某水庫除險加固初步設計(專業版)

　　

【正文】 為滿足防滲要求，蓋重下部采用 1m 厚 C25 混凝土，而上面采用 砂漿漿砌石，蓋重混凝土同時將壩上游防滲面板與壩基灌漿帷幕在水平方向進行了銜接。 czb hhhh ???? (31) 安全超高正常蓄水位時取 ；校核洪水位時取 。 因uy?＜ 0， 上游壩踵處出現拉應力，不滿足要求。 Ⅲ 應力計算 k P aT MTWyu )( 22 0 ?????????????k P aT MTWyd )( 22 0 ???????????? 壩基允許壓應力 [? ]=～ 。重力加速度，—；，單寬流量，—水容重，—；反弧段上的平均流速，—；，所對的中心角，反弧段最低點兩側弧段—、2332121/22)./()/(/2555smgqmsmqmsmsmV????? ??????? 由《水力學》教材中公式 求下游收縮斷面水深 ch 2220 2 cc hgqhE ??? 查表 ?? 計算得 mhc ? 由 smhqVVhq cc /???? 所以動水壓力水平分量為 kNVgqP H )c o s( c o s 12 ??? ??? 動水壓力垂直分量為 kNVgqP V )s ins in( 12 ??? ??? (5) 泥沙壓力 kNtgtghP nnnsk )245(21 2222 ??????? ?? ?? (6) 浪壓力 kNPwk ? (7) 土壓力 主動土 壓力 kNKHEaa 22 ?????? ? 被動土壓力 kNKHEPp 22 ?????? ? 河北工程大學畢業設計 24 表 29 作用于溢流壩的各力和力矩大小及方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN 校核洪水位下的抗滑穩定計算與壩基應力計算 在校核洪水位下 上游水位 ，下游水位 。 因uy?＜ 0， 上游壩踵處出現拉應力，不滿足要求。 m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 605 P1 P2 0 U 62 Pwk Σ 605 Σ 總 ↓ → ↖ Ⅱ 抗滑穩定計算 河北工程大學畢業設計 10 3 7 ??? ?? PWfK = ][K? = 因此在正常蓄水位下，副壩抗滑穩定要求。 D— 風區長度， m；可近似取 D=1000m。 河北工程大學畢業設計 3 (4)壩基巖土力學性質較好，透水性較弱，不存在滲透破壞的可能性，地基承載力滿足。多年平均氣溫℃～ ℃；年極端最高氣溫 42℃；年極端最低氣溫 ℃。 水庫大壩為漿砌石重力壩，主壩最大壩高 ，壩頂高程 ，壩頂長 119m，壩頂寬 ，迎水面壩坡直立，背水面壩坡 1:,。本工程存在的主要問題如下： (1)大壩基礎抗滑不滿足要求，壩體高水位時滲漏嚴重。 關 鍵 詞 ：抗滑穩定、應力復合、過流能力及消能計算。 氣象 工程地處太行山風坡，受太平洋東南季風的影響，降雨偏豐，平均年雨量 560mm，年際間變化很大，年最大降雨 1088mm；年最小降雨 227mm，最大、最小相差近 5倍。 (2)庫區主要出露地層為細砂巖，不存在庫岸失穩，庫底滲漏等問題。 依次 計算得到各壩段的單寬自重如下 : 主壩單寬自重 W=γ d V=7150kN 副壩單寬自重 W=γ d V=605kN 溢流壩單寬自重 W=γ d V= 正常蓄水位下的壩體抗滑穩定計算與壩基處應力計算 正常蓄水位下 上游水位 ，下游水位 0m。 未出現拉應力，滿足要求。 m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 7150 P1 P2 159 U1 0 U2 Psk Pwk Ea Ep Σ 7150 Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 壩體抗滑穩定計算 ??? PWfK = ][ ???? K 河北工程大學畢業設計 14 在設計洪水位下，主壩不滿足抗滑穩定要求。 dy?＜ [? ]，下游壩趾應力滿足要求。 壩踵處未出現拉應力，滿足要求。 ????????? ?? 被動土壓力 kNtgEtgCCKE eZHp 2 70)()1(39。 m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W P1 2941 P2 U1 0 U2 P0 Q0 Psk Pwk Ea Ep 261 348 Σ 河北工程大學畢業設計 31 續表 212 Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 壩體抗滑穩定計算 ??? PWfK = ][ 54 98 ???? K 在地震情況下，正常蓄水位時，溢流壩滿足抗滑穩定要求。 河北工程大學畢業設計 34 3 除險加固工程設計 大壩防洪復合設計 大壩防洪加固方案 根據安全鑒定結果， PS水庫大壩防洪能力不滿足國家標準要求，本次除險加固選擇有兩種方案進行比較：方案一，維持現狀壩頂高程 ，溢洪道寬度和底高程不變，在壩頂增設防浪墻，計算 防浪墻頂高程。澆筑的面板設豎向分縫，分縫間寬度以 10m 為原則，縫 內采用銅片止水。河槽中心底部 最低處理高程。特別是 2020 年 7月大洪水以后，水庫左壩肩 18m 高程、右壩肩 14m 和 16m 高程處的滲流量較大。 