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粘土斜心墙土石坝设计计算书

目录第一章调洪计算..................................................... - 2 - 第二章坝顶高程计算................................................. - 8 - 第三章土石料的设计............................................ - 10 -3.1粘性土料的设计........................................................................ - 10 -3.1.1计算公式......................................................................... - 10 -3.1.2 计算结果........................................................................ - 10 -3.1.3 土料的选用.................................................................. - 11 -3.2 砂砾料设计 (13)3.2.1 计算公式 (13)3.2.2 计算成果 (13)第四章渗流计算 (17)4.1计算方法 (17)4.2.计算断面与计算情况 (17)4.3 逸出点坡降计算: (21)第五章大坝稳定分析 (21)5.1 计算方法 (22)5.2源程序(VB) (23)5.3 工况选择与稳定计算成果 (28)第六章细部结构计算 (28)6.1 反滤层的设计计算: (28)6.1.1 防渗墙的反滤层: (28)6.1.2 护坡设计: (29)第七章隧洞水力计算 (30)7.1 设计条件 (30)7.2 闸门型式与尺寸 (31)7.3平洞段底坡 (31)7.4 隧洞水面曲线的计算: (31)第八章施工组织设计 (37)8.1 施工导流计算 (37)第一章调洪计算主要建筑物为2级,次要建筑物为3级,临时建筑物为4级。

正常运用(设计)洪水重现期100年;非常运用(校核)洪水重现期200年。

采用隧洞泄洪方案水库运用方式:洪水来临时用闸门控制下泄流量等于来流量,水库保持汛前限制水位不变,当来流量继续加大,则闸门全开,下泄流量随水位的升高而加大,流态为自由泄流。

调洪演算原理采用以峰控制的同倍比放大法对典型洪水进行放大,得出设计与校核洪水过程线.图 1-1拟定几组不同堰顶高程∩及孔口宽度B的方案。

堰顶自由泄流公式Q=Bmє(2g)1/2H3/2可确定设计洪水和校核洪水情况下的起调流量Q起,由Q起开始,假定三条泄洪过程线(为简便计算,假设都为直线),在洪水过程线上查出Q泄,并求出相应的蓄水库容V。

根据库容水位关系曲线可得相应的库水位H,由三组(Q泄,H)绘制的Q~H曲线与由Q=Bmє(2g)1/2H3/2绘制的Q~H曲线相交,所得交点即为所要求的下泄流量及相应水位。

方案一:∇=2811m, B=8m起调流量232H g mB Q ξ=起=0.8⨯0.502⨯8⨯81.92⨯⨯9.623=370.19 m 3/s 设计洪水时:Q 设 =1680 m 3/s 计算Q ~H 曲线列表如下:表1-1Q ~H 曲线与Q=Bm є(2g)1/2H 3/2 的交点为:Q 泄 =490.0m 3/s ,H=2825.5 m校核洪水时: Q 校=2320 m 3/s 计算Q ~H 曲线列表如下:表1-2图1-2Q ~H 曲线与Q=Bm є(2g)1/2H 3/2 的交点为:Q 泄 =555.0m 3/s ,H=2826.6 m 。

方案二:∇=2814m, B=8m起调流量232H g mB Q ξ=起=0.8⨯0.502⨯8⨯81.92⨯⨯9.623=423.29m 3/s 设计洪水时:Q 设 =1680 m 3/s 计算Q ~H 曲线列表如下:表 1-3Q ~H 曲线与Q=Bm є(2g)1/2H 3/2 的交点为:Q 泄 575.0m 3/s ,H=2821.0m校核洪水时: Q 校=2320 m 3/s 计算Q ~H 曲线列表如下:表 1-4图 1-3Q ~H 曲线与Q=Bm є(2g)1/2H 3/2 的交点为:Q 泄 =665.0 m 3/s ,H=2822.2m方案三:∇=2808m, B=8m起调流量232H g mB Q ξ=起=0.79⨯0.5⨯8⨯81.92⨯⨯10.523=476.2 m 3/s 设计洪水时:Q 设 =1680 m 3/s 计算Q ~H 曲线列表如下:表 1-5Q ~H 曲线与Q=Bm є(2g)1/2H 3/2 的交点为:Q 泄 =650.0 m 3/s ,H=2820.9m校核洪水时: Q 校=2320 m 3/s 计算Q ~H 曲线列表如下:表 1-6图 1-4Q ~H 曲线与Q=Bm є(2g)1/2H 3/2 的交点为:Q 泄 =760.0 m 3/s ,H=2822.0m方案四:∇=2809m, B=8m起调流量232H g mB Q ξ=起=0.81⨯0.5⨯8⨯81.92⨯⨯9.523=420.2 m 3/s 设计洪水时:Q 设 =1680 m 3/s 计算Q ~H 曲线列表如下:表 1-7=665.0m3/s,H=2821.0m Q~H曲线与Q=Bmє(2g)1/2H3/2 的交点为:Q泄校核洪水时: Q=2320 m3/s校计算Q~H曲线列表如下:表1-8图 1-5=760.0m3/s,H=2822.0m Q~H曲线与Q=Bmє(2g)1/2H3/2 的交点为:Q泄第二章 坝顶高程计算风壅水面高度e=βcos 22mgH D KW (2-1) 式中 e----计算点处的风壅水面高度,m ;D----风区长度,m ;K----综合摩阻系数,取3.6610-⨯;β----计算风向与坝轴线法线的夹角,(22.5°)波浪平均波高和平均周期gh/W 2 =0.0076W -1/12(gD/ W 2)1/3 (2-2) gL m /W 2=0.331W -1/2.15(gD/ W 2)1/3.75 (2-3)式中 h,gD/W 2 在20~250之间,为累积频率5%的波高h 5,gD/W 2 在250~1000之间,为累积频率10%的波高h 10,累积频率P 的波高h p 与平均波高h m 的比值可由表查到。

