1、農業水利工程專業畢業設計摘 要靜安河水庫位于某省，是靜安河上一個主要控制工程，其控制面積 18100平方公里，占靜安河流域面積的 99.4。水庫建成后，配合下游河道整治等措施，保證下游沿河河北、山東、廣大平原地區和京廣鐵路的安全，可以解除相當于 1956 年、1963 年洪水的，通過省月亮渠灌溉農田約 60 余萬畝，并經衛運運河輸水，補充市工業用水和居民生活用水，電站裝機 3400 千瓦，平均年發電量 10920 萬度，此外庫區還有養魚和和發展水產之利。本設計為分區材料心墻攔河大壩，隧洞結構設計為主，溢洪道設計為輔，根據要求分別設計布置主壩，副壩，溢洪道，以及隧洞等水工建筑物。主壩為均質土壩，

2、壩高 161.52m，大壩上游壩坡 1:2.75，下游壩坡坡度 1:2.5。大壩壩頂寬度 12m。大壩采用防滲墻，下游設置棱體排水。溢洪道位于大壩左側 144m 高程處，溢洪道主要作用是滿足水庫排水需要，保證大壩的安全與穩定。隧洞布置于大壩右側，入水口位置位于 121m 高程處。水流通過主出水口灌溉下游農田，部分水流由支渠用來發電。靜安河水庫樞紐工程設計AbstractJing River Reservoir is located in a province, is the Jing River, a major control engineering, the control area of

3、 18,100 square kilometers, accounting for Jing River Basin area of 99.4%.Building of the reservoir,with the downstream river training and other measures to ensure downstreamalong the river in Hebei, Sh, Henan and Beijing-Guangzhou railwayvast plain area of security, you can lift the equivalent of 19

4、56 flooddisaster in 1963,Henan Province, the moon hrough the irrigationcabout 60 million mu ormland, and by Wei C, South Cwater,ionindustrial water and residentsianjo add water,er sinstalled capacity of 3400 kilowatts, the average annual generation capacity of 109.2 million degrees, in addition to t

5、he reservoir area and the development of fish and thereFisheries of the profits.Layout were designed under the requirements of the main dam,auxiliary dam, spillway, and the tunnel and other hydraulic structures.Main dam will-earth dam, the dam height 156.6m, dam upstream slope1:3.0, downstream slope

6、 gradient of 1:2.5.Dam crest width of 12m, Damusing cut-off, the downstream prism drainage.144m elevationheleft side of the spillway at the dam, spillway main role is to meet the needs of reservoir water to ensure the security and stability of the dam. Arranged on the dam on the right tunnel, the in

7、let location is at 121m elevation. Irrigation water downstream through the main outlet offarmland, part of the water used to generate electricity from the branchcs.農業水利工程專業畢業設計1 原始資料及設計數據. -111112233344455566666677888999-興建緣由、工程效益. -設計資料. -1.11.2水庫標準：. -設計水位、及泄量. -地層及水文地質概況. -（1）壩層. -壩基水文地質概況. -第三紀砂

8、、粘土設計數據. -有關砂頁巖的設計數據. -土料蘊藏情況以及筑壩材料物理力學指標. -土料蘊藏狀況. -筑壩材料物理力學指標. -風速與吹程. -輸沙量. -灌區. -引水隧洞. -該壩區為 6 度區. -1.2.11.2.21.2.31.2.41.2.51.2.61.2.71.2.81.2.9施工碾壓機械. -1.2.10土壩設計. -樞紐布置. -主壩壩軸線選擇. -副壩軸線布置選擇. -溢洪道布置. -隧洞布置. -布置原則. -（2）方案選擇. -建筑物布置. -（3）進口建筑物的型式. -出口建筑物型式. -2.1.5電站布置. -壩型選擇. -工程等別、建筑物級別確定. -大壩設

9、計. -10101010靜安河水庫樞紐工程設計剖面尺寸擬定. -壩頂高程. -壩頂寬度及壩頂. -2.4.1.3壩坡. -上下游壩坡確定. -護坡設計. -防滲排水設施擬定. -壩體防滲土質心墻. -壩基防滲. -（3)排水設施. -壩體與壩基、等的連接. -壩體與壩基的連接. -壩體與的連接. -壩體與其他建筑物的連接. -土方量校核計算. -土料設計. -土料要求：從數量、質量上要求. -對筑壩土料的要求. -對防滲土料的要求. -對反濾料、過渡層料和排水體料的要求. -101014151515191919202122222222242424242425252526262626272727

10、2934343941-. -2.4.3.2粘性土料填筑（1）.填筑含水量. -（2） 設計干容重. -2.4.3.3 非粘性土料設計. -地基處理. -壩基處理. -處理. -2.4.4.2滲流計算. -計算的水位：設計洪水位組合. -滲流計算斷面. -各斷面浸潤線、總滲流量. -穩定計算. -2.4.6.1 手算. -2.4.6.2電算. -細部構造. -農業水利工程專業畢業設計反濾層設計. -需設置反濾層的有關部位. -設置反濾層的主要目的. -設計準則. -（4）主要步驟. -2.4.7.2有關壩面、排水溝布置構造. -溢洪道、隧洞設計. -溢洪道設計. -溢洪道位置確定. -3.1.2

