瑶镇水库工程设计与开发毕业论文

'瑶镇水库工程设计与开发毕业论文一、毕业设计的性质和目的毕业设计是学生应用在校所学知识、结合工程实际，进行一次系统的、有机的解决工程实际问题的训练，也是完成工程师基本训练的最后一个教学环节。目的是：1、巩固、扩大和提高所学理论知识，并使之系统化。2、培养学生综合应用所学知识，解决实际工程技术问题的能力，并初步掌握设计水利枢纽工程的内容、原则、方法和步骤。3、通过毕业设计实践，提高学生独立思考；钻研问题；分析问题的能力。4、通过毕业设计实践，进一步提高学生设计、计算、绘图和编写说明书的技能。5、通过毕业设计的锻炼，使学生进一步树立正确的设计思想和政策观点；进一步树立热爱社会主义祖国、热爱祖国水利水电建设事业的高尚情操；培养学生勇于攀登高峰、刻苦钻研、实事求是、谦虚谨慎、认真负责的工作作风。二、毕业设计的任务设计的题目是我国建设中的水利水电枢纽工程。毕业设计的范围和深入程度，近似于水利枢纽工程的初步设计阶段。1、内容：（1）弄清枢纽任务，分析原始资料；（2）主要建筑物形式选择（重点——大坝）和枢纽布置（包括取水建筑物和泄水建筑物必须的水力学计算、调洪计算以及施工导流的一般考虑）；（3）主要建筑物设计。学生应按照下列要求，完成上述任务。2、要求（1）明确毕业设计的性质、目的、任务和要求。（2）熟悉原始资料，弄清枢纽设计任务；按设计要求分析资料；注意资料的可靠性和合理性，了解资料的用处和用法；（3）从工程的具体条件出发，应用最新科学技术成就进行设计，如期全面完成设计任务并争取做到重点深入；（4）坝型选择应从实际出发提出方案，进行定性分析，充分论证后选择较优方案；根据坝型定性分析选择其他建筑物形式作必须的计算；根据各建筑物形式组成几个枢纽布置方案，定性分析选择一个合理可行方案（调洪计算可作二个方案比较一导流方案要求）；（5）对主要建筑物应作得较详细，对其中个别部分可达到施工阶段的要求；对其他建筑物（如河岸溢洪道、隧洞、涵管、灌溉进水闸、电站厂房、船闸）等的设计，视其情况，由指导教师酌情增减；34 （6）学生在完成所规定的阶段设计内容后，应随即提出自己的设计成果。a、设计大图（采用图幅594×841mm）图是设计者的语言，是毕业设计的主要成果之一，规定用铅笔绘制，要求表达内容和绘制图正确，图面饱满没有多余的空幅、没有重复的构造、图幅布局合理、主次分明、大图应有标题、比例适当、尺寸齐全、绘制清晰、图面整洁和有必要的注释和说明）。大图3张（增多图一律不增加分数），分配：选定的水利枢纽布置图1张，枢纽下游（或上游）立视图、大坝剖面和平面图、构造图共2张。如选做施工组织设计，至少需附大图施工平面布置图（采用图幅594×841mm）一张，横道图（采用图幅420x297mm）一张。b、设计说明书和计算书设计说明书也是毕业设计的主要成果。要求：内容（按设计规定）齐全、论点正确、论据可靠、结论明确；章节分明、条理清楚。语言精练、字迹工整；既要有计算参数、公式、结果，又要有对计算结果的分析论证和结论；此外还需注意适当地使用插图和附表。说明书必须用钢笔(写严禁使用圆珠笔等)，标题应分明、标点正确、首部应有目录、页数应有统一编号。计算不列过程，可列表表示成果。说明书应用统一的A4纸幅，其分量除插图外，以40~60页为宜。计算书也是设计重要成果，应和说明书分开编写，也应章节分明、条理清楚，每项计算应有草图、计算公式、数据、计算过程和成果、供计算的曲线、不便列入说明书的布图等可列入计算书。设计图、说明书和计算书是评分重要依据，必须重视。三、毕业设计工作阶段的划分及其时间分配按照教学计划的规定，毕业设计的工作时间为8周。每个学生应在规定的时间内完成规定的设计分量。在开始设计时，除了要首先明确这一教学环节的目的和要求外，还应作好准备工作，加强计算性，力争高质量地完成毕业设计。在安排各设计阶段工作时，可参考下面建议的时间分配表：序号设计阶段时间分配（每周按20个工作量计算）（周）1了解任务，熟悉、分析资料0.52主要建筑物型式选择和枢纽布置方案定性比较1.03主要建筑物设计（包括其它建筑物尺寸拟定和设计)4.04绘制工程图和整理说明书2.034 5答辩0.56合计8.0四、毕业设计工作应注意事项1、为了保证按时完成设计任务，学生应制定整个设计计划和分阶段计划。如拖计划自己设法弥补，绝不允许推迟送交成果，否则在原成绩上降一等数段。2、必须按阶段或单元（由指导教师决定）送交成果，指导教师审查。3、按规定的设计时间段工作，如有疑问应及时电话要求指导教师答疑。4、教师的指导工作按规定时间在指定方式进行，指导教师事先应有充分准备，指导教师的指导工作包括布置任务、审定补充材料、辅导答疑、审查成果等。辅导时，一般由学生汇报设计情况、计划完成情况、存在问题及下一步工作的设想，再由指导教师进行指导：介绍参考资料、启发学生思考、指出解决问题的途径和回答技术疑难问题并提出建议。学生不能请教师代为计算或依靠教师进行数字校核。学生对教师提出的问题必须经过自己的消化、思考变成自己的成果，设计者对自己的成果负责。5、不允许请别人代作或相互抄袭，如发现上述情况，双方均取消毕业设计资格，设计成绩以零分计。6、教师每周或每单元对学生成果抽查1~2次，每阶段全面审查一次。所发给的原始资料和图纸，学生要负责保存，设计结束时，必须全部随设计成果交回。五、毕业设计的组织领导及成果评定1、毕业设计大纲及根据本大纲所制定的毕业设计任务书，是毕业设计工作的具体依据，指导教师必须在毕业设计工作开始前阅读并领会这些文件的含义，学生要认真阅读毕业设计任务书，熟悉资料并明确自己的任务。2、毕业设计在教师指导下由学生独立进行；指导教师应给所指导的学生指定题目，给予必须的原始资料，并下达设计任务书。在毕业设计过程中，指导教师对学生应严格要求，启发诱导，全面负责。3、指导教师应根据毕业设计的内容由有关单位选派，必要时还应指定有关课程的教师作为答疑教师。4、指导教师的业务领导应分阶段检查毕业设计进展情况，并及时解决存在的问题。5、毕业答辩(1)学生完成毕业设计或毕业论文后，经指导教师评阅，并给出评语和平时成绩，方可进行答辩。(2)答辩委员会由本专业具有中级以上职称的教师5-7人组成，其中具有高级职称的不少于2人。(3)答辩分设计情况介绍(10分钟)，基本问题(5分钟)和追加问题(15分钟)的答辩。34 (4)毕业设计成绩由平时设计成绩和答辩成绩两项组成(各占50％)，成绩分优、良、中、合格、不合格五级记分制。答辩不合格者准许随下一届补做。优——设计方案良好，有特点，计算正确、图纸说明清晰完整；答辩时自述概念清楚，对提出的主要问题能准确圆满回答；毕业设计过程有较强的工作能力，对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能掌握良好。良——设计方案合理，计算正确，图纸和说明书清晰完整；答辩时自述清楚，对提出的主要问题能较圆满回答；毕业设计过程有一定的独立工作能力，对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能掌握较好。中——设计方案基本合理，计算正确、图纸说明完整；答辩时自述基本清楚，对提出的有关问题能回答；毕业设计过程表明基本掌握了本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能。及格——设计方案无原则性错误，计算基本正确，图纸和说明基本完整；答辩时对提出的有关问题尚能回答；毕业设计过程表明对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能尚能掌握。不及格——设计方案有原则性错误，计算中错误较多，图纸和说明书质量差、错误多，甚至抄袭别人设计或由别人代绘图。答辩时对提出的有关主要问题不能正确回答。毕业设计过程工作能力差，对本专业有关的基础理论、基本知识和基本技能尚未掌握。毕业设计基础资料1工程概况瑶镇水库位于榆林市神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇村附近，枢纽距榆神二级公路约17km，距神木县城约50km，神木至尔林兔公路从坝肩通过，交通比较方便。