土石坝_粘土心墙毕业设计(论文)

土石坝_粘土心墙毕业设计目录1 基本资料 (4)1.1工程概况 (4)1.2水文气象 (4)1.3地形地质 (4)1.4茅坪溪防护大坝 (5)1.4.1 设计标准 (5)1.4.2 平面布置 (5)1.5其它设计资料 (5)1.1.1 1.5.1 工程特征水位 (5)1.5.2 地震烈度 (5)1.5.3 筑坝材料的技术指标 (5)1.6设计内容与要求 (6)1.6.1 设计目的 (6)1.6.2 设计内容 (7)2 坝址及坝型的选择 (7)2.1坝址的选择 (7)2.2土坝对地基的要求 (8)2.3坝型选择 (8)2.3.1 各种坝型的比较 (8)2.3.2土石坝类型的选择 (9)3 坝工设计 (10)3.1坝顶高程 (10)3.1.1 按正常情况下计算坝顶高程 (11)3.1.2 按非常情况计算坝顶高程 (13)3.1.3 考虑地震影响计算坝顶高程 (13)3.1.4 确定坝顶高程及坝高 (13)3.2坝顶宽度 (13)3.3坝坡 (14)3.5排水体设备 (15)4 渗流计算 (16)4.1设计说明 (16)4.1.1 土石坝渗流分析的任务 (16)4.1.2 渗流分析的工况 (16)4.1.3 渗流分析的方法 (16)4.2渗流计算 (16)4.2.1 基本假定 (16)4.2.2 渗流计算基本公式 (16)4.3渗流计算过程 (18)4.4渗流稳定结果分析 (21)4.4.1 正常蓄水位下渗流稳定分析 (21)4.4.2 校核洪水位下渗流稳定分析 (22)5 土石坝坝坡稳定分析及计算 (22)5.1设计说明 (22)5.1.1 设计任务 (22)5.1.2 计算工况 (22)5.1.3 计算断面 (23)5.1.4 控制标准 (23)5.2稳定计算 (23)5.2.1库水位最不利时的上游坝坡 (23)5.2.2 施工或竣工期的上下游坝坡稳定计算及稳定渗流期的计算 (28)6.土石坝的构造设计 (41)6.1坝顶 (41)6.2护坡与坝坡排水 (41)6.3坝体排水设备 (43)7. 沉降量计算 (44)7.1坝体的沉降量计算 (44)7.2坝基沉降量计算 (45)8.地基处理 (48)8.1坝基清理 (48)8.2坝的防渗处理 (48)8.3土石坝与坝基的连接 (48)9.土石坝土料的选择 (49)9.1坝壳的土石料选择要求 (49)9.2防渗体土石料的选择要求 (49)9.3对排水设施和护坡的结构布置 (49)9.4反滤层的结构布置 (50)10. 工程量计算 (50)10.1坝基开挖工程量计算 (50)10.2坝体工程量计算 (50)谢辞 (53)参考文献 (54)1 基本资料1.1工程概况茅坪溪防护工程的缘由：茅坪溪是长江上的小支流，其出口位于三峡大坝上游约1km 的右岸。

