水利水电工程毕业论文

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水利水电工程毕业论文

题目均质土坝枢纽建筑物设计学院工学院专业水利水电工程

摘要 ........................................................................................................................... 1 关键词 ....................................................................................................................... 1 ABSTRACT .............................................................................................................. 1 KEY WORDS ............................................................................................................ 1 绪论 ........................................................................................................................... 2 1基本资料 ................................................................................................................. 2 1.1地形地质 ........................................................................................................... 2 1.1.1 地形 ........................................................................................................... 2 1.1.2库区工程地质条件 ..................................................................................... 2 1.1.3坝址区工程地质条件 ................................................................................. 3 1.1.4坝址区其他建筑物 ..................................................................................... 3 1.2水文与水利规划 ............................................................................................... 3 1.2.1气象 ............................................................................................................. 3 1.1.2水文分析 ..................................................................................................... 4 1.2.3水利计算 ..................................................................................................... 5 1.3建筑材料及筑坝材料技术指示的选定 ........................................................... 7 1.3.1土料 ............................................................................................................. 7 1.3.2砂砾料 ......................................................................................................... 8 1.3.3石料 ............................................................................................................. 8 1.3.4筑坝材料技术指标的选定 ......................................................................... 8 1.4工程效益 ........................................................................................................... 9 1.5 施工条件 ........................................................................................................ 9 1.5.1施工地区气象与水文条件 ......................................................................... 9 1.5.3当地建筑材料:土料 .................................................................................. 10 1.5.4施工地区对外条件 ................................................................................... 10 1.5.5工作日分析 ............................................................................................... 10 2枢纽布置 ............................................................................................................... 10 2.1工程等级确定 ................................................................................................. 10 2.2坝轴线的选择 ................................................................................................. 10 2.3坝型选择 ......................................................................................................... 10 2.3.1地质条件 ................................................................................................... 10

2.3.2水文条件 ................................................................................................... 11 2.3.3筑坝材料 ................................................................................................... 11 2.3.4坝型比较 ................................................................................................... 11 2.4枢纽布置 ......................................................................................................... 12 3坝工设计 ............................................................................................................... 13 3.1坝体剖面设计 ................................................................................................. 13 3.1.1坝顶高程的确定 ....................................................................................... 13 3.1.2坝顶高程计算 ........................................................................................... 13 3.3坝顶宽度确定 ................................................................................................. 17 3.4 坝坡选定 ....................................................................................................... 17 3.5马道 ................................................................................................................. 18 3.6坝体排水 ......................................................................................................... 18 4渗流分析 ............................................................................................................... 18 4.1渗流分析的目的 ............................................................................................. 18 4.2分析内容 ......................................................................................................... 19 4.3渗流分析方法 ................................................................................................. 19 4.4渗流计算 ......................................................................................................... 20 4.4.1正常蓄水位时的渗流分析 ....................................................................... 20 4.4.2设计洪水位时的渗流分析 ....................................................................... 21 4.4.3校核洪水位时的渗流分析 ....................................................................... 21 4.5渗流分析 ......................................................................................................... 22 5稳定分析 ............................................................................................................... 22 5.1计算工况与安全系数 ..................................................................................... 22 5.2 稳定分析基本原理及方法 ........................................................................... 23 5.2.1最危险滑弧圆心范围的确定 ................................................................... 23 5.3稳定分析计算 ................................................................................................. 24 5.3.1上游为正常蓄水位的下游坝坡稳定计算 ............................................... 24 5.3.2上游为校核洪水位时下游坝坡稳定分析 ............................................... 30 5.3.3上游为设计洪水位时上游坝坡稳定计算 ............................................... 35 5.4稳定综合分析 ................................................................................................. 39 6坝体细部构造 ....................................................................................................... 40 6.1坝顶 ................................................................................................................. 40 6.2护坡 ................................................................................................................. 40 6.3排水结构 ......................................................................................................... 40 6.4反滤层 ............................................................................................................. 41 6.5坝坡排水 ......................................................................................................... 43

7溢洪道设计 ........................................................................................................... 43 7.1概述 ................................................................................................................. 43 7.2溢洪道的线路和选型 ..................................................................................... 43 7.3 溢洪道引水渠 ............................................................................................... 44 7.4 溢流堰控制段 ............................................................................................... 44 7.4.1 溢流堰的形式 ......................................................................................... 44 7.4.2 初步拟定溢流堰孔口净宽 ..................................................................... 44 7.5 泄槽设计 ....................................................................................................... 47 7.5.1 泄槽的平面布置及纵、横剖面 ............................................................. 47 7.5.2 收缩段、扩散段和弯曲段设计 ............................................................. 51 7.5.3 掺气减蚀 ................................................................................................. 51 7.5.4 边墙高度确定 ......................................................................................... 52 7.5.5 泄槽的衬砌 ............................................................................................. 52 7.6 溢洪道消能设计 ........................................................................................... 53 8坝基处理 ............................................................................................................... 8.1地基处理的主要要求 ..................................................................................... 8.2地基的处理 ..................................................................................................... 8.3岸坡的处理 .................................................................................................. 参考文献 ................................................................................................................. 55 致谢 ......................................................................................................................... 56

均质土石坝枢纽建筑物设计

123456

（甘肃农业大学工学院水利水电工程专业）

摘要：适当修建大坝可以实现一个流域地区发电、防洪、灌溉的综合效益。通过对青龙河地形地质、水文资料、气候特征的分析，结合当地的建筑材料，设计适合的枢纽工程来帮助流域地区实现很好的经济效益。根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶高程及泄洪建筑物尺寸；通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的形式、轮廓尺寸及水利枢纽布置方案；详细作出大坝设计，通过比较，确定坝的基本剖面与轮廓尺寸，拟定地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算；对泄水建筑物进行设计，选择建筑物的形式、轮廓尺寸，确定布置方案。水库配合下游河道整治等措施，可以很大程度的减轻洪水对下游城镇、厂矿、农村、公路、铁路以及旅游景点的威胁；可为发展养殖创造有利条件。

关键词：坝工设计；渗流分析；稳定分析；溢洪道设计；基础处理。

Homogeneous earth dam pivot building design

123456

(Institute of water conservancy and Hydropower Engineering of Gansu Agricultural University)

Abstract: Appropriate construction of dam can be achieved in a basin area of power generation, flood control, irrigation benefit. D river is located in our country southwest, through to its geological, hydrological data, climate analysis, combined with the local building materials, design suitable for the project to help the region to achieve good economic benefit. According to the requirement of flood control, flood regulation computation of reservoir, to determine the crest elevation and release flood waters building size; through the analysis, on the possible options, determine the hub of the building form, dimensions and water conservancy hub layout plan made in detail; dam design, through the comparison, determining basic profiles and dimensions, make the foundation treatment scheme and the dam body structure, hydraulic, static calculation of outlet structures; design, choice of building form, outline dimensions, to determine the layout scheme, make detail structure, hydraulic, static calculation. Reservoir with river regulation measures, can greatly reduce the flood on the downstream towns, factories and mines, rural, highway, railway and the tourist attractions of the threat; create favorable conditions for development of aquaculture.

Key words: Dam design；Seepage analysis; stability analysis; spillway design; foundation treatment

绪论

毕业设计的任务是把学生在专业主要课程内容所获得的知识加以系统化、巩固、扩大、深入，培养学生解决本专业技术问题的能力及培养自学能力，培养学生的设计计算，编写说明书和绘图能力。基本原则是：设计应满足功能要求，并力求经济、安全、施工便利和美观，根据可能的和合理的方案进行技术经济比较来选定建筑物的型式、材料、布置。设计时注意的事项是：以严肃的态度对待资料，不自行修改或增减，一切必要的补充或修改必须征得指导教师的同意。

本此设计包括：枢纽布置，坝体剖面设计，渗流、稳定分析，细部构造设计以及溢洪道设计，地基处理等章节。根据基本资料中的地质、水文资料确定坝址、坝型，根据工程的用途以及地形条件进行枢纽总体布置。由水文，气象资料初步拟定坝体剖面后，经过渗流分析，稳定分析后验证坝体的稳定性性指标。之后对坝体细部构造设计，满足大坝的功能要求。土石坝的坝顶是不容许过水的，因此必须设置的泄水，本设计采用正槽式溢洪道，布置在河道的左岸。

在完成设计过程中主要参考了《水工建筑物》，SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》，在张老师的精心指导下完成本次设计。

1基本资料 1.1地形地质

1.1.1 地形地质

见1:2000坝址地形图。

1.1.2库区工程地质条件水库位于高山区，构造剥蚀地形。青龙河侵蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。

流域内地形北高南低，平均高程与500m，最高峰海拔1680m。河道蜿蜒曲折，河谷宽度400~100m不等，河道比降1/400~1/600。

库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可

能性很小。库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。

青龙河为山区性河流，两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，库区亦未发现重要矿产。 1.1.3坝址区工程地质条件

本区地震基本裂度为六度，建筑物按七度设防

坝址位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向青龙河上游，两岸山体较厚。河床宽约300米，河床地面高程85m，河床砂卵石覆盖层平均厚度5—7米，渗透系数K=1×10-2厘米/秒。

水库坝址选在青龙河下游的山谷河段上，共选出2条坝线，经过比较，确定第一坝线，出露岩性为大红峪组石英砂岩与板状粉细砂岩互层，岩石坚硬、构造简单、渗透性小。坝址区为剥蚀——中低山地形，河流经坝址处急转弯向北流向下游，由于受乔麦岭背斜控制，岩层倾向上游，呈单斜构造状。

坝线区河谷较为开阔。右岸下游形成半岛状，因河流侧向侵蚀，使右岸形成陡壁，近于直立，已查明的小段层有6-7条，软弱夹层有13条；左岸山坡平缓，覆盖着31m厚的山麓堆积物，有断层一条。河床坝基岩石构造较为发育，开挖揭露出断层40余条，其中相对较大的有10多条。 1.1.4坝址区其他建筑物

溢洪道

上坝线溢洪道位置岩性主要为坚硬的细砂岩，其中软弱层多为透镜体，溢洪道各部分的抗滑稳定条件是好的，下坝线溢洪道堰顶高程750米，基础以下10米左右为砂质页岩及夹泥层，且单薄分水岭岩层风化严重，透水性大，对建筑物安全不利。

1.2水文与水利规划

1.2.1气象

根据资料统计，青龙河流域属季风型性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨。多年平均气温约10℃，年绝对最低气温为-29.2℃，最高气温为38.7℃，月平均温度变化较大，离坝址较远的迁安站实测最高气温39℃。多年平均降雨量为700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年无霜期约180天，结冰期约120天，河道一般在12月封冻，次年三月上旬解冻，冻层厚0.4—0.6m，岸边可达1.0m。多年平均最大风速23.7m/s，水库吹程为3km。

1.1.2水文分析 1.1.2.1洪水

青龙河洪水由暴雨形成，据统计七～八月发生最大洪峰流量的机会占88%，而且年际变化很大，实测最大洪峰流量为2200秒立米(1962年)，最小洪峰流量184秒立米(1965年)，相差12倍，流域洪水峰高、历时短，陡涨陡落。一次洪水持续时间一般3—5天。 1.1.2.2年来水量

青龙河流域年径流由年降雨产生，年径流在地区与时间上分布与年降雨量基本一致，但年际间变化悬殊，实测径流资料1929—1983年共35年资料中丰水年1961年达21.34×104m3，枯水年1965年仅16.77×104m3，相似枯水年连续发生，多年平均径流量9.6×108m3。实测径流资料如表1-1所示。考虑到流域内人类活动对产流的影响，分别对未来规划年2000年和2020年流域内耗水量进行了预测，得到个规划年的径流系列，如表1-1 所示。

根据径流年内和年际变化特征，分别选择1986年，2000年和2020年为设计水平年。

年份 1929 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

天然 11.099 21.229 4.729 6.181 7.572 16.774 9.027 2.114 12.986 15.431 10.6 4.209 3.340 9.824 12.487 4.725 7.222 8.372 8.186 8.235 37.022 7.511 5.565 6.362

