毕业设计论文-积石峡水电站枢纽布置及混凝土重力坝设计x

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1、积石峡水电站枢纽布置及混凝土重力坝设计摘要本设计题目来源于黄河上游干流龙青段梯级规划的第五个水电站。枢纽由拦河大坝,泄洪建筑,水电站，发电站厂房等建筑物组成。主要任务就是蓄水发电。积石峡水利工程是等大2型，大坝是1级建筑物，泄水建筑物、引水发电及厂房均是2级建筑物。课题属于工程设计。此次设计的主要内容有：1在给定的地质及水文气象等资料的条件下分析坝址并结合坝址地形进行枢纽的布置，利用单辅助线半图解法来进行调洪演算，根据以上分析就可以确定出各个特征水位与泄水建筑物的布置和尺寸。2.进行大坝建筑物的设计。非溢流坝段的设计，溢流坝段的设计和底孔坝段的设计。非溢流坝段设计的主要内容是坝基面确实定，坝顶

2、高程确实定和坝顶的宽度。溢流坝段的设计主要内容是堰顶高程确实定，溢流面水面线确定、消能防冲的设计、溢流坝段闸门尺寸选择。3.排沙底孔的设计。选择底孔的形式，确定底孔高程以及进口椭圆曲线。4.在电力行业标准的根底上用材料力学法进行1800m高程面在正常蓄水位以及地震情况下的稳定分析以及应力计算。5.进行坝顶防浪墙，廊道系统，排水系统等构造设计和地基处理的设计。此次设计是对我四年大学学习的一次综合性考核，也是一次综合了工程实际，系统的有机的解决了工程实际问题中的实践性的教学。通过这次设计我已经根本掌握了设计水利枢纽工程的内容。通过这次毕业论文的设计，使我对大学四年学习的专业知识有了更多的了解，并且

3、提高了我解决实际工程的能力以及动手的能力，为以后的工作积累了丰富的经验。关键字:混凝土重力坝 飞溢流坝 溢流坝 底孔 稳定及应力分析 坝基处理Design of station layout and the concrete gravity dam of Jishixia HydropowerABSTRACTThis design sources of fifth hydropower in the Yellow River upstream hydropower planning station long Qing period. The hub River dam, building hy

4、dropower station, release flood waters, power station and other buildings. The main task is to generate electricity. Jishi Gorge Water Conservancy Project II (2). The dam is 1 level of buildings, spillway, diversion and workshop are level 2 building. The subject belongs to engineering design.The mai

5、n contents of the design are:1. Under the conditions of given geological and hydrological and meteorological data analysis of dam site and binding site terrain hub layout, and then use the auxiliary dual line semi graphic method to adjust the routing according to the above analysis to determine the

6、layout and size of each characteristic water level and discharge structures.2 .the design of dam building. The design of non overflow dam, spillway design and the design of the dam section. The main content of the non overflow dam design is to determine the dam foundation, and determine the width of

7、 the crest crest elevation. Overflow section, the main contents of design is the determination of top elevation of the weir overflow of water surface line, energy dissipation and erosion control design, the spillway segment gate size selection.3. the design of the bottom outlet. Select the bottom fo

8、rm, determine the bottom elevation and the import of elliptic curve.4. the stability analysis and stress calculation of the 1800m height surface under normal water level and earthquake condition by using material mechanics method based on the electric power industry standard.5.wave wall, corridor sy

9、stem, drainage system and other structural design and foundation treatment design.This design is a comprehensive assessment for my four years of university studies, but also a practical teaching of engineering practice for the practical problems of the system. Through this design I have mastered the

10、 content of the project of the design of water conservancy project. Through this graduation thesis design, so I have more understanding of four years of university study specialized knowledge, and improve the I solve practical engineering ability and hands-on ability, accumulated a wealth of experie

11、nce for future work.KEY WORDS: concrete gravity dam spillway dam underport flying stability and stress analysis of dam foundation treatment目录第1章 工程概述11.1 工程概况11.2 工程特性表1第2章 水文32.1 流域概况32.2 气象32.3 水文根本资料32.4 径流42.4.1 径流系列插补延长42.4.2 年径流频率计算42.5 洪水52.5.1 洪水特性及成因52.5.2 循化水文站天然设计洪水52.5.3 区间洪水62.5.4 受上游水库

