《土石坝设计步骤》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土石坝设计步骤（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、 工程等别及建筑物级别 根据SL252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准或DL5180-2003水电枢纽工程等级划分及设计安全标准,综合考虑水库总库容、防洪效益、电站装机容量、灌溉面积等指标,工程规模由库容(正常蓄水位时23、28亿立方米)控制,属于大(1)型。 拦河大坝、溢洪道、发电引水建筑物等为1级建筑物,电站厂房为引水式岸边厂房,属次要建筑物,确定为2级,围堰、导流隧洞等临时建筑物为3级建筑物。拦河坝为粘土心墙土石坝正常运用(设计)洪水重现期为 年;非常运用(校核)洪水重现期为 年。电站厂房设计洪水标准为洪水重现期 年,校核洪水标准为洪水重现期 年。消能防冲设计洪水标准为洪水重
2、现期 年;导流建筑物洪水标准为洪水重现期 年。二、洪水调节计算1、防洪库容得确定 珊溪工程以发电灌溉为主,兼有防洪等综合利用效益得枢纽。为减免沿江两岸10万亩农田与居民得洪涝灾害,要求珊溪水库建成后,控制二十年以下得洪水,在下游峃口处最大流量不超过3300秒立方米。为满足峃口处二十年洪水流量不超过3300秒立方米(二十年洪水天然洪峰流量9580秒立米),考虑了坝址与区间得洪水组合。 今以峃口处同样发生二十年一遇洪水为准,分别取坝址也发生二十年一遇洪水、区间发生相应洪水与区间也发生二十年一遇洪水(2520秒立米)、坝址发生相应洪水两种组合情况进行分析,分析计算坝址控制得下泄流量取区间洪峰流量与控
3、制泄量3300秒立米之差,计算结果以区间发生二十年一遇洪水(2520秒立米)、坝址发生相应洪水得组合,要求珊溪水库蓄洪库容最大。故以此作为对下游控制泄量(33002520780)秒立米。 当洪水流量Q来水780秒立米时,来多少放多少,水库水位保持不变;当Q来水780秒立米时,就需要控制下泄流量,使 Q下泄780秒立米,将超过下游安全泄量得得那部分来水暂时拦蓄在水库中,这部分库容即为防洪库容V防。 资料给定正常高水位为160m,查水位库容曲线可得到正常库容 V正常。V正常 V防 V总防,查水位库容曲线可得到防洪限制水位高程 Z防2、设计洪水位、校核洪水位得确定 设计洪水位、校核洪水位得调洪演算必
4、然要涉及泄洪建筑物与过水能力问题,因此必须注意与后续阶段中有关设计工作得配合,有时甚至交叉进行设计。一般可以先拟定几组泄洪建筑物得孔口尺寸,进行调洪演算得出相应得上游水位与下泄流量,在满足防洪要求得前提下,经分析比较选定合理得设计方案。现采用坝顶溢流或河岸式溢洪道 4孔,每孔12米,堰顶高程150、0米,初步估算时m取0、40。 设计洪水位、校核洪水位得调洪演算 : 洪水来临初期,按“20年一遇”洪水标准处理,即Q来水780m3/s时,来多少放多少,水库不蓄水,水位仍处于正常水位高程;当Q来水780m3/s时,为满足防洪要求,就需要控制下泄流量,只能宣泄780m3/s,其余来水暂时拦蓄在水库中
