碾壓式混凝土重力壩設計說明書畢業論文(已修改)

　

【正文】 目 錄第一章 工程基本資料 1 地質與水文資料 1 樞紐位置及任務 1 地形條件 1 工程地質及水文地質條件 1 水文氣象條件 2 施工條件 3 附圖 3 工程相關資料 3 QC工程補充資料 3 工程基本參數 5第二章 水文水利計算 7 工程等級、建筑物級別及防洪標準確定 7 7 建筑物級別確定 7 工程洪水標準確定 8 水文計算 9 9 9 9 水利計算 10 大壩泄水方案 10 調洪計算 11 水能計算 16 裝機容量的估算 16 機組臺數和單機容量的選擇 17 水輪機選型 17 發電機選型 18 水輪發電機組的技術參數 19 同等規模工程比較 19 廠房輪廓尺寸的確定 19 淤沙高程及電站取水口高程計算 23 23. 發電引水孔底板進口高程 24第三章 壩址和壩型的選擇及樞紐布置 25 樞紐布置的任務和原則、要求及建筑物的組成 25 樞紐布置的任務和原則 25 樞紐布置的要求 25 樞紐建筑物的組成 25 壩址及壩型的選擇 26 壩址選擇 26 壩型選擇 28 碾壓混凝土重力壩和混凝土面板堆石壩方案比較 28 碾壓混凝土重力壩樞紐布置 28 混凝土面板堆石壩樞紐布置 28 方案比較 29 方案選擇 30第4章 大壩設計 31 碾壓混凝土重力壩國內外研究現狀 31 荷載分析 32 荷載的計算 32 荷載組合 36 穩定分析 36 沿壩基面的抗滑穩定 37 沿壩基深層的抗滑穩定分析 39 提高抗滑穩定性的工程措施 39 應力分析 39 應力分析方法 39 應力計算 39 大壩設計 43 43 43 溢流壩剖面設計 46 廠房壩段設計 49 底孔壩段設計 52 細部構造設計 53 地基處理 57 57 57第五章 施工組織設計 60 施工條件分析 60 施工導流設計 60 施工導流標準 60 施工導流布置 62 一期導流水力計算 63 一期圍堰的布置與斷面設計 64 二期導流計算 67 二期圍堰剖面設計 68 截流設計 69 截流時間的選擇 69 截流流量的確定 69 截流設計 70 施工渡汛 70 水庫蓄水 70參考文獻 80第一章 工程基本資料 地質與水文資料 樞紐位置及任務QC水利樞紐位于大清河中游，在QC鎮上游四公里處，距下游香山市約30公里。該工程是一座以發電為主，兼顧防洪灌溉的綜合利用水利樞紐，主要是為滿足國家急待解決的能源需求而興建的水力發電工程。 地形條件樞紐壩址地處中低山峰峽谷地形，河谷較開闊，兩岸顯不侵蝕剝蝕地貌，左岸平均坡角為20186。，右岸為26186。，坡面巖石裸露，坡積層與殘積層較薄，呈零星分布。壩址區河流由北西轉南東向，% 。由壩區地形看出，左岸左軸線上下游250～400m處分別有沖溝存在，右岸壩軸線下游約500m處亦分布有沖溝，壩址左岸在330m高程以上，地勢有所變緩，特別是壩軸線下游部位，其地勢更加平緩。 工程地質及水文地質條件壩區為巖漿巖出露河段，系中生代印支期的基性侵入體（輝綠巖），庫區無大的基巖坍塌和大規模松散堆積，庫岸穩定；壩址處無順河向大斷裂構造，無巖溶存在；右岸有緩傾軟弱結構面，以原生冷凝面為主，石英脈侵入或方解石填充，易風化成軟弱夾層，軟弱夾層結構面的摩擦系數=。此外，在弱風化下限以下，尚有斷續的多條緩傾石英脈存在。左岸290m高程有較厚石英脈及上下蝕變帶，緩傾與陡傾斷裂組合，成洞條件差，壩址巖體內陡傾節理發育，多傾向上游，充填物膠結良好。局部第四系坡積巖，主要是含碎石的高塑性土，河床沙卵石層厚1～3m。壩區有兩個含水層，一是坡積層中的孔隙水，另一是輝綠巖中裂隙水，基巖單位吸水量≤的相對不透水層埋藏在河床底以下45～50m深處，向兩岸逐步過渡到20m，相對不透水層基本封閉。