12、调蓄后的积石峡水库频率洪水72.5.5 入库设计洪水过程线72.5.6 施工导流及渡汛流量72.6 泥沙82.6.1 入库悬移质泥沙及特性82.6.2 入库推移质泥沙9第3章 调洪演算93.1 调洪计算的目的93.2 调洪计算的原理93.3 调洪计算的过程103.3.1 设计洪水位计算133.3.2 校核洪水位计算16第3章 工程地质193.1 区域地质概况193.1.1 地层岩性193.1.2 地质构造和地震193.2 库区工程地质条件203.2.1 库区地质概况203.2.2 水库渗漏及固体径流203.2.3 水库诱发地震203.2.4 水库主要工程地质问题203.3 坝址区工程地质条件2

13、13.3.1 地形条件213.3.2 地层岩性213.3.3 地质构造223.3.4 水文地质223.3.5 岩体风化卸荷特征223.3.6 坝址区岩体质量分类及物理力学性质22第4章 枢纽布置234.1 坝址选择234.2 坝型选择234.3 枢纽布置23第5章 枢纽建筑物专题设计24坝顶高程确实定245.2 坝基高程确实定265.3 初拟坝体剖面275.4 溢流坝段设计28溢流坝面体型设计285.5 消能防冲计算31闸门与闸墩325.7 溢流坝面水面线计算335.8 泄洪排沙底孔设计37第6章 非溢流坝段抗滑稳定及应力计算396.1 坝基面上的计算406.1.1 荷载计算406.1.2 荷

14、载组合456.1.3 坝基面稳定及应力计算466.2 高程为1800m处截面上的计算516.2.1 荷载计算516.2.2 荷载组合556.2.3 1800高程面稳定及应力计算55第7章 构造设计587.1 坝顶构造587.2 廊道系统597.2.1 坝基灌浆廊道597.2.2 检查和坝体排水廊道597.3 防渗与排水系统607.4 横缝构造607.5 坝体材料分区61第8章 地基处理628.1 坝基开挖及处理628.2 帷幕灌浆与固结灌浆628.2.1 坝基固结灌浆628.2.2 坝基的帷幕灌浆638.3 坝基排水638.4 断层、软基夹层处理63参考文献：66第1章 工程概述1.1 工程概

15、况积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡出口处，是黄河上游干流的龙青段梯级规划的第五个大型梯级电站，距循化县城区30km处，距西宁市区206，距民和县城100。积石峡水电站主要任务是发电。该工程水库为日调节水库，正常蓄水位1856m，工程规模为等大2型，大坝为1级建筑物，泄水建筑物、引水发电及厂房均为2级建筑物。大坝、泄水、引水发电建筑物按照500年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校核的，其入库洪峰流量分别为5850 m3 /s和7550 m3 /s。厂房按200年一遇洪水设计，考虑机组参与泄洪，厂房也按5000年一遇洪水校核，泄水建筑物的消能防冲按50年一遇设计。积石峡水电站施工采用全年围堰

16、挡水、隧洞导流、基坑全年施工的导流方式。1.2 工程特性表工程名称积石峡水利枢纽工程建设地点青海省循化县境内积石峡出口处所在河流黄河上游干流水文特征坝顶轴线全长345.25m 流域面积146749km2地震烈度7度设计洪峰流量)5850m3/s二.泄洪建筑物校核洪峰流量)7550m3/s1.溢流坝水库特征堰顶高程1849m 正常蓄水位1856m 每孔净宽12m 设计洪水位(P=1)1854.3m 孔数5个校核洪水位)1859m 最大泄量(设计)7425m3/s死水位1852m消能方式挑流消能最大库容以下)26910万m32.底孔死库容(1852m以下)19340万m3孔口尺寸5m6m.主要建筑

17、物进口底部高程1780m 一.大坝孔数3个坝型溢流重力坝最大泄量(设计)3/s坝顶高程1860.08m 3.闸门及启闭型式坝基面高程1758m底孔工作门弧形、油压启闭机最大坝高102.08m 事故检修门平板门、卷扬式启闭机表1-1 积石峡水利枢纽工程特性第2章 水文2.1 流域概况伟大的黄河发源于青海巴颜喀拉山北麓各恣各雅山，经过青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九个省区，在山东省恳利、利津两县之间流入渤海，全长5464km，流域面积752443km2。积石峡水电站坝址位于积石峡峡谷出口处，距河源1938km。坝址以上流域面积146749 km2，占全流域面积的19.5%

18、，而水量站全流域水量38.8%。积石峡坝址的上游有已建有龙羊峡、拉西瓦、李家峡和公伯峡等水电站，首先龙羊峡水库是一个拥有多年调节性能的巨大型水库，总库容到达了275108m3。龙羊峡水电站和下游的刘家峡水库联合一起调度运用，使积石峡径流年内分配数量趋于均匀，提高了积石峡的最大发电效益，同时大大的削减积了积石峡的入库洪水，很好的减小了积石峡水库的设计洪水位和校核洪水位。2.2 气象在坝址区各气象要素均是以上游30km处的循化气象站作为设计代表站，在坝址附近和以上的流域气候枯燥，雨量较少，是高原半干旱型气候。多年最高气温到达了，多年最低气温低到了，多年平均最高气温是，多年平均最低气温是，多年平均气

