擦玛沟水库大坝毕业设计说明书

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1、word擦玛沟水库沥青混凝土心墙坝设计摘要擦玛沟水库位于县境泽曲流域左岸的一级支流擦玛沟上，坝址距县城25km，距市353km。其主要任务是城乡供水兼顾灌溉，主要解决优干宁镇以与荷日恒村、智后茂村、德日隆村的城乡供水，以与新增饲草料地的灌溉。该毕业设计承当县擦玛沟水库挡水建筑物设计局部工作。根据已有的原始资料和该处地形图进展设计，主要容有：擦玛沟水库工程坝址的选择；坝型、坝高与坝体根本剖面确实定；坝体的渗流分析，确定防渗体系；坝体稳定分析；细部结构设计。并根据要求绘制相应的平面布置图和剖面图。关键词：擦玛沟，沥青混凝土，心墙，坝体设计，渗流分析，稳定分析- 54 - / 60ABSTRATCa

2、magou reservoir is located in jersey qu basin in HeNan County level tributaries of the left bank brush groove on, dam site from HeNan county 25 kilometers, 353 km away from XiNing city. Its main task is to urban and rural water supply both irrigation, mainly to solve water supply of YouGanNing town

3、and HeRiHeng village, ZhiHouMao village, DeRiLong village, irrigation bination and added 16000 acres of grass.The graduation design for HeNan County camagou reservoir water retaining structure design part of the work.According to the existing raw data and topographic map to carry on the design, the

4、main contents are: brush ma ditch reservoir project dam site choice; The dam type, the determination of high dam and dam base profile; Dam seepage analysis and determine the seepage control system; The dam stability analysis; Detail structure design. And draw the corresponding layout and section acc

5、ording to the requirements.Key words: camagou, asphalt concrete, core wall, dam design, seepage analysis, stability analysis目录1 绪论- 1 -2 根本资料- 2 -2.1 工程规模- 2 -2.2 工程等级与标准- 2 -2.3 水库主要特性指标- 2 -2.4 气象- 2 -2.5 工程地质- 2 - 2 - 3 - 3 - 3 - 4 -3 大坝设计- 5 -3.1 坝址和坝型的比拟。- 5 -3.1.1 坝址比拟- 5 -3.1.2 坝型比拟- 5 -3.2 筑

6、坝材料- 5 -3.3 大坝尺寸- 6 -3.3.1 坝坡与马道- 6 -3.3.2 坝顶高程- 6 -3.3.3 坝顶构造- 8 -3.4 防渗体设计- 8 -3.4.1 防渗体尺寸- 8 -3.4.2 过渡区- 9 -3.5 大坝分区- 9 -4 渗流分析- 10 -4.1 计算情况- 10 -4.2 确定浸润线方程- 10 -4.3 渗流量计算- 11 -4.4 坝基渗透稳定问题- 11 -4.4.1 渗透变形破坏形式- 11 -4.4.2 允许水力坡降- 12 -5 稳定计算- 13 -5.1 计算方法与原理- 13 -5.2 计算工况- 14 -5.3 稳定分析计算- 14 -5.3

7、.1 正常运用情况- 14 -5.3.2 非常运用情况- 19 -5.4 坝体稳定分析结果- 30 -6 细部结构设计- 31 -6.1 护坡- 31 -6.2 坝体排水- 31 -6.3 反滤层设计- 32 -7 结论- 33 - 参考文献- 34 - 致- 35 -1 绪论擦玛沟水库位于县境泽曲流域左岸的一级支流擦玛沟上，坝址距县城25km，距市353km。擦玛沟流域海拔在35104045m之间，河流全长35.5km，流域面积242km22，河道平均比降17.8。擦玛沟水库作为县重要水源工程已编入了省小型水库建设规划修编中。水库总库容为334.67104m3，为等小1型工程。擦玛沟水库的主

8、要任务是城乡供水兼顾灌溉，主要解决优干宁镇以与荷日恒村、智后茂村、德日隆村的城乡供水，以与新增1.6万亩饲草料地的灌溉。水库建成运行后总供水量达到581.64104m3，其中居民生活用水79.88104m3、牲畜饮水54.82104m3、灌溉用水293.33104m3、工业用水83.92104m3、建筑业用水22.60 104m3、三产用水47.09104m3。县城到擦玛沟水库坝址有乡村公路，坝址附近有10kv线路经过，交通便利，施工用电方便，当地筑坝材料丰富，建设条件较好。工程建成后，将对水资源进展合理开发利用，解决当地严重缺水的问题，并改善下游河道的生态环境，成为推动当地经济社会开展的重要

