溢洪道畢業(yè)設(shè)計(jì)-

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1、 內(nèi) 容 摘 要 筆架水庫(kù)位于四川省眉山市東坡區(qū)城東南方17公里處。由于當(dāng)?shù)睾恿鞒３Ｓ旰笤斐缮胶椋＝o農(nóng)作物和村鎮(zhèn)造成災(zāi)害，另外，當(dāng)雨量分布不均時(shí)，又易造成干旱現(xiàn)象，因此有關(guān)部門對(duì)本地區(qū)作了多次勘測(cè)規(guī)劃以開(kāi)發(fā)這里的水利資源。經(jīng)初步論證，該工程擬采用土石壩作為擋水建筑物，岸邊溢洪道作為泄水建筑物。 本文對(duì)土石壩的概念和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分析和研究，并對(duì)筆架水利樞紐擋、泄水建筑物進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：筆架水庫(kù) 土石壩 初步設(shè)計(jì) Abstract BiJia reservoir is located in DongPo district of MeiShan City，Si

2、Chuan province，17 kilometers to the southeast of the city. Because river there usually causes damage to thecrops and villages by the flash floods after rained, in addition, when the rainfall is not regular, it will be easy to cause drought, so the relevant departments have provided a large amount of

3、 surveys for this region to exploit waterpower resources. After generally demonstration,the project is proposed to use earth and rockfill dam as the water retaining structure, the shore spillway as the water release structure. This thesis is mainly to give a analysis and research to the concept and

4、 design requirements of earth and rockfill dam, and make a preliminary design for the water retaining structure and the water release structure. Key words: BiJia reservoir rockfill dam preliminary design 目錄 1基本資料 1 2水文 2 2.1氣象 2 2.2徑流 2 2.3洪水 4 2.4泥沙 9 2.5水位-面積及水位-庫(kù)容關(guān)系曲線 10

5、 3地質(zhì) 12 3.1地形地貌 12 3.2地層巖性 12 3.3地質(zhì)構(gòu)造及地震 14 3.4庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件 14 3.5壩區(qū)工程地質(zhì)條件及其評(píng)價(jià) 14 3.6天然建筑材料 15 4樞紐總體布置 16 4.1樞紐任務(wù) 16 4.2樞紐等別和建筑物級(jí)別 16 4.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 17 4.4壩型選擇 17 5土石壩設(shè)計(jì) 19 5.1壩址選擇 19 5.2壩型選擇 19 5.3土石壩基本剖面的擬定 21 5.4防滲體設(shè)計(jì) 22 5.5滲流分析計(jì)算 23 5.6抗滑穩(wěn)定分析 26 6溢洪道設(shè)計(jì) 28 6.1設(shè)計(jì)規(guī)范和依據(jù) 28 6.2溢洪道設(shè)計(jì)基本資料 28

6、 6.3溢洪道設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 29 7設(shè)計(jì)成果說(shuō)明 39 7.1文字成果 39 7.2圖紙成果 40 主要參考文獻(xiàn) 45 致謝 46 1基本資料 眉山市東坡區(qū)位于四川盆地成都平原西南邊緣，東經(jīng)10249′～10430′，北緯2930′～3016′，處于岷江中游和青衣江下游的扇形地帶，成都-樂(lè)山黃金走廊中段。北靠成都，南瞰樂(lè)山，東臨資陽(yáng)，西望雅安，是成都平原通聯(lián)川南、川西南、川西、云南的咽喉要地和南大門。 擬新建筆架水庫(kù)工程位于眉山市東坡區(qū)金花鄉(xiāng)長(zhǎng)山埂村（原筆架村），地理坐標(biāo)為東經(jīng)10354′09″～10354′59″，北緯2956′15″～2956′26″，距四

7、川省眉山市東坡區(qū)約東南方17公里，壩址處村村通公路，交通便利。 筆架水庫(kù)集雨面積0.1km2，補(bǔ)水渠長(zhǎng)0.42公里，平均坡降43.3‰，設(shè)計(jì)總庫(kù)容40萬(wàn)m3，最大壩高21.5米，死庫(kù)容0.3萬(wàn)m3，死水位421.75m，正常蓄水位433.55m，正常庫(kù)容37.6萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積0.12萬(wàn)畝，設(shè)計(jì)洪水位433.9m，校核洪水位434m，該水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼顧補(bǔ)充人畜引水、防洪的小（2）型水庫(kù)。樞紐由大壩、溢洪道、放水設(shè)施等幾個(gè)部分組成。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積0.12萬(wàn)畝，其中：新增0.09萬(wàn)畝，改善灌面0.03萬(wàn)畝。新建配套渠道11km，其中：骨干工程4km，田間工程7km。工程級(jí)別Ⅴ級(jí)，

8、主要建筑物級(jí)別為5級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)200年一遇。 由于集雨面積較小，水庫(kù)的來(lái)水除了天然降雨之外，主要依靠都江堰東風(fēng)渠金星支渠筆架斗渠引水。 工程建設(shè)是解決農(nóng)業(yè)干旱缺水和保護(hù)下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的需要。對(duì)進(jìn)一步提高和改善水庫(kù)灌區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活條件、增加農(nóng)民收入，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推進(jìn)灌區(qū)全面建設(shè)小康社會(huì)步伐將起到極其重要的作用。水庫(kù)建成后，保護(hù)下游人口0.15萬(wàn)人，保護(hù)耕地0.16萬(wàn)畝，保護(hù)村道2條5Km?？山鉀Q金花鄉(xiāng)川古村當(dāng)?shù)剞r(nóng)民0.12萬(wàn)人的生產(chǎn)生活用水以及0.03萬(wàn)頭大牲畜飲水。新增0.09萬(wàn)畝，改善灌面0.01萬(wàn)畝。 2水文 2.1氣

9、象 徑流筆架水庫(kù)工程區(qū)地處四川盆地邊緣，屬熱量資源較為豐富的亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)?？偟奶攸c(diǎn)是：氣候溫和、四季分明，冬無(wú)嚴(yán)寒、夏無(wú)酷暑，雨量充沛、水熱同步，霜雪稀少、干旱連年?？菟诮邓啃∈且淮筇卣髦?，季節(jié)性缺水較為嚴(yán)重，是造成長(zhǎng)山埂村灌溉、安全飲水水源短缺、保證率低的主要原因。 據(jù)1970 -2006年37年的氣象觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)：東坡區(qū)氣溫上，多年平均氣溫為17.30℃、極端最高氣溫37.0℃、最低-3.3℃，月平均氣溫7月最高26.20℃、1月最低6.58℃；在降水量上，具有年際變化較大，年內(nèi)分配不均的特點(diǎn)，降雨量年際變化大，最大年是最小年的2.2倍，年最大值為1691.70mm（19

10、66年），最小值768.90mm（1969年），一日最大降雨量284.3mm（1995年8月24日），一小時(shí)最大降雨量87.3mm（2005年6月30日），多年平均徑流深為482.10mm，多年平均蒸發(fā)量為786mm。雨季集中在每年6-9月，累計(jì)降水量739.61mm，占全年降水量的72.22%；多年平均年蒸發(fā)量1016.30mm；多年平均相對(duì)濕度82%；全年無(wú)霜期315天，年均霜日數(shù)7天；日照較少，屬弱光照區(qū)和輻射能低值區(qū)，多年平均日照時(shí)數(shù)1155小時(shí)，日照率26%，常年多云霧，光照主要集中在春夏兩季；多年平均風(fēng)速1.4m/s，主導(dǎo)風(fēng)向西北。 2.2徑流 2.2.1 徑流特征