19、温是8.7。多年各月最大风速是24m/s，最大风速是32m/s，多年各月最多风向是ESE，多年各月平均风速是。多年平均年降雨量是，多年平均年蒸发量是。 2.3 水文根本资料在黄河的上游干流安宁渡以上面有黄河沿、吉迈、玛曲、康乃亥、贵德、上诠、兰州、安宁度等各个水文站。上述的水文站均是国家的根本测站，观测的系列较长，资料精度也较高，资料整编很标准。其中兰州站观测的年限最长，开始于1934年。循化水文站位于积石峡坝址的上游约30km，控制流域面积到达了145459 km2，与积石峡以上流域的面积相差只有0.9%。循化水文站测量断面的上下河流根本是顺直、水流流态较为顺畅，1945年开始建站观测至今。

20、2.4 径流2.4.1 径流系列插补延长这次的工程是以循化水文站作为设计的代表站。该站自从1945年10月至今有实测的水文资料，其中实测最大月的平均流量是3530m3 /s，这次发生在1981年的9月，历年实测的最小月平均流量是157m3 /s，发生在1960年的1月。设计的径流系列采用的是19192000年共81年的资料，其中1来自9191945、1949年年、月径流的是通过循化和兰州站月径流相关插补得到的。考虑到1980年以后受龙羊峡和李家峡水库的调蓄影响，特采用的是考虑河道演算合成流量法对贵德站和循化站流量的资料进行复原，然后再统计得到循化站年和月的天然径的流量。2.4.2 年径流频率计

21、算依据循化水文站19192000总共81年的水文年径流系列，进行频率的计算，用矩法估算参数，P-III 型曲线的适线，并经过上、下游参数的平衡，得到循化水文站多年的平均流量703m3 /s，4，Cs=2Cv，年径流频率计算的成果见表2-1。表2-1 循化水文站年平均流量频率计算表 流量单位：m3 /s均值CvCv/Cs各种频率设计值 %资料年限及说明1020507590957032926840690583497450191920002.5 洪水 2.5.1 洪水特性及成因黄河上游的大洪水是因为大尺度天气系统造成长历时，大面积的连续降雨形成的，局部暴雨造洪影响不是很大。黄河上游的洪水特性一般就是

22、暴雨特性在地面上的反映，所形成得洪水多由大面积的降雨所致，洪水涨落的较缓，一次洪水过程大约需要40天左右，洪型矮胖，历时较长，峰形多以单峰为主，峰、量关系对应的较好，在实测的较大洪水中洪峰出现在9月份占40%，出现在7月份占36%。1946、1967、1981年洪峰都出现在9月份，1964年和调查的1904年历史洪水洪峰出现在7月份。2.5.2 循化水文站天然设计洪水根据循化水文站19462000年延长后的洪水系列，参加1904年历史洪水，1981年洪水作特大值处理，采用P-III 型曲线适线，再次对循化站洪水进行复核，得出循化水文站天然设计洪水成果表2-2。表2-2 循化水文站天然设计洪水成

23、果表 工程均值CvCv/Cs各种频率设计值 %125Qm2520488208340768071806680552049904280W154W1542071961821711601331221062.5.3 区间洪水贵循区间洪水龙积区间是洪水的主要局部。区间洪水采用的特征河长法和马斯京根法进行流量演算与用贵德、循化站水文站每场洪水错开传播时间相减法计算贵循区间洪水，使区间洪水考虑河槽调蓄作用与洪水传播时间后更为准确合理。贵德、循化站水文资料延长十年后设计成果与原成果根本一致。贵循区间洪水成果见表2-3。项目 均值CvCv /Cs各种频率设计值 %12510Qm400330802850230020

24、70154013101010788Q日平均23031530142011601050798688543433W15d3W3d3表2-3 贵循区间洪水成果表 公积区间洪水计算：采用贵循区间及龙李区间设计洪水按面积比折算法综合确定，见表2-4。表2-4 公积区间设计洪水成果表工程 各种频率设计值 %12510Qm1060800661603464404327267W1李积区间洪水计算：采用贵循区间洪水按面积比直接推得李积区间洪水，见表2-5。工程均值CvCv/Cs各种频率设计值 %12510Qm3393261024101950175013001110855667Q日平均1953130012009828