11、 引水計. -3.1.3 控制計. -堰型選擇. -孔口寬度計算. -泄水槽設計. -初擬陡槽坡度. -水面線推求. -（1）計算判斷閘型. -(2） 計算分界斷面. -確定邊墻高度. -泄水槽的底部襯砌以及構造設計. -襯砌的分縫與止水. -襯砌的排水. -襯砌的厚度與錨筋加固. -3.1.5 出口計. -消能型式選擇. -挑流鼻坎高度的確定. -挑射角的選擇. -反弧半徑 R 的確定. -主要構造. -挑距及沖刷坑滲流計算. -挑距的計算. -沖坑深度的計算. -隧洞設計. -線路布置與方案選擇. -隧洞選線的主要原則. -414141414145464646464747485050515

12、1515456565657575757575757595960616161-靜安河水庫樞紐工程設計3.2.1.2 方案選擇. - 61 -3.2.1.3 本樞紐隧洞是結合導流、泄洪、放空、發電與灌溉等各種作用為一體。. -3.2.1.4 初擬洞徑. -616161616161626269697070707070707171717171727274757576777878797980-高程初擬. -3.2.2進口高程. -出口高程. -3.2.2.3縱坡. -水力計算. -主洞（以 10 天放空為控制計算洞徑）. -支洞(支洞從主洞內引出）. -（1）灌溉洞：. -（2）發電洞：. -高程、型式

13、. -高程確定. -型式. -3.2.4 確定3.2.4.13.2.4.2（1）進口型式：. -（2） 龍抬頭進口型式. -出口消能. -主洞出口采用差動式挑流消能. -灌溉支洞. -結構計算. -確定襯砌厚度 h. -計算各種荷載產生的彎矩和軸向力. -垂直山巖壓力產生的彎矩和軸力. -襯砌自重產生的彎矩和軸力. -均勻內水壓力產生的彎矩和軸向力. -不均勻內水壓力產生的彎矩和軸力. -均勻外水壓力下產生的彎矩和軸力. -不均勻外水壓力下產生的彎矩和軸力. -(1) 第一種荷載組合. -（2） 第二種荷載組合. -混凝土的配筋計算. -第一種荷載組合. -第二種荷載組合. -農業水利工程專業

14、畢業設計混凝土應力校核. -第一種荷載組合. -第二種荷載組合. -總結. -參考文獻：. -8081818283-農業水利工程專業畢業設計1 原始資料及設計數據1.1 興建緣由、工程效益靜安河水庫位于省，是靜安河上一個主要控制工程，其控制面積 18100平方公里，占靜安河流域面積的 99.4%。水庫建成后，配合下游河道整治等措施，保證下游沿河河北、山東、廣大平原地區和京廣鐵路的安全，可以解除相當于 1956 年、1963 年洪水的，通過省月亮渠灌溉農田約 60 余萬畝，并經衛運運河輸水，補充市工業用水和居民生活用水，電站裝機容量3400 千瓦，平均年發電量 10920 萬度；此外，還水庫還兼

15、有養魚和發展水利之利。1.2 設計資料1.2.1 水庫標準：設計：千年一遇洪水校核：萬年一遇洪水（計算）總：11.1 億 m31.2.2設計水位、及泄量表 1-1設計水位、及泄量- 1 - 設計標準庫水 位（m）億 m3庫面積（km2）溢洪道最量Q （m3/s）進口單寬流量 qm3/s/m相應尾水位（m）萬年一遇加20%154.811.1792060108.3萬年一遇洪水152.8572044107.8千年一遇洪水151.09.0汛后最高蓄水位（正常高水位）149.08.235.2位125.02.1靜安河水庫樞紐工程設計1.2.3 地層及水文地質概況（1）壩層兩壩肩基礎上部為黃土，厚約 10-

16、20 米，下部為第三紀粘土層；壩礎為第四紀砂卵石層，平均厚度為 11 米，其下部為第三紀粘土層；右岸 140 米高程以下為較堅硬的砂頁巖；地層分布詳見壩軸線地質剖面圖；各地層物理力學性質：第四紀砂卵石層顆粒組成：表 1-2 顆粒組成砂卵石層的滲透系數平均為 K=3.4*10-3cm/s。管涌梯度為 0.1 左右。第三紀粘土層表 1-3 顆粒組成黃土設計數據表 1-4 黃土設計數據- 2 - 干容重（t/m3）濕容重（t/m3）含水量（%）抗剪強度滲透系數（cm/s）凝聚力（kg/cm2）內摩擦角天然干容重（t/m3）天然含 水量（%）顆分（%）滲透系數K （cm/s）易溶鹽含量（%）有機質含量

17、（%）0.050.050.0051mm 的含量（%）2.65-2.661.9-2.217-28.50.230-5040-60200-30080淤積高程120.01.7發電位133.0農業水利工程專業畢業設計大壩建成后黃土壓縮變形與濕陷變形的總和平均為 35cm。（2）壩基水文地質概況壩下水可分為潛水和承壓水潛水埋藏在第四紀砂卵石層，在建壩前，河槽及河灘段水位一般在104106 米，階地水位逐漸抬高，右岸、級階地潛水位為106110 米，在壩肩水位為117 米；左岸水位由117 米逐漸抬高到 122 米。承壓水主要埋藏在第四紀砂卵石層含水層內，承壓水為一般高于潛水位，在河槽及河漫灘段承壓水位為1

