工方便，易于检修。但是不能降低浸润线，而且易因冰冻失效。
（3）坝内排水：包括褥垫排水层、网状排水带和竖式排水体，下游无水时可以降低浸润线，加速黏土地基固结，但是对不均匀沉降适应性差，易断裂，难于检修。 3.5.2坝基排水
坝基底下有裂隙潜水面，需进行滤土排水。坝址下游做反滤排水沟和减压井。 3.5.3坝顶排水
自坝顶上游向下游设置2%的坡，同时设置0.3m宽的乱石排水沟，以排除雨水。 3.5.4坝面排水
在下游设置横向排水沟，沿坝轴线每隔30m设置一条。横向排水沟自坝顶至棱体排水处的排水沟，再排至坝趾。
3.6 防渗设施
3.6.1坝体防渗
设计的土石坝采用壤土筑坝，渗透系数较小，所以壤土就是防渗材料。 3.6.2地基防渗
坝基表层覆盖卵砾石，向下为粉质粘土、漂石夹粉质粘土、粘土等，孔隙潜水水面埋深13.5m。岩性在水平方向和垂直方向均存在明显的交替、穿插，透水性变化较大，沉积层达19.6m。对分布于坝基和左坝头的覆盖层，需采取可靠有效的防渗措施。本设计采用取混凝土防渗墙。根据规范，防渗墙厚度一般取0.6~0.8m，墙顶插入防渗体的深度应大于1/10坝高且不小于2m，墙底嵌入若风化岩基不小于0.5~1m，均质坝可设置在坝脚1/3~1/2坝底宽处。设计混凝土防渗墙厚度0.8m，墙顶插入防渗体2m，墙底插入岩基0.8m。在上游40m处修建防渗墙。
3.6.3坝身与坝基、岸坡及其它建筑物连接的接触防渗
（1）坝身与坝基、岸坡的防渗：坝断面范围内清除坝基和岸坡上的草皮、树根、表土和废料，并把坝基表面的土压实，坝基与土石坝下游接触部位设置反滤层。岸坡应该平顺，并要在施工期保持稳定。
（2）坝身与其它建筑物的防渗：坝体与其它建筑物连接时，防止接触面的集中渗流，因不稳定沉降产生的裂缝，以及水流对上游坝坡和坝脚的冲刷危害影响。
3.7护坡设计
（1）上游护坡：采用砌石护坡，护坡范围从坝顶一直到坝脚，厚度为30cm。 （2）下游护坡：采用碎石护坡，除排水棱体外需全部护砌，厚度为30cm。
3.8反滤层和过渡层
反滤层和渡层主要设置在以下几个地方：
（1）土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间以及下游渗流逸出处或进入排水处；
（2）下游坝壳与坝基透水层接触区，与岩基中发育的断层、破碎带和强风化带接触部位； （3）如果防渗体与坝壳料之间的反滤层总厚度不能满足过渡要求时，可加厚反滤层或设置过渡层。
9
第四章 渗流计算
4.1渗流计算的基本假定
渗流计算的基本假定：坝体土是均质的，坝内各点在各方向上的渗透系数相同；渗透水流为二元稳定流，层流运动，符合达西定律；渗透水流是渐变的，过水断面上各点的坡降和流速是常数。
4.2水位组合
渗流计算包括以下水位的组合情况： （1）上游正常蓄水位与下游相应的最低水位； （2）上游设计洪水位与下游相应的水位； （3）下游校核洪水位与下游相应的水位。
4.3渗流计算过程
（1）浸润线确定
正常蓄水位为98.0m，故坝前最低水深为H1?98.0?83.9?14.1(m)。壤土的渗透系数为3.01×10-8m/s。上游三角形棱体可以用一等效矩形代替，?L?0.4H1。
建立x和y坐标轴，下游无水，浸润线以排水起点为焦点的抛物线。
边界条件：x??L?L?0.4H1?L?0.4?14.1?51.95?57.95(m)，y?H1?14.1(m) 排水起点处浸润线高度：
h0?(?L?L)2?H12?(?L?L)?1.7(m)
排水起点至浸润线与x轴交点之间的距离Lg：Lg?h0/2?0.85(m) 单位坝长的渗流量为q?Kh0?3.01?10?8?1.7?5.12(m3/s) 则浸润曲线方程为y?2h0x?h0?3.4x?2.89 由浸润曲线方程做出表9。
表9 x和y数值 x(m) y(m) 5 4.46 10 6.07 15 7.34 20 8.42 30 10.24 40 11.79 50 13.15 2根据浸润曲线方程数据做出浸润曲线，如图一。
10
图一 坝体浸润曲线图
（2）渗流量计算
坝体渗流计算包括坝体渗流和坝基渗流计算。 图二为蓄水位以下地基断面图。
图二 蓄水位以下地基断面图
①坝体渗流计算
根据坝轴线剖面图，把98.0m水位以下的水域自左至右划分为7段，各段的长度见表10。
表10 分段长度 分段 L1 L2 6.91 L3 14.98 L4 31.52 L5 11.93 L6 10.40 L7 5.09 长度（m） 18.19 各段两侧水深见表11。