9、骨干水源工程。设计的主要容包括：确定大坝的位置、水利枢纽的布置、筑坝材料的选择、拟定大坝的根本剖面尺寸、坝体渗流计算分析、坝体稳定计算分析、细部构造设计。2 根本资料2.1 工程规模由流域水资源供需分析可知，擦玛沟流域具有一定的供水潜力，综合考虑流域实际情况和各行业的用水需求，确定擦玛沟水库工程为城乡供水兼顾灌溉。供水任务：解决优干宁镇以与荷日恒村、智后茂村、德日隆村共2.3万人口和5.49万头/只牲畜饮水。灌溉任务：解决新增16000亩饲草料地的灌溉用水。2.2 工程等级与标准擦玛沟水库总库容为334.67104m3，根据水利水电工程等别划分与洪水标准SL252-2000和防洪标准GB502

10、01-94的规定，本水库属等小1型工程，其主要建筑物大坝、溢洪道、放水洞等级别为4级，次要和临时建筑物导流洞、上下游游围堰、施工道路等级别为5级。333/s。2.3 水库主要特性指标经水库调节计算、泥沙淤积计算与调洪计算，最终确定总库容334.67104m3，其中死库容17.99104m3，兴利库容251.45104m3，防洪库容65.23104m3；相应死水位3672.83m，正常蓄水位3682.18m，设计洪水位3682.89m，校核洪水位3683.40m。2.4 气象；多年平均降水量581.2mm，降水主要集中在59月；多年平均蒸发量797.2mm；多年平均日照时数2545h；多年平均风

11、速2.3m/s，年最大风速18 m/s；多年平均无霜期在123d。2.5 工程地质擦玛沟水库地处省东部，海拔36003800m，水库所在沟谷为一山前U型冲沟，相对高差5080m，山体自然坡角1040，坡面根本为草地，库区仅发育不明显级阶地，冲沟较发育，库区小型冲沟较多，但均发育规模较小，延伸较短，约200300m，库区较大冲沟主要有1个，在库区右岸，冲沟方向近东西向，最大延伸约3km，在坡脚堆积呈小型洪积扇，但均对河道根本无影响。河谷开阔，宽200300m，发育河漫滩，河道呈蛇曲状分布于河谷中，宽510m，库区河床总体纵坡坡降约为1.2%。根据地质测绘，工作区出露的地层岩性有：1三叠系T a

12、2-3中上统砂质板岩、砂岩，主要分布于坝址区与上游库区一带。2第四系全新统坡积、洪积、冲洪积松散堆积物，分布于库区各沟谷与斜坡表层地带，厚度变化较大。地处横恒东西的岭-昆仑复杂构造带部位，东西向构造形象显著，工程区北部受三叠系中统曲什安-木岗隐伏断裂控制，同时受和日隐伏断裂影响，岩层强烈挤压，往往出现压扭性小裂隙小皱褶发育，区域主构造线方向NW向，褶皱轴线与区域主构造线方向一致，属于松-甘孜印支皱褶系西倾山中间地块构造单元。主要区域断裂有瓦胡扎玛日压扭断层，位于北部相阿日哈日肖勒背斜与代富桑向斜之间，长达80km以上，断层略向北弯曲，总的走向大致为北西西向290，在断层的东端为北盘之泥盆-石炭

13、系灰岩逆冲在南盘中-上三叠统砂板岩之上；在西端北盘出露中-上三叠统上、下岩组地层，南盘出露中-上三叠统下岩组地层，造成南、北盘地层相顶的现象。根据北盘之中-上三叠统上岩组相对往西错动的现象分析它属反时针方向扭动的压扭性质断层，此断层已切断岭东西构造带的结更背斜轴与一系列的压性断层，应属康藏“歹字型头部外围褶带的构造形迹。该断层距上坝址约8.0km。达日桥断层，此断层长达50km以上，断层沿走向有扭曲，东部为北西西向，往西变为南西向。断层两侧的地层常形成宽约百余米的破碎带，与断层面平行的一组节理发育。断层面呈舒缓扭曲。断层倾向一般为190，倾角65，属压性。为岭东西构造的成分。该断层距上坝址约4

14、.5km。区水文地质特征受岩性、地形、地质构造的制约，地下水按其赋存形式、水理性质与水动力特征可分为基岩裂隙水、松散岩类孔隙水两种类型。(1)基岩裂隙水河谷两岸基岩裂隙水主要分布于中生界三叠系板岩构成的中、高山区、中生界三叠系砂岩、砂质板岩。由于该地区地质构造褶皱与断裂发育、岩性较为复杂，地层分界面、断层构造是地下水的运移与富集通道，为地下水赋存条件提供了空间条件，呈网状或带状分布于岩体之中，水量受地形条件的控制，其补给主要受大气降水补给，局部有承压，分布具不均一性，区沿断层带常有泉水呈线状分布。 (2)第四系孔隙潜水河谷砂卵石层潜水分布于河谷与冲沟的现代河床、漫滩与阶地第四系冲积砂砾石层中，

