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四川大学本科毕业设计 顺场滩面板堆石坝设计
4.1.1枢纽布置的任务 ......................................................................................... 16 4.1.2枢纽布置的原则 ......................................................................................... 16 4.1.3枢纽建筑物的组成 ...................................................................................... 16 4.2 坝 型 选 择 ................................................................................................................... 17
5 面板堆石坝设计 ........................................................................................... 18
5.1坝顶高程设计 ................................................................................................................ 18 5.2坝顶构造 ........................................................................................................................ 18 5.3上下游坝坡 .................................................................................................................... 19 5.4 筑坝材料及坝体分区 .................................................................................................... 19 5.5混凝土面板设计 ............................................................................................................ 21 5.5.1面板厚度 .................................................................................................... 21 5.5.2面板分缝 .................................................................................................... 21 5.5.3面板混凝土设计及配筋 ............................................................................... 22 5.6趾板设计 ........................................................................................................................ 22 5.6.1 趾板的布置 ................................................................................................ 23 5.6.2 趾板结构设计 ............................................................................................ 23 5.6.3 趾板分缝及配筋 ........................................................................................ 23 5.7溢洪道设计 .................................................................................................................... 24 5.7.1引水渠 ........................................................................................................ 24 5.7.2控制段 ........................................................................................................ 24 5.7.3泄槽设计 .................................................................................................... 25 5.7.4消能防冲段设计 ......................................................................................... 27 5.8施工初步设计 ................................................................................................................ 27 5.8.1导流标准 .................................................................................................... 27 5.8.2导流方式 .................................................................................................... 29
6 重力坝设计 ................................................................................................... 31
6.1剖面设计 ........................................................................................................................ 31 6.1.1剖面设计原则 ............................................................................................. 31 6.1.2重力坝的基本剖面 ...................................................................................... 31 6.1.3重力坝的实用剖面 ...................................................................................... 31 6.1.4坝顶高程 .................................................................................................... 31 6.1.3坝顶宽度 .................................................................................................... 33 6.1.4非溢流坝最大坝高断面 ............................................................................... 33 6.2非溢流坝段稳定分析 .................................................................................................... 33 6.2.1重力坝稳定分析目的 .................................................................................. 33 6.2.2荷载组合 .................................................................................................... 34
