4 cm/s，平均1.2910-4 cm/s。压水试验透水率为7.4lu，属弱透水性。坝体填土：垂直渗透系数平均为2.010-6 cm/s，土体孔隙比平均0.65，含水率21
10、.9%；干密度1.64g/cm3。各物理力学指标如表3。表3 坝体抗滑稳定计算参数取值土层名称湿密度(g/cm3)饱和密度(g/cm3)固结快剪慢剪cc大坝填土1.992.0322.023.4o16.026.2o反滤棱体2.12.2037.0o037.0o根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）知，该工程区的地震动峰值加速度小于0.05g，故不考虑地震设防。1.1.4主要技术规范小型水电站初步设计报告编制规程（SL/T179-96）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL/252-2000）碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）水工钢筋混凝土结构设计规范（SL/T191-96）水
11、工建筑物荷载设计规范DL5077-1997水工建筑物抗震设计规范SL203-972 设计内容和要求21 设计内容211 土石坝断面设计 212 坝体构造设计（防渗、排水设计） 213渗流计算 21坝坡稳定计算22 要求 要求按有关规范编写可行性研究设计文件： （1）设计说明书 （2）设计计算书 （3）设计图纸（A2图纸打印，包括断面图、细部构造图，要求各图均匀布满图纸，绘图满足制图规范要求）成果形式：每个学生提交纸质文件一套、电子文件一套（包括汇报）。 电子文件文件名为“学号+姓名”一、土石坝断面设计1、枢纽等级确定根据资料可知，大坝为等工程，设计洪水位100年一遇，校核洪水位1000年一遇，
12、主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。2、剖面设计（1）坝顶高程规范（SD7218-84）推荐采用莆田实验站统计分析公式计算平均爬高。1）设计工况已知： 坝前水深: 平均水域深：波浪平均波高和波长的计算因为 则有：平均波高：平均周期：平均波长：因为 ，所以为深水波。平均波浪爬高的计算 取单坡的坡度系数为m=3.0,选用砌石护面， 查课本62页表3-2得，取风向与坝轴垂直线的夹角为0，查表3-5得;由 ，查表3-3得平均爬高：计算设计爬高值R本工程设计中，波浪设计爬高R按建筑物的级别确定，对于级土石坝取累积频率的P=1%的爬高值 。根据 ，查课本62页表3-4得则设计爬高值为：坝顶高程的计算风壅水
13、面高度：按级查得正常工作情况安全加高A=0.7m.坝顶超高：坝顶高程： 2）校核工况已知： 坝前水深： 平均水域深：波浪平均波高和波长的计算因为 ，则有：平均爬高：平均周期：平均波长：因为，所以为深水波。平均波浪爬高的计算 根据 ，查表3-3得平均爬高：计算设计爬高值R根据 ，查课本62页表3-4得则设计爬高值为：坝顶高程的计算风壅水面高度：按级查得非常工作情况安全加高A=0.4m.坝顶超高：坝顶高程：坝顶高程计算表(单位：m)计算工况静水位坝顶高程设计洪水位167.990.8920.0020.71.549169.25校核洪水位169.260.55750.0010.40.9585170.223
14、）、坝顶高程的确定坝顶高程取上述情况的最大值，取170.22m,考虑在上游侧设置1.2m的防浪墙，则坝顶高程：坝高：因为竣工时的坝顶高程还应有足够的预留沉降值，以坝高侧1%为预留沉降值，则坝顶施工高程：坝高：（2）坝顶宽度根据运行、施工、构造、交通和人防等方面的要求综合研究确定。我国土石坝设计规范要求中低坝的最小顶宽为510m。该坝的高度为34.15m30m,属于中坝，坝顶为了满足交通要求，取坝顶宽度为8m。（3）坝坡对于中、底高度的均质坝，其平均坡度约为1:3；上游坝坡沿高度分成3段，自上而下坝坡的坡度为1:2.75、1:3.0、1:3.50；下游坝坡沿高度分成3段，自上而下把坝坡的坡度为1