15、两岸基岩裂隙水补给河谷河水或孔隙潜水。在坝址处河谷潜水埋藏深度与河水位相关性较好，地下水位埋深较浅，一般为1.04.0m，阶地与边缘地带埋藏深度大于4m，含水层厚度在510m间，富水性好，呈条带状分布，补给条件好，受大气降水、上游地下水与基岩裂隙水的补给，水量丰富，地下水径流方向与河谷走向根本一致。库区物理地质现象主要有岩体的风化、崩塌。1风化作用：在侵入岩组成的中高山区，气候的重直分带是岩体风化剥蚀作用的主要因素之一，岩体在构造破碎的根底上遭受冻融破坏，表层岩石碎裂，风化作用强烈。岩体风化主要在下坝址比拟明显，岩性为砂质板岩，裸露在外，风化厚度1.0-2.0m，多呈碎裂状-粉末状。 2崩塌：

16、由于库区两岸大局部基岩裸露，沟谷侵蚀下切强烈，边坡陡峻，岩石构造节理、卸荷裂隙发育，使边坡失稳产生崩塌，在山顶处常形成高1030m直立壁，易产生崩塌，造成边坡失稳，并于坡脚形成倒石锥，并分散滑落在坡脚平坦处与河谷低洼处。工程区地处高寒高海拔地区，季节性冻土较发育，根据省地面气象资料30年整编1971-2000年，工程区海拔3700m左右，在河谷盆地中，参考县海拔3500m冻深1.77m，工程区标准冻深为1.8m左右。3 大坝设计3.1 坝址和坝型的比拟。3.1.1 坝址比拟经现场踏勘，初步选择了上、下两个坝址，相距0.7km。上坝址区河谷呈“U型，谷底宽260287m左右，谷底高程3668m左

17、右，现代河床纵比降为1.3%，河床地形平坦。坝址分布的覆盖层主要有两岸坡积粉土层、现代河床冲洪积粉土、砂砾石与右岸坡底坡洪积碎石土层，基岩岩性为中生代三叠系中上统砂质板岩、砂岩。大坝呈东西向布置，坝型为沥青混凝土心墙砂壳坝。经计算，上坝址方案工程总投资19372.50万元。下坝址区河谷呈“U型，谷底宽310347m左右，谷底高程3660m左右，现代河床纵比降为1.0%，河床地形平坦。坝址分布的覆盖层主要有两岸坡积粉土层、现代河床冲洪积粉土、砂砾石层与右岸坡底坡冲洪积碎块石土，基岩岩性为三叠系中上统砂质板岩、砂岩。大坝呈东西向布置，坝型为沥青混凝土心墙砂壳坝。经计算，下坝址方案工程总投资2016

18、1.31万元。经过比拟，坝址选择为上坝址。3.1.2 坝型比拟坝型选择是根据当地建筑材料的储量和质量、地形和地质条件而定的。坝址区河谷呈“U型，谷底宽300380m左右，河床地形平坦。两岸山体表层分布有坡积粉土，其中左岸厚度约311m，右岸厚度约3-8m。河谷右侧分布有宽5080m，厚度为48m的坡积碎石土。河谷段砂砾石厚度约为1823m。坝址区岩性为砂质板岩、砂岩，左右岸强风化厚度约28m，河床强风化厚度一般46m。从坝址地质条件来看，不适合修建重力坝、拱坝等坝型。天然建筑材料的分布、储量和质量情况，坝址区无防渗土料，坝址附近砂砾石料储量较多，且各项指标满足要求。因此，本次设计坝型选用沥青混

19、凝土心墙坝。3.2 筑坝材料根据工程总布置与建筑物设计，结合坝址附近天然建筑材料分布情况，本阶段选定了混凝土骨料场1个坝址区、砂砾石填筑料场1个坝址区上游、块石料场2个坝址区上下游各一个。1砂砾石料场：位于坝址上游库区，距坝址约0.72.0km，距坝址较近，并有乡村道路通过，交通较为方便。料场呈条带状分布于坝址区上游。料场表层0.52.0m为剥离层，料源为冲洪积砂砾石，一般厚度为1416m。根据地质测绘和探坑揭露，枯水期料场地下水位平均埋深1.03.0m，料场地下水位受河水影响，料场根本为水下开采，开采条件较差，料场总面积约65104m2。2混凝土骨料场：主要分布在坝址区河谷中，距离上坝址约0