平均波浪爬高m m w m L h mK K R 21+=∆ (2-4)设计波浪爬高值应根据工程等级确定,2级坝采用累积频率为1%的爬高值. 正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算: 式中 Rm ——平均波浪爬高m ——单坡的坡度系数,若坡角为a,即等于cotaK △——斜坡的糙率渗透性系数,根据护面类型查规范得0.78Kw ——经验系数,查规范得1.01.坝顶超高y=R+e+A (2-5) 式中y ——坝顶超高R ——最大波浪在坝坡上的爬高,m (按规范二级大坝设计情况为1.0,山区丘陵去校核情况0.5)e ——最大风壅水面高度A ——安全加高(按规范二级大坝设计情况为1.0,山区丘陵校核情况0.5) 2.坝顶高程 计算结果见表2-1表2-1 坝顶高程计算成果图项目设计+正常运用正常+正常运用校核+非常运用正常+非常运用+地震上游静水位2824.7 2823.6 2825.6 2823.6河底高程2750 2750 2750 2750 坝前水深Hm 74.7 73.6 75.6 73.6 吹程D 15000 15000 15000 15000 风向与坝轴线夹角β22.5 22.5 22.5 22.5 风速w 21 21 14 14 平均波长Lm17.00191 17.00191 11.32748 11.32748平均波高hm1.07525 1.07525 0.647732 0.647732护坡粗糙系数K△0.78 0.78 0.78 0.78上游坝面坡脚m 2.75 2.75 2.75 2.75经验系数kw1 1 1 1平均波浪爬高Rm1.139719 1.139719 0.722036 0.7220361%波浪爬高R1%2.541573 2.541573 1.610139 1.610139安全超高A 1 1 0.5 1风浪引起坝前壅高e 0.015012 0.015236 0.006592 0.006772 超高y 3.556585 3.556810 2.116732 2.616911 坝顶高程2828.257 2827.157 2827.717 2826.217坝高78.25659 77.15681 77.71673 76.21691坝顶高程沉陷后0.3%2828.491 2827.388 2827.95 2826.446 沉降后坝高78.49135 77.38828 77.94988 76.44556 坝顶高程2829m,坝高79m。

第三章土石料的设计3.1粘性土料的设计3.1.1计算公式粘性土料的填筑密度以压实干容重为设计指标,并按压实度确定:P = γd /γdmax(3-1)式中:P——填土的压实度;γd——设计填筑干容重;γdmax——标准击实试验最大干容重。

对Ⅰ、Ⅱ级坝和各种等级的高坝P应不低于0.98~1.00;对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级坝(高坝除外)应不低于0.96~0.98。

设计最优含水量取在塑限附近略高于塑限,可用下式拟定:ω= ωp +ILIp(3-2)式中ωp——土料的塑限含水量,以小数计;Ip——土料的塑性指数,以小数计;IL——土料的液性指数,亦称稠度,高坝可取-0.01~0.1,低坝可取0.10~0.20。

粘性土料实际所能达到的设计干容重为:γd= γs(1-V a)/(1+wγs/γ0) (3-3)式中: Va——压实土体单位体积中的含气率,粘土0.05,壤土0.04,砂壤土0.03;γs——土粒容重;ωOP——填筑含水量。

要乘以m才可作为设计干容重。

再用下式校核γd≥1.02~1.12(γd)o (3-4)式中:γd——设计干容重;(γd )o——土场自然干容重。

3.1.2 计算结果粘性土料设计的计算成果见表3-1。

3.1.3 土料的选用上下游共有5个粘土料场,储量丰富。

因地理位置不同,各料场的物理性质,力学性质和化学性质也存在一定差异,土料采用以“近而好”为原则。

粘粒含量为15%~40%之间,均满足。

规范指出粘土的渗透系数大于10×10-6 cm/s,所有料场均满足要求。

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