張宇水工建筑物設計計算說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 氣象條件、施工場地、運輸條件、初期度汛等施工條件；樞紐布置、壩基處理型式、壩體與泄水引水建筑物等的連接；樞紐的開發目標和運行條件；土石壩以及樞紐的總工程量、總工期和總造價。樞紐大壩采用當地材料筑壩，根據初步勘查，防滲料場位于壩址上游左岸箐口坡腳一帶，老君山公路從其附近通過，開采及運輸條件便利。反濾過渡料場位于白石江支流馬登河下游河段流經馬登鎮處，在劍蘭公路以西，料場質量較好，儲量豐富，開采運輸條件好，交通方便。心墻壩心墻位于壩體中間而不依靠在透水壩殼上，其自重通過本身傳到基礎，不受壩殼沉降影響，依靠心墻填土自重，使得沿心墻與地基接觸面產生較大的接觸應力，有利于心墻與地基結合，提高接觸面的滲透穩定性；使其因壩主體的變形而產生裂縫可能性小，粘土用量少，受氣候影響相對較小，粘土心墻冬季施工時暖棚跨度比斜墻小，移動和升高較便利。故采用心墻壩。 大壩輪廓尺寸擬定根據防滲料廠及堆石料廠的資料，防滲粘土料按壓實度98%控制，堆石料按孔隙率20%～28%控制。 壩頂寬度本壩頂無交通要求，全風化層下限高程2660,壩高約為27502660=90m，壩頂寬宜為10—15m，取壩頂寬度B=12m。 壩坡因最大壩高約為90m，故采用四級變坡。由防滲粘土料和堆石料性質取上游壩坡1:2；下游壩坡從壩頂到壩踵依次為1:,1:,1：,1：；第一級馬道高程為2660+25=2685m，第二級馬道高程為2685+20=2705m，第三級馬道高程為2705+20=2725m。 壩頂高程壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應分別按以下運用情況計算，取其最大值：A、正常蓄水位+正常運用條件的壩頂超高B、設計洪水位+正常運用條件的壩頂超高C、校核洪水位+非常運用條件的壩頂超高D、正常蓄水位+非常運用條件的壩頂超高+地震安全超高壩頂安全超高d的計算公式為：風浪引起的壩前水位壅高：上游坡率m=2，波浪在壩坡上的爬高：式中：最大波浪在壩坡上的爬高，m最大風浪引起的壩前水位壅高，m安全加高，A=（正常運用條件） A=（非常運用條件）綜合摩阻系數(取)設計風速，17（非常運用條件）（正常運用條件）庫水平均水深，初略估計為2748—2660=88m風向與壩軸線法線方向的夾角（取）。h、L分別為設計波高（非常運用條件）（正常運用條件）和波長（非常運用條件）（正常運用條件）壩坡糙率滲透系數,壩坡砌石護坡，經驗系數，,（非常運用條件）； ，（正常運用條件）。帶入數據有壩頂高程計算表：運用情況靜水位（m）壩址最低點（m）ha（m）e （m）A （m）地震作用（m）壩高H（m）取壩高（m）壩頂高程（m）正常蓄水位274826601952755設計洪水位26601校核洪水位2660正常蓄水位27482660 防滲體設計防滲防護體的尺寸以滿足構造、施工以及防止開裂等要求為原則，也要滿足穩定的要求。壩的防滲體為粘土直心墻其最小厚度（底部）由粘土的允許滲透坡降而定。防滲體頂部考慮機械化施工的要求,取3m,土心墻上下游坡度取1:。防滲體頂部在靜水位以上超高，對于正常運用情況（如正常蓄水位、設計洪水位）～，防滲體頂部高為：正常蓄水位時。取校核洪水位，即H=,。根據規定，粘土心墻的容許滲透坡降[J]不宜大于4，這里取[J]=4，由可得：T=H/[J]=。++3=，滿足要求。河床中部采用帷幕灌漿。 截水槽的設定截水槽應采用與壩體防滲體相同的土料填筑，其壓實度不應小于壩體同類土料，底寬應根據回填土料的允許滲透比降、及土料與基巖接觸面抗滲流沖刷的允許滲透比降和施工條件確定。截水槽可挖至壩基以下深處3m左右，高程約為2657m，內填壤土。截水槽橫斷面擬定：邊坡采用1：；底寬，滲徑不小于（1/3～1/5）H，其中H為最大作用水頭（）。（1/3～1/5）=（~）m。為了施工方便，H底寬跟粘土心墻底寬取成一樣，滿足要求。由于邊坡取成1:1。所以截水槽頂部的寬度為:+10+10=. 滲流分析計算心墻采用防滲料場的粘土料，107～104cm/s,壩殼料采用堆石料場的沙土料，102cm/s，二者相差103倍，可把粘土心墻看作相對不透水層，計算時不考慮上游鍥形降落水頭的作用。 土料中滲流流速不大，且處于層流狀態，滲流服從達西定律平均流速V=Ki； 發生滲流時土體空隙體積不變，飽和度不變，滲流為連續的。對河槽處最大斷面進行滲流計算。計算情況為不透水地基、無排水設備和下游無水的情況。 控制條件取最不利情況：上游設計洪水位，下游相應最低水位；上游校核洪水位，下游相應最低水位；對上游壩坡最不利的庫水降落后的落差。 計算工況：。我們采用水力學方法進行土石壩滲流計算，近似的確定浸潤線的位置，計算滲流流量、平均流速和坡降。心墻段的滲流量為 （為心墻的滲透系數）下游壩殼段的滲流量為 （為壩殼的滲透系數）聯立上述兩式，可解得h和q：下游壩殼的浸潤線方程是：心墻處的浸潤線方程是： 我們取心墻頂高程為2748+=（）、頂寬3m、坡比為1：；=，容許滲透坡降[J]=4,故墻厚TH/[J]=，心墻底寬3+2=22m,滿足要求。心墻的滲透系數，壩殼料的滲透系數為。帶入數據，，。計算得；浸潤線方程為：下游壩殼的浸潤線為： ( )心墻的浸潤線為： （）下游壩殼的浸潤線為：XYXYXY070140 10 801502090 160 30100