18、08109 米，高地和兩壩肩還要高。（3）第三紀砂、粘土設計數據表 1-5 第三紀砂、粘土設計數據注：* =12，c=0.2kg/cm2 為計算淺層滑動時數據； =14，c=0.4kg/cm2為計算滑動時數據。* 0.35 為砼與地基之間的綜合摩擦系數。（4）有關砂頁巖的設計數據表 1-6 有關砂頁巖的設計數據砂頁巖彈性抗力系數 K。=500kg/cm3，屬弱風化巖石，其巖石堅固系數f=4；巖石與砼之間的摩擦系數為 0.3。- 3 - 容重 g/cm3孔隙率%吸水率%抗壓強度 kg/cm2抗剪強度巖層模數 kg/cm2泊松比C kg/cm2度2.42.65203.03502.03514*104

19、0.2天然干容重（g/cm3）天然含水量（%）濕容重（g/cm3）抗剪強度摩擦系數（砼與地 基）地基允許承載力（kg/cm2）地基應力不均勻系數內摩擦角（度）凝聚力（kg/cm 2）砂1.5151.722600.44=3粘土1.6120.20.352.50.05沙礫0.050.005粉粒10 億立米，對應工程等級為等。設計灌溉面積為 60 萬余畝，在 50150 萬畝范圍內，對應工程等級為等。電站裝機容量為 3400 千瓦，小于 1 萬千瓦，對應工程等級為等。又由規定“按表中分等指標分屬幾個不同等別時，整個工程的等別應以其中的最高等別為準”。故該樞紐工一級工程。2.4大壩設計2.4.1 剖面尺

20、寸擬定2.4.1.1 壩頂高程根據碾壓式土石壩設計規范（SDJ218-84）第 4.4.3 條壩頂高程等于水庫靜水位與大值：之和，應分別按以下運用情況計算，取其最.設計洪水位加正常運用情況的壩頂.校核洪水位加非常運用情況的壩頂；- 10 -農業水利工程專業畢業設計.正常高水位加非常運用情況的壩頂全。，再按第 4.4.2 條規定加安壩頂在水庫靜水位以上的按水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準（SDJ12-78）第四章有關規定，并由下式確定：y R e A（2-1）式中y壩頂，mR最大波浪在壩坡上的爬高，m；參照碾壓式土石壩設計規范（SDJ218-84）附錄計算； e最大風壅水面高度，m A安全加高

21、，m安全加高 A安全加高 A 應根據壩的等級和運用條件，按表 4.4.2（碾壓式土石壩設計規范（SL2742001）計算規定采用：.設計洪水位時，對應正常運用情況下：A=1.5m；.校核洪水位時，對應非常運用情況下：A=0.7m； .正常高水位時，對應非常運用情況下：A=0.7m。正常高水位加非常運用條件并考慮情況：查水工建筑物抗震設計規范（SL20397）5.2 得，A=0.7+1.0=1.7m安全加高取 0.51.5m，此處取為 1.0m，則最大風壅水面高度 e（m）,可按下式計算：KW 2De icos 2gHm（2-2）式中K綜合摩阻系數，其值變化在(1.55.0)*10(-6)之間，

22、一般可取3.6*10-6；W水面以上 10m 處的風速，m/s；D吹程，m；Hm壩前水域的平均水深，m；計算風向與壩軸線的夾角；g重力度，取為 9.81m2/s。確定上述 5 個參數值：（級壩）W: 正常運用條件下，級壩取多年平均最大風速的 1.52.0 倍；非常運用條件下，級壩取多年平均最大風速，即 34m/s。設計洪水位加正常運用條件：W=60m/s- 11 -靜安河水庫樞紐工程設計校核洪水位加非常運用條件：W=34m/s正常高水位加非常運用條件并考慮情況：W=34m/sD:Hm:由所給資料知，庫水位為 151154.8m 的吹12.7 公里，即 D=12.7km。根據樞紐布置，壩基平均高

23、程取為105.0m，故壩前水域水深可按下式計算：Hm=庫水位-壩基高程則：設計洪水位加正常運用條件：Hm=151.0-105.0=46.0m校核洪水位加非常運用條件：Hm=154.8-105.0=49.8m正常高水位加非常運用條件并考慮由所給資料知，風向與壩軸線情況：Hm=149.0-105.0=44.0m偏南 10，而是指計算風向與壩:軸線的夾角，壩軸線為南北方向，故可確定=10。將上述各參數代入公式 3-2，得到不同工況下的 e 值：設計洪水位加正常運用條件：e=0.180m校核洪水位加非常運用條件：e=0.053m正常高水位加非常運用條件并考慮最大波浪在壩坡上的爬高 R(m)情況：e=0

24、.060m根據碾壓式土石壩設計規范（SL2742001）附錄 A，波浪平均均波周期宜采用莆田試驗站公式，即：和平 gD 0 450.00182 07 gh 0.13th 0.7 gHm th W m07 W 2W 2 gH 0.13th 0.7mW 2 T 4.438h05 （2-3）mm式中hm平均，mTm平均波周期，sW計算風速，m/sD吹程，mHm壩前水域平均水深g重力度，取為 9.81m2/s.為方便計算，可根據碾壓式土石壩設計規范（SDJ21884）（莆田試驗站方法圖）查圖，得到不同工況下的 ghm/W2，進而得到不同工況下的平均。設計洪水位加正常運用條件： gD/ W2=34.60

