混凝土面板堆石坝毕业设计 (1)Word文件下载.docx
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目前坝址附近的官帽舟村已开通中国电信的有线电话,坝区附近已经设置了中国移动通讯的基站,信号基本上可以覆盖工程区范围。
天然建筑材料中工程所需石料除充分利用永久建筑物开挖料外,其余全部由坝址附近的河口石料场提供。
该石料场距坝址约2.5km,紧临103省道,石料有用层总储量为617.9万m3;
本阶段调查了工程附近八个砂砾石料产地,总储量为26万m3,其中净砂储量今为6.4万m3,不能满足工程需要,拟全部采用人工砂料。
主要浇筑材料中的水泥,木材,汽油、柴油、钢材、火工材料来自周边相邻地区。
经水质分析,大龙河河水对人体无害,对混凝土无侵蚀性,工程生产及生活用水直接取自大龙河,其中生活用水需经适当处理。
库区水位位于库岸岸坡中部,库水位附近均无农田分布,因此水库不存在农田浸没问题。
根据县矿管办和县广电文体局1999年3月17日出具的证明材料:
该电站水库区及工程影响范围内无县经济发展规划的重要矿产资源,该电站水库区及工程影响范围内无地区文物古迹”。
因此,库区无矿产和文物淹没。
根据《防洪标准》GB50201-94、《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180-2003,本工程总库容0.8839亿m3,工程等别为三等3级,工程规模为中型工程。
因此其枢纽主要建筑物挡水及泄水建筑物、发电引水系统及发电厂房均为3级建筑物、次要建筑物为4级,临时建筑物为5级。
若大坝采用混凝土面板堆石坝,建筑物级别提高一级,为2级建筑物,大坝设计洪水标准采用100年一遇洪水设计,2000年一遇洪水校核,厂房设计洪水标准采用100年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核。
1.1.2地质条件
库区不存在嘉陵江组灰岩的岩溶渗漏问题,库周山体雄厚,四周无低于670m的低邻谷存在。
因此水库蓄水后不存在永久性渗漏问题。
坝址所在河段,地层产状平缓,工程地质条件相对单一,对坝线的选取不起控制作用。
现初定的坝线位置有利于溢洪道、导流洞及引水隧洞进口的布置。
坝址两岸为基本对称的“V”形谷,两岸高程670m以下坡度多为40°
~50°
,局部形成陡坎,基岩出露。
河床砂砾卵石厚7~8m,其渗透系数K=1.5×
10-2cm/s,透水性强,属强透水层。
枢纽区组成岩体主要为侏罗系下沙溪庙组(J2s1)泥质粉砂岩、长石石英砂岩夹粉砂质泥岩,两岸岩体裂隙发育,透水性中等,弱风化带透水率q=4~40lu,属弱~中等透水层,微风化岩体一般q=0.7~5lu,属微~弱透水层,局部达10~15lu,为中等透水层,岩体相对不透水层(q≤3lu)线一般埋深河床45~55m,两岸50~70m。
坝基河床覆盖层结构松散、透水性强(属强透水层),不宜直接作地基持力层;
左岸弱风化厚25~30m、河床弱风化厚17~27m岩石裂隙较发育,弱风化岩体质量属CⅣ类~CⅢ类,岩石饱和抗压强度为25MPa,可作为砼面板堆石坝坝体地基。
但由于坝基岩体为抗水性抗风化性较差的泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩,坝基开挖后应及时回填砼,不应在空气中暴露时间过长,否则岩体强度降低较快,对大坝稳定不利。
由于河床及两坝肩均存在透水带,据钻孔揭示左右两岸地下水位较低,左岸670m高程处地下水位深达50m,右岸670m高程处地下水位深亦达43m。
因此,坝基的防渗问题较突出。
坝址区内经验算自然岸坡处于基本稳定状态;
但由于受裂隙切割、软弱夹层顺层展布,开挖中可能牵动表层强卸荷松动岩块或破坏了边坡的原始结构,均可能导致局部坡段岸坡岩体的失稳,施工中应引起重视并采取相应的工程措施;
开挖边坡建议值见表下1-1。
表1-1工程开挖边坡坡比建议值表
类别
砂砾卵石
粘土夹碎石、碎石土
粉砂质泥岩
泥质粉砂岩
长石石英砂岩
弱风化
微风化
临时边坡
1:
1.0~1:
1.2
1.0~1:
1.0
0.75
0.5
0.35
0.3
永久边坡
1.5
1.0~1:
0.75~1:
0.75~1:
0.5~1:
0.3~1:
1.1.3洪水资料
图1-1坝址设计洪水过程线图
1.1.4泥沙资料
表1-2河段悬移质泥沙颗粒级配表
粒径
(mm)
0.007
0.010
0.025
0.05
0.10
0.25
0.50
最大粒径(mm)
小于某粒径沙重百分比(%)
16.9
22.8
40.5
56.7
81.5
97.5
99.7
100
0.760
表1-3坝址输沙量成果表
断面
年输沙量(万t)
悬移质
推移质
合计
坝址
70.8
14.2
85.0
1.1.5水库特性及流量关系
表1-4坝址水位流量关系
水位(m)
流量(m3/s)
582.2
0.0
588.5
933.0
595.0
3310.0
582.5
1.8
589.0
1070.0
