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- 1 -目 录目 录 .1第一章 调洪演算 .41.1 洪水调节计算 .41.1.1 洪水调节计算方法 .41.1.2 洪水调节具体计算 .41.1.3 方案选择 .101.2 防浪墙顶高确定 .10第二章 L 型挡墙计算 142.1 L 型挡墙尺寸设计 .142.2 危险工况分析 .142.2.1 工况一 .142.2.2 工况二 .172.2.3 结果分析 .202.3 L 型挡墙配筋计算 .212.3.1 墙身配筋计算 .212.3.2 底板配筋计算 .222.4 抗滑稳定计算 .232.5 抗倾覆计算 .23第三章 坝坡稳定计算 .253.1 坝体边坡拟定 .253.2 堆石坝坝坡稳定分析 .253.2.1 计算公式 .253.2.2 计算过程及结果 .26第四章 复合土工膜计算 .274.1 复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算 .274.1.1 混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算 .274.1.2 复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算 284.2 复合土工膜的应力校核计算 .28第五章 趾板设计 .315.1 设计趾板剖面 .315.2 趾板剖面的计算 .31- 2 -第六章 副坝设计 .336.1 副坝顶宽验算 .336.2 强度和稳定验算 .336.2.1 荷载计算 .346.2.2 稳定验算 356.2.3 坝体强度验算 .36第七章 泄水建筑物 .377.1 概述 .377.2 引水渠设计 .377.3 控制堰设计 .377.3.1 堰面曲线计算 .377.3.2 闸墩顶高程计算 .387.4 泄槽计算 .397.4.1 临界底坡的计算 .397.4.2 泄槽的边墙设计及稳定验算 .397.4.3 出口消能设计 .42第八章 施工组织设计 .448.1 拦洪高程 .448.1.1 隧洞断面型式、尺寸 .448.1.2 隧洞泄流能力曲线计算 .448.1.3 计算结果 .468.2 主体工程量计算 .468.2.1 计算公式及大坝分期说明 .468.2.2 计算过程 .478.2.3 计算结果 .508.3 工程量清单计算 .508.3.1 堆石坝工程量计算 .518.3.2 副坝工程量计算 .528.3.3 趾板工程量计算 .538.3.4 L 型挡墙工程量计算 .548.4 堆石体施工机械选择及数量计算 .548.4.1 机械选择 .548.4.2 机械生产率及数量计算 .548.5 混凝土工程机械数量计算 .57- 3 -8.5.1 趾板 .578.5.2 L 型挡浪墙 .588.5.3 素混凝土及无砂混凝土 .588.5.4 副坝 .588.5.5 混凝土工程机械选择 .588.6 导流隧洞施工 .598.6.1 基本资料 .598.6.2 开挖方法选择 .598.6.3 钻机爆破循环作业项目及机械设备的选择 .598.6.4 开挖循环作业组织 .60附图一 .63附图三 调洪验算结果曲线 .64- 4 -第一章 调洪演算1.1 洪水调节计算1.1.1 洪水调节计算方法利用瞬态法，结合水库特有条件，得出专用于水库调洪计算的实用公式如下：(1-1)1212QqtV式中 , 计算时段初、时段末的入库流量，m 3/s；1Q2, 计算时段初、时段末的平均下泄流量，m 3/s；q 时段初、时段末水库蓄水量之差，m 3；V 计算时段，一般取 16 小时，本设计取 4 小时。t即在一个计算时段内，入库水量与下泄水量之差为该时段中蓄水量的变化。1.1.2 洪水调节具体计算1.1.2.1 调洪演算原理由于本设计中资料有限，仅有 p=2%、p=0.1% 的流量及相应的三日洪水总量，无法准确画出洪水过程线。设计中采用三角形法模拟洪水过程线。根据洪峰流量和三日洪水总量，可作出一个三角形，根据水量相等原则，对三角形进行修正，得到一条模拟的洪水过程线，如图 1-1、图 1-2 。根据本工程软弱岩基，选用单宽流量约为 2050m3/s，允许设计洪水最大下泄流量 245m3/s，故闸门宽度约为 4.9m12.5m，选择四种宽度进行比较，假定堰宽分别为 8m、9m 和 10m,并假定 271、272、273 这三个堰顶高程。