水利水電工程畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 1:、1:，下游壩坡 1:、1: 。如圖 31所示。 馬道 為防止壩面沖刷，同時便于交通、檢測、觀測維修并且有利于壩坡穩定，沿高程每隔 10～30 m 設置一條馬道，其寬度不小于 m，馬道設在邊坡坡度變化處。 該壩在上下游每隔 25 m 設置一條馬道，其寬度為 2 m，高程分別為 102 m、127 m.。 壩體排水 壩體排水有棱體排水、貼破排水、壩內排水三種形式。棱體排水適用于下游有水壩型，故該壩使用棱體排水，它可以降低浸潤線，防止壩坡凍脹，保護尾水范圍內下游壩腳不受波浪淘刷，還可與壩基排水想連接。當壩強度足夠時，還可發揮支撐作用，增加穩定作用。 棱體排水體內坡坡率為 1:，外坡坡率為 1:，頂部寬度為 m。圖 31 壩體剖面示意圖194 滲流分析 滲流分析的目的 在于：①土中飽水程度不同，土料的抗剪強度等水力學特性也相應的發生變化，滲流分析將為壩體內各部分土的飽水狀態的劃分提供依據；②確定對壩坡穩定有較重要影響的滲流穩作用力；③進行壩體防滲布置與土料配置，根據壩體內部的滲流參數與滲流逸出比降，檢驗土體的滲流穩定性，防止發生管涌和流土，在此基礎上確定壩體及壩基中防滲體的尺寸和排水設施的容量和尺寸；④確定通過壩體和河岸的滲水量損失并社會排水系統的容量。滲流分析可為壩型初選和壩坡穩定分析打下基礎。 分析內容①確定壩體內浸潤線；②確定滲流量。 滲流分析方法在眾多滲流分析方法中，較水力學法和流網法比較簡單實用，同時也具有一定的精度。本設計采用水力學方法進行滲流分析。根據電擬試驗結果，上游三角形可用高為 H、寬為 H 的矩形來代替，這一矩形和上?游三角形消耗同樣的水頭，而且通過同樣的滲流量， 值由式 41 計算： （41）m21???式中： 為壩的上游邊坡系數1m土石壩不透水地基滲透計算，下游有棱體排水時：(1)下游無水時：見圖 41a 所示。 (a)下游無水 (b)下游有水圖 41 有排水的均質土壩滲透計算見圖由于排水體的滲透系數大于壩體的滲透系數，故浸潤線將進入排水體時下降加快，20進入排水體后則驟降。壩體內浸潤線為拋物線，選用 O 點做原點的坐標系且作為拋物線的焦點，原點處拋物線 y 的坐標值為 ，焦點至原點的水平距離 有拋物線性質可知0hgL，拋物線的標準方程為 y 2=2px+C 根據已知條件可求得： 20hLg? （42）02??此式滿足邊界條件 x=l 時 y= 代入得：1H （43）Lh?20通過 x 處斷面的流量為： 即：xhyKq20? （44）202y?與式 41 聯立可知： （45）0hq?由式（43 ）求 ，式（45）計算 q，由式（44）繪制浸潤線。0h（2）下游有水時如圖 41b 所示 近似把 高度內的壩體視為不透水，即參照式（43）求出 值。式中 換為 、2H 0H11H，即 （42 LHh???2120)(6）計算滲流量 （47hKq2)(20?）用式 41 繪制浸潤線(x 軸與下游水面一致)。應假定 高度內壩體不透水與實際不符，2H算出 偏大，引起繪制的浸潤線偏高，計算壩的穩定是偏于安全，q 偏小。0h 滲流計算 正常蓄水位時的滲流分析上游水位為 ，下游相應水位為 m 則上游水深 == m，下游1H水深 == m。 2HL?= == m1?6432? =（148141）3+12+（148102）（ ）= m121 L= + L =+= m?1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =2?Kq由資料可知 K= ㎝/s10.?則滲流量為：q= 9 = ㎡/s84.?810.??代入式 41 得浸潤線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標值列入表 41 中.表 41 正常蓄水位時滲流曲線坐標值X 0 10 30 50 70 90 110 120 130 150y 設計洪水位時的滲流分析上游洪水位為 ，下游相應水位為 m 則上游水深 ==， 1H下游水深 == 2HL?= = = m1m?6532? =（148142）3+12+（148102）（ ）=135 m1 L= + L =+135= m1 代入式 45 得 = =???210)( )15(2??代入式 46 有 =2?Kq則滲流將為：q= 1 = ㎡/s104?82??代入式 41 得浸潤線方程為 y 2=15x+將滲流曲線坐標值列入表 42 中.表 42 設計洪水位時滲流曲線坐標值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 22 校核洪水位時的滲流分析上游校核洪水位為 m，下游相應水位為 m 則，上游水深 == m ，下游水深 == m 2HL?= = = m12??=（）3+12+（148102）（）= m1L= + L =+= m1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =)74(2?Kq則滲流將為：q= 5 = ㎡/s810.?83?代入式 41 得浸潤線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標值列入表 43 中.表 43 校核洪水位時滲流曲線坐標值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 滲流分析將前面三種工況計算所得的滲流曲線繪制在圖 42 中。