目录第一章基本资料 (1)第二章坝体坡面拟定 (7)第一节坝体坡面拟定……………………………………………………7第二节荷载计算…………………………………………………………10第三章抗滑稳定分析 (13)第四章应力分析 (15)第五章细部结构设计 (16)第六章地基处理与两岸连接 (24)第一节地基处理 (24)第二节重力坝与两岸连接 (26)第一章基本资料(一)工程概况顺河水量丰沛,顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄,并处于低山丘陵区,最窄处仅10余公里。
通过礼河、洲河及输水渠道,可通向唐山市;经还乡河、陡河可通秦皇岛市。
为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水,国家决定修建顺河水库。
顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处,坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上,控制流域面积33700平方公里,总库容为25、5亿立方米。
水库距迁西县城35公里,有公路相通。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成,水库主要任务就是调节水量,供天津市与唐山地区工农业及城市人民生活用水,结合引水发电,并兼顾防洪要求,尽可能使其工程提前竣工获得收益,尽早建成。
根据水库的工程规模及在国民经济中的作用,枢纽定为一等工程,主坝为I级建筑物,其她建筑物按II级建筑物考虑。
(二)水文分析(1)、年径流:顺河水量较充沛,顺河站多年平均年径流量为24、5亿立方米占全流域的53%,年内分配很不均匀,主要集中在汛期七、八月份。
丰水年时占全年50~60%,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,由红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。
(3)、泥沙:本流域泥沙颗粒较粗,中值粒径0、0375毫米,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、45公斤/立方米。
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。
淤砂浮容量为0、9吨/立米,内摩擦角为12度。
淤砂高程157、5米。
(三)气象库区年平均气温为10℃左右,一月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),本流域无霜期较短(90—180天)冰冻期较长(120—200天),顺河站附近河道一般12月封冻,次年3月上旬解冻,封冻期约70—100天,冰厚0、4—0、6米,岸边可达1米,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、5米/秒,水库吹程D=3公里。
(四)工程地质库区地质:顺河水库、库区属于中高山区,河谷大都为峡谷地形,只西城至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄,断续出现不对称,区域内无严重的坍岸及渗透问题。
第四大岩层(Arl4)为角闪斜长片麻岩。
具粗粒至中间细粒千状花岗变晶结构,主要矿物为斜长石、石英及角闪石,本岩层体厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好,总厚度185米左右。
岩石物理力学性质:岩石容重2、68—2、70吨/立米,饱与抗压强度,弱风化与微分化岩石均在650公斤/厘米2以上,有的可达1100公斤/厘米2以上,混凝土与岩石的摩擦系数微分化及弱风化化下部,可取f=1、10、c=7、5kg/cm²。
地震:库区附近历史地震活动较为频繁,近年来微繁。
弱震任不断发生,其中1936年与1976年两年内发生6度左右地震,1977年6月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定,水库的基本烈度为6度,考虑到枢纽的重要性,与水库激发地震的可能性拦河坝设防烈度采用7度。
(五)枢纽建筑物特性指标项目单位指标备注水位校核洪水位米227、2 设计洪水位米225、7 正常蓄水位米224、7 汛期限制水位米216、0 死水位(发电) 米180、0 校核洪水位尾水位米156、8 设计洪水尾水位米152、0 正常尾水位米138、4库容总库容亿立米25、5 计入十年淤积调洪库容亿立米7、4兴利库容亿立米19、5共用库容亿立米5、6死库容亿立米4、2 计入十年淤积坝型混凝土重力坝坝顶溢孔数孔19堰顶高程米闸墩的中墩厚度为3米每孔净宽米15、0工作闸门尺寸米米1515 弧形钢闸门启闭机(2)台19 固定式卷扬机设计洪水下泄能力32300校核水位下泄量42900 限泄275003泄水孔进口底高程米160、0 弧形闸门底孔数目孔 4工作阀尺寸米*米5*7启闭机台 4设计水位泄水能力米^3/秒4340校核水位泄水能力米^3/秒4430电站引水道水管道进口高程米170、0 三条引水管道管线长度米121、0管径米5、0最大引水流量米³/秒104 每条引水道工作阀门米*米3-5*7工作阀门启闭机台 3平板检修闸门米*米5*8、5检修门启闭机台 1 400/25吨门机电主厂房尺寸长*米*米72*19、1*39、(六)坝型、坝址选择(1)坝型选择坝址地形地质条件,河谷断面比较宽浅,两岸不对称,坝址区域为花岗岩结构,岩体就是厚层块状,质地均一,抗风化强,工程地质条件好,覆盖层及风化层较薄弱。