瑶镇水库枢纽是提高秃尾河水资源利用率梯级开发规划中的第一级控制工程，建设瑶镇水库枢纽工程，对解决区域经济开发、城镇居民生活以及生态环境用水的需要具有重要作用。附工程特性表工程特性表中的数值为可研阶段推荐方案的数值。34 瑶镇水库工程特性表序号及名称单位数量备注一、水文1.流域面积Km23373秃尾河流域总面积坝址以上流域面积Km27702.利用水文系列年限年10实测10年，缺月插补3.多年平均径流量万m391254.代表性流量调查历史最大流量m3/s131995年7月31日设计洪水流量m3/s104P=2%校核洪水流量m3/s227P=0.2%施工导流流量m3/s14.5P=20%5.洪量设计洪水流量（三天）万m3296校核洪水流量（三天）万m36436.泥沙悬移质年输沙量万t10.641991年实测二、水库1．水库水位设计洪水位m1161.20校核洪水位m1161.82正常蓄水位m1160.5死水位m1154.6034 瑶镇水库工程特性表序号及名称单位数量备注2.正常蓄水位时水库面积Km21.7153.回水长度Km4.94.水库容积总库容万m31060正常蓄水位以下库容万m3821.75调节库容万m3621.75死库容万m3200终极库容120万m3三、工程效益1.城镇供水日供水量万m317.14保证率95%年供水总量万m362572.农田灌溉灌溉面积万亩0.35稻田和水浇地保证率75%年用水总量万m3309.42灌溉水利用系数0.63.生态林生态林面积万亩0.9年用水总量万m3270四、淹没损失及工程永久占地1.淹没耕地亩12042.迁移人口人1703.淹没区房屋m2384534 瑶镇水库工程特性表序号及名称单位数量备注4.淹没区公路长度km1.655.淹没区10kv线路长度km3.16.浸没耕地亩500五、主要建筑物1.挡水建筑物浆砌石坝、沙壳心墙坝、地基分别为：砂岩、砂壤土地震烈度度6坝顶高程m1163.4最大坝高m27.9坝顶总长度m315左岸长m74右岸长m2092.泄水建筑物溢流堰、地基为长石砂岩堰顶高程m1160.5溢流段总长度m32净溢流长度30m最大单宽流量m3/s-m3.43设计泄洪流量m3/s39.92校核泄洪流量m3/s103.10消能方式挑流消能34 2水文秃尾河属黄河一级支流，流域长度100km，流域宽度40km，为羽状水系，河流长度133.9km（包括宫泊沟长度23km），河流高差512.3m，比降3.83%，总流域面积3373km2。100km2以上支流右岸6条，左岸3条。秃尾河发源于神木县西部风沙滩地中的湖泊海子，瑶镇水库坝址位于神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇乡附近。干流在沟岔村以上分为两支，左支称宫泊沟，源自北部的宫泊海子，长23.4km，流域面积323km2；右支称圪丑沟，源自大海子，长19.5km，流域面积410km2。沟岔村至瑶镇水库区间流域面积37km2，水库控制流域面积为770km2。流域平均气温7.8oC，最高月（七月）平均气温23.9oC，最低月（元月）平均气温-9.8oC，年平均日照2871小时，年平均水面蒸发量1431.8mm，年平均降水380mm，年平均无霜期175天，年平均冰封期84天，最大积雪深度120mm，水温>15oC以上150天，最大风速19m/s，年最大冻土深146cm。径流分析成果：瑶镇水库径流系列频率计算的Cv=0.14，采用0.16，Cs=2.5Cv，十年平均径流量w=9125万m3。流域径流绝大部分由降雨入渗到沙漠，再由地下水排泄所形成。瑶镇水库10年平均径流量为8295.6×1.1=9125万m3。丰水年：3.3～3.4m3/s，按3.3m3/s计算，年平均引水10407万m3。枯水年：3.1～3.3m3/s，按3.1m3/s计算，年平均引水9776万m3。平均为10092万m3，全年无弃水。神木县以及陕北北部风沙区的短历时暴雨出现频次高，强度大。特别是汛期七、八月份暴雨是经常性的天气现象，年降雨量的绝大部分由暴雨组成。榆林市北部陕蒙交界处什拉淖1977年8月1日8小时降雨1050mm，强度之大陆上罕见。但是暴雨虽多，却很少形成较大洪水。经计算瑶镇水库枢纽工程坝址处的洪峰流量和洪量如下表1—1。表1—1瑶镇水库洪峰、洪量频率计算成果表频率（%）0.10.20.51210/3510洪峰流量（m3/s）267227177139104796236一日洪水总量（万m3）4914113102381711189449三日洪水总量（万m3）75664349939329622417910634 瑶镇水库属沙漠水库，河水主要由沙漠渗水形成，泥沙主要为河床质。根据实测资料，瑶镇水库坝址处多年平均输沙量为6.7万m3。3地质3.1库区地质左岸岸坡平缓，一般坡角为5°～10°，不存在塌岸问题。右岸河床至坡顶，均为风积沙，坡角最大45°左右，蓄水后存在塌岸问题，集中在坝址上游200～900m范围内。地层岩性：a)基岩：呈丘状或梁状分布两岸，断续出露。岩石为长石砂岩，较完整，分布高程最大为1159.8m。b)古河道冲湖积沉积物：岩性以中细砂为主，含透镜状砂壤土，总厚度约60m。右岸发现三处较大古河道进口，基岩埋藏较深。c)一级阶地堆积物：岩性为砂壤土及含砾细砂，厚3～4m，为当地主要农田。d)沙丘沉积物：岩性为中细砂，厚度不等，在本地区广泛分布。3.2水库渗漏库区的周边地形高程均高于设计水位，地形不存在外漏的条件，但库区盆地周边为第四系松散沉积粉中砂层，处于正常蓄水位以下，在岩性上具备渗漏条件。左岸库岸边地下水位高程为1157~1168m，沙丘地下水位估计高于正常蓄水位，产生渗漏的水动力条件较差，因此渗漏的可能性小。右岸地下水西北高东南低，高程大部分低于正常蓄水位，天然水力坡降为7%o左右，具备了产生渗漏的水动力条件。经过地质勘测发现库区两岸均埋藏有秃尾河的古河道，古河道由左岸北东向穿过秃尾河，环绕右岸，于下游的神树沟流出库区。古河道出口位于距坝址右岸下游约1km的神树沟，地下水均以泉水形式出露排泄。库区渗漏除古河道为主要途径外，其它岸坡因地下水位较高，产生渗漏的可能性很小。从地形、地层岩性上及水动力条件上分析该进口都具备产生渗漏的条件，是库区渗漏的主要通道。渗漏量估算：库区渗漏的主要通道位于右岸，其渗漏总量为6004.58m3/d，约占该河流常流量（3m3/s）得2.3%。3.3库岸稳定左岸岸坡平缓，地形较开阔，坡角一般为5°～10°，作为水下坡角是稳定的，基本不存在塌岸问题。右岸河床至坡顶，均为全新统风积沙，坡角最大45°左右，水库蓄水后存在塌岸问题，范围集中在坝址上游200～900m内。估计最终塌岸宽度21.0～38.0m，塌岸总量20.5万m3。34 3.4水库地震根据1999年中国地震烈度区划图，库坝区地震活动微弱，有史以来从未发生过较大的地震活动，区域基本地震烈度为6度。不具备库区水库诱发地震的地质和构造环境。3.5枢纽工程地质条件3.5.1神庙坝址工程地质条件3.5.1.1地质简况该段河谷谷地宽25m，两岸地形不对称，左岸平缓，右岸陡峻。基岩出露高程，左岸基岩高程1158.58～1159.97m；右岸基岩高程1152m，谷地高程1141.90m。基岩岩性为长石砂岩，夹薄层透镜状泥岩。两坝肩覆盖层为下更新统的钙化黄土状壤土与半胶结细砂，呈不对称分布，左岸细砂层厚约1.0m，右岸厚约3m。坝址区构造不发育，主要为原生层理，总体产状倾向80o～110o，倾角10o。两岸地下水位高于河水并补给河水。左岸覆盖层不含水，基岩地下水埋藏较深。环境水对砼无腐蚀性。3.5.1.2主要工程地质问题坝基长石砂岩厚层状，具大型交错层理，泥岩分布于层面上其主要工程地质特征如下；⑴坝基岩石抗风化能力弱：在坝址区经地质测绘发现较大规模洞穴6个，主要位于坝轴线下游，露头基岩上多有蜂窝状空洞；⑵泥岩夹层呈薄饼状、透镜式：在长石砂岩中夹有薄层泥岩，主要沿地层层面产出，在两岸均有发现，形成了岩体中的软弱夹层带。