25、89668583460367W3d3表2-5 李积区间洪水成果表2.5.4 受上游水库调蓄后的积石峡水库频率洪水龙羊峡水库为一巨型多年调节水库，其投入运行后已使下游天然设计洪水特性发生较大变化。积石峡水电站不同频率入库洪水的洪峰流量见表2-6。工程各种频率设计值 %12520Qm75506050585056005400499042803160表2-6 积石峡水电站不同频率入库洪水洪峰流量表2.5.5 入库设计洪水过程线积石峡水库设计洪水受上游龙羊峡、李家峡、公伯峡三库调洪影响，所以其设计洪水不但要考虑龙羊峡水库而且要考虑李家峡、公伯峡两库的调洪作用。，得到积石峡水电站的入库设计洪水过程线见表2

26、-7。2.5.6 施工导流及渡汛流量积石峡施工期可以分为三个阶段，第一阶段是导流洞开挖，岩坎挡水，渡汛标准设为10年一遇洪水；第二阶段是导流洞导流，围堰挡水，导流标准设为20年一遇洪水；第三阶段是坝体挡水，渡汛标准设为100年一遇洪水。 积石峡水施工洪水为10年一遇洪水2380 m3 /s，20年一遇的洪水2530 m3 /s，一百年一遇的洪水3260 m3 /s.对于非汛期，积石峡施工期是达不到设计水平年的，所以采用的上游李家峡的水电站机组过的流能力1460 m3 /s作为积石峡非汛期施工洪水的设计值，见表2-8。月份洪水标准%1251016/146014607103260273025302

27、3801112/14601460表2-8 积石峡分期施工洪水成果表2.6 泥沙积石峡工程以循化水文站作为设计的依据站。水库入库泥沙是由上游公伯峡水库出库沙量和公积区间来沙量两局部共同组成。2.6.1 入库悬移质泥沙及特性积石峡上游公伯峡水库多年平均出库沙量为34104t。公伯峡和积石峡区间无大支流汇入，区间悬移质输沙量由区间输沙模数和区间积水面积计算，公伯峡和积石峡坝址区间多年平均输沙量为683104t。那么积石峡水库多年平均入库悬移质沙量为717104t。积石峡入库沙量年内分配很不均匀，主要集中在汛期，汛期69月沙量占全年入库沙量的91.9%。多年平均含沙量为，泥沙干容重采用1.16 t/m

28、3。积石峡水库入库泥沙颗粒级配采用循化站实测资料统计结果，其悬沙的中值粒径为，平均粒径。2.6.2 入库推移质泥沙公伯峡及上游的梯级水库拦截了黄河干流的推移质泥沙，积石峡入库推移质泥沙仅来自于公伯峡积石峡坝址区间。采用干流区间推移质输沙模数计算得积石峡年入库推移质沙量为104t。推移质泥沙干容重采用t/m3。第3章 调洪演算3.1 调洪计算的目的在水库的规划阶段和以建造水库的管理运用夹断，掌握水库的调洪能力是必须要知道的。但是，由于在不同的时间段遇到的问题情况是不一样的，因此我们计算调洪的额目的也不是一样的。水库在规划阶段，我们往往是根据水库的设计洪水的下泄流量拟定出很多个泄洪的措施和方案，然

29、后在通过调洪演算，我们可以求出下泄洪水的过程，防洪的特征库容，坝顶的高程以及可以算出整个工程的投资和后续会产生的效益问题。在调洪产生知需要了解的数据之后，我们可以合理的整理资源，通过综合比拟，选择技术上可行并且在经济上是合理的水库高程、泄水建筑物尺寸、以及下游的防洪工程的规模和相关的参数。在水库的运用阶段，库容和泄水建筑物的尺寸是定值，这时的调洪计算那么是根据其中某种频率的入库下泄流量的最大值，为了编制防洪调度规程、制定防洪措施提供科学依据，既要尽可能的满足下游的防洪要求，又要保证 水工建筑物的平安。3.2 调洪计算的原理水库调洪是在水量平衡和动力平衡即水力学所说的连续方程和运动方程的原理下进

30、行的。水量平衡可以表示为水库水量平衡方程，动力平衡可由水库蓄泄方程或蓄泄曲线来反映。从起调水位开始，逐时段连续求解这两个方程即可由入库流量过程Qt，求得出库流量过程qt,这就是水库调洪计算所遵循的根本原理。在某t时段内，入库水量减去出库流量，应等于时段内增减或减少的蓄水量，对此可写出如下的水量平衡方程式。根据水库的水量平衡原理和水库的蓄泄关系式组成方程组 用设计或校核的入库洪水过程线Qt,由起调水位开始，逐时段连续求解方程组，从而求得水库出流过程qt,这就是调洪演算的根本原理。 9这里采用单辅助曲线半图解法， 将式其改写成 式中V/t、q/2、V/t-q/2和V/t+q/2均可与库水位Z建立函