1986年 10.9 21.03 4.530 5.982 7.373 16.575 8.828 1.915 12.787 15.232 10.697 4.010 2.141 9.625 12.288 4.526 7.023 8.173 8.024 8.036 36.803 7.312 5.386 6.163

2000年 10.495 20.625 4.125 5.593 7.015 16.17 8.429 1.510 12.382 14.827 10.292 3.606 1.736 9.220 11.882 1.121 6.618 7.768 7.759 7.631 36.398 6.907 4.961 5.758

表1-1 实测径流表 2020年年份天然 10.244 1957 2.932 70.383 58 4.398 3.8 59 19.860 5.396 60 4.6 6.818 61 3.425 15.944 62 18.193 8.239 63 3.682 1.303 13.406 12.121 65 4.328 14.566 66 10.480 10.071 67 6.168 3.253 68 2.624 1.528 69 18.517 8.959 70 4.974 11.622 71 3.108 3.860 72 3.428 6.357 73 9.315 7.507 74 9.105 7.487 75 10.0 7.370 76 11.324 36.137 77 21.34 6.6 78 13.057 4.738 79 10.119 5.559 80 2.233

1986年

2.733 4.199 19.85 4.465 3.226 17.994 3.483 13.207 4.129 10.281 5.969 2.423 18.318 4.775 2.909 3.229 9.116 8.906 9.785 11.125 21.141 12.858 9.920 2.034

2000年 2.357 3.805 19.240 4.066 2.821 17.5 3.078 12.802 3.734 9.876 5.5 2.023 17.943 4.370 2.519 2.824 8.711 8.501 9.067 10.720 20.726 12.453 9.519 1.5

2020年 2.16 3.603 18.995 3.869 2.583 17.35 2.817 12.566 3.537 9.165 5.346 1.826 17.682 4.145 2.322 2.627 8.450 8.261 9.278 10.459 20.475 12.192 9.251 1.448

53 55 56

17.917 17.718 14.976 14.777 13.690 13.491 7.996 7.797 17.313 14.372 13.086 7.392 17.0 14.111 12.825 7.131 81 82 83 84 1.736 1.1 2.091 1.537 1.692 1.2 1.148 1.298 1.517 0.951 1.118 1.320

1.1.2.3年输沙量

青龙河流域植被较好，泥沙来源在地区分布和洪水分布上一致。主要是土门子与某之间，其间来沙量约占某以上总输沙量的95%以上，而汛期输沙量又集中在几次特大洪水上。年际间泥沙量的变化悬殊。由统计分析得知，某站多年平均淤沙量为3t,多年平均含沙量为4.0kg/m3，多年平均侵蚀模数为762.8t/km2。从泥沙的组成情况来看，泥沙颗粒较粗，中值粒径为0.075mm，淤沙浮容重0.9t/m3，内摩擦角为12度。 1.1.2.3水文分析成果表

序号 1 2 3 4 5

表1-2 水文分析成果表

姓名单位利用水文系列年限代表性流量多年平均流量调查历史最大流量设计洪水洪峰流量(P=1%) 校核洪水洪峰流量(P=0.1%) 保坝洪水洪峰流量(P=0.01%)

洪量

设计洪水洪量(P=1%) 校核洪水洪量(P=0.1%) 多年平均年径流量多年平均输沙量

立米/秒立米/秒立米/秒立米/秒立米/秒

亿立米亿立米亿立米吨

数量 35 30.5 3400 3600 5200 7600 6.5 8.2 9.6 431

备注五天五天

1.2.3水利计算

水文水利规划成果如下： (Ⅰ)死水位选择

为尽可能增加自流灌溉面积，并使电站水头适当加高，力求达到电源自给以及为今后水库淤积留有余地。按二十年淤积高程，选定死水位104m。 (Ⅱ)调节性能的选定

灌溉保证率选取P=75%，水库上游来水，首先满足灌区工农业用水，电站则利用余水发电，从年调节和多年调节两方案的水电量利用系数和坝高都相差不大，但是多年调节性能的水库能提供的电量和装机利用小时都较年调节性能水库提高20%。故确定该水库为多年调节性能水库。

(Ⅲ)兴利水位的确定原则和指标

根据青龙河洪水特性，汛期水位在七、八月定为140.5米。七、八月以后可重复利用一部分防洪库容蓄水兴利以不降工程防洪标准，以防洪兴利兼顾为原则，确定九、十月水位，提高为136.2米汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超超过百年设计洪水位考虑，确定汛末兴利水位为141米。

(Ⅳ)防洪运用原则及设计洪水的确定

某水库属一级工程。水库大坝建筑物按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。由于采用的洪水计算数值中未考虑历史特大洪水的影响，故用万年一遇洪水作非常保坝标准对水工建筑物进行复核。调洪运用原则：

入库洪水为百年一遇时，为提高下游河道的电站、桥梁等建筑物的防洪标准，水库控制下流量为2000秒立米。

当入库洪水为千年一遇时，溢洪道单宽流量以70每秒立米控制泄流。

当入库洪水为万年一遇时，按上述原则操作，即库水位接近校核水位时，水库水位仍继续上涨，为确保大坝安全，溢洪道敞开洪，允许溢洪道局部破坏。 (Ⅴ)水库排沙和淤沙计算

某水库回水长25公里，河道弯曲，河床比降为2.2%，河床宽300米左右，是个典型的河道型水库。

水库利用异重流排沙。在蓄水过程中，只能用灌溉、发电有盈余水进行排沙，经计算，多年平均排沙量只占5.2%，94.8%的泥沙都要淤积在库区内侵占兴利库容。淤沙高程为97.6m，堆沙库容为1.66×108m3。 (Ⅵ)水库工程特征值

A. 枢纽下泄流量及相应下游水位

水库上游设计洪水位为142.0m，相应下游水位为92.0m，库容为8.32×108m3，溢流坝相应的泄量为1024m3/s；上游校核洪水位为143.3m，相应下游水位为92.4m，库容为8.70×108m3，溢流坝相应的泄量为1159 m3/s；上游正常蓄水位为141m（与汛限水位同高），

相应下游水位为86.1m；死水位为90.0m，相应的库容为0.78×108m3；

表1-3水库技术经济指标表

序号 1 2 序号 3 4

名称水库水位校核洪水位(P=0.01%) 设计洪水位(P=1%)

兴利水位汛限水位死水位水库容积总库容设计洪水位库容

名称防洪库容兴利库容其用库容死库容库容系数调节特性

单位米米米米米亿立米亿立米单位亿立米亿立米亿立米亿立米 %

数量 5.05 4.63 数量 14.93 多年

备注

考虑淤积20年考虑淤积20年考虑淤积20年考虑淤积20年考虑淤积20年

校核洪水位

备注

1.3建筑材料及筑坝材料技术指示的选定

当地天然建筑材料分布在坝址地区上、下游河滩及两岸阶地。其中，土料主要分布在庄窝、土谷子等七处，沙砾卵石料主要有南杖子、某等八处，各料厂的材料物理性质基本满足要求，可做大坝混凝土骨料及拱围堰。 1.3.1土料

坝址上、下游均有土料场，储量丰富，平均运距小于1.5公里，根据155组试验成果统计，土料平均粘粒含量为26.4%，粉粒55.9%，砂粉17.6%，其中25%属粉质粘土，60.7%属重粉质壤土，14.3%属中粉质壤土，平均塑性指数11.1，比重2.75。最大干容重1.67吨/立米，最优含水量20.5%，渗透系数0.44×10-6厘米/秒。具有中等压缩性，强度指标见下页表。

1.3.2砂砾料

主要分布在河滩上，储量为205万立米，扣除漂石及围堰淹没部分，可利用的约100—151万立米，其颗粒级配不连续，缺少蹭粒径，根据野外29组自然坡度角试验，34组室内试验分析，统计成果如下：

自然么重1.87吨/立米，软弱颗料含量2.%。不均匀系数561颗，颗组成见表1-4：

表1-4颗料组成(毫米)%

<200 83.7

<80 74.2

<40 57.7

<20 46.2

<5 38.6

<2 34.6

<1 32.8

<0.5 29.7

<0.25 24.7

<0.5 4.9

砂的储量很少，且石英颗料少，细度模数很低，不宜作混凝土骨料，砂(D<2毫米)的相对紧密度为0.5。 1.3.3石料

坝址区石料较多，储量可满足需要，溢洪道、导流洞出碴也可利用。沙石料厂设在水库下游13km的鹿尾山，大杨庄、薛庄，总储量1176万m3. 1.3.4筑坝材料技术指标的选定

本工程经过试验，并参考有关文献资料及其他的工程的经验，最后选定其筑坝材料的各项技术指标见表1-5。

表1-5 筑坝材料强度指标表

容重(kg/cm)

筑坝材料名称

孔隙率 N

内摩擦角

稳定渗流期有效应力 23 31 40 31 20

水位降落有效应力 23

初孔隙压力系数 B

比重

施工期

有效应力 22

湿 饱 干

总应力 10

渗透系内凝力

C 数 (kg/cm3) K(cm/S)

坝体土料 2.75 坝体砂砾料坝体堆石坝基砂砾料黄土地基

2.7

1.65 1.80 1.80 1.80 1.60

1.98 2.04

2.10

0.2

1×10-6 1×10-2

1×10-2 1×10-5

0.3

2.05 0.33

1.91 2.02

筑坝土料统计国外9座粘料含量20—30%的高坝=21°，C=0.4公斤/厘米2左右，国内建国初期建成的坝选用指标一般较低，但近期建成的坝一般在25℃左右初始孔隙水压力系数一般在0.3—0.4。我国岳城水库施工期采用0.21。据此采用的技术指标见下表。砂砾料的强度指标j，试验结果与实际出入较大，统计国内12座水库资料，平均值在32°以上，特别是最近建成的横山j=38°—39°；毛家村j=37°，美国“土与土石坝”一书推荐，当相对紧密度D>0.7时，j=34°—35°，鉴于本地砂砾料级配不好，故选用

j=310。

堆石指标一般值在39°～45°之间，统计国外9座砂岩地区筑坝石料平均值为39.1°，我国狮子滩堆石坝试验为36°～45°，取用39°50ˊ，故本工程取用值40°。

左岩黄土台地(Q2)压缩系数SS=0.025，起始孔隙比e0=0.725，平均料径D50=0.1mm。如表1-6所示。

表1-6 坝体土料的压缩曲线(r=2.65kg/cm2),平均料径d50=0.1mm。

P (kg/cm2)

0.665 0.5 0.632 0.612 0.593 0.575 0.528 0.520 0.503 0.500 0.4 0.480

1.4工程效益

该水库建成后能收到灌溉、发电、防洪、解决工业用水和人蓄吃水等多方面效益，是一座综合利用的水库。一期建成，可谓秦皇岛是提供工农业、城市用水1.82亿m3,可使滦河中下游地区120万亩农田灌溉用水得到不同程度的改善和补充。二期建成，可调节水量5.67亿m3,年均发电量9330亿kwh，可全面解决冀东钢铁基地建设用水。

1.5 施工条件

1.5.1施工地区气象与水文条件

该水库没有建立水文气象站，根据气象站1958年至1963年、1970年至1972年共9年资料，分析最高气温29.1℃(6月)，最低气温-14.3℃(1月)，多年平均日气温4—24℃，历年各月气温特征值如下表1-7：

表1-7气温特征值表

项目多年平均日气温多年最高日气温

1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 4.5 4.6

1.1 7.2 0.0

4.6

11.3 18.1 21.7 23.6 21.7 16.4

10.3 22.4 1.9

18.9 18.9 0.7

2.1 38.1 10.0

17.0 22.2 25.0 29.1 23.0 26.5 30.1 5.8

1.0

3.1

10.5 18.9 14.4

1.9

多年最低日气温 14.3

1.5.3当地建筑材料:土料

根据当地建筑材料调查报告，土料场有五个。根据试井及土钻孔情况，从1:2000地形图，初步计算四个土场的蕴藏量2248.6万立米，为设计总量的4倍多。 1.5.4施工地区对外条件

