《土石坝(黏土心墙)毕业设计说明书、计算书(共91页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土石坝(黏土心墙)毕业设计说明书、计算书(共91页)（94页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上目录 专心-专注-专业摘要 本毕业设计为木戛利水库的首部枢纽布置和部分详细设计。此设计采用粘土直心墙土坝挡水，溢洪道过水的方案进行。其中有坝剖面设计、渗流计算、稳定分析、泄水建筑物设计、细部设计等主要内容，并有详细的计算过程和相关图纸。本设计通过简化毕肖普试算方法计算坝坡稳定，结果均符合规范要求。关键词：枢纽布置，粘土心墙坝，溢洪道，渗流计算，稳定分析。AbstractThe design is Major Engineering Design and Project Layoutof Mugali Reservoir. This design uses the st
2、raight clay core earth dam retaining water and the spillway reservoir water. This design include dam profile design, seepage calculation, stability analysis，design on the water release structure, detail design, etc. And this design has detailed calculation process and associated drawings. This desig
3、n uses simplified Bishop trial calculation method to calculate the slope stability, and the results are in line with regulatory requirements.Key Words: Project Layout, Straight Clay Core Earth Dam, Spillway, Seepage Calculation, Stability analysis前言 毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的一个重要的教学环节，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程
4、，对我们的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。1 设计任务1、全面了解设计任务和工程规模，合理识别各种资料在设计中的用处，为将来的工作打下基础。2、选定合理的枢纽布置方案，进行坝体、进水建筑物、泄水建筑物及首部交通道之间的合理布置。3、拟定坝型、坝体尺寸及筑坝材料，对细部构造进行设计。4、对坝体进行渗流分析和抗滑稳定计算，以确定坝体的合理性。5、设计过水建筑物，包括进水建筑物、泄水建筑物、消能功等。6、整理设计过程，编写设计计算书和说明书，并绘制工程图。2 目的和意义1、通过毕业设计的训练，进一步巩固所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化和综合化；2、培养独立工作
5、、独立思考并运用已学的知识解决实际工程技术问题的能力，探索创新的能力；3、通过毕业设计，加强对文献检索与翻泽、计算、绘图、实验方 法、数据处理、编辑设计文件、使用规范、手册、规程等基本工作实践能力的培养，初步掌握水利水电工程的设计原则、设计程序、设计方法及步骤；4、通过毕业设计的训练，树立起具有符合国情和生产实际的正确设计思想和观点，树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索并具有创新意识及与他人合作的工作作风。3 设计成果要求 设计说明书一份，设计计算书一份，设计图纸为56张，且计算机出图不得少于4张，设计图纸要求正确、美观、清楚、整洁，图纸所用符号应合乎统一规定的符号，文字用工程字书写。
