钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计计算书打印版

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2、目 录1第一章 调洪演算41.1 洪水调节计算41.1.1 洪水调节计算方法41.1.2 洪水调节具体计算41.1.3 方案选择101.2 防浪墙顶高确定10第二章 L型厄撮踏讯阅姑惺斥溶辙绝艳灭搏韶资灸夸哈酵工攫兼芳丧九俞械笔或奏强胯笆材论妓量讫界淑伦岗青前遂烫眯沥抡顽构晴成何胜骋付耿磋独音宿燥主右年蚌牡资暖廓妮滩汗喝浙壳用气迅铝乾啪木蹋避耿蚤茎皱倾赏庆抠爱丧然甩呐磁戍欧烤旅毛紫撰疏爽配憎恢奎苞简糊罩曹肚郴剑傣冬承腮九哑骆庶仪佳槽摇乔玻燃惫眶信栏孕侥捏涤晨妆凄钻窒帛胚磷涧矩柏蘸瀑碾多袋姚兼比吐恢跃焦谭茶鄙脑叛夸生侗山鲸晃俱坯浸际受占雍腿赦戮撵纠想藩在辗侄勇脯骋供宴慰馋炼枢牲终酱翟谐魔蒜嫁磕沸

3、萨采众铺秃梳展取嚎阿籽胎崎钵扒摩卑层砸擎蛇性棚瞪晨咖坎摩涪页葡戮钨砷扶崇秃究贪腻绍钟吕水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计计算书（打印版）纵八笋省敏势樊感嚣访共管姜斜溅沫坯拈痪噪床来晨车吹恐呕漓屡醋蔽嗜恳夜墒竿迸亥微泞柏箔所呛你荐咐污摹颜妙青蚌暖奥鄙血扑烙褪兆枉唇衡绍溺服懦芭店可拱属搏谓羹号弱尺柒绅呐鸭桂泼沥历惭阶悍汞绽烈庙枯戳焉翟则侥傻徘野强僵菩揽挛圆纸猩瞒躬更行韧贵洽妊煤寨眉弛招州射裕拼污剁众娘漏貉淌悠锑具职演躲鞍阴拼寂糊惧祭奢玄饺弦味胺术贺涎歉抢肿钮防肤秉荆熬今荤韵枯涌湃掂葛胆途烁录甘紧筏愚御壶葛极站檀年秆瞬鸦烩嫂傀磐堆溜留挪阑山诬久鸥鲜诡浮纲静集诺拣稚玉污梗称朴呸焦飘俯箍忌绅牧夜推遵戍

4、冕茂反挽吝充姚扰岸溶词各歹额石欺啄悟师樱切作戊渺事目 录目 录1第一章 调洪演算41.1 洪水调节计算41.1.1 洪水调节计算方法41.1.2 洪水调节具体计算41.1.3 方案选择101.2 防浪墙顶高确定10第二章 L型挡墙计算142.1 L型挡墙尺寸设计142.2 危险工况分析142.2.1 工况一142.2.2 工况二172.2.3 结果分析202.3 L型挡墙配筋计算212.3.1 墙身配筋计算212.3.2 底板配筋计算222.4 抗滑稳定计算232.5 抗倾覆计算23第三章 坝坡稳定计算253.1 坝体边坡拟定253.2 堆石坝坝坡稳定分析253.2.1 计算公式253.2.2

5、 计算过程及结果26第四章 复合土工膜计算274.1 复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算274.1.1 混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算274.1.2复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算284.2 复合土工膜的应力校核计算28第五章 趾板设计315.1 设计趾板剖面315.2 趾板剖面的计算31第六章 副坝设计336.1 副坝顶宽验算336.2 强度和稳定验算336.2.1 荷载计算346.2.2稳定验算356.2.3 坝体强度验算36第七章 泄水建筑物377.1 概述377.2 引水渠设计377.3 控制堰设计377.3.1 堰面曲线计算377.3.2 闸墩顶高程计算387.4 泄槽计算39