595.5
3550.0
583.0
12.4
589.5
1210.0
596.0
3780.0
583.5
41.5
590.0
1360.0
596.5
3990.0
584.0
85.8
590.5
1520.0
597.0
4210.0
584.5
142.0
591.0
1690.0
597.5
4440.0
585.0
210.0
591.5
1870.0
598.0
4680.0
585.5
287.0
592.0
2050.0
598.5
4950.0
586.0
374.0
592.5
2240.0
599.0
5230.0
586.5
470.0
593.0
2440.0
599.5
5520.0
587.0
574.0
593.5
2640.0
600.0
5800.0
587.5
686.0
594.0
2860.0
588.0
807.0
594.5
3080.0
注:
高程系统为56黄海高程
表1-5水库水位~库容~面积曲线表
水位
m
580
585
590
600
610
625
630
库容
万m3
0
5.28
25
182
543
1526
1966
面积
万m2
8
24
48
83
93
640
650
660
670
675
690
3020
4343
5960
7879
8967
12850
117
147
176
208
228
290
1.1.6水库洪水调度方式
在洪水调节计算中采用洪水静库调洪方法,由于本工程为不承担防洪任务的水库,水库调洪的起调水位为正常蓄水位,当上游来水量小于或等于水库泄洪设施在正常蓄水位的最大泄洪流量时,水库按来水下泄,水库水位维持在正常蓄水位;
当上游来水量大于水库泄洪设施在正常蓄水位的最大泄洪流量时,水库按最大泄洪能力泄洪,但其总泄洪流量不得大于相应频率洪水的最大流量。
1.1.7抗震设计参数
根据《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000,本工程建筑物的抗震设防烈度为8度。
水平向设计地震加速度代表值按50年超越概率(10%)为0.2g。
1.2设计工作要求
在明确设计任务及对原始资料进行综合分析的基础上,要求:
1.根据大龙河地质、地形条件和枢纽建筑物的作用进行坝线、坝型的选择。
2.进行面板堆石坝的剖面设计(进行技术经济比较分析确定),内容包括:
拟定挡水坝剖面,渗流、稳定、应力分析等,并绘制设计图。
3.进行隧洞的剖面设计(进行技术经济比较分析确定),内容包括:
拟定断面,水力计算稳定应力分析等,并绘制设计图。
4.进行细部构造设计和地基处理设计,包括:
面板和趾板设计、坝体分区、分缝、止水、排水以及开挖、清理、灌浆等。
2.洪水调节计算
2.1调洪演算
2.1.1基本资料
1.校核洪水过程线
图2-1坝址设计洪水过程线图
2.水库水位-库容曲线
图2-2水库水位-库容曲线
2.1.2基本原理
1.利用单辅助线法进行调洪计算。
根据库容曲线Z-V,拟订的泄洪建筑物形式、尺寸,用水力学公式确定算Q-Z关系为q=MBH3/2
本设计拟订五组方案进行比较,其计算方法如下所示。
计算公式:
Q-q1+V1Δt+q12=(V2Δt+q22)q=MBH3/2(2-1)
式中:
──计算时段中的平均入库流量(m³
/s),它等于;
──计算时段初的下泄流量(m³
/s);
──计算时段末的下泄流量(m³
──计算时段初水库的蓄水量(m³
);
──计算时段末水库的蓄水量(m³
──计算时段,一般取2-6小时,需化为秒数,本设计取1小时。
式中q、(v/△t+q/2)均可与水库水位建立函数关系。
因此,可根据选定的计算时段Δt值、已知的水库水位容积关系曲线,以及根据水力学公式算出的水位与下泄流量关系曲线,然后计算并绘制曲线:
q-f(v/△t+q/2)和q-z关系曲线即是水位下泄流量关系曲线。
具体的计算方法参考《水利水能规划》书。
2.将入库洪水Q-t和计算的q-t点绘在一张图纸上,二者的交点即为所求的下泄洪水流量最大值qmax。
3.根据公式q=MBH3/2即可求得此时对应的水头H和上游水位Z。
4.计算工况:
计算工况分为校核和设计两种。
5.水位流量关系曲线的确定:
本工程泄洪方式采用WES堰流曲线。
水位流量关系曲线由下式确定:
q=MBH3/2
H为堰顶以上水头;
流量系数:
M=1.6;
溢流孔宽:
B待拟定。
2.1.3调洪演算
(1)方案一:
孔口尺寸:
Z=656m:
B=36m。
水库单辅助线计算表见表2-1
水库水位(m)
总库容(万m³
)
堰顶以上库容V(万m³
V/△t(m³
/s)
q(m³
q/2(m³
V/△t+q/2(m³
656
5277.47
0.00
0.00
657
5443.68
166.21
461.69
57.6
28.80
490.49
658
5612.86
335.39
931.64
162.92
81.46
1013.10
659
5784.98
507.51
1409.75
299.3
149.65
1559.40
5960.00