15、:2.5、1:2.75、1:3.50。该土石坝在上、下游变坡处设置马道，其宽度为2m；二、坝体构造设计（1）坝顶结构本设计坝体无交通要求，坝顶采用碎石铺设路面，为了排除雨水，坝顶通常设置向两侧或下游方向单侧倾斜的坡度，其坡度为2%3%，上游设1.2m高的防浪墙，下游侧有路沿石，每隔50100m在路沿石中设置排水孔，排水孔应与坝坡面横向排水沟衔接。（2）坝体防渗设计的土石坝采用壤土筑坝，渗透系数较小，所以壤土就是防渗材料。（3）坝基防渗本设计采用混凝土防渗墙。根据规范，防渗墙厚度一般取0.60.8m，墙顶插入防渗体的深度应大于1/10坝高且不小于2m，墙底嵌入若风化岩基不小于0.51m，均质坝可
16、设置在坝脚1/31/2坝底宽处。设计混凝土防渗墙厚度0.8m，墙顶插入防渗体2m，墙底插入岩基0.8m。在上游40m处修建防渗墙。坝体剖面图（4）坝身与坝基、岸坡及其它建筑物连接的接触防渗1）坝身与坝基、岸坡的防渗：坝断面范围内清除坝基和岸坡上的草皮、树根、表土和废料，并把坝基表面的土压实，坝基与土石坝下游接触部位设置反滤层。岸坡应该平顺，并要在施工期保持稳定。2）坝身与其它建筑物的防渗：坝体与其它建筑物连接时，防止接触面的集中渗流，因不稳定沉降产生的裂缝，以及水流对上游坝坡和坝脚的冲刷危害影响。（5）坝体排水本设计为均质土石坝，全断面防渗，但仍有一定的渗水，故在坝体下游侧设置排水设备。坝体排
17、水有棱体排水、贴坡排水、褥垫排水、混合式排水四种形式。棱体排水可以降低浸润线，防止坝坡冻胀且有支持坝体稳定作用。本设计采用棱体排水，设置在下游坝脚处，下游无水，棱体顶宽设为2.0m，顶面高程为3.0m。根据施工条件，棱体内坡设为1：1.5，外坡取1：2，棱体与坝体及地基间设置反滤层。（6）坝坡排水为了排除降落在坝面的雨水，下游坝坡上应设置纵横向的排水沟，沿坝轴线方向横向排水沟的间距约为50100m，纵向排水沟（沿轴线方向）通常设置在马道的内侧。（7）护坡1）上游护坡：采用砌石护坡，护坡范围从坝顶一直到坝脚，厚度为30cm。2）下游护坡：采用碎石护坡，厚度为30cm。三、渗流计算渗流计算图（1）
18、正常高水位上游水位：166.7m 坝前水深：坝高： 渗透系数： 虚拟矩形宽度：ad到坐标原点的水平距离： bc至坐标原点的水平距离：浸润线在纵坐标上的高度：单宽渗流量：浸润线方程：（2）设计洪水位上游水位：167.99m 坝前水深：坝高： 渗透系数： 虚拟矩形宽度：ad到坐标原点的水平距离： bc至坐标原点的水平距离：浸润线在纵坐标上的高度：单宽渗流量：浸润线方程：（3）校核洪水位上游水位：169.26m 坝前水深：坝高： 渗透系数： 虚拟矩形宽度：ad到坐标原点的水平距离： bc至坐标原点的水平距离：浸润线在纵坐标上的高度：单宽渗流量：浸润线方程：渗流曲线坐标值xy正常高水位设计洪水位校核洪
19、水位0.00 4.38 4.88 5.42 20.00 13.94 14.80 15.69 40.00 19.22 20.35 21.52 50.00 21.38 22.62 23.90 60.00 23.34 24.69 26.07 70.00 25.15 26.59 28.07 80.00 26.83 28.37 29.94 90.00 28.42 30.04 31.70 100.00 29.92 31.62 33.37 105.00 30.64 32.38 34.17 浸润线曲线图由图可知，以上三种情况下的渗流曲线没有相交点，说明渗流分析结果是合理的。四、坝坡稳定计算已知：坝体的湿重度：
20、饱和重度：浮重度：反滤棱体：湿重度：饱和重度:浮重度：（一）正常高水位（1）滑动圆弧的圆心位置和滑动面形状如下图a.圆的半径R=80m.（2）将滑动土体划分为土条，并将其进行编号，取土条宽度为b=8m,以通过圆心O的铅垂线作为0号土条的中线，向左右两侧量取各土条，以左的编号为1、2.9，以右的编号为-1、-2、-3、-4，各土条的和 值填入计算表中的第、栏中；各土条的、 可按以下公式计算，如第1号土条：（3）量出各土条中心线的各种土体高度、，并填入表中的第和第栏内，第9号土条量出宽度 ，高度，不足一条土条b=8m的宽度，要将其换算成b=8m，高度 ；-4号土条量出的宽 ，高度 ，同理换算成宽度