6、图幅大小按实际需要确定但需符合制图要求。查阅参考文献15篇以上，翻译与设计内容有关的英文资料，译文不少于3000字；毕业设计的成果应装在学校特制的资料袋中。 我们所做的是碾压式土石坝的枢纽布置和主要建筑物设计，根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）的要求对大坝坝顶高程、坝宽、坝体断面尺寸、坝体稳定性、坝基处理及各项细部构造进行了设计。在设计的过程中，我们在朱云兰老师的指导下，以严谨的工作作风，实事求是、刻苦钻研、勇于探索的精神，认真完成了本次毕业设计。第1章 设计的基本资料1.1概况本设计对象为西南某山区水库，水库控制径流面积31.7km2，总库容：1237.9万m3，兴利库容：87
7、8.9万m3。主要开发目标为：灌溉、供水及防洪，对该地区的生产环境和经济发展有很大的促进作用。1.2基本资料1.2.1地震烈度工程设计烈度为七度。1.2.2水文气象条件 （1） 水库主要水文数据表水库特征水位，见表1.1。水位、库容特征值表 表1.1项目库水位(m)相应库容 (万m3)最大下泄流量(m3/s)校核洪水 (p=0.1%)2162.491237.9108.3设计洪水 (p=2%)2160.9071.5拦洪渡汛水位(p=5%)2131.25186.037.2防洪限制水位2158.98正常水位2158.981037.63死水位2129.68158.73枯期洪水(p=10%)2122.0
8、72.995.26（2）气象条件工程所在地属亚热带和温带，为半温，半干燥气候过度带，主要气候特征：干湿分明。510月份降水量占年降水量的80，多年平均降水量903.8mm，多年平均蒸发量2123.2mm，多年平均气温16.3，实测最高35.6,最低-6.0。风速与吹程多年平均最大风速20m/s（库面10m高），风向垂直坝轴线，吹程1.5km。1.2.3坝址地形、地质与河床覆盖条件（1）地形地貌坝址基本对称的“U”型谷，左岸地形坡度为35左右的陡坡，地表残坡积层覆盖；河床宽约146m，为冲洪积覆盖，右岸地形坡度为38左右的陡岸，地表为残坡积覆盖，其下伏峨嵋山组玄武岩。（2）地质岩性大坝工程地质条
9、件左岸主要分布二叠统峨嵋山玄武岩，其岩性为：上部为强风化玄武岩，厚度为20.4 35m，下部为弱风化玄武岩。右岸：岩性与左岸相同，残坡积层厚3m，强风化层厚43m，下部为弱风化，该岸19 36m为断层。河床由上而下分布有：粉质粘土、粉土，含少量砾石，厚度0.91.3m，分布河床表层，为高液限粉土砾；由玄武岩和少量石英砂岩砾石组成的砂砾石层，厚度11.715.0m；含砾石粉质粘土、粉质土砾，厚度1.42.8m。 不存在砂土液化问题。强风化玄武岩。溢洪道工程地质条件溢洪道位于枢纽区右岸，地表主要为残坡积层及全风化玄武岩覆盖。地基持力层为强风化玄武岩，裂隙发育，下部为弱风化玄武岩，溢洪道边坡为岩土混
10、合边坡。建议开挖坡比为：1：0.751：1。1.2.4建筑材料概况（1）土料（防渗料）：在水库区均有土料分布，各指标能满足防渗土料质量要求。物理、力学指标见表1.3。 粘土料物理、力学性指标 表1.3 土料试验成果评价及参数建议值 （2）风化石渣料 石渣料场均为玄武岩，质地坚硬，厚度大且稳定，分布面十分广泛，无用盖层薄，不夹无用层，受地下水影响小，易开采。石渣料的不均匀系数C70，曲率系数C2.96，属良好级配的砾。小于5mm的细粒含量为12.7%。符合细粒含量小于20的技术要求，平均最大干密度为2.03g/cm3，平均孔隙率为29.3，符合孔隙率小于30的质量要求，比重为2.87。平均渗透系