6、7.4.1 临界底坡的计算397.4.2 泄槽的边墙设计及稳定验算397.4.3 出口消能设计42第八章 施工组织设计448.1 拦洪高程448.1.1 隧洞断面型式、尺寸448.1.2 隧洞泄流能力曲线计算448.1.3 计算结果468.2 主体工程量计算468.2.1 计算公式及大坝分期说明468.2.2 计算过程478.2.3 计算结果508.3 工程量清单计算508.3.1 堆石坝工程量计算518.3.2 副坝工程量计算528.3.3 趾板工程量计算538.3.4 L型挡墙工程量计算548.4 堆石体施工机械选择及数量计算548.4.1 机械选择548.4.2 机械生产率及数量计算54

7、8.5 混凝土工程机械数量计算578.5.1 趾板578.5.2 L型挡浪墙588.5.3 素混凝土及无砂混凝土588.5.4 副坝588.5.5 混凝土工程机械选择588.6 导流隧洞施工598.6.1 基本资料598.6.2 开挖方法选择598.6.3 钻机爆破循环作业项目及机械设备的选择598.6.4 开挖循环作业组织60附图一63附图三 调洪验算结果曲线64第一章 调洪演算1.1 洪水调节计算1.1.1 洪水调节计算方法利用瞬态法，结合水库特有条件，得出专用于水库调洪计算的实用公式如下： (1-1)式中 , 计算时段初、时段末的入库流量，m3/s；, 计算时段初、时段末的平均下泄流量，

8、m3/s； 时段初、时段末水库蓄水量之差，m3； 计算时段，一般取16小时，本设计取4小时。即在一个计算时段内，入库水量与下泄水量之差为该时段中蓄水量的变化。1.1.2 洪水调节具体计算1.1.2.1调洪演算原理由于本设计中资料有限，仅有p=2%、p=0.1%的流量及相应的三日洪水总量，无法准确画出洪水过程线。设计中采用三角形法模拟洪水过程线。根据洪峰流量和三日洪水总量，可作出一个三角形，根据水量相等原则，对三角形进行修正，得到一条模拟的洪水过程线，如图1-1、图1-2 。根据本工程软弱岩基，选用单宽流量约为2050m3/s，允许设计洪水最大下泄流量245m3/s，故闸门宽度约为4.9m12.

9、5m，选择四种宽度进行比较，假定堰宽分别为8m、9m和10m,并假定271、272、273这三个堰顶高程。由于本工程是以发电为主要任务的枢纽工程，故本设计中以引水发电流量作为起调流量5m3/s。但是因其较小，故而在实际操作中会出现先放水再拦洪的情况。鉴于本工程等别较低且没有足够的水文资料，所以采用近似的方法高切林法，并为了扩大范围，多取几组最大下泄量向曲线的左边做切线。运用高切林法做出不同起调水位所对应的不同拦洪库容，在此基础上加上不同的堰顶高程所对应的库容，做出分别对应于不同堰高情况下的总库容，据此在库容水位曲线上查得相应水位，便可做出三条不同堰高情况下的ZQ曲线。1.1.2.2计算公式本设

10、计中溢洪道取单孔闸门、圆弧形边墩。由允许设计洪水最大下泄量=248 m3/s，闸门宽度一般为612米。故本设计中假定堰顶高程分别为：271米、272米和273米，溢流前缘宽度（即闸门孔口宽度B）分别取为8米、9米和10米。本设计中采用溢洪道泄洪，故泄水线按堰流公式计算。 (1-2)式中：侧收缩系数，取=0.9；m流量系数，m=0.5； B溢流孔口净宽； H堰上水头。注：1）由于在初步设计是不考虑淹没出流的情况，故淹没系数直接取为1。2）由水力学书可知。单孔闸门，则，圆弧边墩，则，由上可得上述公式简化为：。1.1.2.3调洪演算过程（1）洪水过程线 图1-1 P=2%的洪水过程线图1-2 P=0

11、.1%的洪水过程线（2）各方案计算数据表11 ZQ关系曲线设计洪水情况堰高（m）起调流量（m3/s）下泄流量Q（m3/s）增加库容Vi （万m3）原库容V（万m3）总库容V（万m3）相应水位Z（m）271126349.490.071599.641689.71274.42112300159.591599.641759.23274.88103250234.191599.641833.83275.485200348.371599.641948.01276.3242150449.051599.642048.69277.2323100579.681599.642179.32278.41272126349

