土石坝设计实例
介绍几个坝型实例
土质防渗体应满足渗透比降、下游浸润线和渗透流量的要 求。应自上而下逐渐加厚，顶部的水平宽度不宜小于3.0m;底 部厚度,斜墙不宜小于水头号的1/5,心墙不宜小于水头的1/4。
3)坝顶宽度
应综合考虑构造、施工、运行、抗震等因素。如无 特殊要求，高坝的最小坝顶宽度可选用10～15m，中低 坝可选用5～10m，坝级别高时应选大值，反之选小值。
2、坝的防渗体
坝的防渗体应满足将渗透坡降、下游坝体浸润线及渗流量 降低到允许范围内，还要满足结构和施工的要求。作业坝的防 渗体的材料有土质防渗体和人工材料防渗体，其中人工材料防 渗体用得最多的是土质防渗体。
1、土石坝基本尺寸
1）坝坡：应综合考虑坝型、坝高、坝的级别、坝体及坝基 材料的性质、荷载、施工和运用条件等因素，经技术经济比较 手确定。P42
2）坝顶高程：根据正常运用和非常运用的静水位加相应的 超高予以确定。按规范计算。
坝顶设防浪墙时，坝顶超高可改为防浪墙顶的要求，但此 时在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m，在非常运用条 件下坝顶应不低于静水位。
1、砂砾石地基的处理 品 存在的问题：渗流问题。
处理原则：一般是减少坝基的渗透量并保证坝基和坝体 的抗渗稳定。 处理方法：“上防下排”。属于上防的措施有：铅直方向的 粘土截水墙、混凝土防渗墙、板桩和帷幕灌浆，以及水平方 向的防渗铺盖重等。
属于下排的措施有：铅直方向的减压井和反滤式 排水沟，以及水平方向的反滤盖重等。在可能的情况 下优先选用垂直防渗设施。P47
第三章 土石坝设计
3.4.4 土石坝坝型选择
皖南小型水库土石坝的除险加固设计实例
（ ５ Ｌ ２ ５ ２ — ２ ０ ０ ０ ） 及《 防洪标准） （ Ｇ Ｂ ５ ０ ２ ０ １ — ９ ４ ） 规定 ， 该 工程设 计洪水位 ３ Ｏ年一遇 ， ３ ０ ０年一遇洪水校核 。兴利库 容 ｌ ２ ． ５
万ｍ ， 兴利 水位 ２ ４ ６ ． ４ ｍ； 死库容 ０ ． ７ 万ｍ ３ ， 死水位 ２ ３ ３ ． ２ ｍ ；
１： ２ ． ０ ， 以下坡 比设计为 １： ２ ． ５ 。在大坝与溢洪道水坡护坡石衔接 ，护至坝
顶， 并采用浆砌块石封顶 。
２ ． ２迎 水坡 工程
工涵 ， 净高 ４ ５ ｅ ｍ、 净宽 ３ ０ ｅ ａ， ｒ 全长 ７ ５ ｍ， 进 口设一 台 ３ ｏ ０ 闸 阀斜 拉杆控制 放水 ， 底涵进 口底板 工程 ２ ３ ３ ． ３ ｍ， 出口底 板高程 ２ ３ ２ ． ４ ｍ。
【 关键词】 水库大坝 除险加固 设计
１ 概 况
某水库地处皖南石 台县南部的仙 寓镇建 国村 ，距仙 寓
关规定 ， 考虑工程构造 、 防汛抢险 、 交通等需要 ， 本次加固坝 顶宽度按 ４ ． ５ ｍ设计。 坝顶高程根据水库静水位及不 同运行
镇５ ｋ ｎ ｉ ， 距 石台县城 ３ ４ ｋ ｎ ｉ 。该水库 于 １ ９ ７ ０ 年兴建 ， 集水 面
工况下静水位的坝顶超高核算坝顶高程 ，坝顶高程确定 为
２ ５ １ ． ３ ｍ，即在现有基础上加高坝顶 １ ． ３ ｍ。坝顶长 由原来 的 ７ ０ ｍ增加到 ８ ８ ｍ。粘土心墙 土坝 的心墙 防渗体 在正常蓄水
位或设计 水位 以上超高 ０ ． ６ ｍ ，心墙防渗体 顶部不应低于非
常运用条件静水位 。本次加 固后粘土心墙顶高程为 ２ ５ ０ ． １ ｍ， 低于坝顶 １ ． ２ ｍ。 根据工程现状并考虑坝型 、 坝高 、 坝基材料等 因素 ， 参 照已建类 似土坝工程做法 ， 确定大坝迎水坡在高程
土石坝设计实例
土石坝设计实例基本资料某水库总库容31420m 万，灌溉农田面积5.4万亩。