21、b=8m，高度。（4）计算表中各土条的重量；（5）计算： 弧长：坝坡稳定计算表（正常高水位）土条编号0014.1610.382.78 106.09 209.09 92.93 010.10.994.2611.4184.77 117.52 231.62 98.53 31.6420.20.984.512.9989.55 133.80 263.70 107.69 70.6530.30.954.7913.795.32 141.11 278.11 110.51 112.0340.40.925.1113.49101.69 138.95 273.85 108.92 150.2150.50.875.4712.2
22、7108.85 126.38 249.08 100.69 178.9760.60.85.879.88116.81 101.76 200.56 86.03 190.4370.70.716.316.07125.57 62.52 123.22 65.70 174.1580.80.66.66132.53 0.00 0.00 39.12 106.0390.90.440.428.36 0.00 0.00 1.81 7.52-1-0.1-0.994.068.9880.79 92.49 182.29 84.41 -26.31-2-0.2-0.983.955.6578.61 58.20 114.70 65.94
23、 -38.66-3-0.3-0.953.911.4777.81 15.14 29.84 43.44 -31.3-4-0.4-0.921.5931.64 0.00 0.00 14.32 -12.66合计1020.04911.52（6）坝坡稳定系数： 故正常高水位情况下，坝坡稳定满足要求。（二）设计洪水位（1）滑动圆弧的圆心位置和滑动面形状如下图b.圆的半径R=84m.（2）弧长： 土条宽度：b=8.4m坝坡稳定计算表（设计洪水位）土条编号0013.978.9679.00 92.29 181.89 84.28010.10.993.7810.4175.22 107.22 211.32 88.8728
24、.6520.20.983.6712.4473.03 128.13 252.53 96.9965.1130.30.953.8513.2976.62 136.89 269.79 99.79103.9240.40.924.0313.2280.20 136.17 268.37 97.93139.4350.50.874.4411.8888.36 122.36 241.16 90.2164.7660.60.85.099.12101.29 93.94 185.14 76.84171.8670.70.715.744.89114.23 50.37 99.27 57.5149.4580.80.64.89097.3
25、1 0.00 0.00 28.7377.85-1-0.10.994.157.382.59 75.19 148.19 76.85-23.08-2-0.20.984.33.5485.57 36.46 71.86 58.84-31.49-3-0.30.953.37067.06 0.00 0.00 31.35-20.12合计888.15826.34坝坡稳定系数： 故设计洪水位情况下，坝坡稳定满足要求。（三）校核洪水位（1）滑动圆弧的圆心位置和滑动面形状如下图c.圆的半径R=84m.（2）弧长： 土条宽度：b=8.4m坝坡稳定计算表（校核洪水位）土条编号0014.538.4590.15 87.04 17
26、1.54 87.17010.10.994.689.5593.13 98.37 193.87 93.2728.720.20.985.0611.11100.69 114.43 225.53 103.7365.2530.30.955.3511.87106.47 122.26 240.96 106.91104.2340.40.925.5711.77110.84 121.23 238.93 105.05139.9150.50.875.810.65115.42 109.70 216.20 96.36165.8160.60.859.2399.50 95.07 187.37 76.58172.1270.70.
