土石坝设计说明书(7)

2019-09-01 19:00

大坝纵断面地质剖面图正常蓄水位:2821.4m设计洪水位:2822.41m坝顶高程:2825.20m1:21:.52.522800.20m1:2.521:32坝基防渗墙顶高程 2757.5m坝基:2750.0m2875.20m1:2.522756.3m2755.22m岩基:2715.0mI—I断面正常蓄水位:2821.4m设计洪水位:2822.41m坝顶高程:2825.20m1:21:.52.521:2800.20m2.5岩基:2715.0m2岩基:2715.0mII—II断面正常蓄水位:2821.4m设计洪水位:2822.41m坝顶高程:2825.20m1:21:.52.521:岩基:2715.0m2800.20m2.5岩基:2715.0mIII—III断面图6.2 渗流计算示意图

通过防渗体神流量:

k(H2?H1)K2(H1?T1)q1??T

2Bsin?D2

通过防渗体后渗流量:

k(H?T1)KT(H1?T1)q2?11?T

2L1L?0.44T其中:

22 30

K——防渗体渗透系数,4.317×10-8m/s,; H——上游水深; H1——逸出水深; B——防渗体有效厚度; α——防渗体等效和倾角;

K2——混凝土防渗墙渗透系数,1.5?10?11m/s; T1——下游水深;

T——冲积层厚度,取最大值35m; D——防渗墙厚度;

K1——防渗体后渗透系数,2×10-4m/s; KT——冲积层渗透系数,2×10-4m/s; 假设:

①不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用;

②由于沙砾料渗透系数较大,防渗体又损耗了大部分水头,逸出水位与下游水位相差不是很大,认为不会形成逸出高度;

③对于岸坡断面,下游水位在坝底以下,水流从上往下流时由于横向落差,此时实际上不是平面渗流,但计算仍按平面渗流计算,近似认为下0游水位为零。

由于河床冲积层的作用,岸坡实际不会形成逸出点,计算时假定浸润线末端即为坝趾。 6.4.2

计算断面及计算情况的选择

对河床中间断面I—I及左右对称的两典型断面II—II、III—III进行渗流计算,计算主要针对正常蓄水及设计洪水的工况进行。 6.4.3

计算结果

渗流计算结果见表6.4.1。

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表6.4.1 渗流计算成果表

计算情况 计算项目 Ⅰ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ Ⅰ-Ⅰ 下游水深 Ⅱ-Ⅱ t(m) Ⅲ-Ⅲ Ⅰ-Ⅰ 逸出水深 Ⅱ-Ⅱ H1(m) Ⅲ-Ⅲ Ⅰ-Ⅰ 渗流量 Ⅱ-Ⅱ q(10-4M3/s.m) Ⅲ-Ⅲ 3总渗流量Q(万m/d) 上游水深 H(m) 正常蓄水位 71.4 34.0 32.0 2.20 0 0 2.2108 0.1659 0.1625 9.30 3.03 2.75 1.387 设计洪水位 72.6 35.2 33.2 5.06 0 0 5.0648 0.1718 0.1687 9.58 3.25 2.96 1.442 6.4.4 渗透稳定验算

斜心墙之后的坝壳,由于水头大部分在防渗体损耗了坝壳渗透坡降及渗透速度甚小,发生渗透破坏的可能性不大,而在防渗墙与粘土斜墙的接触面按允许坡降设计估计问题也不大。在斜墙逸出点渗透坡降较大,予以验算。

渗透坡降的计算公式:

J??H B式中:

??──上游水深减逸出水深;

?──防渗体的平均厚度.

计算成果见表6.4.2:

表6.4.2 各种工况渗流逸出点坡降

断 面 计算情况 Ⅰ—Ⅰ 正常 6.04 设计 6.09 Ⅱ—Ⅱ 正常 4.07 设计 4.26 Ⅲ—Ⅲ 正常 3.92 设计 4.11 坡 降 J 填筑土料的安全坡降,根据实践经验一般为5~10,故而认为渗透坡降满足要求,加上粘土斜心墙有反滤层,故而认为不会发生渗透破坏。

32

6.4.5

成果分析与结论

以斜心墙、混凝土防渗墙与两岸坝肩开挖风化岩填以粘土形成粘土截水墙的垂直防渗带作为防渗措施。总渗流在正常蓄水时为0.161m3/s,设计洪水时为0.167m3/s,与同类工程相比显然是很小的。在计算中并考虑绕坝渗流及岩基透水,混凝土防渗墙的渗透系数应取较大值,K2?1.5?10?9cm/s,这样取值估计的渗流量可能大于实际渗流量,但坝的渗透坡降仍满足设计要求,说明取值合理.