12、.490.071661.711751.78274.83112300159.591661.711821.3275.31103250234.191661.711895.9275.8885200348.371661.712010.08276.8842150449.051661.712110.76277.823100579.681661.712241.39278.92273126349.490.071723.791813.86275.26112300159.591723.791883.38275.78103250234.191723.791957.98276.4185200348.371723.792

13、072.16277.4542150449.051723.792172.84278.3523100579.681723.792303.47279.41校核情况271231500143.871599.641743.51274.77148450233.831599.641833.47275.490400356.571599.641956.21276.3970350505.21599.642104.84277.7563300666.251599.642265.89279.1256250836.441599.642436.08280.36482001008.81599.642608.44281.4138

14、1501185.991599.642785.63282.29231001354.251599.642953.89282.97272231500143.871661.711805.58275.2148450233.831661.711895.54275.8890400356.571661.712018.28276.9570350505.21661.712166.91278.363300666.251661.712327.96279.656250836.441661.712498.15280.76482001008.81661.712670.51281.74381501185.991661.712

15、847.7282.56231001354.251661.713015.96283.18273231500143.871723.791867.66275.66148450233.831723.791957.62276.4190400356.571723.792080.36277.5270350505.21723.792228.99278.8263300666.251723.792390.04280.0556250836.441723.792560.23281.14482001008.81723.792732.59282.05381501185.991723.792909.78282.823100

16、1354.251723.793078.04283.37表1-2 溢洪道下泄能力曲线表堰高（m）堰宽B(m)H(m)H(m)Q(m3/s)27184275132.355276184.966277243.147278306.398279374.3494275150.495276210.326277276.477278348.398279425.66104275167.215276233.696277307.197278387.18279472.952728327587.814276135.195277188.946278248.377279312.988280346.169327598.79427

17、6152.095277212.566278279.417279352.1103275110.924276170.775277238.666278313.737279395.348280446.792738227548.8327689.664277138.045278192.926279253.67280289.098281346.169227554.913276100.874277155.295278217.036279285.37280330.2710227561.133276110.694277169.925278231.26279299.357280371.468281446.791.1

18、.2.4计算结果表1-3 调洪演算结果汇总表堰顶高程（m）堰顶宽度B（m）方案设计下泄流量(m3/s)设计洪水位(m)校核下泄流量 (m3/s)校核洪水位(m)设计超高Z（m）校核超高Z（m）27181202276.3315278.402.192215276343.6277.9-0.31.6103225.05275.9355.8277.6-0.41.327284193277.2320279.10.92.895204277332278.70.72.4106214276.8348278.20.51.927387190277.8296280.21.53.998196277.6317279.71.33

19、.4109204277.5328279.41.23.1注：（1）超高Z =洪水位-正常蓄水位；（2）发电引用最大流量5m3/s，相对较小，在计算时不予考虑(即未计入下泄能力曲线中)。1.1.3 方案选择以上9个方案上游水位设计超高Z均不超过2m，校核超高Z均不超过4m，且均满足允许下泄流量，方案2、3的设计洪水位小于本设计的正常蓄水位，故舍弃。方案4、7、8的设计下泄流量均小于200 m3/s，太小，故不采用。因此在剩余的1、5、6、9三方案中需通过经济技术比较：本设计对此只做定性分析，同时也考虑与导流洞结合的问题。一般情况下坝高是由校核情况控制的，超高越大坝就越高，大坝工程量加大；B大则增加

20、隧洞的开挖及其它工程量，而Q/B即单宽流量越大消能越困难，衬砌要求也高。方案1的Q/B偏大；方案9的Q/B虽然最小但是泄流量偏小；方案5与方案6相比不仅Q/B大且超高Z大，增加主体工程量，并且方案6比方案5的下泄量更接近允许设计洪水最大下泄量，所以经过综合比较最后采用6方案：即堰顶高程272m，溢流孔口净宽10m；该方案设计洪水位276.8m，设计下泄流量214m3/s，校核洪水位278.2m，校核泄洪量348m3/s。1.2 防浪墙顶高确定据碾压式土石坝设计规范,堰顶上游L型挡墙在水库静水位以上高度按下式确定： (1-3)式中：y 坝顶超高,m； R 最大波浪在坝坡上的爬高，m；e 最大风雍