由于本工程是以发电为主要任务的枢纽工程，故本设计中以引水发电流量作为起调流量5m 3/s。但是因其较小，故而在实际操作中会出现先放水再拦洪的情况。鉴于本工程等别较低且没有足够的水文资料，所以采用近似的方法高切林法，并为了扩大范围，多取几组最大下泄量向曲线的左边做切线。运用高切林法做出不同起调水位所对应的不同拦洪库容，在此基础上加上不同的堰顶高程所对应的库容，做出分别对应于不同堰高情况下的总库容，据此在库容水位曲线上查得相应水位，便可做出三条不同堰高情况下的 ZQ 曲线。- 5 -1.1.2.2 计算公式本设计中溢洪道取单孔闸门、圆弧形边墩。由允许设计洪水最大下泄量 q=248 m3/s，闸门宽度一般为 612 米。故本设计中假定堰顶高程分别为： 271 米、272 米和 273 米，溢流前缘宽度（即闸门孔口宽度 B）分别取为 8 米、9 米和 10米。本设计中采用溢洪道泄洪，故泄水线按堰流公式计算。23HgmBQ(1-2)式中：侧收缩系数，取 =0.9；m流量系数，m=0.5；B溢流孔口净宽；H堰上水头。注：1）由于在初步设计是不考虑淹没出流的情况，故淹没系数直接取为 1。2）由水力学书可知 。单孔闸门，则 ，圆弧BHnk00)1(2. n边墩，则 ，由上可得上述公式简化为： 。0.7k 01.41.1.2.3 调洪演算过程（1）洪水过程线 图 1-1 P=2%的洪水过程线- 6 -图 1-2 P=0.1%的洪水过程线（2）各方案计算数据表 11 ZQ 关系曲线堰高（m）起调流量（m 3/s）下泄流量Q（m 3/s）增加库容Vi （万m3）原库容V（万m3）总库容V（万m3）相应水位Z（m）126 349.4 90.07 1599.64 1689.71 274.42112 300 159.59 1599.64 1759.23 274.88103 250 234.19 1599.64 1833.83 275.485 200 348.37 1599.64 1948.01 276.3242 150 449.05 1599.64 2048.69 277.2327123 100 579.68 1599.64 2179.32 278.41126 349.4 90.07 1661.71 1751.78 274.83112 300 159.59 1661.71 1821.3 275.31103 250 234.19 1661.71 1895.9 275.8885 200 348.37 1661.71 2010.08 276.8842 150 449.05 1661.71 2110.76 277.827223 100 579.68 1661.71 2241.39 278.92126 349.4 90.07 1723.79 1813.86 275.26112 300 159.59 1723.79 1883.38 275.78设计洪水情况273103 250 234.19 1723.79 1957.98 276.41- 7 -85 200 348.37 1723.79 2072.16 277.4542 150 449.05 1723.79 2172.84 278.3523 100 579.68 1723.79 2303.47 279.41231 500 143.87 1599.64 1743.51 274.77148 450 233.83 1599.64 1833.47 275.490 400 356.57 1599.64 1956.21 276.3970 350 505.2 1599.64 2104.84 277.7563 300 666.25 1599.64 2265.89 279.1256 250 836.44 1599.64 2436.08 280.3648 200 1008.8 1599.64 2608.44 281.4138 150 1185.99 1599.64 2785.63 282.2927123 100 1354.25 1599.64 2953.89 282.97231 500 143.87 1661.71 1805.58 275.2148 450 233.83 1661.71 1895.54 275.8890 400 356.57 1661.71 