水库正常蓄水位m 70.116，设计洪水标准采用100 年一遇（%1=p ），设计洪水位m 90.117，相应下游水位m 30.84，设计下泄流量s m 3110；校核洪水标准采用2500年一遇（%2.0=p ），校核洪水位m 60.119，相应下游水位m 70.84，最大下泄流量s m 3150。
水库死水位m 60.93，死库容3115m 万。
於沙高程m 94.91，於沙库容398m 万。
灌溉控制水位m 902.91。
涵管设计流量s m 34，加大流量s m 38.4。
坝基为砂卵石，层厚m 8~4，渗透系数s cm 2108-⨯。
砂卵石下为花岗片麻岩，微风化层深m 2~1，两岸为花岗片麻岩，微风化层深m 2~1。
库区多年平均最大风速s m 0.15，吹程m 2000。
地震烈度5度。
库区雨季较长。
坝址附件沙砾料储量为3600m 万，粘土储量为330m 万，均分布在坝址上、下游各一半，料场距大坝km 3，交通运输方便。
天然状态下粘土的物理力学指标为：粘粒含量%40~%30，天然含水量4%2~3%2，塑性指数71~51，不均匀系数50，有机质含量.4%0，水溶盐含量%2，塑限9%1~7%1，比重72.2~.72；扰动后主要物理力学指标：干容重350.16m kN ，饱和容重360.20m kN ，浮容重360.10m kN ，渗透系数s cm 6102-⨯。
砂砾石物理力学指标：渗透系数s cm 3103-⨯，内摩擦角：水上︒=291ϕ（总应力强度指标），︒=321ϕ（有效应力强度指标）；水下：水上︒=272ϕ（总应力强度指标），︒=302ϕ（有效应力强度指标）。
比重7.2，不均匀系数15=η。
坝轴线处河床底高程m 20.82。
浆砌块石容重取为354.22m kN .坝顶无交通要求。
大坝的设计1.枢纽等别与建筑物级别根据水库总库容31420m 万，查表10-，为三等工程；根据灌溉面积5.4万亩，查表10-为四等工程，按最高级别确定为三等工程。
粘土斜墙土石坝毕业设计
1.综合说明1.1枢纽概况及工程目的某水库工程是河北省和水利部“八·五”重点工程建设项目之一。
该工程是以供水、灌溉、发电、养殖等综合利用为主的大型控制枢纽工程。
青龙河流域水量充沛，控制流域面积6340km2，，多年平均径流量9.6亿m3，是滦河流域较大的一条支流。
但由于降雨、径流的年际年内分配极不均匀，必须修建大型控制工程调节水量，丰富的水资源才能得以充分开发利用。
水库按满足秦皇岛市生活、工业用水和滦河中下游农业用水的需要设计，工程规模是：正常蓄水位141 m，调节库容7.09亿m3，水库库容系数0.77，水量利用系数为70%。
坝后式电站装机容量20Mw。
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》SDJ12-78的规定，一期工程为二等工程，大坝为II级建筑物，正常应用洪水为100年一遇，非常运用洪水为1000年一遇。
辅助建筑物按Ⅲ级设计，临时建筑物按Ⅳ级设计。
1.2水库枢纽设计基础资料1.2.1地形、地质(1)地形：见1:2000坝址地形图。
(2)库区工程地质条件。
水库位于高山区，构造剥蚀地形。
青龙河侵蚀能力较强，沿河形成不对称河谷，由于构造运动影响，河流不断下切，形成岸边阶地、陡岸。
流域内地形北高南低，平均高程与500m，最高峰海拔1680m。
河道蜿蜒曲折，河谷宽度400~100m不等，河道比降1/400~1/600。
库区两岸基岩出露高程大部分在200米左右，库区左岸非可溶性岩层分布广泛，其中主要由绢云母、千枚岩、石英、砂质页岩组成。
透水性较小，也没有发现沟通库内外的大断层。
库区可溶性岩层分布于青龙河右岸，从隔水层分布、熔岩发育情况分析，水库蓄水后向邻近河流渗透的可能性很小。
经过对库区断层的分析，水库向外流域及下游渗漏的可能性很小。
库区外岩层抗风化作用较强，库岸基本上是稳定的。
