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1、第一章第一章 坝体稳定复核坝体稳定复核根据碾压式土石坝设计规范 （SDJ274-2001）规定，计算方法采用摩根斯顿普赖斯法。计算断面选取大坝桩号 0+313 断面进行计算。水位：正常高水位 357.91m，坝后按无水考虑。计算工况利民山水库库区地震基本烈度为度，根据规范规定，坝体不需进行抗震计算，则计算工况如下：正常运用情况： 水位在最不利水位（1/3 坝高）时，上游坝坡稳定情况； 在正常蓄水位下稳定渗流期，下游坝坡稳定情况；非常运用情况 I： 库水位发生骤降时，上游坝坡稳定情况；大坝结构稳定分析的有关地质参数见表 5-1。土坝稳定分析岩土特征值设计参数表土坝稳定分析岩土特征值设计参数表 表
2、 5-1土层名称(t/m3)sat(t/m3)C(t/m2)坝壳风化料1.882.0830，280坝体粘性土1.951.98141.5淤泥质壤土1.741.80141.3坝基砂砾石2.092.1930，280稳定分析成果大坝稳定分析计算中采用北京理正软件设计研究所 2001 年 3 月编写的“边坡稳定设计软件 3.0 版”进行电算，计算成果见表表 5-2。 大坝坝坡抗滑稳定分析计算成果表大坝坝坡抗滑稳定分析计算成果表 表 5-2计算条件序号工 况断面KK允11/3 坝高水位、上游坡1.4321.25 正常运用 情况 2正常蓄水、下游坡1.2591.25非常运用 情况3正常蓄水骤降、上游坡0+3
3、131.3561.15结论经对典型断面进行坝坡稳定分析，各工况下坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求，坝坡为稳定状态。桩号 0+313 最不利水位迎水坡稳定分析简图桩号 0+313 正常水位稳定渗流期背水坡稳定分析简图桩号 0+313 水位骤降期迎水坡稳定分析简图第二章第二章 土坝渗流分析土坝渗流分析坝体及坝基渗漏量计算选取大坝桩号 0+313m 断面进行渗漏量计算。各土层渗透系数坝壳风化料 K=0.864 m/d坝体粘性土 K=0.00864 m/d淤泥质壤土 K=0.0432 m/d坝基砂砾石 K=26.78 m/d计算结果本次采用北京理正软件设计研究所 2001 年 4 月编写的“渗流分析
4、软件 1.1 版”进行计算。经计算，土坝单宽渗漏量 q=3.8m3/d，土坝有效渗漏长度取 490m，故土坝坝体及坝基年渗漏量Q=3.8365490=67.96 万 m3。该水库兴利库容 295 万 m3，年渗漏量占水库兴利库容的 23%，渗漏量偏大，严重影响了水库的灌溉效益，应进行防渗处理。计算过程如下：桩号桩号 0+313 断面渗透流网图断面渗透流网图坝肩渗漏量计算据地质勘察，左坝肩下部花岗岩表层为砂砾状全风化，其下岩体为强风化次块状结构，结构面较发育，主要为陡立张裂隙。钻孔注水试验，岩体透水率较大 q=30-400Lu，属强透水带。因而左坝肩存在绕坝渗漏问题。公式： 3322112 22
5、 12KL KL KLHHq式中： 单宽渗漏量；qH1上游水深；H2上游水深；L1、K1上游坡积层厚及渗透系数；L2、K2上游坡积层厚及渗透系数；L3、K3上游坡积层厚及渗透系数；经计算，坝肩平均单宽渗漏量 =1.5m/dm ，坝肩渗漏范围按q95m 考虑，则左坝肩年渗漏量 Q=5.2 万 m3，渗漏量较大，建议对坝肩进行灌浆处理，处理范围按 1.5 倍水头考虑至坝轴线桩号 0-020 处。渗流稳定分析坝体渗流稳定分析公式：JLHH21式中：H1上游水位（m），H1=357.91m；H2下游水位（m），H2=348.50m；L渗径长度（m），L=67m。经计算，J=0.14J允0.15。通过计