2018.28 276.9570 350 505.2 1661.71 2166.91 278.363 300 666.25 1661.71 2327.96 279.656 250 836.44 1661.71 2498.15 280.7648 200 1008.8 1661.71 2670.51 281.7438 150 1185.99 1661.71 2847.7 282.5627223 100 1354.25 1661.71 3015.96 283.18231 500 143.87 1723.79 1867.66 275.66148 450 233.83 1723.79 1957.62 276.4190 400 356.57 1723.79 2080.36 277.5270 350 505.2 1723.79 2228.99 278.8263 300 666.25 1723.79 2390.04 280.0556 250 836.44 1723.79 2560.23 281.1448 200 1008.8 1723.79 2732.59 282.0538 150 1185.99 1723.79 2909.78 282.8校核情况27323 100 1354.25 1723.79 3078.04 283.37- 8 -表 1-2 溢洪道下泄能力曲线表堰高（m） 堰宽 B(m) H(m) H(m) Q(m3/s)4 275 132.355 276 184.966 277 243.147 278 306.3988 279 374.344 275 150.495 276 210.326 277 276.477 278 348.3998 279 425.664 275 167.215 276 233.696 277 307.197 278 387.1271108 279 472.953 275 87.814 276 135.195 277 188.946 278 248.377 279 312.9888 280 346.163 275 98.794 276 152.095 277 212.566 278 279.4197 279 352.13 275 110.924 276 170.77272105 277 238.66- 9 -6 278 313.737 279 395.348 280 446.792 275 48.83 276 89.664 277 138.045 278 192.926 279 253.67 280 289.0988 281 346.162 275 54.913 276 100.874 277 155.295 278 217.036 279 285.397 280 330.272 275 61.133 276 110.694 277 169.925 278 231.26 279 299.357 280 371.46273108 281 446.791.1.2.4 计算结果- 10 -表 1-3 调洪演算结果汇总表堰顶高程（m）堰顶宽度B（m）方案设计下泄流量(m3/s)设计洪水位(m)校核下泄流量 (m3/s)校核洪水位(m)设计超高Z（m）校核超高Z（m）8 1 202 276.3 315 278.4 0 2.19 2 215 276 343.6 277.9 -0.3 1.627110 3 225.05 275.9 355.8 277.6 -0.4 1.38 4 193 277.2 320 279.1 0.9 2.89 5 204 277 332 278.7 0.7 2.427210 6 214 276.8 348 278.2 0.5 1.98 7 190 277.8 296 280.2 1.5 3.99 8 196 277.6 317 279.7 1.3 3.427310 9 204 277.5 328 279.4 1.2 3.1注：（1）超高Z =洪水位-正常蓄水位；（2）发电引用最大流量 5m3/s，相对较小，在计算时不予考虑(即未计入下泄能力曲线中)。1.1.3 方案选择以上 9 个方案上游水位设计超高Z 均不超过 2m，校核超高Z 均不超过4m，且均满足允许下泄流量，方案 2、3 的设计洪水位小于本设计的正常蓄水位，故舍弃。方案 4、7、8 的设计下泄流量均小于 200 m3/s，太小，故不采用。