大黑山水利工程重力坝课程设计.docx

1、重力坝课程设计I目录一、 基本资料 .- 1 -1.1 工程概况 .- 1 -1.2 设计基本资料 .- 4 -1.3 水库特征表 .- 7 -1.4 电站建筑物基本数据 .- 8 -二、 非溢流坝剖面设计 .- 8 -2.1 剖面尺寸的确定 .- 8 -三、 挡水坝稳定计算 .- 13 -3.1 荷载计算及组合 .- 13 -四、 挡水坝应力分析 .- 15 -4.1 抗滑稳定分析 .- 15 -4.2 应力状态分析 .- 17 -五、 重力坝的地基处理 .- 19 -5.1 坝基的开挖与清理 .- 19 -5.2 坝基的固结灌浆 .- 19 -5.3 帷幕灌浆和排水 .- 19 -5.4

2、断层的破碎带和软弱夹层的处理 .- 20 -六、 重力坝的细部构造设计 .- 21 -6.1 坝顶构造 .- 21 -重力坝课程设计II6.2 坝体排水 .- 21 -6.3 分缝与止水 .- 22 -6.4 廊道系统 .- 23 -七、 附录 .- 23 -主要参考文献 .- 24 -重力坝课程设计- 1 -一、 基本资料1.1 工程概况1.1.1 概述大黑山水利工程是以发电为主，兼顾灌溉的综合利用的水利枢纽。经过上游水库的调节，其入库洪峰流量为：百年一遇6500m/s，千年一遇 8350m/s,水库总库容 0.9 亿 m3。本枢纽电站设三台轴流转浆水轮机发电机组，电站总装机容量 30 万千

3、瓦。主厂房坝段长 81m，安装间长 52.4m。发电机层地面高度 471.50m，尾水管高程 434.60m。三个机组间设置出口断面为 4.4 2m 的两个排沙孔，孔口出口底高程为 442.00m，洪水期电站仍发电运行，过流能力 1000 m3/s 计。1.1.2 水库特性如下表所示表 11 水库特性表工程名称大黑山水利枢纽所在河流 函河水库库容0.9 亿 3m大坝等级 大坝类型混凝土重力坝坝顶高程482.0m大坝全长 249m 最大坝高 69m 坝顶宽 15m重力坝课程设计- 2 -度设计标准 100 年 校核标准 1000 年地震烈度7 度水文特性上游水位(m) 下游水位(m)频率入库流量

4、 sm/3正常蓄水位 m480.00设计洪水位462.201 6500设计洪水位 m475.50溢洪道 校核洪水位463.450.1 8350校核洪水位 m481.00汛期运行水位 m472.00设计洪水位465.00 1 6500极限死水位 m467.00水电站校核洪水位464.00 0.1 83501.1.3 主要建筑物及其尺寸主体工程表如图 12 所示表 12 主体工程表重力坝课程设计- 3 -坝段挡水坝段溢流坝段底孔坝段电站坝段底孔坝段挡水坝段编号 坝段长m45.0 45.0 24.0 81.0 24.0 30.0最大坝高 m35.0 41.0 69.0 69.0 47.0 35.0坝

5、宽 m 15.0 15.0 21.0 21.0 21.0 15.0其中，主体工程中的泄洪设施包括溢流坝，泄水底孔，电站及排沙孔，具体尺寸如表 13 所示。表 13 泄流设施表泄流部分 溢流坝 泄水底孔 电站 排沙孔孔数 3 2 3 2尺寸(bh)11.012.081011.520.54.42.0进口高程（m） 462.00 446.00 452.00 442.00尺寸(bh)11.012.08911.510.04.42.0出口高程（m） 462.00 446.00 434.60 462.00工作闸门 平板闸门 弧形闸门 平板闸门闸门 检修闸门 平板闸门 平板闸门 平板闸门消 型式 底流 底流重

6、力坝课程设计- 4 -池长(m) 104 00 8200力池 池深(m) 6 00 350设计(m 3/s) 3200 2500 1000 200泄量 校核(m 3/s) 4400 2800 1000 2001.2 设计基本资料地址区自然条件简况大黑山水利枢纽工程位于某市航河干流上，其上游 100 公里处已建成另一个水电站，坝区流道顺直，水面宽 130140m，两岸为不对称河谷，岸坡陡峭。本枢纽处于大陆腹地，气候干燥，年降水量为 328.5mm，蒸发量为 1468.5mm，平均湿度为 58%，全年平均气温为 9.3，气温日变差大。汛期（79 月）最大风速的多年平均值为 11.7m /s，水库吹

7、程约1，本地区地震基本烈度为 7 度。1.2.2 税文特性本枢纽上游附近两水文站，测量流量资料分别始于 1934 年和1947 年，精度较高。所测多年平均流量为 1030m/s，多年平均含沙量为 2.1/m3，年输沙量为 0.68 亿吨。实测最大含沙量为 329/m3。坝前库内淤积平衡高程为 464.1m。淤积计算高程：厂房前沿为重力坝课程设计- 5 -450.00m，泄水孔前沿为 446.00m，溢流坝前沿为 460.00m。不同频率的洪水流量见表 21。表 21 不同频率的洪水流量频率（% ） 0.1 0.5 1 5 10流量（m/s） 8350 7930 6500 6050 56401.