11、年內(nèi)分配不均，暴雨多發(fā)生在6-9月，四個(gè)月降水量約占全年的72%，洪水由暴雨形成，暴雨洪水是典型的山溪洪水，洪水歷時(shí)較短，一般歷時(shí)為1-2天。年徑流由降水形成，所以徑流的年內(nèi)變化規(guī)律基本與降雨的年內(nèi)變化一致。 2.2.2徑流計(jì)算 水庫(kù)位于四川省眉山市東坡區(qū)金花鄉(xiāng)長(zhǎng)山埂村，由于工程河段上無(wú)水文站，無(wú)法通過(guò)流量資料直接推求壩址處年徑流，根據(jù)東坡區(qū)1970-2006年37年實(shí)測(cè)平均降雨資料（見(jiàn)圖2-1），可得東坡區(qū)的多年實(shí)測(cè)平均降雨量為1028.7mm，查《四川省水文手冊(cè)》【1】得多年平均徑流系數(shù)a=0.45，可計(jì)算多年實(shí)測(cè)徑流深為462.9mm。查《四川省水文手冊(cè)》得多年平均降雨量為1025m

12、m，查得多年平均徑流深為455mm，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較接近可用于本次設(shè)計(jì)。 多年平均流量Q0=0.000317HF，可得多年平均流量為0.015m3/s。 圖2-1 年均降雨量 2.2.3 設(shè)計(jì)徑流年內(nèi)分配 根據(jù)《四川省水文手冊(cè)》附圖 “多年平均徑流深等值線圖”可得項(xiàng)目區(qū)多年平均徑流深為H=455mm。根據(jù)附圖“年徑流變差系數(shù)CV等值線圖”可得變差系數(shù)CV=0.34。按照《四川省水文手冊(cè)》規(guī)定，全省一律采用CS=2CV，一般小型水利水電工程的水文計(jì)算，通常采用保證率20%、50%、80%，運(yùn)用于本工程。查表可得設(shè)計(jì)頻率的皮爾遜III型曲線模比系數(shù)KP值，通過(guò)計(jì)算可得設(shè)計(jì)年

13、凈流量W20%=16.18萬(wàn)方，W50%=12.23萬(wàn)方，W80%=9.05萬(wàn)方。(取F=0.28km2) W=0.1FR（萬(wàn)方）。 根據(jù)《四川省水文手冊(cè)》的“年徑流內(nèi)分配分區(qū)圖”，項(xiàng)目區(qū)屬于5區(qū)川西平原區(qū)第2類，因此，降相應(yīng)的年設(shè)計(jì)年凈流量按模型分配百分?jǐn)?shù)分配后得到設(shè)計(jì)斷面的徑流年內(nèi)分配過(guò)程，見(jiàn)表2-1。 表2-1 筆架水庫(kù)徑流年內(nèi)分配（萬(wàn)m3） 頻率（%） 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年 20 0.040 0.064 0.029 0.381 0.243 0.381 0.942

14、 1.918 1.208 0.329 0.162 0.081 5.78 50 0.087 0.048 0.074 0.131 0.135 1.005 1.564 0.612 0.201 0.345 0.109 0.057 4.37 80 0.032 0.029 0.006 0.003 0.149 0.139 1.095 0.401 0.743 0.297 0.246 0.090 3.23 2.3洪水 2.3.1 暴雨 筆架水庫(kù)的洪水有暴雨形成，洪水發(fā)生的時(shí)間與暴雨相應(yīng)。年最大流量在6～9月，據(jù)調(diào)查洪水多發(fā)生于7月。暴雨

15、洪水是典型的山溪洪水，洪水歷時(shí)較短，陡漲陡落，洪水過(guò)程為單峰，一般歷時(shí)不到1天。 2.3.2 洪水標(biāo)準(zhǔn) 筆架水庫(kù)庫(kù)容為40萬(wàn)方是?。?）型水庫(kù)，根據(jù)水利水電工程樞紐的等別、水工建筑物的級(jí)別及水庫(kù)工程水工建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)，確定大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇（P=5%）洪水設(shè)計(jì)，200年一遇（P=0.5%）洪水校核，溢洪道消能防沖洪水采用10年一遇（10%）。 2.3.3 設(shè)計(jì)暴雨 由于筆架水庫(kù)所在地區(qū)屬于無(wú)資料地區(qū)，本次設(shè)計(jì)采用《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》【2】（2011年）（以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）等值線法推求設(shè)計(jì)暴雨，用推理公式法推求設(shè)計(jì)洪水。 ①水庫(kù)流域特征值 特征值流域

16、面積F、長(zhǎng)度L、坡降J在1:10000航測(cè)圖上量取計(jì)算得到，詳見(jiàn)表2-2。 表2-2 筆架水庫(kù)壩址以上特征值計(jì)算成果 F(km2) L(km) J(‰) 0.1 0.42 43.3 ②設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨 查《手冊(cè)》該地區(qū)年最大1/6小時(shí)，1小時(shí)，6小時(shí)，24小時(shí)暴雨均值及其統(tǒng)計(jì)參數(shù)Cv（變差系數(shù)），對(duì)應(yīng)皮爾遜III型曲線模比系數(shù)Kp值表（《手冊(cè)》附表六上查出相應(yīng)的Cv值和Cs=3.5Cv的Kp值），具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2-3。 表2-3 筆架水庫(kù)不同歷時(shí)暴雨設(shè)計(jì)值 時(shí)段 （mm） Cv Cs/Cv Kp（0.5%） Kp(5.0%) Kp (10.0%)

17、 1/6h 19 0.32 3.5 2.06 1.57 1.40 1h 52.5 0.35 3.5 2.29 1.67 1.47 6h 87 0.47 3.5 2.79 1.88 1.60 24h 128 0.6 3.5 3.34 2.09 1.72 通過(guò)《手冊(cè)》公式得出設(shè)計(jì)頻率年最大1/6小時(shí)，1小時(shí)，6小時(shí)，24小時(shí)暴雨量H，成果見(jiàn)表2-4。 表2-4 筆架水庫(kù)不同歷時(shí)設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算成果表 P(％) H1/6(mm) H1(mm) H6(mm) H24(mm) 0.5 35.02 114.5 228.78 384

18、.1 5 26.69 83.5 154.16 240.35 10 23.8 73.5 131.2 197.8 2.3.4設(shè)計(jì)洪水 根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算成果，使用《手冊(cè)》推理公式推求設(shè)計(jì)洪水?；竟綖椋? 式中：Q——最大流量，m3/s； ψ——洪峰徑流系數(shù)； s——暴雨雨力，mm/h； τ——流域匯流時(shí)間，h； n——暴雨公式指數(shù)； F——流域面積，km2。 其中洪峰徑流系數(shù)ψ的計(jì)算公式【3】為： 當(dāng)時(shí) ψ=1- ； 當(dāng)時(shí) ψ= ； 式中：——產(chǎn)流歷時(shí) ； —— 內(nèi)地表的平均入滲能力； ——暴雨遞減指數(shù)； ——1h的設(shè)計(jì)平均雨量