5、,水位逐渐升高,当水库水位达到防洪限制水位时,进行设计洪水位、校核洪水位得调洪演算。 Q来水 q下泄能力 时,闸门全打开,按最大 q下泄能力放水,多余水量继续蓄在水库内,水位上升到最高时,即为设计洪水位或校核洪水位。三、 坝型选择及枢纽布置1、坝址及坝型选择 坝轴线得位置,应根据坝址附近得地质、地形条件通过定性分析确定;坝型选择,应根据坝址处得地形、地质、建筑材料,宣泄洪水得能力以及抗震性能等特点,通过定性分析,初步选择23种坝型。由于时间得原因,每人独立完成指导老师指定得坝型设计,可主要对原则与要求进行阐述,然后说出本工程所选方案得理由与优缺点 。 本工程在选定得坝址河段,从上到下顺次布置了
6、5条勘探线,第V勘探线离第I勘探线270米,已处在河流折向段,所以实际上可供选择得坝轴线只能在第IIII勘探线。而且从这三条勘探线得地形、地质条件来瞧,拱坝轴线只能布置在第I、II勘探线间;当地材料坝坝轴线只能布置在第II勘探线附近;重力坝坝轴线可以在第II、III勘探线范围内任意选择。因此,坝轴线选择与坝型选择密切相关。2、枢纽组成建筑物1)挡水建筑物:拦河大坝2)泄水建筑物:溢流坝或河岸式溢洪道、泄空洞3)水电站建筑物:引水系统、电站厂房、开关站4)导流建筑物:导流隧洞、上下游围堰3、枢纽总体布置四、挡水建筑物设计 坝体布置按如下步骤进行:1)先要进行地基处理,得到开挖后可利用基岩得河谷断
7、面图与地形等高线图;2)计算坝顶高程;3)在坝址得地形地质剖面上确定坝长(坝顶高程线与开挖线交点之间得距离),并确定始末桩号;4)在平面图上确定坝轴线位置及始末桩号;5)布置各坝段及其始末桩号,确定特征剖面位置及其桩号。1、坝顶高程得确定 根据碾压式土石坝设计规范SL2742001规定,坝顶高程分别按照正常蓄水位加正常运用条件下得坝顶超高、设计水位加正常运用条件下得坝顶超高、校核水位加非常运用下得坝顶超高进行计算,若该地区地震烈度大于7,还需考虑正常蓄水位加非常运用时得坝顶超高再加上地震涌浪高度,最后取以上四种工况最大值,同时并保留一定得沉降值。设计洪水位+正常运用条件得坝顶超高d校核洪水位+
8、非常运用条件得坝顶超高d正常蓄水位+正常运用条件得坝顶超高d+地震安全加高坝顶高程在水库正常运用与非常运用期间得静水位以上应该有足够得超高,以保证水库不漫顶,其超高值d按下式计算:d = R + e + A坝顶超高计算成果表工 况水位(m)设计风速(m/s)平均波长(m)平均波高(m)平均波浪爬高(m)风浪壅高(m)设计爬高(m)安全加高(m)坝顶超高(m)设计校核2、坝坡 坝坡应综合考虑坝型、坝高、坝得级别、坝体及坝基材料得性质、荷载、施工与运用条件等因素,经技术经济比较后确定。土质防渗体土石坝、沥青混凝土心墙与面板坝可参照已建成坝得经验或近似方法初步拟定坝坡,最终坝坡须经稳定计算确定。表1
9、、表2分别给出,均质坝与分区坝坝坡参考值。一般情况下,上游坝坡应较下游坝坡缓;下部坝坡应比上部缓。常用土石坝坝坡一般在1:21:4之间。 表1 均质坝坝坡参考值坝壳部分心墙部分坝高(m)平台顶宽(m)平台级数上游坡(由上而下)下游坡(由上而下)顶宽(m)边坡151、5级数1 :( 2、02、25 )1 :( 2、252、5 )1 :( 1、752、0 )1 :( 2、02、25 )1、51:0、215252、0121 :( 2、252、5 )1 :( 2、52、75 )1 :( 2、02、25)1 :( 2、252、50)2、01:(0、150、25)25352、021 :( 2、52、75