水库距卢龙县35Km,新建公路至工地，交通方便。施工用电青龙山双山子变电所架设110kv输电线路供电，电力保障可靠。 1.5.5工作日分析

根据沁水县1958年—1963年和1970年—1972年九年降雨气温资料，参考其它土坝水库气温，降雨停工标准，土料、砂砾料、石方、混凝土工程施工工作日确定如表1-8：

表1-8 工程施工工作日表类别工作日 (天/年)

土料 253

砂砾 307

隧洞石方 302

混凝土 250

一般石方 292

2枢纽布置 2.1工程等级确定

根据资料可知，大坝为2级建筑物，正常应用洪水为100年一遇，非常运用洪水为1000年一遇。辅助建筑物按Ⅲ级设计，临时建筑物按Ⅳ级设计。

2.2坝轴线的选择

坝轴线选择时，根据地形、地质、工程规模及施工条件、经济条件和技术综合分析比较来选定。选在河谷的狭窄段，这样坝轴线短，工程量小，但要综合考虑对于两岸坝段要有足够宽度和高度。坝基和两岸山体无大的不利构造问题，岩石应较完整，并应将坝基置于透水性小的坚实地层或厚度不大的透水层地基上。坝址附近有足够数量符合设计要求的土、砂、石料且便于开采运输。

2.3坝型选择

2.3.1地质条件

库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中

主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可能性很小。库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。

青龙河为山区性河流，两岸居民及耕地分散，除库水位以下有一定淹没外，浸没问题不大，且库区亦未发现重要矿产。 2.3.2水文条件

主要分布在河滩上，储量为205万立米，扣除漂石及围堰淹没部分，可利用的约100—151万立米。砂的储量很少，且石英颗料少，细度模数很低，不宜作混凝土骨料，砂(D<2毫米)的相对紧密度为0.5。 2.3.3.3石料

坝址区石料较多，储量可满足需要，溢洪道、导流洞出碴也可利用。沙石料厂设在水库下游13km的鹿尾山，大杨庄、薛庄，总储量1176万m3. 2.3.4坝型比较

重力坝：结构作用明确，设计方法简便，安全可靠，对地形、地质条件适性强，枢纽泄洪问题容易解决，便于施工导流，施工方便。但其缺点是：坝体剖面尺寸大，材料用量

多，坝体应力较低，材料强度不能充分发挥，坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利，坝体体积大，在浇筑混凝土时，需要有较严格的温度控制。

拱坝：对地形的要求是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷各段。坝端下游侧要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。该坝段左右两岸不对称分布，不适宜修建拱坝。

土石坝：对地质的要求：河谷两岸的岩基必须能承受由拱端传来的推力，要在任何情况下都能保证稳定，不致危害坝体的安全。理想的地质条件是：基岩比较均匀、单一，坚固整齐，有足够的强度，透水性小，能抵抗水的侵蚀，耐风化，岸坡稳定、没有大断裂。土石坝的优点是可以就地取材，就近取材。节省大量水泥、木材和钢材。减少工地的外线运输量，能适应不同的地形、地质和气候条件。大容量、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝建设的发展。

通过以上比较，综合考虑工程施工的经济、安全、便利等因素，所以此处修建土石坝可行。

影响土石坝坝型选择的因素很多，最主要的是坝址附近的筑坝材料，还有地形地质条件、气候条件、坝基处理、抗震要求等。本设计限于资料制作定性分析确定土石坝坝型选择。均质坝材料单一，施工简单，且有足够适宜的土料来做均质坝。

综合考虑,选择修建均质土石坝的方案。

2.4枢纽布置

枢纽布置做到安全可靠，经济合理，施工互不干扰，管理运用方便。高、中坝和地震区的坝，不得采用布置在非岩石地基上的坝下埋管型式，低坝采用非岩石地基上的坝下埋管时，必须对埋管周围填土的压实方法，可能达到的压实密度及其抵抗渗透破坏的能力能否满足要求进行保证。枢纽布置要考虑建筑物开挖料的应用。土石坝枢纽通常包括拦河坝、溢洪道、泄洪洞输水或引水洞及水电站等，应通过地形地质条件以及经济和技术等方面来确定。

坝址选在地形地质有利的地方，使坝轴线较短，库容较大，淹没少。附近有丰富的筑坝材料，便于布置泄水建筑物。在高山深谷区常将坝址选在弯曲河段，把坝布置在弯道上，利用凸岸山脊抗滑稳定和渗透稳定，并采取排水灌浆等相应加固措施，尽量避免将坝址选在工程地质条件不良的地段。如活断层含形成整体滑动的软弱夹层，以及粉细砂、软粘土和淤泥等软弱地基上。

根据枢纽布置原则：枢纽中的泄水建筑物应做到安全可靠、经济合理、施工互不干扰、

管理运用方便。

枢纽中的泄水建筑物应满足设计规范的运用条件和要求。选择泄洪建筑物形式时要优先考虑采用开敞式溢洪道为主要泄洪建筑物。泄水引水建筑物进口附近的岸坡应有可靠的防护措施。应确保泄水建筑物进口附近的岸坡的整体稳定性和局部稳定性。当泄水建筑物出口消能后的水流冲刷下游坝坡时，要比较调整尾水渠和采取工程措施保护坝坡脚的可靠性和经济性，可采取其中一种措施，也可同时采用两种措施。对于多泥沙河流，要考虑布置排沙建筑物，并在进水口采取放淤措施。

溢洪道选择在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点，宜选用地质条件好良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂砾石适于作为水闸地基，尽量避免淤泥质土和粉砂、细砂地基，必要时应采取妥善处理措施。从地质地形图可知坝体左岸地质条件好，且有天然的石料厂，上下游均有较缓的滩地，两岸岩体条件好，施工起来更快捷更经济合理。

因此，溢洪道修建于右岸山坡上。由于闸址段地形条件好，所以采用正槽式溢洪道。

3坝工设计 3.1坝体剖面设计

3.1.1坝顶高程的确定

由基本资料可知，该流域多年平均最大风速23.7m/s,水库吹程为2km。 3.1.2坝顶高程计算

坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，按以下四种计算条件计算，取其大值：①设计洪水位加正常运用条件的坝顶超过；②正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；③校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；④常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高。

坝顶超高d按式（3-1）计算，对于特殊的重要工程，可取d大于计算值。

d=R+e+A （3-1）

式中：R为波浪在坝坡上的设计爬高，m；e为风浪引起的坝前水位雍高，m；A为安全加高，m，根据坝的级别按表3-1选用，其中非常运行条件（a）适用于山区、丘陵区，非常运行条件（b）使用于平原区、滨海区。

式（3-1）中R和e的计算公式多很多，重要是经验半经验性的，适用于一定的条件，可按SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》推荐的计算公式确定。

涉及的坝顶高程是针对坝沉降以后的情况而言的，因此，竣工时的坝顶高程应预留足够的沉降量。根据以往工程经验，土石坝预留沉降量一般为坝高的1%。

表3-1 土石坝安全加高单位 m

坝的级别正常运用条件非常运用条件（a）非常运用条件（b）

1 1.50 0.70 1.00

2 1.0 0.5 0.7

3 0.7 0.4 0.5

4、5 0.5 0.5 0.5

式中：

e ----- 的风雍高度

D------ 水面吹程 g----- 重力加速度

h----- 延水库吹程方向平均水域深度 v----- 计算风速

β----- 计算风向与坝轴线法线的夹角（。），取为0度- K----综合摩阻系数，取3.6×10

3.6×10 -64.723103KvDcosβ正常情况：e= = =0.022 m

29.81572gh6KvDcosβ （3-2） 2ghKvDcosβ3.6×10 -623.723103 非正常情况: e= e= ==0.005 m

29.8158.32gh由官厅水库公式：

h=.0166vD （3-3） l=10.4h

初拟m=3, 用Rm =式中：

Rm -----平均波浪爬高；

0.813 （3-4）

KwK1m2hmlm （3-5）

m------单坡坡度系数；

K---斜坡的造率渗透系数，根据护坡类型由表3-2查的； Kw---经验系数，根据表3-3查的.

v正常运用情况下：

47.4gh=9.81141.0=1.28 Kw=1.01

v非正常运用情况下：

23.7gh=9.81143.3=0.63 Kw=1.0

查表3-2 本设计采用砌石护坡，K=0.80

表3-2 造率及渗透性系数K

护坡类型

光滑不透水护面混凝土或混凝土板

草皮砌石

抛填两层块石（不透水基础）抛填两层块石（透水基础）

表3-3 经验系数Kw

K

1.00 0.90 0.85～0.90 0.75～0.80 0.60～0.65 0.50～0.55

vgh

≤1 1.00

1.5 1.02

2.0 1.08

2.5 1.16

3.0 1.22

3.5 1.25

4.0 1.28

≥5.0 1.30

平均爬高：

ghmgD0.450.0018() （3-6） 22vvgD0.45v29.8130000.47.42

正常运用情况：=0.0018(2)=0.0018(=1.31 )2g9.81v47.4gD0.45v29.8130000.4523.72

)非正常运用情况：hm=0.0018(2)=0.0018(=0.61 2g9.81v23.7平均周期： Tm=4.438hm （3-7）

正常运用情况：Tm=4.438hm=4.4381.31=5.08 非正常运用情况：Tm=4.438hm=4.4380.61=3.47

平均波长：

正常运用情况：v=47.4m/s D=3km 代入式（3-3）、（3-4）得

h=0.0166vD=0.01674133=2.98m

13l=10.4h0.8=10.42.98h0.8=24.9m

h=14.1=5.56>0.5 为深水波 l24.9lm=1.565.082=40.26m

非正常运用情况：v=23.7m/是 D=3km 代入式（3-3）、（3-4）得

h=1.25m l=12.4m

h=143.312.4=11.56>0.5 为深水波 l lm=1.563.472=18.78m 计算波浪爬高

正常运用情况：h=142.0-85=57m

1.31=0.023 h=57 查表3-4得： RR=2.23 1%非正常运用情况：143.3-85=58.3m

0.61==0.01<0.1 h58.3 查3-4得： RR=2.23 1%表3-4 不同累计频率下的爬高与平均爬高比值（ p(%) 0.1 2.66

2.44 2.13

1 2.23 2.08 1.86

2 2.07 1.94 1.76

4 1.10 1.80 1.65

2RpRm14 ） 20 1.39 1.36 1.31

30 1.22 1.21 1.19

50 0.96 0.97 0.99.

hm5 1.84 1.75 1.61

10 1. 1.57 1.48

h 1.53 1.48 1.39

<0.1 0.1～0.3 >0.3

Rm=

KwK1mhmlm

正常运用情况： hm=1.31m lm=4.026 m

Rm=

0.81.011321.3140.26=1.86 m

非正常运用情况：hm=0.61m lm=18.78m Rm=

0.81.011320.6118.78=0.86 m

故正常运用情况： R=2.231.86=4.15 m

非正常运用情况： R=2.230.86=1.92 m

综合以上可以得到：

y正常=R正常+ e正常+ A正常=4.15+0.022+1.0=5.172 m

y非正常= R非正常+ e非正常+ A非正常=4.15+0.022+1.0=2.425 m

坝顶高程计算计入表3-5中

表3-5 坝顶高程计算表

设计洪水位正常蓄水位校核洪水位正常蓄水位

波浪爬高

R 4.15 4.15 1.92 1.92

风雍高度

e 0.002 0.002 0.005 0.005

安全超高

A 1.0 1.0 0.5 0.5

地震波浪高度 - - - 0.5

水位 (m) 142.0 142.0 143.3 141.0

坝顶高程 (m) 147.172 146.172 145.725 143.925

由以上可得坝顶高程为147.172m。由平面布置图可知坝址处河床高程为84.0m,向下开挖7m清除砂卵石覆盖层后期高程为77.0m，则坝高为147.2-77.0=70.2m，考虑到要预留1%的沉降里，则坝高为70.2（1+1%）=70.9m，取坝高为71.0m，坝顶高程为148.0m。

3.3坝顶宽度确定

坝顶宽度根据运行、施工、构造、交通和地震等方面的要求综合考虑确定。

SL 274-200《碾压式土石坝设计规范》规定：高坝坝顶可选10～15m，中、低坝坝顶可选5～10m。该设计大坝坝高71m属于高坝，坝顶高度拟定为12m.