⑶裂隙少：发现的两组剪切裂隙位于左岸神庙处，间距一般为1～0.6m。一组为顺和向，倾向255°，倾角88°，另一组与河流向斜交，倾向225°，倾角86°，缝宽1～3m，无充填物，一般长4～6m。坝基岩体属较完整的软岩，质量分级属Ⅳ类。⑷坝肩钙化黄土状壤土与半胶结细砂存在渗漏破坏的可能，不宜直接用作坝肩基础。3.5.2砌石坝基岩土体试验指标与评价3.5.2.1岩体试验指标a）Q12eoL+PL黄土状壤土该层已钙化，主要分布于两坝肩。渗透系数采用野外试验求得，K值为1.86×10-4cm/s，属高密实、弱渗透性的土。但根据探槽、坑探揭露发现其次生裂隙较发育，不宜直接作为坝肩基础。34 b）Q4eoL、Q3eoL+PL、Q11aL中细砂、细砂粒度组成试验结果表示坝址处各类成因的中细砂、中砂层粒度均匀，渗透分级属中等透水性，具渗透变形的特性。c）岩石物理力学性质试验成果表明，长石砂岩吸水性大，强度低，易软化。泥岩强度低，不易成样，强度指标离散性大。d）岩体的渗透性根据坝段区27个钻孔，47段压水试验资料得知，基岩单位吸水率ω≤0.01Lmin·m·m，属极微透水层。3.5.2.2坝基工程地质条件评价砌石坝地基主要考虑以下工程地质问题：⑴　两坝肩分布得钙化黄土状壤土，结构密实硬度大，但次生裂隙发育，贯通性差，不宜直接用作坝肩基础。下部的半胶结细砂，属中等透水性，蓄水后将会发生绕坝渗漏，同时饱水状态的抗滑能力差，不利坝肩稳定，建议清除，将基础置入基岩约1m左右。⑵　两岸坝基范围内或附近的洞穴，应开挖回填混凝土。⑶　岩体抗冲能力较差，对受冲刷的岩体应采取必要的防护措施。⑷　岩体可视为不透水，不考虑帷幕灌浆，但对岩体与混凝土结合面应采取固结灌浆处理。⑸　两岸泥岩形成的层间软弱夹层带，因其更易风化崩解，在砂岩中形成风蚀穴，因此建议开挖回填混凝土。3.5.3副坝工程地质条件与评价3.5.3.1工程地质条件副坝线上分布的地层主要为：①Q4leoL中细砂：浅黄色，粒度均匀，一般厚约3～4m，最厚10m，主要分布于地表；②Q3eoL+PL砂壤土与中砂：砂壤土一般较密实，属低压缩性土，厚约2～4m，在坝线右端被同成因的中砂所代替，厚约3.2m；③Q12eoL+PL钙化黄土，Q1laL中砂层，主要分布于左端靠近坝肩段，均延长不远即尖灭，中砂层厚度约4.2m，较密实；④基岩为长石砂岩，浅黄色，基岩面较平坦，高程约1150m，只靠近坝肩部位略有抬高，一般强风化厚约2m。副坝线地下水埋藏于基岩中，高程为1142.62～1145.28m，向河床排泄，一般埋深大于15m。34 3.5.3.2岩土物理力学性质Q3eoL+PL砂壤土：上更新统风洪积成因的砂壤土分布在右岸副坝线范围内，较密实（ρd=1.72g/cm3），弱透水性（k=2.29×10-4cm/s），低压缩性土（a1-2=0.05MPa-1），可作为天然隔水层和副坝坝基。3.5.3.3坝基工程地质条件评价坝基范围内所有砂土均属弱透水性，存在绕坝渗漏与渗透变形问题应予以处理。而Q3eoL+PL砂壤土，k=2.29×10-4cm/s，临界坡降为5.28，允许坡降为1.76，利用此层土挡水是可行的，故副坝基础应置于完整的该岩面上。由于该层属极弱透水层，可不作防渗处理，但其上部覆盖层，为了减少绕坝渗漏量，保证下游风积砂层的渗透稳定性应作截渗处理。3.6天然建筑材料瑶镇水库枢纽建筑物需石料2.5万m3，砂料1.1万m3。故瑶镇水库初设阶段新选择了4个料场，其中砂料、石料各两个料场。3.6.1砂料本阶段所选择的砂料场为河则沟（J9），长胜彩挡（J10）。两料场均分布于坝区秃尾河左岸，交通方便。多为风积砂，分选性好，泥质物少，砂质纯净，表面覆盖物均为粉砂，一般厚约1m左右。河则沟储量约为0.904万m3，长胜彩挡储量约为0.768万m3。对可研阶段勘察的乌鸡滩料场作了详查。瑶镇外贸站（J1）砂场，精度尚可。砂料的开采条件见下表砂料场开采条件评价表料场名称（编号）距坝址距离（km）储量（万m3）颗分室内定名无用层厚度（m）及岩性有用层分布特征质量优劣相对程度有用层厚度（m）瑶镇外贸站（J1）0.50.32细砂0.3～0.6粉砂中厚边薄的透镜体式优良0.8乌鸡滩（J1）2.81.26细砂0.3～1.6粉砂窝状线装分布，可利用的有五块最优0.6～1.6河则沟（J9）4.30.904细砂0.85～1.5粉砂最优34 窄条带状分布，厚度较稳定0.8～1.65长胜彩挡（J10）5.00.768细砂0.4～1.7粉砂中厚边薄的透镜体式较差0.4～1.35以上各砂料场总储量约为3.25万m3，满足2倍以上设计用量。根据以上各料场的开采条件，优先开采的料场为乌鸡滩（J2）、瑶镇外贸站（J1）两个料场，其次为河则沟（J9），最后为长胜彩挡（J10）料场。3.6.2石料据调查发现，现在被当地开采利用的除西沟（J4）料场外，还有石盆子（J7）料场与古今滩（J8）料场，岩性分别为浅蓝灰色的长石砂岩与肉红色的中细粒结构的长石砂岩。岩石质量要求及评价如下表。石料质量评价表序号项目规范指标西沟J4料场石盆子J7料场古今滩J8料场1湿抗压强度>40Mpa冻融后>30Mpa28.724.541.433.621.721.572软化系数>0.80.520.650.623冻融损失率<1%0.19004容重>2.4Kg/cm32.402.412.365评价抗压强度，软化系数偏小，岩石质量较差。除软化系数偏小外其余指标均符合要求抗压强度、软化系数偏小外，其余项目均符合要求石料场的开采条件评价表如下:34 石料场开采条件评价表料场名称距坝址距离（km）储量（万m3）岩性无用层厚度（m）及岩性料场居民及建筑物等情况质量优劣相对程度开采难易程度有用层厚度（m）西沟（J4）4012.0蓝灰色长石砂岩5～2风化岩及风积砂无优良容易12～16石盆子（J7）671.5浅蓝色长石砂岩3～6浅黄色长石砂岩无最优稍困难4～5古今滩（J8）384.0肉红色长石石英砂岩1.5～2碎石，强风化岩无，为当地主要人工碎石场较差较容易4～63.7结论3.7.1库区a）库区渗漏经勘察后分析，左岸不存在渗漏，右岸的②、③号古河道进口是渗漏的主要通道，其渗漏量为6004.58m3/d，约占该河道常流量的2.30%。b）在不考虑库尾壅水和淤积抬高的水位条件下，水库末端和左岸乌鸡滩村存在浸没问题，面积约为600亩，主要居民点为杨家圪塔村及少部乌鸡滩。c）对古河道出口流量应进行长期观测。3.7.2坝址a）坝基岩体较完整，属Ⅳ软岩，力学指标较低，且有透镜状泥岩夹层，岩体抗冲能力较差。对受水流长期冲刷部位应采取必要的防护措施。b）长石砂岩易风化崩解，建议施工时复核岩体风化深度。岩体单位吸水率ω≤0.01L/min·m·m，可不考虑帷幕灌浆，但砌石坝体与岩体接触面应作为固接灌浆处理。c）Q12eoL+PL、Q1laL地层因干裂或裂隙作用发育，存在渗漏与渗透变形问题。不能直接用作坝肩地基，应予以处理。d）坝基岩石从挖10m深的竖井看到，河床下1.7～2.1m深有泥岩夹层呈薄饼状、透镜式，泥岩单层厚度1～2cm，呈棕色及灰色，不连续分布于砂岩中，夹层带厚度10～50cm；河床下3.5～4.37m深岩石有空洞，漏水量较大；4.37～10m深，没有看见泥岩夹层，岩石比较完整。坝基岩石的物理力学指标f’=0.7，C’=0.3MPa。34 e）副坝两端由于粗粒土均会发生绕坝渗漏和渗透变形问题，建议予以清除，中部Q1eoL+PL砂壤土较密实，渗透性极微，可按挡水层对待，直接用作坝基。f）建议副坝采用心墙截渗较为可靠易行。g）建议对下更新统（Q1laL）堆积的中砂层渗透变形参数进行复核。3.7.3建材a）混凝土细料，粒径偏细，质量基本满足要求，因其呈窝状分布，不易机械化开采。首选料场为乌鸡滩（J2）和瑶镇外贸站（J1），其次为河则沟（J9），最后为长胜彩挡（J10）料场。探明储量为3.25万m3。b）混凝土砾料，本区缺失，建议下一步研究人工碎石代替。c）砌石料，由于质量合格的石英砂岩储量贫乏，开采困难，建议采用长石砂岩。长石砂岩抗压强度及软化系数普遍偏小，在可利用的情况下优先选用西沟料场。