11、数7.5810-2cm/s,符合碾压后大于110-3cm/s的技术要求。浸水饱和后进行直剪试验，测得内摩擦角=5057，内聚力C=50.75KPa，符合坝壳料大于30度的质量要求。 其储量与质量可满足设计要求。石碴料物理力学指标见表4石碴料物理力学指标表 表4野外编号碴1碴2碴3三组算术平均比重2.872.872.872.87击实试验层数击数270270270270总功能(kgf-cm/cm2)863kJ/m3最大干密度(g/cm3)2.062.002.022.03最优含水量(g/cm3)3.02.942.772.90孔隙比e0.3930.4350.4210.416相对密度实验最小干密度min
12、 (g/cm3)1.711.691.701.70最大干密度max (g/cm3)2.192.212.202.20最大孔隙比max0.6780.6980.6880.688最小孔隙比min0.3110.3110.3000.307直接快剪5125503350545057C（kPa）40.2756.7555.2250.75渗透系数K（cm/s）6.0810-28.4110-28.2610-27.5810-2（3）堆石料、砂料有现成采石场，岩性为二叠系下统阳新组灰岩，岩石质地坚硬，质纯，厚度稳定，储量满足设计用量要求，工程区及附近无天然砂料，采用石料场石料轧制人工砂。1.2.5其他资料1、1：500库区
13、地形图一张；2、1：500溢洪道纵剖面图一张；第2章 工程等级及建筑物级别由于该工程正常蓄水位高程2158.98m，总库容约为0.13亿m3，工程等级由库容控制，根据水利水电枢纽工程等级划分设计标准SDJ12-1978（山区，丘陵区部分）之中作出的规定，该工程等级属于等，主要建筑物为3级,次要建筑物为4级。第3章坝型选择及枢纽布置3.1 坝址选择及坝型选择3.1.1 坝址选择坝址基本对称的“U”型谷，左岸地形坡度为35左右的陡坡，地表残坡积层覆盖；河床宽约146m，为冲洪积覆盖，右岸地形坡度为38左右的陡岸，地表为残坡积覆盖，其下伏峨嵋山组玄武岩。3.1.2 坝型选择综合考虑地形地质条件，筑坝
14、材料，施工条件，综合效益等因素，最终选择土石坝方案。3.2 枢纽组成建筑物确定 1.挡水建筑物：土石坝对地形、地质条件要求低，几乎在所有的条件下都可以修建，且施工技术简单，可实行机械化施工，由于坝址附近有大量天然的防渗土料、石渣料、筑坝料和开挖料，因此造价相对较低，所以采用土石坝方案。2.泄水建筑物：土石坝最适合采用岸边溢洪道进行泄洪，采用正槽式溢洪道泄洪，水流平顺，泄洪能力大，结构简单，运行安全可靠，适用于各种水头和流量。3.3 枢纽总体布置挡水建筑物土石坝按直线布置在地形图上所给的坝轴线处（即河道相对较窄处），泄水建筑物溢洪道布置在大坝右岸。综合考虑各方面因素，枢纽布置见枢纽总平面布置图。
15、第4章 大坝设计4.1 土石坝坝型选择斜墙坝:斜墙坝土质防渗体设在上游或接近上游面，该坝型斜墙与坝体施工干扰小，但其抗震性和适应不均匀沉降的性能不如心墙坝。由于该工程所在地区的地震烈度为7度，故不宜采用斜墙坝。心墙坝:工程量较小，且有利于就地取材，能较好地适应不均匀变形，稳定性，抗震性好,坝壳对心墙的拱效应作用减弱。出于对当地材料大充分利用，可以用粘土作为防渗体材料。综合以上分析，最终选择粘土心墙坝。4.2 坝的断面设计大坝剖面轮廓尺寸包括坝顶高程、坝顶宽度、上下游坝坡、防渗体及排水设施等。4.2.1 坝顶高程确定因土石坝不允许漫顶溢流,要求坝顶距上游静水位必需有一定的超高,超高值由下式确定:
16、Y=R+e+A 式中:R最大波浪在坝坡上的爬高；e最大风壅水面高度；k综合摩住阻系数,k=3.610-6；H坝前水深；风向与坝轴线的夹角，因e很小，风向难定，为安全与方便起见，取=0；V、D计算风速（在正常运用条件下，3级坝设计风速取多年平均年最大风速的1.5倍；在非常运用条件下，取多年平均年最大风速）和吹程；A安全加高，(对于本设计:查规范碾压土石坝规范表5.3.1得:正常运行取A=0.70；非常运行取A=0.40)。（一）：计算超高YY=R+e+A1：计算波浪爬高R波浪爬高按下式计算：式中：Rm平均波浪在坝坡上的爬高；m单坡的坡度系数，初步拟定为1.9；斜坡的糙率渗透性系数,根据枢纽的基本
