水工建筑物课程设计说明书.doc

水工建筑物课程设计说明书
设计坝型:均质土坝
指导老师:宋志斌
系别:水利系
班级:水工专2班
姓名:王培华
学号:093520206
目录
第一章、设计基本资料……………………………(3)
第二章、坝型选择和剖面设计……………………(5)
第三章渗流计算……………………………(11)
第四章、土石坝坝坡稳定分析和计算…………(14)
第五章、土石坝的构造设计………………………(20)
第一章基本资料
地形地质情况
坝址处河床宽约为190m,坝轴线处河床最低高程为306m,河床覆盖层上层为湿陷性黄土夹有砾石,下部为沙砾石层,坝址岩为花岗岩,透水性很小,详见坝轴线地质剖面图。
水位
死水位 325m
正常蓄水位 339m
设计洪水位1% 342m
% 343m
正常蓄水位时下游水位 306m
校核洪水位时下游水位 313m
气象资料
多年平均最大风速 10m/s
冻土深
筑坝材料及坝基沙砾物理学性质(见附表1)
其它
工程等级:枢纽为二等,建筑物为二级
水库次程 1Km
地震基本烈度 7度
附表1
筑坝材料及坝基砂砾石物理学性质
项目
比重
含水量(%)
湿容重()
饱和容重()
浮容重()
凝聚力()
内摩擦角Φ(度°)
渗透系数k(cm/s)
粉质壤土

17





×
砂砾




36
2×
坝基砂砾料




36
2×
堆石




40
第二章坝型选择和剖面设计

1〉该坝在40m以下,属于中坝,并且周边土料丰富。故首先均质坝
2〉为了保证地基渗透稳定,在坝底设一截水槽。
综上,本次课程设计选择带截水槽的均质土石坝。
剖面设计
土石坝剖面设计包含:坝顶高程,坝体长度,最大坝高,最大剖面和特征剖面。
确定坝顶高程
为了防止库水漫溢坝顶,坝顶在水库静水位以上应有足够的波浪超高,见图2-1,《碾压式土石坝设计规范》(SD7218-84)规定。其值按下式计算
Y=R+e+A(2-1)
e=cos(2-2)
式中:e—风沿水面吹过的所形成的水面升高,即风壅水面超出库水位的高度(m)
R—自风壅水面算起的波浪沿倾斜坝坡爬升的垂直高度(m)
D—水库吹程(Km或m)
H—沿水库吹程方向的平均水域深度,初拟时,可近似取坝前水深(m)
K—综合摩擦阻力系数,其值变化在(~)×之间,
×(D以km计)×(D以m计)
V—计算风速,m/s,正常运用条件下的ⅠⅡ坝条取V=(~(多年平均最大风速)正常运用条件下的ⅡⅣⅤ级采用V=,非常运用条件下的各级土石坝采用V=
—风向与坝轴垂直线的夹角;(°)(大于1°,=0)
A—安全加高,根据坝的等级和运用,正常A= 非常A=

=10 m/s,V==15m/s H=33m D=1km
e=cos=
规范(SD7218-84)推荐采用莆田试验站统计分析公式计算R,其步骤如下
(1)计算波浪平均爬高
= (2-3)
式中:—与坝坡的粗糙率和渗透性有关=
—经验系数,由风速V,坝前水深H及重力坝加速度g组成的无维量,=1
m—坝坡系数,m=ctg,为坝坡倾角,本设计平均坡率m=
,—平均波高与波长,m
①用下式计算平均坡高:=[]th{
}
在水深较大,吹程较小的情况下,即当时(1-4)可简化为=
式中水库吹程D以m计经计算可知用上式计算m
②计算波浪平均周期,公式为
③计算平均波长,
(2)计算波浪爬高R
在工程设计中,波浪设计爬高R按建筑物的级别确定,对Ⅱ级土石坝取保证率P=1%的波浪爬高作为设计爬高即R=,由其相应波浪爬高保证率P,平均爬高R及爬高统计分布表计算爬高R

R=×=
m
坝顶高程=342+=
按非常情况计算坝顶高程
非常运用情况下的坝顶高程与正常情况一样,仅风速采用V=10m/s,坝前水深H=343-306=37m
e=cos=
(1)计算波浪平均爬高
故取

(2)计算波长平均周期
(3)计算