25、75 ，gH/ W2=0.12535， ghm/W2=0.0083，hm=3.0459m，Tm=4.6981m- 12 -農業水利工程專業畢業設計校核洪水位加非常運用條件：gD/ W2=107.7742，gH/W2=0.0121，hm=1.426m，Tm=4.777mW2=0.42261，ghm/正常高水位加非常運用條件并考慮情況： gD/W2=107.7742， gH/W2=0.37339，ghm/ W2=0.0120，hm=1.414m，Tm=4.756m平均波長可按下式計算：gT 2 2 H L m th m2Lm （2-4）式中Lm平均波長H壩前水深由上述計算得到的 Tm、H 代入公式

26、進行迭代計算，波長：設計洪水位加正常運用條件：Lm=10.890m校核洪水位加非常運用條件：Lm=7.452m到不同工況下的平均正常高水位加非常運用條件并考慮波浪爬高 R 的計算情況：Lm=7.419m初擬上游壩坡 1:2.75，即 m=2.75。根據規范，平均波浪爬高 Rm 可按下式計算：K KwR h Lmm m1 m2（2-5）式中Rm平均波浪爬高，mK斜坡的糙率滲透性系數 Kw經驗系數，查表得到各系數的確定：K的確定：采用砌石護坡，查規范表 A.1.12-1 知，K取 0.80。 Kw 的確定：根據規范知，應先計算出不同工況下的 W/(gH)0.5，再查表 A.1.12-2 得到相應的

27、 Kw。設計洪水位加正常運用條件：W/(gH)0.5=1.68，Kw 取為 1.042校核洪水位加非常運用條件：W/(gH)0.5=1.08，Kw 取為 1.003正常高水位加非常運用條件并考慮1.006情況： W/(gH)0.5=1.14，Kw 取為將數據代入公式 2-5，：- 13 -靜安河水庫樞紐工程設計設計洪水位加正常運用條件：Rm=1.650m；對于級壩，設計波浪爬高采用累積頻率為 1%的爬高值，又 hm/Hm=0.0230.1，查規范表 A.1.8 得，R=2.42Rm=3.993m。校核洪水位加非常運用條件：Rm=1.697m；對于級壩，設計波浪爬高采用累積頻率為 1%的爬高值，

28、又 hm/Hm=0.0220.1，查規范表 A.1.8 得，R=2.42Rm=4.107m。正常高水位加非常運用條件并考慮情況：Rm=1.650m；對于級壩，設計波浪爬高采用累積頻率為 1%的爬高值，又hm/Hm=0.02430 米。所以上游壩坡初擬定為 1：3.0，下游壩坡初擬定為 1：2.5。當壩高超過 1030 米，壩坡從上至下可分級放緩，上下兩級的坡比差值一般不超過 0.5，變坡處設置密度不小于 1.52.0m 的馬道，一般在下游每隔 1030米設置一條。用以 雨水，防止沖刷壩面，同時也兼做交通、檢修和觀測之用，還有利于壩坡穩定。故馬道設在 135 米高程處，寬度取 2 米。馬道上修排

29、水溝，匯水、排水、防沖刷。（2） 護坡設計由于砌石護坡抵御風浪的能力較強因此在本次設計中選擇使用砌石護坡，上- 15 -50靜安河水庫樞紐工程設計游的護坡由于要接受風浪的沖刷、冰層和漂浮物的沖擊以及順壩水流的沖刷，要在砌石護坡上用水泥砂漿或細骨料混凝土填縫，以承受較大的風浪壓力，并具有良好的抗冰層推力性能，因此采采層干砌石護坡。層漿砌石護坡。下游護坡主要受到雨水沖刷在砌石護坡下用碎石、砂礫石組成 30cm 厚的墊層。護坡覆蓋范圍（根據碾壓式土石壩設計規范第 4.7.4 條規定):上游護坡覆蓋的范圍從壩頂至水庫最低水位以下 3m（、級壩不小于 2.5m）。護坡在馬道及護坡末端等處設置基座，以利于

30、護坡的穩定，下游護坡由壩頂護至排水棱體（初擬在下游壩腳采用堆石棱體排水）。坡度厚度要根據碾壓式土石壩設計規范（SDJ218-84）附錄一進行計算：塊石在最大局部壓力作用下所需的直徑 D（D 為換算球形直徑）為：m2 1D 0.85D 1.018Kwih(2-6)50t m(m 2)pkw式中D石塊的換算球形直徑，mD50石塊的平均粒徑，m Kt隨坡率變化的系數33k塊石密度，t/m ，根據資料查得，k =2.5 t/m33w塊石密度，t/m ，w=1.0 t/mhp累積頻率為 5%的下面分別計算式中的參數：m 值，m，重要工程累積頻率可適當提高。由于上游壩坡經常受到風浪侵襲，護坡的作用比較大，

