片上水库工程地质条件毕业设计

'片上水库工程地质条件毕业设计目录1基本资料11.1流域概况11.2气象11.3洪水11.4年径流11.5泥沙21.6特征水位及库容21.7兴利调节31.8汛后最高蓄水位41.9水电站41.10水库淤积51.11水库淹没61.12工程地质条件61.13库区渗漏问题71.14坝址工程地质条件71.15其他建筑物的工程地质条件81.17工程等级及地震烈度111.18其他数据111.19枢纽主要技术指标111.20坝轴线河谷断面图132.方案选择142.1枢纽布置142.1.1坝段坝、线选择142.1.2主坝坝型选择142.1.3付坝坝轴线和坝型选择172.1.4溢洪道位置选择172.1.5水电站位置选择182.1.6枢纽总体布置简述192.2溢洪道设计192.2.1结构布置与水力设计192.2.2闸室及泄槽稳定及应力计算202.2.3闸室结构计算202.2.4闸室连接设计及地基处理203溢洪道选择布置213.1概述213.2选型213.2.1底板按闸墩与底板连接方式213.2.2孔口223.2.3闸门223.2.4闸墩22III 3.2.5桥223.2.6底板尺寸与布置223.3闸孔型式设计计算234水力计算244.1过水能力的计算244.1.1过水能力计算目的244.1.2验算开敞式实用堰的泄流能力244.2临界水深244.3泄水过程计算254.3.1设计洪水位情况264.3.2校核洪水情况274.4水面线计算284.4.1陡坡段284.4.2消能段294.4.3挑流段304.4.4水面线计算304.4.5掺气水深的计算344.5消能计算354.5.1消能计算目的354.5.2冲坑计算354.5.3挑距计算365闸室结构设计385.1闸孔型式设计385.1.1闸孔385.2工作桥385.3交通桥395.4检修桥406闸室泄水槽稳定及地基稳定验算416.1概述416.1.1计算任务416.1.2计算工况416.1.3计算单元416.1.4安全控制标准416.1.5计算参数416.2荷载计算426.2.1荷载计算内容426.2.2闸室自重426.2.3水重w436.2.5扬压力446.2.6地震荷载456.3完建期基地压力验算466.3.1目的466.3.2计算466.4正常挡水期抗滑稳定基地承载力验算47III 6.4.1目的476.4.2计算476.5正常挡水期加地震情况下的抗滑稳定验算486.5.1目的486.5.2计算486.6泄水槽与导水墙的计算496.6.1概述496.6.2抗滑稳定验算496.6.3抗倾斜验算506.6.4抗滑稳定验算527溢洪道的构造537.1引水渠构造537.1.1引水渠的布置537.2.控制段构造537.2.1堰面设计537.2.2底板分缝与止水537.2.3防渗设备557.2.4控制段与两岸连接557.3泄槽段构造557.3.1衬砌577.3.2过水表面不平整处的处理577.4消能段构造57英文文献59谢辞68参考文献69III 河北工程大学毕业设计1基本资料1.1流域概况片上水库是河海流域大清河北支流拒马河上的一座大（二）型综合利用水利工程。水库总库容7.16亿立米，死库容0.44亿立米可进行防洪、兴利的调节库容6.72亿立米。拒马河发源于河北省涞源县，流经涞源、易县、涞水山峡地区，至北京房山县张坊镇流入平原，并分南北两支。南拒马河经涞水至北河店与易水汇流至新城白沟镇，北拒马河汇合胡良河、琉璃河后在涿州县东茨村入白沟河，往南流至白沟镇汇合南拒马河后为大清河。拒马河位于太行山东麓，流域面积约10000km2。地形特点，西部为山区，流域面积约5000km2，东部为平原。山区多为石质山区，植被较少，坡度较陡。仅上游涞源以上分水岭处于黄土高原边缘地区。平原河槽较窄，坡度很缓。本流域且为华北暴雨中心所在，因此洪水大，危害较为严重。本工程可为东部平原房、涞、涿灌区的一百多万亩农田灌溉、北京生活及工业用水提供水源。1.2气象本流域处于山区，夏季炎热多雨。附近张坊站平均年降雨量740mm，年平均气温约为11.6℃，年内气温变化较大，最高温度达43.5℃，最低温度-26℃。降雨主要集中在七、八月份，多年平均降雨量470mm，占全年降雨量的65%，七、八月降雨又主要集中在几次暴雨上，特点是强度大，雨量集中。由于天气系统及地形抬升的相互影响，张坊上游的紫荆关一带极易形成暴雨，如1950年8月上旬、1955年8月中旬、1956年、1963年8月上旬均出现日降雨量大于100mm的暴雨。暴雨过程一般为2-3天。1.3洪水本流域洪水均为暴雨洪水，主要发生在七、八月份，一次洪水历时5天左右。较大洪水多是单峰型，陡涨陡落，双峰或多封不多，且为小水年。据实测20年资料统计，洪峰流量最大为9920m3/s（1963年），最小洪水为45m3/s（1965年）相差220倍。三天洪量最大为5.67亿立米（1963年），最小洪量0.08亿立米（1965年）相差77倍（实测洪水系表列从略）。本流域调查到的最大洪水为1801年，经计算得洪峰流量为20000m3/s。考虑到下游为宽阔平原，并有京广铁路经过，大坝为土坝等情况，取19000m3/s作为校核大坝的非常洪水，以校核水位190.1m，取1140m3/s作为设计洪水流量，相应水位186.8m，依次选定泄水建筑物尺寸。69 河北工程大学毕业设计洪水实测资料中，以1963年最大，1956年次之，洪峰流量分别为9920m3/s和4200m3/s，以1963年、1956年的的平均概化过程线为典型，按洪峰流量比值放大计算得设计洪水、校核洪水过程线（见图1.1）。图1.1片上水库设计、校核洪水过程线1.5.4年径流按规划，本水库上游拟建紫荆关水电站，系跨流域水电站。年径流按紫荆关-张坊站区间的径流量计算，紫-张区间年径流量最大为14.55亿立米（1956-1957年），最小为1.27亿立米（1965-1966年），相差11倍，1951-1970年19年系列平均值为5.74亿立米。1.5泥沙本流域泥沙主要集中在汛期，汛期沙量占全年的99%。据实测资料计算，紫-张区间多年平均输沙量为46万吨，推移质占总沙量的20%。经计算，紫荆关水电站建成后，本水库多年平均来沙量为55万吨。1.6特征水位及库容（1）设计洪水考虑到本水库应有一定的防洪库容以拦蓄洪水，若降低洪水位对防洪、兴利效益大为不利，而若提高洪水位，可能降低京-原铁路标准或进行局部改建，协调二者，本水库设计洪水位定位186.8m（P=1%）。（2）校核洪水京-原铁路在拒马河左侧穿越，有十余座桥涵通过库区，桥梁高程最低者为190.44m，墩顶高程为190.26m。考虑在校核洪水时不影响铁路正常通车，校核洪水定位190.1m（P=0.1%），相应库容为7.16亿立米，坝顶高程192.0m（仅供设计参考）。69 河北工程大学毕业设计（3）死水位本水库为综合利用水利枢纽，死水位确定应考虑工业、给水、灌溉、发电等用水要求。工业给水保证程度要求较高，工业给水隧洞进口高程已定为125.0m，本水库电站拟采用的抽水蓄能机组，水轮机最小工作水头为28m，灌溉用水，为了尽量利用水库水量，希望取水口高程低些。考虑以上各用水部门要求，死水位定为130.0m。（4）汛限水位根据下游河道现有行洪能力及有关部门要求，按遇1955年洪水限泄1300m3/s时，洪水不漫滩；遇1963年洪水限泄3000m3/s，不超过现有河道行洪能力；遇到校核洪水时，限泄最大流量7000m3/s；当水位达到190m时，相应最大泄量为18000m3/s。根据上述分级标准和相应洪水过程线，调洪计算按分级控制确定防洪库容，求得设计洪水位以下防洪库容2.98亿立米，设计洪水位至190m为强迫库容0.56亿立米。因此，防洪总库容为3.54亿立米，相应汛限水位为168m。在上述标准下，本水库能使中小洪水尽可能拦蓄，削减洪峰47-70%削减洪量20.8-32.5%。1.7兴利调节防洪、兴利总库容6.72亿立米，其中防洪库容3.54亿立米，汛期可以进行兴利调节的库容3.18亿立米，考虑淤积后，汛期兴利库容为3亿立米。根据规划，本水库工业需水4.0m3/s。农业灌溉毛定额按400m3/亩计算。水库蒸发损失350万立米/年。径流调节依据紫-张区间多年实测径流量（水库多年平均来水量为6.01亿立米），加上紫荆关水电站汛期弃水量（多年平均弃水量为0.27亿立米），进行调节计算。时历法求得调节流量保证曲线及平、枯水年调节流量如图1.2及表1.1所示。69 河北工程大学毕业设计图1.2片上水库流量保证率曲线表1.1调节流量表标准毛调节流量秒立米折合毛水量亿立米净调节水量亿立米工业用水量亿立米灌溉用水量亿立米平水年14.74.634.531.263.27枯水年10.53.313.211.261.95按表1.1调节后，平水年可用于灌溉的水量为3.27亿立米，按毛灌溉定额400立米/亩计算，可灌溉82万亩，遇到枯水年，则可灌溉49万亩。1.8汛后最高蓄水位根据调节计算后分配给灌溉的用水量，结合各月用水比例（表1.2），进行用水的月分配。在9-11月内灌溉用水量不大，一般天然来水略大，故水库可一回蓄一部分。在4-6月份灌溉用水较多，届时天然来水较小，水库水位则逐渐下降，据统计，在19年中有10年消落到死水位，其他年份则高于死水位。对每年汛后水位也有高有低，见表1.3。表1.2各月灌溉用水比例表月份678910111212345全年比例%20120808000122020100表1.3最高蓄水位出现的次数表最高蓄水位/m185m以上184m以上180m以上179m以上172m以上19年中出现的次数12467从表1.3可知蓄水位：在180m以上，多年中出现的次数很少，占19年的21%（即不足5年一次），在179m以上，多年中出现的次数较多，占19年的32%（即近3年一次）后者亦即相应提高了水库蓄水的保证程度，也不会影响水库兴利的效益。因此选定汛后最高蓄水位179m是适宜的，相应汛后兴利库容为4.74亿立米，其中防洪、兴利共用库容1.58亿立米。1.9水电站（1）灌溉给水电站69 河北工程大学毕业设计片上水库库容较大，发电隧洞较短，具有修建水电站的有利条件。另一方面，由于水库的兴利任务，主要是农业灌溉和工业给水，所以发电服从灌溉和给水，在灌溉和工业引水出口各修建一座水电站，利用灌溉和工业供水发电。灌溉给水电站为季节性发电，引水流量33m3/s，采用2台机组，总装机容量1.6万千瓦。由于库水位变化较大，汛后最高蓄水位186.8m，死水位130m，电站尾水位为105.0~109.6m，水头变化范围大，在最大最小水头时，采取提高转速或增大机组容量等措施来解决给水发电问题。（2）工业给水小电站工业给水结合发电，引水流量为4m3/s，装机2台机组，总装机容量2500千瓦，电站尾水高程为110.3m。由于水头变化范围较大，当库水位在149m以下时，机组受最小水头限制不能运行，工业用水用旁通管下泄，机组可在这时进行检修。当库水位在149m以上时，机组均能正常运行。小电站年发电量约1400万度，设备年利用小时数约5600小时。1.10水库淤积片上水库为河道型水库，库水位变幅大，回水末端变化范围大长，来沙量少，而且主要集中在汛期，多年平均含沙量约1kg/m3，库区河道纵坡约为2.5%。由于库水位变幅大，使入库沙量不易集中落淤，参考大伙房丰满等河道型水库淤积形式，本水库定为带状均匀淤积，认为淤积前后的河底比降基本不变，坝前淤积高程按异重流淤沙量确定。水库淤积按50年考虑，上游紫荆关水库未修建前，入库沙量按片上水库全流域来沙量计算，紫荆关水库修建后，按紫荆关-片上区间来沙量加上紫荆关出库沙量计算，本次计算按建库后，前10年全流域来沙量1200万立米，后40年紫荆关建库后，片上水库来沙量为2500万立米，则50年淤沙量为3700万立米，并根据各高程的淤积量，修改库容曲线，见图1.3。69 河北工程大学毕业设计图1.3片上水库水位—库容、面积曲线推移质由于缺乏实测资料，参考大伙房等水库，采用推移质输沙量占总沙量的20%，其淤积范围分配80%在尾部段，20%淤积在有效库容内。1.11水库淹没水库主要由基岩组成，第四纪堆积物不多，故没有坍岸及浸没问题，水库两岸冲沟发育，沟内均有居民点分布，耕地主要分布在阶地上和冲沟边。库区每人平均耕地0.75亩，农作物主要是玉米，其次是小麦、谷子、白薯等。沿库区左岸有京原铁路，张坊至浦洼公路和输电线等穿过。水库淹没面积在校核洪水位190m时为20km2，汛期最高蓄水位179m时为16.3km2。初步调查，需移民12000人，淹没耕地8900亩，淹没公路约30km，输电线约50km。