溢流面過流能力驗算 溢流面采用曲線形實用堰，泄洪能力按照《溢洪道設計規范》 SL2020 附錄 A公式進行計算。 綜上所述，應力不滿足要求。 dy?＜ [? ]，因uy?＜ 0。 m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 7150 P1 P2 U1 0 U2 Psk Pwk Ea 河北工程大學畢業設計 20 Ep Σ 7150 393 Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 壩體抗滑穩定計算 ??? PWfK = ][ ???? K 在校核洪水位下，主壩不滿足抗滑穩定要求。 河北工程大學畢業設計 15 KNHTU ?????? ? (4)浪壓力 kNPwk ? 表 25 作用于副壩的各力和力矩大小及方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN 上游壩踵處未出現拉應力，滿足要求。 浪壓力可近似按直墻式擋水建筑物的情況計算 單位寬度上的浪壓力可按下式計算： )(41 %5 zmwwk hhLP ?? ? (27) mmz LHcthLhh ?? 22%5? (28) %5%522ln4 hL hLLHmmmcr ??? ??? (29) 式中： Pwk—— 單位寬度壩面上的浪壓力， kN/m； h5%—— 累計頻率為 5%的波高， m； hz —— 波浪中心線至計算水位的高度， m； Hcr—— 使波浪破碎的臨界水深， m。 (3)放水洞閘閥損壞，影響水庫正常運行。 水文 流域范圍內無水文氣象站分布，水庫于 1978 年開始運行至今，已有三十多年的時間，因水庫的管理不夠規范，對水位、流量等資料均未按水庫管理要求進行觀測，故沒有實測大洪水資料。反 弧半徑 4m。 (4)大壩下游無消能防沖設施。 溢流壩過流能力驗算及消能計算依據《溢洪道設計規范》 SL2532020 計算。該河流位于沙河市西部，太行山東麓，為季節性河流，除汛期洪水徑流較大外，其他月份徑流量很小。 2 層 細砂巖：肉紅色，灰白色，微風化，可見較清晰的平行層理，細層厚度不一，細粒砂狀結構，主要礦物成分為石英，長石少量，分選好，磨圓度高，膠結好，整個巖石固結緊密堅硬，中厚層狀，裂隙發育中等到微小，巖芯長柱狀。 (5)防浪墻及壩頂設計。 2 06 T MTWyu ????? (213) 2 06 T MTWyd ????? (214) 式中： uy?— 用于壩踵垂直應力， kPa； dy?— 用于壩趾垂直應力， kPa； ?W — 用于壩體上全部荷載（包括揚壓力，下同）對 滑動平面的法向分值； 0?M— 作用在計算截面以上的全部荷載對壩基截面形心 O的力矩總和， kN?m； T — 計算截面沿上下游方向的長度， m。 設計洪水位下的抗滑穩定計算與壩基應力計算 在 設 計洪水位下 上游水位 ，下游水位 。重力加速度，—；，單寬流量，—水容重，—；反弧段上的平均流速，—；，所對的中心角，反弧段最低點兩側弧段—、2332121/22)./()/(/2555smgqmsmqmsmsmV????? ??????? 河北工程大學畢業設計 17 由《水力學》教材中公式 求下游收縮斷面水深 ch 2220 2 cc hgqhE ??? (217) 查表 ?? 計算得 mhc ? 由 smhqVVhq cc /???? 所以動水壓力水平分量為 kNVgqP H )c o s( c o s 12 ??? ??? 動水壓力垂直分量為 kNVgqP V )s ins in( 12 ??? ??? (5) 泥沙壓力 kNtgtghP nnnsk )245(21 2222 ??????? ?? ?? (6) 浪壓力 kNPwk ? (7) 土壓力 主動土壓力 kNKHEaa 22 ?????? ? 被動土壓力 kNKHEPp 22 ?????? ? 表 26 作用于溢流壩的各力及力矩大小和方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 605 P1 P2 0 U Pwk Σ 605 Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 抗滑穩定計算 4 6 6 9 ??? ?? PWfK = ][K? = 因此在校核洪水位下，副壩滿足抗滑穩定要求。 ??? (220) 式中： 。 溢流壩抗滑穩定計算與基應力計算 Ⅰ 荷載計算 (1)壩體自重 kNW ? (2)水平靜水壓力 上游水平靜水壓力 P1 kNHP 2 94 2211 ????? ? 下游水平靜水壓力 P2 kNHP 2222 ????? ? (3)壩基處揚壓力 U γ H 1γ H 2 圖 213 溢流壩壩基處揚壓力 kNTHHUUU )(2)( 2121 ??????????? ?? 河北工程大學畢業設計 30 (4)地震慣性力 kNFWCKQ ZH 8 ?????? (5)上游地震動水壓力 kNHCKPZH 220 ??????? ? (4)泥沙壓力 kNtgtghP nnnsk )245(21 2222 ??????? ?? ?? (5)浪壓力 kNPwk ? (6)土壓力 主動土壓力 kNtgEtgCCKE eZHa )()1(39。 沖坑深度俺下式計算： 4121 ZkqT ? (223) 式中： T— 自下游水面至坑