31、数关系。因此，可以选定的计算时段t值、的水库水位容积曲线，以及根据水力学公式算出的水位下泄流量关系曲线，绘制曲线组：V/t-q/2f(z)、以及qf(z),其中qf(z)即水位下泄流量关系曲线，其余两曲线是所介绍的两根辅助线。从起调水位开始每一个水位，对应一个Q1、V1、q1,而对于下一时段，上时段末的Q2、V2、q2即为本时段初的Q1、V1、q1，于是重复同样步骤，又可求的下一时段末的Z2、q2。如此逐时段连续计算，便可求得水库泄流过程qt。3.3 调洪计算的过程初步拟定大坝用底孔和溢流坝联合泄流，溢流坝段设闸门，堰顶高程为1849 m,溢流坝段总净宽为60m，分为5孔，每孔净宽12m。底孔

32、设3个,进口底槛高程1780m,孔口尺寸为5*6m。大坝的库水位库容ZV关系曲线如图3-1。图3-1 积石峡水库水位-库容关系曲线首先计算在个各水位条件下的溢流堰流量、底孔泄流量以及V/t、q/2、V/t-q/2和V/t+q/2等参数。取t=1H即t=3600s。a溢流堰泄洪表孔泄流能力的计算溢流堰泄洪表孔下泄流量按?混凝土重力坝设计标准?SL319-2005计算Q= 式中: Q流量，m3/s； B溢流孔净宽(m)； Hz溢流堰顶作用水头(m)； C上游面坡度影响修正系数，当上游面为铅直面时，C 取；侧收缩系数，根据墩厚度及墩头形状而定，取；m淹没系数，m=1； mZ流量系数，取；b底孔泄流能

33、力的计算底孔泄水能力按?混凝土重力坝设计标准?SL319-2005)计算： 式中： Q下泄流量，m3/s； AK出口处的面积，m2； HW自由泄流时为孔口中心线处的作用水头，淹没泄洪时为 上、下游水位差，m； 孔口或管道的流量系数，根据?水工设计手册?第六册 知由以下公式取得：； g 重力加速度，2.。各水位下下泄Zq以及水库Z V/t+q/2、Z V/t-q/2辅助曲线计算表如表3-1，表3-1下泄Zq及水库辅助曲线计算表库水位Z(m)堰顶水头Hm)库容V*104m3堰上库容Vt (m3/t)q (m3/s)q/2m3/s)V2/t+q2/21854021450002193048018551

34、224009502301015601856223690224024400295018573249203470256204170185842625048002692054701859527580613028210676018606288907440通过上述水库Z V/t+q/2辅助曲线计算以及水位Z和泄量q关系可绘制调洪计算所需辅助曲线如图3-2。 图3-2 调洪计算单辅助线上图可分别用设计洪水过程线以及校核洪水过程线结合上述辅助曲线，可用办图解法求得水库泄流过程qt。从起调水位开始，每一个水位，对应一个Q1、V1、q1,如此逐时段连续计算，便可求得水库泄流过程qt。绘制出水库泄流过程qt曲线后

35、，在相应洪水过程中存在一个最大的下泄流量q，此时对应的水位即为所求的相应设计及校核水位。3.3.1 设计洪水位计算设计洪水过程线如图3-3所示P=0.2%图3-3 设计洪水过程线设计洪水计算过程如下表表3-2 设计洪水计算过程表时间h入库流量m3/s平均入库流量qV/t+q1/2z556185637655485583755405544855325536955171055095513115525551712551755211355095513145501550515550155011655095505175517551318551755171955322055632155795571225579

36、55792356022456025602255850572626565657532756492856255637295602设计305587315587558732558755873355875587345587558735560236560256023756253855943956105602由上表可绘制设计情况下Q-t和q-t曲线以及库水位变化曲线 图3-4 设计情况Q-t和q-t曲线 图3-5 下泄流量与水位曲线 从图中可以得出，设计洪水位时的最大泄量qm=4876m3/s,由水位Z变化曲线查得，设计洪水位Z设计。3.3.2 校核洪水位计算校核洪水计算过程如下表：表3-3 校核洪水计算过

37、程表时间h入库流量m3/s平均入库流量qV/t+q1/2z57110710567120711577120712087140713097180716010720071901172007200127230721513723072301475507390157300742516729072951772607275187230724519721072202072107210217210721022721072102372107210247230722025723072302672607245校核185927722072402872407230297220723030724072303172407240