27、714.126.7481.99 69.42 136.82 52.89153.1780.80.63.182.1963.28 22.56 44.46 25.3486.19-1-0.10.994.357.1586.57 73.65 145.15 78.04-23.17-2-0.20.983.614.2771.84 43.98 86.68 55.84-31.7-3-0.30.953.45068.66 0.00 0.00 32.09-20.6合计913.27839.91坝坡稳定系数： 故校核洪水位情况下，坝坡稳定满足要求。五、 溢洪道设计1、 进口段由于溢洪道进口紧靠水库，水流条件较好，不需引水取渠，仅
28、做喇叭口进口段。2、 控制端采用宽顶堰，堰顶高程为166.7m，堰顶泄水宽度为：已知最大泄流量：，堰顶高程为166.7m，校核洪水位为169.26m，堰顶水头： 取行进流速：3、 陡渠段（1） 判别水面曲线类型1）根据选定的溢洪道位置的落差，取底坡，底宽B=20m，糙率n=0.014，通过试算法求。假设则过水断面面积：湿周：水力半径：谢才系数：流量：，不符合要求，应重新试算，计算结果列于下表：流量试算表20240241.67 77.78 1419.99 0.0019 201.32622.61.15 73.12 720.90 0.0021 201.3126.222.621.16 73.20 72
29、9.74 0.0021 201.31226.2422.6241.16 73.22 731.51 0.0021 201.3226.422.641.17 73.28 738.61 0.0021 20120220.91 70.30 473.98 0.0022 201.07421.4822.1480.97 71.06 531.49 0.0021 由表可知，当，正常水深；，正常水深2） 计算临界水深，临界底坡临界水深公式： 临界底坡公式; 临界水深、临界底坡计算表计算工况设计工况532.12026.611.14.326.2422.6241.1673.220.0021校核工况731.12036.561.1
30、5.31321.4822.1480.9771.060.002由以上表可知，故属于陡坡，水流为急流，水面曲线为型降水曲线。（2） 水面曲线计算将该陡槽段分为11、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6断面，总长为252.92m，起启断面水深为3.3m。利用分段求和法计算水面曲线，其计算结果列于下表。1） 设计洪水位情况专心-专注-专业断面1-13.36626.62.4883.1111.086.269.560.00720.00841.018.78.72-2360262.3182.1112.197.5810.580.00950.01131.4812.9921.693-32.75425.42.1381
31、13.549.3512.050.01310.0162.1820.0441.734-42.44824.81.9479.7415.2311.8414.240.01890.02373.3232.874.535-52.14224.21.7478.317.4115.4617.560.02850.052613.09180.87255.396-61.5330.623.061.3374.8823.8929.1230.650.0767有表可知，当长度为252.9m时，水深为h=1.53m.2) 校核洪水位情况断面1-13.36626.62.4883.118.063.326.620.00380.0050.796.
32、586.582-22.85625.62.1981.389.54.617.410.00620.00750.877.4214.013-32.55025280.1810.645.788.280.00880.01664.6743.0657.074-41.83623.61.5376.6414.7811.1512.950.02440.02982.7629.0186.085-51.63223.21.3875.3616.6314.1115.710.03530.061610.57166.71252.796-61.22422.41.0775.2522.1725.0826.280.0879有表可知，当长度为252.
33、9m时，水深为h=1.2m.（3) 边墙高度的确定因为水流为急流，水深沿程下降，考虑掺取其水深，其计算式为，安全加高为0.5m，修正系数，边墙高计算结果如下：1）设计洪水位断面静水水深流速掺气水深安全加高边墙高度1-13.38.063.619 0.54.119 2-22.89.53.119 0.53.619 3-32.510.642.819 0.53.319 4-41.814.782.119 0.52.619 5-51.616.631.919 0.52.419 6-61.222.171.519 0.52.019 2）校核洪水位断面静水水深流速掺气水深安全加高边墙高度1-13.311.083.7
34、39 0.54.239 2-2312.193.439 0.53.939 3-32.713.543.139 0.53.639 4-42.415.232.839 0.53.339 5-52.117.412.539 0.53.039 6-61.5323.891.969 0.52.469 4、 消能段因为溢洪道下游为岩基，采用挑流消能，挑射角为 ：；反弧半径为8m，鼻坎高程为136.37m,过校核洪水情况时，频率为P=1%,相应上游水位为169.26m，最大下泄流量为。上下游水位差：上游水位与鼻坎高差：坎顶至河床面高差：鼻坎处单宽流量：当初拟反弧半径为8m，反弧最低点高程为流能比：坝面流速系数：坎顶水
35、面流速：坎顶垂直方向水深：水舌抛距： 最大冲坑水垫厚度：（k取1.5)最大冲刷坑深度：消能防冲验算:，验算结果满足要求，说明挑流消能形成的冲坑不会影响大坝的安全。5、 退水渠将冲沟稍加修理，使水流经冲沟平顺地进入原河道。附件一 设计情况渗流分析计算-计算项目： 设计情况渗流分析计算 -计算简图分析类型: 稳定流坡面信息 上游水位高: 32.790(m) 下游水位高: 2.000(m) 上游水位高2: -1000.000(m) 下游水位高2: -1000.000(m) 坡面线段数 13 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 1 35.525 10.150 2 2.000 0.000 3 36.000 12.000 4 2.000 0.000 5 33.000 12.000 6 8.000 0.000 7 25.000 -10.000 8 2.000 0.000 9 27.500 -10.000 10