其储量12万m3。4工程任务和规模瑶镇水库是一座以城镇供水为主，兼顾农业灌溉、生态用水等综合利用的中型水利工程，是解决神木县锦界工业区工业用水和城镇居民生活用水的有效工程措施，同时兼顾瑶镇水库以下和采兔沟水库以上的农田灌溉面积3500亩，其中稻田1000亩，水浇地2500亩以及瑶镇水库以下公草湾处0.9万亩的生态林用水。水库大坝防洪标准为50年一遇设计，相应的洪峰流量为：Q=104m3/s；500年一遇校核，相应的洪峰流量为：Q=227m3/s。正常高水位时，下泄流量为36m3/s。引水洞最大引水流量为3.3m3/s。5、施工条件本工程施工对外交通主要靠神木至尔林兔地方公路，该公路穿越坝址左坝肩，距榆（林）神（木）二级公路约17km，对外交通尚属便利，坝址处场地开阔，对内施工道路修筑容易。跌水崖水电站的10kv输电线路从左坝肩通过，可作为该工程施工期的电源。导流建筑物洪水采用5年一遇作为设计标准。据水文分析计算得该标准的洪水流量为14.5m3/s。34 毕业设计指导书第一节设计的程序、依据和标准一、设计阶段及其任务工程设计是水利工程建设过程中的一项非常重要的工作，设计工作应遵循分阶段循序渐进、逐步深入的原则进行。水电工程设计阶段的划分为：项目建议书、可行性研究、初步设计、招标设计、施工详图设计等阶段。(一)各设计阶段的任务1、可行性研究报告阶段可行性研究应对项目进行方案比较，对在技术上是否可行和经济上是否合理进行科学的分析和论证。经过批准的可行性研究报告，是项目决策和进行初步设计的依据。可行性研究报告，由项目法人(或筹备机构)组织编制。可行性研究报告，按国家现行规定的审批权限报批。申报项目可行性研究报告，必须同时提出项目法人组建方案及运行机制、资金筹措方案、资金结构及回收资金的办法，并依照有关规定附具有管辖权的水行政主管部门或流域机构签署的规划同意书和许可取水预申请的书面审查意见。审批部门要委托有项目相应资格的工程咨询机构对可行性研究报告进行评估，并综合行业归口主管部门、投资机构(公司)、项目法人(或项目法人筹备机构)等方面的意见进行审批。可行性研究报告经批准后，不得随意修改和变更，如在主要内容上有重要变动，应经原批准机关复审同意。项目可行性报告批准后，应正式成立项目法人，并按项目法人责任制实行项目管理。2、初步设计阶段初步设计是根据批准的可行性研究报告和必要而准确的设计资料，对设计对象进行通盘研究，阐明拟建工程在技术上的可行性和经济上的合理性，规定项目的各项基本技术参数，编制项目的总概算。初步设计任务应择优选择有项目相应资格的设计单位承担，依照有关初步设计编制规定进行编制。初步设计文件报批前，一般须由项目法人委托有相应资格的工程咨询机构或组织行业各方面(包括管理、设计、施工、咨询等方面)的专家，对初步设计中的重大问题进行咨询论证。设计单位根据咨询论证意见，对初步设计文件进行补充、修改、优化。初步设计由项目法人组织审查后，按国家现行规定权限向主管部门申报审批。设计单位必须严格保证设计质量，承担初步设计的合同责任。初步设计文件经批准后，主要内容不程概算，论证对环境的影响及环境保护，进行经济分析，阐明工程效益等。3、招标设计34 招标设计是在批准的可行性研究报告的基础上，将确定的工程设计方案进一步具体化，详细定出总体布置和各建筑物的轮廓尺寸、材料类型、工艺要求和技术要求等。其设计深度要求做到可以根据招标设计图较准确地计算出各种建筑材料的规格、品种和数量，混凝土浇筑、土石方填筑和各类开挖、回填的工程量，各类机械、电气和永久设备的安装工程量等。根据招标设计图所确定的各类工程量和技术要求以及施工进度计划，可以进行施工规划并编制出工程概算，作为编制标底的依据。编标单位则可以据此编制招标文件，包括合同的一般条款、特殊条款、技术规程和各项工程的工程量表，满足以固定单位合同形式进行招标的需要。施工投标单位，也可据此进行投标报价和编制施工方案及技术保证措施。招标文件由合同文件和工程文件两部分组成，前者包括：投标者须知、合同条款、合同格式和投标书格式等；后者包括技术规范和图纸。要做到投标者能根据图纸、技术规范和工程量表确定投标报价。4、施工详图设计施工详图设计是在招标设计的基础上，对各建筑物(含机电、金属结构)进行结构和细部构造设计；最后确定地基处理方案，进行处理措施设计；确定施工总体布置及施工方法，编制施工进度计划和施工预算等；提出整个工程分项分部的施工、制造、安装详图。施工详图是工程施工的依据，也是工程承包或工程结算的依据。在我国，施工图由业主委托的设计单位提供给施工单位。按照国际惯例，施工图应由施工单位或业主委托的咨询公司负责。上述各个设计阶段的具体内容和深度，可以根据工程的具体情况进行适当的调整和增减。(二)设计基本资料在制订流域规划和编制设计文件之前，需要进行必要的勘测、试验和社会经济调查。由于设计阶段的不同，所需资料的广度和深度也各异，一般需要掌握的基本资料有：(1)自然地理。包括：工程所处的地理位置、行政区域、地形、地貌、土壤植被、主要山脉、河川水系、水资源开发利用现状及存在的问题等。(2)地质。包括：区域地质、库区和枢纽工程区的工程地质条件，如：地层、岩性、地质构造、地震烈度、不良地质现象，水文地质情况，岩石(土)的物理力学性质，天然建筑材料的品种、分布、储量、开采条件，工程地质评价与结论。(3)水文。包括：水文站网布设、资料年限、径流、洪水、泥沙、冰情以及人类活动对水文的影响等。(4)气象。包括：降水、蒸发、气温、风向、风速、冰霜、冰冻深度等气象要素的特点，站网布设和资料年限。(5)社会经济。需要对社会经济现状及中长期发展规划进行全面了解，包括：人口、土地、种植面积、品种，工业产品、产量，工农业总产值，主要资源情况，文物古迹，动力、交通、投资环境等。(6)用于作为设计依据的各种规程规范。二、设计依据和设计标准(一)设计依据我国规定，大中型水利工程建设项目必须纳入国家经济计划，遵守先勘测，后设计，再施工的必要程序。工程设计需要有以下资料或设计依据：(1)工程建设单位的设计委托书及工程勘察设计合同，说明工程设计的范围、标准和要求。(2)经国家或行业主管部门批准的设计任务书。(3)规划部门、国土部门划准的建设用地红线图。(4)34 地质部门提供的地质勘察资料，对工程建设地区的地质构造、岩土介质的物理力学特性等加以描述与说明。(5)其它自然条件资料，如工程所在地的水文、气象和地理条件等。(6)工程建设单位提供的有关使用要求和生产工艺等资料。(7)国家或行业的有关设计规范和标准。(二)设计标准为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性有机地统一起来，水利枢纽及其组成建筑物要分等分级，即按工程的规模、效益及其在国民经济中的重要性，将水利枢纽分等，而后将枢纽中的建筑物按其作用和重要性进行分级。设计水工建筑物均需根据规范规定，按建筑物的重要性、级别、结构类型、运用条件等，采用一定的洪水标准，保证遇到设计标准以内的洪水时建筑物的安全。我国常用的设计标准见附录。对于综合利用的工程，如按规范规定的指标分属几个不同等别时，整个枢纽的等别应以其中的最高等别为准。确定水工建筑物级别时，如该建筑物同时具有几种用途，应按最高级别考虑，仅有一种用途时，则按该项用途所属级别考虑。对于Ⅱ-V等工程，在下述情况下经过论证可考虑提高其主要建筑物级别：一是水库大坝高度较高时提高一级；二是建筑物的工程地质条件特别复杂，或采用缺少实践经验的新坝型、新结构时提高一级；三是综合利用工程如果按库容和不同用途的分等指标有两项接近同一等别的上限时，其共用的主要建筑物提高一级；对于临时性水工建筑物，如其失事将对下游城镇、工矿区或其它国民经济部门造成严重灾害或严重影响工程施工时，视其重要性或影响程度，应提高一级或两级。对于低水头工程或失事损失不大的工程，其水工建筑物级别经论证可适当降低。第二节毕业设计指导一、混凝土重力坝枢纽设计指导(一)了解规划、分析原始资料首先要求了解工程规划的概况、意图、规划特点和主要数据，以及设计任务和要求，熟悉并分析枢纽地区的地形、地质、水文、气象、建筑材料等一般情况。