土石坝设计汇报

指导老师：汇报：一、坝型选择与剖面设计1、坝型选择：1.1、本工程基岩为白垩系上统塔群紫红色凝灰质长石砂岩，按岩石风化程度，可划分为强风化带和弱风化带。强风化带厚1.1～4.0m,属于中等透水性，弱风化带厚1.2～4.8m,属于弱透水性。如果修建混凝土重力坝，需大量开挖，并相应增加材料用量，且施工时排水困难，故首先选用均质坝。优点：（①材料单一，工序简单，各工序间干扰少；②与坝基、岸坡及混凝土建筑物的接触渗径比较长，可简化防渗处理。）1.2、为了保证地基渗透稳定，在坝底设一截水槽。（即：灌浆帷幕）设置于坝基或防渗体中的隔墙。用于加长渗径、控制渗流。优点：（控制污染，稳定挖土的边坡，即能防止坍方和滑坡）2、剖面设计2.1、坝顶宽度：根据构造施工运行和抗震等因素。本工程属于中、低坝，初拟坝顶宽度9m。（也可满足交通要求，照明设施）2.2、确定坝顶高程及坝高：正常情况下：（设计风速取多年平均年最大风速的1.5～2倍）。非正常情况下：（采用多年平均年最大风速）坝顶高程取上述最大值，为170.46m，考虑在上游侧设置1.2m的防浪墙，最终确定坝顶高程为170.46-1.2=169.26m(不考虑压缩沉降)坝高=169.26-135.2=34.06m，以坝高的1%为预留沉降，则坝顶施工高程为169.46-34.06×1%=169.12m。2.3、上下游边坡：土石坝边坡的大小取决于坝型，坝高，筑坝材料、荷载、坝基性质等因素，且直接影响到坝体的稳定和工程量大小。常用的土石坝坝坡一般在1:2～１:4之间，初步拟定上游坝坡自上而下为1:3.0，下游边坡自上而下为1:2.5，1:3.0。在土石坝下游坡沿高程为155.4m处设置马道,其宽度为2m,用于观测、检修及交通，并沿马道设置排水沟汇集坝面雨水以防冲刷，维持坝坡稳定。二、土石坝的构造设计1、坝顶：为防止防渗体干裂和雨水冲刷，满足维修和防汛要求。坝顶应做成护面，护面做成柔性护面，以使坝顶变形和坝体裂缝及时发现。护面多采用密实的黄泥灌浆碎石，其下设碎石垫层，坝顶高程为169.26m。为排出雨水，坝顶应做成一侧或两侧的横坡，坡度取3%。坡面末端设纵向排水沟，汇集坝顶雨水，排水沟断面尺寸是0.3m×0.3m。坝顶上游：设置防浪墙高程为170.46m,防浪墙用浆砌石建造，墙高1.2m,并在防浪墙内设伸缩缝，作用（防止建筑物构件由于气候温度变化（热涨、冷缩），使结构产生裂缝或破坏），间距为20m，缝内设止水。坝顶下游：设边石，边石采用浆砌石修筑，厚0.4m左右，坝面高出路面0.2m,边石内每隔70m设排水孔，以将坝顶排水沟内汇集的雨水经坝面坡排水沟排至下游。2、护坡:土石坝的上游坡面要承受波浪淘刷，冰层和漂浮物的撞击，顺坡水流的冲刷等破坏作用。下游坝面受雨水，大风，冻胀干裂，尾水部位的风浪，冰层，动植物的破坏作用。因此上下游坝面都应设置护坡。范围：上游坝面护至坝底。下游坝面需全部护砌，由坝顶护至排水体顶部。上游护坡：上游坝面设干砌石护坡，厚度0.3m，下设厚度0.3m碎石垫层，护坡在底部和马道处应适当加厚，并嵌入坝体或坝基。下游护坡：下游坝面设草皮护坡，厚度为0.2m,下面设厚度为0.2m的碎石垫层。3、坝面排水：防止雨水冲刷，下游坝面常设纵横联通的排水沟，沿着坝体与岸坡结合处也可以设置排水沟以拦截山坡上的水。纵向排水沟沿马道内侧布置，沿着坝轴线方向，横向排水沟每隔100m设置一条。4、坝体排水:本设计采用贴坡排水：优点（形式简单，节省材料且易于检修，可防止渗透破坏）。设置在下游坝坡底部，由三层砌石筑成，在石块与坝坡之间设置反滤层：作用（防止土体在渗流作用下发生渗透变形），设置在渗透坡降较大，流速较高、土壤易于变形的渗流出口处或进入排水处。组成：由二至三层粒径不同的的砂、石料铺筑而成，层面与渗流方向尽量垂直，按渗流方向粒径由小到大。5、坝基与坝体防渗处理：坝基防渗措施：有粘土截水槽、板铺盖、混凝土防渗墙、帷幕灌浆、化学材料灌浆等。防渗控制的原则是“上游堵，下游排”。由于本坝址地质为透水性很小。故本设计采用粘土截水槽防渗。坝体防渗措施：截水槽尺寸本设计为碾压式土石坝且为均质坝，故不设置心墙防渗体。但坝址处有定的透水层厚度，只设置截水槽从而起到对坝基防渗的作用。计算点的作用水头为H=169.26-135.2=34.06m。根据经验取渗透坡降[J]=4，，取8.5m。其底部与地基相对不透水层连接。515.8406.34JH初拟土石坝坝体设计剖面如下：三、土石坝的渗流分析与防止1、土石坝渗流分析的目的：确定坝体内浸润线和下游溢出点的位置，为坝体稳定核算、应力应变分析和排水设备的选择提供依据。确定坝体与坝基的渗流量，以估算水库的渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸。确定坝体和坝基渗流溢出区的渗流坡降，检查产生渗透变形的可能性。方法：本设计采用水力学方法，其计算简单，且可满足工程要求。2、渗流计算：(本工程属于不透水土石坝的渗流计算）计算简图如下所示：说明：本设计采用下游无水的情况，取h2=0。计算分析:x在0～125.11范围内，将x分为一系列的值，得出一系列的y值，将结果列于下表，最后绘制出浸润线。4、土石坝坝坡稳定分析与计算1、目的：分析坝体及坝基在各种不同的工作条件下可能产生的稳定破坏形式，通过必要的力学计算，校核坝剖面的安全度，经过反复修改定出经济剖面。确定土坝稳定性，主要指边坡的抗滑稳定。2、荷载组合（土石坝应对以下几种荷载组合情况下的坝坡进行稳定计算。）正常运行情况下：（1）水库上游水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位的稳定渗流期；（2）水库水位正常降落时的上游坝坡。非常运用情况包括：（1）施工期；（2）校核洪水位下可能形成稳定渗流时的下游坝坡；（3）水库水位的非常降落，如自校核、降落至死水位以下、大流量快速泄空。本设计只针对正常运行情况下的设计水位进行验算。3、土石坝坝坡稳定安全系数选取4、稳定分析方法：土石坝稳定分析方法与坝体结构形式和坝体填筑材料有关，而本工程为均质坝，故采用圆弧滑动法。计算公式：（按总应力法计算）sintancosMMKsrciiiiiiWlCW滑动力矩抗滑力矩5、最危险滑弧位置的确定：利用B·B方耶夫法和费兰纽斯法确定最危险滑弧所对应的圆心的范围在一扇形范围内的延长线附近，取O为圆心以R=80m为半径，做圆弧如下：验算：满足抗滑稳定要求3.118.2sin)tancos(iiiiiisrWlCWMMK