3.4 坝坡选定

坝坡坡率关系到坝体稳定以及工程量大小。上游坝坡长期处于饱和状态，加之水库水位有可能快速下降，是坝坡稳定处于不利地位，故其坡率比下游坡率缓。

粘性土料的稳定坝坡为一曲面，上不破窦，下部坡缓，所以用粘性土料做成的坝坡，常沿高度分成数段，每隔10～30m，从上而下逐段放缓相邻坡率差值取0.25或0.5.

由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝，透水性较大，为了保持渗流稳定，适当放缓下游坡度。

当坝基或坝体土料延坝轴线分布不一致时，分段采用不同坡率，在各段过渡区，使坝坡缓慢变化。上下游边坡比见表3-6

坝高(m) 〈10 10～20 20～30 〉30

表3-6 上下游边坡比

上游 1：2～1：2.5 1：2.25～1：2.75 1：2.5～1：3 1：3～1：3.5

下游 1：1.5～1：2 1：2～1：2.5 1：2.25～1：2.75 1：2.5～1：3

该坝坝高71m，上游坝坡为1:2.75、1:3.0、1:3.25，下游坝坡1:2.25、1:2.5。如图3-1所示。

3.5马道

为防止坝面冲刷，同时便于交通、检测、观测维修并且有利于坝坡稳定，沿高程每隔10～30 m设置一条马道，其宽度不小于1.5 m，马道设在边坡坡度变化处。

该坝在上下游每隔25 m设置一条马道，其宽度为2 m，高程分别为102 m、127 m.。

3.6坝体排水

坝体排水有棱体排水、贴破排水、坝内排水三种形式。棱体排水适用于下游有水坝型，故该坝使用棱体排水，它可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护尾水范围内下游坝脚不受波浪淘刷，还可与坝基排水想连接。当坝强度足够时，还可发挥支撑作用，增加稳定作用。棱体排水体内坡坡率为1:1.0，外坡坡率为1:1.5，顶部宽度为2.0 m。

图3-1 坝体剖面示意图

4渗流分析 4.1渗流分析的目的

在于：①土中饱水程度不同，土料的抗剪强度等水力学特性也相应的发生变化，渗流

分析将为坝体内各部分土的饱水状态的划分提供依据；②确定对坝坡稳定有较重要影响的渗流稳作用力；③进行坝体防渗布置与土料配置，根据坝体内部的渗流参数与渗流逸出比降，检验土体的渗流稳定性，防止发生管涌和流土，在此基础上确定坝体及坝基中防渗体的尺寸和排水设施的容量和尺寸；④确定通过坝体和河岸的渗水量损失并社会排水系统的容量。渗流分析可为坝型初选和坝坡稳定分析打下基础。

4.2分析内容

①确定坝体内浸润线；②确定渗流量。

4.3渗流分析方法

在众多渗流分析方法中，较水力学法和流网法比较简单实用，同时也具有一定的精度。本设计采用水力学方法进行渗流分析。

根据电拟试验结果，上游三角形可用高为H、宽为H的矩形来代替，这一矩形和上游三角形消耗同样的水头，而且通过同样的渗流量，值由式4-1计算：

式中： m1为坝的上游边坡系数

土石坝不透水地基渗透计算，下游有棱体排水时： (1)下游无水时：见图4-1a所示。

m1 （4-1）

12m

(a)下游无水 (b)下游有水

图4-1 有排水的均质土坝渗透计算见图

由于排水体的渗透系数大于坝体的渗透系数，故浸润线将进入排水体时下降加快，进入排水体后则骤降。坝体内浸润线为抛物线，选用O点做原点的坐标系且作为抛物线的焦点，原点处抛物线y的坐标值为h0，焦点至原点的水平距离Lg有抛物线性质可知Lg抛物线的标准方程为y=2px+C根据已知条件可求得：

2h02，

y22h0h02 （4-2）

此式满足边界条件x=l时y=H1代入得：

h0H12L2L （4-3）

y2h02q通过x处断面的流量为：即： K2x y22qxh02 （4-4） Kqh0 （4-5） K与式4-1联立可知：

由式（4-3）求h0，式（4-5）计算q，由式（4-4）绘制浸润线。（2）下游有水时如图4-1b所示

近似把H2高度内的坝体视为不透水，即参照式（4-3）求出H0值。式中H1换为H1、

H2，即 h0H12(H1H2)2L （4-6）

qH2(H2h0)2计算渗流量（4-7） K2L用式4-1绘制浸润线(x轴与下游水面一致)。应假定H2高度内坝体不透水与实际不符，算出h0偏大，引起绘制的浸润线偏高，计算坝的稳定是偏于安全，q偏小。

4.4渗流计算

4.4.1正常蓄水位时的渗流分析

上游水位为141.0m，下游相应水位为86.1 m则上游水深H1=141.0-77.0=.0 m，下游水深H2=86.1-77.0=9.1 m。

L=

m13H1==27.43 m

12m1123 L1=（148-141）×3+12+（148-102）×2.5-（102-86.1）×1.0=132.1 m L=L+ L1=27.42+132.1=159.53 m

代入式4-5得h0(H1H2)2L2L=(9.1)2159.532159.53=9.18

q2(9.18)2代入式 4-6有 =11.79 K2159.53由资料可知K=0.44106㎝/s

则渗流量为：q=11.79×0.44108=5.19108㎡/s

代入式4-1得浸润线方程为 y=18.36x+84.27 将渗流曲线坐标值列入表4-1中.

表4-1正常蓄水位时渗流曲线坐标值

X y

0 9.18

110

120

130

150

16.37 25.20 31.66 37.00 41.67 45.87 47.00 49.71 53.28

24.4.2设计洪水位时的渗流分析

上游洪水位为142.0m，下游相应水位为92.0 m则上游水深H1=142.0-77.0=65.0m，下游水深H2=92.0-77.0=15.0m

L=

m13H1=65=27.86 m

12m1123 L1=（148-142）×3+12+（148-102）×2.5-（102-92.0）×1.0=135 m L=L+ L1=27.83+135=162.86 m

代入式4-5得h0(H1H2)2L2L=(6515)2162.862162.86=7.5

q652(157.5)2代入式 4-6有 =11.41 K2162.86则渗流将为：q=11.41×0.44108=5.02108㎡/s 代入式4-1得浸润线方程为 y=15x+56.25 将渗流曲线坐标值列入表4-2中.

表4-2设计洪水位时渗流曲线坐标值

x y

0 7.5

10 14.36

30 22.5

50 28.39

70 33.26

90 37.50

110 41.31

130 44.79

150 48.02

24.4.3校核洪水位时的渗流分析

上游校核洪水位为143.3 m，下游相应水位为92.4 m则，上游水深H1=1423.3-77.0=66.3 m ，下游水深H2=92.4-77.0=15.4 m

L=

m13H1=66.3=28.41 m

12m1123L1=（148-143.3）×3+12+（148-102）×2.5-（102-92.4）×1.0=131.5 m

L=L+ L1=28.413+131.5=159.91 m

代入式4-5得h0(H1H2)2L2L=(66.315.4)2159.912159.91=7.9

q66.32(15.47.9)2代入式 4-6有 =12.05 K2159.91则渗流将为：q=12.05×0.44108=5.30108㎡/s 代入式4-1得浸润线方程为 y=15.8x+62.41 将渗流曲线坐标值列入表4-3中.

表4-3校核洪水位时渗流曲线坐标值

x y

0 7.9

10 14.85

30 23.16

50 29.10

70 34.18

90 38.52

110 42.43

130 46.00

150 59.32

24.5渗流分析

将前面三种工况计算所得的渗流曲线绘制在图4-2中。

由图中所示三种状况下的渗流曲线没有相交，说明渗流分析结果是合理的。

图4-2渗流曲线图

5稳定分析

稳定分析是确定坝的设计剖面和评价坝体安全的依据。稳定分析的可靠程度对坝体的经济性和安全性具有重要的影响。

5.1计算工况与安全系数

（1）稳定渗流期。校核两种工况的上、下游稳定：①水库水位处于正常蓄水位或设计洪水位，下游为相应水位，属于正常运用条件；②水库水位处于校核洪水位，下游为相应水位，属于非常运用条件Ⅰ。

（2）水库水位骤降。水库水位处于正常蓄水位或设计洪水位，下游为相应水位，属于正常运用条件。

按SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定，坝坡抗滑稳定的最小安全系数根据坝的级别，参照表5-1加以选取。

坝的级别正常运用条件非正常运用条件Ⅰ 非正常运用条件Ⅱ

表5-1 坝坡抗滑稳定的安全系数

1 2 3

1.35 1.30 1.50

1.30 1.25 1.20 1.20 1.15 1.15

4、5

1.25 1.15 1.10

表5-1中的安全系数适用于计及条块间作用力的简化毕肖普和摩根斯顿-普莱斯法等。采用瑞典圆弧法时，对1级坝正常运用条件要求最小安全系数不低于1.30，其他情况可较表中数值减小8%。

5.2 稳定分析基本原理及方法

本设计采用圆弧法，其基本原理为假定滑动面为一圆柱面。将滑动面内的土体看作刚体，失稳时该土体绕圆弧的中心旋转，沿着坝轴线方向取单宽坝段按平面问题进行分析。计算时将滑动面以上的土体分成若干铅直土条，求出各土条对圆弧中心的抗滑力矩之和以及滑动力矩之和。二者之比为该滑弧抗滑稳定安全系数Kc

圆弧法有分两种：毕肖普法和瑞典圆弧法，本设计采用瑞典圆弧法。 5.2.1最危险滑弧圆心范围的确定

如图5-1，做点M1、M2，M2点的方向由坝坡坡度查表5-2而得1、2角来确定。同时在坝坡中部上方、坝线中点铅垂线与法线之间半径为（1/2～3/4）L的范围内，L为坝坡在水平面上的投影长度。

表5-2坝坡坡度表

角度 (°) 半径

1:1

1:2 26 35 0.75H 1.75H

1:3 25 35 1.0H 2.3H

1:4 25 36 1.5H 3.75H

1:5 25 37 2.2H 4.8

1 2

R1 R2

28 37 0.75H 1.5H

土料的凝聚性愈强，相应的滑动面愈深；无粘性土的滑动面则较浅。本设计选取滑动面与下游坝脚附近相交。

图5-1圆弧法计算简图

计算公式：

KTRC''ibiseciWicositanic=SR=W isini式中：

i----- 土条编号；

W----- 土条重量； b----- 土条宽度

----- 土条延滑裂面的夹角，单位（°）；

C'、'----- 有效抗剪强度指标.

