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1、兰州交通大学博文学院毕业设计题 目： 金山峡挡泄水建筑物设计学 院： 兰州交通大学博文学院专 业： 水利水电班 级： 11级水利水电2班姓 名： 张童指导教师： 魏永健 目 录 1 金山峡水利枢纽基本资料11.1 工程设计基本资料1.1.1流域概况1.1.2气象、水文1.1.3泥沙11.1.4工程地质资料11.3.5动能指标32 坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案比较32.1 坝轴线的选择32.2 坝型选择42.2.1综述42.2.2坝型选择方案42.3 枢纽布置方案62.3.1综述62.3.2枢纽布置应遵循以下原则62.3.3各类建筑物枢纽布置的要求73 坝工设计83.1 坝工设计综述83.2
2、挡水坝剖面设计93.2.1挡水坝剖面初步拟定93.2.2坝基高程设计103.2.3坝高拟定103.2.4剖面尺寸拟定133.2.5坝顶宽度拟定133.2.6基础灌浆廊道尺寸拟定133.2.7坝基防渗和排水设计143.3 挡水坝稳定计算143.3.1 荷载计算及其组合143.3.2稳定分析183.4 溢流坝及冲沙闸剖面拟定203.4.1 孔口设计203.4.2堰顶高程的确定203.4.3闸门高度的确定203.4.4溢流坝剖面设计213.4.5冲沙闸尺寸设计223.5 溢流坝稳定及应力计算223.5.1荷载计算223.5.2 削能防冲设计243.5.3闸门的设置284 细部构造设计294.1 坝顶
3、构造294.2 分缝止水294.2.1分缝的作用294.2.2缝间距294.2.3止水设计304.3 排水304.3.1坝体排水304.3.2基础排水304.4 廊道系统304.4.1基础灌浆廊道314.4.2检查及坝体排水廊道314.4.3其他廊道315 地基处理315.1 清基开挖315.1.1开挖设计原则315.1.2开挖设计325.1.3处理措施325.2 防渗措施325.2.1帷幕灌浆目的325.2.2帷幕灌浆范围325.2.3帷幕灌浆设计33参考文献34致 谢35兰州交通大学博文学院毕业设计1 金山峡水利枢纽基本资料1.1 工程设计基本资料1.1.1 流域概况金沙峡水电站位于黄河二
4、级支流大通河干流中游的甘青交界段（河流左岸为甘肃省天祝藏族自治县，右岸为青海省互助土族自治县），拟定开发的河段位于大通河金沙峡至羊脖子弯段，由于受地形、公路、淹没等条件限制，水电站采用低坝径流引水式开发。金山峡水电站工程为低坝引水径流式电站,装机容量为70MW,根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)的规定,本工程属等工程,主要建筑物按3级设计，次要建筑物及临时性建筑物为5级。设计水头72.5m，设计引用流量116m3/s，装机容量320 Mw +10 Mw =70Mw。1.1.2 气象、水文历年各月极端最高气温 30C历年各月极端最低气温-28C多年平均气温3C多年平均最大
5、风速21m/s最大冻土深度1.48m多年平均流量81.7m3/s.1.1. 3 泥沙多年平均悬移质输沙率63.1 kg/s多年平均含沙量0.76kg/m3多年平均悬移质输沙量199万t1.1.4 工程地质资料（2） 工程区地震动峰值加速度为0.20g，地震设防烈度度1.1.4.1 坝址工程地质推荐坝址位于上游，河道顺直，河床狭窄，河水面宽约6065m，河谷宽约90100m。左岸陡峻，坡度约78，右岸为级阶地，级阶地阶面高出河水位约16.0m，阶面宽约135145m，河谷呈不对称“U”型谷。据坝线处物探测试结果，河床覆盖层厚2223m。坝址地层岩性从老至新为前震旦系马啣山群花岗片麻岩和冲洪积、崩
6、坡积、坡洪积等不同成因的松散堆积物。河床覆盖层岩性为含漂石砂卵石层，粒径最大约80100cm，一般约1520cm，分选性较差，结构松散，渗透性及富水性较好，其渗透系数为2025m/d，允许渗透坡降为0.125。(alplQ34)含漂石砂卵石层的允许承载力0.350.4MPa，变形模量5060MPa，建议开挖边坡采用1:1.251:1.5。1.1.4.2 引水线路工程地质线路经过地段地形较为完整，植被茂盛，无大的冲沟切割，但局部地段存在岸坡岩土体的浅部滑移和垮塌现象。线路区的地下水为第四系松散堆积物孔隙水，受大气降水补给，向河床排泄。沿线地下水埋藏较浅，对普通混凝土无腐蚀性。压力管道所经地貌单元
7、主要为沟谷内侧山坡坡脚、河漫滩。各镇支墩地基主要为崩坡积块碎石夹粉质壤土，这些土体地面以下3m中等密实，承载力和变形指标可满足设计要求，但存在侧向边坡稳定和地下水丰富等问题，建议施工过程中加强基坑临时支护和排水措施，另外，为避免岸坡岩土体崩塌掉块危及管道安全，建议采用埋管处理，管顶埋深大于2m。1.1.4.3 厂址区工程地质厂址区河段左岸岸坡地形坡度为2030，后缘为山坡整体稳定性较好。区内地面高程26962725m，未见基岩出露，主要由洪冲积与崩坡积组成，其中洪冲积厚5065m，为中粗砂砾(卵)石夹孤块石、漂石，砂砾(卵)石成份主要为灰岩、玄武岩，砾径一般13cm，含量4050%，漂石直径0