通过对工程概况的了解以及基本资料的分析，使同学们掌握工程要点，自然条件特征，搞清楚其与工程设计和施工的关系，为以后各阶段的设计工作打下基础。(二)坝线和坝型选择以及枢纽布置方案比较1、坝轴线的选择根据坝址的地质、地形条件，通过定性分析，确定坝轴线位置。(1)坝段比较(2)坝线选择表3.5坝段地形、地质等条件比较坝段类别第一坝段第二坝段第三坝段34 地形条件河谷较窄，适于修建混凝土坝；溢流堰底孔等泄水建筑物可放在主河床。右岸还可采用引水式电站。可增加6m发电水头。原副坝工程单一，不宜修建当地材料坝河谷不对称，左岸坡缓，坝轴线较长，适于修建混凝土坝或当地坝。荞麦岭处天然的单薄分水岭，是修建溢洪道或泄水洞的有利地形。无副坝，工程单一河谷软窄，适于修建混凝土坝或当地材料坝。右岸山低脊薄。须修建二座副坝。工程项目多地质条件坝基石英砂岩与板岩互层，右岸北西向大裂隙较多，坝基软弱，夹层为泥膜。切层的夹泥厚3~5cm且倾向下游。左岸F122断层通过坝肩混凝土坝基为灰岩，岩性不均一，左坝头可能漏水。荞麦岭较单薄。Ⅲ69坝基有断层F104通过，破碎带宽度大，处理工程量大。当地材料坝坝基为泥质灰岩和页岩。渗透性小，为天然防渗帷幕，溢洪道位于荞麦岭坝基为石英砂岩，岩性坚硬。坝基有断层F8通过。右坝头有F7通过。坝址上游不远处有几个断层交汇处。下游离建昌营~秦皇岛大断裂较近。对坝体稳定不利地震6度6度7度交通条件坝址位于峡谷之中，对外交通不便。施工场地狭窄同左坝址位于低山丘陵地带。交通方便，施工场地宽阔其它距离建筑材料场地最远距离建筑材料场地较远距离建筑材料场地最近2、坝型选择3、枢纽布置方案比较枢纽布置应遵循的一般原则是：(1)坝址、坝及其它主要建筑物的型式选择和枢纽布置要做到施工方便，工期短，造价低；(2)枢纽布置应当满足各个建筑物在布置上的要求，保证其在任何工作条件下都能正常工作；(3)在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转费用；(4)枢纽中各建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在一起，以减少联结建筑；(5)尽可能使枢纽中的部分建筑物早期投产，提前发挥效益(如提前蓄水，早期发电或灌溉)；(6)枢纽的外观应与周围环境相协调，在可能条件下注意美观。(三)坝体剖面设计内容与要求坝体剖面设计要求作溢流坝最大坝高坝段的设计和挡水坝最大坝高坝段的设计。设计的内容和步骤如下：1、坝体剖面的拟定(1)挡水坝的剖面拟定主要参考已建工程，并考虑与溢流坝的连接等具体情况，初步拟定坝顶高程、坝顶宽度、上、下游边坡及起坡点和坝段长度等。坝顶高程主要根据重力坝的级别、库区风浪作用，按照混凝土重力坝设计规范确定。一般来说，坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，由公式(3—1)计算，应选择两者之中防浪墙顶高程的较大值作为选定高程。△h=h1%+hz+he(3—1)式中△h——防浪墙顶与正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)；h1%——波高(m)；hz——波浪中心线与正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)；he——安全超高，按表3-6计算。34 表3-6安全超高he(单位：m)相应水位坝的安全级别ⅠⅡⅢ正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3防浪墙的高度一般可取1.2m。坝顶宽度可根据设备布置、运行、检修、施工和交通等需要确定，并应满足抗震、特大洪水时抢护等要求。无特殊要求时可取坝高的1/8-1/10，但不应小于3m。坝体上游面建议取为铅直面，下游坝坡根据稳定和应力要求确定，一般在1:0.6—1:0.8之间。坝段长度一般为15—20m，主要取决于地基特性、河谷地形、温度变化、结构布置和浇筑能力等。(2)溢流坝剖面拟定分三个方面的内容①断面尺寸的拟定：参考已建工程，初步确定堰面曲线、上下游边坡、消能方式及尺寸等。泄流型式建议泄流型式采用开敞溢流式。单宽流量的确定一般首先考虑下游河床的地质条件，在冲坑不危及坝体安全的前提下选择合理的单宽流量。根据国内外工程实践和本工程情况，建议在设计水位时单宽流量取80—90m3/(s·m)，校核水位时取105-115m3/(s·m)。堰顶高程首先由调洪演算求出设计洪水位和相应的下泄流量Q。当采用开敞式溢流时，堰顶水头Ho。由开敞式溢流堰泄流能力计算公式反算得出，由设计洪水位减去堰上水头Ho即为堰顶高程。溢流面体形设计溢流面曲线由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成。溢流面顶部曲线可采用WES曲线，曲线的具体形式见图3-2。其中的仃d为定形设计水头，按堰顶最大作用水头Hmax的75％-95％计算。反弧段的反弧半径R=(4~10)h，h为校核洪水位闸门全开时反弧段最低点处的水深。及太小水流转向不够平顺，过大又使向下游延伸太长，增加工程量。当反弧段流速υ<16m/s时可取下限，流速越大，反弧半径也宜选用较大值。中间的直线段与坝顶曲线和下部反弧段相切，坡度一般与非溢流坝段的下游坡度相同。图3-2堰顶堰面曲线消能方式根据本工程的实际情况，建议采用挑流消能方式。34 ②水力计算：内容包括堰顶过流量计算，下游消能水力计算等。堰顶过流量计算采用教材《水工建筑物》第2章的公式(2-67)。挑流消能设计的内容包括：选择合适的鼻坎型式、反弧半径、鼻坎高程和挑射角度，计算各种泄量时的挑射距离和最大冲坑的深度，具体计算公式见教材《水工建筑物》第2章第6节。③闸墩尺寸的拟定：包括闸门型式选择、工作桥、交通桥的布置及闸墩的型式、长度、高度、厚度等尺寸的拟定。该部分内容详见教材《水工建筑物》第2章第6节。2、坝体强度验算和坝基接触面及深层抗滑稳定验算(1)计算原理和控制标准。重力坝的应力计算建议采用材料力学法，抗滑稳定验算按概率极限状态设计原则进行。对稳定和应力的计算原理，要求论述计算方法的基本假设和所采用的公式，说明公式来源和符号意义，控制标准则根据工程等级和计算情况按有关规范规定指标选取。(2)荷载及荷载组合。荷载组合分基本组合和偶然组合，可考虑以下几种组合情况：基本组合1：兴利水位的水压力，扬压力，浪压力，自重，泥沙压力等。基本组合2：设计洪水位时静(动)水压力，扬压力(浪压力)，自重，泥沙压力等。特殊组合1：校核洪水位时(静)动水压力，扬压力(浪压力)，自重，泥沙压力等。特殊组合2：兴利水位的水压力，扬压力，浪压力，自重，泥沙压力和地震惯性力，地震动水压力和动土压力等。注：对于基本组合2和特殊组合1，溢流坝设计无浪压力，挡水坝设计无动水压力。要求画出计算简图，且尽量采用表格计算。(3)稳定应力计算。分别计算坝基截面各组合情况的荷载，校核抗滑稳定是否满足要求，并计算几个代表性水平截面的边缘应力，校核其安全性。要求画出计算简图，且尽量采用表格计算。抗滑稳定的具体计算公式见教材《水工建筑物》第2章第3节，强度校核的具体计算公式见教材《水工建筑物》第2章第4节。(4)成果分析。根据以上计算结果，分析所拟断面是否安全可靠、经济合理，是否需要修改断面，最后确定坝体剖面。(四)坝体细部构造设计与基础处理1、标号分区设计根据应力计算成果和大坝各部位的工作条件的不同对其强度、抗冻、抗渗、抗热、抗冲磨等各种性能提出不同要求，并确定各区的位置、尺寸，这里应注意：(1)坝体内部混凝土应不低于O.5。(2)有抗冲磨要求的混凝土不低于C15。(3)分区的最小厚度不小于2-3m。2、廊道、分缝止水、排水设计廊道应根据不同要求，设计断面尺寸、剖面位置以及平面、立面布置和相互连接等。分缝止水包括横缝的设计和溢流坝段、挡水坝段的止水设计。排水设计则包括对溢流坝段的坝身和坝基排水的布置及排水管(孔)的直径、间距等的确定。3、地基处理34 主要包括开挖清理、灌浆、断层处理等内容。