因此在剩余的 1、5、6、9 三方案中需通过经济技术比较：本设计对此只做定性分析，同时也考虑与导流洞结合的问题。一般情况下坝高是由校核情况控制的，超高越大坝就越高，大坝工程量加大；B 大则增加隧洞的开挖及其它工程量，而 Q/B 即单宽流量越大消能越困难，衬砌要求也高。方案 1 的 Q/B 偏大；方案 9 的 Q/B 虽然最小但是泄流量偏小；方案 5 与方案 6 相比不仅 Q/B 大且超高Z 大，增加主体工程量，并且方案 6 比方案 5 的下泄量更接近允许设计洪水最大下泄量，所以经过综合比较最后采用 6 方案：即堰顶高程 272m，溢流孔口净宽 10m；该方案设计洪水位 276.8m，设计下泄流量 214m3/s，校核洪水位 278.2m，校核泄洪量348m3/s。- 11 -1.2 防浪墙顶高确定据碾压式土石坝设计规范,堰顶上游 L 型挡墙在水库静水位以上高度按下式确定：(1-3)yReA式中： y 坝顶超高,m；R 最大波浪在坝坡上的爬高，m；e 最大风雍水面高度， m；20.36cosvDegHA 安全超高,m； 吹程，Km；D 坝前水深， m；H 风向与坝轴线法线方向的夹角，本设计中取 0； 安全超高，由坝的等级及运用情况按表选用，m。a库区多年平均最大风速 12.6 m/s，吹程 1.6km。表 1-4 土坝坝顶安全超高值(m)坝 的 级 别运用情况I II III IV、V正常 1.5 1.0 0.7 0.5非常 0.7 0.5 0.4 0.3波浪要素采用鹤地水库公式：（1-4）31208120%65.VgDVgh（1-5）20203.Lm（1-6）mzHcth%1式中： 累积频率为 2%的波高(m) ；%2h- 12 - 平均波长(m) 。mLV0 为水面以上 10m 处的风速，正常运用条件下级坝，采用多年平均最大风速的 1.5 倍；非常运用条件下的各级土石坝，采用多年平均最大风速。设计波浪爬高值根据工程等级确定，3 级坝采用累积频率为 1%的爬高值 。%1h按上述公式算出的为 ，再根据频率法按下表可得出 。%2h%1h表 1-5 不同累积频率下的波高与平均波高比值（ ）/pm%p/pmh0.01 0.1 1 2 4 5 10 14 20 50 900.1 3.42 2.97 2.42 2.23 2.02 1.95 1.71 1.6 1.43 0.94 0.370.10.2 3.252.82 2.32.131.931.871.641.541.380.950.43波浪中心线高出计算静水位 hz按下式计算：（4-7）mzLHct2%1式中： 水深；H 累积频率 1%的波高。%1h由 CAD 计算可得以下计算结果：表 1-6 波浪要素计算原始数据 V0 （m/s） 18.9 18.9 12.6g （N/kg） 9.81 9.81 9.81D （m） 1600 1600 1600h(2%) （m） 1.31069 1.31069 0.713449L （m） 9.316968 9.316968 6.211312H(洪水位) （m） 276.3 276.8 278.2H（坝底高程） （m） 223.9 223.9 223.9Hm（平均水深） （m） 52.4 52.9 54.3hm(平均波高) （m） 0.587753 0.587753 0.319932h(1%) （m） 1.422363 1.422363 0.774237e （m） 0 0 0cos 1 1 1- 13 -A(安全超高) （m） 0.7 0.7 0.4地震安全超高 （m） 0 0 0Y(坝顶高程) （m） 54.99844 55.49844 55.73338设计洪水位 + 正常运用下的超高 = 278.4244 m ；校核洪水位 + 非常运用下的超高 = 278.9243 m ；正常蓄水位 + 正常运用下的超高 = 279.3751 m ；故挡墙顶高程为 279.3751，考虑施工方便和施工的精度，选取 L 型挡墙顶高程为 279.4m。根据混凝土面板堆石坝设计规范要求，防浪墙顶要高出坝顶 11.2m，本设计取 1.2m，则坝顶高程为 278.2m。- 14 -第二章 L 型挡墙计算2.1 L 型挡墙尺寸设计如下图示：坝顶高程 278.2m。L 型挡墙顶高程取为 279.4m，高出坝顶1.2m。L 型挡墙高 5m，底板长 4.0m,挡墙厚 0.5m,前方凸出 0.6m。