第二部分设计计算书目录1 坝顶高程确定 (1)1.1 计算超高Y (1)1.1.1 计算波浪爬高R (1)1.1.2 计算坝前壅水位的高度e (2)1.1.3 安全加高A (2)1.1.4 对于正常运行情况的计算 (2)1.1.5 对于非常运用情况的计算 (3)1.1.6 超高计算结果表 (4)1.1.7 坝顶高程计算结果表 (4)2 土坝的渗透计算 (5)2.1 参数取值 (6)2.2 计算公式 (6)2.3 浸润线绘制 (7)2.3.1 Ｉ断面（170m高程）： (7)2.3.2 II断面（200m高程） (8)2.3.3 III断面（230m高程） (9)2.4 全坝长的总渗流量 (10)3 稳定计算 (11)3.1 计算方法与原理 (11)3.1.1 确定定圆心位置 (11)3.2.2 计算步骤 (12)3.2 计算过程 (14)3.3稳定成果分析 (17)4 泄水隧洞 (18)4.1 工程布置及洞径确定 (18)4.1.1 工程布置 (18)4.1.2 洞径确定 (18)4.2 高程确定 (19)4.3 隧洞设计 (19)4.3.1 平压管 (19)4.3.2 通气孔 (20)4.3.3 渐变段 (21)4.3.4 洞身段 (21)4.3.5 出口段 (22)4.3.6 消能设置 (22)4.3.7 消能计算、 (22)4.3.8 水力计算 (25)4.4 隧洞的衬砌设计 (26)4.4.1 衬砌类型的选择 (26)4.4.2 计算断面的选择 (27)4.4.3 拟定厚度 (27)4.4.4 计算各种荷载产生的内力 (27)4.4.5 荷载组合 (30)4.4.6 配筋计算抗裂验算 (31)4.4.7 灌浆孔布置 (31)第一章 坝顶高程确定因土石坝不允许漫顶溢流,要求坝顶距上游静水位必需有一定的超高,超高值由下式确定:Y=R+e+Aβcos 22gh D kv e =式中:R —最大浪在坝坡上的爬高； e —最大风壅水面高度；k —综合摩住阻系数,k=3.6×10-6； H —坝前水深；β—风向与坝轴线的夹角；V 、D —计算风速（在设计洪水位时，V 取2倍的平均风速；在校核洪水位时，取最大风速）和吹程；A —安全加高；(对于本设计:查课本P222表5-1得:正常运行取A=1.00;非常运行取A=0.50) 1.1 计算超高YY=R+e+A1.1.1 计算波浪爬高R波浪爬高按蒲田试验站公式计算.先计算平均爬高R ,再计算设计爬高R, 平均爬高按下式计算：R =45.0220018.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=v gD gv h25h λ=式中：R －—平均波浪爬高h ——平均波高λ——平均波长 m ——单坡的坡度系数K ——斜坡的糙率渗透性系数,根据护面类型由表A.1.12-1查得根据枢纽的基本情况,确定水库采用砌石护面,查《碾》表A.1.12-1得与坝坡粗糙率有关的系数K =0.75～0.8,采用0.8知风速16×2=32m/s 坝前水深256.00-170=86m,取g 为9.81m/s2,求得无量纲,32 1.10179.8186v gh ==⨯，查规范《碾》表A.1.12-2得经验系数k w =1.02，取风向与坝轴线垂线的夹角为0º查规范表V.1.15得折减系数k β=1,初拟定坝坡m=2,又知吹程D=2.5×103m. 1.1.2 计算坝前壅水位的高度eβcos 22ghD kv e =1.1.3 安全加高A查课本P222表5-1得:正常运行取A=1.00;非常运行取A=0.50 1.1.4 对于正常运行情况的计算A ：爬高R 的计算： 平均坡高：h =0.0018×322/9.81×(9.81×2500/322)0.45=0.784m平均坡长：λ=25×0.784=19.612 m将上式各值代入R =得:1.431R m ==根据爬高值累积概率P 按工程等级给来确定,对该枢纽Ⅱ级土石坝取P=1%的爬高值R 1% ；根据h =0.784m, H=86m,得0.7840.00986h H ==,查规范《碾》表 A.1.13得23.2=R R，则：R=2.23R =2.23×1.431=3.191m 。
B ：计算坝前壅水位的高度C ：安全加高，按Ⅱ级坝和正常运用情况查规范表5.3.1,A=1.正常运用情况下坝顶超高为Y=3.191+0.0055+1=4.197mD ：正常运用条件下的坝顶高程及坝高为： 设计洪水位：254.75+4.197=258.947m坝顶高程：258.947-1=257.947m （取防浪墙高为1米） 坝高：257.947-170=87.947m 1.1.5 对于非常运用情况的计算A ：爬高R 的计算45.0220018.0⎪⎭⎫ ⎝⎛=v gD gv h=0.0018×162/9.81(9.81×2500/162)0.45 =0.366mh 25=λ=25×0.366=9.15m 同样0.668R m ==又0.3660.00486h H == 及2.23RR= R=2.23R =2.23×0.668=1.490m B ：计算坝前壅水位的高度2623.610162500cos 0.00134229.8186kv D e mgh β-⨯⨯⨯===⨯⨯C ：安全加高，按Ⅱ级坝和非常运用情况查规范表5.3.1,A=0.5.非常运用情况下坝顶超高为Y=1.467+0.00134+0.5=1.981mD:非常运用条件下坝顶高程为 校核：256.45+1.981=257.981 m 坝顶高程：257.981-1=256.981 m 坝高：256.981-170=86.981 m 1.1.6 超高计算结果表1.1.7 坝顶高程计算结果表大值257.947m ，所以确定坝顶高程为257.947m ，则坝高为87.947m 。