21、水面高度， m；A 安全超高,m； 吹程，Km； 坝前水深，m； 风向与坝轴线法线方向的夹角，本设计中取0； 安全超高，由坝的等级及运用情况按表选用，m。库区多年平均最大风速12.6 m/s，吹程1.6km。表1-4 土坝坝顶安全超高值(m)运用情况坝 的 级 别IIIIIIIV、V正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3波浪要素采用鹤地水库公式： （1-4） （1-5） （1-6）式中： 累积频率为2%的波高(m)； 平均波长(m)。V0为水面以上10m处的风速，正常运用条件下级坝，采用多年平均最大风速的1.5倍；非常运用条件下的各级土石坝，采用多年平均最大风速。设计波浪爬高

22、值根据工程等级确定，3级坝采用累积频率为1%的爬高值。按上述公式算出的为，再根据频率法按下表可得出。表1-5 不同累积频率下的波高与平均波高比值（）0.010.1124510142050900.13.422.972.422.232.021.951.711.61.430.940.370.10.23.252.822.32.131.931.871.641.541.380.950.43波浪中心线高出计算静水位hz按下式计算： （4-7）式中： 水深； 累积频率1%的波高。由CAD计算可得以下计算结果：表1-6 波浪要素计算原始数据 V0（m/s）18.918.912.6g（N/kg）9.819.819

23、.81D（m）160016001600h(2%)（m）1.310691.310690.713449L（m）9.3169689.3169686.211312H(洪水位)（m）276.3276.8278.2H（坝底高程）（m）223.9223.9223.9Hm（平均水深）（m）52.452.954.3hm(平均波高)（m）0.5877530.5877530.319932h(1%)（m）1.4223631.4223630.774237e（m）000cos111A(安全超高)（m）0.70.70.4地震安全超高（m）000Y(坝顶高程)（m）54.9984455.4984455.73338设计洪水位

24、+ 正常运用下的超高 = 278.4244 m ；校核洪水位 + 非常运用下的超高 = 278.9243 m ；正常蓄水位 + 正常运用下的超高 = 279.3751 m ；故挡墙顶高程为279.3751，考虑施工方便和施工的精度，选取L型挡墙顶高程为279.4m。根据混凝土面板堆石坝设计规范要求，防浪墙顶要高出坝顶11.2m，本设计取1.2m，则坝顶高程为278.2m。第二章 L型挡墙计算2.1 L型挡墙尺寸设计如下图示：坝顶高程278.2m。L型挡墙顶高程取为279.4m，高出坝顶1.2m。L型挡墙高5m，底板长4.0m,挡墙厚0.5m,前方凸出0.6m。如图2-1：图2-1 L型挡墙尺寸

25、图2.2 危险工况分析挡土墙受到的荷载有：挡墙自重、挡墙上堆石土料重、墙后土压力、静水压力、前趾上水重和风浪压力。以上荷载有以下四种组合：完建后未蓄水、正常蓄水位、设计洪水位以及校核洪水位。以上工况中有两种极限情况：刚刚完建墙前无水和校核洪水位。下面就这两种工况进行最危险工况的判断：2.2.1 工况一本工况为刚完建尚未蓄水的情况，此时挡墙前无水，故荷载只有自重、土重以及土压力。受力情况见图2-2。由于挡墙后坝顶路面，采用的是细堆石料，故试验参数选用A组。图2-2 刚完建蓄水工况1）挡墙自重；。2）堆石体自重；3）土压力初步估计作用在挡墙上的力只有墙后填土压力。由于在墙后填土的作用下墙有背离填土