1.12工程地质条件本区除第四系地层外，均为中震旦系，雾迷山组地层（Z2w），分层、厚度及岩性见表1.4。此外尚有燕山期辉绿岩墙侵入体。表1.4地层厚度及岩性编号岩性厚度/m相应坝区分层编号备注Z52w板状、厚层状白云岩夹少量页岩、石英岩、底部为杂色石英砾岩＞400Z42w厚层白云岩180-200Z32w硅质条带灰岩夹硅质白云岩220-25069 河北工程大学毕业设计Z22w硅质条带状、斑点状白云质灰岩（局部变质成大理岩）夹绢云母片岩（在与辉绿岩接触处滑石化）300-400Z2w—ⅢZ2w—ⅡZ2w—Ⅰ本层为坝基地层Z12w厚层硅质白云岩约250辉绿岩和片岩透水性甚微，是本区相对隔水层。本区构造，普遍发育有两组构造裂隙，一组为走向北东70度左右，一组为走向北西300-340度，均为高角度裂隙。本区地震烈度，根据中科院地质研究所鉴定为Ⅶ度。1.13库区渗漏问题在右岸，沿库边有辉绿岩墙从付坝垭口向上游一直延伸到六渡村对岸，自然形成了库区良好隔水墙，辉绿岩分布高程只在局部地段低于库水位（即沈家阉村西的南水沟一带）。170m以下不存在渗漏问题，170m以上与库水接触范围较短，，约为400-500m，渗径约为3km，水头压力小，因此渗漏是很微小的。在左岸，存在库内湾子沟向库外邻谷的渗漏问题。从湾子沟地下水位看，沟的上游高于下游，补给河水，其次湾子沟与邻谷之间分水岭宽度约3-5km，山体内有北东压向性南水沟断层带及部分夹有片岩的直立岩层存在，可起阻水作用，加之本区溶岩不发育，因此向邻谷不会产生大面积渗漏，沿局部裂隙的渗漏量较微小。总观，库区渗漏性质属局部岩溶裂隙性渗漏，但量较小，不致严重影响水库蓄水和效益。1.14坝址工程地质条件（1）河床覆盖层河床宽600余米为第四系冲积砂卵石层所覆盖，厚度一般为15-28m，以卵石层为主。地下水位高程一般105-106m。7个孔的抽水试验资料，渗透系数K最小为24.07m/昼夜，最大739.66m/昼夜，一般为200-500m/昼夜，应作防渗处理。另外，在砂卵石层中，有砂质黏土基细沙夹层，高程一般89-91m，厚度1.5-1.8m，这些夹层顺河方向延伸稍长，以窄条带状分布在河床西侧漫滩边缘。右岸发现有含碎石卵石的砂质黏土层，属岩石的风化残积层，范围不广，厚度一般1-2m，一般位置较深，因此对坝体稳定影响不大，但应摸清具体分布范围，以便确定处理措施。（2）岩溶、渗漏问题69 河北工程大学毕业设计从岩性看，本区灰岩均系硅质和白云质灰岩（白云岩），结晶程度较好，相对不易被溶蚀。据钻孔资料分析，本区岩溶发育，一是在坝址区高程70-90m较多发育，二是在片岩层的上下层面处较多发育，但溶洞很少，也很小。深层岩溶问题是不存在的，主要表现为岩溶裂隙。据压水试验资料统计，单位吸水量算术平均值为3.2升/分，大值平均值为14.5升/分。说明坝基岩石透水性大，对坝基渗漏是不利因素。但在坝下基岩中第2层绢云母片岩，隔水性好，又是防渗的有利条件。据钻孔资料，第2层绢云母片岩在坝下普遍分布，只有厚度变化的差别（厚度3-7m）没有间断现象。因此顺河断层是不存在的。据野外及钻孔资料分析，第2层绢云母片岩，在坝基下是稳定的连续的，并具有良好的隔水性。河床右岸部分，第2层片岩厚度相对较薄，约3m作左右。在砂卵石层下，第2层片岩出露部分风化较严重，帷幕灌浆线应稍靠上游，且应伸入基岩内3-5m，在片岩新鲜处与其相接。两岸帷幕灌浆处理深度，据压水试验资料，左岸应20-60m（伸入基岩中），右岸岩石透水性较小，处理深度可取25m。（3）地下水动态据地下水位观测，坝址区地下水位坡降较小，在右岸为地下水补给河水。但左岸地下水有一“凹陷带”，从钻孔资料看，主要是因为该段为古河床主流线部位，砂砾石层中孤石较多，因而透水性大，致使该段地下水位稍低。考虑两岸地下水位较低，一般工程在106-110m左右，因此存在绕渗问题，建议适当向两岸适当延长帷幕线，以减少绕渗量。特别是右岸，为防止渗流改变工程地质条件，建议筑坝帷幕与溢洪道帷幕相接，使其连成一体。（4）左岸崩—坡积物的工程地质条件左岸坝肩部分，分布有一崩—坡积物，顺河方向长约1000余米，宽约120余米，表面以30°坡倾向河谷。在高程140米处厚度最大，约47米，以上逐渐变薄。坡积物下基岩地形呈阶梯状。坡积物主要为土、碎石及大块石，从表层坑井看，土的含量较多，约占50%形成图夹碎石和块石，碎石、块石不起骨架作用，只局部地段块石较多。经试验分析知，属中等失陷性，浸水下沉问题不严重，但厚度较大，总下沉量也是不小的。野外试验变形模量值（算术平均值）为681kg/cm2，压缩性不严重。渗透系数为10-3cm/s，下部透水严重。因此筑坝时可以不挖除，但必须做好防渗处理以免蓄水后因渗漏恶化其工程地质条件。1.15其他建筑物的工程地质条件（1）垭口——付坝69 河北工程大学毕业设计垭口，在坝高192m高程处，谷宽230m，谷底宽60m，谷底高程141.0m。谷底有砂质黏土覆盖，厚度6-8m。在谷底右侧沿断层有辉绿岩墙侵入体，走向为北西330-340度，倾向南西，倾角80度，宽52m。辉绿岩风化严重，全风化带约10m，半风化带15m左右。辉绿岩中可见有缓倾角压扭性破碎带，并发育有一组缓倾角裂隙，，走向北东20-50度，倾向东南，倾角16度。辉绿岩与灰岩接触处透水性大，并可见溶蚀现象，东侧较差，单位吸水量0.09-4.3升/分，西侧稍好，单位吸水量为0.05升/分。垭口在高程145-157米处分布有两层片岩，下边一层已滑石化，极软弱，遇水崩解。垭口为一断层，此处承载力低，抗滑性能较低，不利地质条件比较集中，修建高大的砼溢洪道是不利的，而在此修建土石付坝问题不大。但应进行防渗处理，尤其是灰岩与辉绿岩接触带，建议处理深度右侧采用30m，左侧15-20m。（2）溢洪道在付坝左侧山坡上开挖布置溢洪道。该地段岩层产状平缓，微倾向上游，倾角6-10度，地面以下约27m处（高程约129m）有第4层片岩分布，因埋藏较深，对稳定影响不大，该层片岩在溢洪道闸线下游220m处，于溢洪道斜坡段底板下出露，只需局部处理。总观，除开挖量大外，溢洪道工程地质条件良好，但在闸底板处北西向裂隙较为发育，为增强地基强度，地基岩石应进行固结灌浆处理。因此处山体较薄（160m高程处仅300余米），为防止渗漏，表层20m范围内应做防渗帷幕灌浆处理。（3）灌溉引水发电洞该洞位于主坝右岸山脊下部，洞线方向，前段为北西300度，后段为北西278度，在桩号0+187.5m处为洞线转折点。洞线横穿缓背斜轴部，岩层产状平缓，近水平，但岩石新鲜、坚硬、完整，透水性小，单位吸水量为0.004-0.008升/分，地下水位高程约110.6-105.6m，低于洞身。该段主要发育有两组高倾角裂隙，进口段洞顶以上约20m处，有第6层片岩，因距离较远，并不影响稳定。在斜井段以后至出口，洞顶部位遇第5层片岩，可挖除。在斜井段下部，高程约170m处，洞线穿过第5层片岩，应加强衬砌，以防漏水使片岩工程地质条件恶化。洞身与坝体最近处（桩号0+187.5m），岩体厚度约50m，是洞径的5倍。此处发育有北西裂隙，同时考虑水头较大（约0.7MPa），为防止漏水，此段加厚衬砌，并坝体设计时，考虑排水措施，以免影响坝体稳定。进出口洞脸均为岩石边坡，工程地质条件是良好的。69 河北工程大学毕业设计（4）导流洞该洞位于右岸，工程地质条件与发电洞基本相同，在桩号0+360-560段，洞顶约15-10m处，分布有第6层片岩，及在桩号0+770-1+050段，第4层片岩与洞顶相交或在洞顶以上约10m处分布。特别是在桩号0+770-0+800段，有北东向高角度裂隙密集带，岩层产状近水平，对洞顶稳定不利，山岩压力可能大，设计时应采取相应措施。（5）工业给水洞位于左岸，洞线方向北西313度。洞身位于地下水位以上，岩层产状近水平，但新鲜完整，多与洞线近垂直，影响较小，但进口为崩—坡积物，其内摩擦角为27度，应做好洞口左右两侧边坡的衬砌保护，以免在水下坍塌，影响给水管路的正常运行。1.16筑坝材料（1）土料及砂石料1）储量土料，坝上下游均有料场，上游料场储量141.89万立米，运距1.2km，有效土层厚度2-5m；下游料场储量263.85万立米，运距2km，有效土层厚度一般约3-4m。砂石料，料场主要在坝下游，总储量为4751.2万立米，其中包括上游料场储量89.5万立米（占总储量的1.9%）。平均运距12km。土料及砂石料储量均满足需要。2）质量土料质量，据现有试验资料，大部分为中壤土，少量为轻壤土及重壤土，部分含有少量僵石，符合筑坝要求。但在埋藏深度2m以下的部分土料含水量大于20%，应合理布置开采，以减少翻晒工作量。砂砾料质量，根据试验资料，东庄料场较差，含泥量达24%且缺少中间粒径，级配欠佳，压实性差，使用时应注意采取措施。总的看来，各料场砂砾料的中间粒径略少，含砂量大，加权平均值为69%。大于150mm的颗粒多者约占13.4%。上坝时砾料集中现象难于避免，应考虑此情况下的渗透稳定性或采取相应措施。（2）砼骨料及块石料河床砂卵石作为砼骨料，其质量，粗骨料符合要求，多为坚硬的火成岩及灰岩，浑圆度较好；细骨料一般偏细，且量缺少，开采时势必弃料量所占比例较大。建议采用坝下游铁索崖一带为砼骨料场，拟开采量为65万立米。坝体护坡块石料：在坝上游两岸，西沟及下游铁索崖一带均可开采。以铁索崖一带较好，多系厚层，相对完整。其他地方因夹片岩及薄层，相对利用率较低。69 河北工程大学毕业设计（3）筑坝材料技术指标土料初始孔隙水压力系数B=0.3，凝聚力c=14.0kPa，堆石孔隙n=0.33，变形模量68.1MPa，其余指标见表1.5。表1.5心墙壤土及砂砾料的设计指标筑坝材料名称容重（kN/m3）内摩擦角φ（度）渗透系数K（cm/s）γd（干）γs（湿）γb(饱和)γf（浮）水上水下土料16.719.320.310.322.520.51×10-6砂砾料（坝体）19.620.622.112.135321×10-2堆石体19.64037砂砾料（坝基）19.622.112.1321×10-31.17工程等级及地震烈度本工程等别为大二型，主要建筑物：拦河坝、溢洪道、隧洞、厂房、引水洞为2级建筑物。设计洪水标准为百年一遇，校核洪水标准为千年一遇。本区基本地震烈度为7度，设计烈度提高1度，按8度考虑。正常情况，计算风速选用25m/s，校核情况计算风速选用18m/s。水库吹程采用2.5km。1.18其他数据溢洪道闸底板摩擦系数采用0.6，凝聚力取60kPa。闸基允许应力采用6MPa。隧洞岩石坚固系数Fk=4，单位弹性抗力系数K0=2kN/cm3，弹模E=4×105kN/cm2。1.19枢纽主要技术指标枢纽主要技术指标见表1.6、1.7。表1.6水库特征值69 河北工程大学毕业设计项目数量相应尾水位/m下泄流量/m3/s备注坝顶高程/m192.0校核水位/m190.1104.0（坝后）19000千年一遇设计水位/m186.8109.6（灌溉电站后）11400百年一遇汛后最高蓄水位/m186.8汛期限制水位/m167.5发电最低水位/m138.0105.0（灌溉电站后）死水位/m130.0总库容亿/m37.16防洪库容亿/m33.62兴利库容亿/m36.09共用库容亿/m32.99死库容亿/m30.44淤沙库容亿/m3汛期兴利库容/亿m33.10表1.7枢纽建筑物序号挡水建筑物最大坝高/m坝顶长度/m坝型尾水位或地面高程1主坝88.01305.0心墙坝下游无水（河底高程114.0）2付坝59.0200.0斜墙坝下游无水3泄洪、引水建筑物进/出口底坎高程/m洞径或孔口尺寸/m闸门尺寸（孔数-宽×高）建筑物长度/m最大泄量/m3/s4溢洪道171.0/123.010-13.6×17.639221635.05泄洪洞124.0/117.011×11×125163300.069 河北工程大学毕业设计16.5（无压段）6导流泄洪洞109.5/105.5有压段D=6，无压段6.5×8.54.9×4.61361.0520.07发电引水洞121.5/105.5（最低）D=54.0×5.042533.08工业引水洞123.5/110.3（尾水）D=32.4×3647.04.09电站装机容量/千瓦10大电站2×8000小电站2×12501.20坝轴线河谷断面图69 河北工程大学毕业设计2.方案选择2.1枢纽布置2.1.1坝段坝、线选择坝段选择：自上游至下游近6km地段，选择3个坝址进行比较。上游千河口坝址，采用重力坝型，河谷狭窄，坝体工程量小，但库容小，不能满足防洪兴利要求；片上坝址下游约2km处风葫芦台坝址，存在库区漏水，工程量大，投资增加较多，效益相对增加不大。