20、.71.0km，呈带状分布，有用层厚度变化不大，表层有0.52.0m剥离层，属类砂砾石料场。料场开采条件较好，运输方便。31#块石料场：1#块石料场位于坝址上游右岸河道拐弯处处，距上坝址约700m，基岩出露，开采时无地下水干扰，开采条件较好。料场岩性为三叠系砂质板岩、砂岩，青灰色，岩体较完整，呈块状结构，岩质坚硬，全风化厚度约0.51m，强风化厚度约510m。42#块石料场2#块石料场位于在下坝址右岸下游段，距上坝址约700m，料场到坝址有乡间公路通过，开采时无地下水干扰，开采条件良好。岩性为三叠系砂岩、砂质板岩，岩体完整，呈块状结构，岩质坚硬，节理裂隙发育，全风化厚度约0.51m，强风化厚5

21、8m。3.3 大坝尺寸3.3.1 坝坡与马道土石坝坝坡对坝的稳定有直接影响，参照已建工程的实践经验初步拟定上下游坝坡尺寸，故大坝上游坝坡取1:2.5，下游坝坡取1: 2。上游坝坡在3670.83m高程处设置马道，马道宽2.0m，下游坝坡在3674.00m高程处设置马道，马道宽5m。3.3.2 坝顶高程根据碾压式土石坝设计规_SL274-2001，坝顶在静水位以上的超高值按下式计算;y=R+e+A式(3-1)式中y坝顶超高，m; R最大波浪在坝坡上的爬高，m; A安全加高。该坝为4级建筑物，查水工建筑物课本表51，表格如下：表3-1 土石坝安全加高表坝的级别1234，5正常运行条件1.50 1.

22、00 0.70 0.50 非常运行条件a0.70 0.50 0.40 0.30 非常运行条件b1.00 0.70 0.50 0.30 得设计水位时取A=0.5m，因属于山区，所以校核水位时取A=0.3m。坝顶高程等于水库静水位与超高y之和，计算公式采用如下算式：式(3-2)式中：e 最大风壅水面高度，即风壅水面超出原库水位高度的最大值，m；坝前水域平均水深，粗略估计为32m；K 综合摩阻系数，取；风向与水域中线的夹角，0；W设计风速正常运用取最大风速的1.5倍27m/s，非常运用取多年平均最大风速18m/s；D风区长度确实定，当沿风向两侧的水域较宽广时，可采用计算点到对岸的距离。粗略估计为12

23、00m。如此正常运用条件下 =非常运用条件下 =下面采用我国水利水电科学研究院推荐的计算波浪在坝顶上的爬高：式(3-3)式中：设计波高，采用公式式(3-4) m上游坝坡平均坡率，取m=2.5；故正常运用情况波高为，；非常运用情况波高为，。考虑地震浪涌高，所以坝顶高程应在正常运行下附加上地震涌浪高度，因为地震根本烈度为坝顶高程取以下四种情况的最大值(1)设计水位加正常运用条件下的坝顶超高；(2)正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高；(3)校核洪水位加非常运用条件下的坝顶超高；(4)正常蓄水位加非常运用条件下的坝顶超高加地震安全加高。四种计算成果见表表3-2 坝顶高程计算表运用情况静水位mRme(

24、m)A(m)地震浪涌高m)坝顶高程m1/2/3/41坝顶高程的最终结果为3685.20m。3.3.3 坝顶构造1坝顶宽度坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特殊要求，高坝的顶部宽度可选用 1015m，中、低坝可选用510m。由上坝址地质剖面图可知，坝底高程约为3653m，故本坝最大坝高约为32m，坝顶宽度设为6m。2防浪墙坝顶上游侧宜设防浪墙，墙顶高于坝顶1.2米，防浪墙高程为3686.40m。3坝顶公路大坝坝顶长度长442.77m，设坝顶公路，坝顶护面可采用密实的砂砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料以适应大坝的变形，并对防渗体起保护作用，防止干裂和雨水冲蚀。根据当地材

25、料，本设计采用40cm厚砂砾石路面。3.4 防渗体设计本土石坝的防渗体设计为沥青砼心墙，位于坝体中心部位，是大坝的防渗区域，采用垂直布置型式。本次设计初步选用110号沥青，并根据已建工程的经验，心墙渗透确定为K110-8cm/s。3.4.1 防渗体尺寸1心墙顶宽与底宽对于中低坝，沥青混凝土心墙底部厚度可采用坝高的1/601/40，且不小于40cm；顶部厚度可以减小，但不小于30cm。本坝坝高约为32m，故顶部厚度取40cm，底部厚度取60cm(底部扩大段高1.5m，厚度为1.6m)。2防渗体超高防渗体顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高，在正常运行条件下，心墙应为0.30.6m；在非常运行情