由圖中所示三種狀況下的滲流曲線沒有相交，說明滲流分析結果是合理的。圖 42 滲流曲線圖235 穩定分析穩定分析是確定壩的設計剖面和評價壩體安全的依據。穩定分析的可靠程度對壩體的經濟性和安全性具有重要的影響。 計算工況與安全系數（1）穩定滲流期。校核兩種工況的上、下游穩定：①水庫水位處于正常蓄水位或設計洪水位，下游為相應水位，屬于正常運用條件；②水庫水位處于校核洪水位，下游為相應水位，屬于非常運用條件Ⅰ。（2）水庫水位驟降。水庫水位處于正常蓄水位或設計洪水位，下游為相應水位，屬于正常運用條件。按 SL 2742022《碾壓式土石壩設計規范》規定，壩坡抗滑穩定的最小安全系數根據壩的級別，參照表 51 加以選取。表 51 壩坡抗滑穩定的安全系數壩的級別 1 2 3 5正常運用條件 非正常運用條件Ⅰ 非正常運用條件Ⅱ 表 51 中的安全系數適用于計及條塊間作用力的簡化畢肖普和摩根斯頓普萊斯法等。采用瑞典圓弧法時，對 1 級壩正常運用條件要求最小安全系數不低于 ，其他情況可較表中數值減小 8%。 穩定分析基本原理及方法本設計采用圓弧法，其基本原理為假定滑動面為一圓柱面。將滑動面內的土體看作剛體，失穩時該土體繞圓弧的中心旋轉，沿著壩軸線方向取單寬壩段按平面問題進行分析。計算時將滑動面以上的土體分成若干鉛直土條，求出各土條對圓弧中心的抗滑力矩之和以及滑動力矩之和。二者之比為該滑弧抗滑穩定安全系數 cK圓弧法有分兩種：畢肖普法和瑞典圓弧法，本設計采用瑞典圓弧法。 最危險滑弧圓心范圍的確定如圖 51，做點 、 ， 點的方向由壩坡坡度查表 52 而得 、 角來確定。1M2 1?2同時在壩坡中部上方、壩線中點鉛垂線與法線之間半徑為（1/2 ～3/4 ）L 的范圍內，L 為壩坡在水平面上的投影長度。表 52 壩坡坡度表24` 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5角度(176。)1?228372635253525362537半徑 RR土料的凝聚性愈強，相應的滑動面愈深；無粘性土的滑動面則較淺。本設計選取滑動面與下游壩腳附近相交。圖 51 圓弧法計算簡圖計算公式：= = （51）cKSRT??ii iiWbC??sntacoe39。39。式中： i 土條編號； W 土條重量； b 土條寬度 ? 土條延滑裂面的夾角， 單位（176。） ； 39。C、 39。? 有效抗剪強度指標.25 穩定分析計算 正常蓄水位的下游壩坡穩定計算第一次試算：R=172 m b=計算過程計入表 53 中：圖 52 正常蓄水位時下游壩坡穩定計算簡圖 a表 53 正常蓄水位時下游壩坡穩定計算表 a編號 1A23A45A1?23?45?2 0 0 0 0 181 0 0 0 180 0 0 181 182 0 0 183 0 0 184 0 0 185 0 0 0 186 0 0 0 187 0 0 0 188 0 0 0 1826b?sin?cosec?39。 ?tan39。taC 1W 0 0 1 1 23 40 20 0 0 0 1 1 23 40 20 0 0 0 1 1 23 40 20 0 0 0 1 1 23 40 20 0 0 1 1 23 40 20 0 0 1 1 23 40 20 24 23 40 20 30 23 40 20 37 23 40 20 44 23 40 20 53 23 40 20 體W堆 石 ??tancos壩 體W0 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39。tancosW??堆 石 ???tancosiW條 塊 ?secCbsinWTScK 360 0 360 0 360 0 0 0 0 0 0 0 滿足穩定要求表格中：第 i 條塊中浸潤線以上部分土體面積；1A第 i 條塊中水面線以上浸潤線以下部分土體面積；2第 i 條塊中水面線以下部分土體面積；3第 i 條塊中水面線以上棱體排水部分面積；427第 i 條塊中水面線以下棱體排水部分面積；5A土體干容重；1?土體濕容重；2土體飽和容重；3棱體堆石干容重；4?棱體堆石濕容重；5第二次試算 R=160 m 計算過程計入表 54：圖 53 正常蓄水位時下游壩坡穩定計算簡圖 b表 54 正常蓄水位時下游壩坡穩定計算表 b編號 1A23A45A1?23?45?2 0 0 0 181 0 0 0 180 0 181 0 182 0 0 183 0 0 184 0 0 185 0 0 0 186 0 0 0 187 0 0 0 188 0 0 0 1828b?sin?cosec?39。tan39。t?C 1W16 0 0 1 1 23 40 20 016 0 0 1 1 23 40 20 016 0 0 1 1 23 40 20 16 0 0 1 1 23 40 20 16 0 0 1 1 23 40 20 16 17 23 40 20 16 24 23 40 20 16 30 23 40 20 16 37 23 40 20 16 44 23 40 20 16 53 23 40 20 體W堆 石 ??tancos壩 體W0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39。tancosW??堆 石 ???tancosiW條 塊 ?secCbsinWTScK 320 0 320 0 320 0 4278 320 00 320 00