开挖与清理包括提出开挖要求、方法和清理标准，并对一些简单的工程问题提出解决措施；灌浆包括帷幕灌浆和固结灌浆，确定灌浆排数、深度、孔距、排距、灌浆压力等；断层处理则根据基本资料所给的断层性质和破碎程度以及对坝体影响的大小分别提出相应的处理措施。(五)设计成果设计成果包括：说明书和设计图纸。1、说明书(包含计算书内容)说明书要按下述原则编写：(1)按章节叙述。要先拟好提纲，然后编写。(2)包括基本资料和基本数据。(3)说明设计标准、设计情况及依据。(4)阐述设计思想、原则及方法(包括所采用基本理论及公式说明、采用条件及原因，以及考虑问题的条件及因素)。(5)对具体设计要说明设计的前提，设计原理、方法、主要过程及阶段成果，最后成果(不必把详细的计算内容、过程写入，成果尽量能以表格形式给出)。(6)对成果的分析及结论。对成果一定要有分析论证和判断，予以评价，分析存在问题的原因和改进措施。(7)要求简明扼要，叙述清楚，字迹工整。2、设计图纸(1)枢纽平面布置图1张(2)上游立视图1张(3)坝体结构图2张(4)细部构造图1-2张要求图面合理，设计正确、整洁、清晰，绘图认真仔细，不乱改乱写。图幅尺寸、规格、图的比例、线条、标注高程、尺寸符号和说明等均按工程制图标准。(六)混凝土重力坝设计说明书编写参考提纲第一章基本资料第一节工程概况及工程目的第二节基本资料第二章枢纽布置第一节坝轴线选择第二节坝型确定第三节枢纽布置第三章坝体剖面设计第一节坝顶高程确定第二节非溢流坝剖面设计第三节溢流坝剖面设计第四节水力计算第四章挡水坝结构计算第一节作用及其组合34 第二节承载力极限状态验算第三节正常使用极限状态验算第五章溢流坝结构计算（选做）第一节荷载计算及组合第二节承载力极限状态验算第三节正常使用极限状态验算第六章细部结构设计第一节混凝土分区及标号选择第二节坝体分缝第三节坝体廊道系统第四节止水和排水第五节坝体布置第六节地基处理(七)建议参考书(1)中华人民共和国电力行业标准，混凝土重力坝设计规范(DL5108—1999)，中国电力出版社，2000。(2)中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物荷载设计规范(DL5077—1997)，中国电力出版社，1998。(3)中华人民共和国行业标准，水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252—2000)，中国水利水电出版社，2000。(4)中华人民共和国行业标准，水工建筑物抗震设计规范(DL5073—1997)，电力工业部，1997。(5)中华人民共和国行业标准，水工钢筋混凝土结构设计规范(DL／T5057—1996)，北京：中国电力出版社，1997。；四、思考题1、本工程的枢纽布置是如何进行的，考虑了哪些因素?2、坝轴线选择应考虑哪些因素?你所采用的坝轴线是如何选取的?3、本工程的坝型为何选用混凝土重力坝?4、说明本工程枢纽中布置了哪些建筑物?各自的作用是什么?5、本工程的等级是如何确定的?为何对其分级?6、说明本工程的荷载作用情况，说明几种主要荷载的计算方法。7、说明强度和稳定校核中你所选用的荷载组合。8、非溢流坝的剖面是如何确定的?9、溢流坝的剖面是如何确定的?10、如何进行非溢流坝的强度和稳定校核?11、你在设计中是如何考虑地震作用的?12、说明扬压力对坝体的作用，如何计算扬压力?34 13、溢流坝的消能型式是如何选择的?其优点是什么?14、重力坝的地基处理有哪些内容?你是如何设计的?15、大坝的坝顶高程如何确定?说明坝顶的构造。16、说明本工程的廊道系统是如何布置的?坝体排水系统如何布置?17、混凝土重力坝坝体为何进行分区?如何分区?各区的混凝土标号如何确定?18、闸墩的型式是如何选择的?闸墩设计的内容有哪些?19、混凝土重力坝为何分缝?如何分缝?其止水如何设计?20、用材料力学法进行重力坝应力分析时做了哪些基本假设?21、溢流坝泄水孔口的闸门是如何选择的?如何启闭?22、溢流坝堰面曲线应满足哪些要求?23、防渗帷幕的作用是什么?如何设计?24、固结灌浆的作用是什么?你是如何进行固结灌浆设计的?25、坝基排水系统的作用是什么?如何布置?26、本工程的软弱破碎带如何处理?27、比较表孔泄流与孔口泄流的优缺点，本工程为何选择表孔泄流?28、如何校核坝基的深层抗滑稳定?其假定是什么?29、溢流面为何采用WES曲线?其优点是什么?二、土石坝枢纽设计指导(一)了解任务书并分析原始资料设计任务书及原始资料是工作的依据，因此首先要全面了解设计的任务，熟悉该河流的一般自然地理条件，坝址附近的水文和气象特性、枢纽及水库的地形、地质条件，当地材料、对外交通及有关规划设计的基本数据。只有在熟悉基本资料的基础上才能正确地选择建筑物的类型，进行枢纽布置、建筑物设计及施工组织设计。因此应把必要的资料整理到说明书中。通过对资料的了解和分析，初步掌握原始资料中对设计和施工有较大影响的主要因素和关键性问题，为以后设计工作的进行打下良好的基础。(二)坝轴线选择根据坝址的地质、地形、枢纽布置、施工条件等，通过技术经济比较分析确定坝轴线位置。需要考虑的地形方面的因素有：(1)河床的宽度是否便于布置建筑物和施工，两种方案的工程量大小；(2)滑坡等不良地形对坝体安全及对工程施工的影响；(3)淹没面积及移民的数量。要考虑的地质方面的因素有：(1)坝基内是否存在较大范围的夹层和强透水带，地基处理的工程量和难度。(2)黄土处理问题。当黄土的重度大于14．5kN／m3时，黄土的湿陷性较小，可不进行处理。但如果黄土的重度小于14．5kN／m3时，黄土的湿陷性和压缩性较大，需要清除。(3)塌滑体对大坝的影响。该部分内容可以用下列表格进行对比说明。34 方案因素坝线1坝线2地形条件地质条件筑坝材料施工条件枢纽布置比较结果(三)坝型选择根据所给出的基本资料，大坝坝型宜选用土石坝。根据防渗结构的类型，常见土石坝的型式有：心墙土石坝、斜墙土石坝、面板堆石坝、均质坝等。建议选取2-3种坝型(土质防渗心墙方案、土质防渗斜墙方案、均质坝等)，根据地形、地质、建筑材料、施工情况、工程量、投资等方面，综合比较选定坝型。建议按下列表格进行对比说明。方案因素土质防渗心墙土质防渗斜墙均质坝地形条件地质条件工程量建筑材料施工条件(四)枢纽布置根据选定的坝轴线从地形、地质、施工、运用等方面大致确定建筑物(包括大坝、导流泄洪洞、溢洪道、灌溉发电洞等)的相对位置和建筑物型式，并定性分析和论述，确定枢纽工程的等级及建筑物等级。导流泄洪洞：其布置主要考虑地质情况，避开可能的塌滑体，并保证出口和进口的稳定以及洞身围岩的稳定，此外还应考虑岩体破碎程度及其对岩体渗漏的影响。溢洪道：其布置主要考虑地质情况和水流情况，不仅要保证建筑物的安全，还应尽量减小开挖工程量。(五)建筑物设计1、坝工设计其主要设计内容包括：(1)确定断面尺寸及平面布置。根据规范要求，参照已建工程并考虑本工程的具体情况，确定坝坡、坝顶高程、坝顶宽度、防渗体和排水体尺寸，确定岸坡坝段的坝型及断面尺寸。绘出坝的剖面及平面布置图(考虑河岸坝段与岸坡坝段的连接)。34 确定坝顶高程时，应考虑正常蓄水情况、校核洪水情况和地震情况，分别计算出所要求的坝顶高程，取其最高值作为坝顶高程。坝顶宽度应满足运行、施工、构造、交通等方面的要求，一般高坝的最小宽度为10-1Sm，中低坝为5-10m。另外坝顶宽度必须考虑心墙或斜墙顶部及反滤层布置的要求。坝坡的选择是一个非常重要的问题，因为坝坡的取值不仅关系到工程量，还关系到坝体的稳定。选择坝坡时应考虑下面的因素：上游坝坡长期处于水下，呈饱和状态，且水库水位有可能骤降，另外，当采用斜墙防渗方案时，上游坝坡的稳定受斜墙土料特性的控制，因此上游边坡较缓；坝坡可以分段设置，每段10-30m，从上而下逐段放缓，相邻坡率差值取0.22或0.5。土质防渗体的心墙坝，当下游坝壳采用堆石时，常用坡度为1：1.5—1：2.5，采用土料时，常用坡度为1：2.0-1：3.0；上游坝壳采用堆石时，常用坡度为1：1.7-1：2.7，采用土料时，常用坡度为1：2.5-1：3.5。