123456：均质土石坝枢纽建筑物设计
图5-9 设计洪水位时上游坝坡稳定计算简图b
表5-10 设计洪水位时上游坝坡稳定计算表b
编号 -2
-1 0 1 2 3 4 5 6 7
0 0 0 0 0 0 0 0 0 119.68
A1 A2
25.05 110.59 218.21 316.82 415.44 492.24 480.14 429.38 332.66 62.296
49.48 98.375 113.22 98.375 53.373 0 0 0 0 0
A3?1
2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 0 0 0 0 0 0 0 0 0 244.15
?2
1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 49.598 218.97 432.05 627.31 822.56 974.63 950.67 850.17 658.67 123.35
?3b
17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 17.2 81.64 162.3 186.8 162.3 88.07 0 0 0 0 0
?
12 6 0 6 12 17 24 30 37 44
sin?
0.1874 0.094 0 0.094 0.1874 0.2639 0.3681 0.454 0.549 0.6374
cos?
0.9823 0.9956 1 0.9956 0.9823 0.9646 0.9298 0.891 0.8358 0.7705
sec?
1.018 1.004 1 1.004 1.018 1.0367 1.0755 1.1223 1.1965 1.2978
?
23 23 23 23 23 23 23 23 23 23
tan?
0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787
W1 W2
W3W
131.24 381.288 618.869 789.626 910.626 974.631 950.669 850.174 658.673 367.498
Wcos?tan?
48.714 143.44 233.85
Cbsec?
350.2 345.4 344
Wsin?
24.5943 35.8411 0
T
6057.4
S
1894.32
3.1977 >1.35满足 稳定要求
Kc37
123456：均质土石坝枢纽建筑物设计
297.05
338.01 355.23 334 286.24 208.03 107 345.4 350.2 356.6 370 386.1 411.6 446.5 74.2248 170.651 257.205 349.96 385.971 361.625 234.251
第三次 R=184m;b=18.4m. 计算过程计入表5-11中。
图5-10 设计洪水位时上游坝坡稳定计算简图c
表5-11 设计洪水位时上游坝坡稳定计算表c
编号 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
A1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 138.36
A2
0 74.422 187.28 300.13 412.98 525.84 552.08 494 383.32 71.403
87.806 177.64 194.63 177.64 126.14 39.787 0 0 0 0
A3?1
2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04
?2
1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98
1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65 1.65
?3b
18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4 18.4
?
12 6 0 6 12 17 24 30 37 44
sin?
0.1874 0.094 0 0.094 0.1874 0.2639 0.3681 0.454 0.549 0.6374
38
123456：均质土石坝枢纽建筑物设计
cos?
0.9823
0.9956 1 0.9956 0.9823 0.9646 0.9298 0.891 0.8358 0.7705
sec?
1.018 1.004 1 1.004 1.018 1.0367 1.0755 1.1223 1.1965 1.2978
?
23 23 23 23 23 23 23 23 23 23
tan?
0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787 0.37787
C 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
0 0 0 0 0 0 0 0 0 282.245
W1
0 147.36 370.8 594.25 817.71 1041.2 1093.1 978.12 758.97 141.38
W2
144.9 293.1 321.1 293.1 208.1 65.65 0 0 0 0
W3
W
144.88 440.458 691.944 887.356 1025.83 1106.8 1093.12 978.116 758.966 423.623
Wcos?tan?
53.777 165.7 261.46 333.82 380.77 403.41 384.05 329.32 239.7 123.34
Cbsec?
374.6 369.5 368 369.5 374.6 381.5 395.8 413 440.3 477.6
Wsin?
27.1506 41.403 0 83.4115 192.241 292.085 402.401 444.055 416.687 270.026
T S
Kc
6639.8 2169.46
3.0606 >1.35满足 稳定要求
5.4稳定综合分析
表5-12 稳定分析成果表
分析工况
滑动面半径R
(m)
172 160 180 180 149 169 149 172 184
计算安全 系数Kc 1.61 1.54 1.42 1.43 1.55 1.48 2.98 3.20 3.06
规范规定 安全系数Kc
1.35
正常蓄水
下游坝坡
校核洪水
1.25
上游坝坡 设计洪水 1.35
稳定计算成果见表5-12，上游坝坡的安全系数偏大，就此而言，可考虑适当增大坝坡
39
123456：均质土石坝枢纽建筑物设计
斜率以节省工程量，但各种因素考虑不全，诸如地震影响，坝体、坝基不均匀沉降等不稳定因素的存在，实际安全系数可能要小些，故而不改变坝坡，维持原拟订剖面，以满足坝体的安全。
6坝体细部构造 6.1坝顶
坝顶护坡采用密实的砂砾石、沥青混凝土以适应坝的变形，并对坝体起保护作用，防止干裂和雨水冲刷。坝顶上游侧设栏杆以防安全，栏杆高于坝顶1.0m。如图6-1。
图6-1 坝顶结构
6.2护坡
土石坝上游坡面经受波浪冲刷和漂浮物的撞击等危害作用，下游坝坡要遭受雨水、大风、冻胀干裂等破坏作用。因此，上下游坝面都需设置护坡。
本设计上游护坡采用砌石护坡，厚度为0.6m。同时还应设垫层，采用碎石厚0.3m，护坡上至坝顶下至坝踵。下游采用堆石护坡。如图6-2。
（a） （b）
图 6-2 （a）上游护坡；（b）下游护坡
6.3排水结构
宣用棱体排水，是在下游坝脚处用块石堆成棱体，顶部高程应超出下游最高水位，超
40
123456：均质土石坝枢纽建筑物设计
出高度应大于波浪沿坡面的爬高。大坝为2级，不应小于1.0m，并使坝体浸润距坝坡的距离大于冰冻深度。堆石棱体内坡一般为1：1.0，外坡为1：1.5，应避免棱体排水上游坡脚出现锐角，顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定，但不得小于1.0m，本设计取为2.0m。排水体结构见图6-3。
图6-3 排水体结构图
6.4反滤层
反滤层的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变行破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。。而且反滤层还是防止渗透变形的有效措施，对下游有承压水的土层，还可起压重的作用。
反滤层的设计要求：
（1)被保护土层的颗粒不得穿过反滤层，但允许小于0.1㎜的细小粒颗粒被渗流带走，因为只要土壤的骨架不被破坏，就不致发生渗透变形；
（2）相邻两层中，粒径较小一层的颗粒不得穿过粒径较大一层的孔隙； （3）各层内的颗粒不得发生移动；
（4）反滤层不能被堵塞，而且应具有足够的透水性，以确保排水的通畅； （5）应保证耐久、稳定，在使用期间不会随时间推移和环境的影响而改变其性能。 反滤层一般由3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。水平反滤层厚度最小为0.3m；垂直或倾斜反滤层的最小厚度为0.5m。反滤层应有足够的尺寸以适应可能发生的不均匀变形，同时避免与周围土层混掺。
SL 274—2001《碾压式土石坝设计规范》规定，当被保护土为无粘性土时，且不均匀系数Cu≤5～8时，其第一层反滤料的级配，建议按太沙基准则选用，即
41