38、32721072253371907200347170718035715071603671507150377150715038715071503971507150由上表可绘制校核洪水情况下Q-t和q-t曲线以及库水位变化曲线 图3-6 校核情况Q-t和q-t曲线 图3-7 校核情况下库水位变化曲线从图中可以得出，校核洪水位时的最大泄量qm=7425m3/s,由水位Z变化曲线查得，设计洪水位Z设计=1859m。调洪计算成果汇总表如表3-4：表3-4调洪计算成果汇总表调洪计算成果汇总表P(%)Zmmqmm3/s下游水位m0.2(设计校核1859第3章 工程地质3.1 区域地质概况3.1.1 地层岩性

39、前震旦系(AnZ)：仅出露上亚群，分布于库区锁通坡及坝址区以南关门至马尔坡一带。岩性以暗绿色黑云角闪片岩、斜长角闪片岩为主，偶夹石英岩及不纯的大理岩。白垩系K：仅出露下统河口群，分布于坝址区和索通至循化川一带，是库坝区的主要地层。岩性为紫红紫灰色砾岩、含砾砂岩、砂岩夹泥质粉砂岩、砂质泥岩等。3.1.2 地质构造和地震本区在大地构造单元上隶属于与松潘、甘孜印支褶皱系交界地带的祁连加里东褶皱带的拉脊山优地槽内，南与双朋西清水隆起带为邻，北与拉脊山褶皱带相连，阿勤卡金山当蕊五台山隆起带以NW345方向恒于地区中部，东侧为民和临夏盆地，西侧为化隆盆地。区域内构造线方向以NWW向和NNW向为主，且河西系

40、构造行迹表现尤为明显，控制着库址区构造发育的方向和规模。NWW向断裂主要有拉脊山活动断裂带和隆务河大夏河断裂，全新世以来无明显的活动迹象或断裂活动显著减弱。NNW向断裂主要有大河家关滩断裂、马尔坡乌龙沟断裂、协拉断裂、循化断裂，自晚更新世中晚期以来活动性已明显降低。积石峡工程场址位于化隆与临夏两盆地之间当蕊五台山隆起中。对关门断层和锁通断层距坝址较近，对工程区稳定有重要意义，为此进行专门的研究。关门断层F15位于坝址下游的关门忖附近，总体走向SNW6570,北端被北西向断裂所截，延伸长约20余。断层破碎带宽数十米，岩性破碎，挤压特征明显。该断裂晚更新世以来无明显活动。锁通断层F13位于坝址上游

41、约5处锁通坡，总体走向NW300，呈一向南西凸出的弧形，可见长度缺乏10。该断层规模较小，与北邻两条断层组成一小型“帚状构造，涉及范围仅132。该断层自晚更新世以来已进入相对稳定的状态。积石峡工程根本场址地震根本烈度为七度，坝址50年超越概率5%和100年超越概率2%的根本水平加速度峰值分别为和。3.2 库区工程地质条件3.2.1 库区地质概况当正常蓄水位1856m时，水库回水全长约3，库盆由峡谷和川地两局部组成。3.2.2 水库渗漏及固体径流积石峡电站水库两岸山体雄厚，无通向下游的大断裂，无低于库水位的邻谷和低地。黄河为区域最低排泄基准面，两岸地下水补给河水。周边均为不透水岩层，封闭条件良好

42、。3.2.3 水库诱发地震库区内无发真构造的地质背景，属外围地震涉及影响区。除库尾有循化冲断层分布外，库区其它部位无区域性断裂通过。3.2.4 水库主要工程地质问题库岸稳定和水库区的浸没、塌岸问题是水库两大主要的工程地质问题。一、 库岸稳定问题库区发育有7处较大的滑坡，分布在峡谷段，其中库首段有、滑坡，库中段分布有、 、及滑坡。从滑坡外表地形、滑床形态、物质组成、剪出口位置、稳定计算等方面综合分析认为：水库蓄水后，库区滑坡是整体稳定的，但岸边再造不可防止，破坏方式均以小方量的崩塌形式为主，在水库内不可能形成大的涌浪及二道坝。即使按极端情况考虑，假定、 、及滑坡一次性最大方量崩塌同时入库，产生的

43、水库涌浪传递到坝时的最大浪高只有，对大坝的平安不构成危害。3.3 坝址区工程地质条件3.3.1 地形条件积石峡选定上坝址，积石峡峡谷出口河道转弯处，该处河流流向自SW200转向SE160，形成左凸右凹的河湾，河湾下游河道相对顺直。3.3.2 地层岩性坝址区出露基岩主要为白垩系下统河口群，按岩性组合共分五大层K11 K51 。岩层走向NE2430，倾向SE，倾角1112，在坝址区呈平缓皱曲，上坝址倾左岸偏下游。K11 层：深灰色杂色砾岩，上部夹粗中粒砂岩。主要分布在上游木场村一带。K21 层：紫红色中细砂岩，砖红色泥质粉砂岩，砖红色泥铁质粉砂岩，灰色砾岩。该层岩性软弱，力学强度较低，软弱夹层及裂