10、)1 :( 2、753、0 )1 :( 3、03、50 )1 :( 2、252、50)1:(2、52、75)1 :( 2、753、0 )2、51:(0、150、25)表2 分区坝坝坡参考值塑性指数较高得亚黏土塑性指数较低得亚黏土坝高(m)平台上游坡下游坡坝高(m)平台上游坡下游坡顶宽(m)级数由上而下由上而下由上而下由上而下由上而下由上而下151、511:2、51:2、751:2、251:2、5151、511:2、251:2、501:2、001:2、251525221:2、751:3、01:2、51:2、751525221:2、501:2、751:2、251:2、502535231:2、751
11、:3、01:3、501:2、51:2、751:3、502535231:2、501:2、751:3、251:2、251:2、501:2、753、坝顶宽度坝顶宽度应综合考虑构造、施工、运行、抗震等因素确定。高坝得最小坝顶宽度可选用1015m,中低坝可选用510m,坝得级别高时应选大值,反之选小值。4、 坝体排水5、 大坝防渗体 :包括坝体防渗与坝基防渗两个方面6、绘制大坝剖面7、土料设计 :粘性土料设计、坝壳砂砾料设计8、渗流计算9、坝坡稳定分析 大坝上下游坝坡稳定计算成果表部位计算工况上游水位(m)下游水位(m)最小安全系数(Kmin)规范值上游坡施工期1/3坝高稳定渗流期水位降落期正常蓄水位+
12、地震下游坡稳定渗流期(正常)稳定渗流期(设计)稳定渗流期(校核)正常蓄水位+地震10、细部构造设计1)坝顶构造2)廊道系统3)坝体分缝4)止水5)坝体排水6)坝体混凝土得强度等级7)护坡8)排水设备9)反滤层得设计11、地基处理设计1)坝基得帷幕灌浆2)坝基排水3)坝基得加固处理12、大坝工程量计算 土石方开挖:弱风化、新鲜 1:0、3;强风化1:0、5;剧风化1:1五、 泄水建筑物设计1、定性分析所选择溢洪道型式2、溢洪道布置包括平面与剖面: 溢流堰型式-驼峰堰、低实用堰、宽顶堰;3、进行水力学计算六、水电站引水建筑物设计 由深式进水口、压力隧洞、调压井及高压钢管等主要建筑物组成。1、隧洞洞
13、线选择(根据给定得资料定性分析)2、洞径得计算 :洞径D小,水能损失大,造价小;洞径D大,水能损失小,造价大3、进水口得布置与设计:位置:根据枢纽总体布置要求,引水系统布置在右岸。进口高程:进水口采用河岸斜坡式,位于坝轴线上游,进口中心高程为110米。底板高程应在水库设计淤沙高程以上0、51、0米,以免堵塞进水口;顶部高程应考虑在水库最低运行水位下有一定得淹没深度,以免产生旋涡而吸入空气与漂浮物,引起振动与噪音,减小引用流量,降低水轮机得出力。进口段、渐变段与闸门段得设计:进口曲线形状必须适合水流收缩状态,以免在曲线段形成负压区,进口顶板曲线目前常用1/4椭圆曲线,坝式进水口顶板常做成斜坡,以
14、便于施工。渐变段就是由矩形闸门到圆形隧洞得过渡段,其长度L(12)D。进口段横断面一般为矩形,进口流速不宜过大,一般控制在1、5m/s左右 。拦污栅得设计:拦污设备得功用就是防止漂木、树枝等漂浮物随水流带入进水口。洞式进水口得拦污栅常布置为倾斜得,倾角为6070度左右,洞式进水口一般采用平面拦污栅。拦污栅净面积由拦污栅得总面积按电站得引用流量与过栅流速摊牌得出(平均过栅流速一般取0、81、0m/s)4、水力计算:引水隧洞得水头损失主要有沿程水头损失、局部水头损失两部分。5、压力管道得设计1)管道内径得估算2)岔管处管道直径得确定6、调压井1)设置调压井得条件2)调压井最高最低涌波计算3)调压室得面积 洞身结构计