17、情况,确定水库采用砌石护面,查碾压土石坝规范表A.1.12-1得与坝坡粗糙率有关的系数=0.750.8,采用0.8；Kw经验系数，查规范碾压土石坝规范表A.1.12-2得kw=1.00；hm,Lm分别为平均波高和波长（m）。对于丘陵水库，当风速v26.5m/s,吹程D，满足厚度要求。（2）坝基防渗坝基防渗采用粘土截水槽，上部厚与心墙底等厚，下部厚度取4m，截水槽开挖坡度为1:1，两侧有0.2m的粗砂过滤层。（3）排水设备的形式及其基本尺寸的确定根据工程实际，坝址处石料丰富，可采用溢洪道开挖的石料，故采用堆石体棱体排水设备。根据水工建筑物堆石体顶面应高出下游最高水位2109.7m并且三级坝不得小
18、于1.0m，故取高程为2110.7m，顶宽不小于1.0m取2m。其内坡根据施工条件取1:1.5，外坡取1:2。由外向内分别铺设粗砂0.2m，卵石0.3m，最后用石料堆砌。具体构造见图。4.7.2 反滤层设计（1）反滤层的作用是滤土排水，防止在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。对下游侧具有承压水的土层，可以起压重作用。在土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，以及渗流逸出处或进入排水处，都必须设置反滤层。在坝壳内各土层之间，坝壳与透水坝基的接触部位均应尽量满足反滤原则。反滤层可分为渗流自上而下和自下而上两种型式，本设计主要考虑自下而上的II型。非粘性土反滤料层采用碎
19、石（带棱角的颗粒）,坝体排水部位的反滤料设计为两层不同的砂砾石铺填而成，层面与渗流方向垂直，沿渗流方向的渗透性逐渐增大设计如下：根据碾压土石坝设计规范，人工施工时倾斜反滤层的最小厚度可采用0.50m。根据碾压土石坝设计规范附录B有关反滤层计算的规定，被保护土为粘性土，第一层反滤料按下试计算：D15/d8545D15/d155 式中 ：D15 反滤料粒径，按重量计小于此料占15%的粒径；d15,d85被保护土粒径，即被保护层土料，按重量计小于该粒径各占15%和85%的粒径。同理第二层反滤层土料的设计以第一层反滤料土料为被保护对象。 D50/d50510 （2）反滤层设两层，反滤层设计结果如下：（
20、由于没有颗粒级配曲线，所以就参照以往工程的反滤层进行了设计） 第一层 =2.0mm天然砂，厚20cm 第二层 =20mm卵石料，厚30cm4.7.3 护坡设计（1）上游护坡上游护坡坡面，从就地取材及材料经济考虑，设干砌石护坡，厚0.92 m，下面铺厚0.2m碎石垫层，护坡范围上至坝顶,下至死水位以下2.5m。 （2）下游护坡下游护坡坡面采用草皮护坡，护坡范围上至坝顶，下至排水棱体。下游坡面上设有排水沟，以汇集坡面流水，避雨水漫流坝面造成坝坡冲刷。据水工建筑物可知：垂直坝轴线方向每隔100m设置纵向排水沟连接横向排水沟，岸坡排水设置成矩形，排水沟为0.50.4m。（3） 护坡类型确定 上游可采用
21、干砌石护坡、浆砌石护坡和混凝土护坡，考虑到经济和实际情况，选用干砌石护坡，经济且方便施工；下游护坡可考虑采用干砌石护坡或草皮护坡等型式，从经济和美观上考虑，下游坡面选择草皮护坡，从坝顶到棱体处。（4） 护坡石块尺寸确定根据碾压土石坝设计规范，砌石护坡在最大局部波浪压力作用下所需的换算球形直径和厚度可按下式确定： 当时，当时， 式中：D石块的换算球形直径，m；Q石块的质量，t；Kt随坡率变化的系数，已知大坝上游坝坡坡比为1：1.9，查表得Kt=1.2； 块石密度，取2.2t/；水的密度，取1.0t/；累积频率为5的波高，计算得hp =2.24m(按正常运用情况计算)；m坡度系数，值为1.9；t护
22、坡厚度，m。计算得：D=0.66mm，干砌石护坡计算厚度，t=0.92m。4.7.4 坝顶布置坝顶上面用泥结石铺设路面，厚0.3m。坝顶要向下游倾斜3%的坡度，以利于坝顶排水，上游设高1.2m，厚0.3m的防浪墙,下游设宽0.3m，深0.2m的纵向排水沟。第5章 溢洪道设计5.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定根据本工程地形地质条件，利用枢纽右岸的天然垭口，采用正槽式溢洪道，进水渠末端设置圆形渐变段，泄槽不设收缩、弯曲段和扩散段，布置在地形图上的溢洪道轴线处。5.2 溢洪道基本数据由于没有做调洪演算，初步拟定溢洪道水力计算成果见下表：计算情况上游水位（m）下泄最大流量（m）相应的下游水位（m）