表11 各段两侧水深 水深 深度（m） h0 0 h1 2.00 h2 9.05 h3 14.05 h4 12.05 h5 7.04 h6 3.00 h7 0 根据渗流计算公式，计算各水深断面的单宽流量，见表12。
表12 坝体单宽流量 流量 大小（10-8m3/s） q0 0 q1 0.11 q2 2.20 q3 5.09 q4 3.76 q5 1.36 q6 0.26 q7 0 坝体的渗流总量： ②坝基渗流计算
Q?1?q1l1?(q1?q2)l2?....?(q5?q6)l6?q6l7??2.437?10?6(m3/s)2图三为混凝土防渗墙。
11
图三 混凝土防渗墙
由坝轴线剖面图可知，坝基与不透水层之间的距离变化较小，所以近似认为混凝土墙的长度T不变，按下式计算单宽渗流量：qi?KT?HT L式中：KT为防渗墙的渗透系数，3.7×10-9m/s； ?H为正常蓄水位与坝基间的距离；
T为混凝土墙的长度，19.0m；
L为混凝土墙的厚度，0.8m。
表12 坝基单宽流量 流量 大小（10-7m3/s） q'0 0 q'1 1.76 q'2 7.95 q'3 12.35 q'4 10.59 q'5 6.19 q'6 2.64 q'7 0 坝体的渗流总量： Q?1q'l?(q'?q')l?....?(q'?q')l?q'l?7.159?10?5(m3/s)111225666722
??故坝的渗流总量：Q?Q1?Q2?7.40?10?5(m3/s)
第五章 坝坡稳定计算
5.1稳定计算条件
本设计均质坝，在正常蓄水位稳定渗流条件下，采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法 ，计算下游边坡稳定。壤土的饱和容重为20.85kN/m3，天然容重为19.85kN/m3，内摩擦角水上为23°，水下为15°，凝聚力水上为20kN/m2，水下为17kN/m2；坝基碎石饱和容重为22.25kN/m3，天然容重为20.6kN/m3，内摩擦角水上为35°，水下为32°。
5.2稳定计算原理
假定滑动面为圆柱面，将滑动面内土体视为刚体，边坡失稳时该土体绕圆弧圆心转动，计算时沿坝轴线取单宽坝体按平面问题进行分析。采用条分法，将滑动体按一定的宽度分为若干铅直土条，不计相邻土条间的作用力，分别计算出个土条对圆心的抗滑力矩Mr和滑动力矩Ms，再分别求其总和。对于5级坝，正常运用条件下坝坡抗滑稳定安全系数不小于1.15。
5.3稳定计算步骤
（1）用方捷耶夫法和方捷耶夫法结合选取圆弧圆心o，半径R取45m，如图四。 （2）将土体分条编号，-3，-2…6，7，土条宽度取圆弧半径的1/10，即b=0.1R=4.5m，
sin?i?nb?0.1nR12
（3）计算土条自重：分别量取浸润线以上面积Ai1，浸润线以下坝基以上面积Ai1，坝基以下
面积Ai3。Gi??iAi，?i浸润线以上取饱和容重，浸润线以下坝基以上的壤土和碎石计算滑动力取饱和容重计算抗滑力取浮容重，坝基以下取浮容重。将Gi沿弧面分解，法向分力为
N'i?Gicos?i，切向分力为T'i?Gisin?i。
（4）作用在该土条底面的法向反力Ni与N'i大小相等，方向相反。
（5）计算各土条底面的长度li，作用在该土条的抗剪力Tfi，最大值等于该土条底面上土体的抗剪强度ci与沿弧长度的乘积li，方向与滑动方向相反。坝基碎石无抗剪力。 （6）抗滑力矩Mri?(Gicos?itan?i?cili)R，滑动力矩Msi?GiRsin?i。
图四 圆弧滑动法计算简图（R?45m）
根据以上作用力（不考虑空隙水压力和地震惯性力），可求得边坡的稳定安全系数为：
计算数据见附表一。 求得：
?Gicos?itan?i??ciliMKc?r?Ms?Gisin?iKc?Mr3662.06??1.46??Kc??1.15 Ms2514.08
所以设计满足稳定要求。
（7）重新选取圆弧圆心，半径R取50m，如图五，按上述方法进行边坡稳定计算，计算数据见附表二。 求得：
M'r5757.02Kc?'??1.52??Kc??1.15.00Ms3776'13
也满足稳定要求。
图五 圆弧滑动法计算简图（R?50m）
第六章 设计成果
6.1 枢纽布置平面图和下游立视图
图01： CAD绘制枢纽平面布置图，地质剖面图上绘制下游立视图。
6.2 大坝典型剖面图与细部构造图
图02：手绘大坝典型剖面图与细部结构图。
参考文献:
[1]碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）. 北京：中国水利水电出版社，2002 [2]林继镛主编. 水工建筑物（第四版）. 北京：中国水利水电出版社，2006
14