19、，亦稱雨力，單位mm/h； 根據(jù)地區(qū)區(qū)域情況使用《手冊(cè)》中公式計(jì)算產(chǎn)匯流參數(shù)如下： 產(chǎn)流參數(shù)；（ Cr=0.18，Cs=0.35Cr） 流域特征系數(shù)： 匯流參數(shù)： 根據(jù)暴雨計(jì)算成果由《手冊(cè)》推理公式法計(jì)算出的設(shè)計(jì)洪水各參數(shù)見(jiàn)表2-5。 表2-5 推理公式參數(shù) P(％) θ m n Sp τ。 μ Ψ τ 0.5 2.127 0.467 0.399 120.225 0.491 11.523 0.921 0.503 5 2.127 0.467 0.414 87.675 0.535 9.813 0.905 0.551 10

20、 2.127 0.467 0.419 77.175 0.554 9.293 0.897 0.572 根據(jù)設(shè)計(jì)暴雨計(jì)算成果，使用《手冊(cè)》推理公式推求設(shè)計(jì)洪水。 最大流量： 根據(jù)所選取的產(chǎn)匯流計(jì)算參數(shù)，用上述公式計(jì)算出各頻率設(shè)計(jì)洪峰流量。筆架水庫(kù)各設(shè)計(jì)頻率洪峰流量見(jiàn)表2-6。 表2-6 筆架水庫(kù)壩址以上設(shè)計(jì)洪水 P(%) 0.5 5 10 Q(m3/s) 4.05 2.83 2.41 2.3.5校核 根據(jù)《手冊(cè)》規(guī)定，用所求的最大流量Q反求m′值， 看m′值與前面所求的匯流參數(shù)m是否十分相近，兩者應(yīng)十分接近，若不是則需要重新進(jìn)行校核計(jì)算。 校核參數(shù)：

21、 經(jīng)計(jì)算m′=0.504，與前面m值基本一致。 2.3.6設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 按《手冊(cè)》中東部地區(qū)單峰洪水（1）過(guò)程線概化模型，利用求得的設(shè)計(jì)洪峰流量及洪水總量按峰量控制放大推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線。見(jiàn)表2-7，圖2-2。 表2-7 筆架水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算 校核洪水（P=0.5%） 設(shè)計(jì)洪水（P=5%） t(h) Qt(m3/s) t(h) Qt(m3/s) 0.000 0.039 0.000 0.039 0.636 0.242 0.554 0.180 0.827 0.444 0.721 0.322 1.082 0.849 0.943 0.604 1.

22、273 1.659 1.109 1.169 1.591 2.468 1.386 1.734 1.973 3.278 1.719 2.298 2.386 3.885 2.079 2.722 2.864 4.088 2.495 2.863 3.118 3.885 2.717 2.722 3.468 3.278 3.022 2.298 3.946 2.468 3.438 1.734 4.582 1.659 3.992 1.169 5.696 0.849 4.963 0.604 6.682 0.444 5.822 0

23、.322 7.573 0.242 6.598 0.180 9.864 0.039 8.594 0.039 圖2-2 筆架水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 2.3.7施工設(shè)計(jì)洪水 根據(jù)施工要求，需提供筆架水庫(kù)施工期分期洪水。洪水標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇或5年一遇。 設(shè)計(jì)流域無(wú)實(shí)測(cè)流量資料。本次設(shè)計(jì)收集到東坡區(qū)岳溝河水利防洪工程設(shè)計(jì)資料，該資料已通過(guò)相關(guān)部門審查，該資料中提供了眉山伏龍站的分期設(shè)計(jì)洪水成果，見(jiàn)表2-8。 結(jié)合暴雨洪水特性分析可知，河流洪水隨降雨變化，有明顯的季節(jié)性，每年5月進(jìn)入汛期前過(guò)渡期，洪水量級(jí)顯著增大，6～9月為主汛期，10月為汛后過(guò)渡期，11月至翌年2月為穩(wěn)

24、定的推水期。根據(jù)洪水年內(nèi)變化規(guī)律，結(jié)合施工要求，將全年劃分為12～3、4、5、6～9、10、11月共7個(gè)時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。主汛期（6～9月）采用年最大洪峰流量計(jì)算成果，其余各分期按枯水期及汛前、汛后過(guò)渡期采用水文比擬法，將伏龍站分期洪水成果按集水面積比的n次方移至核桃堰水庫(kù)，枯水期n=1，汛前、汛后過(guò)渡期n=0.8。筆架水庫(kù)分期洪水計(jì)算成果見(jiàn)表2-9，介于洪水的隨機(jī)性，分期設(shè)計(jì)洪水成果應(yīng)提前或錯(cuò)后10天使用，以策安全。 表2-8 伏龍站分期洪水成果表 分期 月份 各頻率設(shè)計(jì)值（m3/s） 備注 P=10% P=20% 枯水期 12～翌年3月 11.0 8

25、.0 伏龍站控制集水面積271km2 過(guò) 渡 期 汛前 4月 66.0 38.0 5月 80.0 45.0 汛后 10月 54.0 32.0 11月 26.0 18.0 表2-9 筆架水庫(kù)分期洪水計(jì)算成果表 分期 月份 各頻率設(shè)計(jì)值（m3/s） P=10% P=20% 枯水期 12～翌年3月 0.004 0.003 過(guò) 渡 期 汛前 4月 0.044 0.025 5月 0.053 0.03 汛后 10月 0.036 0.021 11月 0.017 0.012 2.4泥沙 工程附近無(wú)實(shí)測(cè)泥沙資料，

26、故泥沙計(jì)算采用《四川省水文手冊(cè)》規(guī)定的公式計(jì)算。根據(jù)《四川省水文手冊(cè)》多年平均侵蝕模數(shù)等值線圖，查得設(shè)計(jì)流域的多年平均侵蝕模數(shù)為480t/km2，壩址以上流域面積為0.1km2，由下列計(jì)算得設(shè)計(jì)流域的懸移質(zhì)年輸沙量為48t?；竟綖椋? 式中：G ——懸移質(zhì)年輸沙量（噸）； ——懸移質(zhì)年輸沙模數(shù)（t/km2）； F ——集水面積（km2）。 推移質(zhì)泥沙采用占懸移質(zhì)泥沙的比例系數(shù)法推求，本工程所在區(qū)域?qū)儆谏角饏^(qū)，所以本工程推移質(zhì)泥沙按懸移質(zhì)輸沙量的15%估算，壩址推移質(zhì)輸沙量7.2t。年輸沙總量為懸移質(zhì)輸沙量與估算的推移質(zhì)輸沙量之和，總輸沙量55.2t。 水

27、庫(kù)泥沙年平均淤積總量為： 式中：——水庫(kù)泥沙年平均淤積總量（m3）； ——水庫(kù)泥沙淤積容重（取1.3 t/m3）； ——推移質(zhì)占懸移質(zhì)泥沙的百分率。 計(jì)算得水庫(kù)泥沙年平均淤積總量為42.46 m3。 2.5水位-面積及水位-庫(kù)容關(guān)系曲線 筆架水庫(kù)的水位-面積及水位-庫(kù)容關(guān)系曲線由1:500的實(shí)測(cè)庫(kù)區(qū)地形圖量取得。見(jiàn)表2-10，圖2-3、2-4。 表2-10 筆架水庫(kù)水位~面積~庫(kù)容曲線表 水位（m） 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 面