如图 2-1：图 2-1 L 型挡墙尺寸图2.2 危险工况分析挡土墙受到的荷载有：挡墙自重、挡墙上堆石土料重、墙后土压力、静水压力、前趾上水重和风浪压力。以上荷载有以下四种组合：完建后未蓄水、正常蓄水位、设计洪水位以及校核洪水位。以上工况中有两种极限情况：刚刚完建墙前无水和校核洪水位。下面就这两- 15 -种工况进行最危险工况的判断：2.2.1 工况一本工况为刚完建尚未蓄水的情况，此时挡墙前无水，故荷载只有自重、土重以及土压力。受力情况见图 2-2。由于挡墙后坝顶路面，采用的是细堆石料，故试验参数选用 A 组。IE0GW21图 2-2 刚完建蓄水工况1）挡墙自重；1240.54/WVKNm砼。2 8砼2）堆石体自重；.10982.601/；3.97.52/GbhKNm3）土压力初步估计作用在挡墙上的力只有墙后填土压力。由于在墙后填土的作用下墙有背离填土移动的趋势，故墙后填土压力应为主动土压力。土压力采用朗肯土压力理论计算，取单宽 1m。主动土压力系数：- 16 -= （2-1）aK20022 )cos()s(ini1)cos( 式中： 内摩擦角； 墙背与竖直线间夹角； 填土表面与水平面间夹角； 墙背与填土间的摩擦角；0竖直的混凝土或砌体墙背取 =(1/31/2)0则 =0， =0， =38.58取 =1/3 =1/338.58=12.860故 =aK20022 )cos()s(ini1)cos( = 22 )86.1cs()5.3i(5.3in()86.12cs( =0.215主动土压力： ；2 21.9.01.97/aaEhKKNm4）对 I-I 截面的弯矩；2 210.5.63.4.7/aaKH（逆时针） ；141783MEN5）对-截面的弯矩 Pz（顺时针） ；12.9.52.704zPGK；24038/WVm砼（顺时针） ；126z N31212()()()aaEehKH；0.5.6.837.89/2 Km作用点距L型挡墙底板的距离为：- 17 -；2112()(3.8)23.8()()0.2413H m作用点距底板中轴线的竖向距离 ；30.5.59z则 （顺时针） ；337.8619046zaPEKN则 (顺时针） 。1250.36.78zz KN6）基底应力的计算（2-1）WMAGminax上式中： 挡墙基底应力的最大值或最小值；minax作用在挡墙上全部垂直于基底面的荷载（kN） ；G作用在挡墙上的全部荷载对于挡墙底板底部中点的力矩之和；M 挡墙基底面的面积（ ） ；A214Am 挡墙基底面对于基底面中点平行前墙方向的截面矩（W）3267.416107.528095GKN墙身自重对底板底部中点的力矩 （逆时针） ；14.562.1MKNmA盖土重对底板底部中点的力矩 （顺时针） ；270843主动土压力对底板底部中点的 (逆时针)31.957A(顺时针)108.4362.1057.82MKNmAM计算得： max 2in 09/54.3.kPa- 18 -2.2.2 工况二此时为校核洪水位情况下，荷载包括：自重、土重、挡墙后土压力、前趾上水重、挡墙前静水压力及浪压力。受力情况见图 2-3。IPwczEaW12G1）W 1、W 2、G 均与前相同2）前趾上水重；029.8106(27.-49)1.2/zPgbh KNm3）静水压力 Pc；2201 .35./c4）浪压力由于 m，坝前水深1%61320.74lnln1.24mcrLhHm， m可得 ,故为深水波。54.3.3.0mcrLH且波浪中心线至静水位高度： 2 254.9854.9281%.70.3613zmhectL总浪压力:；1%()9.821(.742.)16.42/44wzPh KNm挡土墙在校核洪水位以下的高度： ； 053h- 19 -浪压力在校核洪水位以下的高度： ；3.1062mLh由 ，则总浪压力全部作用在挡土墙上。h浪压力的作用点距I-I截面的距离： 20001 1()()278.4.9)()()278.4.9)23232 (.67mmmmLLLLhHh上式中 。01%3.6.2.74.1832mzLhh5）土压力判断墙后填土压力是何种土压力：若是被动土压力，则被动土压力系数 = =pK245tan22tan(4538./2)4.316由上可算出： ；远20.3.816.031/ppEHKNm大于静止压力与浪压力的和（ ） ，故可判断在此种情况下土压力不可.87/KNm能是被动土压力。