5.3稳定分析计算

5.3.1正常蓄水位的下游坝坡稳定计算

第一次试算：R=172 m b=17.2m 计算过程计入表5-3中：

5-1）

（

图5-2正常蓄水位时下游坝坡稳定计算简图a

表5-3正常蓄水位时下游坝坡稳定计算表a

编号 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 0 0 213.97 156.01 161.51 1.72 230.82 281.39 288.96 136.87

0 0 0 163.53 360.34 473.172 563.3 598.044 470.523 283.97 34.95

A3 0 0 63.145 56.85 156.52 156.52 106.98 0 0 0 0

0 104.06 217. 20.495 0 0 0 0 0 0 0

A5 142.06 156.52 156.52 99.67 0 0 0 0 0 0 0

1

20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4

2

19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8

3 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5

4

20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5

5

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2



0 0 0 0 0 0

sin

0 0 0 0 0 0

cos

1 1 1 1 1 1

sec

1 1 1 1 1 1

23 23 23 23 23 23

 '

40 40 40 40 40 40

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726

tan'

C 20 20 20 20 20 20

0 0 0 43.988 3182.604 3294.763

17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 24 30 37 44 53 0.3681 0.4 0.9 0.6374 0.7396 0.9298 0.1 0.8358 0.7705 0.673 1.076 1.122 1.196 1.298 1.486 23 23 23 23 23 40 40 40 40 40 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 20 20 20 20 20 3870.288 4708.7 5740.397 .784 2792.148

0 0 0 3237.4 7134.732 9368.806 11153.34 11841.27 9316.355 5622.606 692.01

W30 0 1041.3 938.025 2582.58 2582.58 1765.17 0 0 0 0

0 2133.23 4459.57 420.1475

0 0 0 0 0 0 0

2557.044 2817.36 2817.36 1794.06 0 0 0 0 0 0 0

W5W坝体0 0 1041.3 80.907 129.92 15246.15 16788.8 16550.06 15056.75 11517.39 3484.158

2557.044 4950.59 7276.93 2214.208

0 0 0 0 0 0 0

W堆石W坝体costan0 0 393.6999 3227.353 4874.491 5761.062 58.509 5572.173 4755.337 3353.318 886.0572

W堆石costan'747.2936 3652.684 5515.694 1452.112

0 0 0 0 0 0

W条块icostan747.2936 3652.684 6012.266 4790.249 4401.075 4386.086 3983.342 3218.294 2173.216 361.6625

Cbsec

360 360 360 366.4908 373.212 387.1908 404.0388 430.722 467.2224 534.9096 Wsin

0 0 0 2066.439 3186.46 4595.618 5371.17 5594.534 4757.82 1051.851

51261.52 31878.71 1.61

>1.35

满足稳定要求

T S Kc表格中： A1---------------第i条块中浸润线以上部分土体面积；

A2---------第i条块中水面线以上浸润线以下部分土体面积；

A3---------第i条块中水面线以下部分土体面积；

A4---------第i条块中水面线以上棱体排水部分面积； A5---------第i条块中水面线以下棱体排水部分面积；

1----------土体干容重； 2----------土体湿容重； 3----------土体饱和容重； 4----------棱体堆石干容重； 5----------棱体堆石湿容重；

第二次试算 R=160 m 计算过程计入表5-4：

图5-3正常蓄水位时下游坝坡稳定计算简图b

表5-4正常蓄水位时下游坝坡稳定计算表b

编号 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 A1

0 0 156.673 163.712 143.466 1.096 180.45 216.978 260.6 273.597 135.636

0 0 17.2349 242.7616 365.4112 457.1808 533.2272 492.32 382.1008 221.528 21.1392

30.7967 104.06 217. 0 0 0 0 0 0 0 0

A50 0 0 102.94 145.6 116.69 26.965 0 0 0 0

149.577 145.6 145.6 42.6609 0 0 0 0 0 0 0

1

20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4

2

19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8

3 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5

4

20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5

5

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

16 16 16 16 16 16



0 0 0 0 0 17

sin

0 0 0 0 0 0.2639

cos

1 1 1 1 1 0.96

sec

1 1 1 1 1 1.0367

 '

23 23 23 23 23 23

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

40 40 40 40 40 40

tan'

C 20 20 20 20 20 20

0 0 3196.133 3339.725 2926.698 3143.558

0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726

16 16 16 16 16

24 30 37 44 53 0.36812 0.45399 0.902 0.63742 0.73963 0.92978 0.101 0.83581 0.77051 0.67301 1.07553 1.12233 1.195 1.29784 1.48586 23 23 23 23 23 40 40 40 40 40 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 20 20 20 20 20 3681.172 4426.343 5322.278 5581.375 2766.97

0 0 341.251 4806.68 7235.142 9052.18 10557.9 97.335 7565.596 4386.2 418.5562

631.3324 2133.23 4459.57 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1698.495 2402.4 1925.336 444.9159

0 0 0 0

2692.379 2620.8 2620.8 767.62

0 0 0 0 0 0 0

W5W坝体

0 0 3537.384 9844.9 125.24 14121.07 14683.99 14180.68 12887.87 9967.629 3185.526

3323.711 47.03 7080.37 767.62

0 0 0 0 0 0 0

W堆石W坝体costan0 0 1336.671 3720.092 4747.9 5147.038 5159.013 4774.435 4070.345 2902.101 810.1122

W堆石costan'2414.809 3453.993 5144.172 557.9073

0 0 0 0 0 0 0

W条块icostan

Cbsec

320 320 320 320 320 331.744 344.1696 359.1456 382.8 415.3088 475.4752

Wsin

0 0 0 0 0 3726.551 05.469 37.886 7075.701 6353.566 2356.111

T S

2414.809 3453.993 80.843 4278 4747.9 5147.038 5159.013 4774.435 4070.345 2902.101 810.1122

48147.05

31355.28

1.536 >1.35 满足稳定要求

第三次试算 R=180 m，b=18m. 计算过程计入表5-5。

图5-4正常蓄水位时下游坝坡稳定计算简图c 表5-5正常蓄水位时下游坝坡稳定计算表c

编号 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 A1

0 0 .4184 221.403 162.367 171.736 204.851 252.612 307.674 69.7123 A2

0 0 0 178.7796 387.3024 453.5658 386.4685 2.3814 59.9815 0 A3

0 101.42 226.504 19.888 0 0 0 0 0 0 0 0 0 56.782 66.28 0 0 0 0 0 57.142 163.8 163.8 90.388 0 0 0 0 0 0 A51

20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 2

19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 34

20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 5

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

b 

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

0 0 0 12 17 24 30 37 44 53

sin

0 0 0 0.18738 0.2639 0.36812 0.45399 0.902 0.63742 0.73963

cos

1 1 1 0.98229 0.96 0.92978 0.101 0.83581 0.77051 0.67301

sec

1 1 1 1.01803 1.0367 1.07553 1.12233 1.195 1.29784 1.48586



23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

'

40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

tan'

0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726

C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

0 0 1314.135 4516.623 3312.291 3503.418 4178.956 5153.285 6276.55 1422.131

0 0 0 3539.836 7668.588 80.603 7652.076 5036.752 1187.634

0 2079.106 43.328 407.7225

0 0 0 0 0 0

0 0 0 936.9014 1093.62 0 0 0 0 0

1028.565 2948.4 2948.4 1626.98 0 0 0 0 0 0

W5W坝体

0 0 1314.135 93.361 12074.5 12484.02 11831.03 10190.04 74.183 1422.131

1028.565 5027.506 7591.728 2034.703

0 0 0 0 0 0

W堆石W坝体costan0 0 496.5723 3338.137 4401.075 4386.086 3983.342 3218.294 2173.216 361.6625

W堆石costan'747.2936 3652.684 5515.694 1452.112

0 0 0 0 0 0

W条块icostan

Cbsec

360 360 360 366.4908 373.212 387.1908 404.0388 430.722 467.2224 534.9096

Wsin

0 0 0 2066.439 3186.46 4595.618 5371.17 5594.534 4757.82 1051.851

T S

747.2936 3652.684 6012.266 4790.249 4401.075 4386.086 3983.342 3218.294 2173.216 361.6625

37769.96

26623.

1.4186 >1.35 满足稳定要求

5.3.2校核洪水位时下游坝坡稳定分析第一次试算 R=180 m，b=18m.

计算过程计入表5-6中。

图5-5校核洪水位时下游坝坡稳定计算简图a

表5-6校核洪水位时下游坝坡稳定计算表a

编号 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 0 70.9277 40.06 42.7428 75.267 123.217 182.271 243.162 107.271

0 0 59.17 298.631 426.476 523.498 572.272 432.236 222.669 0

0 52.6617 81.7384 0 0 0 0 0 0 0

0 0 10.4388 218.7 255.152 133.8 0 0 0 0

104.07 267.369 267.35 58.6531 0 0 0 0 0 0

A51

20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4

2

19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8

16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5

34

20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5

5

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18



0 0 0 0 17 24 30 37 44 51

sin

0 0 0 0 0.2639 0.3681 0.4 0.9 0.6374 0.7181

cos

1 1 1 1 0.96 0.92978 0.101 0.83581 0.7705 0.6959

sec

1 1 1 1 1.0367 1.07553 1.12233 1.195 1.29784 1.437



23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

'

40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

tan'

0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726

C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

0 0 1446.93 834.168 871.953 1535.45 2513.63 3718.32 4960.5 2188.33

0 0 1171.57 5912. 8444.22 10365.3 11331 8558.27 4408.85 0

0 1079.56 1675. 0 0 0 0 0 0 0

0 0 172.24 3606.02 4210 2209.32 0 0 0 0

1873.26 4812. 4812.31 1055.76 0 0 0 0 0 0

W5W坝体

0 0 2790.73 10353.1 13526.2 14110 13844.6 12276.6 9369.35 2188.33

1873.26 52.2 87.94 1055.76 0 0 0 0 0 0

W堆石W坝体costan0 0 10.53 3912.12 4930.2 4957.36 4661.29 3877.29 2727.88 575.443

W堆石costan'1360.997 4280.921 4713.75

W条块icostan

Cbsec Wsin

360 360 360 31

0 0 0

T S

1361 4280.92 5768.28

41838.53 29332.2

1.4263 >1.25 满足

Kc767.0488

0 0 0 0 0 0 4679.17 4930.2 4957.36 4661.29 3877.29 2727.88 575.443 360 373.212 387.191 404.039 430.722 467.222 517.32 0 3569.56 5193.9 6285.46 6739.85 5972.02 1571.44

稳定要求

第二次试算

R=149 m，b=14.9m 计算过程计入表5-6中。

图5-6校核洪水位时下游坝坡稳定计算简图b

表5-7校核洪水位时下游坝坡稳定计算表b

编号 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 0 36.04 58.191 30.1859 30.7819 62.65 94.7849 .2301 174.956 197.6 104.968

0 0 0 172.012 288.831 368.939 433.974 490.4 485.555 386.752 238.81 42.801

0 25.0925 106.37 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 77.828 229.46 197.83 140.43 57.346 0 0 0 0

94.9395 216.8 229.46 151.632 0 0 0 0 0 0 0 0

A51

20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4

2

19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8

16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5

34

20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5

5

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9



0 0 0 0 0 12 17 24 30 37 44 53

sin

0 0 0 0 0 0.18738 0.2639 0.36812 0.45399 0.902 0.63742 0.73963

cos

1 1 1 1 1 0.98229 0.96 0.92978 0.101 0.83581 0.77051 0.67301

sec

1 1 1 1 1 1.01803 1.0367 1.07553 1.12233 1.195 1.29784 1.48586



23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

'

40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726

tan'

C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

0 0 735.398 1187.1 615.793 627.951 1278.06 1933.61 1820.29 3569.1 4032.85 2141.34

0 0 0 3405.85 5718.84 7304.99 8592.69 9714.74 9613.99 7657.69 4728.43 847.46

W30 0 0 1284.17 3786.09 32.27 2317.11 946.203 0 0 0 0

0 514.3963 2180.591

0 0 0 0 0 0 0 0 0

1708.911 37.869 4130.28 2729.371

0 0 0 0 0 0 0 0

W5W坝体0 0 735.3976 5877.109 10120.73 11197.21 12187.87 12594.56 11434.29 11226.78 8761.283 2988.797

1708.911 4412.266 6310.871 2729.371

0 0 0 0 0 0 0 0

W堆石W坝体costan0 0 277.8847 2220.783 3824.319 4156.15 4442.397 4424.921 3849.7 35.728 2550.87 760.0818

W堆石costan'1241.592 3205.687 4585.1 1982.997

0 0 0 0 0 0 0 0

W条块icostan

Cbsec

298 298 298 298 298 303.3735 308.9366 320.5079 334.43 356.21 386.7563 442.7863

Wsin

0 0 0 0 0 2098.134 3216.378 4636.308 5191.053 6163.729 5584.617 2210.604

T S

1241.592 3205.687 4862.985 4203.78 3824.319 4156.15 4442.397 4424.921 3849.7 35.728 2550.87 760.0818

45011.63

29100.82

1.7 >1.25 满足稳定要求

第三次试算 R= 168m；b=16.8m.