故此上述二坝址均不适宜采用而舍弃。片上坝址左岸有深约47m长1km的山麓崩积物，右岸为一单薄山脊，其上游侧的沟内为廊Ⅱ破碎带，向河床部位延伸，河床段宽600余米，由深度为15-30m的砂卵石层覆盖，河床段基岩中有一连续性、连续性都较好的第2层绢云母片岩，厚度最小3m，一般4-5m，可利用其做隔水层。因此选择片上坝址，采用土坝，且帷幕线选在第2层绢云母片岩出露的地方是比较有利的。但片上坝址河床段坝轴线位置由第2层绢云母片岩出露位置制约，在两岸部分也受地质地形条件的限制，左岸坝头和坡积物相连，右岸山脊向北东方向延伸，山脊上游面坡度较平缓，下游则较陡。布置主坝右岸坝头时，为了避免坝体骑在山脊上，对主坝稳定及沉陷产生不利影响，坝轴线在右岸部分大致与山脊平行，并位于山脊上游侧的坡地上，帷幕灌浆线避开破碎带，右岸坝头插在山包微凹处，这样坝头较为稳定可靠，下游坝脚不致影响布置电站厂房。由于河床段及左、右岸均受地形地质条件的限制，坝轴线只能选择为一条折线。2.1.2主坝坝型选择根据坝址区地形地质条件及建筑材料情况，比较砼和土坝坝型，采用砼坝，坝基及两岸开挖量大，砼骨料较缺乏，故适宜采用土坝。土坝又有四种坝型：心墙坝、斜墙坝、斜心墙坝和斜墙+铺盖坝。前三种坝，在河床段都利用第2层绢云母片岩出露部分为帷幕线，河床砂砾石覆盖层用砼防渗墙作防渗处理。左岸坡积物处，帷幕线基本上垂直等高线延伸上山，自坡积物高程115m以上开挖截水槽，回填壤土与主坝防渗体及岩石岸坡相连，槽下基岩做帷幕灌浆处理。69 河北工程大学毕业设计斜墙+铺盖坝的坝轴线位置仍选在上述三种坝型的轴线范围内，但帷幕线伸向上游，河床段砂砾石用砼防渗墙处理，其下部基岩进行帷幕灌浆与隔水层（第2层片岩）相接。左岸坡积物处理与斜墙坝相同。右岸帷幕线置于破碎带上游侧，基岩部分进行灌浆处理。四种坝型特性比较见表2.1、2.2。表2.1四种坝型技术指标比较（仅供坝型比较参考）序号项目心墙坝斜墙坝斜心墙坝斜墙加铺盖1坝顶长/m12981279131512932坝顶宽/m88883最大坝高/m888888884帷幕线长度/m13421366.5134213425上游坝坡2.25、2.5、2.752.5、3.25、3.752.5、2.75、3.252.5、3、3.5、46下游坝坡2、2、2.25、2.5、2同左同左同左7防渗体上游边坡1:0.151:0.2，1:2.61:0.81:0.2，1:2.38防渗体下游边坡1:0.11:0.2，1:2.21:0.451:0.2，1:29最大坝底宽/m429.5490.5459.550810上游边坡点高程166、136166、136166、136174、154、134、11411下游马道高程174、156、138、118同左同左同左12铺盖长度/m169表2.2四种坝型的工程量单位心墙坝斜墙坝69 河北工程大学毕业设计项目名称及序号斜心墙坝斜墙铺盖一、坝基开挖1.清基万m334.637.838.640.22.坡积物开挖万m315.415.415.415.43.岩石劈坡万m30.260.260.260.26小计万m350.2653.4654.2656.42二、坝体填筑工程量1.土方填筑万m3174.5209.0187.7244.92.砂砾石填筑万m31571.11713.01655.01740.8小计万m31745.61922.01842.71985.7三、防渗处理工程量1.砼防渗墙总进尺m24313.024532.024313.028000.02.防渗墙砼方量万m320955.021110.020955.023500.03.灌浆工程量m9850.010665.09850.040650.0坝型比较如下：斜墙坝地基处理与坝体填筑施工干扰小，地基处理在砂砾石覆盖层用砼防渗墙，其下基岩作帷幕灌浆，防渗帷幕线设于破碎带上游。但帷幕线长，地基处理工程量很大，坝体工程量也很大，防渗墙与帷幕灌浆两道工序，二者施工干扰也较大。斜心墙坝的坝体填筑工程量比斜墙坝多，左坝头与坡积物的连接要差一些，施工干扰程度与斜墙坝相同，除了斜心墙防渗体对防止产生水平裂缝较为有利外，比心墙坝无其他优点。心墙坝与斜墙坝详细比较，见表2.3。表2.3心墙坝与斜墙坝比较比较条件心墙坝斜墙坝69 河北工程大学毕业设计1.防渗体稳定性较好。比心墙坝差一些。2.工程量坝体填筑工程量较少，土方量少，可少占农田。坝体总工程量比心墙坝多176.4万m3，土方比心墙坝多34.5万m3,要多占下游农田。3.结构条件1）心墙与坡积物连接较可靠；2）对坝体压实要求及对土料性能（如抗剪强度）要求比心墙相对可低一点；3）下游坝脚距电站厂房90m，厂房布置较心墙坝分布些。1）斜墙与坡积物连接较困难，贴坡铺盖部分做在坡积物上，若发生沉陷可能引起裂缝，安全程度不如心墙。2）心墙下部坝体压实要求较高，对土料性能也较高。3）坝轴线偏下游，下游坝脚距电站厂房近，仅约20m，对电站布置不利。4.施工条件1）心墙坝土料在坝体中间，土料、砂砾料施工干扰大，且受气候影响大。2）上游砂砾料场少，上游坝体砂砾料要由下游料场翻坝供应，干扰大。3）地基处理与坝体填筑的干扰大。1）施工干扰比心墙坝小，受气候影响小。2）上游料场基本可满足上游坝体砂砾料的需要数量。3）地基处理与坝体填筑的的干扰比心墙坝小。综上比较，认为斜墙坝较优。但出于方案比较，本次设计分别对心墙坝、斜墙坝、斜心墙坝、斜墙加铺盖坝方案进行设计。2.1.3付坝坝轴线和坝型选择付坝位于龙安村西北约750m的垭口处，坝址处地面高程141.0m，表面覆盖有8m厚的坡积洪积物，覆盖层底部有顺沟方向有52m宽高倾角的辉绿岩墙，两岸坡度较缓，约为1:1.5，且均为基岩出露，主要为硅质白云质灰岩，夹有两层绢云母岩，沿沟地质条件无大差别，所以坝轴线选择在地形最窄和沟底高程较高处，以减少工程量。采用斜墙坝，施工较方便，两岸山坡比较平缓，与两岸连接也较方便。2.1.4溢洪道位置选择69 河北工程大学毕业设计主坝左岸为一陡峭山体，山顶高400m，河岸溢洪道不易布置。垭口右岸，山头也较高，水流条件不好，也不利于修建河岸溢洪道。另外在库区也没有适宜修建溢洪道的地形，剩下只有三个位置：山脊（主付坝之间的山脊，简称山脊）左、山脊右及垭口，对这三个位置，结合不同的泄洪方式，有五个泄洪建筑物选择方案，比较如下：方案1，垭口溢洪道方案，即将溢洪道布置于垭口内，本方案特点是，可充分利用垭口地形，但地质条件差，因为垭口位于断裂带上，地质条件复杂。方案2，山脊右溢洪道方案，山脊右设正常溢洪道和非常溢洪道，特点是地质条件好，明挖石方量大。方案3，山脊左设溢洪道，并另加二条泄洪洞，坝下游的龙安村可不迁移。各方案优缺点比较见表2.4。方案优点缺点11）地形条件好；2）溢洪道底板高程低，运用比较灵活。1）地质条件较差，辉绿岩墙经过两次构造运动，围岩破碎，岩墙风化较深，且有倾向下游的缓倾角破碎带，还有片岩滑石化，对稳定和抗冲刷不利。2）砼工程量大。21）地质条件好。2）枢纽建筑物少。3）运行管理方便。1）石方明挖量大，但石渣可上坝。31）龙安村不迁移。2）水库运用灵活。3）度汛较有利。1）右岸不能布置大电站。2）洞挖及衬砌工程量大。3）其余方面与方案4相同。表2.4溢洪道方案优缺点比较由上述比较可知，方案1（垭口溢洪道）虽有很好的地形，但地质条件差，工程量和投资并不省，且由于存在片岩滑石化和缓倾角破碎带，对砼溢洪道的稳定和抗冲能力都不利。方案3，山脊左位于主坝坝头，泄洪时主流离坝脚近，山脊单薄，有缓倾角片岩，溢洪道稍受破坏，危机主坝安全。方案2，挖方量虽较大，但其石渣可以上坝，并可减少建筑物，对施工和管理运用都方便，因此选择方案2，其技术特性指标见表2.5。2.1.5水电站位置选择本枢纽有大小水电站各一座，大电站装机6万千瓦，小电站装机2500千瓦。大电站与农业灌溉合用一条引水隧洞，小电站主要是利用工业给水发电，因受水区在左岸，故引水隧洞在左岸较为有利。69 河北工程大学毕业设计大小电站布置方案有二：方案1，大电站布置在右岸，小电站在左岸；方案2，大小电站相结合布置在左岸。两种布置方案的主要工程量见表2.5。表2.5电站布置二种方案工程量序号项目单位方案1（大小电站在左岸）方案2（大小电站分在左右岸）1土石方明挖万m3163.2166.52土石方填筑万m388.388.33石方洞挖万m310.325.464砼浇筑万m36.265.765钢筋106N27.3216.466钢材kN6120.05990.0从工程量比较看，大小电站结合布置在左岸，调压井直径增大，石方开挖、砼及钢材用量均增加。进一步计算表明，大小电站结合时，总水头损失达5米多。而大电站在右岸，总水头损失仅2米。且二电站结合布置引水时，可能会产生一些干扰，方案2较为有利。2.1.6枢纽总体布置简述本枢纽中主坝选择为土石坝，河床覆盖层15-30m厚，设砼防渗墙至基岩，两岸基岩进行灌浆处理。付坝采用亦斜墙土石坝，覆盖层厚8m，防渗体应与基岩相接，基岩作灌浆处理。溢洪道布置在山脊右，灌溉引水口和大电站布置在右岸，工业引水口和小电站布置在左岸，变电站布置在大电站旁侧。另布置一条泄洪隧洞，施工导流洞后期改建为泄洪放空洞，均布置在右岸。2.2溢洪道设计为满足各种标准的下泄流量要求，枢纽设置正常溢洪道和非常溢洪道。正常溢洪道采用开敞式表孔形式，闸室布置在山脊部位，下游与泄水陡槽相接。溢洪道边墙采用重力式或贴坡式挡土墙与开挖边坡连接，岩石开挖边坡可采用1:0.2。溢洪道堰顶高程为171.0m，在校核水位190.1m下应能下泄21635.0m3/s，闸墩厚度采用3-4m。（非常溢洪道堰顶高程为175.0m，用土埝挡水，埝顶高程187.0m，总宽72m，满足下泄流量8300m3/s。当库水位超过校核洪水位时，炸埝泄流。）2.2.1结构布置与水力设计69 河北工程大学毕业设计在堰顶高程已知的条件下，首先选择堰型，根据溢洪道设计及校核泄洪流量计算溢洪道控制段闸室孔口宽度尺寸。根据蓄水位计算闸顶高程，确定闸孔高度，然后选定闸门型式，分割闸孔，确定单孔净宽及孔数，中墩、边墩、缝墩得到厚度，闸孔总宽。选定出口消能方式，设计消能工型式与尺寸。岩基上首选挑流消能，河床抗冲能力差，水头低，尾水位变幅大时，选择底流消能。非均匀流水流的泄水槽，为了确定泄槽边墙高度，首先要计算水面线计算，计算时，挑坎反弧最低点处水深及泄水槽首断面水深（临界水深），按分段试算法，逐段推求计算。为了了解泄洪时水位与流量的关系，以便控制调度，计算设计洪水及校核洪水下的泄水过程线。2.2.2闸室及泄槽稳定及应力计算首先对闸室结构中的闸门、闸墩、底板、工作桥、检修桥、交通桥等，进行结构布置，然后计算计算闸室结构上的荷载，进行荷载简化，利用简化结构进行闸室稳定及基底应力验算。计算时，分别对基本组合和特殊组合的下列工况进行：1）完建期；2）正常蓄水位情况；3）设计洪水及校核洪水情况；4）正常蓄水位+地震情况。同时对泄槽的边墙及底板，进行稳定及基底应力验算。2.2.3闸室结构计算选择不利情况，主要对底板、闸墩、工作桥、交通桥等进行内力及配筋计算，底板可采用弹性地基梁法或反力直线法，时间不足时可用倒置梁法估算。2.2.4闸室连接设计及地基处理根据溢洪道控制段的地形情况，对溢洪道闸室与上游库区的连接建筑物，选择适宜的型式，并进行结构布置，并拟定断面型式及尺寸。溢洪道的闸室是在山脊上开挖、削坡高达50余米，开挖边坡约1:0.2，闸室及泄槽与两岸的连接，可采用贴坡式或重力式挡土墙，墙后应布置排水设施。对溢洪道的地基处理措施进行阐述。非常溢洪道闸室可仿照上述进行，但其泄槽及消能部分可简化。69 河北工程大学毕业设计3溢洪道选择布置3.1概述闸室结构布置的任务是确定闸室内部各部件，如底板、闸墩、胸墙工作桥、检修桥、抢修桥等的形式、布置、尺寸与构造。各种尺寸的布置以及各部件的组合是影响闸室的一个主要原因，因此要认真布置。3.2选型表3.2宽顶堰与实用堰的优缺点比较表堰型比较优点缺点宽顶堰1.构造简单，施工方便；2.自由泄流范围较大，泄流能力比较稳定；3.堰顶高程相同时，地基开挖量小。4.有利于冲淤，排沙。1.自由泄流时，流量系数较小；2.下游产生波状水跃的可能性较大。实用堰1.自由泄流时，流量系数较大；2.选用适合的堰面曲线，可以消除波状水跃；3.堰高较大时，可采用较小断面，水流条件较好。4.可以缩短闸孔总宽和减小闸门高度并能阻止泥沙进入渠道。1.结构较复杂，施工较困难；2.淹没度增加时，泄流能力降低很快。驼峰堰结构简单，整体稳定性和断面应力分布较好，堰体低，流量系数介于实用堰和宽顶堰之间，堰前不易淤积，且对地基要求低，设计和施工相对简便。