26、况下，均不应低于该工况下的静水位，并应计算风浪爬高的影响，以防风浪形成的壅水通过防渗体顶部渗向下游。当防渗体顶部设有稳定、巩固、不透水且与防渗体严密结合的防浪墙时，可将防渗体顶部高程放宽至正常运用静水位以上即可。本次心墙高程取3683.40m。3.4.2 过渡区过渡区作为保护沥青砼心墙的材料，采用碎石或砂砾石，要求质密、坚硬、抗风化、耐侵蚀，颗粒级配连续，过渡层料按相对密度不低于0.75作为设计控制指标。上下游过渡料采用同一级配，采用砂砾石料，为便于碾压施工，过渡层厚度取为1.5m。3.5 大坝分区坝体结构设计以尽量利用当地材料为准，并根据当地不同材料的储量、坝基开挖料与各种料参数的不同分为4

27、个填筑区。第3。第区为沥青砼心墙区，位于坝体中心部位，是大坝的防渗区域，采用垂直布置型式，心墙顶高程为3683.40m。沥青砼心墙采用碾压式，为便于碾压施工，顶部厚度为40cm，底部厚度为60cm(底部扩大段高1.5m，厚度为1.6m)。本次设计初步选用110号沥青，并根据已建工程的经验，心墙渗透确定为Ki10-8cm/s。第区为过渡区，作为保护沥青砼心墙的材料，采用碎石或砂砾石，要求质密、坚硬、抗风化、耐侵蚀，颗粒级配连续，过渡层料按相对密度不低于0.75作为设计控制指标。上下游过渡料采用同一级配，为便于碾压施工，过渡层厚度取为1.5m。第IV区为下游排水体，采用贴坡式排水，选用块石料填筑，

28、排水体顶部高程3674.00m，水平宽度3m。4 渗流分析渗流分析的容包括：确定坝体浸润线；确定渗流量。4.1 计算情况渗流计算考虑如下的水位组合情况：1设计情况对应的设计水位与下游无水的情况。2校核情况对应的校核水位与下游无水的情况。4.2 确定浸润线方程心墙的渗透系数很小，渗流通过心墙的水头损失较大，浸润线在心墙中形成很大跌落，渗流量也减少很多。由于本次所设计的坝是建在有限深透水地基上，一般心墙的渗透系数K很小，因此心墙前坝壳的水位降落可忽略不计。心墙厚度按上下游心墙平均厚度计：选择水力学方法解土坝渗流问题。根据坝各局部渗流状况的特点，将坝体分为假如干段，应用达西定理近似解土坝渗流问题。通

29、过心墙的包括防渗墙的单宽流量为：式(4-1)通过心墙下游坝壳的渗流量为：式(4-2)式中：q单宽渗流量； H心墙下游浸润线高度；心墙土料的渗流系数，本次设计初步选用110号沥青，渗透系数为；坝壳土料的渗流系数，采用砂砾石料，渗流系数为；上游水深，设计情况为29.9m，校核情况为30.4m；下游水深，取0m； 心墙平均厚度； L心墙下游边到下游水面线的距离， 将数据带入两式，联立求解。分别可得设计情况：校核情况：通过比拟当采用校核洪水位时的渗流量最大，对坝体最不利，所以采取校核水位所计算出的量为控制量。故浸润线方程为式(4-3)得。确定浸润线的方程可确定浸润线的位置，可为土石坝的稳定分析计算提供

30、依据。4.3 渗流量计算沿整个坝段的总渗流量：式(4-4)式中：m考虑到坝宽、坝厚、渗流量沿坝轴线的不均匀性而加的折减系数，取0.8； L坝顶长度，L=442.77m； q单宽流量。故可得：渗流量的大小，可用于估算水库水量损失。4.4 坝基渗透稳定问题坝基地层以冲洪积砂砾石层为主，该层分布稳定，厚度大，水库蓄水后，由于砂砾石层渗透压力增大，在坝下游有可能产生渗透变形破坏，故对坝基砂砾石层渗透变形式与抗渗坡降进展评价。4.4.1 渗透变形破坏形式根据野外对表层砂砾石层的试验，表层砂砾石层天然干密度平均值为2.10g/cm3，相应的孔隙度n为0.23见表3-16：坝址区表层砂砾石层天然密度试验成果