计算过程计入表5-8中。

图5-7校核洪水位时下游坝坡稳定计算简图c

表5-8校核洪水位时下游坝坡稳定计算表c

编号 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

0 34.385 63.461 37.059 50.721 85.408 130. 183. 230.13 106.72

0 0 201.372 343.693 439.905 518.112 556.977 431.207 246.73 24.3434

14.5624 116.483 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 100.96 258.72 219.58 113.96 7.7522 0 0 0

279.658 258.72 157.763 0 0 0 0 0 0 0

A51

20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4

2

19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8 19.8

16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5

34

20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5 20.5

5

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

16.8 16.8 16.8 16.8 16.8 16.8 16.8 16.8 16.8 16.8



0 0 0 0 17 24 30 37 44 53

sin

0 0 0 0 0.2639 0.3681 0.4 0.9 0.6374 0.7396

cos

1 1 1 1 0.96 0.9298 0.1 0.8358 0.7705 0.673

sec

1 1 1 1 1.0367 1.0755 1.1223 1.1965 1.2978 1.4859



23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

'

40 40 40 40 40 40 40 40 40 40

tan

0.3779 0.3779 0.3779 0.3779 0.3779 0.3779 0.3779 0.3779 0.3779 0.3779

0.7265 0.7265 0.7265 0.7265 0.7265 0.7265 0.7265 0.7265 0.7265 0.7265

tan'

C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

0 701.44 1294.6 756.01 1034.7 1742.3 2670.2 3751.4 4694.6 2177

W30

298.5292

5033.851

W5W坝体0

5332.38

W堆石W坝体costan0

0 3987.17 6805.12 8710.11 10258.6 11028.1 8537.9 4885.25 481.999 0 1665.7 4268.88 3623.087 1880.275 127.9113

0 0 0 2387.3

0 0 0 0 0 0 0 0 4656.96 2839.736

0 0 0 0 0 0 0 701.4438 6947.555 11830 13367.9 13881.21 13826.24 122.3 9579.8 2659.018 7044.853 2839.736

0 0 0 0 0 0 0 265.06 2625.272 4470.203 4872.513 4876.969 4655.101 3881.301 27.212 676.2156

W堆石costan'3874.188 5118.368 2063.182

0 0 0 0 0 0 0

W条块icostan3874.188 5383.422 4688.4 4470.203 4872.513 4876.969 4655.101 3881.301 27.212 676.2156

Cbsec

336 336 336 336 348.3312 361.3781 377.1029 402.0072 436.0742 499.249

Wsin

0 0 0 0 3527.79 5109.952 6276.975 6747.074 6106.419 1966.6

43935.72

29734.9

1.478 >1.25 满足稳定要求

5.3.3设计洪水位时上游坝坡稳定计算

第一次试算R=149m，b=14.9m. 计算过程计入表5-9中

图5-8 设计洪水位时上游坝坡稳定计算简图a

表5-9 设计洪水位时上游坝坡稳定计算表a

编号 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 0 0 0 0 7.5208 1.94

137.66 203.8 277.81 351.8 420.5 437.1 428.02 3.93 308.02 61.8

1

2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04

2

1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98

0 27.483 38.625 27.483 0 0 0 0 0 0

1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65

3b

14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9 14.9



12 6 0 6 12 17 24 30 37 44

sin

0.1874 0.094 0 0.094 0.1874 0.2639 0.3681 0.4 0.9 0.6374

cos

0.9823 0.9956 1 0.9956 0.9823 0.96 0.9298 0.1 0.8358 0.7705

sec

1.018 1.004 1 1.004 1.018 1.0367 1.0755 1.1223 1.1965 1.2978



23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

0 0 0 0 0 0 0 0 15.3424 336.475

272.57 403.52 550.05 696.57 832.59 865.46 847.48 772.06 609.88 121.87

272.574 448.863 613.785 741.919 832.594 865.458 847.478 772.061 625.22 458.34

0 45.35 63.73 45.35 0 0 0 0 0 0

Wcostan

101.17 168.86 231.93 279.1 309.04 315.44 297.75 259.94 197.46 133.45

Cbsec

303.4 299.2 298 299.2 303.4 308.9 320.5 334.5 356.5 386.8

Wsin

51.0803 42.1931 0 69.7403 156.028 228.394 311.973 350.508 343.258 292.155

T S

5504.5 1845.33

2.9829 >1.35满足稳定要求

第二次

R=172m,b=17.2m. 计算过程计入表5-10中。

图5-9 设计洪水位时上游坝坡稳定计算简图b

表5-10 设计洪水位时上游坝坡稳定计算表b

编号 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 0 0 0 0 0 119.68

25.05 110.59 218.21 316.82 415.44 492.24 480.14 429.38 332.66 62.296

49.48 98.375 113.22 98.375 53.373 0 0 0 0 0

A31

2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

2

1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98

1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65

3b

17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 81. 162.3 186.8 162.3 88.07 0 0 0 0 0



12 6 0 6 12 17 24 30 37 44

sin

0.1874 0.094 0 0.094 0.1874 0.2639 0.3681 0.4 0.9 0.6374

cos

0.9823 0.9956 1 0.9956 0.9823 0.96 0.9298 0.1 0.8358 0.7705

sec

1.018 1.004 1 1.004 1.018 1.0367 1.0755 1.1223 1.1965 1.2978



23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

0 0 0 0 0 0 0 0 0 244.15

49.598 218.97 432.05 627.31 822.56 974.63 950.67 850.17 658.67 123.35

W3W

131.24 381.288 618.869 7.626 910.626 974.631 950.669 850.174 658.673 367.498

Wcostan

48.714 143.44 233.85

Cbsec

350.2 345.4 344

Wsin

24.5943 35.8411 0

6057.4

14.32

3.1977 >1.35满足稳定要求

Kc37

297.05 338.01 355.23 334 286.24 208.03 107 345.4 350.2 356.6 370 386.1 411.6 446.5 74.2248 170.651 257.205 349.96 385.971 361.625 234.251

第三次 R=184m;b=18.4m. 计算过程计入表5-11中。

图5-10 设计洪水位时上游坝坡稳定计算简图c

表5-11 设计洪水位时上游坝坡稳定计算表c

编号 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 0 0 0 0 0 138.36

0 74.422 187.28 300.13 412.98 525.84 552.08 494 383.32 71.403

87.806 177. 194.63 177. 126.14 39.787 0 0 0 0

A31

2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04

2

1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98

1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65

3b

18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4



12 6 0 6 12 17 24 30 37 44

sin

0.1874 0.094 0 0.094 0.1874 0.2639 0.3681 0.4 0.9 0.6374

cos

0.9823 0.9956 1 0.9956 0.9823 0.96 0.9298 0.1 0.8358 0.7705

sec

1.018 1.004 1 1.004 1.018 1.0367 1.0755 1.1223 1.1965 1.2978



23 23 23 23 23 23 23 23 23 23

tan

0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787

C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

0 0 0 0 0 0 0 0 0 282.245

0 147.36 370.8 594.25 817.71 1041.2 1093.1 978.12 758.97 141.38

144.9 293.1 321.1 293.1 208.1 65.65 0 0 0 0

144.88 440.458 691.944 887.356 1025.83 1106.8 1093.12 978.116 758.966 423.623

Wcostan

53.777 165.7 261.46 333.82 380.77 403.41 384.05 329.32 239.7 123.34

Cbsec

374.6 369.5 368 369.5 374.6 381.5 395.8 413 440.3 477.6

Wsin

27.1506 41.403 0 83.4115 192.241 292.085 402.401 444.055 416.687 270.026

T S

6639.8 2169.46

3.0606 >1.35满足稳定要求

5.4稳定综合分析

表5-12 稳定分析成果表

分析工况

滑动面半径R

(m)

172 160 180 180 149 169 149 172 184

计算安全系数Kc 1.61 1. 1.42 1.43 1.55 1.48 2.98 3.20 3.06

规范规定安全系数Kc

1.35

正常蓄水

下游坝坡

校核洪水

1.25

上游坝坡设计洪水 1.35

稳定计算成果见表5-12，上游坝坡的安全系数偏大，就此而言，可考虑适当增大坝坡

斜率以节省工程量，但各种因素考虑不全，诸如地震影响，坝体、坝基不均匀沉降等不稳定因素的存在，实际安全系数可能要小些，故而不改变坝坡，维持原拟订剖面，以满足坝体的安全。

6坝体细部构造 6.1坝顶

坝顶护坡采用密实的砂砾石、沥青混凝土以适应坝的变形，并对坝体起保护作用，防止干裂和雨水冲刷。坝顶上游侧设栏杆以防安全，栏杆高于坝顶1.0m。如图6-1。

图6-1 坝顶结构

6.2护坡

土石坝上游坡面经受波浪冲刷和漂浮物的撞击等危害作用，下游坝坡要遭受雨水、大风、冻胀干裂等破坏作用。因此，上下游坝面都需设置护坡。

本设计上游护坡采用砌石护坡，厚度为0.6m。同时还应设垫层，采用碎石厚0.3m，护坡上至坝顶下至坝踵。下游采用堆石护坡。如图6-2。

（a）（b）

图 6-2 （a）上游护坡；（b）下游护坡

6.3排水结构

宣用棱体排水，是在下游坝脚处用块石堆成棱体，顶部高程应超出下游最高水位，超

出高度应大于波浪沿坡面的爬高。大坝为2级，不应小于1.0m，并使坝体浸润距坝坡的距离大于冰冻深度。堆石棱体内坡一般为1：1.0，外坡为1：1.5，应避免棱体排水上游坡脚出现锐角，顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定，但不得小于1.0m，本设计取为2.0m。排水体结构见图6-3。

图6-3 排水体结构图

6.4反滤层

反滤层的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变行破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。。而且反滤层还是防止渗透变形的有效措施，对下游有承压水的土层，还可起压重的作用。

反滤层的设计要求：

（1)被保护土层的颗粒不得穿过反滤层，但允许小于0.1㎜的细小粒颗粒被渗流带走，因为只要土壤的骨架不被破坏，就不致发生渗透变形；

（2）相邻两层中，粒径较小一层的颗粒不得穿过粒径较大一层的孔隙；（3）各层内的颗粒不得发生移动；

（4）反滤层不能被堵塞，而且应具有足够的透水性，以确保排水的通畅；（5）应保证耐久、稳定，在使用期间不会随时间推移和环境的影响而改变其性能。反滤层一般由3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。水平反滤层厚度最小为0.3m；垂直或倾斜反滤层的最小厚度为0.5m。反滤层应有足够的尺寸以适应可能发生的不均匀变形，同时避免与周围土层混掺。

SL 274—2001《碾压式土石坝设计规范》规定，当被保护土为无粘性土时，且不均匀系数Cu≤5～8时，其第一层反滤料的级配，建议按太沙基准则选用，即

D15d85d15≤4～5 (6-1) ≥5 （6-2）

D15式中：D15为反滤料的特征粒径；d15、d85分别为被保护土层的特征粒径和控制粒径。反滤料分为Ⅰ型反滤料和Ⅱ型反滤料。Ⅰ型反滤料反滤层位于被保护土的下部，渗流方向主要由上向下；Ⅱ型反滤料反滤层位于被保护土的上部，渗流方向主要由下向上。本设计设两层反滤，第一层反滤为天然和只经过一次筛选的天然砂砾石，不均匀系数在50以下，厚度为0.3m；第二层是向堆石的过渡层，直接使用各种组成的天然砂卵石料,厚度为0.2m 。

（a）（b）

（a）Ⅰ型反滤；（b）Ⅱ型反滤

图6-4 反滤料的类型

对于由粘性土材料填筑的均质坝，为了加速坝壳内空隙水压力的消散，降低浸润线，以增加坝的稳定，可在不同高程处设置坝内水平排水层，其位置、层数和厚度可根据计算确定，但其厚度不宜小于0.3m。多数情况下，伸入坝体内的长度一般不超过各层坝宽的1/3。

