长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状，质地均一，岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185m左右。由于该坝坝高在100m上下，则坝底宽90m左右，此厚度足以满足建坝要求。岩石容重为2.68～2.70t/m3，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650kg/cm2以上，有的可达1100 kg/cm2，这表明地处的岩石是坚硬的。由此可知，无论从岩性还是物理特性上看，第四岩层均能满足建坝的要求。虽然选择在第四岩层有许多优点，但第四岩层内有较多的断层、节理、裂隙和破碎带，其中F2、F5、F11、F26、F27、F28断层对坝体有一定的影响，其中F2断层位于第四岩层的上部，横亘整个河谷，东西走向，偏南70～80o，宽2.5～12.5m，呈压扭性质，它将影响坝基的岩石力学强度及其完整性，所以坝基应避开F2断层，尤其是河床部位上游F2断层长约200m的这一段，靠近上游坝踵，影响甚大。故在此段上更要特别重视，坝轴线应略靠下游。其他断层、裂隙等规模较小，也多为陡倾角，对工程影响不大，处理起来也较容易。左右岸存在局部的不稳定岩体，将影响坝体的稳定，故坝轴线应避开此处。左岸下游坝脚处与第三岩层体之间间距较近，而第三大岩体岩石条件较差，也将影响坝的稳定性，应使左岸与第三岩层保持一定的距离，同时还要避开F2断层。
3、水文地质
坝基的透水性不大，但不均一，主要由断裂发展程度和性质决定。在平面上，一级阶地基岩透水性大于其它地貌单元。从垂向上看，河谷内单位吸水量小于0.01kg／min的顶板在83～105m高程其间之透水层应以天然地下水位为限，一般均大于50m，具体参见地质剖面图。
4、水流条件
应尽量使坝线和水流方向垂直，避免水流产生涡流，冲刷边坡，造成不利影响。
5、建筑材料
坝址附近应有足够的符合质量要求的建筑材料，对于料场的分布、开采条件、埋藏深度和施工淹没均应考虑。
6、施工条件
为便于导流，要求坝址附近特别是下游有较开阔的地形，以便于布置施工场地，满足交通便利的要求。
二、坝轴线选择原则
1、本次设计的为砼重力坝，地基应全部坐落在第四大岩层上。
第四岩层为角闪斜长片麻岩，具有粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，岩体呈厚块状，地质均一，岩性坚硬，从地质条件上看本地区有大的节理和裂隙，应上避断层，下避第三大岩层。从地形条件上看，应避开两个山头，坝轴线为避开岩性不好的地方，做成弯折的，可以缩短坝轴线，节约砼用量，降低工程造价。
2、在河床部分要使上游坝踵避开F2断层，并保持一定距离。 F2断层长约200m一段靠近上游坝踵，对岩基力学强度及坝基完整均一性有影响，它在河床及其附近，都会对坝体有一定的影响。
3、左岸坝址与第三大岩层保持一定距离。
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第三大岩层紧挨第四大岩层，而第三大岩层有节理和裂隙，其强度低，可能对坝基产生不均匀沉陷，其透水性也比较好，如不保持一定距离，会危及大坝安全。
4、在河流右岸，坝轴线应避开局部不稳定岩体。
不稳定岩体位于河流右岸，我们考虑大坝应坐落在稳定、坚固的地基上，故应避开不稳定岩体。
5、为缩短坝轴线，减少工程量，降低造价，两岸坝轴线应弯折。
坝轴线定为直线，则坝轴线较短，施工比较容易，但受地形地质条件的限制，为了避开断层及不稳定岩体，故在左岸坝轴线向南偏折SE123°30′，在右岸坝轴线向北偏折NW277°40′，这样使坝轴线对着山顶与陡坡相交，可缩短坝轴线，减小工程量，降低造价。
综上所述，定出坝轴线如下： 坝轴线详见地形图
图中所标各点坐标和偏折角如下： 河床段坝轴线CD走向NE88°30′
C点 x＝3664.11，y＝8004.19 D点 x＝3684.59，y＝8786.81
右端以A点（3824.05，8000.00）为圆心，半径R＝160m转角θ＝9°10′ 切点：C点 x＝3664.11，y＝8004.19 BK0+826.00
C′点 x＝3665.47，y＝7978.66 BK0+800.40 GC′走向NW277°40′ 左端以F点（3624.35，8790.00）为圆心,转角θ＝36 o o切点：M点 x＝3658.07，y＝8878.31 BK1+705.63 走向SE123°30′ 具体布置如下图： 点 A C′ C x 3824.05 3665.47 3664.11 y 8000.00 7878.66 8004.19 点 F D M x 3624.35 3684.59 3658.07 y 8790.00 8786.81 8878.31 第二节 坝型选择 坝型的选择要根据坝址的地形、地质、建筑材料、渲泄洪水的能力及抗震性能等特点，通过定性分析，对各坝型进行技术经济比较，选出既满足工程要求，又比较经济的坝型。坝型从建坝材料上可分为：土石坝和砼坝。