28、積(萬(wàn)m2) 0 0.8 1.1 1.5 1.9 3 3.3 3.6 3.9 4.1 4.5 4.7 4.9 5.11 庫(kù)容(萬(wàn)m 3) 0 0.4 1.35 2.65 4.35 6.8 9.95 13.4 17.2 21.15 25.45 30.05 34.85 40 圖2-3 筆架水庫(kù)水位~面積曲線圖 圖2-4 筆架水庫(kù)水位~庫(kù)容曲線 3地質(zhì) 3.1地形地貌 東坡區(qū)在地形上屬總崗山（西部）和龍泉山（東部）前緣所挾持的岷江河谷平原（中部）地形中極小的一部分，低山、丘

29、陵、平原為基本地形。岷江由北而南縱貫全區(qū)，其平原為地勢(shì)最低處；東西兩側(cè)丘陵、低山，為地勢(shì)較高和最高部位；臺(tái)地為其間過(guò)渡地形。因此，總體地勢(shì)由河谷向兩側(cè)漸次增高，最高點(diǎn)位于西部低山萬(wàn)勝鎮(zhèn)繁榮村與蒲江交界的大梧樹(shù)，海拔948.5m，最低點(diǎn)位于南部永壽鎮(zhèn)岷江閥子渡河心，海拔391.4m，相對(duì)高差557.1m。東部丘陵最高點(diǎn)位于南部柳圣鄉(xiāng)蓮花村桐子嶺，海拔561m，與全區(qū)最低點(diǎn)比僅高169.6m，與最高點(diǎn)比則低387.5m。 3.2地層巖性 工區(qū)內(nèi)主要出露地層為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）、第四系上更新統(tǒng)（Q4）和第四系人工堆積層（Q4ml）。根據(jù)沉積旋回，可將水庫(kù)區(qū)地層由老至新分別描述如下： 1

30、 白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）：棕紅色粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖互層，厚度400～700m。廣泛分布在工程區(qū)。 2 第四系殘坡堆積層（Q4el+dl）：主要黃褐色粘土，層厚為0m～5m，分布于山前臺(tái)地。 3 第四系坡崩積、坡積堆積層（Q4col+el）：主要為粘土夾塊石，結(jié)構(gòu)松散，層厚為0m～3.0m，分布于坡腳、臺(tái)地、緩坡。 4 第四系沖、洪積堆積層（Q4al+pl）：主要為砂土、亞砂土、粘土、亞粘土夾砂卵礫石透鏡體組成，厚3m～70m，分布沖積扇平原。 5 第四系人工堆積層（Q4ml）：主要為素填土和耕土，系筑壩時(shí)堆積而成，黃褐色、紫紅色粘土，密實(shí)、稍濕、可塑。局部含少量角礫和碎石

31、，回填時(shí)間已久，厚度為0.5～26.1m。各實(shí)驗(yàn)成果如下表所示： 表3-1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果表 巖土名稱 頻數(shù) (次) 范圍值 （擊） 平均值 （擊） 標(biāo)準(zhǔn)差 （σ） 變異系數(shù) （δ） 修正系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)值 （擊） 粘土 13 5.7～7 6.38 0.497 0.078 0.934 5.96 表3-2 粘土土工試驗(yàn)成果表 指 標(biāo) 項(xiàng) 目 頻數(shù) n 范圍值 平均值 φm 標(biāo)準(zhǔn)差 σf 變異 系數(shù) δ 修正 系數(shù) ψi 修正值φk 含

32、水率ω（％） 8 21.5～29.2 24.350 3.046 0.125 1.085 26.408 土粒比重Gs 8 2.71～2.73 2.720 0.009 0.003 0.998 2.714 孔隙比e 4 0.642～0.713 0.671 ―― ―― ―― ―― 塑限ωP（%） 4 18.5～20.5 19.050 ―― ―― ―― ―― 液限ωL（%） 4 29.7～32.5 30.725 ―― ―― ―― ―― 塑性指數(shù)IP 4 11.1～12.2 11.67

33、5 ―― ―― ―― ―― 液性指數(shù)IL 4 0.26～0.33 0.300 ―― ―― ―― ―― 壓縮系數(shù)αvo.1~0.2(MPa-1) 4 0.26～0.4 0.308 ―― ―― ―― ―― 壓縮模量ES（MPa） 4 4.3～6.4 5.600 ―― ―― ―― ―― 內(nèi)聚力C（kPa） 4 27.14～39.06 34.838 ―― ―― ―― ―― 內(nèi)摩擦角Ф（） 4 16.72～20.82 18.237 ―― ―― ―― ―― 表3-3 中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖物

34、理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 項(xiàng) 目 指 標(biāo) 范圍值 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 變異系數(shù) 修正系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)值 天然含水率W0%) 4.3～6.7 5.417 0.926 0.171 0.859 4.652 天然密度ρ（g/cm3） 2.43～2.58 2.477 0.057 0.023 0.981 2.430 抗壓強(qiáng)度(MPa) 天然抗壓強(qiáng)度 8.63～16.4 12.050 3.418 0.284 0.766 9.228 干抗壓強(qiáng)度 20.68～49.97 38.160 11.127 0.292

35、 0.759 28.974 飽和抗壓強(qiáng)度 3.31～7.86 5.587 1.924 0.344 0.716 3.998 軟化系數(shù)η 0.1～0.2 0.152 0.042 0.278 0.771 0.117 根據(jù)試驗(yàn)資料和區(qū)域地質(zhì)資料，中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖內(nèi)聚力C取0.6MPa，內(nèi)摩擦角Φ取40度。 3.3地質(zhì)構(gòu)造及地震 東坡區(qū)地質(zhì)構(gòu)造屬新華夏系第三沉降帶中四川沉降褶皺帶中極小一部分，主要構(gòu)造形跡為走向北北東—北東的熊坡背斜、鹽井溝背斜、三蘇背斜、眉彭向斜，里仁向斜及其成生的斷層和節(jié)理裂隙。 根據(jù)資料，東坡區(qū)自中更新世以來(lái)，新構(gòu)造

36、運(yùn)動(dòng)升降幅度在減小，因此從總體上講新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)東坡區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育的影響和控制是一個(gè)漸變的、由量的積累到質(zhì)的突變的一個(gè)緩慢的過(guò)程。它在塑造以西山為主的山、丘地形差異中就為東坡區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育提供了必要的地形條件。 據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》【4】（ GB18306-2001）壩址區(qū)地震動(dòng)參數(shù)加速度為0.10g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。 3.4庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件 3.4.1滲漏條件 壩址位于成都平原邊緣地帶，屬低山淺丘區(qū)，岸坡為坡?tīng)睿匦纹露容^緩。庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，工程區(qū)內(nèi)主要出露地層為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）棕紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層、第四系上更新統(tǒng)（Q4）黃色粘土。 巖體中裂