且静止水压力和浪压力之和亦大于主动土压力，故该工况下土压力近似为静止土压力。静止侧压力系数： ；01sinsi38.50.764上式中： 内摩擦角， =38.58。则静止土压力： ；2 200.764.1.85.9/EKHKNm6）对 I-I 的弯矩（顺时针） ；1253.41.58.3cMPhN（顺时针） ；2627wH（逆时针） ；301.9.0.9143EK弯矩之和：（顺时针）12358.76.2.0.96MKN7）对-截面的弯矩 zP- 20 -（顺时针） ；12.917.528.704zPGKN；2403/WVm砼（顺时针） ；126z301212()()()aEehKH；0.76483.7/2 KNm作用点距 L 型挡墙底板的距离为：；2112()(.)2.8()()0.2413H作用点距底板中轴线的竖向距离 ；3.5.59z则 （顺时针） ；3031.760.9.812zPEKN则 (顺时针） 。285460.36.412zz KN8）基底应力的计算；107.29.1G墙身自重对底板底部中点的力矩 （逆时针） ；541.62.MmA盖土重对底板底部中点的力矩 （顺时针） ；270843KN水重对底板底部中点的力矩 (逆时针)；319.421kA静止土压力对底板底部中点的 (逆时针)；5837094Mm静止水压力对底板底部中点的 (顺时针)；51.4.6.5kNA浪压力对底板底部中点的力矩 (顺时针)；6.23.71.3m(108.4367.591.309468MkAMK顺时针)- 21 -计算得： max 2in 23.17209.156.8/54PGMkNmMPaAW2.2.3 结果分析无论是 I-I 还是-截面都是在校核洪水位时弯距最大，故此时为最危险状态，在以后的计算中只须考虑最危险情况，对此种情况进行应力分析及配筋计算。两种工况下挡墙基底应力均大于 0，无拉应力出现。平均基底应力均小于地基允许承载力 ，最大基底应力不大于地基允许承载力的 1.2 倍；且挡墙基25MPa底应力的最大值与最小值之比为 1.10 和 1.24，均小于规范允许的 2.5。所以基底应力满足要求。2.3 L 型挡墙配筋计算2.3.1 墙身配筋计算根据水工挡土墙设计规范 SL_379-2007 ，对 L 型挡墙的竖直墙身部分简化为悬臂板按受弯构件计算。由于防浪墙处于水位变动区，故环境类级为三类，混凝土保护层厚 ，30cm；取单位宽度，即 ，混凝土采用 C25，则轴心抗压强度设计35ammb10值 。钢筋采用级钢筋， 。2/.1Nfc 2/310mNfy此时，最大弯矩设计值：（2-2）210 lqlgMkQkG式中： 结构重要性系数，该防浪墙属 3 级，结构安全级别为 II 级，故本0设计取为 1.0； 设计状况系数，由于计算的工况为校核洪水位，取为 0.95； 、 永久、可变荷载分项系数，浪压力取 1.2；静止土压力和主动土GQ压力取 1.2 ；静水压力取 1.0；0121.95.243.058761.0943387GkQkMglqlKNm截面有效高度。0ha- 22 -截面抵抗矩系数： =0.017620hbfMcds621.39587104式中： 结构系数， 。d .d= =0.0177 =0.544 属于适筋破坏。 s11076b则钢筋面积： ycfhbfA/=12.50.01771000465/310=322.50mm2计算的配筋率： = =0.0715% =0.15%0hbs3.5146min故采用最小配筋率配筋： 2min0. 97.sA 选配 （ ）钢筋间距小于允许最大间距 300mm，全截12714sAm面配筋。在受力钢筋内侧应布置与受力钢筋相垂直的分布钢筋，取，选配 （ ） ，在下游侧采用构造225%748.5s052314sAm对称配筋。2.3.2 底板配筋计算-截面上主要受基底反力和盖土重作用，两种工况下盖土重一样，而工况二下的基地反力大于工况一的基底反力，故其最危险工况应为工况一。根据水工挡土墙设计规范 SL_379-2007,前趾和底板配筋可按固支在墙体上的悬臂板按受弯构件计算。