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6.2.3沿坝基面的抗滑稳定分析 ........................................................................... 34 6.3溢流坝段设计 ................................................................................................................ 36 6.3.1溢流坝的工作特点和设计要点 .................................................................... 36 6.3.2溢流坝剖面设计 ......................................................................................... 37 6.3.3溢流坝段稳定分析 ...................................................................................... 41
7 方案比较 ....................................................................................................... 42 8 面板堆石坝深入设计 ................................................................................... 43
8.1趾板基础 ........................................................................................................................ 43 8.2止水设计 ........................................................................................................................ 44
参考文献 ............................................................................................................. 45 结束语 ................................................................................... 错误!未定义书签。
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1 前 言
1.1 面板堆石坝的发展
堆石坝从公元前两百多年的四川都江堰水利工程到现代的各水利枢纽都以“可充分利用当地天然材料、能适应不同的地质条件、施工方法比较简便”等优点著称。在相当长的一段时间内，堆石主要采用码砌或自高处向下抛填，再辅以压力水冲实的方法施工，著名的有四川狮子滩水电站大坝。20世纪60年代以后，坝体堆石的施工薄层填筑碾压代替了抛石填筑，其中混凝土面板堆石坝发展最为迅速，其中著名的有是墨西哥187m 的阿瓜米尔帕坝和中国178m 的天生桥一级坝。
中国的混凝土面板堆石坝起步较晚，第一座混凝土面板堆石坝柯柯亚坝坝高41.5m，建成于1982年，为方格式面板，但运用情况良好。中国156座面板堆石坝中，已建最高坝为233m水布垭坝。我国面板堆石坝发展过程中形成以下特点：①严格渗流控制②面板渗流量小及尽量减小面板裂缝③施工设备不断改进④止水材料的研制⑤建立起复合中国特点的导流设计⑥碾压砂浆护坡⑦堆石预沉降时间。
在“八五”期间，我国在高堆石坝方面解决几个关键的技术问题。如高堆石坝技术优化设计软件系统; 利用宽级配砾石土作高堆石坝防渗体的成套技术; 砼面板抗烈措施和接缝止水结构的合理形式; 土工离心模型试验技术; 堆石坝坝体堆石料供应规划仿真模拟软件系统和填筑压实质量无损检测技术;在堆石坝材料方面，我国在利用宽级配土料作防渗体方面也已取得重大进展，如四川境内大渡河上瀑布沟水电站，利用附近料场的宽级配砾石土作防渗土料。此外我国在混凝土面板施工工艺与高堆合坝离心模型试验研究上都有一定的成就。
国外研究方面，巴西的伊塔坝引入了一种改进型的混凝土路缘碾压机，可降低成本, 加快堆石表面的铺筑以便混凝土面板的浇筑。各国之间相互取长补短，共同促进着堆石坝的向前发展。
1.2 面板堆石坝的主要特点
1.2.1面板坝具有良好的抗滑稳定性
从面板坝的结构上来分析，坝体堆石全部在面板下游，水荷载作用于面板，整个堆石体重量及面板上部水重均在抵抗因水荷载作用所引起的水平推力。水荷载的水平推力大致为堆石体及部分水重的七分之一左右，而水荷载的合力在坝轴线以上传到地基中，有利于坝体的稳定。另一方面，分层碾压的堆石具有较高的密实度，从而提高了堆石的抗剪强度。
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再者，堆石具有较好的透水性，坝体堆石几乎不受渗流力的影响。已建造的面板坝，大多数设计时不作稳定分析，而是按照已建工程用类比法选定坝体坡度，基于上述原因，面板坝具有良好的稳定性。
1.2.2堆石坝具有良好的渗流稳定性
堆石体填筑一般采用“进占法”施工，即将料卸在已铺好的层面上，然后用推土机朝卸料前进方向推平，此时，大块石跌落在每层底部，而小块石及细料则滞留在每层的上部，充填表面坑洼及堆石体的空隙。每层石料出现分离，形成层状堆石。这种成层堆石除表面平整，有利于施工外，还具有较好的透水性，因为通过堆石体的渗流在水平方向比垂直方向容易，使堆石体不被水饱和，当施工期面板未被浇筑前坝体挡水时，可增强坝体的稳定性。成层堆石在通过振动碾压实以后，由于石块之间的相互挤压作用，石块之间紧密接触，形成一种骨架，承受堆石体的重量。组成骨架的堆石间相互接触面积小，产生很高的接触应力，从而使对时间产生很大的摩阻力，阻止骨架中的任一块岩石对其周围岩石作相对运动。这种使岩块保持稳定的摩阻力要比在渗流作用下、孔隙内水流的拖拽力大得多，即使存在于堆石体孔隙中而没有参与形成骨架的小石块、细粒及土状岩屑，可能会被渗透水流带走，但不会引起附加沉降。这种细粒碎屑被水流带走，下游坝趾暂时渗出浑水，但很快就会变清。这说明坝体堆石料在渗流作用下能保持良好的稳定性。 1.2.3面板坝具有良好的抗震性
面板坝就抵抗地震而言，具有很高的安全性。这是因为：①面板坝的堆石体具有良好的排水性能，整个堆石体一般处于无水的状态，不可能因地震而形成孔隙水压力，因而也就不存在堆石体强度降低的趋势而造成堆石体液化和坝坡失稳。由于堆石体已压实到密实状态，地震也只能使坝体产生一些微小的变形。②经过几次地震，混凝土面板坝也可以产生裂缝，引起漏水量增加，但这种漏水不会威胁坝体总的稳定性，因为渗过面板裂缝的漏水量因垫层反滤作用很容易得到控制，从而安全地渗过堆石体。
1.3 本设计的主要研究内容、思路及方法
1.3.1主要研究内容
（1）了解熟悉滩水利枢纽工程基本资料，借阅相关资料文献；
（2）水文水利计算：确定枢纽的等别、建筑物级别、以及洪水标准，计算绘制洪水过程线 ，水库的特征水位和特征高程。
（3）枢纽布置：进行枢纽的布置及坝型的论证，确定坝体、泄水建筑物的位置，在地形图上绘出枢纽布置方案草图；
（4）深入细部设计：对堆石坝的趾板、周边缝、垂直缝、各止水结构进行仔细设计；
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