37、隙不發(fā)育，巖石透水性弱，庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層構(gòu)造形跡，不存在鄰谷滲漏問(wèn)題。因此，庫(kù)區(qū)不存在水庫(kù)滲漏問(wèn)題。 3.4.2水庫(kù)浸沒(méi) 筆架水庫(kù)正常蓄水位高程為433.7m，水庫(kù)蓄滿水后高程大概早433.7～434.3之間可能存在浸沒(méi)，經(jīng)實(shí)地勘查，該范圍內(nèi)為山體，不存在淹沒(méi)問(wèn)題。 庫(kù)區(qū)地下水位埋藏深，水庫(kù)蓄水后不會(huì)抬高地下水位到地表附近，通過(guò)多年運(yùn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水庫(kù)不存在浸沒(méi)問(wèn)題。 3.4.3庫(kù)岸穩(wěn)定 水庫(kù)巖坡主要由緩傾角產(chǎn)出的軟硬相間巖層組成，坡角陡，不存在岸坡再造問(wèn)題。 3.5壩區(qū)工程地質(zhì)條件及其評(píng)價(jià) 3.5.1 大壩工程地質(zhì)條件及其評(píng)價(jià) （一）壩體土料的物理力學(xué)特性 本水庫(kù)為均質(zhì)土

38、壩，土料為黃色粘土，填土均勻密實(shí)，巖土滲透性分級(jí)屬弱透水性土類（K< 10-5m/s）。 （二）滲漏 1、壩體滲漏 （1）根據(jù)我的計(jì)算結(jié)果，三種計(jì)算工況：正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位在下游無(wú)水時(shí)，計(jì)算浸潤(rùn)線均在合理位置。 （2）三種工況下通過(guò)壩體的單寬滲流量很小，壩體不存在大的滲漏問(wèn)題。 2、壩基、壩肩滲漏 壩基為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）棕紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層，根據(jù)水庫(kù)運(yùn)行觀測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)勘察，壩基未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象；壩肩坡體寬厚，不存在繞壩滲漏現(xiàn)象。 3.5.2 壩肩工程地質(zhì)條件及其評(píng)價(jià) 壩址處左、右壩肩均出露白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）棕紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層

39、，穩(wěn)定且不存在繞壩滲漏。 3.5.3 溢洪道工程地質(zhì)條件及其評(píng)價(jià) 溢洪道出露白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）棕紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層，工程地質(zhì)條件較好。根據(jù)鉆探顯示和地質(zhì)調(diào)查，中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖埋深較淺約3.5m。（根據(jù)試驗(yàn)資料和區(qū)域地質(zhì)資料，中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖內(nèi)聚力C取0.6MPa，內(nèi)摩擦角Φ取40度。） 3.6天然建筑材料 土石壩因其諸多優(yōu)勢(shì)逐漸發(fā)展成為世界上壩工建設(shè)中發(fā)展最快的壩型,并在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工當(dāng)中,逐漸形成了采用礫質(zhì)粘土來(lái)代替純粘土作為心墻料的土石心墻壩。由天然礫質(zhì)粘土或粘土和礫石按照一定比例摻合而成的礫質(zhì)粘土經(jīng)碾壓后一般均可獲得較高的密度及強(qiáng)度、較低的壓縮性,同時(shí)仍具

40、有較好的防滲性能和施工性能,極大地彌補(bǔ)了純粘土心墻土石壩的缺陷【5】。 選定岷江河砂石料場(chǎng)，運(yùn)距24Km,累計(jì)儲(chǔ)量：砂10104 m3，卵礫石12104 m3。其砂粒度中等，含泥量、云母含量、有機(jī)質(zhì)含量等均符合砼細(xì)骨料的技術(shù)規(guī)范要求，其礫樣試驗(yàn)結(jié)果與砼用細(xì)骨料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)關(guān)系表如下：比重2.67g/cm3（＞2.55），干松溶重γd=16.1KN/m3（＞15），孔隙率38.6%（＜40%），云母含量微量（＜1%），含泥量4.5%（＜5%），活性骨料含量無(wú)，硫酸鹽及硫化物含量少許，有機(jī)質(zhì)含量合格，粒度：粒變模數(shù)2.21（2.5～3.5為宜），平均粒徑0.39（0.36～0.50為宜）。年產(chǎn)量

41、超過(guò)8104 m3；卵礫石儲(chǔ)量亦相當(dāng)豐富，其成分以灰?guī)r、砂巖、巖漿巖為主，軟弱顆粒含量很小，圓狀，分選性較，級(jí)配合適，粒徑最大15cm左右，厚度3～8m，地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)6104 m3。 4樞紐總體布置 4.1樞紐任務(wù) 筆架水庫(kù)位于眉山市東坡區(qū)金花鄉(xiāng)川古村8組，集雨面積1.8平方公里，設(shè)計(jì)總庫(kù)容40萬(wàn)方，最大壩高15米，死庫(kù)容2萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積0.12萬(wàn)畝，該水庫(kù)是一座以灌溉為主，均有防洪、養(yǎng)殖等功能的?。ǘ┬退畮?kù)。樞紐由大壩、溢洪道、放水設(shè)施組成。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積0.1萬(wàn)畝，其中：新增0.09萬(wàn)畝，改善灌面0.01萬(wàn)畝。新建配套渠道11km，其中：骨干工程4km，田

42、間工程7km。水庫(kù)需占地50畝，拆遷人口2戶7人。 工程建設(shè)是解決農(nóng)業(yè)干旱缺水和保護(hù)下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的需要。對(duì)進(jìn)一步提高和改善水庫(kù)灌區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活條件、增加農(nóng)民收入，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推進(jìn)灌區(qū)全面建設(shè)小康社會(huì)步伐將起到極其重要的作用。 4.2樞紐等別和建筑物級(jí)別 4.2.1水庫(kù)建筑物組成 筆架水庫(kù)工程由水庫(kù)樞紐（大壩、溢洪道和放水設(shè)施）和渠系二大工程組成。水庫(kù)樞紐工程包括大壩、溢洪道及放水設(shè)施、庫(kù)內(nèi)提灌站等建筑物；渠系工程為新建配套渠道12km（骨干工程4km，田間工程8km）及建筑物140處。 4.2.2工程規(guī)模 根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》【6】以及該

43、工程的一些指標(biāo)確定工程規(guī)模如下： 1）各效益指標(biāo)等別：根據(jù)設(shè)計(jì)樞紐灌溉面積為0.12萬(wàn)畝，小于0.5萬(wàn)畝，，屬于?。ǘ┬退畮?kù)規(guī)模，屬V等工程；根據(jù)總庫(kù)容為40萬(wàn)m3，在0.01～0.001億m3，屬V等工程。 2）水庫(kù)樞紐等別：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對(duì)具有綜合利用效益的水電工程，各效益指標(biāo)分屬不同等別時(shí)，整個(gè)工程的等別應(yīng)按其最高的等別確定，故本水庫(kù)樞紐為V等工程。 3）水工建筑物的級(jí)別：根據(jù)水工建筑物級(jí)別的劃分標(biāo)準(zhǔn)，V等工程的主要建筑物為5級(jí)水工建筑物，該水庫(kù)是一座?。ǘ┬退畮?kù),所以本樞紐中的大壩、溢洪道、放水設(shè)施、均為5級(jí)水工建筑物。 4.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 4.3.1工程等別： 根據(jù)《防洪