31、表，砾石的密度试验成果与平均颗分曲线见图4-1。从图可以看出，表层卵、砾石平均颗分曲线总体斜率较为均匀，无明显的平缓段，说明卵、砾石级配连续。由图可知，砂砾卵石层的细粒粒径的界限粒径平均为，相应的细颗粒含量为23.6。根据6组颗分曲线判定，细颗粒含量20.0%31.5%，判定砾石渗透变形破坏形式为管涌或过渡型。图4-1坝基河谷砾石层颗分曲线表4-1坝址区表层砂砾石层天然密度试验成果表编号深度天然密度含水量天然干密度孔隙率细颗粒含量渗透变形类型d5d20临界水力比降Jcrmg/cm3(%)g/cm3%1管涌2管涌3管涌4过渡型5管涌6过渡型最大值最小值平均值4.4.2 允许水力坡降根据本次野外试

32、验计算，卵石层临界水力坡降为0.230.32，平均0.26见表4-1。大坝在本工程中为重要建筑物，取安全系数2.0，如此允许水力坡降(J0)为0.120.16，考虑到砾石层的不均一性，坝基砾石允许水力坡降取0.14为宜。5 稳定计算5.1 计算方法与原理土石坝由于体积很大坝体重，不可能产生水平滑动，其失稳形式主要是坝坡滑动或坝坡与坝基一起滑动。土石坝发生稳定破坏时，将带来严重后果，甚至垮坝，土石坝稳定分析的目的就是核算土石坝在自重、孔隙压力和外荷载作用等各种情况下，坝的剖面是否稳定、安全、经济。对土石坝来说，滑动面往往接近圆弧，滑裂曲面线在坝顶接近于垂直，在岩基上接近于坝坡底部处渐趋于水平；因

33、此，土石坝的滑裂面初定为圆弧面，根据水工建筑物经验采用瑞典圆弧法分析坝坡稳定是较为合符实际。1根本原理:瑞典圆弧法假定滑动面为圆柱面，将滑动面土体视为刚体，边坡失稳时该土体绕滑弧圆心o作旋转运动，计算时沿坝轴线取单宽按平面问题进展分析。由于土石坝工作条件复杂、滑动体的浸润线又呈曲线状，而且抗剪强度沿滑动面的分布也不一定均匀，因此，为了简化计算和得到较为准确的的结果，实践中常采用条分法，即将滑动面上的土体按一定宽度分为假如干个铅直土条，分别计算各土条对圆心o的抗滑力矩Mr和滑动力矩Ms，再分别取其总和，其比值即为该滑动面的稳定安全系数K.具有最小安全系数的滑动面的位置需通过试算确定。土料的粘聚性

34、越强，相应的滑动面越深，无粘性土的滑动面如此较浅。初步试算时，可将滑动面圆心的位置选在坝坡中部、坡线中点铅垂线与法线之间的半径为1/23/4L的围，L为坝坡在水平面上的投影长度。根本公式只考虑自重荷载作用的情况如图5-1：图5-1 坝坡稳定计算图如此坝坡稳定安全系数K为： 式(5-1)其中：i为土条编号数；为计算抗滑力时的土条重。验算坝坡稳定时，土料容重凡在外水位以上的用干容重，；在外水位以下，浸润线以上的用饱和容重，；在浸润线以下，滑裂面以上的用浮容重，；为i号土条底部弧长，；为i号土条底部圆弧中点和圆心0连线与过o点铅直线间的夹角；为i号土条底部滑弧面上土的摩擦角和粘结力，。5.2 计算工

35、况根据经验，土石坝的稳定分析需要考虑以下具有代表性的几种情况：（1） 正常运用情况：上游为正常蓄水位或设计洪水位与死水位之间的某一水位，下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上、下游坝坡的稳定计算。（2） 非正常运用情况I：施工期，上、下游坝坡的稳定计算；水库水位自校核洪水位降落至死水位以下，上游坝坡的稳定计算；校核洪水位情况下有可能形成稳定渗流时的上、下游坝坡的稳定计算。按SL2742001碾压式土石坝设计规规定，坝坡抗滑稳定的最小安全系数根据坝的级别确定。参考表5-1加以选取：表5-1 坝坡抗滑稳定最小安全系数运用条件工程等级1234,5正常运用条件非常运用条件I非常运用条件II对于正常运用

36、条件下，4级水工建筑物的坝坡抗滑稳定最小安全系数为1.25。对于非常运用条件下，4级水工建筑物的坝坡抗滑稳定最小安全系数分别为1.15和1.10。5.3 稳定分析计算5.3.1 正常运用情况A.上游为正常蓄水位3682.18m，下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡的稳定计算。式中：条块实重，式5-2正常蓄水位以上的条块实重式(5-3)正常蓄水位以下的条块实重式(5-4)式(5-5)土条宽度，m；i号土条底部圆弧中点和圆心O连线与过O点铅直线间的夹角；i号土条底部滑弧面上土的摩擦角和粘结力，。图5-2 正常情况上游坝坡稳定计算图经过试算R取60m，如此土条厚度b=0.1R=6.0m，将滑