流域面积113.24km 2,在茅坪溪防护坝址以上的流域面积为98.54km 。

该流域属底山丘陵区，流域内人口约3.1万人，耕地3.43亩。

茶园1601.4亩，果园11.4亩，直接淹没人口6561人。

淹没区内有成片的良田，是湖北省秭归县重要的产量田区和农业经济区。

该县人多地少，坡多田少，移民难度大。

经中央部门审定，修建茅坪溪防护工程。

茅坪溪防护工程包括泄水建筑物（遂洞接涵洞）和防护坝（沥青混凝土心墙堆石坝）。

本设计是针对防护大坝。

1.2水文气象长江流域气候温暖，雨量丰沛，多年平均降水量1100mm ，雨季4—10月占全年降水的85%。

也经常发生洪，涝，旱，冰雹，滑坡，泥石流等自然灾害。

多年平均气温是16C o —18C o 。

夏季最高超过40C o ，冬季-4C o ，无台风灾害，降水集中形成暴风雨区，流域内较大日暴风雨覆盖面约3万—15万。

最大达21.3万。

1.3地形地质坝址基岩为前震旦纪闪云斜长花岗岩。

岩体中有岩俘虏体和闪长岩包裹体，以及后期侵入的酸基性岩脉。

闪云斜长花岗岩岩性均一，完整，力学强度高。

微风化和新鲜岩石的饱和抗压强度达100Mpa,变性模量达30-40Gpa 。

坝区主要有两种断裂构造，一组走向北北向，另一组走向北被动，倾角多在60C o 以上。

断层规模不大，且胶结良好。

通过坝基规模较大的断层有F 7及F 23，，出露在左漫滩上。

缓倾角裂隙不甚发育，仅占裂缝总数的13%，其中北北东组占缓倾角裂缝总数的68.5%,倾角东南为主，倾角为15C o —30C o 。

花岗岩的风化层分为全，强，弱，微4个风化带。

风化壳厚度（全，强，弱3个风化带），以山脊部位最厚，可达20—40米。

山坡与一级阶地次之，沟谷，漫滩较薄，主河床中一般无风化层或风化层厚度很小，平均厚度21.5米。

坝基除利用微风化岩体外，部分弱风化下亚带岩体亦可用作建基岩体。

混凝土与建基岩面间的抗剪（断）强度，摩擦系数（F ）取值1.0—1.3。

凝聚力（C ）为1.2—1.5Mpa 。

建基岩体岩石与岩石间的抗剪断强度，视不同的结构类型的岩体F 与C 值分别为1.0—1.7Mpa 和1.2—2.0Mpa 。

第四纪松散堆积物主要是河流冲积层，葛洲坝水库蓄水后，主河槽及后河普遍淤积有原5—18米的细沙。

坝址水文地质条件简单，微风化和新鲜岩体的透水性微弱，有80%以上的压水试验段的岩体单位透水率小于1Lu，其余试验段主要为弱，中等透水位。

坝之区域地壳稳定条件好，不具备发生强烈地震的背景，为典型的弱震构造环境，基本烈度为Ⅳ度。

经过多年的勘测研究，三峡工程坝址地质条件甚为优越，是一个难得的好坝址。

1.4茅坪溪防护大坝1.4.1 设计标准茅坪溪防护大坝与三峡大坝共同拦挡三峡库水，挡水水头为80米。

经审定茅坪溪防护大坝等级与三峡大坝相同，为一等工程。

防护大坝按1级建筑物设计。

大坝正常蓄水位为175米。

校核水位为180.4米。

地震设计烈度为7度，均与三峡大坝相同。

背水侧茅坪溪设计洪水位（20年一遇）106.4米，校核洪水位（100年一遇）为107.3米，非常洪水位（万年一遇）考虑调蓄后为114.6米。

1.4.2 平面布置茅坪溪防护大坝位于陈家冲到板桥和韩家嘴之间。

坝址处河谷地形较为开阔，河谷o。

坝轴线峪河谷走向交角约65o，自右岸的吴家湾通过茅坪溪与左岸松柏走向约为25C坪以上的山包相接。

河谷两岸不对称，右岸山体雄厚，坝肩头（吴家湾）高程232米，冲沟较发育。

坝轴线斜跨一冲沟，其余段基本沿山梁展开，其平均坡度角约8o，跨沟谷处坡角35o。

左岸坝肩山头（吴家湾）高程192.86米，谷坡基本顺直，自让坡角较陡一般为30o—50o。

局部达50o。

坝轴线基本沿分水岭脊线布置，地形高程190米—200米，最高209.72米（松茅坪）。

左坝肩两侧冲沟对应发育，在山脊汇合形成鞍部，最低高程184.3米。

山体较单薄，高程175米处最小山脊宽40米。

在此垭口处设一副坝，轴线长80米，走向为东南165o。

1.5其它设计资料1.5.1 工程特征水位1.5.2 地震烈度场地基本烈度为6度，防护大坝设计烈度为7度。

1.5.3 筑坝材料的技术指标表1.1筑坝材料的技术指标1.6 设计内容与要求1.6.1 设计目的1、通过设计巩固、加深、扩大所学的基础理论和专业知识，并达到进一步系统化。