6.5

6.5.1

稳定计算

计算方法

按施工期、稳定渗流期、库水位降落期三个控制时期核算土石坝的稳定。心(斜心)墙坝的上下游坝坡滑动时形成折线滑动面.部分浸水的非粘土坝坡,由于水位上下的土料容重不同,有水时?、C值也有所降低,此时坝坡失稳时最可能的滑动面近乎折线。

在滑动面上抗剪强度的发挥是一样的,安全系数的表示方式为

tg?1?tg(?3)tg(?1)tg(?2) ;tg?2? ;tg?3? ; KcKcKc式中:?1、?2、?3为实验得到的抗剪强度指标。 6.5.2

上下游坝坡折线滑动法计算

上下游坝坡稳定计算成果见表6.5.1。

表6.5.1 大坝上下游坝坡稳定计算成果表

部位 上 游 坡 下 游 坡 计算工况 施工期1/3坝高 稳定渗流期 水位降落期 正常蓄水位+地震 稳定渗流期(正常) 稳定渗流期(设计) 稳定渗流期(校核) 正常蓄水位+地震 上游水位 (m) 2775 2821.4 2823.58~2796 2821.4 2821.4 2822.60 2823.58 2821.4 下游水位 (m) 2752.20 2755.06 —— 2752.20 2752.20 2755.06 2755.22 2752.20 最小安全系数(Kmin) 1.43 1.42 1.39 1.26 1.58 1.58 1.52 1.41 规范值 1.35 1.35 1.25 1.15 1.35 1.35 1.25 1.15 6.5.3 稳定成果分析

根据计算成果表可看出大坝上下游坡稳定均满足规范要求,由于上游坝坡较

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缓,稳定渗流期以及库水位降低期,不考虑地震时,Kmin=1.42,考虑地震时,Kmin=1.26;下游坡情况也类似,正常情况Kmin=1.58,非常情况Kmin1.52,坝的稳定安全系数偏大,就此而言,可考虑加陡坝坡以减小工程量.鉴于各种因素考虑不全,实际安全系数可能要小些,故而不改变坝坡,维持原拟订的剖面。

6.6

6.6.1

基础处理部分

河床部分

(1) 渗流控制方案

条件允许时优先考虑垂直防渗方案。在透水层较浅(10~15m以下)时,可采用回填粘土截水槽方案,由于坝址处河床冲积层平均深20m,最大达35m,施工比较困难而不予采用.又由于河床有孤石,采用钢板桩也比较困难,造价也高。帐幕灌浆在此地存在可灌性问题。混凝土防渗墙方案,施工快、材料省、防渗效果好,对于这种深度透水层是比较合适的,决定采用这种方案。按混凝土的允许坡降及水头定出厚度为0.8m.

防渗墙深入河床冲积层,底部嵌入基岩,上部与斜心墙连接。由于防渗墙两侧冲积层易沉陷,引起防渗墙顶部粘土心墙与两侧粘土心墙的不均匀沉陷而导致裂缝。为此防渗墙顶部作成尖劈状,两侧以高塑性粘土填筑,伸入斜心墙深厚度已经确定为7.5m,底部深入基岩0.5m,尖劈顶宽0.25宽,详见下文的构造设计。 (2) 防渗墙的型式、材料及布置

根据以往经验,对于透水层厚度为30-60m的情况,采用槽板式混凝土防渗墙比较合适,设计中采用这种型式。

混凝土防渗墙要求材料有足够的抗渗能力及耐久性,能防止环境水的侵蚀和溶蚀;有一定的强度,满足压应力、拉应力、剪应力等各项强度要求有良好的流动性、和易性以便在运输中不发生离析现象.而且能在水下施工。

防渗墙布置于斜心墙之下,从防渗角度来看偏上游为好,但从防裂角度看偏下游一侧好,综合考虑布置于心墙底面中心位置。 6.6.2

坝肩处理

坝肩两岸为覆盖层及全风化岩石,深约20m,性质较差,为良好的透水料,

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