建筑材料:经勘测,坝址附近有丰富的砂石料,但缺土料,只有很薄的表层堆积物。
根据以上情况进行综合分析如下:拱坝方案:河谷断面宽浅,不就是V字型,两岸不对称,没有合适的地质条件,故该方案不可行。
土石坝方案:坝址付近没有适宜的地形像溢洪道,若开挖溢洪道,则开挖量较大,并且当地土料比较缺乏,故也不可取。
重力坝方案:混凝土重力坝与浆砌石重力坝都不能充分利用当地的自然条件,泄洪问题容易解决,施工容易。
浆砌石重力坝虽然节约水泥用量,但不能实现机械化施工、施工方便、速度快、缩短工期,故本工程采用混凝土重力坝。
(2)坝址选择:经地形、地质勘测,综合考虑地质条件、施工条件、综合效益等情况,坝址位于迁西县杨岔村的顺河流上,控制流域面积33700平方公里,总库容25、5亿立方米,水库距迁西县城35公里,有公路相通。
(七)枢纽总体布置方案选择水库枢纽由主坝、电站及泄水孔等组成(1)溢流坝的布置:溢流坝的位置应使下泄洪水、排水时能与下游平顺连接,不致冲刷坝基与其她建筑物,溢流孔孔数19孔,净宽15米,中墩厚3米。
(2)导流底孔布置:导流底孔宣泄期的流量一般应考虑与永久建筑物相组合,做到一孔多用,导流底孔孔数为4,宽44米。
(3)电站坝段布置:水电站厂房尽量布置在靠近用户的岸,且要布置在使出力最大的一岸,电站坝段48米,由3台水轮发电机组。
(4)挡水坝段布置:非溢流坝一般布置在河岸部分与岸坡相连,非溢流坝与溢流坝或其她建筑物连接处,用导墙、变强隔开。
根据以上原则及尺寸,经分析1/2方案可选择,即:方案一挡水坝溢流泄水溢流坝水电站挡水坝坝坝方案二挡水溢流有孔坝坡挡水坝坝坝方案一、方案二比较方案一:泄水孔布置在中间,在水库建成以后,它将承担排沙、放空水库使用,不就是频繁使用,且开挖量大。
方案二:溢流坝在中间,下泄洪水时,可以与主河槽水平顺连接且开挖量不大,故可采用。
工程开挖量不大,且溢洪道泄水与主河槽平顺相连。
第二章坝体坡面拟定第一节坝体坡面拟定(一)坝体坡面拟定从地形图可得拦水坝段的最底部高程为127、5米,故可据此确定最大坝高河坝顶高程。
（1）坝顶高程应高于交河洪水位,把顶上游防浪墙顶高程高于波浪高程,其与设计洪水位或校核洪水位的高差△h由下式确定:△h=h1%+h z+h c其中:△h----防浪墙顶呈设计洪水位或校核洪水位高差mh1%---累计频率为1%时波浪高度mh z----------波浪中心线高出设计洪水位或校核洪水位高度mh c----------安全超高由设计枢纽工程为一等,主坝为Ⅰ级建筑物,故计算的非溢流坝为Ⅰ级建筑物,查《混凝土重力坝设计规范》得安全超高,设计洪水位时为0、7m,校核洪水位时为0、5m。
坝顶上游防浪墙顶高程=设计洪水位+△h设坝顶或防浪墙顶高程=校核洪水位+△h校a:设计洪水情况风区长度D=3公里,计算风速V0设计洪水情况下取的年平均风速的1、5倍,为V0=12、5*1、5=18、75m/s、由于gh5%/ V02=0、0076 V0(1/-12)(gD/V02)1/3 V02/g得h5%=0、0076* 18、75(1/-12)(9、81*3000/18、752)1/3=0、94m由gl/ V02=0、331 V0-1/2、15(Gd/ V02)1/3、75得L=9、89m波浪中心线呈计算水平的高度h8=hl2/Lcth2H/L 因H>L cth2H/L≈1、0 h1%=1、15mh8=h/L=3、14*1/9、89=0、426m因主坝为Ⅰ级建筑物,故取设计安全超高hc=0、7m坝顶高程=225、7+2、29=227、99mb校核洪水位情况风区长度D=3公里,计算风速V0在校核洪水位情况的平均最大风速V0=12、5m/s波高:h5%=0、0076 *12、55(1/-12)(9、81*3000/12、52)1/3=0、56m波长:L=0、331 V0-1/2、15(Gd/ V02)1/3、75*12、52/9、8=6、59m波浪中心线至计算水位高度h8=hl2/Lcth2H/L 因H>L cth2H/L=1、0 h1%=1、24*0、563=0、698m h8=hc2/L=3、14*0、6982/9、89=0、232m因主坝为Ⅰ级建筑物,故取校核安全超高hc=0、5m△h校= h1%+h8+h c=0、698+0、232+0、5=1、43 m取上述两种情况坝顶高程中的最大值,并取防浪墙高为1、2m,所以实际坝顶高程为228、63-1、2=227、43m取227、5m。
(二)坝顶宽度坝顶宽度一般为坝高8%～10%,并考虑交通要求,坝顶宽度取10m,满足Ⅰ级建筑物坝顶宽度10～15m要求。
(三)坝面坡度考虑利用部分水重增加其抗滑稳定,据工程实践,上游边坡系数一般取n=0、2,下游坝坡m=0、75、(四)上下游起坡点位置确定上下游起坡点、位置综合应力控制标准与发电引水管、泄水孔等建筑物的进口高程来确定。
一般起坡点在坝高的1/3～2/3附近,下游起坡点的位置距坝顶的实用剖面形式,坝顶宽度结合坝基本剖面得到。
根据实际情况,设计上游坝坡起点高程取185m,下游起坡点高程取214、2m。
(五)坝体防身排水据上述尺寸得坝最大宽度为86、5米,分析基本条件,要求防渗帷幕与排水廊道,灌浆廊道尺寸定为3m*2、5m,廊道底部高程为132、5m,距基岩面5m,帷幕中心线距上游坝7m,排水孔中心线距离防渗帷幕中心线3、5m,拟设廊道系统、实体重力坝、剖面设计暂不计入廊道影响。