水工建筑物土石坝课程设计(DOC47)37998.docx
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1、 水工建筑物课程设计 课课题名称称: 土土 石 坝 设设 计 专业班级: 水 工(本本科) 133-3 姓 名: 袁 明 炜炜 编写日期: 20016年年7月1日 水利与环境境学院摘要适当修建大大坝可以以实现一一个流域域地区发发电、防防洪、灌灌溉的综综合效益益。通过过对地形形地质、水水文资料料、气候候特征的的分析,结结合当地地的建筑筑材料,设设计适合合的枢纽纽工程来来帮助流流域地区区实现很很好的经经济效益益。根据据防洪要要求,对对水库进进行洪水水调节计计算,确确定坝顶顶高程及及泄洪建建筑物尺尺寸;通通过分析析,对可可能的方方案进行行比较,确确定枢纽纽组成建建筑物的的形式、轮轮廓尺寸寸及水利利枢
2、纽布布置方案案;详细细作出大大坝设计计,通过过比较,确确定坝的的基本剖剖面与轮轮廓尺寸寸,拟定定地基处处理方案案与坝身身构造,进进行水力力、静力力计算;对泄水水建筑物物进行设设计,选选择建筑筑物的形形式、轮轮廓尺寸寸,确定定布置方方案。水水库配合合下游河河道整治治等措施施,可以以很大程程度的减减轻洪水水对下游游城镇、厂厂矿、农农村、公公路、铁铁路以及及旅游景景点的威威胁;可可为发展展养殖创创造有利利条件。目录 第1章 基本资资料11.1工程程概况11.2水文文与水利利规划11气象12 水利利计算11.3地形形地质条条件11.库区工工程地质质条件22.坝址区区工程地地质条件件31.4建筑筑材料及
3、及筑坝材材料技术术指标的的选定43当地建建筑材料料62 枢纽布布置82.1 坝坝轴线选选择82.2 工工程等级级及建筑筑物级别别92.3 枢枢纽布置置102.3.11 导流流泄洪洞洞112.3.22 溢洪洪道112.3.33灌溉发发电洞及及枢纽电电站113.1 坝坝型确定定12第3章 坝工设设计143.1 土石坝坝断面设设计143.1.11坝顶高高程143.1.22坝顶宽宽度163.1.33上下游游边坡163.1.44 坝底底宽度173.2 防渗体体设计173.2.11.坝体体的防渗渗173.2.22防渗体体的土料料要求18第4章 坝体渗渗流计算算194.1 设计说说明194.1.11土石坝坝
4、渗流分分析的任任务194.1.22渗流分分析的工工况194.1.33渗流分分析的方方法194.2 渗流计计算204.2.11基本假假定204.2.22计算公公式204.2.33三种工工况计算算214.2.44渗流校校核234.2.55浸润线线计算244.2.66理正软软件校核核27第5章 土石坝坝坝坡稳稳定分析析及计算算305.1 坝坝体荷载载305.1.11渗流力力305.1.22孔隙压压力305.1.33地震力力305.2 稳稳定分析析方法305.3 计计算工况况315.4稳定定计算315.4.11瑞典圆圆弧滑动动法315.4.22理正软软件计算算33第6章 细部构构造366.1 坝坝顶构
5、造造366.2 护护坡366.3 反反滤层376.4 排排水体406.5 马马道42第1章 基本资资料1.1工程程概况ZF水库位位于QHH河干流流上,水水库控制制流域面面积49990kkm2,库容容5.0051108m3。水库库以灌溉溉发电为为主,结结合防洪洪,可引引水灌溉溉农田771.221004亩,远远期可发发展到11041044亩。灌灌区由一一个引水水流量为为45mm3/s的总总干渠和和四条分分干渠组组成,在在总干渠渠渠首及及下游224kmm处分别别修建枢枢纽电站站和HZZ电站,总总装机容容量311.455MW,年年发电量量1.11291088kWh。水水库防洪洪标准为为百年设设计,万万
6、年校核核。枢纽纽工程由由挡水坝坝、溢洪洪道、导导流泄洪洪洞、灌灌溉发电电洞及枢枢纽电站站组成。1.2水文文与水利利规划1气象流域年平均均降雨量量6866.1mmm,770%集集中在669月月,多年年年平均均气温889,多年年平均最最高气温温29.1(6月月),多多年平均均最低气气温-114.33(1月月),多多年平均均最大风风速9mm/s,水水位7668.11m时水水库吹程程5.55km。2 水利利计算防洪运用原原则及设设计洪水水的确定定。本水水库属二二级工程程。水库库建筑物物按百年年一遇洪洪水设计计,千年年一遇洪洪水校核核。由于于采用的的洪水计计算数值值中未考考虑历史史特大洪洪水的影影响,故