(3)坝址区工程地质条件位于坝区中部背斜的西北，岩层倾向青龙河上游，两岸山体较厚。
河床宽约300米，河床地面高程85m，河床砂卵石覆盖层平均厚度5—7米，渗透系数K=1×10-2厘米/秒。
土石坝设计实例
说明：本设计中部分步骤与课程设计任务书不符，本例仅作为设计参考，内容有多处错误。
平山水利枢纽设计计算说明书姓名班级：学号：指导老师：完成时间：目录1 基本资料及设计数据 (1)1.1基本资料 (1)1.2设计数据 (2)2 枢纽布置 (4)2.1 枢纽的组成建筑物及等级 (4)2.2各组成建筑物的选择 (4)2.3 枢纽总体布置方案的确定 (5)3 土石坝设计 (6)3.1坝型选择 (6)3.2坝体剖面设计 (7)3.3防渗体设计 (8)3.4 坝体排水设计 (9)3.5 反滤层和过渡层 (9)3.6 护坡设计 (11)3.7 顶部构造 (11)3.8 马道和坝顶、坝面排水设计 (11)3.8 地基处理及坝体与地基岸坡的连接 (12)3.9 渗流计算 (12)3.10 坝坡稳定计算（只作下游坡一个滑弧面的计算） (14)4 溢洪道设计 (16)4.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定 (16)4.2 溢洪道基本数据 (16)4.3 工程布置 (16)4.4溢洪道水力计算 (17)4.5构造设计 (2)4.6地基处理及防渗 (2)5 设计成果说明 (8)附图一：枢纽布置平面图 (8)附图二：坝轴线处地质剖面图 (8)1 基本资料及设计数据1.1基本资料1.1.1概况平山水库位于Ｇ县城西南３公里处的平山河中游，该河系睦水的主要支流，全长28公里，流域面积为556平方公里，坝址以上控制流域面积431平方公里；沿河道有地势比较平坦的小平原，地势比较平坦的小平原，地势自南向东由高变低．最低高程为62.5m左右；河床比降3 ‰,河流发源于苏塘乡大源锭子，整个流域物产丰富，土地肥沃，下游盛产稻麦，上游蕴藏着丰富的木材，竹子等土特产．由于平山河为山区性河流，雨后山洪常给农作物和村镇造成灾害，另外，当雨量分布不均时，又易造成干旱现象，因此有关部门对本地区作了多次勘测规划以开发这里的水利资源。
1.1.2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪，航运，养鱼及供水等任务进行开发。
均质土石坝设计
风壅水面高度
e kv2D *cos 0.016m
2 gH m
按2级坝高查得正常工作情况下安全加高A=1.0m，所以正常工作情况下 的坝顶超高△h=R+e+A=1.749+0.016+1=2.765m
正常工作情况下的坝顶高程为32.59+2.765=35.355m
（2）非正常工作情况 坝前水深H=23.73m，风速采用v=16.9m/s
为35.49-1.2=34.29m，则坝高为24.29m
四、坝坡 参考已建工程初拟上游坝坡为1:2.75、1:3.0，下游坝坡为1:2.5、1:2.75
在上下游变破出设马道宽为2m。下游设集水沟。
五、构造设计
• 坝顶构造：坝顶用碎石铺设路面，坝顶横向设向下游倾斜3％的坡度， 上游设1.2m高的防浪墙，下游则设缘石。
二 土坝类型选择
• 由于该地区附近多为粘性土，选择粘性土作为修建坝体的 材料。在这里选用土坝类型为均质坝。
三、剖面拟定
1. 坝顶宽度：该坝为中坝，确定坝顶宽度为8m。
2. 坝顶高成：
（1）正常工作情况：
由莆田试验站公式计算波浪爬高
土坝采用砌石护面，取K△=0.8。坝前水深 H=32.59-10=20
62.33
1.59 5.03
62.33
1.59
-1.00 0.00 0.39 9.67 0.00
7.64
0.20 4.84
7.64
0.20
-2.00 0.00 0.00 8.53 0.00