8、.40.8m，局部孤块石直径1.23.5m，含量510%，该层除表部45m结构较松散，以下中等密实。崩坡积(Qcol-dl)厚3550m，为块碎石夹粉质壤土。下伏基岩为二迭系下统第3段(P13)浅灰灰色含泥砂质结晶灰岩、结晶灰岩夹蚀变玄武岩、炭硅质板岩，和第4段(P14)中厚层结晶灰岩、生物碎屑灰岩夹炭质板岩。1.3.5 动能指标正常蓄水位： 2166.9m；电站装机容量（台数单机容量） 320110MW发电引用流量 1.92m3/s最大水头 84.2m最小水头 69.9m额定水头 72.5m保证出力(有调节) 7.9MW年利用小时数 4044h2 坝轴线、坝型选择和枢纽布置方案比较2.1 坝
9、轴线的选择坝址和轴线的选择是根据地形、地质、河流走势等条件综合考虑决定的。就地形而言，坝址一般以选在狭窄河谷处，节省工程量；但对于一个具体的枢纽来说，必须从各个方面综合考虑：是否便于布置泄洪、发电建筑物，是否便于施工导流，技术可行，经济合理等综合衡量。坝址地质条件是水利枢纽设计的重要依据之一，对坝型的选择和枢纽的布置起着决定性作用。坝址最好的地质条件是强度高、透水性小、不易风化、没有构造缺陷的岩基。但理想的天然地基很少，因而在选择坝址时应从实际出发，针对不同的情况采取不同的地基处理方式，来满足工程需要。亦可通过选择不同的坝型或将坝轴线转折以适应地质条件，同时应考虑两岸的地质因素，使库区及两岸边
10、坡有足够的稳定性，以防止因蓄水而引起的滑坡现象。就河势来说，坝址要选在河流顺直段，靠近坝址上、下游河流如有急湾最不利 ，应予避免；枢纽两岸坝肩的山体要较雄厚，并尽可能离上下游两岸的冲沟远一些；水库周缘应没有难处理的缺口。通过对金山峡水电站坝址区域基本地质、地形等资料的研究和分析，确定要选择合理的坝轴线：推荐坝址地处上游，河道顺直，河床狭窄，河水面宽约6065m，河谷宽约90100m。左岸陡峻，坡度约78，右岸为级阶地，级阶地阶面高出河水位约16.0m，阶面宽约135145m，河谷呈不对称“U”型谷。据坝线处物探测试结果，河床覆盖层厚2223m。坝址区均为第四系洪冲积层与崩坡积层覆盖，其中洪冲积
11、层厚5055m，为中粗砂砾(卵)石夹孤块石、漂石，中粗砂砾(卵)石成份主要为灰岩、玄武岩，砾径一般13cm，含量4050%，漂石直径0.40.8m，局部孤块石直径1.23.5m，含量510%，该层除表部45m结构较松散，以下中等密实。坝址区附近植被茂盛，无冲沟切割，地形完整，坡体稳定，无崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用存在。2.2 坝型选择2.2.1 综述坝型选择应根据当地地质、地形条件，施工条件，建筑材料，综合效益，宣泄洪水能力，以及抗震性等特点，通过定性分析，初步选择两种坝型进行较详细的技术比较，选取既满足工程要求，又比较经济的坝型，经济比较只要求对坝体的砼方量及三材用量作粗略的计算和比较
12、。以下分别就各种坝型进行比较分析。2.2.2 坝型选择方案2.2.2.1 土石坝土石坝又称当地材料坝，是历史最为悠久的一种坝型。土石坝主要分为：均质坝、心（斜）墙坝、土石混合（堆石坝）坝等。（1）可以就地、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，几乎任何土石料均可筑坝。（2）能适应各种不同的地形、地质和气候条件。任何不良的坝址地基，经处理后均可筑坝。（3）大容量、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝的发展。（4）由于岩土力学理论、试验手段和计算技术的发展，提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安
13、全可靠性。（5）土石坝适应地基变形，施工方便，而且我国拥有丰富的建坝经验。土石坝与砼坝相比，其造价为砼坝的1/10，工程量为砼坝的4倍，由此可见土石坝经济性优于砼坝。2.2.2.2 混凝土坝如果选择砼坝应考虑采用拱坝、支墩坝还是重力坝，1、拱坝优缺点优点：拱坝是高次超净定空间整体结构，坝体的稳定性主要依靠两岸拱端山体反力作用来维持，并不全靠坝体自重来维持。由于拱是一种主要承受轴向压力的推力结构，拱内弯矩较小，应力分布较均匀，有利于发挥材料的强度，从而坝体厚度可以减薄，节省工程量。拱坝的体积比同一高度的重力坝大约可节省1/32/3，从经济意义上讲，拱坝是一种很优越的坝型。且较好的超载能力可达设计
14、荷载的511倍，具有很强的抗震能力。缺点：建筑拱坝要求拱坝地形应是左右岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段。而此坝址处河段顺直，不适宜建拱坝。综合上述，本坝址处不适宜建混凝土拱坝。2、重力坝重力坝坝身可以过水，对地形地质条件适应性强，枢纽泄洪问题容易解决，可以大型机械化施工，施工速度快，故本枢纽选择重力坝坝型。重力坝又分为宽缝重力坝、空腹重力坝、实体重力坝。需对三种坝型进行比较做出结论：（1）宽缝重力坝优缺点：宽缝重力坝，坝体设置宽缝后，坝基的渗透水可自宽缝排出，减小了渗透压力，但宽缝坝增加了模板用量，立模也较复杂，分期导流不便，而且由资料可知当地气温低、冬季长，无霜期较短，冰冻期较长，对宽缝坝需要采取保温措施