基底反力作用点距-截面： 2.946.3520.13.56e m基底反力在-2-2 截面产生的弯矩：(逆时针)；121.34kN2MA盖土重在-截面产生的弯矩：（顺时针） ；1.917.58.70zPGm自重在-截面产生的弯矩：- 23 -（顺时针） ；212.934850.6zPWkNmA各力在 2-2 截面产生的弯矩之和； .05(71.4.213.54)0.6M kNmA截面抵抗矩系数： 20hbfMcds式中： 结构系数，d.d62201.351.58scfbh，属于适筋破坏。 1.980.4sb钢筋面积： 290461.531cyfhA m 配筋率： 0min012.5.4.%6sb故选配 （ ） ，分布钢筋采用 。14239s 0252.4 抗滑稳定计算根据水工挡土墙设计规范6.3.5 规定：土质地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数，应按下式计算：(6-7)HGfKc式中： 挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数；cK 挡土墙基底面与地基之间的摩擦系数，强风化千枚岩 =0.3-0.38，f f取 =0.3；f 作用在 L 型挡墙上的全部水平荷载。H取一米长的挡土墙进行分析：静止土压力： （） ； 05.98/EKNm静止水压力： （） ；3.41/cP浪压力： （） ； 62w土盖重： ()； 197.5/GKNm- 24 -挡墙自重： ； 。() ； 154/WKNm248/KN水重： ()9.2zP则抗滑稳定系数 0.5197.254819.24.50836cfGH由于 ，故 L 型挡墙满足抗滑稳定要求。1.Kk2.5 抗倾覆计算图 2-4 抗倾覆验算示意图根据水工挡土墙设计规范 （SL379-2007）规定，土质地基上的挡土墙，在同时满足以下 2 个规定的要求时，可不进行抗倾覆稳定计算。1、在各种计算情况下，挡土墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的 1.2 倍；2、挡土墙基地应力的最大值与最小值之比不大于 2.5（特殊组合） 。由前两种工况下的地基应力计算可知：本设计挡土墙同时满足以上 2 个规定，故不进行抗倾覆稳定计算。- 25 -第三章 坝坡稳定计算3.1 坝体边坡拟定根据碾压式土石坝设计规范5.4.1，主坝顶宽取为 6m。根据混凝土面板堆石坝设计规范5.2.1 和 5.2.2 规定，本设计的上游坝坡取 1：1.5。根据碾压式土石坝设计规范5.2.5，在下游 251m 高程处设宽度为 2m 的马道，马道上部下游坝坡取 1：1.52，马道下部下游坝坡取 1：1.54。3.2 堆石坝坝坡稳定分析3.2.1 计算公式计算时，先假定以堆石体的坡面，与水平面相交的坡角 ，绘制堆石体的横剖面图，然后在横剖面图上，假定几种由折线组成的可能滑动面，如图 6-6：- 26 -2 1图 3-1 折线法计算简图将滑动土体分为 DEC 和 ADE 两块，各块重量分别计为 W1、W 2,两块土体底面的抗剪强度分别为 、 。采用折线滑动静力计算法，假定条块间作用力为12P，其方向为水平。则 DEBC 土块的平衡式为：（3-1）0cossin1111 tgWKPADE 土块的平衡式为：（3-2）0)cos(sin)si(cos1 2122122 PttgWKc考虑各滑动面上抗剪发挥程度一样，两式中安全系数 应相等，因此可联立cK方程求解 。c3.2.2 计算过程及结果表6-1 2=8时，不同 1及安全系数表 1（） 49 50 51 52K 1.932534 1.96227 2.02458 2.079955表6-2 2=12时，不同 1及安全系数表- 27 - 1（） 40 41 42K 1.379595 1.40146 1.428158表6-3 2=12时，不同 1及安全系数表 1（） 36 37 38 39K 1.298622 1.290512 1.283125 1.286809由于在校核洪水位情况下的坝坡抗滑稳定最小安全系数为 1.04，小于上表中最小的安全系数1.2831，故可知下游坝坡是稳定的。上游坝坡由于没有水流的渗透且有较大的竖直水压力作用，故不必要进行分析可以确定其坝坡稳定。第四章 复合土工膜计算4.1 复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算4.1.1 混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算现浇混凝土保护层厚 10，设竖缝，缝距 15m，缝内放沥青处理过的木条1m 长，间断 1，且在每块护坡混凝土板面设 4 排 =1、孔距 3m 的排水孔，使其畅通排水。