6、算可知坝体实际渗透比降小于允许渗透比降，故坝体不存在渗透破坏问题。坝基渗流稳定分析公式：J出逸 2121 12122TT KKbTHH式中：H1、H2坝上、下游水位（m）；T1、T2上、下土层厚度（m），T1=1.5m，T2=2m；K1、K2上、下土层渗透系数，K1=0.056m/d，K2=43.2m/d。2b坝基宽度， 2b=67m。经计算，J出逸=1.8J允=0.8，故坝基存在渗透破坏问题。第三章第三章 工程总体布置及建筑物工程总体布置及建筑物3.1 工程等别和标准工程等别和标准利民山水库工程等别为等，主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级。大坝设计防洪标准为 30 年一遇，校核洪水标
7、准为 300 年一遇，坝址区地震基本烈度为度。3.2 设计依据设计依据a、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；b、碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）；c、水工设计手册；d、利民山水库大坝安全鉴定综合评价报告；e、水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）。3.3 主体工程布置主体工程布置该水库枢纽工程由土坝、泄洪灌溉洞组成。大坝为粘土均质坝坝长 570m，最大坝高 12.63m，顶宽 4m，坝顶高程 360.83m，坝前坡 1：3，坝后坡马道以上采用原坝坡，马道以下采用 1：2.5，马道高程为 356.00。坝前坡设块石护坡，坝后设草皮护坡和排水设施。新
8、建泄洪灌溉洞位于桩号 0+449.4m 处，钢筋砼方涵结构。与坝轴线成正交。由进口段、洞身、竖井、出口消力池段组成。洞身为 2 孔 2.02.0m 的泄洪洞。洞身全长为 63.24m，出口消力池池长为 16.0m，池深为 1.6m，池底高程为 344.78m。海漫段长为30m，接整治尾水渠 160m 排入天然河道。灌溉洞布置在泄洪洞两侧，与泄洪洞平行，2 孔。右侧灌溉洞一孔，孔口尺寸为 1.01.0m；左侧灌溉洞一孔，孔口尺寸为1.01.0m。灌溉洞进口底高程为 351.39m。本次除险加固设计，对主体工程进行以下三个方案的比较：方案一：泄洪洞拆除重建，尺寸由原来的两孔 2.02.0m，扩建为
9、两孔 2.52.5m，坝顶高程为 360.83m，保持现有坝顶高程不变。坝剖面图见图 6-1；方案二：泄洪洞拆除重建，保持原来的尺寸两孔 2.02.0m，坝顶高程为 361.69m。整个坝体进行加高培厚处理。坝剖面图见图 6-2；方案三：泄洪洞拆除重建，保持原来的尺寸两孔 2.02.0m，设计坝顶高程为 361.69m。对现有防浪墙进行维修加固，防浪墙顶高程 362.23m，保持现有坝顶高程 360.83m 不变。坝剖面图见图 6-3；方案比较详见下表 6-1：方案比较表方案比较表 表 6-1方案一：该方案投资较大，坝体在原有基础上只进行护坡处理，保证坝体的稳定性；但泄洪灌溉洞尺寸加大，工程量
10、增加，泄流时震动较大。方案二：泄洪灌溉洞尺寸保持不变，但该方案投资较大，整个坝体进行加高培厚处理后，与原坝体接触处不易处理，易发生坝破脱落现象，且施工困难。方案三：泄洪灌溉洞尺寸保持不变，利用现有防浪墙，保持现有坝顶高程不变，泄洪洞、灌溉洞并行分建，减少闸门开启时对坝体的震动，且该方案投资较小。方案一方案二方案三 项目单价(元)工程量总价工程量总价工程量总价备注土方开挖11.511333115.341015611.6910808.512.44土方回填20.04810816.25730014.639102.318.24泄洪洞砼359.34105537.9184430.3384430.33坝体填筑