44、隙较发育，主要分布于坝址区河床及两岸较低部位及木场村一带。3.3.3 地质构造白垩系地层构造变动轻微，岩层倾角变化724内，上、下坝址间岩层似呈一不完整的宽缓向斜褶曲，即上坝址倾左岸偏下游，下坝址倾左岸偏上游。坝址区共有断层29条，规模较小，一般长在100140m，个别大于400m，无顺河向断层。3.3.4 水文地质经坝趾区两岸地下水位观测孔观测，地下水位均高于河水，为地下水补给河水。坝基岩体的渗水性具有一定的规律，河床地带由于二次应力集中，在一定深度内最大主应力近于水平，垂直于河床方向上的最小主应力呈现一定范围的拉应力区，河床岩体卸荷，加之断裂切割和风化等影响，透水性较强。3.3.5 岩体风

45、化卸荷特征坝址岩体风化卸荷除受河谷下切、斜坡回弹和风化应力的影响外，还受到坝区各结构面与斜坡的交切关系控制。左岸岩体岩层倾向岸坡内，卸荷及风化程度较轻。3.3.6 坝址区岩体质量分类及物理力学性质坝址区岩体为白垩系砂砾岩层，岩向变化较大，岩体质量差异显著，根据岩层厚度、断裂发育程度，结合岩体单轴和饱和抗压强度、纵坡速度等将坝区岩体分为四类。其中类、类分布较少，类较多，类次之。第4章 枢纽布置4.1 坝址选择积石峡选定上坝址，积石峡峡谷出口河道转弯处，该处河流流向自SW200转向SE160，形成左凸右凹的河湾，河湾下游河道相对顺直。坝址区河谷断面呈开阔“V字，两岸不对称，右岸陡峭，自然边坡608

46、0。左岸较缓，除坝线处岸坡较陡外，其余部位都较缓，自然边坡3060，残留、级侵蚀阶地的台面，其高程18001820m，宽约100m。平水期河水位17831782m，水面宽6070m，水深917m，正常蓄水位1856m时，河谷宽255291m。坝址区两岸山顶岩石高出水面200400m。4.2 坝型选择通过比拟重力坝、拱坝、土石坝三种坝型所要求的地形地质条件和各自的优缺点选择本次设计的坝型：1重力坝有以下几方面的优点：结构作用明确、设计方法简单、平安可靠；对地形、地质的适应性都较强；枢纽泄洪问题容易得到解决；便于施工导流。在施工期可以用坝体导流，一般不需要再另设导流隧洞；施工方便。2拱坝对地形地质

47、条件、坝址河谷形状及地基都要求较高，从本次设计的地质地形条件来看，修建拱坝的难度是很大的，因此不予以考虑。 3土石坝主要优点是可以就地就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量，能适应各种不同的地形、地质和气候条件。=通过上述的比拟，我认为重力坝对地形、地质条件适应性强，对地质条件的要求也较拱坝低。4.3 枢纽布置根据积石峡的实际情况和以上枢纽布置应遵循的原那么，具体布置方案如下：本设计中积石峡水利枢纽主要由挡水非溢流坝段、泄水溢流坝段、泄洪排沙底孔组成。大坝为混凝土重力坝，上游面铅直，下游面坡率。最大坝高。溢流坝段位于原河槽中间部位，为坝顶开敞式溢流，初步拟尺寸总长为60m，分

48、为5孔，毎孔净宽12m，堰顶高程1849m，设6个闸墩，每个宽，下泄时采用鼻坎挑流消能的方式。两侧为非溢流坝段。排沙底孔设3个，在紧接着溢流坝段处连续设置三个排沙底孔，进口底部高程为1780米，初拟孔口尺寸为56m宽高。溢流坝段每隔18m就设一条横缝，非溢流坝段局部分缝距离也跟溢流坝段一样设置成18m。水电站局部位于大坝中部。 第5章 枢纽建筑物专题设计坝顶高程确实定根据?混凝土重力坝坝设计标准?SL319-2005规定：坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游设置防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差，可由式计算，应选择两者中防浪墙顶高程的高者作为选定高程。 h = hl%