6.5坝坡排水

（a）

（b）

图6-5（a）横向排水；（b）纵向排水

在下游坝坡设横向排水和竖向排水，如图6-5所示。每隔80m设置一个横向排水沟，纵向排水沟坡度取为3%。

7溢洪道设计 7.1概述

对于土石坝和一些轻型坝如支墩坝，不允许过坝顶，坝身过水，需要专门修筑泄洪建筑物。这时因为坝体占据河床位置，泄洪建筑物一般是布置在坝体旁侧的河岸上称河岸溢洪道。

河岸溢洪道分开敞式和封闭式两种，开敞式溢洪道有正槽式和侧槽式两种主要形式。

7.2溢洪道的线路和选型

河岸溢洪道在枢纽中的位置选择影响因素很多，布置时主要从以下几方面考虑: 从地形上看：将溢洪道尽量布置在与水库设计洪水位高程相近的高程上。这样溢洪道与坝分开，有利于坝的安全。如坝址附近有马鞍形垭口，高程接近于水库正常蓄水位，

垭口下游有冲沟能使洪水很快泄入河道，出口有离下游坝脚较远，则是布置正槽式溢洪道的理想地形。本坝址两岸的地形为本区的主要地貌，由于正槽式溢洪道全部是开敞的，正向进流，水流平顺，泄洪能力大，结构比较简单，运行安全可靠，便于施工，管理和维修。若采用侧槽式溢洪道，其适用条件为两岸山坡陡峭，无适当的天然垭口，基岩完整坚实，从该工程可以容易看出，不适宜采用侧槽式溢洪道。

从地质上看：溢洪道应建在岩层坚固，完整的地基上，并考虑建库后水文地质条件变化对建筑物的不利影响。本坝址上游是泥盆纪五通砂岩，坝址下游是二迭纪石灰岩，坝轴线位于五通砂岩上，适宜修建正槽式溢洪道。

从施工和运用上看：溢洪道出渣路线及堆料场地应便于利用其出渣筑坝，坝端布置溢洪道应尽量避免与坝体紧接，防止横向水流冲刷坝脚。

综上所述，经计算该坝坝高约为71.0m，为高坝，适宜采用开敞式正槽溢洪道布置于右岸。

7.3 溢洪道引水渠

为了使水流平顺，减小或不发生旋涡和翻滚现象，进口采用喇叭口，角度为10度。引水渠底坡J=0，引水渠终点渠底高程应比H堰低0.5H即136.0m。引水渠渐变段两边修导墙，引水渠导水墙由溢流堰两侧边墙向上游延伸而成。导水墙水位要高于校核水位。为了考虑风浪因素，取导墙顶高程于大坝高程一致，长度取大于进水口水深的两倍100m，边墙的厚度取2m。引水渠应根据地质情况、渠短、流速大小等条件确定是否需要砌护。岩基较好的引水渠可不做砌护，但应开挖整齐，边坡为1:0.1～1:0.3。对长的引水渠，则要考虑糙率的影响，以免过多地降低泄流能力。在较差的岩基或土基上，应进行砌护，尤其在靠近堰前区段，因流速较大，为防止冲刷和减少水头损失，可用混凝土板或浆砌石护面，边坡约为1:0.5～1:1.0。在土基上采用梯形护坡衬砌，边坡一般为1:1.5～1:2.5，根据实际情况渠底用混凝土衬砌厚度为0.3m。

7.4 溢流堰控制段

7.4.1 溢流堰的形式

其作用是控制泄洪能力，采用平面钢闸门控制。本设计采用实用堰，其优点是流量大，在相同的泄流条件下需要的堰流前缘长，工程量相对较少。堰顶高程设为136.0m。 7.4.2 初步拟定溢流堰孔口净宽

由堰顶高程H堰=设计洪水位-堰顶最大泄水位H0

堰顶高程为136.0m，设计洪水位142.0m求得H0=6 m 开敞溢流式的下泄流量

Q溢为：

3 Q溢mBH02 （7-1）

式中：

—闸墩侧收缩系数，与墩头形式有关，在初设阶段一般取0.9～0.95，取0.9； g—重力加速度，g=9.81 m/s2；

m—流量系数，按宽顶堰流量系数（约为0.386～0.0）取0.50。

由资料得设计洪水位为142.0 m，堰顶高程为136.0 m，Q溢为1024 m3/s（设计流量），再由式（7-1）求得（溢流净宽）B设约为34.97m 取36.0m。堰宽由流量方程式（7-1）求得,具体计算见表7-1。

表7-1 溢洪道控制段宽顶堰堰宽计算（忽略行进流速水）计算情况上游水位设计 142.0 流量Q m3/s 1024 水头H0 (m） 6.0 流量系数m′ 0.5 控制堰nb(m) 34.97 由计算知控制堰取36.0 m为宜，孔口数n=4，闸门尺寸9.0m×6.0m(宽×高)，宽高比为9.0/6.5=1.5满足（1.5～2.0），中墩宽3.0m，边墩宽1.0m，闸室宽度L=4×9+3×3.0+2×1.0=47m。 7.4.2.1堰面曲线的确定

开敞式堰面曲线幂曲线按式(7-2)计算:

xnKHsn1y （7-2）

Hs-----定型设计水头对高堰可按堰顶最大水头的75%～95%计算,对低堰可按堰顶最

大水头的65%～85%计算

本设计取Hs =80% H0=80%×6=4.8 m

按溢洪道设计规范规定:上游堰高P1不小于0.3Hs ，下游堰高P2不小于0.6Hs

P1 =0.3Hs=1.44 m， P2=0.6Hs =2.88 m，Hs=4.8 m

n=1.85时 K与P1/Hs有关,P1/Hs＞1时 K=2.0; P1/Hs≤1时 K=2.0～2.2

P1/Hs=1.44/4.8=0.3＜1 取 K=2.2

x1.852.24.80.85y=8.35y

x1.85即 y= (7-3)

8.35

X y

0 0

2 0.43174

表7-2 幂曲线 4 6 1.551

3.29529

8 5.61087

10 8.47839

原点上游采用椭圆曲线，其方程为：

(bHsy)2x2122(aHs)bHs （7-4）

aHs和

bHs分别为椭圆长半轴和短半轴，可按下式选定

当P1/Hs≥2时 a=0.28～0.30 a/b=0.81+3a 当P1/Hs＜2时 a=0.215～0.28 b=1.27～0.163 当P1/

小时 a、b取小值

P1/Hs =1.44/4.8=0.3<2 ，a、b分别取0.215、1.27，方程为：

x21.07(6.1y)237.161 x2(6.1y)21.0737.161 图7-1控制堰曲线图

7.4.2.2泄流能力计算

开敞式幂曲线WES实用堰的泄流能力

QC3mmB2gH02 式中：

Q—流量m3/s；

B—溢流总净宽, 取36m；

H0-----堰上水头m；

g-----重力加速度；

7-5）

7-6）

（（m----流量系数取0.5；

C----上游坡度影响系数，上游面铅直C=1.0；

----收缩影响系数取0.9；

m----淹没系数取1。 QCmmB2gH0m3s32=1.0×1.0×0.9×0.5×36×29.81×632=1051

>1024m3s(设计洪水情况)故满足要求）。

7.5 泄槽设计

正槽式溢洪道在控制段多用泄水槽与消能段连接。为了不影响溢流堰的自由泄流和适应地形条件，应做成陡槽。在平面上尽量为直线，等宽对称布置。为了保证槽中不发生水跃，泄水槽纵坡必须大于临界坡度。常用1%～5%，岩基不陡于1：1,直线段槽的断面形式在岩基多用矩形或接近矩形，边坡为1：0.1～1:0.3。

泄槽一般位于挖方地段，设计时要根据地形、地质、水流条件与经济等因素合理确定其形式和尺寸。由于泄槽内的水流处于急流状态，高速水流带来的一些特殊问题，如冲击波、水流掺起、空蚀和脉动压力等作用问题，均应认真考虑并采取相应的措施。 7.5.1 泄槽的平面布置及纵、横剖面

泄槽的平面布置形式很多，应因地制宜加以确定。泄槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽、对称布置，这样可使水流平顺、结构简单、施工方便、但在实际工程中，由于地形、地质等原因，或从减少开挖和有利消能等方面考虑，常设置收缩段、扩散段或弯曲段。设置收缩段的目的在于节省泄槽土石方开挖量和衬砌工程量；而设出口扩散段的目的在于减小出口单宽流量，有利于下游消能和减轻水流对下游河道的冲刷。

泄槽纵剖面设计主要是决定纵坡。泄槽纵坡必须保证泄槽中的水位不影响溢流堰自由泄流和在槽中不发生水跃，使水流始终处于急流状态。因此，泄槽纵坡i必须大于临界坡

ihih度c;在这种情况下，泄槽起点的水深等于临界水深c。矩形泄槽的c和c值如下：

icgLC2B （7-7）

g （7-8）

hc3q2上二式中：

C—谢才系数，C=1/n R1/6其中R为水力半径（m）；

n-为粗糙系数，对于混凝土n=0.014～0.016； g—重力加速度，g=9.81m/s2；

α—流速分布系数，取α=1.0； L—泄槽横断面湿周，m； B—水面宽度，m； q—单宽流量，m3/s。

泄水槽宽度为：L=4×9+3×3.0+2×1.0=47m 单宽流量为：q=Q/B=1024/36=28.44m3/s 临界水深为：

hc3q2g=31.028.4428.449.81=4.35 m

临界水力半径为： RckcB(2hcB)=4.3544(24.3536)=3.63 m

1111 C=R6=3.636=72.98

n0.014 icgL9.8152.7==0.0022 22CB1.072.9847A2312Ri n由公式：： Q iQ2n2AR243 （7-9）

采用混凝土护面n=0.014，h=hc故 iQ2n2ARc32c4=

102420.0142(444.35)3.6343=0.001

取0.17 大于临界坡度，泄水槽内水流为明槽恒定急变流。

为了减小工程量，泄槽沿程可随地形、地质边坡，但变坡次数不宜过多，而且在两种坡度连接处，要用平滑曲线连接，以免在变坡处发生水流脱离边壁引起负压或空蚀。当坡度由缓变陡时，应采用竖向射流抛物线来连接；当坡度由陡变缓时，需用反弧连接，反弧半径一般可按648

实践中有用到1:1的。从地质条件讲，为保证泄槽正常运行，应将其建在新鲜岩石上，如不得已需要建在较差的地基上，则应进行必要的地基处理和采用可靠的结构措施，该工程选用后者。

泄槽的横剖面，在岩基上接近矩形，以使水流分布均匀，有利于下游消能。但边坡不宜太缓，以防止水流外溢和影响流态，一般为1：1～1:2。 7.5.1.1槽底高程确定

槽底高程应低于控制闸堰顶0.3～0.5H0，

槽底=136.0-0.5×6=133.0 m，取133.0m

堰与泄水槽底坡之间用反弧段平接，反弧段与下游曲线和泄槽均相切。 7.5.1.2 试算槽内正常水深

i=0.17 n=0.014 B=47m A=Bh=47h

R=A/(2h+B)=47h/(2h+47) （7-10）

C1nR6 （7-11）

QA2312Ri （7-12） n表3-3正常水深试算

R(m)

0.77193 0.8277 0.8461

C 71.1217 69.2117 69.4673

Q(m3/s) 872.35 982.38 1058.47

1h0(m)

0.8 0.86 0.88

A(m2) 35.2 37.84 38.72

X(m) 45.6 45.72 45.76

从以上试算过程可以看出当h0=0.88m时流量Q=1058.47 m3/s 接近设计流量1024 m3/s 因此可取正常水深为0.88m。

7.5.1.3 推算水面曲线

泄槽水面线由能量方程，用分段求和法计算：

22VV[(h2cos22)(h1cos11)]2g2g

L12iJ22JnV （7-13）

R43 （7-14）

式中：

L12—分段长度m；

h1、h2—分段始末断面水深m；

1，,2—流速分布不均匀系数取1.05；

V1、V2—分段始末断面平均流速m/s；

—泄槽底坡角度itg，10.72；

J—分段内平均摩阻坡降； n—泄槽糙率系数n=0.014； V——分段平均流速m/s；

R—分段平均水力半径m。

在设计水位情况下计算h1，取溢流堰末端断面为开始计算断面，高程为：133.0

设计洪水位到该断面的水位差为： 142-133=9.00m Vc2gh=0.929.819=11.95m

h1Q1024=1.18m

BVc475.