31、因此在計算中以上游壩坡的參數為準，m=3。Kt 值查碾壓式土石壩設計規范附表 1.12，得 Kt=1.4。 hp 值參考碾壓式土石壩設計規范附表 1.2。先確定 hm/H 的值（hm 為平均值分別進行計算：，H 為平均水深），下面就不同工況下的 hm/HA、設計洪水位對應正常運用條件下: B、校核洪水位對應非常運用條件下:C、正常水位對應非常運用條件下:hm=2.611 hm=1.673hm=1.603H=46hm/H=0.057 H=49.8 hm/H=0.034H=44hm/H=0.036通過查碾壓式土石壩設計規范附表 1.2，發現當 p=5%時，hp/hm 在 1.92.24 之間，取

32、hp/hm=2.0。- 16 -農業水利工程專業畢業設計由此hp 在三種不同工況下的值：A、設計洪水位對應正常運用條件下：hm=2.611B、校核洪水位對應非常運用條件下：hm=1.673hp=2hm=5.222 hp=2hm=3.346hp=2hm=3.206C、正常水位對應非常運用條件下:hm=1.603將上述計算所得的參數代入公式 2-4 即可求出 D 在三種不同工況條件下的值，下面進行列表計算：表 2-1 塊石在最大局部壓力作用下所需的直徑 D 計算表選取上表中最大的 D 即設計洪水位工況下的 D,此時平均波長 Lm=65.19，Lm/hp=12.481.5 故土方量驗算滿足要求。總的

33、粘壤土量為：109.81 萬 m3V 儲/V 需=600/109.81=5.461.5總的砂礫量為：960.67 萬 m3V 儲/V 需=3000/960.67=3.121.5因此土方量驗算滿足要求。2.4.3 土料設計土石壩最大的優點是可以就地取材，所以，筑壩材料應盡可能采用壩址附近的材料，包括樞紐其他建筑物的開挖土石料。土石壩設計前，必須查明壩址附近各種天然土石料的種類、儲量、分布、性能，以及樞紐建筑物開挖料的性質、可用數量等，通過技術經濟比較，選擇適當的壩型、填筑標準及施工方法。2.4.3.1 土料要求：從數量、質量上要求（1）對筑壩土料的要求具有或經加工處理后具有與其使用目的相適應的工

34、程性質，并具有長期穩定性；就地、就近取材，減少棄料，少占或不占農田，并優先考慮樞紐建筑物開挖料的利用；便于開采、和壓實。（2）對防滲土料的要求斜墻壩防滲土料的滲透系數不大于 1*10-5cm/s；水溶鹽含量不大于 3%；對于斜墻，有機質含量不大于 2%，超過此規定需進行論證；有較好的塑性和滲透穩定性；浸水與失水時體積變化小；用于填筑防滲體的礫石土，粒徑大于 5mm 的顆粒含量不宜超過 50%，最大粒徑不宜大于 150mm 或鋪土厚度的 2/3，0.075mm 以下的顆粒含量不應小于 15%，填筑時不得發生粗料集中現象。（3）對反濾料、過渡層料和排水體料的要求質地致密，抗抗水性和抗風化性能滿足工

35、程運用條件的要求；具有要求的級配；具有要求的透水性；- 24 -農業水利工程專業畢業設計反濾料和排水體料中粒徑小于 0.075mm 的顆粒含量應不超過 5%。2.4.3.2粘性土料填筑（1）.填筑含水量根據我國的筑壩經驗，填筑時設計含水量應略高于塑限含水量，可按下式計算： p BI p（2-8）式中設計含水量，以小數計；p塑限含水量，以小數計；B稠度系數，低壩取 0.10.2，高壩取 0.070.1；Ip土料的塑性指數，以小數計查資料得相關數據如下：p =0.18，Ip=0.16，B 取為 0.05，則=0.18+0.05*0.16=0.188（2） 設計干容重粘性土的理論最大干重度按下式估算

36、：Sp s oS d max（2-9）式中s土粒重度；0水的重度；填土最優含水量；Sp填土飽和度，一般粘土取 0.80.9。填土的設計干重度可按下式確定： M d max d（2-10）式中：M施工條件系數，查資料知，M=0.9533由資料知：s=27.0KN/m ，0=9.81 KN/m ，Sp 取為 0.933代入上述公式計算得：（d）max=17.26 KN/m ，d=16.40KN/m根據擊實試驗得到的最大干重度及最優含水量分別為：3d=16.15 KN/m3d=15.67 KN/m45 擊實下40 擊實下由于填筑含水量 19.6%與天然含水量 19%相近，根據工地碾壓工具的實際情3況

37、，確定設計干重度d=15.67 KN/m 。- 25 -靜安河水庫樞紐工程設計按填筑壓實度要求：45 擊實下40 擊實下P=15.67/16.15=0.97P=15.67/15.7=0.99根據規范要求，級壩 P 不應小于 98%100%，故 40 擊實下的土料滿足要求。綜上，采用粘土 B 類第 2 種土料 40 次擊實下的作為粘性土料填筑是合理的。并且料場距壩址較近，交通方便。2.4.3.3 非粘性土料設計壩殼的沙、沙礫、砂卵石筑壩材料要求達到一定的填筑密度，以便有足夠的抗剪強度、抗壓強度，以減少變形，增加壩體穩定，防止砂料液化。壩殼沙礫料設計以相對密度 Dr 表示，可根據試驗求得的最大、最