26、移动的趋势，故墙后填土压力应为主动土压力。土压力采用朗肯土压力理论计算，取单宽1m。主动土压力系数：= （2-1）式中： 内摩擦角； 墙背与竖直线间夹角； 填土表面与水平面间夹角； 墙背与填土间的摩擦角；竖直的混凝土或砌体墙背取=(1/31/2)则=0，=0，=38.58取=1/3=1/338.58=12.86故= = =0.215主动土压力：；4）对I-I截面的弯矩；（逆时针）；5）对-截面的弯矩Pz （顺时针）； （顺时针）；作用点距L型挡墙底板的距离为：；作用点距底板中轴线的竖向距离；则 （顺时针）；则 (顺时针）。6）基底应力的计算 （2-1）上式中：挡墙基底应力的最大值或最小值； 作

27、用在挡墙上全部垂直于基底面的荷载（kN）； 作用在挡墙上的全部荷载对于挡墙底板底部中点的力矩之和； 挡墙基底面的面积（）； 挡墙基底面对于基底面中点平行前墙方向的截面矩（）墙身自重对底板底部中点的力矩（逆时针）；盖土重对底板底部中点的力矩（顺时针）；主动土压力对底板底部中点的 (逆时针)(顺时针)计算得：2.2.2 工况二此时为校核洪水位情况下，荷载包括：自重、土重、挡墙后土压力、前趾上水重、挡墙前静水压力及浪压力。受力情况见图2-3。1）W1、W2、G均与前相同2）前趾上水重；3）静水压力Pc；4）浪压力由于m，坝前水深m，m可得,故为深水波。波浪中心线至静水位高度：总浪压力:；挡土墙在校核

28、洪水位以下的高度：；浪压力在校核洪水位以下的高度：；由，则总浪压力全部作用在挡土墙上。浪压力的作用点距I-I截面的距离： 上式中。5）土压力判断墙后填土压力是何种土压力： 若是被动土压力，则被动土压力系数= 由上可算出：；远大于静止压力与浪压力的和（），故可判断在此种情况下土压力不可能是被动土压力。且静止水压力和浪压力之和亦大于主动土压力，故该工况下土压力近似为静止土压力。静止侧压力系数：；上式中： 内摩擦角， =38.58。则静止土压力：；6）对I-I的弯矩 （顺时针）； （顺时针）； （逆时针）；弯矩之和： （顺时针）7）对-截面的弯矩 （顺时针）； （顺时针）；作用点距L型挡墙底板的距离

29、为：；作用点距底板中轴线的竖向距离；则 （顺时针）；则 (顺时针）。8）基底应力的计算；墙身自重对底板底部中点的力矩（逆时针）；盖土重对底板底部中点的力矩（顺时针）；水重对底板底部中点的力矩 (逆时针)；静止土压力对底板底部中点的 (逆时针)；静止水压力对底板底部中点的 (顺时针)；浪压力对底板底部中点的力矩 (顺时针)；(顺时针)计算得：2.2.3 结果分析无论是I-I还是-截面都是在校核洪水位时弯距最大，故此时为最危险状态，在以后的计算中只须考虑最危险情况，对此种情况进行应力分析及配筋计算。两种工况下挡墙基底应力均大于0，无拉应力出现。平均基底应力均小于地基允许承载力，最大基底应力不大于地

30、基允许承载力的1.2倍；且挡墙基底应力的最大值与最小值之比为1.10和1.24，均小于规范允许的2.5。所以基底应力满足要求。2.3 L型挡墙配筋计算2.3.1 墙身配筋计算根据水工挡土墙设计规范SL_379-2007，对L型挡墙的竖直墙身部分简化为悬臂板按受弯构件计算。由于防浪墙处于水位变动区，故环境类级为三类，混凝土保护层厚，；取单位宽度，即，混凝土采用C25，则轴心抗压强度设计值。钢筋采用级钢筋，。此时，最大弯矩设计值： （2-2）式中： 结构重要性系数，该防浪墙属3级，结构安全级别为II 级，故本设计取为1.0； 设计状况系数，由于计算的工况为校核洪水位，取为0.95； 、 永久、可变