因此水库水位降落时，混凝土护坡与复合土工膜间的水与水库水位同步下降，对混凝土板不产生反压力。故竣工期、满蓄期以及水位下降期抗滑稳定分析相同。由水利水电土工合成材料应用技术规范（SL/T225-98） 可得：等厚度且透水性良好的防护层下土工膜防渗体的抗滑稳定安全系数计算公式为：（4-1）tansF- 28 -式中： 上垫层土料与土工膜之间的摩擦角； 土工膜铺放坡角。由受力平衡可得安全系数 为：sF（4-2）tansisfct公式推导为： cosintasitasinsfVAfclbfcFhh式中： 摩擦系数；f坝坡与水平面夹角； rctn15369(.).粘结力；c混凝土保护层厚度（取 10） ；t混凝土密度；受力分析时取的小块现浇混凝土的体积；V上述混凝土与复合土工膜的接触面积。A现浇混凝土与复合土工膜的摩擦系数采用 0.6，粘结力按 0.0、 分20.1/kgcm别计算稳定安全系数。当不考虑粘结力时 ，明显小于 35 的一般要求，0.6.9tant(3)sfF所以在本设计中，采用考虑粘结力，且根据文献资料采用 0.1 kg/cm2，此时的公式变为： 430.60.19.8.7tansitan(39)2sin(6)sfcFh 显然，经过涂沥青处理和现浇混凝土护坡后，坝坡是稳定的。4.1.2 复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算考虑不利运行情况，分竣工期未蓄水和水库满蓄运行两种情况。由于蓄水后水压力使复合土工膜对下垫层施加很大压力，使其安全系数更大，故只计算竣工期未蓄水情况。复合土工膜与垫层水泥浆之间摩擦系数根据文献资料采用 0.577，粘结力按0.0、 分别计算。20.1/kgcm- 29 -由受力平衡可得安全系数 为：sF（公式推导如前，只是加入了土工膜重量）taninsfcFtW膜式中：所有符号代表的意义如前， 为单位面积土工膜重量。膜当不考虑粘结力时 ，同样不满足 35 的一般0.57.86tat(39)sfF要求，故也考虑粘结力为 时，公式变为：20.1/kgcm433tansin0.57.9.81t(369)24100sin3.698.sfcFtW 膜满足抗滑稳定的系数要求。而实际情况是粘结力大于 0.1MPa，故复合土工膜满足抗滑稳定要求。4.2 复合土工膜的应力校核计算按水利水电土工合成材料应用技术规范（SL/T225-98） 规定：土工膜应力校核采用曲线交会法来计算。其原理如下图：其中的曲线 1 的计算公式为： 。1/20.4Tpb本设计采用的土工膜情况为：250m 高程以上采用 0.4mm 厚度的复合土工膜；单宽拉力T(KN/m) (%)应 变maxax 曲 线 1曲 线 2- 30 -250m 高程以下采用 0.6mm 厚度的复合土工膜，以下采用曲线交会法进行应力校核计算。在水位最高的情况下，即校核洪水位情况下，进行应力校核：对于膜厚为 0.6mm 的土工膜，最危险处位于 250m 高程，此时水压力最大，为： ，取 。3(250)19.8(27.50)276.4pgh kPa校 核 0.1bm则按 可以求出第一条 T 曲线。/.4Tb同理可求得对于膜厚为 0.4mm 的土工膜，最危险处位于 225m 高程，此时水压力最大，为： ，取3(25)109.8(27.5)21.89pgh ka校 核，则按 可以求出第二条 T 曲线。0.1bm/0.4b用上述两条曲线与给定的复合土工膜拉伸曲线相交，得出的交点的纵坐标即相应的工作拉力 T，则应力安全系数可如下式求得： maxTK由 Excel 可得出以下计算结果：工况 0.6mm、纵向 0.6mm、横向 0.4mm、纵向 0.4mm、横向相应的 T 4.0205 3.982 5.1494 5.3087相应的 Tmax 39.51 37.94 30.33 33.69KT 9.8271 9.5279 5.89 6.3462由上表可知：表中所有安全系数均大于水利水电工程土工合成材料应用技术规范（SL/T225-98） 中 的规范要求，故土工膜厚度满足要求。 45K
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