38、小空隙比計算，即：emax eD （2-11）re emaxmin式中emax、emin砂土的最大和最小空隙比； e砂土的設計空隙比。非粘性土的填筑標準以相對密度 Dr 為設計控制指標，砂礫料的相對密度應不低于 0.75，砂的相對密度不應低于 0.70，反濾料的相對密度以 0.70 為宜，在區要求更高，在 0.750.85 內選用。資料中已經給出砂卵石的相對密度 Dr=0.75，滿足設計要求。且塊石料場距壩址 13 公里，有小鐵路直通大壩，產地巖石為奧陶紀中厚層石灰巖，開采便利、儲量質量均滿足工程要求。2.4.4 地基處理2.4.4.1 壩基處理由資料上給出大壩建成后黃土壓縮變形與濕陷變形綜合

39、平均 為 35cm1.30 滿足穩定計算要求。2.4.6.2電算圖 2-12計算軟件：SlopeEx V1.0項目名稱：工程名稱計算時間：2013年06月02日 14:26:27計算目標：計算穩定系數計算方法：傳遞系數法 滑面類型：指定折線滑面影響：不考慮巖土層數據：計算結果:穩定系數Fs=1.959,總下滑力T=6.846KN,總抗滑力R=13.411KN- 39 -滑塊重量 W(KN)滑面傾角 ()滑面長 L(m)滑面C值 (KPa)滑面值 ()下滑力 T(KPa)抗滑力 R(KPa)傳遞系數總下滑力 T(KPa)總抗滑力 R(KPa)穩定系數Fs113.78220.24.8030344.

40、7648.72304.7648.7231.83128.92715.33.8010312.3495.1750.9446.84613.4111.959巖土體名稱容重 (KN/m3)C值 (kPa)值 (度)1巖土層121.60342巖土層221.6031靜安河水庫樞紐工程設計圖 2-13計算軟件：SlopeEx V1.0項目名稱：工程名稱計算時間：2013年06月02日 14:46:00計算目標：計算穩定系數計算方法：傳遞系數法 滑面類型：指定折線滑面影響：不考慮巖土層數據：計算結果:穩定系數Fs=1.991,總下滑力T=21.177KN,總抗滑力R=42.153KN電算結果和手算結果有一定差距，

41、這是因為手算中土條的長度都是一個一個由方格紙上量出的，必然存在一定的誤差，這些誤差是不可避免的。并不是計算錯誤，這也是電算的意義所在，在實際的設計中都是采用電算的方法進行穩定計算，更方便，也更精確。- 40 -滑塊重量 W(KN)滑面傾角 ()滑面長 L(m)滑面C值 (KPa)滑面值 ()下滑力 T(KPa)抗滑力 R(KPa)傳遞系數總下滑力 T(KPa)總抗滑力 R(KPa)穩定系數Fs135.93120.27.73603412.4222.742012.4222.7421.831217.29216.32.7480344.83911.1970.95116.6532.8231.97133.7

42、7516.30.7760311.0572.178117.706351.977412.416.35.4090313.4717.153121.17742.1531.991巖土體名稱容重 (KN/m3)C值 (kPa)值 (度)1巖土層121.60342巖土層221.6031農業水利工程專業畢業設計2.4.7 細部構造2.4.7.1 反濾層設計(1) 需設置反濾層的有關部位心(斜)墻與壩殼結合處截水槽與壩基砂卵石結合處凡是顆粒級配不連續結合部位(2) 設置反濾層的主要目的防止粘性土料或無粘性土細顆粒發生滲透變形而帶出。(3) 設計準則 10對于保護粘性土，要求D15 /d85D/ d 5 1515

43、4 5對于保護無粘性土，要求D15 /d85D/ d 5 1515D15反濾料粒徑；d15、d85被保護土粒徑；（4）主要步驟點繪顆粒分布曲線計算d 60 判斷顆粒的均勻性程度d10若較大，取58 的細粒部分的 d85，d15 作為計算粒徑，修改顆分曲線累計為 100，求修改后的顆分曲線通過，反淤堵，保證中細顆粒的流失)。計反濾層的要耱是，允許極細顆粒重新計算修正后的顆分曲線的d 60 ，若滿足85%，其反濾層可按下式計算：（2-24）式中反濾料的粒徑，小于該粒徑的土重占總重的 15%被保護土的粒徑，小于該粒徑的土重占總重的 85%查圖得，=9*0.065=0.585mm，故取排水要求當（2-

44、25）D15 反濾料的粒徑，小于該粒徑的土重占總重的 15；d15 被保護土的粒徑，小于該粒徑的土重占總重的 15。式中=4*0.002=0.008mm5，需要調整最大 D15 的值，使比值不大于 5，故可取最大 D15=0.05mm，取最大 D15為控制點 1，最小 D15 為控制點 2。最大 D15 除以 1.2 得出最大 D10=0.5/1.2=0.417 ， 由最大 D10 乘以 6 得 D60=2.5mm，將最大 D60=2.5mm 作為控制點 3。最大 D60 除以 5 確定反濾層帶細料的最小 D60=0.5mm，將此點作為控制點 4。反濾料的最大 D100=0.79mm75mm，