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一、土石坝
土石坝又称当地材料坝，是土坝、堆石坝、土石混合坝的总称，是人类最早建造的坝型，具有悠久的发展历史，在全国使用都极为普遍。它主要是利用坝址附近的土料、石料及砂砾料填筑而成，筑坝材料基本来源于当地。下面分土石坝和堆石坝分别进行分析。
土石坝
土石坝
堆石坝
1、土石坝
土石坝在实践中之所以被广泛采用并得到不断发展，主要原因具有以下几方面的优点：
（1）筑坝材料就地取材，运输成本低，能节省大量的钢材、水泥和木料等建筑材料。
（2）对地质条件要求较低，适应地基变形能力强，可以建在软基上。土石坝体中的散粒结构能较好的适应地基的变形，对地基的要求在各种坝型中是最低的。
（3）储存量是使用量的两倍。
（4）构造简单，施工技术容易掌握，便于组织机械化施工。
（5）运用管理方便，工作可靠，寿命长，维修加固和扩建均比较容易。 但是与其他坝型一样，土石坝自身也有不足的一面： （1）施工导流不方便，会相应的增加工程造价。
（2）坝顶不能溢流，需另设溢洪道。受散粒体材料整体强度的限制，土石坝坝身通常不允许过流，因此需在坝外单独设置泄水建筑物。
（3）坝体填筑工程量大，且土料的填筑质量受气候条件影响较大等。
根据当地建材资料可知，该地可用于建土石坝的土料不充足。同时，根据水文资料显示，该地区的洪水具有“峰高量大”的特点，而土石坝又不允许溢流，要另设溢洪道，但潘家口两岸山峰连绵，坝址附近又无修建溢洪道的天然条件，需要开挖山体，会大大增加工程造价，不经济，故不适宜修建土石坝。
2、堆石坝
堆石坝是土石坝的一种，主要有堆石支撑体、过滤垫层和防渗体组成。
由于堆石坝散粒材料的整体抗剪强度相对较低，因而堆石坝在设计时大多是不允许过水的。又根据基本资料，坝址地质岩石岩性较好，而堆石坝对地基的要求不是很高，采用堆石坝坝型不能充分发挥地基（岩体）的承载力，故此处不宜修建堆石坝。
二、砼坝
砼坝可分为砼拱坝、砼支墩坝和砼重力坝等。 a. 砼砼拱坝
砼重力坝 b. 砼支墩坝 实体重力坝
c. 砼重力坝 宽缝重力坝 空腹重力坝 1、砼拱坝
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拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形，坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载一部分通过拱的作用压向两岸、另一部分通过竖向梁的作用传到坝底基岩。坝体的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用，并不全靠坝体自重来维持。由于拱是一种主要承受轴向压力的推力结构，拱内弯矩较小，应力分部较为均匀，有利于发挥材料的强度。拱坝是利用筑坝材料的抗压强度和两岸拱端岩体来支撑拱端推力，是一种经济性和安全性均很优越的坝型。拱坝具有以下特点：
（1）拱的作用利用得愈充分，材料抗压强度高的特点就愈能充分发挥，从而坝体厚度可以减薄，节省工程量。拱坝的体积比同一高度的重力坝大约可节省1/3～2/3。
（2）利用两岸岩体维持稳定。故拱坝对坝址地形地质要求较高，对地基处理的要求也较为严格。
（3）超载能力强，安全度高。 （4）抗震性能好。
（5）坝身泄流布置复杂。
基于拱坝的结构特点，拱坝的地形条件往往是决定坝体结构形式、工程布置和经济性的主要因素。所谓地形条件是针对开挖后的基岩面而定的，常用坝顶高程处的河谷宽度和坝高之比（称为宽高比L/H）及河谷断面形状两个指标表示。
河谷的宽高比L/H值越小，说明河谷越窄深，拱坝水平拱圈跨度相对较短，悬臂梁高度相对较大，即拱的刚度大，拱作用容易发挥，可将荷载大部分通过拱作用传给两岸，坝体可设计的薄些。反之，L/H值越大，河谷越宽浅，拱作用越不易发挥，荷载大部分通过梁的作用传给地基，坝断面必须设计的厚些。根据经验，当L/H﹤1.5时，可修建薄拱坝；L/H＝1.5～3.0时,可修建中厚拱坝；L/H＝3.0～4.5时，可修建厚拱坝。L/H更大时，一般认为修建拱坝已趋于不利。
拱坝对地质、地形条件要求严格，理想的地形条件是左右岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上是向下游收缩的峡谷段，呈“V”字型。坝端下游要有足够的岩体支撑，以保证坝体的稳定。理想的地质条件是基岩比较均匀、坚固完整、有足够的强度、透水性小、能抵抗水的侵蚀、耐风化、岸坡稳定、没有大断裂等。