11、料24.89583814.532407659.93766219.07砼防渗墙140.91145.67120.0坝上游护砌154.44345153.30389260.10345153.30坝下游护砌96.57298628.83328431.71298628.83防浪墙维修加固82.081.13闸门6 扇20.66 扇18.26 扇18.2启闭机6 台5.46 台4.56 台4.5合计元333.07376.76306.04经以上经济、技术及运行管理和合理性比较，选择为设计推荐方案。f本次除险加固设计，土坝位置不变，坝顶宽度由 3.0m 加宽至4.0m，坝轴线保持不变。加固后的大坝坝长 570m，坝
12、顶高程360.83m，最大坝高 12.63m，坝前坡坡度 1:3，干砌块石护砌，后坡在高程 356.0 处设马道，马道宽 1.5m，马道以上坝坡采用原坡度，马道一下采用 1:2.5。碎石护坡。坝后坡在桩好 0+436.8 和 0+245 设浆砌条石梯道两处，梯道宽 2.0 米。坝后设一道纵向排水沟和一道中央排水沟。中央排水沟位于大坝轴线桩号 0+213.6m 处，坝后积水由中央排水沟排入下游河道。泄洪（输水）洞依据安全鉴定，泄洪洞重建，洞径仍为 2 孔2.02.0m。洞身全长为 63.24m，出口消力池长为 16.0m，池深为1.6m，池底高程为 344.78m。海漫段长为 30m，接整治尾水
13、渠 160m排入天然河道。灌溉洞平行布置在泄洪洞的两侧，2 孔。右侧灌溉洞一孔，孔口尺寸为 1.01.0m；左侧灌溉洞一孔，孔口尺寸为 1.01.0m。灌溉洞进口底高程为 351.39m。第四章第四章 土坝土坝本次土坝除险加固措施有：坝顶砼路面，坝肩设路肩石，坝顶宽由 3m 加宽到 4m，前坝坡干砌块石重新砌筑，后坝坡碎石护坡，坝基进行砼垂直防渗墙处理，左坝肩进行帷幕灌浆处理，坝顶防浪墙的维修加固。4.1 坝顶高程的确定坝顶高程的确定4.1.1 基本资料基本资料水库正常水位 357.91m，设计洪水位 357.66m。校核洪水位360.65m。安全加高值正常水位及设计水位均为 0.5m。校核水
14、位为0.3m，非汛期多年平均最大风速 15m/s，汛期多年平均最大风速14m/s。4.1.2 计算风速计算风速 正常水位时，采用非汛期多年平均最大风速，为 15m/s，主风向为 SSW，吹程 D=0.92km，设计洪水位时，采用汛期多年平均最大风速 14m/s，主风向为 SSW，吹程 D=0.77km，校核洪水位时，采用汛期多年平均最大风速为 14m/s，主风向为 SSW，吹程D=1.5km。气象站隐蔽系数 k1=1.4，气象站所在地形高低系数k2=1.0。 根据气象站隐蔽系数 k1 与气象站所在地形高低系数 k2 之乘积和气象站实测风速值查水工设计手册图 17-4-2 得库面风速，再由库面风
15、速确定水库的设计风速，即在正常水位和设计洪水位时采用相应时期吹向大坝的多年平均最大风速 1.5 倍；在校核洪水位时，采用相应时期吹向大坝的多年平均最大风速值。各种情况下计算风速见下表。计计 算算 风风 速速 统统 计计 表表计算情况实测风速（m/s）库面风速（m/s）计算风速（m/s）吹程(km)正常高水位时1517.7326.600.92设计洪水位时1416.5224.780.77校核洪水位时1416.5216.521.54.1.3 坝顶高程计算坝顶高程计算坝顶超高计算依据碾压式土石坝设计规范SL274-2001d=Rp+e+a式中：d坝顶超高，以 m 计；RB波浪沿坝坡爬高，以 m 计；a坝顶安全加高，以 m 计，设计情况 a=0.5，校核情况 a=0.3Rp采用莆田试验站公式计算a、平均波高 hm WHgWgDWHg Whmththmthgm27 . 013. 020018. 027 . 013. 07 . 045. 07 . 02Tm = 4.438hm5 . 0式中： hm平均波高，m；Tm平均波周期，s；W计算风速，m/s； D风区长度，m； Hm水域平均水深，m； g重力加速度，取 9.81m/s2。b、平均波长 Lm公式： mm mLHthgTL 2 2