表7-3 水面线推算表

断面

1 2 3 4 5 6

断面

1.83 1.46 1.23 1.14 1.06 1.02

86.01 68.62 57.81 53.58 49.82 47.94

11.91 14.92 17.71 19.11 20.55 21.36

7 8 9 10 11 0.94 0.92 0.91 0.86 0.85 44.18 43.24 42.77 40.42 39.95 23.18 23.68 23.94 25.33 25.63 V 13.41 16.32 18.41 19.83 20.96 V 22.27 23.43 23.81 24. 25.48 ； R

1.7 1.37 1.17 1.09 1.01 0.98

0.9 0. 0.88 0.83 0.82 R 1. 1.27 1.13 1.05 1 R 0.94 0. 0.88 0.85 0.82 B C J

9.397 13.37 18.02 20.69 23.68 25.45

3.972 4.652 2.67 2.986 1.77

29.71 30.95 31.61 35.23 36.03 4.259 1.245 0.6 3.625 0.804 0 0 0.02 25.74 25.74 0.03 33.63 59.37 0.05 22.7 82.06 0.07 29 111.1 0.08 20.43 131.5

L1 J L

0.1 58.34 1.8 0.12 26.02 215.9 0.13 16.44 232.3 0.14 116.6 348.9 0.16 108.4 457.3 表中： B=hcosV22g22VVC=h2cos22－（h1cos11）.

2g2g50

由溢洪道所处地形条件可知，溢洪道挑流处距离上游控制断面接近220m，由推算结果可知该处水深为0.85m，流速为25.63m/s即溢洪道进口处断面水深为3.86m，流速为5.m/s；出口处断面水深为0.85m，流速为25.63m/s。 7.5.2 收缩段、扩散段和弯曲段设计

在急流中，由于边墙改变方向，水流受到扰动，就会引起冲击波。冲击波的波动范围可能延伸很远，是水流沿横剖面分布不均，从而增加边墙高度，并给泄槽工作以及出口消能带来不利的影响。由于前面提到的各种原因，实际工程中的泄槽，往往设有收缩段、扩散段或弯曲段。因此产生冲击波是不可避免的，设计的任务就在于使冲击波的影响减到最小。

由于本设计为毕业设计，不实际施工，故不设计收缩段和扩散段只设计弯曲段。泄槽弯曲段通常采用圆弧直线，弯曲半径应大于10倍槽宽。弯曲段水流流态复杂，不仅因受离心力作用，导致外侧水深加大，内测水深减小，造成断面内的流量分布不均，而且由于边墙转折迫使水流改变方向，产生冲击波。

根据地形也不需要设计弯曲段。 7.5.3 掺气减蚀

水流沿泄槽下泄，流速沿程增大，水深沿程减小，即水流的空化数沿程递减，经过一段流程之后，就会产生水流空化现象。空化水流到达高压区，因空泡溃灭而使泄槽壁遭受空蚀破坏，抗空蚀措施有：掺气减蚀、优化体形、控制溢流表面的不平整度和采用抗空蚀材料等。

工程实践表明，临近固体边壁水流掺气，有利于减蚀和免蚀。掺气减蚀的机理很复杂，水流掺气可以使过水边界上局部负压消除或减轻，有助于制止空蚀的发生，空穴内含有一定量空气成为含气型空穴，溃灭时破坏力较弱；过水边界附近水流掺气，气泡对空穴溃灭的破坏力起一定的缓冲气垫作用。

掺气设施主要包括两个部分：一是借助于低挑坎、跌坎或掺气槽，在射流下面形成一个掺气空间的装置；一是通气系统，为射流下面的掺气空间补给空气。掺气装置的主要类型有掺气槽式、挑坎式、跌坎式、挑坎与掺气槽联合式、跌坎与掺气槽联合式、此外还有突扩式和分流墩式等，该工程选择挑坎与掺气槽联合式，其水流流态比其他的几种较好。

图7-1 挑坎、掺气槽联合式

在掺气装置中，通过改变坎的形式和尺寸，可以改变射流下面掺气空间的范围，从而达到控制空气和水混合浓度的目的。挑坎高度通常为0.1～0.2m，挑角为（5～7），挑坎斜面坡度为1/10左右，不宜过陡。跌坎高度一般多在0.6～2.75m。在泄洪运行中保持空气畅通、不积水、不为泥沙所堵塞。 7.5.4 边墙高度确定

因为水流为急流，水深沿程下降，考虑摻气水深hb=(1+ζV/100)h 安全加高取1m。进口断面处边墙高度h=hb进A=(1+ζV/100)h+1=(1+1.2×11.95/100)×1.18+1=2.35m

出口断面处边墙高度h=hb出A=(1+ζV/100)h+1=(1+1.2×25.63/100)×0.85 +1=2.11m

最终取2.5m边墙厚度取2.5m。 7.5.5 泄槽的衬砌

为了保护地基不受冲刷，岩石不受风化，泄水槽一定要做衬砌。对衬砌的要求如下：表面要光滑平整，以防止产生负压和空蚀；分缝止水可靠，以避免高速水流侵入底板以下，产生脉动压力引起破坏；排水系统要通畅，以减小底板扬压力。衬砌材料要能抵抗空蚀和冲刷，寒冷地区还应有一定的抗冻性。

本溢洪道为Ⅱ级溢洪道，采用混凝土衬砌。混凝土的抗空蚀能力强，随其抗压强度增加而增加，因此容易产生空蚀的部位应采用高强度混凝土。衬砌厚度不宜小于0.3m取0.4m。为了适应混凝土的变形，需要设置纵横分缝，缝距为10～15m取20m当衬砌较薄温度变化比较大的时候取小值。靠近衬砌表面需要配置纵横温度钢筋，每个方向含钢筋率为0.1%～0.2%.泄水槽两侧的边墙横缝布置一般与底板一致，本身不设纵缝，多在边墙接近的底板上设纵缝。

衬砌纵横缝下必须设置排水沟，且相互连通，渗水由横向排水沟集中到纵向排水沟内排向下游。纵向排水沟内一般设置缸瓦管，直径为10～20cm取12cm。管周围填满1～2cm的卵砾石，顶部盖一混凝土。横向排水沟尺寸视渗流大小而顶，一般为0.3×0.3m。

过水表面不平整是引起高速水流空蚀破坏的基本原因。对此，我国的控制措施是先根据过水表面不同部位水流的最小空蚀数与凸体初生空穴数进行判断是否会发生变化，再参照试验与经验结合工程特点来确定处理不平整的标准。一般情况下，当水流空化数大于初生空化数时，不会发生空化和空蚀，当空化数小于初生空化数时，可能发生空化和空蚀。

7.6 溢洪道消能设计

从河岸溢洪道下泄的水流流速高、能量大，必须进行有效的消能，以避免冲刷下游河床和坝脚，危急工程安全。消能方式常用挑流和底流两种。在土基或破碎软弱岩基上的溢洪道，一般采用底流消能。但对泄流较小的，也可考虑采用挑流消能，这样与采用消力池相比，挑流消能可节省工程量20%～60%，节省投资25%～50%。本设计，考虑采用挑流消能和连续鼻坎。消能计算的目的是主要确定挑流射程和冲坑深度，并且确定冲刷坑是否危急主体建筑物的安全。

挑流消能反弧半径R一般为（6～10）h ，h为挑流鼻坎反弧最低点水深，近似取0.85m，R取6h≈5.1m 挑角为30度。鼻坎顶高程略高于下游最高水位1～2m取2m即92.0+2=94.0m 取94.0m。挑距

L=1/g[V12sincos+V1cosV12sin22g(h1cosh2)] 式中：

V1-----坎顶水面流速，按鼻坎处平均流速的1.1倍V1=1.1×25.63=28.19m/s

（7-21）

-----挑坎挑角近似为鼻坎挑角为30度

h1-----鼻坎末端法向水深为0.85m

h2-----坎顶到坎底水深为 2+0.85=2.85m

g------重力加速度

求得L=43.34m，取为44m。

冲坑最大深度为

tKq0.5H0.25 式（7-22）坎顶单宽流量

3q=Q/A=1024/38.95=26.29 m/s

H=142-92=50m

K=1.2

tKq0.5H0.251.226.290.5500.25=16.94m

为了保证泄水建筑物不允许受冲坑影响，挑流消能设计应满足以下要求：

LtH >4～5 式（7-23）

2式中： H2——下游水深

44/(16.94-15)=22.68>4～5，故满足要求。

8坝基处理

土石坝底面积大，坝基应力较小，坝身具有一定的适应变形的能力，坝身断面分区和材料的选择也具有灵活性。土石坝对天然地基的强的和变形要求，以及地基处理的标准都可以低于混凝土坝。但是，土石坝坝基本身的承载力、强度、变形的抗渗能力等条件一般远不如混凝土坝，度坝基的处理还是丝毫不能放松。

坝基处理的范围包括河床和两岸岸坡。

8.1地基处理的主要要求

地基处理的主要要求是：①控制渗流，减小渗流比降，避免管涌等有害的渗流变形，控制渗流量；②保持坝身和坝基的静力和动力稳定，不产生过大的有害变形，不发生明显的不均匀沉降，竣工后，坝基和坝体的总沉降量一般不宜大于坝高的1%；③在保证坝安全运行的条件下节省投资。

8.2地基的处理

在坝趾处河床砂卵石覆盖层平均厚度5—7米，出露岩性为大红峪组石英砂岩与板状粉细砂岩互层，岩石坚硬、构造简单、渗透性小。右岸已查明的小段层有6-7条，软弱夹层有13条；左岸山坡平缓，覆盖着31m厚的山麓堆积物，有断层一条。河床坝基岩石构造较为发育，开挖揭露出断层40余条，其中相对较大的有10多条。因此，在坝趾处开挖7m将河床砂卵石覆盖层清除并使河床平整并设置齿槽，对于较小的断层用用化学材料灌浆或做混凝土塞，对于较大的断层进行开挖回填混凝土处理。

8.3岸坡的处理

土坝的岸坡应清理为缓变的坡面，开挖边坡不宜太陡。岩石岸坡不宜陡于1：0.5～1:0.75。土坝岸坡不陡于1：1.5砂砾石坝壳部位的岸坡以维持自身岸坡稳定为原则。

参考文献

1. 《水工建筑物》（第五版），林继镛主编，中国水利水电出版社，2009 2. 《水工建筑物》，吴媚玲编著，清华大学出版社，1981 3. 《水工建筑物》，颜宏亮主编，化学工业出版社，2007 4. 《水力学》，赵振兴、何建京编著，清华大学出版社，2005 5. SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》，水利部，2001

6. 《水工设计手册——土石坝》，水利水电出版社，1984

7. SL273-2000《溢洪道设计规范》，水利部，2000

8 《水利工程地基处理》，刘川顺编著，武汉大学出版社，2004

致谢

这次毕业设计，不仅大大巩固了自己的专业知识，也锻炼自己思考，分析问题的能力，这为以后的工作垫定了坚实的基础，在工作上你不可能总是依靠别人，靠的是自己的学习力，分析力，总结力。

本设计是在我的导师张彦洪的大力支持下完成的。因此，在这里，我要衷心的感谢张老师。在设计和论文完成过程中，是他给了我不少宝贵的，颇具建设性的意见，正是在他的帮助下，论文才得以最终完成。再一次衷心感谢张彦洪老师。

然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下水电专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们以及我的家人，特别要感谢在设计过程中给我提出宝贵建议的各位老师们以及给予我帮助的同学们，和你们一起努力做好设计的同时，我学到了不少东西，让我受益匪浅。正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才会顺利完成。

最后感谢工学院和我的母校甘肃农业大学四年来对我的大力栽培。

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