45、最小 D5=0.075mm，將這兩個點作為控制點 5 和 6。為減少施工中的分離，控制反濾料的最大 D90 和最小 D10 非常重要。用最小 D15 除以 1.2 得初始最小 D10=0.083mm，根據防止分離準則，取最大 D90=20mm，將 D90 作為控制點 7。連接控制點 4、2、5，確定反濾料上包線，連接控制點 6、7、3、1 確定反濾料下包線，將上、下包線延至 100%，即為反濾料級配的初步設計結果。- 43 -靜安河水庫樞紐工程設計圖 2-15 第一層反濾層級配曲線校核：將設計的反濾土作為被保護土，壩殼土料作為保護土。圖 2-16 壩殼壩基砂礫料顆粒分布曲線- 44 -農業水利

46、工程專業畢業設計第一層反濾料的不均勻系數故可按下式校核：抗管涌要求：滲透性要求：式中 D15 反濾料的粒徑，小于該粒徑的土重占總重的 15；d85 被保護土的粒徑，小于該粒徑的土重占總重的 85。d15 被保護土的粒徑，小于該粒徑的土重占總重的 15。除心墻與壩殼之間需設置反濾層外，在顆粒有突變的部位，如防滲墻與壩基接觸處，壩坡與貼坡接觸處，均需設置反濾層。2.4.7.2有關壩面、排水溝布置構造為了防止山坡上的雨水沖刷壩面，除砌石、堆石護坡外，均需設壩面排水。壩面排水包括壩頂、壩坡、壩頭及壩下游等部位的集水、截水和排水設施。除堆石壩與基巖交坡處外，壩坡與連接處均須設置排水溝，其集雨面積應包括集

47、水面積。壩體與連接處必須設置排水溝，其集水面積應包括岸坡集水面積在內。壩面排水系統的布置，一般是在護坡上設置的排水溝。縱向排水溝淹馬道內側設置，橫向排水溝的間距約為 50100m。排水溝宜采用混凝土或漿砌石砌筑。（其余細部構造見大壩設計）- 45 -靜安河水庫樞紐工程設計3 溢洪道、隧洞設計3.1 溢洪道設計3.1.1 溢洪道位置確定（見土壩設計第一章樞紐布置）3.1.2 引水計引水段包括進水渠和漸變段，其作用是將水流平順的引向控制段，力求減少水頭損失，以改善過堰水流的流態，保證泄流能力，所以引水段、水流順、流速小的要求。盡量滿足引渠參考水工建筑物（河海大學04 版）引水渠設計有以下要求：進水

48、渠布置時，應盡量短而直，其橫斷面一般為梯形斷面。進水渠較長時，宜在控制段之前設置漸變段，其長度不宜小于 2 倍堰上水深，如需設置彎道，其軸線轉彎半徑不宜小于 4 倍渠底底寬。彎道與控制堰間一般應有 2 倍宴上水頭的直線長度，以使水流平順進入控制段。限制引水渠進口底寬 B0 與末端底寬 B 之比 B0/B=1.53.0，從而可減少進口水頭損失。3.堰前進水渠需設一段直線翼墻或對稱頂水頭 H）越大，堰前直線或八字墻亦八字墻，堰頂單寬流量 q0（或堰大。4.進水渠的渠內流速應大于的不淤流速，而小于不沖流速，因此設計流速宜采用 35m/s 以減少水頭損失。根據后面控制段的計算，已經確定控制段的總寬 B

49、=146.4m參考水工建筑物（河海大學04 版）第四章第三節的內容，在引水渠的進口段，采用圓弧形式向水庫擴大成喇叭口形。圓弧半徑取 50m。引水渠進口段底寬確定為 B0 進 =B+2R=146.4+240=226.4m，引水渠的末端用八字墻與控制段的矩形斷面連接，因此引水渠末端底寬與控制段相同 B=146.4m，所以B0 與 B 的關系為：B0/B=226.4/146.4=1.546 滿足 B0/B=1.53.0（3-1）引水渠橫斷面采用梯形斷面，由于可能會建在土基上，從邊坡的穩定性考慮，邊坡坡度 m=2。引水渠平面布置詳見下圖：- 46 -農業水利工程專業畢業設計圖 3-1 引水渠平面布置圖

50、3.1.3 控制計3.1.3.1 堰型選擇控制堰的形式有寬頂堰和實用堰，以及堰上帶胸墻的孔口等形式。寬頂堰結構簡單、施工簡單，但流量系數較實用堰小。適用于泄量較小的中小型工程。實用堰流量系數較大，在相同泄量下，其泄流前緣長度較短，因此在實際工采用較多。當埡口狹窄，沿水流方向的山體或埡口比較單薄，地面高程比較低，兩旁山脊較高時，更宜采用實用堰形式。實用堰結構及施工方面比較復雜，且實用堰的泄流能力受下游庫水位變化影響較大，當下游水位較高時，開始受淹沒水流影響，這樣對泄洪道泄洪不利，所以宜采用寬頂堰。在埡口地面高程稍高于正常睡眠且地面較平緩應用較廣。由于該溢洪道為一級建筑物，為降低洪水位，減少庫區淹