44、標(biāo)準(zhǔn)》【7】GB50201-94有關(guān)規(guī)定，水庫(kù)總庫(kù)容40萬(wàn)方，工程為小(2)型工程，工程等級(jí)為V等，主要建筑物為5級(jí)建筑物，次要建筑物為5級(jí)。 4.3.2水庫(kù)規(guī)劃資料： 1)正常蓄水位：433.55m； 2)設(shè)計(jì)洪水位：433.90m； 3)校核洪水位：434.00m； 4)死水位：426.00 m； 5)總庫(kù)容：40萬(wàn) m3； 6)死庫(kù)容：2萬(wàn)m3； 7)興利庫(kù)容33萬(wàn)m3 ； 8)設(shè)計(jì)灌溉面積0.12萬(wàn)畝； 4.4壩型選擇 4.4.1 擋水建筑物型式的選擇： 擋水建筑物型式的選擇關(guān)系到整個(gè)地形的工程量、投資的工期，除筑壩材料是壩型選擇的主要因素外，還要根據(jù)地

45、形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理方案、抗震要求等各種因素進(jìn)行研究比較，最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。 工程中主要的擋水建筑物型式有重力壩、拱壩、土石壩，現(xiàn)對(duì)各種壩型進(jìn)行比較【8】： 1）由于拱壩剖面較薄，壩體幾何形狀復(fù)雜。因此，對(duì)于施工質(zhì)量、筑壩材料強(qiáng)度和防滲要求等都較重力壩嚴(yán)格。建拱壩理想的地形應(yīng)是左右岸對(duì)稱，呈“V”字型，岸坡平順無(wú)突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。壩肩兩岸山體要有足夠的巖體支撐，以保證壩體的穩(wěn)定?？傊?，拱壩的設(shè)計(jì)、施工較復(fù)雜，費(fèi)用較高。 2）盡管重力壩有安全可靠，對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在以下一些缺點(diǎn)： （1）壩體剖面尺寸大，材料用量

46、多。 （2）壩體應(yīng)力較低，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。 （3）壩體與地基接觸面積大，相應(yīng)壩底揚(yáng)壓力大，對(duì)穩(wěn)定不利。 （4）壩體體積大，由于施工期混凝土的水化熱和硬化收縮，將產(chǎn)生不利的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力。因此，在澆筑混凝土?xí)r，需要有較嚴(yán)格的溫度控制措施。 3）土石壩包括均質(zhì)壩、混凝土斜墻壩、面板堆石壩、混凝土心墻壩、粘土心墻壩、粘土斜墻壩等，土石壩具有的優(yōu)勢(shì)如下： （1）可以就地、就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外界運(yùn)輸量。 （2）能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。 （3）大容量、多功能、高效率施工機(jī)械的發(fā)展，提高了土石壩的施工質(zhì)量，加快了進(jìn)度，降低了造價(jià)，促進(jìn)了高土石

47、壩建設(shè)的發(fā)展。 （4）由于巖土力學(xué)理論、試驗(yàn)手段和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，提高了大壩分析計(jì)算的水平，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度，進(jìn)一步保障了大壩設(shè)計(jì)的安全可靠性。 （5）高邊坡、地下工程結(jié)構(gòu)、高速水流【9】消能防洪等土石壩配套工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的綜合發(fā)展，對(duì)加速土石壩的建設(shè)和推廣也起到了重要的促進(jìn)作用。 綜合以上各因素以及工程區(qū)的地形、地質(zhì)、建筑材料、氣候、施工和工程量、投資等條件，該地區(qū)適宜建土石壩。 4.4.2泄水建筑物的選擇物 土石壩最適合采用岸邊溢洪道進(jìn)行泄洪，本工程采用正槽式溢洪道泄洪，泄水槽與堰上水流方向基本一致，水流平順，泄洪能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠，適用于各種水頭和流量。

48、 5土石壩設(shè)計(jì) 5.1壩址選擇 根據(jù)筆架水庫(kù)的地形、來(lái)水條件和蓄水量等因素選擇壩址。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，目前有兩個(gè)壩址可供選擇，第一個(gè)是在黃蓮沖西南方向最狹窄的部位，稱為壩1；第二個(gè)壩址是在黃蓮沖西南方向，在壩1下游約100m的位置，稱為壩2。 壩址1、壩址2達(dá)到正常蓄水位時(shí)壩寬分別為144m、160.7m，溝谷谷底均為坡、洪積堆積物，厚度相近，下伏基巖為粉砂質(zhì)泥巖，溝谷兩岸均分布厚度較大的砂巖，呈夾層狀產(chǎn)出，兩壩線風(fēng)化卸荷相似，巖層產(chǎn)狀偏緩，均傾下游偏右岸，順層局部發(fā)育軟弱夾層，其余地質(zhì)條件類似。 壩1是筆架水庫(kù)最狹窄的地段，在這個(gè)位置修筑大壩可縮短大壩長(zhǎng)度，節(jié)約材料，并且由于大壩長(zhǎng)度

49、縮短，減少了大壩的施工難度，客觀上提高了大壩的安全性。與壩1相比，壩2的地勢(shì)相對(duì)開(kāi)闊，并且增大了水庫(kù)的集雨面積。但這增加了大壩的長(zhǎng)度，耗費(fèi)更多的材料，增加了施工難度。綜合兩種方案的優(yōu)劣勢(shì)，選取壩1作為優(yōu)選壩址。 5.2壩型選擇 （1）粘土心墻壩 大壩主體采用土石填筑結(jié)構(gòu)，上游采用C20混凝土預(yù)制塊護(hù)坡。粘土心墻壩頂高程434.50m，最低壩基開(kāi)挖高程412.89m，最大壩高21.5m，壩頂設(shè)C20砼路面，壩頂寬5m，壩頂長(zhǎng)144m。下游壩坡為1：3。下游設(shè)反濾過(guò)度料，反濾層頂高程為421.00m，棱體下游坡為1：1.6。粘土心墻上下游坡比為1：0.25。 壩體自上游至下游采用C20混凝

50、土預(yù)制塊護(hù)坡，厚8cm，砂礫石墊層區(qū)厚20cm，粘土心墻兩側(cè)鋪設(shè)50cm厚過(guò)度料粗砂，下游石碴區(qū)為砂巖石碴填筑，排水棱體采用干砌塊石填筑。壩體下游采用C15砼格柵草皮護(hù)坡。 大壩左岸設(shè)溢洪道，溢流堰為寬頂堰，堰寬3m，堰頂高程433.55m，溢洪道邊墻高1m，全長(zhǎng)98.70m。 以砂礫料作為壩殼，以粘土料作為防滲體設(shè)在壩剖面中部做心墻。與斜墻相比工程量較小，適應(yīng)不均勻變形、抗震性能都較好，土料在總方量中所占比重不大，施工受氣候和季節(jié)影響也不大。 放水涵管位于大壩壩身右側(cè)，距大壩最右側(cè)距離34m，為鋼筋混凝土涵臥管型式。 （2）均質(zhì)壩 壩體材料單一，施工簡(jiǎn)單，上游采用漿砌卵石作防滲。均