以坝高的0.4%为预留沉陷值,则施工高程为257.947+87.947×0.4%=258.299m第二章 土坝的渗透计算土石坝的渗流计算主要是为了确定坝体的浸润线的位置，为坝体的稳定分析和布置观测设备提供依据；同时确定坝体与坝基的渗透流量，以估算水库的渗漏损失，而且还要确定坝体和坝体渗流区的渗透坡降，检查产生渗透变形的可能性，以便采取适当的控制措施。
目的在于：为稳定分析时，划分饱水区提供依据。
确定对稳定有影响的渗流作用力； 进行坝体防渗体布置和土料选择； 渗流计算包括以下水位组合情况： 上游正常蓄水位与下游相应的最低水位； 上游设计洪水位与下游相应的水位； 上游校核洪水位与下游相应的水位； 库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。
（说明：本设计计算第二种情况为例，其他三种情况只在数值方面区别于第二种情况，计算方法和步骤完全一样。
故不做重复劳动，在稳定计算里也只取此种情况进行计算。
重在掌握计算方法和步骤，实际工程设计需对各种情况进行计算和校核，不可效仿）断面选择:根据坝址处地质条件和下游是否有水情况,取三个高程,四个分段.如图:IIIIIIIIIIII775659428177745547渗流计算示意图I断面(170m高程)II断面(200m高程)III断面(230m高程)如下面示意图：2.1 参数取值Ke =3×10-8m/s,K=2×10-4m/s,KT=4.5×10-8m/sKe为心墙的渗透系数;K为坝体的渗透系数;KT为坝基的渗透系数.2.2 计算公式上游设计洪水位254.75m，下游相应最高水位为176.43m；由于河床平均比降为11.62%.而引水洞均不往坝址处排水,只有泄洪洞在洪水期间向下游宣泄洪水，所以坝址下游水位可看为零。
且K/KT=4444>100,视地基为不透水地基.无须设置截水槽.所以所有断面都采用：下游无水无截水槽心墙土坝的渗流计算公式通过心墙的渗流量：221e eH h q K 2δ-= 通过下游坝体渗流量：2eh q K2L =由于通过心墙的渗流量等于通过下游坝体及坝基的渗流量，故解方程求得q 及h e ,浸润线方程y =，其中2e h q K 2L =。
2.3 浸润线绘制2.3.1 Ｉ断面（170m 高程）：下游无水，按下游无水无截水槽心墙土坝的渗流计算公式计算。
H 1=84.75mδ=(4+34.78)/2=19.39由设计图计算得L=184.5m 。
计算得出单宽流量和逸出点高程： h e =3.1995m ；q=5.548×10-6m 2/s 则浸润曲线为：2.3.2 II断面（200m高程）下游无水，按下游无水无截水槽心墙土坝的渗流计算公式计算。
=54.75mH1δ=(4+24.15)/2=14m由设计图计算得L=115m。
则按公式求得h=1.9155m ;q=3.191×10-6m2/se则浸润曲线为：2.3.3 III断面（230m高程）下游无水，按下游无水无截水槽心墙土坝的渗流计算公式计算。
=24.75mH1δ=(4+13.47)/2=10.7m由设计图计算得L=56m。
则按公式求得h=0.7671m ;q=1.051×10-6m2/se则浸润曲线为：2.4 全坝长的总渗流量总渗流量公式为：11122233344455566671Q [q L (q q )L (q q )L (q q )L (q q )L (q q )L q L ]2+=++++++++++列表计算如下第三章稳定计算3.1 计算方法与原理土石坝发生稳定破坏时，将带来严重后果，甚至垮坝，土石坝稳定分析的目的就是核算土石坝在自重等各种情况下的孔隙压力和外荷载作用下，坝坡是否稳定、经济，对心墙坝来说，滑动面往往接近圆弧，滑裂曲面线在坝顶接近于垂直，在岩基上接近于坝坡底部处渐趋于水平；因此，心墙坝的滑裂面初定为圆弧面，根据水工建筑物和经验采用圆弧法分析坝坡稳定是较为合符实际。
先假定一系列圆心位置及半径不同的圆柱面.作为可能的滑裂面,对每一滑裂面计算坍塌滑体,即各种力对圆心和力矩,并分别归为抗滑力矩Mr和滑动力矩MS,两者的比值即该滑裂南的安全系数K=Mr/MS.一系列圆心位置作出许多可能滑裂面将得出许多相应的K值.从中求出一个最小值Kmin,若Kmin满足要求,则坝体稳定,反之,修改坝坡重新计算,直到满足要求为止。
3.1.1 确定定圆心位置在下游坡中点作一铅垂线,半在该点作另一直线与坡面成85°角,并以G为圆心,R1和R2为半径分别做弧,交以上两条直线成一扇形,上般情况下,最危险滑裂面圆心位置大致在此扇形面积内, R1和R2之值随坡度而变,由《水工建筑物》表4-8查得R1=0.75, R2=1.75。