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1、TL水库混凝土重力坝枢纽设计毕业论文【摘 要】：人类筑坝的历史有近5000年，重力坝是出现最早的一种坝型。它具有结构简单、工作可靠、易于机械化施工、使用年限长、养护费用低等优点，所以至今仍被广泛使用。TL水库主要任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合引水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利用。TL水库混凝土沿岸地质条件适中，所以修筑实体重力坝较为理想。【关键词】：重力坝设计 非溢流坝段 溢流坝段前 言流域概况及枢纽任务TL水库位于QL河上，控制流域面积506Okm2，占全流域的80%。水库主要任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合引水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利
2、用。枢纽建筑物包括主坝、泄水设施及电站等。经水文、水利调洪演算确定：死水位110.00m；设计洪水位153.70m，相应下游水位97.00m，通过溢洪道下泄流量18276.00m3/s；校核洪水位156.30m，相应下游水位99.00m，通过溢洪道下泄流量24527.00 m3/s；泥沙淤积高程97.60m，淤沙平均含沙量4.0Kg/m3（浮容重=9.0 KN/m3），摩擦角为=1.2。其他有关资料根据国家建筑委员会所颁布的地震烈度图，本地区应属6-7度地震区，坝区设防烈度建议为7度。坝顶行车宽度为8m。第一章 基 本 资 料第一节 工程概况TL水库位于QL河上，控制流域面积506Okm2，占
3、全流域的80%。QL河水量充沛，但年及年际的水量分配极不均匀，必须兴建大型的控制工程进行调节，丰富的水资源方可得到充分的利用。水库主要任务是调节水量，为工业、农业和生活提供水量，结合引水发电、水面养殖、洪水错峰等，可以综合利用。供水原则是:在满足城市生活、工业用水的同时，对农业也给予一定的重视，特别是移民迁建灌区用水应优先保证。枢纽工程在3个坝址选择了2条坝线，两种坝型。83坝线采用混凝土重力坝。“红层”坝线采用当地材料坝。枢纽建筑物包括主坝、泄水设施及电站等。枢纽工程的推荐方案为83坝线混凝土坝方案(见坝址位置图1-1)。根据本工程的规模及其在国民经济中的作用，按设计规规定，水库枢纽工程属大
4、1型。主要建筑物按一级设计，辅助建筑物按三级设计，临时建筑物按四级设计。第二节 基 本 资 料1.2.1 气 象全流域属于季风大陆性气候，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，年平均降水量约70Omm,且多集中在夏季7，8两月。流域多年平均气温为10左右，日温度变化较大。离坝址较近的气象站实测最高气温39。全年无霜期约180d，结冰期约120d，河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，冰厚为0.40.6m，岸边可达1m。多年平均最大风速为23.7m/s，水库吹程为3km。1.2.2 水文分析1.2.2.1 年径流QL河流域水量丰沛，年径流主要由年降雨产生。年径流在地区与时间上的分布与年降水基本一致。径流在
5、年际间变化悬殊。根据实测资料，19561982年的27年中，丰水年1977年来水量达21.341O8m，枯水牛L1081年仅1.6671O8m3，相差19.371O8m3,约合12.8倍，且丰、枯水年常连续发生。坝址处多年平均年径流量为9.61O8m3。1.2.2.2 洪水洪水一般由暴雨形成。本地区暴雨历时短，强度大，地面坡度陡，洪峰陡涨陡落。一次洪水历时一般为35d。洪水具有峰高量大的特点。本流域洪水多发生在7，8两月，出现在7月的占34%，出现在8月的占66%。多年平均69月洪量占年径流量的70%左右，3天洪量占6天洪量的70%以上，大水年尤为集中。如1962年最大6天洪量占年径流量的比例
6、达70%。由频率分析法求得不同频率的洪水结果，见表2-1。 图1-1坝址位置图表2-1洪水计算成果表项 目洪峰流量/(m3.s-1)洪量/m3(1O8)1d2d6d30d特征值 均值20001.402.202.805.37CV1.351.351.351.251.00CS/CV2.502.502.502.502.50频率/%0.013204022.4335.2439.9655.400.022960020.7532.6536.9051.500.12248015.7424.7328.3440.500.21968013.7821.6524.9236.200.51600011.2317.6020.413
7、0.401132809.3014.5017.1426.102106807.4811.7513.9221.70573605.158.109.8016.201050003.505.506.8312.102029202.043.214.178.181.2.2.3 泥沙流域植被较好，泥沙来源和洪水在地区上的分布是一致的。泥沙在年分配比径流更集中。汛期输沙量约占年输沙量的95%，而汛期沙量又都集中在几次大洪水中。年际之间沙量变化悬殊。由统计分析得知，坝址处多年平均输沙量为3861O4t，多年平均侵蚀模数为762t/km2，多年平均含沙量为4.0kg/m3。从泥沙的组成情况来看，泥沙颗粒较粗，中值粒径为0