堰型目前尚未确定本次方案作为方案比较，选择的是驼峰堰。3.2.1底板按闸墩与底板连接方式69 河北工程大学毕业设计底板按闸墩与底板连接方式的不同，闸底板分为整体式和分离式两种。根据有关资料可知溢洪道修建处的岩性主要是坚硬的沙岩，各部分的抗滑稳定条件是好的。故选择适宜的舰载中等坚硬密实地基上的整体式底板。由于地层分布较均匀，地基承载后不会产生不均匀沉降而影响闸门正常启闭，因此将此缝设在底板上，以减少闸室的工程量和地板上的弯矩。根据前章论证，底板形式采用驼峰堰和低实用堰两种，均可以保证洪水来临时大量泄洪。3.2.2孔口孔口形式以敞开式，胸墙式为主，只有在穿堤饮水或深挖方渠道上才采用涵洞式。当水闸无当水位须高于设计与校核洪水位等特殊要求是采用开敞式水闸，利于河流排沙、排冰，迅速泄洪。3.2.3闸门闸门按工作的性质不同可分为工作闸门、检修闸门、备用闸门，而在泄水建筑物的口门上一般只需设工作闸门，检修闸门。对于工作闸门形式的选择，应考虑其工作性质，设置位置，启闭方式，并参照已有实践经验，经技术经济比较确定。一般对于深式泄水孔流速较高的情况，适宜用露顶式弧形闸门，所需工作桥高度低，闸墩厚度小，闸门埋固少。质量轻，受力条件灵活，不许要设水槽，使过闸水流条件顺畅。3.2.4闸墩按条件不同，闸墩课分为中墩，边墩，缝墩。一般做成实心结构。3.2.5桥（1）公路桥为方便两岸交通而设，易放在低水位一侧，且高程高于最高洪水位。（2）工作桥为安置启闭机械，高程取决于闸门所需提升高度，加上闸门高度，再加上启闭机滑轮组尺寸所需净空而设定，多支撑与闸墩上，采用预应力钢筋混凝土结构。为了节省混凝土用量。可将闸墩上部改建成排架结构工作设于排架上。3.2.6底板尺寸与布置（1）底板：考虑到防渗要求和结构布置要求，现拟定值为L=48m厚度为（1.5~2.0）m本设计去2m。见图3-1（2）铺盖一般取（2~4）H本设计取L=48m厚度为0.5m（3）齿墙底板齿墙：取深0.7m。铺盖齿墙：取0.7m。69 河北工程大学毕业设计图3-1底板尺寸布置图3.3闸孔型式设计计算闸孔尺寸包括：闸孔净宽、孔数、单孔净宽、闸孔总宽闸顶及闸门顶高程。（1）宽度（3-1）（2）孔口高度▽顶=max（▽1，▽2，▽3）（3-2）▽1=▽设+Δh设（3-3）▽2=▽校+Δh校（3-4）▽3=▽正常+d（3-5）d=h0+h+hc式中：Δh——安全超高,m,Δh设=1.0m，Δh校=0.7m；h——波高；hc——安全超高，查《水工建筑物》[1]上册表1-11，取0.5m；h0——波浪中心线至净水位高度，m；h=0.0166V4/5D1/3（3-6）L=10.4h0.8（3-7）V——计算风速，V=2.5m/s；D——吹程，D=2.5m/s。h=0.0166×255/4×2.51/3=2.3L=10.4×2.30.8=20.4▽1=186.8+1=187.8m▽2=190.1+0.7=190.8▽3=186.8+0.8+2.3+0.5=190.4∴▽顶=▽2=190.8m69 河北工程大学毕业设计堰顺水流方向长度按应力要求2.5H﹤δ﹤10H,取δ=3H=3×15.848m4水力计算4.1过水能力的计算4.1.1过水能力计算目的验证在闸门全部开启时溢洪道能否通过设计和校核情况下的洪水流量4.1.2验算开敞式驼峰堰的泄流能力由于是开敞式闸门，所以采用堰流公式[1]:公式（4-1）式中：B——流量总净宽，m，B=nb=10×13.6=136mH0——计入行径流量的堰上水头，本设计采用H0=H，H设=186.8-171.0=15.8m，H校=190.1-171.0=19.1mm——流量系数，m=0.48C——上游面坡度影响系数，当上游面铅直时取1.0ε——侧收缩影响系数，对低堰ε=0.80～0.90，按经验公式计算，查《水力学》(上册)[2]得Ka=0.2，Kp=0.02，，σm——淹没系数，为自由出流，σm=1.0（1）设计情况的洪水流量（2）校核情况的洪水流量4.2临界水深公式：（4-2）69 河北工程大学毕业设计式中：q——单宽流量；α——动能修正系数，近似取1.0。∴其有关水力要素为：糙率n取0.013，由得=0.158∴属于陡坡，因此进水口水深hk=11.7m。4.3泄水过程计算当闸门开启式，且时，选用曲线形实用堰的闸孔出流公式[1]。公式：（4-3）式中：μ——闸孔自由出流的流量系数；b——堰总净宽，m，b=176m；69 河北工程大学毕业设计e——闸孔开度；H0——计入行进流速的堰上水头，m，对于本堰时，取，本设计取；v0——行进流速，m/s。当闸门逐级开启时，且时，选用曲线形实用堰流公式（4-4）4.3.1设计洪水位情况∵∴采用孔流公式,b=136m，H=15.8m，e=（1～11），H0=H=15.8m进行列表计算，如图4-1表4-1Q-e关系列表e（m）1234567891011μ0.590.580.570.560.540.530.520.510.500.490.48Q（m³/s）148429194302563667938001915810265113221232813284当e>11.85m时采用堰流公式H0=15.8m,c=1.0,m=0.48，σm=1.0，ε=0.91，g=9.8m/s²，B=136m69 河北工程大学毕业设计图4-1设计流量下的Q-e关系曲线4.3.2校核洪水情况当时，采用孔流公式：，b=136m,H=19.1m,e=(1～14),H0取19.1m进行列表计算，见表4-2，Q-e关系见图4-2。表4-2Q-e关系列表e(m)1234567μ0.5900.5820.5730.5640.5550.5460.537Q(m³/s)1547305545125922728485999867续表：8910111213140.5280.5190.5100.5010.4920.4830.47411087122601338614465156231648117418当e>14.3时，采用堰流公式：c=1.0,m=0.48,σm=1.0，ε=0.89，g=9.8m/s²，B=136m,H0=19.1m69 河北工程大学毕业设计图4-2校核流量下的Q-e关系曲线4.4水面线计算4.4.1陡坡段根据选定的溢洪道位置的高度取底坡i=0.158宽度B=nb+(n-1)d中=10×13.6+（10-1）×4=172m堰顶高程为171m初设鼻坎高程为123.0m，挑射角θ=25°，反弧半径R=36m公式（4-5）式中：P——陡坡总跌落；i——底坡坡度。▽弧底=123.0－（36－36cos25°）=119.6mP=171－119.6=51.4m69 河北工程大学毕业设计∴陡坡水平投影长：。4.4.2消能段（1）型式选择：挑流消能是一种既安全又经济的效能措施，它主要是借助于挑流鼻坎是高速水流沿着抛物线射流。在射流的过程中，首先通过吸附和掺混空气来消耗部分能量，然后将水流抛射到远离泄槽的河床与尾水衔接。因为坚硬岩石具有较强的抗冲蚀性能，对高水头枢纽采用挑流消能较为适宜。综合考虑本工程选用挑流消能。（2）反弧半径计算跃前水深（4-6）式中：q——单款流量，；H——堰上水深，H=190.1－171=19.1m；P——堰顶与下游河床的高差，m，P=171.0－114.0=57.0m；z——坝顶与出口的面的高差，m，z=123.0－114.0=9.0m；——流速系数公式（4-7）（4-8）P0——堰顶与坝顶高差，P0=171-123.0=48.0m；B0——溢流区的水平投影，B0=392m。∴69 河北工程大学毕业设计∴取反弧半径为36m。4.4.3挑流段挑射角一般为20°～25°，本设计取25°。见《水工设计手册第六卷泄水与过坝建筑物》[4].下游河床高程为123.0m，高出下游最高水位1～2m。图4-3陡坡段总剖图4.4.4水面线计算（1）目的了解泄槽各断面的最大水深，以确定泄槽边墙高度。计算工况：取校核情况下洪水流量。（2）水面线类型选择已经求得，所以水流为急流，水面线为型降水曲线。（3）水面曲线计算用分段求和法计算水面曲线。各项标注见图4-4.。从初始断面开始分段分别求个断面水深至泄槽末断面。陡坡段水平投影长，一共分三段，分段见表4-3。69 河北工程大学毕业设计表4-3各断面水深断号1-22-33-4水平距离（m）100100129.4图4-4断面示意图（4）计算公式公式（4-9）（4-10）（4-11）（4-12）（4-13）式中：69 河北工程大学毕业设计对于1-2段：h1=4.2m，，由得：对于1-2断面进行水深计算，见表4-4。表4-41-2断面水深计算17.14610321845.61102.5418.74712041866.47105.0016.7458601824.7399.6769 河北工程大学毕业设计续表：20.8122.0928.090.00730.0157148.817.8316.2223.220.00450.0143181.324.9731.8135.810.01330.018796.6∵∴2-2断面水深取5m对于2-3段：用列表法对3-3断面进行试算，计算方法和计算断面1-1水深一样，见表4-5。表4-52-2断面水深计算16.8610321845.61102.5417.8712041866.47105.0018.8813761887.32107.19续表：20.8122.0928.090.00730.010352.2717.8316.2323.230.00450.008984.3715.6012,.4220.420.00290.0081102.67∵∴3-3断面水深取8m69 河北工程大学毕业设计对于3-4段用列表法对3-4断面进行试算，计算方法和计算断面2-2水深一样，见表4-6。表4-63-4断面水深计算21.45915481908.15109.1223.7511.7201219510.30113.4725.4513223619811.29115.21续表：13.879.8218.820.00200.0024510.2910.675.8117.510.00090.0019018.719.604.7017.70.00060.0017517.41水深h4增大，能量E4减小有限，当h4=13m时，E4甚至开始增大，但是远远小于129.4m故取断面4-4水深。4.4.5掺气水深的计算当过水流速v>15m/s时，就要考虑掺气水深公式（4-14）Hd——计入波动及掺气的水深m；h——不计入波动及掺气的水深m；v——不计入波动及掺气的计算的水速m/s；ξ——修正系数，一般为1.0～1.4s/m，本设计取1.4s/m。69 河北工程大学毕业设计表4-7各断面掺气水深断面号1234断面距离096.6102.67130.13水深h（m）4.205811.7流速v(m/s)29.7224.9715.610.67掺气水深hd(m)5.956.759.7513.454.5消能计算4.5.1消能计算目的通过计算验证尾坎尺寸是否合理。消能计算工况：分别按设计流量和校核流量下计算验证。4.5.2冲坑计算当水舌跌入下游河道时，下游河道中的水体相当于一个垫层，与下跌水舌发生碰撞；主流则潜入下游河底，主流前后形成两个巨大旋滚而消除一部分能量。若潜入下游河底的水舌所具有的冲刷能力仍然大于河床的冲刷能力时，河床被冲刷，从而形成冲刷坑。随着坑深的增加，水垫层的消能作用加大，水舌冲刷能力降低。直至水舌的冲刷能力与河床的抗冲能力达到平衡时，冲刷才趋于稳定。显然，冲坑的深度取决于水流的冲刷能力与和床单抗冲能力两个方面的因素。水舌的冲刷能力主要与单宽流量、上下游水位差、下游水深的大小及水舌在空中的分散、掺气的程度和水舌的入水角有关。而河床的抗冲能力则与河床的组成河床的地质条件有关。对于砂、卵石河床，其抗冲能力与散粒体大小、级配和单位体积的重量有关；对于岩石河床，其抗冲能力主要取决于岩基节理的发育程度、地层的产状的胶结的性质等因素。（1）冲坑最大水垫深度计算公式（4-15）式中：T——自上游水面至坑底的最大水垫深度，mK——冲坑系数，坚硬完整的取k=0.9～1.2,本设计取1.1H——上下游水位差，m，下游水位本设计取0mq——单款流量，m³/(s·m)69 河北工程大学毕业设计（2）设计洪水流量下H=186.6-114=72.8m，∴∴冲坑深度t=T=30.4m（3）校核洪水流量下H=190.1-114=76.1m∴∴冲坑深度t=T=35.5m。4.5.3挑距计算挑流射程是指挑坎末端至冲刷最深点间的水平距离。