51、沒面積，降低建筑物的高程，并消減下泄的最大流量，設置控制，亦有利于水庫蓄水，此時閘門頂高程應略高于正常蓄水位，且應低于設計洪水位。控制段的建筑物均采用鋼筋混凝土結構。初步擬定堰頂高程和閘底板長度:堰頂高144.0 米，堰長為 20 米（底板上下游長度）則高為：正常蓄水位-堰頂高程+=149.0-144.0+0.5=5.5 米所以頂高：144.0+5.5=149.5 米。- 47 -靜安河水庫樞紐工程設計3.1.3.2 孔口寬度計算由于溢流堰后接陡槽，故為計算式堰流情況，根據水閘設計規范按下式3Q B0 m 2gH 2（3-2）0式中Q過閘流量 B0閘孔總凈寬，mH0計入行近流速水頭的堰上水深，

52、mg重力度，可采用 9.81m堰流流量系數 堰流側收縮系數； 堰流淹沒系數。由控制條件：Q3m（3-3）q q 60/(m.s)B流量 Q=7920 m3 /s,進口單寬流量按校核情況計算，溢洪道取最q校核 =60 m3 /s。故 B=7920/60=132m故初擬q凈 =1211=132m閘三個三聯孔和兩個單聯孔。邊墩厚 1.0m，中墩厚 1.0m，縫墩厚取 0.8m.。故B總=132+1.06+1.02+0.88=146.4m。其示意圖如下：圖 3-2閘孔示意圖- 48 -農業水利工程專業畢業設計式中各系數的確定： H0 的確定:H=154.8-144.0=10.8mA=Q 校核/A=79

53、20/(226.4+269.6)10.80.5=2.96m/sv2H0 H 0 2g10.8+2.962/2/9.81=11.25m的確定:由于溢流堰后接陡槽，為 的確定：出流，故取=1.0 （縫N縫 中N中 邊N邊）/ N（3-4）式中：N閘孔數縫、中、邊 分別為縫墩、中墩、邊墩所對應閘孔的側收縮系數。中：b0 為閘孔凈寬 b0=12.0mBs=12.0+1.0=13.0m b0/bs=12/13.0=0.923查附表得中=0.987縫 ：b0=12.0mBs=b0+ =12.0+1.6=13.6m B0/bs=12/13.6=0.88查附表得縫 =0.98邊 :b0=12.0mBs=bo+

54、bbbb 為邊墩邊緣線至上游河道水邊線之間距離校核情況下：H=154.8m故河道水深 h=154.8-144.0=10.8m上游河道即引水渠 m=2.0故：bb=10.82=21.6m Bs=12.0+21.6=33.6m- 49 -靜安河水庫樞紐工程設計B0/bs=0.36,查附表得邊 =0.915因此： （縫N縫 中N中 邊N邊）/ N=（0.9804+0.9876+0.9152)/12=0.973m 的確定：查溢洪道設計規范表 A.2.3-1，堰流流量系數取為 0.385Q m 2g H3 / 2 B0 1.0 0.385 0.973 2 9.81 11.253 / 2 1320所以 8

55、264.68m3 / s0100% 4.35%5%7920Q校核因此滿足流量要求。3q=7920/146.4= 54.10m3 /(m.s) (L/H0） kL故按長閘型公式計算。(2） 計算分界斷面圖 3-4水面線推求計算圖1）計算 A 斷面處水深 hk先計算簡易開敞式陡坡控制斷面水深hk0Hk0=ki*hk（3-6）- 51 -靜安河水庫樞紐工程設計式中ki下游坡度校正系數0.01 i2ki 0.9530.35 2.65 i2將 i2=0.025 帶入得 ki=0.917Q（b h ）3校 = kgb由（3-7）得 hk=6.68m則 hk=kL*hk0式中， KL 為長閘型系數K 1 L

56、/ H K203.43 172.76 0.005i 0.0005 10 5L0eL23.57（3-8）其中， KeL 長閘型閘墩前移影響系數KeL =1-0.45e/L(e 閘墩尾部至陡坡控制斷面間的距離L閘墩長度) KeL =1 KL =1.012則 hk=KiKLhk=6.68*1.012*0.917=6.20m2）計算 B 斷面處水深B 斷面處水深：h1=0.6hk=0.6*6.68=4.01m A/B 斷面之間距離：L1=3hk=36.68=20.04mA、B 斷面之間水面線可用直線相連，B 斷面后水面線的推求用分段求和法計算，起始斷面為 B 斷面，水深 h1=4.01m。3）計算正常

57、水深 h0泄水槽剖面為矩形，其底寬 b=146.4m A=bh0=146.4h0，=146.4+2h0，i=1/40，邊坡 m=2.0146.4h0C 1 R1 6nR A / 146.4 2h0 ，n=0.012Q AC Ri146.4h0)2 3Q=2440h (0146.4 2h故0用試算法計算正常水深，得 Q=7920 時，水深 h0=2.36m。 4）推求水面線推求水面線的目的是確定泄洪時各點的水位，以便確定邊墻高度。起始斷面為 B 斷面，水深為 h=4.01m- 52 -農業水利工程專業畢業設計比較正常水深及臨界水深 h0=2.36m2.55.0，滿足 2.5L/Tkmin=0.2%滿足最小配筋要求。3.6.2.5 混凝土應力校核參考隧洞設計規范附錄四，用以下公式進行校核：r0() Ar2 M NF i P 0.65 gh ir0FrWrFr() A2ri P 1 A 0.65 M N（3-33）F or0ghFW