8、.075mm，淤沙浮重度为9kN/m3，摩擦角为1.20。(资料中提供的摩擦角太小应该为 120) 1.2.3工程地质1.2.3.1 区域地质该水库库区属中高山区，构造剥蚀地形。QL河在本区河曲发育，侧蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，于堆积岸形成阶地，侵蚀岸形成陡岸。组成本区地层计有太古界、下元古界、震旦系、株罗系及火成岩侵人体和第四纪等，其中分布最广的为震旦系地层。以太古界、震旦系、株罗系三者与工程关系密切，为库区的主要岩层。1.2.3.2 地质构造与地震本地区地质构造复杂，全区地震频繁，特别是坝址区南段尤为突出。库区及其周边控制性的断层有两条大断裂。第一条在
9、坝址下游小暖泉村穿过QL河，沿线有泉群出现。从控制泉群、控制地貌及岩相作用分析，列为活动性断裂较合适。第二条向北东方向延伸，在距TL水库库区67km处尖灭，属第四纪以来活动性较强的断裂，沿该断层时有地震发生。这两条活动性断裂在三坝址以西5km处汇而不交。按断层交汇部分易发震的原则，这种汇而不交是值得注意的。近期坝址地区末发生大于4级以上地震，邻区地震活动有一定影响。1983年8月经省级地震局鉴定确定，一、二坝址位于北区，属相对稳定区，基本烈度为6度，三坝址位于区，基本烈度为7度。邻E强震的影响，烈度可高达67度。1.2.3.3 库区工程地质条件库区左岸非可溶性岩层广泛分布，其中主要由云母千枚岩
10、、石英砂岩、砂质页岩等组成，其透水性较小，也没有发现沟通库外的大断层。因此，在非可溶性岩层分布区，没有向库外渗漏的可能性。库区可溶性岩层分布不至于影响水库蓄水，即水库蓄水以后，向邻谷沙河渗漏的可能性不大。经过对库断层、灰岩地区的勘探分析，水库向外流域及下游漏水的可能性很小。库区岩层抗压强度较高，抗风化能力较强，末发现可能发生塌滑的岩体，库岸基本上是稳定的。库区末发现有开采价值的矿藏，不存在对库周边产生的浸没问题。1.2.3.4 坝址坝线工程地质条件坝址出露的断裂构造如F103,FlO5,F108,Fll2,F114,Fl17,Fl22等大小断层共十余条，断层走向以北西为主，北东者少，多为高角度
11、正断或平移正断层。(l)F103断层，产状走向近EW，倾向N，倾角400500,逆断层。大红峪组第三段砾岩被切割。下盘有牵引摺曲，破碎带宽约102Om。出露于83坝线右岸上游约1502OOm,宽约1020m。(2)FlO5断层，产状走向NW3100,倾角800900,为平移断层。水平断距400m，两侧岩石破碎严重，无胶结现象，出露于83坝线右岸坝头附近。(3)F108断层，产状走向NW3450，倾向NE，倾角560，逆断层。由大红峪组第一段薄层板岩、石英砂岩逆于大红峪组第二段中厚石英砂岩之上。破碎带宽约6.0m，末见胶结现象。其中夹有3Ocm厚的断层泥。断层两盘岩石影响带宽10.4m。在上盘薄
12、层板岩夹石英砂岩中有牵引摺曲。岩层有直立或倒转现象，具有强烈挤压特征。(4)根据坝址两岸构造，地层岩性出露分析，推测河床中可能有顺河断层通过。原因是两岸出露的断裂构造均末过河，如F103断层走向近东西，规模较大，左岸无迹象，且地层出露两岸高程有明显差异。83坝线主要工程地质条件见表2-2。表2-2I83坝线主要工程地质条件地形地貌构造剥蚀中低山地形，不对称U形峡谷，石岸较陡，左岸坡缓，阶地不发育坝线长480m覆盖层河床57m砂石层，左岸山麓堆积31.Om地岩层性震旦系大红峪组第一、二段，为中厚层石英砂岩与板岩互层。岩层产状层面倾向上游软弱夹层据平碉、竖井资料，右岸有软弱夹层13条，系顺层夹泥。
13、左岸顺层夹泥6条，切层泥3条。建议摩擦系数f=0.20.24风化情况弱风化下限，河床1028 m深(高程:左边75m，右边55m)。左岸弱风化下限为1151O5m高程，右岸为120908m高程地质构造右岸小断层67条，左岸F122断层1条。构造简单，基本地震烈度为6度岩层透水层坝基下部801OOm深的围w值均大于0.O2L/(min.m.m)，均需灌浆处理岩溶83坝线上游2km处，马圈子电站附近见溶洞稳定性右坝肩上、下游存在，号不稳定岩体岩石力学指标石英砂岩单块岩石室指标:抗压强度134338MPa，弹性模量5001000MPa。泊桑比0.110.13。各岩层层面摩擦系数的估计建议值:(1)
14、石英砂岩层面摩擦系数为0.600.65，凝聚力0.38-0.5OMPa(2) 板岩层面摩擦系数为0.40.45，凝聚力0.330.38Mpa(3) 层面夹泥膜摩擦系数为0.30-35，凝聚力0.200.27Mpa(4) 切层泥层摩擦系数为0.20.24，凝聚力0.150.18MPa1.2.4 当地建筑材料天然建筑材料分布于坝址区上、下游河滩及两岸阶地。其中土料场主要有7处，地下水位以上储量为1183.441O4m3。砂砾卵石料场主要有8处，地下水位以上储量为1088.951O4m3。全部储量有待进一步探查。各料场材料的物理性质、试验指标等基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料及围堰土料。如采用当地材料方案，其黏性土料的储量足以满足施工要求。1.2.5 交通条件施工现场对外交通方便，仅需将工地与交通要道的连线公路修通即可。坝顶无重要交通要求。1.2.6 施工条件采用低围堰、底孔导流、分期施工的导流方法进行施工。各项施工辅助企业、仓库及生活等临时建筑物布置在坝址下游两岸。混凝土骨料取自下游料场。施工用电由田庄引接。1.2.7效益(以1984年价格水平及费用标准计算)水库建成