（1）公式（4-13）式中：θ——挑射角为25°；v1——坝顶水面流速，v1=1.1v,m/s；h1——坝顶铅直方向水深，h1=hcosθ(h为坝顶平均水深)，m；h2——坝顶至河床面高差，m；g——重力加速度，g=9.8m/s²；L——自挑坎末端起算的挑流水舌外缘挑距，m。（2）设计流量下的挑距计算∴69 河北工程大学毕业设计（3）校核流量下的挑距计算∴挑距L=105.5>2.5t=2.5×35.5=88.75m∴冲坑对溢洪道下游稳定性无影响。69 河北工程大学毕业设计5闸室结构设计5.1闸孔型式设计闸孔设计的任务是依照水闸的运用要求及河床地质情况，依据规划给定的过闸流量、相应的上下游水位及允许的上游淹没影响，确定闸孔型式、底板高程及闸孔尺寸[4]。5.1.1闸孔（1）闸孔数n=10，闸孔净宽b=13.6m,闸孔高h=17.6m。（2）墩内分缝：设置温度沉降缝缝宽为20cm。图5-1底板尺寸分布图（单位：m）图5-2中墩（单位：m）图5-3边墩（单位：m）5.2工作桥（1）工作桥宽，本设计取6m。（2）桥底高程：。查《水工钢结构》[4]。A-门安全超高，0.5～1.0m，门高为闸门旋转至底缘高出最高泄洪水位时所需净空高度69 河北工程大学毕业设计(3)工作桥的结构型式梁高：取h1=2.2m腹板：取b=0.8m（1）工作桥的支撑方式：采用简支型式图5-4工作桥尺寸布置（单位：cm）5.3交通桥（1）布置：交通桥布置于工作桥下游简支墩上（2）结构型式采用四T型梁对接，桥面用沥青碎石，厚度为8m，桥面设向两侧的横向坡i=1/100,且在人行道下游坡设排水69 河北工程大学毕业设计图5-5交通桥尺寸及有关参数（标注单位：cm；高程单位m）5.4检修桥闸门修检闸门与工作闸门的距离不小于1.5-2.0的净距，本设计取2.5m；工作闸门槽宽度一般为0.5-1.0m，本设计取1.0m；工作闸门槽深度一般为0.2-0.3m,本设计取0.3m；检修闸门槽宽度一般为0.15-0.3m，本设计取0.3m；检修闸门槽深度一般为0.15-0.2m,本设计取0.2m。图5-6检修桥尺寸图(单位：cm)69 河北工程大学毕业设计6闸室泄水槽稳定及地基稳定验算6.1概述水闸建成后会经历各种工作情况，例如完建后对地基压力最大，沉降也最大。过大的压力有可能超过地基承载力，发生地基破坏，过大的沉降尤其不均匀沉降会使闸室倾斜甚至结构断裂。挡水时，在水平推力作用下有可能闸室沿地基面产生滑动，当垂直荷载也过大时还可能产生深层滑动。因此，必须验算水闸在各种工作状况下的安全性，必要时进行地基处理。6.1.1计算任务主要验证闸室泄水槽段的型式、尺寸、是否经济安全，包括（1）闸室沿基底的抗滑稳定验算及基地承载力验算。（2）闸室深层抗滑稳定验算。（3）泄水槽挡水墙稳定验算及地基应力验算。6.1.2计算工况分别验算完建期、正常挡水期、正常挡水期加地震荷载的闸室稳定。6.1.3计算单元对于闸室内设有分缝的多孔水闸应取两缝之间的闸段作为计算单元，垂直水流方向17.7的一个闸室段进行计算，取顺水长方向48。6.1.4安全控制标准本工程等别为大二型（1）抗滑稳定验算[k]查《水工建筑物》表8-12。基本组合[k]=1.30；特殊组合1[k]=1.15；特殊组合2[k]=1.05。（2）基底不均匀系数[η]查《水工建筑物》表8-14。因为溢洪道工程地质条件良好，但在闸底板处北西向裂较为发育，所以基本组合[η]=2.0，特殊组合[η]=2.5。（3）地基承载力容许应力[σ]查《水工建筑物》图8-38③。基本组合[σ]=200KPa，特殊组合[σ]=250KPa。6.1.5计算参数（1）闸底板底面与地基的摩察系数，本设计采用0.6，[f]=0.6。（2）计算公式①抗滑稳定公式（6-1）②地基应力公式（6-2）69 河北工程大学毕业设计③不均匀系数（6-3）④平均应力（6-4）⑤整体稳定性验算公式（6-5）式中：f——闸底板与地基土的摩察系数；A——闸底板的面积，m²；B——计算垂直流向宽度，m；L——闸底板顺水流流向长，m。6.2荷载计算6.2.1荷载计算内容作用在闸室的主要荷载有：闸室自重、水重、水平水压力、扬压力、地震力。6.2.2闸室自重（1）底板重G1（2）闸墩重G2（3）闸门重G3工作闸门为露顶式弧形闸门，且B=13.6>10m∴69 河北工程大学毕业设计式中：；∴（1）工作桥重G4（5）检修桥G5（6）交通桥重G6（7）启闭机重G76.2.3水重w公式（6-6）式中：69 河北工程大学毕业设计6.2.4水平压力（1）上游水压力公式（6-7）、（6-8）式中：（2）下游水压力公式（6-9）式中：6.2.5扬压力水闸底板底部受到垂直向上的叫扬压力。本设计取坝基内只设有防渗帷幕而未设排水孔。帷幕中心线上的扬压力为,本设计取0.5。69 河北工程大学毕业设计6.2.6地震荷载（1）地震设计烈度为7°，则。（2）地震的动水压力公式（6-10）式中：作用点位于水面以下0.54H1处。（3）闸室结构部分的地震惯性力的列表计算如表6-1。表6-1地震惯性力计算表符号重力Wi（KN）型心到底板高h1（m）G142763.6-11.05449.0G2107575.213.41.671796.5G31248.812.851.6420.5G41914.439.92.9857.0G5957.230.152.4923.8G62217.627.92.3852.8G757.426.82.331.3∑156743.2（6-11）（6-12）69 河北工程大学毕业设计式中：其中，形心的计算方法见《材料力学》[6]，为了便于绘图和荷载分析，把上部的一些结构线性化。6.3完建期基地压力验算完建期基地作用求解向底板下表面处o点简化。6.3.1目的验算是否满足基底应力要求。6.3.2计算完建期荷载力矩计算见表6-2。表6-2完建期荷载力矩计算部位重力（KN）力臂（m）力矩（顺时针）力矩（逆时针）底板42763.61.042763.6闸墩107575.201工作桥1914.48.015315.2启闭机57.48.0459.2交通桥2217.610.022176检修桥957.212.011486.4工作门1248.88.09990.415673.22217680014.8（1）应力计算（2）应力验算及均匀系数验算∴不均匀系数和应力满足要求。6.4正常挡水期抗滑稳定基地承载力验算69 河北工程大学毕业设计6.4.1目的验算正常挡水期的抗滑稳定是否满足要求。6.4.2计算正常挡水期荷载力矩计算见表6-3。表6-3计算正常挡水期的荷载力矩荷载垂直力（↓）垂直力（↑）水平力（→）水平力（←）力臂力矩（顺时针）力矩（逆时针）闸室156734.25783.8.8上游水（1）（2）44831.011083.78.30.2372097.32216.7扬压力46207.41966.36.723.530958.645224.6水重36465.48.5309955.9145025.7（↓）55914.7（→）82702.2(顺)（1）∴满足抗滑稳定要求。（2）地基承载力验算∴满足应力要求。∴满足不均匀系数要求。6.5正常挡水期加地震情况下的抗滑稳定验算6.5.1目的验算正常挡水期加地震荷载是否满足抗滑稳定要求。6.5.2计算正常挡水期加地震情况下荷载力矩计算见表6-3。69 河北工程大学毕业设计表6-4正常挡水期加地震荷载力矩计算表荷载名称垂直力(↓)水平力（→）力臂力矩（顺时针）正常145025.755914.782702.2地震G1449.01.0449.0G21796.515.427666.1G320.514.85304.4G457.041.92388.3G523.832.15765.17G652.8-29.9-1578.7G71.328.837.4动水压力2914.0210.530597.2145025.761229.6143331.1（1）抗滑稳定验算∴满足抗滑稳定要求。（2）地基承载力验算∴满足应力要求。∴满足不均匀系数要求。6.6泄水槽与导水墙的计算6.6.1概述(1)计算单元取顺水方向20m的边墙段即横缝分段的距离。(2)计算工况正常挡水期计算，地下水位按半墙高计算。(3)计算荷载69 河北工程大学毕业设计荷载主要有：土压力、土重、水压力、扬压力、水重等。6.6.2抗滑稳定验算（1）由于泄槽段倾向下游，故需沿水流方向验算泄槽段的抗滑稳定性，计算时取边墙与底板为整体。（2）20m长的泄槽段所有荷载简化见图6-1。图6-1泄槽段荷载分布（3）荷载计算水重G=9.8×20×10×8.5=17000KN土重G土=18×（0.8×20＋0.5×8.5）×20=36360KN扬压力公式(6-13)式中：f——接触面的摩察系数，泄水段底板处于坚硬细岩，f=0.56β——泄槽与接触面夹角即为泄槽底坡i，69 河北工程大学毕业设计∴抗滑稳定满足要求。6.6.3抗倾斜验算（1）由于背部受土压力和水压力，故需进行抗倾斜验算和抗稳定验算。若完建期满足抗倾斜验算，挡水期亦满足，所以只需验算完建期，计算时可取左岸长20m的边墙为研究对象。（2）计算荷载简图导墙高为最大掺气水深+安全超高，安全超高为0.5-1.5m，取1m。H=1+13.5+1=15.5mB=（0.7-0.8）H=10.85-12.4m，取B=12m图6-2闸底板受力分析图69 河北工程大学毕业设计（3）荷载计算式中：∴将所有荷载向边墙a点简化，进行力矩计算，见表6-5。表6-5力矩计算荷载名称↑垂直力↓→水平力←力臂/m（顺）力矩/KNm（逆）P1土压力P2P33802.510530372611.24.53425884738511178土重力382688.3317624边墙725060004.162972536000水压力7938323814扬压力1058488467240934（↓）25996.5(←)38334920993769 河北工程大学毕业设计抗倾稳定安全系数∴满足抗倾要求。6.6.4抗滑稳定验算将所有荷载向边墙o点简化，进行力矩计算，见表6-6。表6-6力矩计算荷载名称↑垂直力↓→水平力←力臂（顺）力矩（逆）P1土压力P2P33802.510530372611.24.53425884738511178土重力382682.388016.4边墙725060001.90142880水压力7938323814扬压力1058422116840934（↓）25996.5(←)72404.6（逆）∴∴满足抗滑稳定要求。∴满足应力要求。不满足均匀沉降要求，故需采取相应措施，本设计采用加长导墙前趾。69 河北工程大学毕业设计7溢洪道的构造7.1引水渠构造7.1.1引水渠的布置由于引水渠较长，故在平面布置成直线，且引区布置成沿平面向上有扩大的喇叭形状。（1）渠底布置成等宽平坡式，其断面接近矩形，面坡选用1:0.5（2）为减小糙率和防止冲刷，引水渠作衬砌，衬砌采用浆砌石材料，厚度为0.5m7.2.控制段构造7.2.1堰面设计取校核洪水流量是进行设计m堰高堰宽7.2.2底板分缝与止水（1）为了防止和减小因地基不均匀沉降，温度变化及混泥土干缩引起的机构裂缝，对于整体式底板多孔闸室段需设分缝。69 河北工程大学毕业设计（2）闸室结构只设顺水流方向的分缝，本设计温度沉降缝缝宽为20cm，在每个中墩内设沉降缝。（3）在分缝中位于防渗范围的缝要设置止水。图7-2边墙与两岸翼墙间的垂直止水（单位：mm）在底板与铺盖、护坦、铺盖与翼墙（前趾）及铺盖自身分段，缝内设水平止水，且为同一高程。水平止水型式如图69 河北工程大学毕业设计图7-3水平止水型式（单位：mm）7.2.3防渗设备为避免闸室段地基发生渗漏变形（管漏、流土、接触冲刷及接触流土等），应设置一些防渗设备，包括水平防渗设备和垂直防渗设备——齿墙和帷幕灌浆。（1）铺盖本设计采用混泥土铺盖，铺盖与闸底板河上游翼墙的连接处用缝分开，缝中设止水。铺盖通常为2-4倍的上游水位，本设计取50m，铺盖顺水流两端设齿墙，且在顺水流方向每隔15-20m设一道沉降缝，两端靠近翼墙的铺盖缝距应小些。（2）帷幕灌浆在闸室段底板上端齿墙处设置帷幕灌浆，便于闸室更加稳定，减小扬压力。7.2.4控制段与两岸连接控制段与两岸连接方式，采用岸墙式，即闸室段的边孔直立的岸墙作为挡土墙与两岸相连。边墩与底板的连接采用整体式，边墩可直接挡土，见图图7-4边墩与底板连接（单位：m）7.3泄槽段构造7.3.1衬砌为了保护地基不受冲刷，泄槽要进行衬砌，表面光滑平整，以防止产生负压和空蚀，分缝处设止水，以避免高速水流侵入底板以下，产生脉动而引起破坏，排水系统通畅，以减小底板扬压力，材料能抵抗空蚀和冲刷对于本设计岩基上的溢洪道，采用混泥土衬砌，衬砌厚度为0.6m，为适应温度变形，需设纵横缝，纵缝间距为10m，三条缝，横缝间距为20m,见图7-769 河北工程大学毕业设计图7-5泄槽纵横缝分布泄槽的两侧的边墙，因岩基良好，也采用衬砌的形式，且用钢筋与岩石锚固，边墙横缝与泄槽段布置一致。