7、故用万年年一遇洪洪水作为为非常保保坝标准准对水工工建筑物物进行复复核。水库排沙和和淤沙计计算。ZZF水库库回水长长25kkm,河河道弯曲曲,河床床宽3000m左左右,河河床比降降为2.2%,是是个典型型的河道道型水库库。1.3地形形地质条条件1:20000坝址址附近地地形图、建建议坝轴轴线地质质图见附附图。1.库区工工程地质质条件库区两岸分分水岭高高程均在在8200m以上上,基岩岩出露高高程,大大部分在在8000m左右右,主要要为紫红红色砂岩岩,间夹夹砾岩、粉粉砂岩和和砂质页页岩。新新鲜基岩岩透水性性不大。未未发现大大的构造造断裂,水水库蓄水水条件良良好。QH河为山山区性河河流,两两岸居民民及
8、耕地地分散,除除库水位位以下有有一定淹淹没外,浸浸没问题题不大,库库区也未未发现重重要矿产产。表2 ZZF水库库工程特特征值序号名 称单 位数 量备 注1设计洪水时时最大泄泄流量m3/s2 0000.000其中溢洪道道8155相应下游水水位m700.5552校核洪水时时最大泄泄流量m3/s6 8300.000其中溢洪道道56000相应下游水水位m705.6603水库水位校核洪水位位(P=0.001%)m770.440设计洪水位位(P=1%)m768.110兴利水位m767.220汛限水位m760.770死水位m737.0004水库容积总库容108m335.05校核洪水位位设计洪水位位库容108
9、m334.63防洪库容108m331.36兴利库容108m333.51其中共用库库容108m331.10死库容108m331.055库容系数%50.5006调节特性多年2.坝址区区工程地地质条件件QH河在ZZF水库库坝址区区呈一弯弯度很大大的“S”形。坝坝段位于于“S”形的中中、上段段。坝段段右岸为为侵蚀型型河岸,岸岸坡较陡陡,基岩岩出露。上上下坝线线有约3300 m长的的低平山山梁(单单薄分水水岭),左左岸为侵侵蚀堆积积岸,岸岸坡较缓缓,有大大片土层层覆盖。右右岸单薄薄分水岭岭是QH河环环绕坝段段左岸山山体相对对侧向侵侵蚀的结结果。坝址区基岩岩以紫红红色、紫紫灰色细细砂岩为为主,间间夹砾岩岩
10、、粉砂砂岩和少少数砂质质页岩。地地层岩相相变化剧剧烈,第第四系除除厚度不不大的砂砂层、卵卵石层外外,主要要是黄土土类土,在在大地构构造上处处于相对对稳定区区,未发发现有大大的断裂裂构造迹迹象。坝址区左岸岸有一大大塌滑体体,体积积约4551044m3,对工工程布置置有一定定影响。本区地震基基本烈度度为6度度,建筑筑物按77度设防防。(1) 上上坝址上坝址位于于坝区中中部背斜斜的西北北,岩层层倾向QQH河上上游。河河床宽约约3000m,河河床砂卵卵石覆盖盖层平均均厚度55m,渗渗透系数数110-2cmm/s。一一级阶地地(Q4)表表层具中中偏强湿湿陷性。左左岸7330m高高程以上上为三级级阶地(Q
11、2)具具中偏弱弱湿陷性性。岩基未发现现大范围围的夹层层,基岩岩的透水水性不大大。河床床中段及及近右岸岸地段,沿沿1133-1111- 1155-1004-1114各各钻孔连连线方向向,在岩岩面下221447m深深度范围围内,有有一强透透水带,WW=5.4630 l/ssm2,下限限最深至至基岩下下约800m。基基岩透水水性从上上游向下下游有逐逐渐增大大的趋势势,左岸岸台地黄黄土与基基岩交界界处的砾砾岩(最最大厚度度6m)透水性性强,渗渗透系数数K=110m/d。左左岸单薄薄分水岭岭岩层仍仍属于中中强透水水性,平平均W=0.448l/sm2,应考考虑排水水,增加加岩体稳稳定。(2) 下下坝址位于
