水工建筑物
课程设计
班级：
姓名：
学号：
水工建筑物课程设计——斜墙坝
一、 基本资料：
1、河谷地形见附图。
2、天然材料。在坝址附近3公里范围内渗透系数为k=10-5cm/s的土料储量丰富，砂石料分布较为广泛。覆盖层厚度：岸坡3——5m，河床5——7m。覆盖层渗透系数平均为10-2cm/s——10-3cm/s.
3、内外交通。工程紧靠公路，与铁路线相距约10公里，交通便利，不需另外修建对外临时施工道路。
4、水库规划资料。该工程主要为下游城市和农田供水，供水工程的最大引用流量为20m3/s。水库正常蓄水位590 m、设计洪水位592 m、校核洪水位593m。
33
设计洪水流量1200m/s,下泄允许最大单宽流量18m/s。水库最大风速12m/s，吹程D=5km。灌区位于左岸，灌溉输水渠渠首设计水位572m。
二、 设计报告
(一) 土石坝的剖面尺寸及构造 经分析，该设计选择斜墙坝。 1、 坝顶高程：
坝顶高程=水库静水位+坝顶超高，取4种运用条件： 1) 设计洪水位+坝顶正常超高值 2) 正常蓄水位+坝顶正常超高值 3) 校核洪水位+坝顶正常超高值
4) 正常蓄水位+坝顶正常超高值+地震安全加高 中的最大值。
坝顶超高值：d?R?e?A
式中：d—坝顶超高，m；R—波浪在坝坡上的设计爬高，m；e—风浪引起的坝前水位壅高，m；A—安全加高，m。
KW2D1) 风壅水面高度：e?cos?
2gHm 式中，K—综合摩阻系数，取3.6?10?6；D—风区长度，取吹程5km；?—计
算风向与坝轴线的法线间的夹角，该坝??0?；Hm—风区内水域平均深度，设为35m；W—计算风速，m/s，2级坝采用多年平均最大风速的1.5—2.0倍，此处取2倍。 算得，e=0.015m
2) 波浪爬高R的计算：
平均波浪爬高Rm：当坝坡系数m=1.5～5.0时，
Rm?K?Kw1?m2hmLm。
式中，K?—斜坡的糙率及渗透性系数，查表得1.0；Kw—经验系数，查表得1.0；hm—平均波高，m ；Lm—平均波长，m。 平均波高与平均波长由经验公式得出:
hl?0.0166WD?hm?0.63
11?gLmgD?0.331W2.15(2)3.75?Lm=7.25 2WW5413 则，Rm?11?320.63?7.25?0.68m
设计波浪爬高Rp：
对2级坝取累计频率1%的爬高值h1%，不同累计频率下的波浪爬高Rp，可由
hm的值和相应的累计频率P（%）查表得出。 HRhm?0.1，查表得p=2.66， HRm
?Rm?0.68?Rp?2.66?0.68?1.81所以，R?Rp?1.81m 3) 安全加高A：
根据坝的级别，按表5-1选用。
表格 1 土石坝的安全加高
单位：m
2 1.00 0.50 0.70 3 0.70 0.40 0.50 坝的级别 正常运行条件 非正常运行条件（a） 非正常运行条件（b） 1 1.50 0.70 1.00 该坝属于2级坝，所处地形属于山区、丘陵区。 4种运用条件成果如下：
表格2 土石坝的坝顶高程 单位：m 运用条件 水位 波浪爬高R 风壅水高e 安全加高A 地震安全加高 坝顶高程 （1） 592 （2） 590 （3） 593 （4） 590 1.81 1.81 1.81 1.81 0.015 0.015 0.015 0.015 1.0 1.0 0.5 0.5 - - - 1.0 594.83 592.83 595.33 593.33 选取4中运用条件中的最大值作为坝顶高程，即坝顶高程为595.33m。 考虑水库综合利用情况，取596m。 2、 坝顶构造： （1） 坝顶宽度：
SL 274—200J《碾压式土石坝设计规范》规定： 高坝顶宽可选为10--15m，中、低坝顶宽可选为5--10m。
由于该设计中无交通要求时，仅考虑抢险防汛及检修灌浆和运行管理要求，坝顶宽度8m。 （2） 坝顶构造：
坝顶盖面材料应根据当地材料情况及坝顶用途确定，一般采用密实的砂
砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料。本设计采用碎石路面。 坝顶上游侧宜设防浪墙，墙顶一般高出坝顶1.0--1.20m。防浪墙应坚固
不透水，用砌石浆建造,取1.2m。 3、 坝坡构造： （1） 坝坡坡度：
土坝坝坡比参考值
坝高/m ?10 上游坝坡 (1:2.00)～(1:2.50) (1:2.25)～(1:2.75) (1:2.50)～(1:3.00) （1:3.00）～（1:3.50） 下游坝坡 (1:1.50)～(1:2.00) (1:2.00)～(1:2.25) (1:2.50)～（1:2.75） （1:2.50）～（1:3.00） 10～20 20～30 ?30 斜墙坝下游坝坡的坡率取值宜偏陡，上游则可适当放缓。 该坝最大坝高596-560=36m，采用两级边坡。
故上游坝坡为1：3.00，下游坝坡从坝顶到坝踵依次为1:2.5, 1:3.00， 土石坝下游坝坡常沿高程每隔10--30m设置一条马道，其宽度不小于为1.5—2.0m，马道一般设在坡度变化处，坡率相差0.2--0.5。该坝在坝高设置宽为2m的马道，坡度为1:1.5，1:2.0。 （2） 护坡构造：
土石坝上游坡面要经受波浪淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂浮物等的危害作
用；下游坡面要遭受雨水、大风、尾水部位的风浪、冰层和水流的作用以及动物、冻胀、干裂等因素的破坏作用，因此，上下游八面必须设置护坡。 该坝上游护坡采用浆砌石护坡，从坝顶一直到坝角，护坡厚度为50cm，下部
设厚度均为40cm的碎石或粗砂垫石。下游护坡设厚度为50cm的碎石护坡，护坡下面设厚度为40cm的粗砂垫层。 4、 坝体防渗设置： （1） 防渗体：
防渗体的厚度主要决定于土料的质量，如容许渗流比降、塑性、抗裂性能等。在设计中通常采用平均容许比降?Ja?作为控制标准，它等于作用水头H与防渗体厚度T的比值，斜墙的Ja不宜大于5。防渗体顶部的水平宽度不应小于3m，自上而下逐渐加厚，在坝底部不低于容许比降所规定的要求。
此斜墙坝顶部宽度定为3m，上游坡度取为1:2.5，上下游作用最大水头差H=596-560=36m，故墙厚T?1处2H36??7.2m，斜墙底宽取为10m＞7.2m,斜墙?J?532.81?0.456，则其坡度为m??2.2。 72tan?下游与水平面夹角为?，tan??斜墙上游应设置保护层，以防止冰冻和干裂。保护层可采用砂或碎石，其厚度不小于该地区的冻结和干燥深度，此处取1.0m，分别铺0.5m厚的碎石和砂砾石。 5、 坝基防渗设置： （1） 截水槽：
截水槽是坝体防渗体向透水地基中的延伸，是构造简单、防渗有效、稳妥可