23、校核2162.49108.32109.75.3 工程布置5.3.1 引渠段由于地形、地质条件限制，溢流堰往往不能紧靠库区，需在溢流堰前开挖进水渠，将库水平顺地引向溢流堰。流速应大于悬移质不淤流速，小于渠道的不冲流速，设计流速宜采用35m/s，本设计采用设计流速v为3m/s。进水渠的横断面在岩基上接近矩形，边坡根据岩层条件确定，新鲜岩石一般为1:0.11:0.3，风化岩石为1:0.51:1.0，本设计采用边坡坡率m为1:0.5。从地形图可知进水渠水深3.98m。根据计算公式： 可以初步拟定进水渠断面尺寸，具体计算结果见下表：计算情况上游水位（m）下泄最大流量Q（m）水深H（m）边坡坡率m底宽B（
24、m）校核2162.49108.33.980.59.07 由计算可以拟定进水渠底宽B为13.5m（安全设计）。在进水渠与控制段之间设渐变段，采用圆弧连接；进水渠前段采用梯形断面，边坡采用1:0.5，进水渠总长L=71.1m。5.3.2 控制段开敞式WES型实用堰的泄流能力按以下公式计算： 式中：Q-流量，；B-溢流堰总净宽，m；-计入行进流速水头的堰上总水头,m；c-上游堰坡影响系数，（当上游堰面为铅直时，c=1.0）；-闸墩侧收缩系数；-淹没系数，=1。（1）堰顶高程和堰宽的设计校核情况下：Q=108.3采用WES剖面，并假定，m=0.486，上游堰面铅直，则c=1.0。假定堰宽5m，侧收缩系
25、数取0.86。经试算，堰顶高程取2157m。堰上最大水头，定型设计水头，取。堰高，取P=1.7m，则上游堰底高程为2157-1.7=2155.3m，下游堰高取7.7m,下游堰底高程为2157-7.7=2149.3m。 ，均符合要求。（2）实用堰剖面设计堰顶O点上游三圆弧的半径及其水平坐标值为：, ；，O点下游的曲线方程为： 即 实用堰剖面如下：（3）剖面衔接计算直线段和堰面曲线切点、的确定对求导得，直线段坡率取1:0.8，则=5.99，=4.05。反弧段半径的确定反弧半径按（36）h确定，h为校核洪水位闸门全开时反弧最低点的水深，初步计算可近似用堰下收缩断面的水深（控制水深）。堰下收缩断面的水
26、深计算公式： 式中：q-起始计算断面单宽流量，；-起始计算断面渠底以上总水头，m；-泄槽底坡坡角；-起始计算断面流速系数，取0.95。经试算，=1.5m，则R=（36）h=4.5m9m,取7m。圆心坐标及圆弧与直线交点D的坐标圆心坐标： ，；圆弧与直线交点D的坐标：，。（4） 闸门设计 闸门和启闭机 本溢流堰工作闸门采用弧形闸门，其半径取6m，检修闸门采用直升式平面钢闸门，宽5m，高4m。选用活动式启闭机。设检修闸门一扇，工作闸门一扇，两道闸门之间最小净距为1m，不设事故闸门。工作桥本设计闸门采用活动式启闭机，轨距为3m。门机高度为8m，以便将闸门自由吊出门槽。溢流堰两侧设边墩，边墩厚1m，槽
27、深0.3m，槽宽0.5m,边墩从堰顶延伸到堰底，边墩高度由溢流水深决定，并应考虑溢流面上有水流冲击波和掺气所引起的水深增加值。5.3.3 泄槽正槽式溢洪道在溢流堰后多用泄水陡槽与出口消能段相连接，以便将过堰洪水安全得泄向下游河道。泄槽一般位于挖方地段，设计时要根据地形、地质、水流条件及经济等因素合理确定其形式和尺寸。（1）泄槽的平面布置及纵、横剖面泄槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽布置，不设置收缩段、扩散段和弯曲段，这样使水流平顺、结构简单、施工方便。泄槽纵剖面设计主要决定纵坡。泄槽纵坡必须保证泄流时，溢流堰下为自由流和槽中不发生水跃，使水流始终处于急流状态。因此泄槽纵坡必须大于临界坡度，由地