49、+ hz + hc 其中：h为水库静水位以上的超高； hl% 累计频率为1%时的波浪高度； hz 波浪中心线至静水位的高度； hc平安加高，按表6-1选用 表5-1 平安加高平安加高hc相应水位坝的级别1(2、3)4、5正常洪水位校核洪水位坝顶上游防浪墙顶高程按式计算，并选用其中较大值。 防浪墙顶高程 = 设计洪水位+h设 防浪墙顶高程 = 校核洪水位+h校 由调洪计算可知设计和校核水位如下： 表5-2 调洪计算成果汇总表 调洪计算成果汇总表P(%)Zmmqmm3/s下游水位m0.2(设计0.02校核1859下面分别计算设计和校核情况下防浪墙顶的高程： 影响波浪形成的因素有很多，目前主要用半经

50、验公式确定波浪要素。根据?混凝土重力坝设计标准?SL319-2005对峡谷水库介绍了适用公式。官厅水库公式： hl05/4D1/3 L=10.4(hl) hz= (hl2/L)cth(2H/L) 式中：hl为波高，当时为累计频率为5%的波高h5%,;当时为累计频率为10%的波高h10%,；V0为计算风速，m/s，水库水位为正常蓄水位和设计洪水位时，采用相应季节50年重现期最大风速，校核洪水位时宜采用相应洪水期最大风速多年的平均值。D为风作用于水域的长度，称为吹程km。H为坝前水深m。；L为波长m。H为坝前水深m。hz 即为波浪中心线至静水位的高度m。积石峡设计情况时风作用于水域长度是2km，校

51、核情况时风作用于水域长度是，故设计情况吹程为2km,校核情况吹程为，重现期为50年的年最大风速32m/s，多年平均最大风速24m/s。设计洪水时宜采用相应季节50年重现期的最大风速，即是32m/s，校核情况宜采用最大风速的多年平均值，即是24m/s。计算过程如下表：表5-3 坝顶高程计算成果汇总表计算情况单位正常设计校核备注风速Vm/s32.00 32.00 24.00 设计情况下gD/V02=2025，故hl%为累计频率为5%的波高h5%,hl%5%吹程Dkm2.00 2.00 2.20 波高hlm1.59 1.59 1.15 gD/v219.16 19.16 37.47 波长Lm15.08

52、 15.08 11.60 坝基高程m1758.00 1758.00 1758.00 坝前水深Hm98.00 96.30 101.00 hzm0.53 0.53 0.36 h1%m1.97 1.97 1.42 平安加高hcm0.70 0.70 0.50 hm3.20 3.20 2.28 相应静水位m1856.00 1854.30 1859.00 防浪墙顶高程m1859.20 1857.50 1861.28 相应坝顶高程m1858.00 1856.30 1860.08 防浪墙高可见校核洪水情况所要求坝顶高程是控制高程，由于防浪墙高为1.2m,故采用坝顶高程为，满足标准中规定的坝顶应高于校核洪水位1

53、859m，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程。故取坝顶高程为，相应防浪墙顶高程为。 5.2 坝基高程确实定根据?混凝土重力坝设计标准?SL319-2005中坝基处理中规定：坝高超过100m 时，可建在新鲜、微风化至弱风化下部基岩上；坝高100m50m 时，可以建在微风化至弱风化中部基岩上；坝高小于50m 时，可建在弱风化中部至上部基岩上。两岸地形较高部位的坝段，可适当放宽。根据积石峡坝址处地质地形图，选定坝基高程为1758m。5.3 初拟坝体剖面由上述坝顶高程，坝底高程为1758m。由此可确定坝高为H=1860.08-1758=102.08m,按标准要求坝顶宽取 b=H(810)%,即(8

54、-10)=(8.1664-10.208)m，并且常态混凝土重力坝坝顶最小宽度为3米；碾压混凝土坝坝顶最小宽度是5m，由于坝顶有交通要求，故取坝顶宽度为9m，溢流坝段设交通桥与两侧坝顶互相连接。坝底宽：，所以坝底宽B=m。假设上游坝坡要做折坡，折坡点高程应结合应力控制标准和坝内、泄水孔等建筑物的进口高程来一起考虑，起坡点高程一般位于1/3-1/2H处H为根本三角形的高度。一般情况上游坝坡坡率，下游坝坡坡率m=0.60.8.411方案一：上游坝坡采用，下游坝坡坡率m取为0.7,根本三角形顶点高程取为校核洪水位1859m，从而很容易算得坝底宽度。图 5-1 非溢流坝断面剖面5.4 溢流坝段设计溢流坝段既要挡水又要泄水，是重力坝枢纽中的一个最重要泄水建筑物，它不仅要满足稳定和强度上的要求，还必须要满足足够的泄流要求。因此，溢流坝段必须要有足够多的宣泄校核洪水对应的下泄流量，并且要具有较好的堰型，使水流平顺，不会产生空蚀。此外，还需要较好的消能防冲措