0.00
0.00 4.27
0.00
0.00
-3.00 0.00 0.00 6.59 0.00
3.14 75 85 111.21 180
扎巴水库土石坝设计
扎巴水库土石坝设计1设计资料1．地形资料。
坝址地形图如图1-3-2所示2．地质资料。
水库位于山区峡谷内。
两岸地形高俊，河谷为老年期梯形河谷，库区及坝址一带均为第四纪周口店期原生黄土，库区底部有深6~8m的第三纪三趾马红色粘土为一天然隔水层，河槽底部有深4~5m的砂卵石。
砂卵石浮容重m3,内摩擦角30度，粘接力;渗透系数1.7∗10−3cm/S;坝基红粘土浮容重m3，内摩擦角20度，粘接力21Kpa。
3．水文水利计算资料如下:<1>正常高水位<2>设计洪水位，相应下游水位<3>校准洪水位，相应下游水位<4>死水位<5>库容569万m3<6>溢洪道宽20m，堰顶高程为<7>浇灌饮水量2m3/s，浇地万亩。
4.气象地理资料如下：<1>水库最大吹程<2>连年平均最大风速11m/s<3>连年平均最大冻土厚度<4>该地域地震烈度5度。
5.建筑材料资料如下：<1>该坝址周围壤土比较丰硕，蕴藏量约为500万m3，河床中有砂砾料可供开采，运距约为，但储量仅为15万m3,据坝址5km处可开采块石，交通较方便<2>天然状态下壤土的要紧物理力学性质：天然含水量16%~18%，天然容重15kn/m3，比重，塑限含水量17%，塑性指数16，易溶盐含量0.5%，有机质含量0.4%<3>壤土实验有关指标：干容重m3，浮容重m3，饱和容重m3，粘接力19kpa，内摩擦角18度，渗透系数2.4*10−5cm/s<4>可供作堆石排水体的石料有关指标：比重，干容重m3，饱和容重m3，浮容重m3，湿容重m3，内摩擦角31，渗透系数2*10−2cm/s2设计内容：1.分析资料2.确信坝轴线3.确信枢纽等别和建筑物级别4.拟定大坝的刨面尺寸5.渗流计算6.稳固计算7.确信大坝细部构造3.功效要求1设计说明书一份2设计图三张。
土石坝设计实例
土石坝设计过程
• • • • • • • • • • • 1、土石坝的类型选择 2、基本剖面尺寸的拟定 ①坝顶高程 ②坝顶宽度 ③坝坡 3、构造设计 ①坝顶构造 ②坝体排水 ③反滤层 ④护坡及坝坡排水 4、渗流计算
• 1、土石坝的类型选择：
由于该山区附近多粘性土且该土石坝为低坝，所以选取该土石坝 的类型为均质坝。
• ④护坡及坝坡排水： 上游坝面设干砌石护坡，厚度为0.5m，护坡范围：上至坝顶，下 至死水位以下1m处。 下游采用草皮护坡，草皮厚为0.2m，草皮下铺一层0.2m厚的腐殖 土。 坝体排水：在下游坝坡设纵横连通的排水沟，沿坝与岸坡的结合 处也设排水沟。纵向排水沟沿马道内侧布置，沿坝轴线方向每隔 100m设一条横向排水沟。 初拟坝体剖面如图（a）
• 4、渗流计算：
如图（b）为不透水地基上均质坝。设上游水深为 H，AEC为浸润 1 线，K为坝体渗透系数。 为简便计算，通常以等效虚拟矩形ABOD代替三角形 ' ，即将坝 A AD 上的上游面假定为垂直面，虚拟矩形宽度 L 。 即：
m1H1 2.5 22.59 L 9.41(m) 2m1 1 2 2.5 1 ' L 过点F作垂线CF，设CF为 h，坐标原点O到点F的距离为的 0
• 复核
• 按Ⅱ级查得正常工作情况安全加高A=1m • 所以，正常工作情况坝顶超高 h 1.866 0.0081 1 2.87 m • 正常工作情况的坝顶高程为32.59+2.87=35.46m
b、非正常工作情况： 当用校核洪水位计算坝顶高程时，计算风
速宜采用相应洪水期最大风速的多年平均值。此时的坝前水深
2 gHm