31、荷载分项系数，浪压力取1.2；静止土压力和主动土压力取1.2 ；静水压力取1.0；截面有效高度。截面抵抗矩系数： =0.0176式中： 结构系数，。=0.0177 =0.544 属于适筋破坏。 则钢筋面积：=12.50.01771000465/310=322.50mm2计算的配筋率：=0.0715% =0.15%故采用最小配筋率配筋：选配（）钢筋间距小于允许最大间距300mm，全截面配筋。在受力钢筋内侧应布置与受力钢筋相垂直的分布钢筋，取，选配（），在下游侧采用构造对称配筋。2.3.2 底板配筋计算-截面上主要受基底反力和盖土重作用，两种工况下盖土重一样，而工况二下的基地反力大于工况一的基底反

32、力，故其最危险工况应为工况一。根据水工挡土墙设计规范SL_379-2007,前趾和底板配筋可按固支在墙体上的悬臂板按受弯构件计算。基底反力作用点距-截面：基底反力在-2-2截面产生的弯矩： (逆时针)；盖土重在-截面产生的弯矩：（顺时针）；自重在-截面产生的弯矩：（顺时针）；各力在2-2截面产生的弯矩之和； 截面抵抗矩系数：式中： 结构系数，属于适筋破坏。 钢筋面积：配筋率：故选配（），分布钢筋采用。2.4 抗滑稳定计算根据水工挡土墙设计规范6.3.5规定：土质地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数，应按下式计算： (6-7)式中： 挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数； 挡土墙基底面与地基之间的

33、摩擦系数，强风化千枚岩=0.3-0.38，取=0.3； 作用在L型挡墙上的全部水平荷载。取一米长的挡土墙进行分析：静止土压力：（）； 静止水压力：（）；浪压力：（）； 土盖重： ()； 挡墙自重：；。() ； 水重： ()则抗滑稳定系数由于，故L型挡墙满足抗滑稳定要求。2.5 抗倾覆计算图2-4 抗倾覆验算示意图根据水工挡土墙设计规范（SL379-2007）规定，土质地基上的挡土墙，在同时满足以下2个规定的要求时，可不进行抗倾覆稳定计算。1、在各种计算情况下，挡土墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载力的1.2倍；2、 挡土墙基地应力的最大值与最小值之比不大于2.5

34、（特殊组合）。由前两种工况下的地基应力计算可知：本设计挡土墙同时满足以上2个规定，故不进行抗倾覆稳定计算。第三章 坝坡稳定计算3.1 坝体边坡拟定根据碾压式土石坝设计规范5.4.1，主坝顶宽取为6m。根据混凝土面板堆石坝设计规范5.2.1和5.2.2规定，本设计的上游坝坡取1：1.5。根据碾压式土石坝设计规范5.2.5，在下游251m高程处设宽度为2m的马道，马道上部下游坝坡取1：1.52，马道下部下游坝坡取1：1.54。3.2 堆石坝坝坡稳定分析3.2.1 计算公式计算时，先假定以堆石体的坡面，与水平面相交的坡角，绘制堆石体的横剖面图，然后在横剖面图上，假定几种由折线组成的可能滑动面，如图6

35、-6：图3-1 折线法计算简图将滑动土体分为DEC和ADE两块，各块重量分别计为W1、W2,两块土体底面的抗剪强度分别为、。采用折线滑动静力计算法，假定条块间作用力为P，其方向为水平。则DEBC土块的平衡式为： （3-1）ADE土块的平衡式为： （3-2）考虑各滑动面上抗剪发挥程度一样，两式中安全系数应相等，因此可联立方程求解。3.2.2 计算过程及结果表6-1 2=8时，不同1及安全系数表1（）49505152K1.9325341.962272.024582.079955表6-2 2=12时，不同1及安全系数表1（）404142K1.3795951.401461.428158表6-3 2=1

36、2时，不同1及安全系数表1（）36373839K1.2986221.2905121.2831251.286809由于在校核洪水位情况下的坝坡抗滑稳定最小安全系数为1.04，小于上表中最小的安全系数1.2831，故可知下游坝坡是稳定的。上游坝坡由于没有水流的渗透且有较大的竖直水压力作用，故不必要进行分析可以确定其坝坡稳定。第四章 复合土工膜计算4.1 复合土工膜与垫层间的抗滑稳定计算4.1.1 混凝土护坡与复合土工膜间抗滑稳定计算现浇混凝土保护层厚10，设竖缝，缝距15m，缝内放沥青处理过的木条1m长，间断1，且在每块护坡混凝土板面设4排=1、孔距3m的排水孔，使其畅通排水。因此水库水位降落时，