37、弧土体用铅直线分成14个条块，对各土条进展编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3向下游为i=-1，-2，-3如图5-2所示。计算结果见下表：表5-2 正常情况上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)()土条厚度-9634.86 -80546.00 -70456.00 -60376.00 -50306.00 -40246.00 -30186.00 -20126.00 -1066.00 000016.00 1066.00 20126.00 30186.00 40246.02 土条编号i-9-80-70-60-50-40-30-20-1000010203040，如此当上游

38、为正常蓄水位3683.18m，下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在正常运用情况下上游坝坡的设计是符合规，安全稳定的。B.上游为正常蓄水位3682.18m，下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的下游坝坡的稳定计算。式中：浸润线以上的条块实重；浸润线以下的条块实重；其他符号意义一样。图5-3正常情况下游坝坡稳定计算图经过试算R取55m，如此土条厚度b=0.1R=5.5m，将滑弧土体用铅直线分成13个条块，对各土条进展编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3向下游为i=-1，-2，-3如图5-3所示。表5-3 正常情况下游坝坡稳定计算表土条编号

39、i(m)(m)()土条厚度-3186.71 -2125.50 -165.50 00015.50 165.50 2125.50 3185.50 4245.50 50305.50 60385.50 70455.50 80545.50 9064土条编号i-9-8-7-60-5-4-3-2-1000102030，如此当上游为正常蓄水位3683.18m，下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的下游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在正常运用情况下下游坝坡的设计是符合规，安全稳定的。5.3.2 非常运用情况A施工期，上游坝坡的稳定计算：地下水位以上的条块实重；地下水位以下的条块实重；其他符号意义一样。图5-4施工期上

40、游坝坡稳定计算图经过试算R取56m，如此土条厚度b=0.1R=5.6m，将滑弧土体用铅直线分成14个条块，对各土条进展编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3向下游为i=-1，-2，-3如图5-4所示表5-4 施工期上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)()土条厚度-90665.94 -80545.60 -70455.60 -6385.60 -5305.60 -4245.60 -3185.60 -2125.60 -165.60 00015.60 165.60 23125.60 3185.60 4026土条编号i-90-80-70-6-5-4-3-2-10012340

41、，如此施工期时，上游坝坡的抗滑稳定系数为故在施工期上游坝坡的设计是符合规要求，安全稳定的。B施工期，下游坝坡的稳定计算符号与上游坝坡一样。图5-5施工期下游坝坡稳定计算图经过试算R取52m，如此土条厚度b=0.1R=5.2m，将滑弧土体用铅直线分成14个条块，对各土条进展编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3向下游为i=-1，-2，-3如图5-5所示表5-5 下游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)()土条厚度-40222.75 -3185.20 -2125.20 -165.20 00015.20 165.20 2125.20 3185.20 4245.20 531

42、5.20 60375.20 70455.20 80545.20 90655.32 土条编号i-90-8-7-6-50-4-3-2-1010203040，如此施工期时，上游坝坡的抗滑稳定系数为故在施工期下游坝坡的设计是符合规要求，安全稳定的。C当水库水位自校核洪水位降落至死水位，上游坝坡的稳定计算：式(5-6)库水位降落前条块重；库水位降落后条块重；其他符号意义一样。图5-6降落期上游坝坡稳定计算图经过试算R取60m，如此土条厚度b=0.1R=6.0m，将滑弧土体用铅直线分成14个条块，对各土条进展编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3向下游为i=-1，-2，-3如图

43、5-6所示表5-6 降落前上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)()土条厚度-9634.66 -80536.00 -70446.00 -60376.00 -50306.00 -40246.00 -30176.00 -20126.00 -1066.00 000016.00 1066.00 20126.00 30176.00 40234.71 土条编号i-9-80-70-60-50-40-30-20-1000010203040，表5-7 降落后上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)()土条厚度-90634.66 -8536.00 -7446.00 -6376.00 -5306.00 -4024

44、6.00 -30176.00 -20126.00 -1066.00 000016.00 1066.00 20126.00 30176.00 40234.71 土条编号i-9-8-7-6-5-40-30-20-1000010203040，如此当水库水位自校核洪水位降落至死水位，上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在水位降落期上游坝坡的设计是符合规要求，安全稳定的。D校核洪水位情况下有可能形成稳定渗流时的上游坝坡稳定计算。计算方法与正常运用情况一致设计洪水位以上的条块实重；设计洪水位以下的条块实重；其他符号意义一样图5-7校核水位渗流期上游坝坡稳定计算图经过试算R取60m，如此土条厚度b=0.1R=6.

