目录目录 (1)前言 (3)1、综述 (4)1.1、基本资料 (4)1.2 、综合说明 (14)2.坝型坝址选择 (15)2.1坝型选择 (15)2.2工程等别确定 (15)3.坝体布置 (16)3.1溢流坝段布置 (16)3.2泄水孔坝段布置 (16)4.非溢流坝设计 (17)4.1、剖面尺寸拟定 (17)4.2、荷载极其组合 (19)4.3、坝体抗滑稳定计算 (22)4.4 、坝体应力计算（选做） (22)5.溢流坝设计 (24)5.1、溢流坝剖面确定 (24)5.3消能防冲设计 (30)6.坝身泄水孔设计（略） (32)7.坝体构造 (32)7.1坝顶 (32)7.2坝内廊道 (33)7.3坝体分缝 (34)7.4坝体止水与排水 (36)7.5、大坝混凝土材料及分区 (36)8.地基处理设计 (38)8.1一般规定 (38)8.2 坝基开挖 (38)8.3 坝基固结灌浆 (39)8.4 坝基防渗与排水 (39)总结 (41)参考文献 (42)前言本次水闸设计的主要目的是让同学们能熟悉水闸设计的基本步骤、方法。

让我们对以前所学的水工建筑物课程中水闸做一个整体的了解，并能将以前所学的理论知识运用的实际工作中，由于本设计作者水平有限，所以设计中难免有不妥之处，请老师指出以便纠正和改进。

编者2011-10-281、综述1.1、基本资料1.1.1、工程概况C重力坝是规划中某江中下游河段梯级电站的第11级，也是某江中下游水电规划报告推荐的首期开发的4个骨干工程之一。

坝址控制流域面积约113987km2，多年平均流量1720m3/s，多年平均年径流量542亿m3。

水库正常蓄水位732.00m，相应库容2.412亿m3，死水位727.00m，相应库容1.914亿m3，调节库容0.498亿m3，为日调节水库。

电站共装5台220MW 水轮发电机组，总装机容量1100MW。

1.1.2、地形坝址处于河道S形拐弯下游出口处，正常蓄水位732m处河谷宽约412m。

右岸山坡坡度约60°左右，左岸高程710m以上为山坡，坡角为25~36°，以下为河流阶地，阶面宽约74m。

左岸河漫滩宽约126m，河漫滩在坝址上游长约240m，下游长约300m。

主河床位于右岸，枯水位河床宽约100m，水深约10m，水流湍急。

坝基右岸为玄武岩，左岸为白云岩，右河床与左岸漫滩之间为基岩凸起小岛。

地形条件有利于布置厂坝导墙兼施工导流纵向混凝土围堰。

1.1.3、工程地质：1、库区地质：德山水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。

2、坝址地质：ⅰ地貌：坝址位于扬查子村南300m处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约300～400m上下游两公里范围内，河道S 形拐弯，主河槽位于右岸。

枯水期河床宽约100m，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。

右岸坡度较陡约60°左右，左岸较缓坡角为25～36°，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自700～710m。

三级阶地与缓坡相接直达山顶。

覆盖层厚度为7～12m的砂砾卵石冲积层。

ⅱ岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。

第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片麻岩。

具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185m左右。

3、构造：坝址处虽然断层、裂隙较多，但大部分规模较小对工程影响不大，坝址区地震基本烈度为VI度。

1.1.4、水文分析：1、年径流：上游E测站多年平均年径流量为24.5亿m3，占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。

丰水年时占全年5060%，枯水年占30～40%，而且年际变化也很大。

2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水。

其中1883年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400～27400m3/s，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800m3/s。

洪峰历时三天左右，由频率分析法求得。

表1 重现期所对应的洪峰流量、洪量值表2 枯水期洪水过程线（时段：9月1日至次年6月30日频率：5%）表3 设计洪水过程线表流量：m3/s表4 水位一库容关系表1.1.5、泥沙本流域泥沙颗粒较粗，中值粒径0.0375mm，全年泥沙大部分来自汛期七、八月份，主要产于一次或几次洪峰内且年际变化很大，由计算得，多年平均悬移质输沙量为1825万吨多年平均含沙量7.45Kg/ m3。

推移质缺乏观测资料。

可计入前者的10%，这样总入库沙量为2010万吨。

厂房坝段淤沙高程以695.0m计，其余坝段以710.00m计，淤沙浮容重：9.5kN/m3，淤沙内摩擦角18°。

1.1.6、气象：库区年平均气温为10℃左右，一月份最低月平均产气温为零下6.8℃，绝对最低气温达零下21.7℃(1969年)，7月份最高月平均气温25℃，绝对最高达39℃(1955年)，多年平均气温见表5。

表5 多年平均气温见下表本流域无霜期较短(90～180天)冰冻期较长(120～200天)，坝址附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70～100天，冰厚0.4～0.6m，岸边可达1m，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5m/s，水库吹程D=3公里。

流域内多年平均降雨量约为400～700mm，多年平均降水天数及降水量见表6。

表6 多年月平均降水天数及降水量表1.1.7、水文地质坝基的透水性总的看来不大，但不均一，主要决定断裂发育程度和性质，在平面上，一级阶地基岩透水性大于其它地貌单元。