8、2.3 地质概况（1）库区工程地质水库区分川峡两部分，峡谷为相对高度在 200 米以上的中、高山，全长 21.16 公里，两岸发育有三级侵蚀堆积阶地，其侵蚀基准面高出河水面约 3040 米。河流蜿蜒曲折，滩多水急。水库末端为小川盆地，长约 7.15 公里，两岸宽度约 12 公里，地势开阔，阶地发育。水库呈带状，峡谷为基岩所环抱，回水位位于三级侵蚀阶地面，川地内回水位位于一级阶地陡坎之下，不存在永久性渗漏通道。当正常蓄水位 480 米时，神川地区可能发生微小塌坡，不会造成塌岸问题。二里沟位于坝址以东 150 米处，其沟向与河流流向相反，经勘探与连通实验，证明库水不可能沿该沟产生邻谷渗漏。（2）地

9、址区工程地质水库区分川、峡两部分，峡谷为相对高度在 200m 以上的中、高山，全长 21.16 公里，河流蜿蜒曲折，滩多水急。水库末端为小川盆地，长约 7.15 公里，两岸宽度约 12 公里，地形开阔。重力坝课程设计- 6 -坝址区出露岩层主要为黑云角闪石英片岩，该岩石致密坚硬，不透水，耐风化性强。右岸哑口部位出露有砂岩、砂砾岩等，与前寒武系变质岩系呈不整合接触。坝址区有四组断层。主要断层有八层，破碎带宽度一般仅0.20.8m，断层破碎带内的物质挤压紧密，胶结良好，极少有泥质材料充填，对坝基抗滑稳定不起控制作用。河床冲积层主要为砂砾石、中细砂和合砾砂土壤，并夹有少量的大小孤石，冲积层最大厚度为

10、 34.13m。1.2.4 建筑材料及水源坝址下游五公里的大兴滩有混凝土用砂、石料场，蓄量丰富，粗骨料可满足要求，细骨料储料不足。位于坝址下游三公里处，砂石储量丰富，可补足大兴滩砂子的不足。1.2.5 坝基岩石及砂砾石的物理力学性质1.2.6 本枢纽坝基岩石黑云角闪石英片岩的物理力学指标如下：1、抗压强度 160MPa (1600Kg/cm2)2、弹性模量 2104 MPa (210 Kg/2)3、混凝土与结晶片岩间的抗剪指标 f=0.7, f=1.0, c=1.0MPa (10Kg/cm2) 2.5.2 各类岩土开挖边坡值重力坝课程设计- 7 -1、河床复盖值 1：22、黄土类土 1：13、

11、全风化结晶片岩 1：14、强风化结晶片岩 3：15、弱、微风化结晶片岩 5：12.5.3 岩石、砂砾石及淤沙的力学指标1、岩石容重 2.7T/m32、砂砾石容重 2.2T/m33、淤沙容重(干) 1.8T/m34、淤沙内摩擦角 =141.3 水库特征表（）水库水位）正常蓄水位 480.00m）设计洪水位（P=1%） 475.50m）校核洪水位（P=0.1%） 481.00m）汛期运行水位 472.00m）极限死水位 467.00m（）挡水坝下游水位）设计洪水位 465.00m）校核洪水位 464.00m）正常尾水位 460.00m重力坝课程设计- 8 -）最高尾水位 465.00m（）溢洪道下

12、游水位）设计洪水位 462.20m）校核洪水位 463.45m1.4 电站建筑物基本数据本枢纽电站设三台轴流转浆式水轮机发电机组，每台装机容量为100千瓦。主厂房坝段长81m，安装间长52.4m。发电机层地面高度471.50m，尾水管高程434.60m。三个机组间设置出口断面为4.4 2m的两个排沙孔，孔口出口底高程为462.00m，洪水期电站仍发电运行，过流能力1000 m3/s计。二、 非溢流坝剖面设计剖面尺寸的确定查 SL 319-2005混泥土重力坝设计规范及课本水工建筑物则：1 坝顶高程：水库的静水位以上的超高=1%+式中 -防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m；-波高，m；1%-波浪中心线至校核洪水位的高差，m；