2、培养学生运用所学知识，解决实际工程技术问题的能力，能初步掌握设计原则，设计方法和步骤。

3、培养学生独立思考、独立工作能力，通过毕业设计加强计算、绘图、编写设计文件、使用规范等方面能力的培养。

1.6.2 设计内容1、枢纽布置根据有关资料进行枢纽布置，阐明枢纽中建筑物的作用、布置原则、布置方案的比较，选择与确定，本设计坝轴线已知。

2、坝工设计包括坝型选择、剖面设计、平面布置、绘出坝体平面图及坝体中最大剖面图。

3、根据地形、地质坝型等因素，沿坝轴线选取若干典型剖面，计算坝体渗流流量，总渗流流量及坝内浸润线。

计算工况：上游正常蓄水位与下游相应最底水位上游校核水位与下游相应最低水位4、稳定计算对坝体最大剖面、典型剖面，采用圆弧滑动法或折线法验算下列情况的坝坡稳定性。

计算工况：库水位最不利时的上游坝坡（折线法）上游正常蓄水位，下游相应最低水位的下游坝坡（圆弧法）校核洪水位下有可能形成稳定渗流时的下游坝坡（圆弧法）施工期或竣工期下游坝坡（圆弧法）5、细部构造设计包括：坝顶、护坡、防渗体、排水体、马道、坝面排水沟等。

6、地基处理包括：开挖、清理、防渗、加固处理等布置措施等。

7、石料结构布置8、工程量计算1.6.3 设计成果包括：设计说明书、计算书各一份，（时间关系也可说明书、计算书合并写）设计成果图3~4张，内容为大坝平面布置图，下游立视图，坝体最大剖面及典型剖面图细部构造图。

2 坝址及坝型的选择2.1 坝址的选择(1) 首先，应尽量选择地形上最有利的坝址，如坝轴线较短，河谷较窄，便于布置泄水建筑物等。

(2) 坝址与地质条件是影响坝址选择的最重要因素之一。

(3) 坝址附近的建筑物分布情况，影响到坝址的选择。

(4) 水库区的淹没情况也是选择坝址的重要因素。

(5) 坝址还必须结合河流规划统一考虑。

(6) 施工条件也是选择坝址的因素之一。

(7) 水库及水利枢纽的管理条件也应在选择坝址时予以应有注意。

(8) 施工工期长短也影响着坝址的选择。

对以上所有因素充分进行调查研究，权衡利弊，综合考虑后方能选定最合适的坝址。

2.2 土坝对地基的要求在所有的坝型中，土坝和土石坝对地基的要求最低，这是因为土坝由于基础面积较大，承担的应力较低。

本设计坝轴线已知，故不用细细说明了。

2.3 坝型选择坝型选择关系到整个枢纽的工程量、投资和工期，其影响因素主要坝高、筑坝材料，地质、地形、气候、施工、运行条件等。

2.3.1 各种坝型的比较1、选用重力坝重力坝基本形状呈三角形，上游面铅直或稍微倾向上游，坝底与基岩固结，建成挡水后依靠自重维持稳定。

重力坝的优点：①筑坝材料强度高，耐久性好，抵抗洪水漫顶，渗漏冲刷，地震破坏等的能力强；②对地质、地形条件适应性强，一般建与基岩上；③重力坝可做成溢流的，也可在坝内设置泄水孔，枢纽布置紧凑；④结构作用明确；⑤施工方便。

重力坝的缺点：①由于坝体剖面尺寸往往由于稳定和坝体拉应力强度条件控制而做的较大，材料用量多，坝内压应力较低，材料强度不能充分发挥，且坝底面积大，因而扬压力也较大，对稳定不利；②因坝体体积较大，施工期混凝土温度收缩应力也较大，为防止温度裂缝，施工时对混凝土温度控制的要求较高。

2、选用拱坝拱坝是三面固结与基岩上的空间壳体结构，拱向上游凸出，且不设永久性分缝。

拱坝的优点：①具有双向传力的性能；②拱是推力结构；③拱坝具有较高的超载能力；④拱坝轻韧，富有弹性而整体性好，借助岩基对地质功能的吸收，它又具有较强的抗震能力。

拱坝的缺点：①拱坝是不设永久性横缝的整体朝静定结构，设计时需计入温度变化和地基位移对坝体应力的影响；②拱坝体形复杂；③设计施工难度大，对施工质量、筑坝材料强度和防渗要求，以及对地形地质条件及地基要求均较高。