左岸坝头地下水位埋深大于75.96m，高程低于700.18m，右岸坝头地下水位相对稳定，高程为700.49~700.85m。

相对隔水层(q≤3Lu)埋深：左岸25.7~72.2m（高程614.03~724.69m），右岸20.60~45.65m（高程662.79~664.07m），河床17.35~59.30m（高程626.86~654.97m）。

1.1.8、建筑材料：坝址附近主要砂石料场有七处，储量足以建坝，各料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用。

且无大量的粘性土及砂壤土料，可供围堰防渗材料之用。

1、岩（土）体物理力学参数建议值根据本工程的工程地质条件，同时类比其它工程，提出坝基岩（土）体力学参数建议值如下：（1）结构面抗剪断强度建议值钙质、铁锰质充填结构面：f’=0.55~0.60，c’=0.10~0.15Mpa；夹岩屑结构面：f’=0.45~0.50，c’=0.10~0.15Mpa；岩屑夹泥结构面：f’=0.35~0.40，c’=0.05~0.10MPa （如f1、f2、f4、f8、f9、f11、f15、J1、J2等）（2）岩体承载力、抗剪断强度及变形模量建议值见表7表7 岩体承载力、变形模量及抗剪断强度建议值（3）岩体冲刷系数建议值根据不同岩（土）体抗冲刷能力，冲刷系数建议值见表8。

表8 基岩冲刷系数建议值2、混凝土材料参数（1）大坝混凝土强度标准值见表9表9 坝体混凝土强度标准值(2) 混凝土容重：除厂房上部结构取2500kg/m3外，其余取2400kg/m3。

(3) 混凝土极限拉伸值：常态混凝土取0.85×10-4，碾压混凝土取0.70×10-4。

1.1.9、交通条件：对外交通在右岸，公路、铁路均距坝址较近，略加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。

1.1.10、施工作业天数，根据本地区气温及降雨等自然条件统计如表10。

表10 全年有效施工天数统计1.1.11、工程总工期为6年。

1.1.12、其它：施工期下游无供水要求，无须考虑通航、过木问题。

十三、主要建筑物特征水位及流量表表11 主要建筑物特征水位及流量见表1.2 、综合说明2.坝型坝址选择2.1坝型选择由项目实训基本资料可得出此次设计的为混凝土重力坝。

2.2工程等别确定由项目实训基本资料可得总装机容量为110万KW，由水位库容关系表可得出最大库容为3.015亿立方米由下表可得次重力坝为Ⅱ等工程，大（2）型，同时也能查出主要建筑物为2级建筑物。

3.坝体布置3.1溢流坝段布置溢流重力坝简称溢流坝，既是挡水建筑物，又是泄水建筑物，已布置在主河槽内。

溢流面要求有较高流量系数，同时不产生空蚀。

坝下要设置消能工，应考虑地形、地质、枢纽布置和水流条件，比较选定其形式和尺寸。

一般溢流坝与电站坝分列布置，当河谷狭窄时，也可布置电站厂房顶溢流。

3.2泄水孔坝段布置在进行坝体布置时，首先要考虑溢流坝和泄水孔口的位置，要满足泄洪与放水的需要，并与下游平顺连接，不致淘刷坝基、岸坡和相邻建筑物基础。

泄水孔口高程和尺寸应根据水库调洪计算和水力计算，结合闸门和启闭机条件确定非溢流坝段布置3.3非溢流坝段布置非溢流坝段布置在主河槽两侧紧接溢流坝段。

4.非溢流坝设计 4.1、剖面尺寸拟定 4.1.1、坝基面高程确定由附图可得出河谷最低高程为690.00m ，由于覆盖层厚度为7—12m 的砂砾卵石冲击层，且其下岩层呈厚层块状，质地均一，岩性坚硬，抗风化力强，工程地质条件较好，所以只需开挖7—12m 的覆盖层，此次平均开挖10m ，所以坝基面高程为680.00m 。

4.1.2、坝顶高程确定为了交通和运用管理的安全，非溢流重力坝的坝顶高于校核洪水位，坝顶上游的防浪墙顶的高程应高于波浪高程，其与设计洪水位或校核洪水位的高差Δh 由下式确定：Δh=h 1%+h z +h c （（1—1）式中Δh —防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差，m ； h 1%—超值积累频率为1%时波浪高度，m ；h z —波浪中心线高出正常水位或校核洪水位的高度，m ； h c —安全超高，m ，可查规范得 官厅公式如下：3120121020l V gD V 0076.0V gh ）（-= （m ） （1—2） 75.312015.21020V gD V 331.0V gL ）（-= （m ） （1—3） 式中V 0—计算风速；D —风区长度（有效吹程），m 。

LH2cthLh h 2l z ππ=（1—4） 式中H —坝前水深，m 。

式中χχχχχ---+=ee e e cth 官厅公式所得波高h l 累计概率为5%，适用于V 0＜20m/s ，D ＜20km,且gD/V02=20—250的情况。