12、上坝址址同一背背斜的东东南翼,岩岩层倾向向下游;河床宽宽约1220m,左左岸为二二、三级级阶地,右右岸7331m高高程以下下为基岩岩,以上上为三级级阶地。土土层的物物理力学学性质见见“工程地地质剖面面图”。左岸基岩有有一条宽宽20002550m呈呈北北东东方向的的强透水水带,右右岸Z沟沟单薄分分水岭的的透水性性亦很大大,左右右岸岩石石中等透透水带下下限均可可达岩面面下800m左右右。河床床地段基基岩透水水性与中中等透水水带厚度度具有从从上游向向下游逐逐渐变小小的趋势势。下游游发现承承压水,二二、三级级阶地砾砾石层透透水性与与上坝线线相同,左左岸坝脚脚靠近塌塌滑体。1.4建筑筑材料及及筑坝材材料
13、技术术指标的的选定库区及坝址址下游土土石料丰丰富,有有利于修修建当地地材料坝坝。(1) 土土料。坝坝址上、下下游均有有土料场场,储量量丰富,平平均运距距小于ll.5kkm。根根据1555组试试验成果果统计,土土料平均均粘粒含含量为226.44%,粉粉粒555.9,粉砂砂17.6%,其其中255%属粉粉质粘土土,600.7属重粉粉质壤土土,144.3%属中粉粉质壤土土。平均均塑性指指数111.1,比比重277.5kkN/mm3。最大大干重度度16.7kNN/m33,最优优含水量量20.5%,渗渗透系数数0.44410-5cmm/s。具具有中等等压缩性性,强度度特性见见表3。(2) 砂砂砾料。主主
14、要分布布在河滩滩上,储储量为22051044m3,扣除除漂石及及围堰淹淹没部分分,可利利用的砂砂砾料约约100015511044m3。其颗颗粒级配配不连续续,缺少少中间粒粒径,根根据野外外29组组自然坡坡度角试试验,334组室室内试验验分析,统统计成果果分析如如下:天天然重度度18.7kNN/m33,软弱弱颗粒含含量2.64%。颗粒粒组成见见表4。砂的储量很很少,且且石英颗颗粒少,细细度模数数很低,不不宜作混混凝土骨骨料,砂砂(D2mmm)的相相对紧密密度为00.8995。(3) 石石料。坝坝址区石石料较多多,运距距均在11km以以内,为为厚层砂砂岩,储储量可满满足需要要。溢洪洪道、导导流洞出
15、出碴也可可利用。表3 土土料的强强度特性性试验方法统计方法抗剪强度指指标(o)C(kN.cm-2)饱和固结快快剪(225组)算术平均23.2772.80算术小值平平均20.9661.93快剪(82组)算术平均21.5442.93算术小值平平均21.3002.93快剪(18组)算术平均21.3002.93算术小值平平均21.0001.94算术平均22.6885.83算术小值平平均20.0333.56算术平均22.5005.83算术小值平平均23.8003.56快剪(8组)算术平均28.8004.51算术小值平平均25.7552.93算术平均29.0004.51算术小值平平均28.7002.93三
16、轴不排水水剪(10组)算术平均20.0002.88算术小值平平均25.2001.30三轴不排水水剪(6组)算术平均13.3002.80算术小值平平均25.2000.80三轴饱和固固结不排水剪(6组)算术平均18.2004.20算术小值平平均22.3003.50野外自然坡坡度角(29组)算术平均35.700算术小值平平均31.200室内剪切试验算术平均31.100算术小值平平均29.100算术平均31.000算术小值平平均29.000表4 砂砂砾料颗颗粒组成成粒径(mmm)2008040205210.50.25510特别重要33.33013.33310特别重要12000二101.0重要33.30
17、06.6713.3334.0103.33重要12003000三1.000.1中等6.672.004.011.03.330.333中等300550四0.100.011一般2.000.3331.000.20.330.003一般50100五0.0110.3330.20.03310工程等别永久性建筑筑物级别别临时性建筑筑物级别别主要建筑物物次要建筑物物一134二234三345四455五55表5 水工工建筑物物级别表6 水工工建筑物物的结构构安全级级别水工建筑物物级别水工建筑物物的结构构安全级级别12、34、5本工程水库库库容为为5.0051088m3,所以以该工程程为等工程程。主要建筑物物大坝、溢溢洪
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