壩基巖石經室內和現場試驗測得微風化巖石的物理力學指標為：干容重為：極限抗壓強度巖體變形模量混凝土與微風化巖石的摩擦系數：混凝土與微風化巖石的抗剪斷摩擦系數，抗剪斷凝聚力大清河流域無大的地震帶通過，該區地震活動較弱，歷史上只出現過零星弱震，說明該區目前積聚地震能量較小，沒有大地震發生的可能。經該區地震大隊確定，地震基本烈度為5度。 水文氣象條件大清河流域屬亞熱帶氣候，最高月氣溫28攝氏度（7月），最低月氣溫8攝氏度（1月），多年平均降水量1474毫米，樞紐控制流域面積67176平方公里，徑流來源為降水。根據QC水電站38年實測水文資料分析，其年際間變化相對穩定，汛期一般為5—10月，枯水期為11—4月，多年平均流量772。通過洪水頻率分析，各種頻率洪水流量及各月不同頻率洪水列于表1－1，1－2示。表11 各種頻率洪水流量頻率P（%）1251020Q（m15370138601281411710102069061827873456337河流多年平均輸沙量505萬噸，，內摩擦角為12186。表12 各月不同頻率洪水流量（月份 P（%）5%10%20%50%53956328330951827670956296543241757827873456338487187686682158854523959224956419529191037802814201612091122891810114668512932756563364146738934528023453022592163646521399259415071108721406 施工條件建筑材料：河灘儲存的大量沙礫石可供使用。此外，QC鎮附近有部分農田土壤。對外交通：QC鎮位于壩址下游右岸四公里處，有公路通至香山市，然后與鐵路相通，對外交通較方便。施工場地：壩址下游右岸500m處有一較大沖溝地形，溝岸地勢較緩，可供施工場地布置用。施工年限：施工年限初定為六年。 附圖⑴ 壩址地形圖 1∶2000（附圖1）⑵ 壩址河谷橫剖面圖 1∶1000（附圖2）⑶ 水庫水位—庫容關系曲線 （附圖3），壩址水位流量關系曲線（附圖4）⑷ 典型洪峰流量過程線（附圖5） 工程相關資料 QC工程補充資料1. 碾壓混凝土原材料基本情況：①水泥采用大清水泥廠生產的中熱水泥；②粉煤灰為香山熱電廠二級粉煤灰；③砂子人工砂，～，石粉含量16%～20%；④石子為輝綠巖人工骨料:三級配為 4080mm∶20～40mm∶5～20mm = 30∶40∶30二級配為 20～40mm∶5～20mm = 50∶50－3；－4；4. 碾壓混凝土物理力學指標見表1－5；5. 碾壓混凝土單價（初步估計）為220元/m。表13 碾壓混凝土配合比（初步推薦）設計標號RRRR三級配三級配二級配二級配水膠比砂率（%）34343838膠材摻量（kg/m）170170180190粉煤灰摻量（%）50605040外加劑摻量（%）RC1 RC1 RC1 RC1 每方混凝土材料用量（kg/m）水9595100100水泥8510290114粉煤灰851029076砂761759841840石1483147913781376外加劑理論容重（kg/m）2509250324992506表14 碾壓混凝土熱力學性能表應用部位面層二級配R壩體三級配R墊層微膨脹混凝土R水泥品種中熱425中熱425中熱425水灰比膠凝材料用量（kg/m3）水泥908595粉煤灰908595溫度（186。C）202020404040導溫系數導熱系數（KJ/（））絕熱溫升（186。