28、形地质平面图上可知，为适应地形，本工程的泄槽至少要设置两段，泄槽一段的高差为35.84m，水平距离为80.75m，长88.2m，坡降i=35.84/80.75=0.44；泄槽二段的高差为7.82m，水平距离为91.96m，长92.3m，坡降i=7.82/91.96=0.085。因泄槽断面按明渠均匀流设计（）,所以纵坡i须大于临界坡度，须对泄槽的初定纵坡进行验算。对于矩形断面泄槽临界坡度计算公式 临界水深和谢才系数按下式计算 式中：q-泄槽的单宽流量，；-动能修正系数，可近似取1；g-重力加速度，；-相应临界水深的水力半径，m；n-糙率，喷混凝土护面，所以取0.02。将已知数据代入公式计算 因此
29、应地势而建的纵坡，的泄槽符合要求。（2）泄槽的水力计算泄槽水面线应根据能量方程，用分段求和法计算，计算公式如下： 式中：-分段长度，m；、-分段始末断面水深，m；、-分段始末断面平均流速，；、-流速分布不均匀系数，取1.05；-泄槽底坡角度；-泄槽底坡，；-分段内平均摩阻坡降；-泄槽槽身糙率系数，0.02；-分段平均流速，；-分段平均水力半径，m。堰下收缩断面处起始计算水深 起始断面流速公式 水力半径 式中：-起始计算断面流速系数，取0.95；-起始计算断面单宽流量，；-泄槽底坡坡角；-起始计算断面渠底以上总水头，m。试算法求的值：，取几组值代入公式右边得到的结果与比较，若不相等，则继续取值代
30、入公式进行计算，直到等式两边的值相等。经试算得 泄槽水面线表如下所示：泄槽一段水面线h(m)v(m/s)平均v(m/s)R(m)平均R(m)v/2g（m）平均Ji-平均JL(m)L1.50 14.44 1.05 11.16 0.00 0.00 1.30 16.66 15.55 0.95 1.00 14.86 0.10 0.34 10.24 10.24 1.10 19.69 18.18 0.84 0.89 20.75 0.15 0.29 19.95 30.19 1.00 21.66 20.68 0.78 0.81 25.11 0.23 0.21 20.07 50.26 0.95 22.80 22
31、.23 0.75 0.76 27.82 0.28 0.16 17.07 67.32 0.91 23.78 23.29 0.72 0.74 30.25 0.33 0.11 21.22 88.54 泄槽二段水面线h(m)v(m/s)平均v(m/s)R(m)平均R(m)v/2g（m）平均Ji-平均JL(m)L1.51 14.34 1.05 11.01 0.00 0.00 1.50 14.44 14.39 1.05 1.05 11.16 0.08 0.01 18.06 18.06 1.49 14.54 14.49 1.05 1.05 11.31 0.08 0.01 23.09 41.16 1.48 1
32、4.66 14.60 1.04 1.04 11.50 0.08 0.00 40.50 81.65 两段泄槽用反弧段连接反弧半径公式如下： 式中：-佛汝徳数；-泄槽一段的段末流速，m/s；-泄槽一段的段末水深，m。计算得R=13.56m。根据表中数据，绘制水面线见下图： （3）掺气减蚀SL253-2000溢洪道设计规范规定：掺气水深可按下式计算 式中：-不计波动和掺气的水深，m；-不计波动和掺气的计算断面平均流速，m/s；-修正系数，一般为1.01.4，本设计取1.2。边墙的超高一般为，取1。各段掺气后的水深及边墙高见下表。泄槽一段边墙高h(m)平均v(m/s)h平均ha边墙1.51.315.1
33、.41.2.1.118.1.21.2.120.1.051.2.0.9522.230.9751.2.0.91123.0.93051.2.泄槽二段边墙高h(m)平均v(m/s)h平均ha边墙1.511.514.1.5051.2.1.4914.1.4951.2.1.477814.1.48391. 由于泄槽一段各分段边墙相差不大，故泄槽一段的边墙高均取2.67m，泄槽二段均取2.76m，边墙厚均为0.3m。（4）泄槽衬砌为保护槽底不受冲刷和岩石不受风化，防止高速水流钻入岩石缝隙，将岩石掀起，泄槽都需要进行衬砌。对泄槽衬砌的要求是：衬砌材料能抵抗水流冲刷；在各种荷载作用下能够保持稳定；表面光滑平整，不致