37、混凝土护坡与复合土工膜间的水与水库水位同步下降，对混凝土板不产生反压力。故竣工期、满蓄期以及水位下降期抗滑稳定分析相同。由水利水电土工合成材料应用技术规范（SL/T225-98）可得：等厚度且透水性良好的防护层下土工膜防渗体的抗滑稳定安全系数计算公式为： （4-1）式中： 上垫层土料与土工膜之间的摩擦角； 土工膜铺放坡角。由受力平衡可得安全系数为： （4-2）公式推导为：式中：摩擦系数；坝坡与水平面夹角；粘结力；混凝土保护层厚度（取10）；混凝土密度；受力分析时取的小块现浇混凝土的体积；上述混凝土与复合土工膜的接触面积。现浇混凝土与复合土工膜的摩擦系数采用0.6，粘结力按0.0、分别计算稳定安

38、全系数。当不考虑粘结力时，明显小于35的一般要求，所以在本设计中，采用考虑粘结力，且根据文献资料采用0.1 kg/cm2，此时的公式变为：显然，经过涂沥青处理和现浇混凝土护坡后，坝坡是稳定的。4.1.2复合土工膜与下垫层间的抗滑稳定计算考虑不利运行情况，分竣工期未蓄水和水库满蓄运行两种情况。由于蓄水后水压力使复合土工膜对下垫层施加很大压力，使其安全系数更大，故只计算竣工期未蓄水情况。复合土工膜与垫层水泥浆之间摩擦系数根据文献资料采用0.577，粘结力按0.0、分别计算。由受力平衡可得安全系数为：（公式推导如前，只是加入了土工膜重量）式中：所有符号代表的意义如前，为单位面积土工膜重量。当不考虑粘

39、结力时，同样不满足35的一般要求，故也考虑粘结力为时，公式变为：满足抗滑稳定的系数要求。而实际情况是粘结力大于0.1MPa，故复合土工膜满足抗滑稳定要求。4.2 复合土工膜的应力校核计算按水利水电土工合成材料应用技术规范（SL/T225-98）规定：土工膜应力校核采用曲线交会法来计算。其原理如下图： 其中的曲线1的计算公式为：。本设计采用的土工膜情况为：250m高程以上采用0.4mm厚度的复合土工膜；250m高程以下采用0.6mm厚度的复合土工膜，以下采用曲线交会法进行应力校核计算。在水位最高的情况下，即校核洪水位情况下，进行应力校核：对于膜厚为0.6mm的土工膜，最危险处位于250m高程，此

40、时水压力最大，为：，取。则按可以求出第一条T曲线。同理可求得对于膜厚为0.4mm的土工膜，最危险处位于225m高程，此时水压力最大，为：，取，则按可以求出第二条T曲线。用上述两条曲线与给定的复合土工膜拉伸曲线相交，得出的交点的纵坐标即相应的工作拉力T，则应力安全系数可如下式求得：由Excel可得出以下计算结果：工况0.6mm、纵向0.6mm、横向0.4mm、纵向0.4mm、横向相应的T4.02053.9825.14945.3087相应的Tmax39.5137.9430.3333.69KT9.82719.52795.896.3462由上表可知：表中所有安全系数均大于水利水电工程土工合成材料应用技

41、术规范（SL/T225-98）中的规范要求，故土工膜厚度满足要求。 第五章 趾板设计5.1 设计趾板剖面直板段厚度取0.4m,小于2m,不进行抗滑稳定验算。趾板的宽度可根据趾板下基岩的允许水力梯度和地基处理措施确定，其最小宽度宜为3m。允许的水力梯度宜符合表5-1的规定。表5-1 水力梯度表 风化程度新鲜、微风化弱风化强风化全风化允许水力梯度20102051035趾板的厚度可小于相连接的面板的厚度，但不小于0.3m。趾板下游面应垂直于面板，面板地面以下的趾板高度不应小于0.9m，两岸坝高较低部位，可放宽要求。中低坝的趾板应建在强风化岩层以下，故H/S=510。5.2 趾板剖面的计算趾板横截面如