682.53
1895.92
460.8
230.40
2126.32
661
6137.89
860.42
2390.05
643.99
322.00
2712.04
662
6318.69
1041.22
2892.27
846.54
423.27
3315.54
663
6502.47
1225.00
3402.78
1066.77
533.39
3936.17
664
6689.31
1411.84
3921.77
1303.34
651.67
4573.44
665
6879.27
1601.80
4449.45
1555.2
777.60
5227.05
666
7072.44
1794.97
4986.04
1821.47
910.74
5896.78
667
7268.91
1991.44
5531.78
2101.41
1050.71
6582.49
668
7468.76
2191.29
6086.92
2394.39
1197.20
7284.12
669
7672.09
2394.62
6651.73
2699.84
1349.92
8001.65
7879.00
2601.53
7226.47
3017.27
1508.64
8735.11
671
8089.57
2812.10
7811.39
3346.26
1673.13
9484.52
672
8303.77
3026.30
8406.39
3686.4
1843.20
10249.59
673
8521.51
3244.04
9011.21
4037.35
2018.68
11029.89
674
8742.64
3465.17
9625.48
4398.77
2199.39
11824.86
8967.00
3689.53
10248.69
4770.38
2385.19
12633.88
676
9194.43
3916.96
10880.44
5151.9
2575.95
13456.39
677
9425.00
4147.53
11520.91
5543.08
2771.54
14292.45
678
9658.87
4381.40
12170.56
5943.69
2971.85
15142.40
679
9896.23
4618.76
12829.90
6353.52
3176.76
16006.66
680
10137.31
4859.84
13499.54
6772.35
3386.18
16885.72
依据上表画出单辅助线所用曲线,即:
q—f(v/t+q/2)关系曲线和q—z关系曲线见图2-3和图2-4。
图2-3q—f(v/t+q/2)关系曲线
图2-4q—z关系曲线
设计洪水情况下,水库半图解法调洪计算表2-2
时间t(h)
入库流量(m³
平均入库流量Q(m³
q(m³
Z(m)
3071.34
3017.27
670.00
1
3125.42
3142.92
8789.18
3040.87
670.07
2
3160.43
3118.34
8891.24
3085.43
670.21
3
3076.25
3006.33
8924.14
3099.82
670.25
4
2936.40
2794.90
8830.65
3058.99
670.13
5
2653.40
2450.23
8566.57
2943.92
669.77
6
2247.05
2086.27
8072.87
2730.45
669.10
7
1925.49
1814.09
7428.70
2455.49
668.20
8
1702.69
1591.36
6787.30
2186.30
667.29
9
1480.03
1395.35
6192.36
1941.30
666.43
10
1310.68
1252.78
5646.42
1721.04
665.63
11
1194.88
1136.81
5178.16
1536.07
664.93
12
1078.73
1019.80
4778.89
1381.57
664.32
13
960.87
921.30
4417.12
1244.43
663.76
14
881.73
860.51
4093.99
1124.44
663.25
15
839.29
818.06
3830.06
1028.36
662.83
16
796.83
775.60
3619.76
953.12
662.49
17
754.37
735.88
3442.23
890.59
662.21
18
717.38
700.15
3287.52
836.86
661.95
19
682.93
3150.81
790.01
661.73
校核洪水情况下,水库半图解法调洪计算表2-3
Z(m)
3864.24
4711.22
4768.50
9582.08
3389.40
671.13
4825.78
4785.98
10961.18
4006
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