34、引起不利的负压和空蚀；做好底板下排水，以减小作用在底板上的扬压力；做好接缝止水，隔绝高速水流侵入底板底面，避免因脉动压力引起的破坏等。本设计泄槽处于岩基上，下泄水流速度大，故采用混凝土衬砌，衬砌厚度为0.5m。为防止产生温度裂缝，设置横缝。横向分缝距离取为10m，缝下设纵、横向排水沟，并设有铜片止水装置，在排水沟顶面铺沥青麻片，以防止施工时水泥浆或运用时泥沙堵塞排水沟。5.3.4 出口消能段（1）消能工的设计原则及形式溢洪道宣泄洪水，一般是单宽流量大、流速高、能量集中。若消能措施考虑不当，高速水流与下游河道的正常水流不能妥善衔接，下游河床和岸坡就会遭到冲刷。所以，消能措施的合理选择和设计，对工
35、程具有重大的意义。根据溢洪道设计规范，溢洪道消能防冲建筑物的设计洪水标准：3级建筑物按30年一遇洪水设计。根据资料，由于下泄流量都较小，故按最大下泄流量设计，即按千年一遇的洪水设计。消能工消能是通过局部水力现象，把水流中的一部分动能转化成热能，随水流散逸。实现这种能量转换的途径有：水流内部的紊流、掺混、剪切和漩滚；水股的扩散及水股之间的碰撞；水流和固体边界的剧烈摩擦和撞击；水流与周围气体的摩擦与掺混。常用的消能工形式有：底流消能、挑流消能和消力戽消能等。本出口消能段采用挑流消能。(2) 挑流消能挑流消能是利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄的急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床，与下游水
36、流相衔接的消能方式。本挑流消能的鼻坎型式采用连续式挑流鼻坎。本鼻坎挑射角度取15。鼻坎反弧半径R一般采用（612）h，h为鼻坎上水深，h=1.49m。本鼻坎反弧半径R取17.8m。鼻坎坎顶高程取2110.2m。水舌挑射距离估算公式为： 式中：L-水舌挑距，m；g-重力加速度，取9.81m/s；-坎顶水流速度，约为鼻坎处平均流速的1.1倍，取=14.541.1=16m/s；-挑射角度，取15；-坎顶平均水深h在铅直向投影，；-坎顶至河床面的高差，取2110.2-2106.7=3.5m；故水舌挑距冲刷坑计算公式为 式中：T-自下游水面至坑底最大水垫深度，m； q-鼻坎末端断面单宽流量，取21.66
37、；Z-上下游水位差，取2162.49-2109.7=52.79m； k-综合冲刷系数，取0.9。 故冲刷坑深度为 5.4 衬砌及构造设计包括衬砌、排水、止水和分缝。本设计泄槽处于岩基上，下泄水流速度大，故采用混凝土衬砌，衬砌厚度为0.5m。为防止产生温度裂缝，设置横缝。横向分缝距离取10m，缝下设纵横向排水沟，并设有铜片止水装置，在排水沟顶面铺沥青麻片，以防止施工时水泥浆或运用时泥沙堵塞排水沟。5.5 地基处理及防渗溢流堰堰顶处来自水重和底板的重量较大，泄槽段高速水流的冲击作用也较大，再加上溢流堰所处的地质条件在岩石破碎带，故需进行地基处理，根据实际情况调整，初步拟定采用局部水泥灌浆，泄槽至挑
38、流鼻坎底部均采用钢筋进行锚固。结论本设计在考虑了地形、地貌、地质条件后，拟定了坝轴线位置，进行大坝及溢洪道的首部枢纽布置。在坝线、坝型的比选时，虽没有进行详细的工程造价比较，但也有从技术、施工、部分经济比较，属于技术上可行，经济上合理的工程设计。设计包含了心墙土坝及溢洪道的布置，主要建筑物设计，坝顶排水，马道排水沟，棱体排水等排水系统的设计内容，有效控制渗流破坏，降低浸润线。另外还有护坡，防浪墙等一些细部设计。并且考虑了设计水位、正常蓄水位两种工况来计算浸润线。计算结果溢出点高程均在排水棱体之内，设计符合要求。稳定计算部分，虽然只计算了下游坝坡正常蓄水位的情况，且只计算了坝址一点的稳定系数，且从这一点可看出该坝的抗滑最小安全系数稍大于规范允许值，说明拟定的大坝结构尺寸属于超稳定，建议将坝坡略微减缓。溢洪道设计方面，计算了控制堰的堰面曲线，泄槽水面线，消力池相关水力计算，以保证设计合理。由于时间关系，结构计算只进行了溢流堰的设计，尚未进行稳定分析。计算过程中，试算部分运用EXCEL计算，结果相对精确。