45、0m，将滑弧土体用铅直线分成14个条块，对各土条进展编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3向下游为i=-1，-2，-3如图5-7所示表5-8 校核水位渗流期上游坝坡稳定计算表土条编号i(m)(m)()土条厚度-9634.66 -80536.00 -70446.00 -60376.00 -50306.00 -40246.00 -30176.00 -20126.00 -1066.00 000016.00 1066.00 20126.00 30176.00 40234.71 土条编号i-9-80-70-60-50-40-30-20-1000010203040，当上游为校核

46、洪水位3683.40m，下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在校核洪水位形成稳定渗流情况下上游坝坡的设计是符合规要求，安全稳定的。D校核洪水位情况下有可能形成稳定渗流时的下游坝坡稳定计算。计算方法与正常运用情况一致浸润线以上的条块实重；浸润线以下的条块实重；其他符号意义一样图5-8正常情况下游坝坡稳定计算图经过试算R取55m，如此土条厚度b=0.1R=5.5m，将滑弧土体用铅直线分成13个条块，对各土条进展编号，以圆心正下方的一条编号为i=0,并依次向上游为i=1，2，3向下游为i=-1，-2，-3如图5-8所示。表5-9 正常情况下游坝坡稳定计算表土条编号i(m

47、)(m)()土条厚度-3186.71 -2125.50 -165.50 00015.50 165.50 2125.50 3185.50 4245.50 50305.50 60385.50 70455.50 80545.50 9064土条编号i-9-8-7-60-5-4-3-2-1000102030，当上游为校核洪水位3683.4-m，下游为相应水位时，在渗流稳定情况下的上游坝坡抗滑稳定安全系数为：故在校核洪水位形成稳定渗流情况下上游坝坡的设计是符合规要求，安全稳定的。5.4 坝体稳定分析结果经上述计算可知，大坝在各种工况下的稳定安全系数均满足规要求，稳定计算成果如下：表5-10 稳定分析计算成

48、果表运用条件工况瑞典圆弧法安全系数K规最小安全系数上游坝坡下游把坡正常运用条件正常水位非常运用条件校核水位施工期水库水位降落从计算结果可知，大坝各运行工况下稳定安全系数均大于规允许值，所以大坝上下游坝坡安全，因此擦玛沟水库上游坝坡取1:2.5，下游取1:2是安全合理的。6 细部结构设计6.1 护坡土石坝上游坡面要经受波浪淘刷、冰层和漂浮物的撞击等危害作用。上游护坡的常用型式为干砌石、浆砌石或堆石。考虑到坝区块石料丰富。故采用干砌石做上游护坡，护坡围从坝顶延伸至坝脚，厚度40cm。土石坝下游坝面为防雨水冲刷和人为破坏，一般采用简化型式的护坡。通常采用干砌石、碎石或砾石护坡。考虑坝址块石料丰富，故

49、下游设厚度为40cm干砌石。6.2 坝体排水常用的坝体排水有以下几种型式：贴坡排水、棱体排水、坝排水以与综合式排水。1贴坡排水：贴坡排水又称为外表排水，这种形式的排水结构构造简单，用料节省，施工方便，易于检修，可以防止坝坡土发生渗流破坏，保护坝坡免受下游波浪淘刷。但不能有效地降低浸润线，且易因冰冻而失效。2棱体排水：棱体排水又称滤水坝趾，在下游坝脚处用堆石体堆成的棱体。棱体排水适用于下游有水的各种坝型，它可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护尾水围的下游坝脚不受波浪淘刷，还可以和坝基排水相连接。当坝基强度足够时，可以发挥支撑坝体、增加稳定的作用。但所需石料用量大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修较

50、困难。3坝排水：坝排水包括褥垫排水，网状带排水，排水管，竖式排水体等。但是主要问题：褥垫排水对不均匀沉降的适应性差，易断裂，且难以检修。当下游水位高过排水设施时，降低浸润线的效果将显著降低；网状排水施工麻烦，而且排水效果较褥垫排水差。4综合式排水：实际工程中，常根据具体情况将几种不同形式的排水组合在一起称为综合式排水，以兼取各型式的优点。由于坝址附近有丰富的石料可开采，其石料质地坚硬，且沥青混凝土心墙渗透系数小，坝体浸润线较低。综合以上分析选择贴坡排水方式。选用块石料干砌。排水体顶部高程3674.00m，水平宽度3m。6.3 反滤层设计1坝体下部需要设置反滤层，在沥青混凝土的下游面侧设置三层反滤层，来承当过滤和协调变形作用。碾压式土石坝设计规规定，对于与被保护土相邻的第一层反滤料，建议按下述准如此选用：式(6-1)式(6-2)同时要求两者的不均匀