纵缝构造横缝构造边墙缝69 河北工程大学毕业设计图7-6泄槽构造泄水槽的纵横缝及泄槽与底板的控制段边墙的构造见图7-8衬砌的纵横缝下面设置排水沟，且相互贯通，渗水有横向排水沟集中到纵向排水沟内排向下游，纵向排水沟设置缸瓦管，直径为15cm，管周围填满1.5cm的砾石，顶部盖弧形混泥土盖板，以防止浇筑底板混泥土时灰浆进入而堵塞。横向排水沟尺寸为0.3×0.3m，沟内排水材料同纵向排水沟，总线排水设三排。衬砌时，应将表面的破碎岩石挖出，为了便于衬砌与岩石结合紧密，用锚固筋插入新鲜岩石。7.3.2过水表面不平整处的处理过水表面的凸砍、麻面等不平整是引起高速水流空蚀的因素，为了防止空蚀带来的危害，可根据工程经验，对于本工程v>15m/s时，会发生空蚀破坏，故对于不满足要求的凸体，应进行消磨处理。（1）掺气减蚀由于溢洪道的表面积很大，混凝土强度高，要把所有的凸体都处理到要求平整的程度，工程量大、费用高，应采用其他工程措施。本工程采用掺气减蚀的方法，在溢洪道底板上设置数道跌砍，一选型良好的掺气装置可保护50-100m长度的直线段陡坡，本设计设置3个即可，掺气装置见图7-7。图7-7掺气装置7.4消能段构造挑流鼻坎由连接面板和齿墙两部分组成，连接面板是紧接泄槽的衬砌底板，见图7-8。69 河北工程大学毕业设计图7-8鼻砍型式鼻坎两侧应作齿墙插入两岸岩石，潜入岩石的深度为1.0m，为防止泄小流量是贴壁，冲刷墙角，可在齿墙后做一段护坦，挑坎上设通气孔通往两侧边墙，与大气相通，泄流时将空气输送至水舌下面的低压区，以防止负压过大影响挑距。为降低齿墙背面的渗水压力，在齿墙上设排水孔，以排除反弧面上的积水，见图7-9。图7-9通气孔和排水孔69 河北工程大学毕业设计英文文献RapidconstructionoftheembankmentdamAbstract:Inrecentdecades,thesoilcorerockfilldamhasgraduallybecometheworld"sconstructionofthehighdam-oneofthemainstream,Withthenewearthandthehugeinvestmentsinmachineryandconstructiontechnologyoffillingahigherlevel,Meanwhiledamsin-depthtesting,greatlyexpandingtheembankmentdamscopeofthematerialsandtheuseofmaterialsformodelformoreextensiveembankmentdamwillprovidefavorableconditionstochangethelong-standingembankmentdamwithalongconstructionperiod,Fillingthelackoflowintensity,andfurtheracceleratetheprogressoftheconstruction,Fillinginensuringconstructionqualityandsafeoperationunderthepremisetoexploretherapidconstructionofembankmentdamsitisverynecessarything.Keywords:embankmentdamRapidconstructionConstruction1OverviewAlsoknownastheembankmentdamdamlocalmaterials,thenecessarysoilinsitustoneminingingeneral,butcanalsomakefulluseoftheexcavatedmaterial.Havingtobasicrequirements,lowdeformationbasedonthecharacter,fillingconstruction,andcanbedividedintoRCC-grade.Fill-rockfilldam,directionalblastingrockfilldam,thehydraulicfilldams,hydro-filleddamandmasonrydamindifferentways.Parabolicwhichadministeredrockfilldamnolonger,directionalblastingrockfilldamlatesettlementexist,notbeplantedwithinthedamprototypeobservationequipmentshortage,whicharerarelyused,hydraulicfilldams,Fillthewatermaininaspecialareaofthelowerdamheightofthesmallandmediumprojects,themasonrydamstrictlyspeakingbelongsmasonrydamcategory,Atpresent,theextensiveuseofthinsectionsandthehierarchicalcompactionrollercompactedembankmentdam.2TheneedforrapidconstructionWiththedamconstructiontechnology,concretegravitydamthetechnologycontinuestoimprove,whiletherubberdamandothernewdam-constantuse,thereisatraditionalembankmentdamfillingalargequantityofalongtimetobuildthe69 河北工程大学毕业设计shortcomingsbecomeextremelyprominent,howtofullyexploitthetechnologyitselfembankmentdamlow,rightfoundationadaptability,fulluseoflocalmaterialstothetraditionaladvantagestospeeduptheconstructionschedule,asPa-animportantoption.Fillinginensuringthequalityofconstructionandsafeoperationoftherapidconstructionpremiseisthatthepartiesareconcerned.2.1Basedontheuncertainty,theneedtoacceleratetheprogressofmeasuresWiththehydropowerdevelopmentprogressinbasicbadplacetobuildalargeembankmentdams,Inordertomeetthecapacityandinfrastructurefoundationimpervioustotheneeds,oftenbasedonthecompletionoftreatmentcanonlybereclaimedafterconstruction,however,foundationofamorecomplicated,especiallyindeep-coverconstructionprojects,infrastructureprojectsarelarge,unpredictablefactors,oftenneedcutoffVibroflotation,curtaingrouting,groutingconsolidationofthefoundationfortheintegratedtreatment,handlingdifficultandcomplexexamination,Basedonthenumberofprojects,foundationtreatmentcompletionandhandoveroffacetimeisoftenmoreworkplanbythetimelag.Fillingstartedcausingdelayandthenextgateorthecompletionofwaterstorageoftennotbeadjusted,resultinginaneffectivefillingtime,Constructionunitshavehadtoresorttoquickconstructionofmeasureswillbescheduledaccordingtothecontract(orevenaheadof)completionoftheproject.2.2Hydro-meteorological,fillingintensityoftheproposednewstandardsEmbankmentdamofthehydro-meteorologicalfactorsareextremelysensitiveandintherainyseason,soilmoisturegreatlyinfluenced,directlyrestrictsdamreclamation,constructionintensitywillbeaffected;winter,thesoilonthecold,andifitdoesnottakeactivemeasuresisimpossibletofillingandfillingwinterrainyseason,thereisahighinput,lowoutputofthepredicament,Constructionunitsareoftenreluctanttoassume,therefore,takefulladvantageoffillingthe"goldenseason,"trytoavoidwinterconstructionoftherainyseason(orreducetheamountoffillingwinterrainyseason),theconstructionunitisthefirstchoiceoftherelative,the"goldenseason,"fillingthequantityofworkisoftenverysubstantial.Rapidconstructioncanbeavoidedwinterrainyseasongenerousamountoffillingthemostimportantissue.2.3NewConstructionequipmentandmaterialsmassiveexpansionofthescopeofapplicationisthebasisforrapidconstructionWiththeimprovementinthedegreeofmechanization,largecapacityofearthandequipmentusedinconstruction,improvedergonomics,thuslaidfortherapid69 