本次设计的坝址为丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔且不对称，河谷宽约600m，坝高在100m左右，则宽高比为600/100＝6>4.5，即此时拱的作用已经很小，工程量较大，从而失去了拱坝的优越性，所以，不宜修建拱坝。
2、砼支墩坝
支墩坝是一种由一排相隔一定距离的支墩和挡水面板组成的依靠自重维持稳定的坝型。
支墩坝具有以下特点：作用于支墩底部的扬压力很小；比重力坝节省工程量；是一种结构比较单薄的轻型坝，可以充分利用材料的强度。但支墩坝的应力较大，对地基的要求较高；由于支墩单薄，侧向稳定性较差，抗震能力低，受稳定变化影响大；设计和施工较复杂，不适合大型机械化施工，施工时需立模，用人工多，工期相对较长。
由于本枢纽位于承德、唐山地区，属多震区。枢纽地震设计烈度为8度，不宜修建支墩坝。同时，本地区属寒冷地区（一月份最低月平均气温为零下6.8℃）,不能满足施工温控要求。而且，支墩坝不能满足泄洪要求，故不应修建支墩坝。
3、砼重力坝
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砼重力坝是一种古老而应用很广的坝型，它因主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定而得名。
重力坝是在水压力及其他荷载的作用下，依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求；同时依靠坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度的要求。
重力坝之所以得到广泛采用，是因为其具有以下优点：
（1）安全可靠。重力坝剖面尺寸大，坝内应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫顶、渗漏、地震和战争破坏的能力都比较强。据统计，在各种坝型中，重力坝的失事率是较低的。
（2）对地形、地质条件适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。因为坝体作用于地基面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低，甚至在土基上也可以修建高度不大的重力坝。
（3）枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，一般不需另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。
（4）便于施工导流。在施工期可以利用坝体导流，一般不需要另设导流隧洞。 （5）施工方便。大体积砼，可以采用机械化施工，在放样、立模和砼浇筑方面都比较简单，并且补强、修复、维护或扩建也比较方便。
（6）结构作用明确。重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明确，稳定和应力计算都比较简单。
与此同时，重力坝也存在以下缺点： （1）坝体剖面尺寸大，材料用量多。
（2）坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。
（3）坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利。
（4）坝体体积大，由于施工期砼的水化热和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩应力，因此在浇筑砼时，需要有较严格的温度控制措施。
砼重力坝按坝体结构形式分为：实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝。 实体应力坝
砼重力坝 宽缝应力坝 空腹重力坝
（1）实体重力坝：适应于大型机械化作业，施工速度快，工期短，符合本工程提前受益、尽早建成的要求，早日供水发电。
（2）宽缝重力坝：与实体重力坝相比可节省砼10～20%以上，且应力条件好，坝体砼散热快。但其施工模板用量多，且宽缝的侧坡倒悬模板部分立模比较困难，分期导流不便；在严寒地区，要对宽缝采取保温措施，防止表面产生温度裂缝，因而施工干扰大，工期长。
（3）空腹重力坝：较实体重力坝节省砼20～30%，并具有节省坝基开挖量，利于砼散热，可在空腹中布置电站厂房等优点；但空腹重力坝设计繁难，施工复杂，工期长，钢筋和模板用量较实体重力坝多，且应力情况比较复杂。
三、坝体选型
由上述可知，土石坝、堆石坝、砼拱坝、砼支墩坝、砼实体重力坝、砼宽缝重力坝和砼空腹重力坝各有优缺点。综合考虑各种坝型，并结合本次设计要求（提前受益，使工程尽早建成），选择砼实体重力坝作为本次设计的坝型。
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