C）28d最終線膨脹系數表15 碾壓混凝土物理力學指標應 用 部 位面層二級配R壩體三級配R墊層微膨脹混凝土R水泥品種中熱425中熱425中熱425水灰比膠凝材料用量（kg/m3）水泥908595粉煤灰908595泊桑比抗壓強度（Mpa）抗拉強度（Mpa）抗剪斷強度（Mpa）fC00彈性模量（1000Mpa）2525極限拉伸值（）容重（g/cm） 工程基本參數表1—6 QC水利樞紐工程參數表項目參數項目參數基本資料樞紐任務發電為主、兼顧防洪大壩死庫容流域面積67176km興利庫容年降雨量1474mm調洪庫容年平均流量772m/s電站及廠房布置方式壩后式年平均徑流量取水方式單管單機有壓取水年輸沙量505萬T安裝高程最大風速及吹程設計水頭巖性輝綠巖引用流量1000 m/s地震烈度5度電站裝機415萬KW大壩壩型碾壓混凝土重力壩水輪機型號HL220LJ550最大壩高90m發電機型號SF15060/1280壩頂寬度10m引水管道D=溢流方式表孔溢流，電站及底孔輔助泄洪主廠房平面尺寸溢流堰型WES曲線實用堰施工部分導流方案分段圍堰法導流底孔58m 窄深式圍堰形式橫向：土石圍堰（二期）、混凝土圍堰（一期）縱向：混凝土圍堰汛前水位一期導流束窄河床導流正常高水位二期導流底孔及預留缺口設計洪水位混凝土月最大澆筑強度33126m校核洪水位混凝土日最大澆筑強度死水位298m第二章 水文水利計算 工程等級、建筑物級別及防洪標準確定根據工程基本資料和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252—2000（表2—1），確定：1) 根據水庫總庫容判定，工程屬于Ⅰ等工程，大（1）型規模；2) 根據電站裝機600MW判定，工程屬于Ⅱ等工程，大（2）型規模；3) 根據水庫防洪保護對象及灌溉作用判定，工程屬于Ⅲ等工程，中型規模。綜合以上數據，確定QC水利樞紐工程為Ⅰ等工程，大（1）型規模。表21 水利水電工程分等指標 工程等別工程規模水 庫總庫容(）防 洪治 澇灌 溉供 水發 電保護城鎮及工礦企業的重要性保護農田(畝)治澇面積(畝)灌溉面積(畝)供水對象重要性裝機容量(KW)Ⅰ大（1）型≥10特別重要≥500≥200≥150特別重要≥120Ⅱ大（2）型10～重要500～100200～60150～50重要120～30Ⅲ中 型～中等100～3060～1550～5中等30～5Ⅳ小（1）型～一般30～515～35～一般5～1Ⅴ小（2）型～531注: ①水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容； ②治澇面積和灌溉面積均指設計面積。 建筑物級別確定表 22 水工建筑物級別工程等別永久性建筑物級別臨時性建筑物級 別主要建筑物次要建筑物Ⅰ134Ⅱ234Ⅲ345Ⅳ455Ⅴ55 根據工程基本資料和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252—2000（表2—2），確定：表—3 QC水工建筑物級別工程等別永久性建筑物級別臨時性建筑物級別主要建筑物次要建筑物Ⅰ134 工程洪水標準確定根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252—2000規定：表23山區、丘陵區水利水電工程永久性水工建筑物的洪水標準[重現期（年）]項 目水工建筑物級別12345設 計1000～500500～100100～5050～3030～20校核土石壩可能最大洪水（PMF）或10000～50005000～20002000～10001000～300300～200混凝土壩、漿砌石壩5000～20002000～10001000～500500～200200～100表24 臨時性水工建筑物洪水標準[重現期（年）]臨時性建筑物類型臨時性水工建筑物級