河北工程大学毕业设计constructionofthenecessarymaterialfoundationfortheformationofmaterialstoexpandthescopeofapplication.Theoriginaldammaterialunsuitablematerialscanalsobeusedasfillingmaterial,thisrapidfillingoftheembankmentdamwithanewpillar.3FielddataminingYardoftheembankmentdamimportanceisself-evident;itisalsomostlikelytoaffectthesmoothfillingofthedamweaknesses,accordingtoengineeringpractice.Generally,thematerialyarddepthofgeologicalexplorationworkisfarlessdam,especiallythelargestvolumefillingofrockfills.Severalexploratoryoftenaloneortopographicsurveyconductedgeologicaldescriptionofthevenue,andchangesinthetenderdocumentsisagreatpossibility,orgeologicalconditionsundergonemajorchanges.Tenderdocumentsintousefulinformationuselessinformation,orminingareaissmaller,tocreatelarge-scalemining(orstairsmining),isnotconducivetolarge-scaleminingmachinery.candirectlycontroldamRegularfilling,gradingsound,butalsocanaffectthedamfastfillingthekeyInimpermeablesoil,thewaterlevelofthedamcouldalsobecomethekeytorapidfilling,therefore,soundandcarefullyreviewedforyardworkandrehabilitationinvestigationitisparticularlyimportanttodoagoodjobyardrecheckingandreservecalculation,beawareof.IfthoseconditionsforthebestinthedamfillingpartoftheformerreservesexpectedtopeakloweringfinishedPings.3.1RoadConstructionTomeettheneedforrapidconstructionofalargenumberofmachineryandequipmentinvestmentisinevitable,Atpresent,moreandmorevehiclestotransportlargetonnagetrends,thenumberoftransportvehiclesalsorequireacorrespondingincreaseontheroadincreasinglyhighdemand,thepracticehasproventhatbetterroads,transportvehicleshigherattendance,Fillingacorrespondingincreaseefficiency,thesayinggoes,"istheroadrepair,roadconstructionisprogress"isthereason,Generalprojectshaveadoptedthemudstonepavement,ifthoseconditionsforthelocaltrafficisheavyuselotsofconcretepavement,willgreatlyimprovetransportefficiencyontheroadlayout,asfarastheactuallayoutoftheCentralBankintoatwo-lane,vehiclestoavoidinterferenceandimprovetheefficiencyofcycling.3.2RapidconstructionofthemainmethodsandattentiontothematterCompletedallthepreparationshavereclaimedconditions,theconstructionunits,asplanneddamfilling.Strengthentheconvergenceprocess,reduceintermediatelinks,69 河北工程大学毕业设计istherapidconstructionofthehighestpriority.3.2.1Reasonablezoningroutinedam,fillingworkisthekeytorapidconstructionBecauseitwaslargerthantheembankmentdamforthedamsurfacearearoutineprovidedthenecessaryscenes,generallybedividedintoprocessesShopfillingmaterials,paving,wateringandcompaction,qualitycontrol,etc.,Ifimpermeablesoilsurfaceplanningwillbeconductedhair,accordingtotheactualsituation,theSectionwillbedividedintoseveralprocesseswithafew,IfSectionfewequaltothenumberofmanufacturingprocesses,people,machines,notidle;IfthenumberisgreaterthanSectionseveralprocesses,people,planesidle,andidle;Ifthesectionoflessthanafewprocesses,people,machinesleisure,notidleland,notthenormalroutine,Sectionconductedanumberofoperationsandthenumberofidentifiedandclassified,thereareseveralways.Becauseofthereclamationworksbeforethesituationisnotveryclear,generallyuseexistingequipmenttotheircalculation,bythedemandsandroutinematterspreliminarytodrawupthenumberofprocesses,theworkingoftheareaandthenumberofSection,Accordingtopre-fillingequipmentandtherunningtimeofthestatistics,furtheramendmentstoensureanorderlymanner.3.2.2PingfillingupwiththeProvisionalSectionFillingTospeeduptheconstructionschedule,thegeneral-usestartingfillingconstructionandconstruction-hasseveraladvantages:reducingtheseams,thenSingapore,cuttingprocesses,ensuringthequalityoffilling;ensurethegreatestpossiblesurfacerockfilling,benefitslargemechanizedconstruction;tocontinueafterfillinginwhenenteringthelayoutofthematerialimperviousroadconstruction;Transportfiltermaterialsandtransitionmaterialisnotlargedumptruckacrosstheimpermeablematerial;toreduceerrorsandmaterialssector-adjacentmaterialwhenfillinguptheinter-linkingofRCC;Constructionofthedambalancedstrength,Inimpermeablesoilandfiltermaterialfillingtransitionrelations,afterthefirstsoilandsandsoilfirsttwopractices,Inordertoaccelerateprogressandthecontrolofborders,ingeneral,areusedintheconstructionofsandsoil.3.2.3LargeequipmentinvestmentDamfillinginvolumeundercertaincircumstances,toshortenthefillingtime,itisinevitabletoincreasefillingstrength,Fillingthestrengthandabilitytoachievethedesiredpurpose,equipmentinvestmentisveryimportant,althoughthenewequipment,keeplargeequipmentintoprojects,butthepresentbelongstotheoverallconstruction69 河北工程大学毕业设计ofwaterconservancyviciouscompetition,thesuccessfullow-costenvironment,inaprojectintoalargenumberofnewequipment,equipmentfortheconstructionofhigh-intensitymoredifficult,therefore,Wecanseethatinmanyprojects,smallandmedium-sizedprojectswithaconstructionequipmenttocompletetheconstructionofmajorprojects.Practicehasshownthatthissmallcartsofmarathondoesnotguaranteethedamfast,thenormalconstruction,Forexample,theRCCadvancedequipment,shoprockfillmaterialthicknesscanreach1.5moreven2m,andregularuseofthe16planecrushednotonlyRCC~1.0m0.8%obviouslyfillingequipmenttoseetheprogressoftheimpact.3.2.4WinterConstructionstrengthenresearchandorganizations,istospeedupthedamfillingadirectionBecauseofthewinter,Damfilling(especiallyimpermeablesoilsites)areoftenatthestageoffillingornotfillingverylowintensity,Fillingcausedbythedam,ingeneral,insouthernChina,theimpactofWinterConstruction2~3,andtheNorth,WinterConstructionlongerthantheSouth,andhowtomaintainanormalwinterconstructionacceleratethedamfillingamatteroforientation,asthisissueisabreakthrough,Quickfillingembankmentdamwillbringaqualitativeleap.Therefore,rapidconstruction,itshouldbetheownersandtheconstructionofacorrectviewoftheissues,suchassettlementandthearcheffect,usefiniteelementanalysisandprototypeobservationequipmentlaidfortheactualmeasurement,andtomonitorstressanddeformationofthedam;Damtoaggregategradationcontrol,goodsizedistributionduringtheconstructionperiodtotryandfilldenselowerlatesettlement;uselarge,Thevibrationofheavyrollingequipment,andimprovethedegreeofcompactiontoreduceporositymeasures;Inordertoachieveabalancedconstruction,partiesshouldbefromascientificpointofview,comprehensiveandaccurateanalysisandreasonableperiodtomaximizetheuseofresourcestoachievethegoals,Itisnotasimplehighdemand,speedandefficiency,inordertoachieverapidconstruction,propertyownersandconstructionunits,a"win-win"goal.References:[1]EmbankmentdamduringfloodingperiodofconstructioncharacteristicsandstrengthoftheconstructionmitigationmeasuresLiving[2]XiaolangdidamfillingconstructiontechnologyandconstructionWangbi[3]SichuanwaterconservancyembankmentdamwiththedamconstructionmaterialsbriefLuenxi69 河北工程大学毕业设计[3]ChangReservoirdamaftertheclosureoftherapidconstructionInuring土石坝的施工摘要：近几十年来，土质心墙堆石坝已逐渐成为世界上高坝建设的主流坝型之一，随着新型土石方机械的大量投入及填筑施工工艺水平不断提高，同时筑坝材料试验的深入，极大地拓宽了土石坝的用料范围和用料模式，为土石坝更广泛地提供了有利条件，改变了土石坝长期存在着建设工期长、填筑强度低的不足，进一步加快了施工进度，在确保填筑施工质量及安全运行的前提下探讨土石坝的快速施工很有必要的事情。关键词：土石坝 快速 施工1概述土石坝又称当地材料坝，所需土石料一般就地开采，同时还可充分利用各种开挖料，且具有对基础要求低、适应基础变形强的特点，根据填筑施工，一般可分为碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水力冲填坝、水中填土坝及砌石坝几种，其中抛填式堆石坝基本不用，定向爆破堆石坝存在着后期沉降大、不能在坝内埋设原型观测设备等不足，目前也用的很少，水力冲填坝、水中填土主要用在特殊地区的坝高较低的中小型工程，砌石坝严格说应属于圬工坝类，目前广泛运用的是薄层铺筑并分层压实的碾压式土石坝。2快速施工的必要性随着坝工技术的，砼重力坝、拱坝的技术不断提高，同时橡胶坝等新型坝型不断的运用，传统土石坝存在着填筑量大带来的建设时间长的缺点显得极为突出，如何在充分发挥土石坝本身的技术要求低、对坝基适应性强、当地材料使用充分的传统优势下加快施工进度，成为坝型选择的重要方面，在确保填筑施工质量及安全运行的前提下快速施工是各方均关心的。2.1基础处理的不确定性，需要采用加快施工进度等措施   69 河北工程大学毕业设计随着水电开发的进展，在基础不良的地方也开始修建大型土石坝，而为了满足坝基承载力及基础防渗的需要，往往在完成基础处理后方可进行填筑施工，然而，地基情况较为复杂，特别是在深覆盖层上修建工程，基础处理工程量大、不可预见因素多，经常需要防渗墙、振冲、帷幕灌浆、固结灌浆等对地基进行综合处理，处理难度大、检查复杂，根据对多个工程的资料，基础处理完工及交面时间往往较开工时所制定计划时间滞后，造成填筑开工时间拖延，而下闸蓄水或竣工期往往却不予以调整，造成有效填筑时间缩短，施工单位也不得不采用快速施工措施，才能按合同按期（甚至提前）完成工程。2.2水文气象的，对填筑强度提出新的标准土石坝对水文气象的因素极为敏感，在雨季，土料的含水量影响极大，直接制约着大坝填筑，施工强度将受到影响；冬季，土料上冻，如不采取积极措施，也无法进行填筑，且冬雨季填筑施工，存在着高投入、低产出的窘境，往往是施工单位不愿意承担的，因此，充分利用填筑的“黄金季节”，尽量避免冬雨季施工（或减少冬雨季填筑量），是施工单位首选的，相对应，在“黄金季节”填筑的工程量也往往极为可观，能否快速施工成为避免冬雨季大方量填筑的首要问题。2.3新型施工设备的大量投入和材料适用范围的拓展，是快速施工的基础   随着机械化程度的提高，大容量的土石方设备运用到施工中，提高了工效，从而为快速施工打下了必要的物质基础，填筑材料适用范围的拓展，原来不适合作坝料的材料也可作为填筑料，这也为土石坝快速填筑提供了新的支撑点。3料场的开采料场对土石坝的重要性不言而喻，却也是最容易影响大坝顺利填筑的软肋，根据工程实践，一般而言，料场的地质勘探工作深度远不如坝址，特别是填筑量最大的堆石料，往往仅靠几个探洞或地形勘查进行地质描述，进场后，与招标文件发生变化的可能性很大，要么地质条件发生重大变化，招标文件中有用料变成无用料，要么就是开采面积变小，无法形成大规模开采（或台阶开采）条件，不利于大规模机械开采，直接制约大坝能否按期填筑，同时级配是否良好，也是影响大坝能否快速填筑的关键，在防渗土料方面，含水量的高低也成为大坝能否快速填筑的关键，因此，完善而慎重地进行料场复查及复勘工作显得尤为重要，搞好料场复查和储量计算，做到心中有数。如具备条件，最好在大坝填筑前储备一部分成品料来削峰平谷。3.1施工道路为满足快速施工的需要，大量的机械设备投入是不可避免的，而目前运输汽车越来越向大吨位趋势，运输车辆数量也要求相应增多，对道路的要求越来越高，工程实践证明，道路越好，运输车辆出勤率越高，填筑效率也相应提高，俗话说“修路就是修车、修路就是进度”就是这个道理，一般工程上均采用泥结石路面，如果具备条件，在局部车流量大的地段采用砼路面，将会极大的提高运输效率，在道路布置上，应尽量根据实际情况布置成环行双车道，避免车辆的相互干扰，提高单车效率。3.2快速施工的主要方法及注意的事项69 河北工程大学毕业设计在完成各项准备，具备填筑条件后，对施工单位而言，按计划进行坝体填筑，加强各工序的衔接、减少中间环节，是快速施工的重中之重。3.2.1合理的坝面分区流水作业，是填筑工作快速施工的关键由于土石坝体型较大，为坝面分区流水作业提供了必要的场面，一般将填筑工序分为铺料、摊铺、洒水、压实、质检等工作，如防渗土料还需进行表面刨毛处理，根据实际情况，将分为工段数与工序数，如果工段数与工序数相等，人、机、地不闲；如果工段数大于工序数，人、机不闲，地闲；如果工段数小于工序数，人、机闲，地不闲，流水作业不能正常进行，进行工段数及工序数的确定和划分有很多种方法。在填筑前由于施工情况并不很明朗，一般采用先按现有设备进行计算后，按流水作业的要求和注意事项初步拟出工序数目、工作段面积及工段数目，再根据前期填筑对设备及运行时间的统计，进一步进行修正，确保施工有序进行。3.2.2平起填筑与临时断面填筑为加快施工进度，一般采用平起填筑施工，平起施工有几个优点：减少了接缝、接坡、削坡等工序，保证了填筑质量；保证有尽可能大的堆石填筑面，利于大机械化的施工；有利于在以后继续填筑时布置进入防渗料区的施工道路；运输反滤料及过渡料的大型自卸汽车不横穿防渗料区；有利于减小料界偏差和相邻料平起填筑时的跨缝碾压；均衡坝体的施工强度，在防渗土料与反滤过渡料的填筑关系上，有先土后砂及先砂后土两种作法，为加快施工进度及控制边界，一般均采用先砂后土施工工艺。3.2.3大型设备的投入在坝体填筑量一定的情况下，要缩短填筑时间，必然要增大填筑强度，而填筑强度的能否达到预期目的，设备的投入是极为重要的方面，虽然目前新型设备、大型设备不断投入到工程中，但在目前水利建设整体属于恶性竞争、低价中标的大环境下，要在一个工程中投入大量新型设备、大型设备进行高强度的施工也比较困难，因此，我们可以看到，在许多工程，均拿着施工中小型工程的设备去完成大型工程的修建，实践证明，这种小马拉大车的情况并不能保证大坝快速、正常的施工，比如先进的碾压设备，堆石料铺料厚度就可以达到1.5m甚至2m，而常使用的16t平面碾仅能碾压0.8~1.0m左右，明显地看出设备对填筑进度的影响。3.2.4加强冬季施工研究和组织，是加快坝体填筑的一个方向由于受冬季的影响，大坝填筑（特别是防渗土料部位）往往在该阶段不能填筑或填筑强度极低，致使坝体填筑受到影响，一般而言，在我国南方，冬季施工影响为2~369 河北工程大学毕业设计个月，而北方，冬季施工影响比南方更长，如何在冬季保持正常施工，是加快坝体填筑的一个方向性问题，如该问题得到突破性进展，将对土石坝快速填筑带来质的飞跃。因此，快速施工，应是业主及施工单位正确看待的问题，如沉降及拱效应问题，可采用有限元分析及埋设原型观测仪器进行实际量测，以监控大坝应力及变形情况；重视坝料级配控制，良好的级配能够在施工期尽量冲填密实而降低后期沉降；采用大型、重型的振动碾压机具，提高压实度而降低孔隙率等措施；而要做到均衡施工，各方均应从科学的角度，全面、正确的分析合理工期，以实现资源利用最大化的目标，而不是简单的求高、求快、求效益，方能达到快速施工、业主及施工单位“双赢”的目标。参考文献：[1]土石坝拦洪度汛期的施工特点及施工强度的缓解措施李兵[2]小浪底大坝填筑施工技术和施工 王碧李玉洁王奇峰[3]四川省水利工程土石坝建设与筑坝材料简述 陆恩施69 河北工程大学毕业设计谢辞大学时段的学习和生活就要结束了，通过这个时段的学习，我们基本掌握了水利水电工程专业所要求的各个学科的知识。在投身社会奔赴工作岗位的前夕，为了检验所学知识，同时为将来更好更快的投身到实践工作中，学校组织我们进行了本次毕业课题设计。我们小组在马文英老师的指导下顺利完成了毕业设计的课题《片上土石坝枢纽-溢洪道设计》。在整个设计过程中老师给予了我们莫大的帮助，她的一言一行，为人师表,一丝不苟，学以致用！在老师的严格要求和不倦教诲下，我们充分体会到了理论联系实践的重要性，同时初步培养了在实践中分析问题解决问题的能力。从老师身上我们学到了很多的东西，在此我们真诚的感谢老师！从她身上很好地诠释了一个学者的严谨作风，是我们学习的好榜样，我们一定会将这种作风带入以后的学习和工作中，来更好的工作，更好的回报社会，回报祖国！最后，请允许我们再一次表达对马文英老师言传身教的感激！69 河北工程大学毕业设计参考文献[1]马文英，刘建中，李显军编，《水工建筑物》，河南：黄河水利出版社。[2]吴持恭主编，《水力学》，高速水力学国家重点实验室（四川大学）编，北京：高等教育出版社。[3]华东水利学院，《水工设计手册第六卷泄水与过坝建筑物》，北京：水利电力出版社。[4]谈松曦，《水闸设计》，北京：水利电力出版社。[5]范崇仁主编，《水工钢结构学》，武汉大学，水利水电出版社。[6]孙训方，方孝淑，关来泰编，《材料力学》第四版，北京：高等教育出版社。[7]卢廷浩主编，《土力学》，河海大学出版社。[8]EmbankmentdamduringfloodingperiodofconstructioncharacteristicsandstrengthoftheconstructionmitigationmeasuresLiving[9]XiaolangdidamfillingconstructiontechnologyandconstructionWangbi[10]SichuanwaterconservancyembankmentdamwiththedamconstructionmaterialsbriefLuenxi[11]ChangReservoirdamaftertheclosureoftherapidconstructionInuring69'