• 按Ⅱ级查得正常工作情况安全加高A=0.5m • 所以，正常工作情况坝顶超高 h 1.148 0.0034 0.5 1.65m • 正常工作情况的坝顶高程为33.73+1.65=35.38m 取上述两种情况最大最，即坝顶高程为35.46m。考虑上游侧设 1.2m高防浪墙，用防浪墙顶高程代替坝顶高程，则坝顶高程为35.461.2=34.26m，坝高为34.26-10=24.26m。以坝高的1%为预留沉降值， 则坝顶施工高程为34.26+24.26X1%=34.50m。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
土石坝设计实例
土石坝是一种常见的坝型，具有造价低、施工方便、局部材料可利用等特点，广泛应用于我国的水利工程中。
本文将以一个土石坝设计实例为例，介绍土石坝的设计流程和注意事项。
设计条件
本项目所在地为某山区，不受地震和洪水影响，设计防洪标准为Q10。
基本设计数据如下：
1、水库正常水位：海拔101.5m
2、最大洪水位(抗碾压)：海拔104.5m
3、坝顶高程：海拔109.5m
4、坝顶宽度：4m
5、坝体坡度：防浪墙-水下1/2为1:1,水下1/2-坝顶为1:2.5
6、坝体材料：坝体上部为石方，下部为土石方
设计流程
1、确定坝体尺寸
根据设计条件，首先需要确定坝体的尺寸，包括高度、底宽、坡度等。
本项目中，坝高为3m，底宽为10m，坡度为1:1。
在确定高宽比例时，需要考虑到地形条件、水位变化对坝体的影响以及安全性要求。
2、计算坝体体积和土石方配比
根据坝体尺寸和设计标准，计算坝体体积。
本项目中，坝体上部采用石方体积
V1=10×3×3=90m³，坝体下部采用土石方体积V2=10×7×3=210m³，总体积为
V=V1+V2=300m³。
根据土石方配比，确定土石比例。
在选取土石比例时，需要考虑到原料来源、物理力学特性以及经济性等因素。
本项目中，采用土石比为1:2。
3、计算坝体稳定性
在计算坝体稳定性时，需要考虑到受力、地基条件和坝体变形等因素。
根据本项目的设计条件，进行以下计算：
(1)计算自重和水重力
坝体自重G=ρVg=2.2×300×9.8=6468N
水重力P=1/2γH²=1/2×9.8×(104.5-101.5)²=8172N
(2)计算导向力
根据设计标准，可按弧顶水平推力计算导向力。
本项目中，导向力
F=0.5γH³/(H+h)²=0.5×9.8×(104.5-101.5)³/(3+4)=21565N
(3)计算抗倾覆力和抗滑力
抗倾覆力M=G×h+P×(H-h/2)=6468×3+8172×(4.5-3/2)=44310N·m
抗滑力F1=P×tanδ+G×sinδ=8172×tan(35°)+6468×sin(35°)=19412N
其中，δ为坝体下部的内摩擦角。
设坝顶到岸边距离为L，坝顶宽度为B，则抗拔力F2≤F/2=10782.5N
其中，F为导向力。
4、验算坝顶宽度和坝体坡度
根据上述稳定性计算结果，验算坝顶宽度和坝体坡度。
在验算坝顶宽度时，需考虑到坝体下部的抗拔力和上部的水平推力。
在验算坝体坡度时，要满足土石坝的抗坡度要求，同时考虑到坡面保护和排水要求。
5、制定施工方案和监理计划
根据坝体设计、施工条件和安全性要求，制定施工方案和监理计划。
施工方案应包括土石方采集、坝体填筑、坝面排水、内外护坡等内容。
监理计划应包括监理人员、监理任务、监理规定、监理技术手段、监理责任等内容。
注意事项
1、坝体的尺寸和土石比例应根据实际场地情况进行调整。
2、坝体的稳定性计算应十分谨慎，要考虑到各种可能的影响因素。
3、施工过程中需严格按照设计方案和监理计划进行，避免出现安全事故。
结论
本文介绍了一个土石坝的设计实例，包括设计条件、设计流程和注意事项。
在土石坝的设计中，需要考虑到地形条件、水位变化、受力和土石比例等因素，以确保坝体的稳定性和安全性。
同时，在施工中要严格按照设计方案和监理计划进行，避免出现安全事故。