斜墙坝的坝坡可参照上述数值选取，上游坝坡取值宜偏缓，下游坝坡取值宜偏陡。碾压式土坝的下游边坡常沿高程每隔10-15m设置一条宽1.5-2.0m的马道，以拦截坝坡雨水，防止冲刷坝面，同时兼作交通、检修、观测之用。马道常设在坝坡变化处。碾压式土坝的上游边坡一般有较好的护坡，最多设置1-2条马道。确定防渗体尺寸时应考虑的因素包括：①防渗墙土料的数量和施工难易程度；②防渗土科的质量，如允许渗透比降、塑性指数、抗裂性能等；③坝址处的地震烈度；④防渗体下部基岩的性质及处理方法；⑤防渗土料的单价。土质防渗体断面一般上薄下厚，但考虑到机械化施工的需要，最小厚度不应低于3m。防渗体底部厚度取决于土料的允许坡降，一般可按下表取值。土料型式粘土中壤土斜墙心墙H/8H/6H/5H/4如果采用斜心墙，斜心墙的上游坡度一般为1：0.5—1：0.6。防渗墙的顶部高程应高于设计洪水位0.3—0.6m，且不低于校核洪水位。但心墙与防浪墙连接时不受限制。心墙顶部应有无粘性土料的保护层，以防心墙冻裂或干缩。保护层的厚度应根据当地冰冻厚度或干缩深度而定，但不得小于1.0m。排水设施应具有充分的排水能力，以保证自由地向下游排出全部渗水；同时能有效地控制渗流，避免坝体和坝基发生渗流破坏。此外，还要便于观测和检修。常用的坝体排水型式有：①棱体排水。是一种可靠的、应用广泛的排水型式，可以降低浸润线，保护下游坡角，增加坝体稳定性，但石料用量大，费用高，与坝体施工有干扰；②贴坡排水。构造简单，用料省，施工方便，易于检修，但不能降低浸润线，且易因冰冻而失效；③坝内排水。可有效降低浸润线，但对地基不均匀沉陷适应性差。设计中应根据当地气候、土料、心墙型式等选择排水型式，也可以将几种不同的排水型式组合在一起，形成综合式排水。(2)34 渗流计算。用水力学法，计算正常高水位时最大断面及各控制断面的浸润线及单宽渗流量、总渗流量。渗流计算应考虑水库运行中出现的不利条件，，计算下列水位组合情况：①上游采用正常高水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的最高水位；③上游校核洪水位与下游相应的最高水位；④库水位骤降时对上游坝坡稳定最不利的情况。(3)坝坡稳定计算。土石坝的坝坡稳定计算需考虑以下几种有代表性的工况：①施工期(包括竣工时)。该阶段粘性土体内的孔隙水压力尚未消散，故需考虑孔隙水压力对坝坡稳定的影响。在强地震区，这种作用还要与地震作用的1／2相结合；②稳定渗流期。上游为正常蓄水位或设计洪水位，下游为相应水位时下游坝坡的稳定。此时，地震作用只与正常水位工况相结合；③水库水位降落期。可考虑水库水位自正常蓄水位快速降落到死水位的情况，主要考查不稳定渗流对大坝上游坝坡稳定的影响。设计中用圆弧滑动有效应力法校核最大坝高断面的上、下游坝坡的稳定，计算采用列表方法，见本书第二章。按照土石坝设计规范，坝坡抗滑稳定的最小安全系数规定如表3—16。表3-16土石坝坝坡抗滑稳定最小安全系数坝的级别IⅡⅢⅣ、Ⅴ正常运用条件非常运用条件I非常运用条件Ⅱ1.301.201.101.251.151.051.201.101.051.151.051.00注：正常运用条件系指：①水库水位处于正常高水位(或设计洪水位)与死水位之间的各种水位下的稳定渗流期；②水库水位在上述范围内的经常性的正常降落；③抽水蓄能电站水位的经常性变化和降落。非常运用条件I系指：①施工期；②校核洪水位下有可能形成的稳定渗流期；③水位非常降落；④正常运用条件与地震组合。非常运用条件n指非常运用条件I的①-③加地震。表中的安全系数适用于瑞典圆弧法。对于I、Ⅱ级坝和高坝以及一些比较复杂的情况，可采用简化毕肖普方法进行稳定验算，但其计算出的安全系数应比表中的规定值提高5％—10％。(4)细部构造设计。包括坝顶构造、护坡、反滤、坝面排水。①坝顶构造。坝顶上游侧一般需设置防浪墙，防浪墙可用浆砌石或钢筋混凝土筑成，墙底应和坝体中的防渗体紧密连接。防浪墙高度一般按高出坝顶面1.2m设计，防浪墙宽度可取为0.6m。为了排除雨水，坝顶面应向两侧或一侧倾斜，倾斜坡度为2％—3％。②护坡。土石坝的上下游坡面一般均需设置护坡。上游护坡的常用型式为砌石或堆石，护坡下面应按反滤原则设置碎石或砾石垫层。上游护坡石块的大小、级配和厚度应根据浪压力的大小及波浪要素进行计算确定，建议的计算公式为：D=0.85D50=1.018K34 式中D50——石块平均粒径(m)；γk——石块重度(t/m3)；γw——水重度(t/m3)；．m——坡率；h——设计波浪高度(m)，设计波浪取累积概率P=5％的波高，对重要工程可适当提高；K——与坡率有关的系数，按下表取值。m2.02.53.03.55.0K1.21.31.41.41.2砌石护坡的厚度可按下式计算：t=1.67D/K式中t——护坡的厚度(m)，其余符号意义同前。以上砌石护坡的计算厚度，均系最大局部波浪压力下的最大厚度，实际上最大局部的波浪压力只作用在一点上，因此坝坡上采用等厚护坡是不经济的，一般可在波浪冲击部位适当厚一些，但在其它部位可薄一些。下游坝面除排水棱体外需全部护坡，通常采用干砌石、碎石或砾石护坡，厚约0.3m，对气候适宜的粘性土均质坝也可采用草皮护坡，草皮厚约0.05~0.10m。③反滤。反滤层一般由1-3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。水平反滤层的最小厚度为0．3m，铅直或倾斜反滤层的最小厚度为0．5m。采用推土机平料时，最小水平宽度为3．Om。反滤层的级配、厚度和层数应通过分析比较，选择合理的方案。根据规范规定，对于与被保护土相邻的第一层反滤料，建议按下述准则选用D15/d85≤4~5D15/d15≥5式中D15——反滤料的特征粒径；d85、d15——分别为被保护土的控制粒径和特征粒径。选择第二层反滤料时，采用与以上相同的准则，只是应将第一层反滤料作为被保护土，其余类推。反滤层一般只设一层，有时设两层，较少用三层。④坝面排水。坝面排水的范围包括：坝顶、坝坡、坝端及坝下游等部位的集水、截水和排水措施。2、泄水建筑物设计(溢洪道或导流泄洪洞可选一项进行设计)(1)溢洪道设计。溢洪道设计包括水力计算和结构计算。其中水力计算包括计算千年洪水时泄流能力、水面线和下游消能，校核边墙高度，验算冲坑是否危及大坝安全。(2)导流泄洪洞设计。导流泄洪洞设计主要包括计算千年洪水时泄流能力、水面线推求和出口消能设计，校核无压洞的净空及出口建筑物的安全。导流泄洪洞的工作闸门前为有压隧洞，故其泄流能力主要由有压段控制，其泄流量采用孔口出流公式计算Q=μω式中Q——泄流量(m3／s)；ω——洞身面积(m2)；Ｈ——上下游水位差(m)；34 μ——流量系数。无压隧洞段的水面线采用水力学的逐段试算法推求。出口建筑物的安全校核主要是对挑流消能的挑距、冲坑深度进行计算，校核其是否满足要求。3、地基处理常见的砂砾石坝基，其地基承载力一般可以满足要求，而且压缩性不大。如坝基土层中夹有松散砂层、淤泥层、软粘土层，可采取挖除、排水预压、振冲加固等措施。在砂砾石地基上建坝的主要问题是进行渗流控制，解决方法是做好防渗和排水，如：①垂直防渗设施，包括：粘性土截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕等；②上游水平防渗铺盖；③下游排水设施，包括：水平排水层、排水沟、减压井、透水盖重等。这些措施可以单独使用，也可以综合使用。各种垂直防渗设施能比较可靠而有效地截断坝基渗透水流，解决坝基渗流控制问题。在技术条件可能而又经济合理时，应优先采用。垂直防渗设施的形式可以参照以下原则选用：①砂砾石层深度在10-15m以内，或不超过20m时，宜明挖截水槽回填粘土，对临时性工程则可采用泥浆槽防渗墙；②砂砾石层深度在60—70m以内的，可采用混凝土防渗墙；③当砂砾石层更深，上述措施难以选用时，可采用灌浆帷幕，或在深层采用灌浆帷幕，上层采用明挖、回填粘土截水槽或混凝土防渗墙。不论采取何种形式，均宜将全部透水层截断。悬挂式的竖直防渗设施，防渗效果较差。粘性土截水槽是最为常用而又稳妥可靠的防渗设施。