51、質(zhì)壩壩頂高程434.50m，最大壩高21.5m，壩頂設(shè)C20砼路面，壩頂寬5m，大壩壩長(zhǎng)144m。下游設(shè)馬道。馬道高程為427.00m，馬道寬2m，馬道頂鋪設(shè)C20砼路面。上下游壩坡均為1：3，壩基開(kāi)挖最低高程為421.00m。大壩上游死水421.75m，以下采用利用料進(jìn)行壓重。 整個(gè)壩體起防滲左右并保持自身的穩(wěn)定，土料場(chǎng)在壩址附件選取。壤土的滲透系數(shù)為3.0110-6cm/s，遠(yuǎn)小于滲透系數(shù)，滿足大壩的防滲條件。但壩坡較緩，剖面大，大壩土料受氣候影響大，壩體空隙水壓力大。 大壩左岸設(shè)開(kāi)敞式溢洪道，堰寬3m，堰頂高程433.55m，溢洪道邊墻高1m，全長(zhǎng)98.7m。 放水設(shè)施位于庫(kù)區(qū)內(nèi)上

52、游左岸，為鋼筋混凝土涵臥管型式。 （3）面板堆石壩 大壩主體采用石碴壩填筑結(jié)構(gòu)，上游采用鋼筋混凝土面板防滲?；炷撩姘鍓雾敻叱?34.50m，最大壩高21.5m，壩頂設(shè)C20砼路面，壩頂寬5m，壩頂長(zhǎng)144m。 壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻，上、下游設(shè)馬道。馬道高程為427.00m，馬道寬2m，馬道頂鋪設(shè)C20砼路面。上、下游壩坡均為1：3，最低壩基開(kāi)挖高程421.00m。大壩上游死水421.75m。 壩體自上游至下游分成五個(gè)區(qū)，特殊墊層區(qū)，墊層區(qū)，過(guò)渡區(qū)，上游石碴區(qū)，下游石碴區(qū)。面板采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，厚0.3m，墊層區(qū)水平寬度2m，過(guò)渡區(qū)水平寬度3m，上下游石碴區(qū)為砂巖石碴填筑。 大壩

53、左岸設(shè)溢洪道，溢流堰為寬頂堰，堰寬3m，溢洪道邊墻高1m，全長(zhǎng)98.7m。 放水設(shè)施位于庫(kù)區(qū)內(nèi)上游左岸，為鋼筋混凝土涵臥管型式。 面板堆石壩剖面小，壩坡較陡，施工快，且施工干擾相對(duì)較小，造價(jià)低。壩址附近沒(méi)有足夠的石料，并且壩址地區(qū)有較厚的風(fēng)化層，選擇堆石壩可能導(dǎo)致很大開(kāi)挖量。面板堆石壩抗震性能較差，對(duì)基礎(chǔ)沉陷非常敏感，因此不予采用此壩型【10】。 綜上，選擇粘土心墻壩作為筆架水庫(kù)的壩型。 5.3土石壩基本剖面的擬定 土石壩基本剖面包括上下游壩坡、壩頂寬度、壩頂高程等。 5.3.1上下游壩坡 土石壩壩坡的大小取決于壩型、壩高、筑壩材料、荷載、壩基性質(zhì)等因素，且直接影響到壩體的穩(wěn)定和

54、工程量大小。 根據(jù)SL274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》【11】規(guī)定：高度在30m以下的為低壩，高度在30～70m之間的土石壩壩高為中壩，高度超過(guò)70m的為高壩。由于筆架水庫(kù)屬V等工程，小（2）型水庫(kù)，以防洪灌溉為主，壩高13.5m，校核洪水位為434.00m，水庫(kù)最低高程為421m，為低壩，故本壩壩坡設(shè)計(jì)如下： 1）上游壩坡坡率：1：3 2）下游壩坡坡率：1：3 3）馬道：土石壩上下游分別設(shè)置一級(jí)馬道，馬道高程為427.0m，馬道寬度取2.0m。 5.3.2壩頂寬度 壩頂寬度根據(jù)運(yùn)行、施工、構(gòu)造、交通和地震等方面的綜合研究后確定。 本壩屬于低壩，壩頂無(wú)交通要求，SL27

55、4—2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 規(guī)定：中低壩的壩頂寬度可選5～10m。為便于心墻的施工及節(jié)約投資，本設(shè)計(jì)壩頂寬度取B=5.0m，高程434.50m。 5.3.3 壩頂高程 壩頂高程指壩頂在水庫(kù)靜水位以上的超高：d=ha+e+A 式中：d——水庫(kù)靜水位以上的超高（m）； ha——波浪在壩坡上的爬高（m），ha=0.45hl/mn0.6； hl——設(shè)計(jì)波浪高（m），丘陵水庫(kù)hl=1.346103V01.4583D1/3； V——計(jì)算風(fēng)速（m/s），非正常運(yùn)用情況下取多年平均最大風(fēng)速14m/s，正常運(yùn)用情況取1.5倍最大風(fēng)速即為21m/s； D——吹程（km），約為1.5km；

56、 hl=1.34610-3141.45831.51/3=0.072m； m——壩坡坡率，查《水工建筑物》【12】上游壩殼采用堆石時(shí)，取為2； n——壩坡護(hù)面糙率，其值為：拋石—0.035，干砌石—0.0275，漿砌石并勾縫—0.025，瀝青和混凝土—0.0155，取為0.0275； ha=0.450.0722-10.0275-0.6=0.14m e——壩前庫(kù)水位因風(fēng)浪引起的壅高（m），e=KV2Dcosa/2gH； K——綜合磨阻系數(shù)，其值范圍為（1.5～5）10-3，計(jì)算時(shí)可取3.610-3； H——水庫(kù)水域得平均水深（m），設(shè)計(jì)水位時(shí)H=（433.9-421）/2=6.45m校

57、核水位時(shí)H=（434-421）/2=6.5m； a——風(fēng)向與壩軸線法線方向的夾角，本次設(shè)計(jì)取為0。 e=3.610-3212/（29.86.45）=0.012m e=3.610-3212/（29.86.5）=0.012m 根據(jù)大壩等級(jí)查表5-1確定A值。 表5-1 安全加高（m） 壩的級(jí)別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ、Ⅴ 正常運(yùn)行 1.5 1.0 0.7 0.5 校核 山區(qū)、丘陵 0.7 0.5 0.4 0.3 平原、海濱 1.0 0.7 0.5 0.3 在正常運(yùn)行時(shí)：d=0.14+0.012+0.5=0.652m； 在非正常運(yùn)行時(shí)：d=0.14+

58、0.012+0.3=0.452m； 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》中滿足擋水要求下的壩頂高程等于水庫(kù)水位與壩頂超高之和，應(yīng)按以下運(yùn)用條件計(jì)算，取最大值： A、正常蓄水位加正常運(yùn)行條件的壩頂超高：H壩=433.55+0.652=434.202m B、設(shè)計(jì)洪水位和正常運(yùn)行條件的壩頂超高：H壩=433.9+0.452=434.352m 若不設(shè)防浪墻，則壩頂高程為434.35m，如設(shè)防浪墻，墻頂應(yīng)高于壩頂1.00～1.20m，取墻高0.95m，為確保大壩安全，取壩頂高程434.50m。 5.4防滲體設(shè)計(jì) 本土石壩的防滲體為粘土心墻，做成上下游面對(duì)稱。給出粘土心墻壩壩坡參考值【13】如下表5-