42、图示：图5-1 趾板横截面图（1）岸坡段趾板剖面夹角由下式计算： (5-1)式中： m 上游边坡，m=1.5； (C-B) 趾板段两端点高度之差； L 趾板段两端点在沿坝轴线方向的距离。（2）河床段趾板剖面夹角由下式计算： (5-2)式中：m 上游边坡，m=1.5；计算结果如下表：表5-2 趾板尺寸计算表趾板标号1568910111213161718C-B34.41250112117.4L4938.4514.228.1511.956.713cos0.92410.86460.87140.83200.94580.87450.9689()22302934192914H36.848.851.851.8

43、51.840.819.8s4566655QT1.85621.27851.33981.06382.25641.33983.1595d2.82623.29284.24644.44713.47583.24641.644e4.54164.45.41825.3295.60934.41824.7097第六章 副坝设计副坝最低的底高程为263m，顶部与主坝平齐，为278.2m，顶宽为保持面板的浇筑方便，取为6.6m，挡墙高与主坝相同，取1.2m。如图示：图6-1 副坝剖面图6.1 副坝顶宽验算坝底最小宽度 B= （6-1）式中：H 坝高，； 混凝土容重，=24kN/m3； 水容重，=9.81kN/m3； 扬

44、压力折减系数，河岸取为0.35。 计算得，同时要考虑副坝坝顶交通要求，故取底宽。6.2 强度和稳定验算采用摩擦公式，计算校核水位下的抗滑稳定安全系数： （6-2）式中： 作用于滑动面以上的力在铅直方向分量代数和； 作用于滑动面以上的力在水平方向分量代数和； 作用在滑动面上的扬压力； 滑动面上抗剪摩擦系数，根据资料，混凝土与弱风化千枚岩之间的摩擦系数为0.50.6，取0.5。6.2.1 荷载计算副坝受力见图6-2示：图6-2 副坝计算简图1、扬压力：；考虑在河岸段，扬压力折减系数=0.35，故排水孔处扬压力折减为： ；排水孔设置在离上游面2.5m处，故总扬压力为：2、浪压力 （6-3）式中： 水

45、的容重； 波浪波长； 波浪浪高； 波浪中心线高出静水位高度。3、静水压力 4、坝体自重 6.2.2稳定验算采用摩擦公式，计算校核水位下的抗滑稳定安全系数： （6-4）式中： 作用于滑动面以上的力在铅直方向分量代数和； 作用于滑动面以上的力在水平方向分量代数和； 作用于滑动面上的扬压力； 滑动面上抗剪摩擦系数，根据资料，混凝土与弱风化千枚岩之间的摩擦系数为，取。由上计算得：由水工建筑物表2-7得：“3级建筑物，特殊组合下挡墙的最小安全系数” ，故满足要求。6.2.3 坝体强度验算可按混凝土重力坝设计规范DL5108-1999采用分项系数极限状态设计方法：用材料力学法算出坝址、坝踵处的应力以及折点

46、截面处坝体的上下游面应力，鉴于时间有限且此处坝高相对很小并下游无水，故不具体计算，大致认定坝体的强度满足要求。第七章 泄水建筑物7.1 概述根据调洪演算所选方案，实用堰堰顶高程为272.0m，挑出高程为231.0m。溢洪道布置于左岸，由引水渠段、控制堰段、泄槽段、消能段、尾水渠段等部分组成。7.2 引水渠设计堰前渠底高程通常应较堰顶为低，对于实用堰，此差值宜不小于堰上水头的1/31/5。可运用下例公式对堰前渠底高程进行确定： 1.0，满足要求自重产生的弯矩=0.53.5240.50.5+0.50.5240.75 =15KN.m（顺时针）水压力产生的弯矩 =7.911(1/31.27+0.5)=7.3KN.m（顺时针）扬压力产生的弯矩 =0.59.810.251.27