一般布置在大坝防渗体的底部(均质坝则多设在靠上游1／3至1／2坝底宽处)，横贯整个河床并延伸到两岸。槽身开挖断面呈梯形，切断砂砾石层直达基岩，岩面经处理后回填粘性土料，槽下游侧按级配要求铺设反滤料，槽底宽应根据回填土料的容许渗流坡降、与基岩接触面抗渗流冲后，j的容许坡降以及施工条件确定。截水槽上部与坝的防渗体连成整体，下部与基岩紧密结合，形成一个完整的防渗体系。深厚砂砾石地基采用混凝土防渗墙是比较有效和经济的防渗设施。墙顶插人防渗体内的深度应大于1／10坝高，并不得少于2m。墙厚按施工条件可在0．6-1．3m范围内选用，一般选0．8m左右。(六)施工导流本部分内容请参考水利工程施工教材相应的章节。(七)设计成果的具体要求1、设计图设计图是毕业设计的主要成果。要求制图正确，图面饱满，没有重复，线条分明，字体工整，尺寸齐全。比例尺及材料符号等应符合《水利水电工程制图》规范要求。每个同学应完成设计图4张，即：土坝枢纽平面布置图1张，土坝断面图、上游或下游立视、细部构造图2张，泄水建筑物(溢洪道或导流泄洪洞)布置图1张。2、设计说明与计算书设计说明与计算书要求章节分明，文字简练通顺，字迹工整。应写清楚计算过程，有充分的分析论证，并说明计算条件，计算方法和成果。要尽量使用表格和附图表示。(八)Z土坝设计说明书编写参考提纲34 第一章基本资料第一节工程概况及工程目的第二节基本资料第二章枢纽布置第一节坝轴线选择第二节枢纽布置及工程等级第三章坝工设计第一节坝型确定第二节挡水坝体断面设计第三节坝体渗流计算第四节土坝稳定计算第五节细部构造一、坝体结构二、坝顶构造三、上下游护坡四、反滤层及过渡层五、排水结构六、地基处理七、坝与两岸的连接第四章溢洪道设计第五章导流泄洪洞设计(九)建议参考书(1)水利电力部，碾压式土石坝设计规范($DJ218—84)，水利电力出版杜，1985。(2)水利电力部，碾压式土石坝设计规范($DJ218—84)修改和补充规定，水利电力出版社，1993。(3)中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物荷载设计规范(DL5077—1997)，中国电力出版社，1998。(4)中华人民共和国行业标准，水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252—2000)，中国水利水电出版社，2000。(5)中华人民共和国行业标准，水工建筑物抗震设计规范(DL5073—1997)，电力工业部，1997。四、思考题1、本工程的枢纽布置是如何进行的，考虑了哪些因素?2、坝轴线选择应考虑哪些因素?你所采用的坝轴线是如何选取的?3、本工程的坝型为何选用土石坝?4、说明本工程枢纽中布置了哪些建筑物?各自的作用是什么?5、本工程的等级是如何确定的?为何对其分级?6、在土石坝坝坡稳定分析中，如何对荷载进行组合?34 7、如何确定土石坝的剖面(包括上下游边坡、坝顶高程和坝顶宽度)?8、本工程土石坝的防渗型式是如何选定的?有何优缺点?9、土石坝常用的渗流分析方法有哪几种?如何用水力学方法进行坝体渗流分析?10、土石坝的渗透变形有哪几种?如何防止渗透变形?11、进行坝坡稳定分析时如何选取土石料的强度?12、你用什么方法进行坝坡稳定分析?这种方法有何假定?13、如何控制土石料的填筑标准才能保证坝体的安全可靠?14、土石坝防渗体土料的基本要求有哪些?你是如何选择的?15、土石坝坝体各部分对土料要求有何不同?16、土石坝为何需要设排水设备?常见的排水设备有哪几种?你是如何选择的?17、反滤层的作用是什么?如何设计反滤层?18、过渡层的作用是什么?如何设计过渡层?19、你在设计中是如何考虑地震作用的？20、土石坝地基处理的目的是什么?说明你所采用的地基处理措施。21、圆弧滑动法的基本原理是什么?如何确定最危险滑弧的位置?22、如何设计坝体的护坡?23、如何控制土石坝的裂缝?你在设计中考虑了哪些措施?24、坝基的防渗措施是如何选择的?这种措施有何优缺点?25、你所选用的泄水建筑物是哪一种?说明选择该种方式的原因。26、请详细说明坝顶构造，并说明这样布置的原因。27、你是如何设计坝面排水系统的?为何这样设计?28、请说明坝与两岸建筑物是如何连接的?(十)施工组织设计说明书编写参考提纲主要由施工平面布置图、施工进度横道图、施工组织设计三部分构成。其中施工组织设计参考提纲：1．编制说明1.1工程概况1.2工程内容1.3施工条件1.4编制依据1.5施工目标(1)质量目标(2)安全目标（3）工期目标（4）资金保证目标。2.现场项目经理部机构设置2.1.现场项目经理部组织机构2.2.施工组织机构的主要职责范围34 2.2.1项目经理2.2.2技术负责人2.2.3工程技术部2.2.4质量安全部2.2.5设备材料部2.2.6合同计量部2.2.7综合办公室3.施工总平面布置及说明3.1施工总平面布置说明3.1.1施工总平面布置3.1.2施工道路3.1.4施工用电3.1.5施工水源3.2临时设施布置4.施工总进度分阶段计划及控制性工期保证措施4.1施工总进度4.2分阶段计划4.2.1施工前准备：4.2.2测量放线4.2.3主体工程施工4.2.4附属建筑物施工4.2.5工程收尾及交工验收4.3控制性工期保证措施5.单项工程施工方案（这一般包括：独立的附属设施，廊道、分缝止水、排水等等）5.1资源投入5.2投入本工程的主要施工机械设备5.3经验5.4.1施工准备技术准备(2)施工现场准备5.4.2整个标段施工测量程序5.4.3工程测量放线开挖、整修施工程序5.4.3,1施工测量5.4.3,2挖填1)、表土清除2)、分层填筑、碾压（一般是渣料培厚坝体一达到坝体稳定性）5.4.3.3整修（坝坡土石坝一般在1：1.5—1.30之间常见为1：1.86、1：2.5混凝土重力坝根据设计坝坡）34 5.4.4主坝、溢流坝、放水设施清基-支模—现浇—拆模---验收5．4．4．1清基：清除基槽内浮土、杂土、及不合要求的杂物。5．4．4．2支模，模板要求模板安装的允许误差5.4.4.3施工工艺（工序、注意事项、要求）5.4.4.4混凝土浇筑5．4．4．5拆模5．4．6渠系建筑物5．4．5．1混凝土渠系工程5．4．5．2建筑物预埋件和预留空洞的允许偏差5．4．5．3钢筋6.施工质量保证措施6.1质量管理体系6.2质量保证体系6.2.2质量保证体系及落实质量管理责任的具体措施6.2.3质量保证措施7.重点部位质量保证措施及施工方案7.1重点部位质量控制7.2冬季、夜间施工措施8、文明施工、安全生产环境保护的技术组织保障8.1文明施工涵盖在项目中工、料、机、法、环、五大因素的各个方面，贯穿于项目施工的始终，颁于项目施工管理中计划、组织、指挥、协调、控制五大环节，它是企业管理水平的生要体现，日益成为企业在市场竞争中致胜的重要因素。8.2安全生产的技术组织保障8.2.1安全管理组织机构8.2.2安全管理组织措施8.2.3运输安全管理措施8.2.4机械设备安全管理措施8.2.5宣传和教育措施8.3.1大气污染防止措施参考：本工程施工期间造成大气污染的主要污染源为：由开挖、填筑、装卸、运输等施工过程中产生的粉尘散落及运输过程中产生的二次扬尘、施工机械生产的废气等。我们将对此进行分析并根据以往的经验，采取以下措施，以减少大气污染。8.3.2嗓声污染防治措施参考：本工程的特点是施工强度大，需要施工机械多，如挖掘机、装载机、推土机、自卸汽车等，这些设备在施工作业中10m半径范围内，其嗓声较大，并伴有强烈震动，根据上述情况，现场施工中拟采取下列措施来进行控制，以减少嗓声对环境的影响。9.其他需要说明的内容34 9.1文物保护9.2便道养护与交通控制措施9.3与相邻标段的协调和配合(十)建议参考书(1)《水利水电工程测量规范》（SL52-92）(2)《水利水电工程施工组织设计规范》（SD338-89）(3)《水工砼试验规程》（SDJ-82）（4）《水工砼结构设计规范》SL/T191--9-6）（5）《水利基本建设工程验收规程》（SD184-86）(试行)34'