59、2所示： 表5-2心墻壩壩坡參考值 壩高（m） 心墻部分 頂寬（m） 邊坡 ＜15 1.5 1：0.2 15～25 2.0 1：（0.15～0.25） 25～35 2.5 1：（0.15～0.25） 5.4.1防滲體尺寸 1）心墻頂寬 按照規(guī)范及考慮機(jī)械化施工的要求，本心墻頂寬設(shè)計(jì)為5m。 2）心墻底寬 按照心墻坡率1：0.25計(jì)算，考慮到壩體安全，并參考相關(guān)類似工程經(jīng)驗(yàn)，本壩心墻底寬設(shè)計(jì)為13.50.252+5=11.75m。 3）防滲體超高 防滲體頂部在正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位以上的超高，在正常運(yùn)行條件下，心墻應(yīng)為0.3～0.6m；在非常運(yùn)

60、行情況下，均不應(yīng)低于該工況下的靜水位，并應(yīng)計(jì)算風(fēng)浪爬高的影響，以防風(fēng)浪形成的壅水通過(guò)防滲體頂部滲向下游。當(dāng)防滲體頂部設(shè)有穩(wěn)定、堅(jiān)固、不透水且與防滲體緊密結(jié)合的防浪墻時(shí)，可將防滲體頂部高程放寬至正常運(yùn)用靜水位以上即可。本壩防滲體將于防浪墻緊密結(jié)合，故防滲體高程設(shè)計(jì)為434.00m。 5.4.2防滲體保護(hù)層 心墻頂部應(yīng)設(shè)保護(hù)層，防止冰凍和干裂。保護(hù)層可采用砂、砂礫或碎石，其厚度不小于該地區(qū)的凍深或干燥深度，本工程厚度采用0.5m。 5.4.3壩頂路面高程確定 因粘土心墻高程為434.0m，心墻保護(hù)層為0.5m，故壩頂路面高程為434.50m。與前面所計(jì)算的壩頂高程無(wú)誤。 5.5滲流分析計(jì)

61、算 5.5.1 滲流計(jì)算的基本假定 1）心墻采用粘土料，滲透系數(shù)k =1.010-6cm/s ,壩殼采用砂土料，滲透系數(shù)K= 1.010-2cm/s ,兩者相差104倍，可以把粘土心墻看做相對(duì)不透水層，因此計(jì)算時(shí)可以不考慮上游楔行降落水頭的作用【14】； 2）土體中滲流流速不大，且處于層流狀態(tài)，滲流服從達(dá)西定律平均流速v 等于 滲透系數(shù)Ｋ與滲透比降i 的乘積，v=Ki； 3）發(fā)生滲流時(shí)土體的空隙體積不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)的； 4）計(jì)算方法：采用理正滲流分析軟件中的滲流公式法進(jìn)行滲流計(jì)算分析。 5.5.2 滲流計(jì)算情況選擇： 流計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮以下組合情況，取其最不利情況作為控

62、制條件： 工況一：上游正常高水位433.55m時(shí)形成的穩(wěn)定滲流情況； 工況二：上游設(shè)計(jì)洪水位433.90m時(shí)形成的穩(wěn)定滲流情況； 工況三：上游校核洪水位434.00m時(shí)形成的穩(wěn)定滲流情況； 5.5.3筆架水庫(kù)心墻土壩的滲流計(jì)算過(guò)程 5.5.3.1壩址位于成都平原邊緣地帶，屬低山淺丘區(qū)，岸坡為坡?tīng)?，地形坡度較緩。庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，工程區(qū)內(nèi)主要出露地層為白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）棕紅色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖互層、第四系上更新統(tǒng)（Q4）黃色粘土。 巖體中裂隙不發(fā)育，巖石透水性弱，庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層構(gòu)造形跡，不存在鄰谷滲漏問(wèn)題。因此，庫(kù)區(qū)不存在水庫(kù)滲漏問(wèn)題。 綜合上述滲流條件，采用水力

63、學(xué)法進(jìn)行土壩滲流計(jì)算。將壩內(nèi)滲流分為若干等份，應(yīng)用維爾金斯公式和水流連續(xù)方程求解滲流流量和浸潤(rùn)線方程。 5.5.3.2計(jì)算斷面及公式 本設(shè)計(jì)僅對(duì)河槽截面處進(jìn)行最大斷面的滲流計(jì)算，并假設(shè)地基為不透水。采 用的公式： - (5.1) (5.2) (5.3) 5.5.3.3計(jì)算成果見(jiàn)下表5-3 表5-3 壩體滲流計(jì)算成果 工況 上游水位（m） 下游水位（m） 單寬滲流量（m3/d.m） 1 433.55 421.75 0.2

64、78 2 433.9 421.75 0.302 3 434.0 421.75 0.309 壩體滲流計(jì)算浸潤(rùn)線：見(jiàn)圖5-1，圖5-2，圖5-3。 圖5-1 筆架水庫(kù)正常蓄水位浸潤(rùn)線 圖5-2 筆架水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位浸潤(rùn)線 圖5-3 筆架水庫(kù)校核洪水位浸潤(rùn)線 5.5.3.5成果分析 （1）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，三個(gè)計(jì)算工況：正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位在下游無(wú)水時(shí)，計(jì)算浸潤(rùn)線在合理位置。 （2）三種工況下通過(guò)壩體的單寬滲流量很小，壩體不存在大的滲漏問(wèn)題。 5.6抗滑穩(wěn)定分析 1）安全系數(shù) 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—20

65、01）規(guī)定，對(duì)于5級(jí)建筑物，采用計(jì)及條間作用力的瑞典圓弧法計(jì)算，最小安全系數(shù)見(jiàn)表5-4。項(xiàng)目區(qū)地震烈度為Ⅶ度，故需要考慮地震工況。 表5-4 坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) 運(yùn)用條件 最小安全系數(shù) 瑞典圓弧法最小安全系數(shù)*8% 正常運(yùn)用條件 1.25 1.15 非常運(yùn)用條件Ⅰ 1.15 1.058 非常運(yùn)用條件Ⅱ 1.10 1.012 2）壩體材料的物理力學(xué)指標(biāo) 壩體土容重采用試驗(yàn)成果平均值，壩體土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用土工試驗(yàn)成果中計(jì)算參數(shù)建議值。各種材料的力學(xué)指標(biāo)采用情況見(jiàn)表5-5。 表5-5 筑壩材料主要物理力學(xué)計(jì)算指標(biāo) 參數(shù)材料 重度（kN/m3） 飽和重

66、度(kN/m3) 粘聚力（kPa） 內(nèi)摩擦角（度） 壩體土 18 20 10 20 壩基土 18 20 20 35 3）計(jì)算工況 （1）上游壩坡 工況一：上游庫(kù)水位由正常蓄水位433.55m，降至死水位421.75m時(shí)形成的非穩(wěn)定滲流情況； 工況二：上游庫(kù)水位由設(shè)計(jì)洪水位433.9m降至死水位421.75m時(shí)形成的非穩(wěn)定滲流情況； 工況三：上游庫(kù)水位由校核洪水位434m驟降至正常蓄水位433.7mm再降至死水位421.75mm時(shí)形成的非穩(wěn)定滲流情況。 （2）下游壩坡 工況一：正常蓄水位433.55m形成的穩(wěn)定滲流期； 工況二：設(shè)計(jì)洪水位433.9m形成的非穩(wěn)定滲流期； 工況三：校核洪水位434m形成的非穩(wěn)定滲流期。 （3）計(jì)算安全系數(shù)Kc，按下式計(jì)算： (5.4) (5.5) (5.6) 4）計(jì)算方法及計(jì)算成果 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—2001）的要求，對(duì)壩坡的穩(wěn)