鐘呂水利樞紐堆石壩設計計算書（一）

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- 1 -目錄第一章 調洪演算 - 4 -1.1 洪水調節(jié)計算 - 4 -1.1.1 洪水調節(jié)計算方法 - 4 -1.1.2 洪水調節(jié)具體計算 - 4 -1.1.3 計算結果統(tǒng)計 - 5 -1.2 防浪墻頂高確定 - 5 -1.2.1 正常蓄水位和設計設計洪水位狀況 - 6 -1.2.2 校核狀況 - 7 -第二章 L 型擋墻計算 .- 9 -2.1 L 型擋墻荷載計算方法 - 9 -2.1.1 荷載計算方法 .- 9 -2.1.2 抗滑穩(wěn)定演算方法 .- 11 -2.1.3L 型擋墻的基底應力計算方法 .- 11 -2.2 各工況下的 L 型擋墻計算 - 11 -2.2.1 工況一：剛完建時 .- 12 -2.2.2 工況二：校核洪水工況下 .- 14 -2.2.3L 型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計算 .- 17 -2.3 L 型擋墻配筋計算 - 17 -2.3.1 墻身配筋計算 .- 17 -2.3.2 底板配筋計算 .- 19 -第三章 復合土工膜設計中的相關計算 - 21 -3.1 復合土工膜與墊層間的抗滑穩(wěn)定計算 .- 21 -3.1.1、混凝土護坡與復合土工膜間抗滑穩(wěn)定計算 - 21 -3.1.2 復合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計算 .- 22 -3.2 復合土工膜的應力校核計算 .- 23 -3.2.1 應力校核計算方法 .- 23 -3.2.2 0.4mm 厚土工膜應力校核計算 .- 23 -3.2.3 0.6mm 厚土工膜應力校核計算 .- 25 -第四章 壩坡穩(wěn)定計算 - 27 -4.1 第一組滑動面 - 27 -4.2 第二組滑動面 - 28 -4.3 第三組滑動面 - 29 -第五章 第二建筑物設計(非專題) - 30 -5.1 控制堰設計 .- 30 -5.2 出口消能設計 .- 31 -- 2 -5.2.1 反弧段設計 .- 31 -5.2.2 挑射距離與沖刷坑深度的估算 .- 32 -第六章趾板設計 - 34 -6.1 趾板剖面設計（具體方法見說明書） .- 34 -6.2 趾板配筋 .- 36 -第七章 副壩設計 - 37 -7.1 最大剖面設計 .- 37 -7.2 副壩的穩(wěn)定驗算 .- 38 -7.2.1 荷載計算： .- 39 -7.2.2 穩(wěn)定驗算（抗剪強度公式）： .- 40 -7.2.3 壩體強度驗算 .- 40 -7.2.4 副壩與主壩的連接 .- 40 -7.2.5 副壩的地基處理防滲設計 .- 41 -第八章 攔洪水位確定 - 42 -8.1 洪水調節(jié)原理 .- 42 -8.2 隧洞下泄能力曲線的確定 .- 42 -第九章 工程量計算 - 46 -9.1 堆石體施工 .- 46 -9.1.1 施工強度計算 .- 46 -9.1.2 施工機械選擇及數量分析 .- 49 -9.2 混凝土工程量及機械數量計算 .- 52 -9.2.1 趾板 - 52 -9.2.2 混凝土面板 - 52 -9.2.3 擋浪墻 - 54 -9.2.4 副壩 - 54 -9.2.5 混凝土工程機械選擇數量計算 - 54 -第十章 導流洞施工計算 - 56 -10.1 基本資料 .- 56 -10.2 開挖方法選擇 .- 56 -10.3 鉆機爆破循環(huán)作業(yè)項目及機械設備的選擇 .- 56 -10.4 開挖循環(huán)作業(yè)組織 .- 56 -10.4.1 確定開挖斷面面積 S .- 56 -10.4.2 炮眼數量的確定和布置 .- 57 -10.4.3 循環(huán)作業(yè)進尺計算 .- 57 -10.4.4 確定鉆孔、出渣機械數量 .- 58 -10.4.5 計算總工期 .- 58 -- 3 -圖 1-1：水庫水位-庫容關系曲線 .- 60 -圖 1-2：壩址水位----流量關系曲線 .- 60 -圖 1-3：設計洪水過程線(P=2%) .- 61 -圖 1-4：校核洪水過程線(P=0.1%) .- 61 -圖 1-5：調洪演算 Q～H 曲線(設計與校核狀況) .- 62 -圖 1-6：攔洪水位確定 .- 67 -圖 1-7：0.4mm 土工膜厚度驗算 - 68 -圖 1-8：0.6mm 土工膜厚度驗算 - 68 -- 4 -第一章 調洪演算1.1 洪水調節(jié)計算1.1.1 洪水調節(jié)計算方法利用瞬態(tài)法，結合水庫特有條件，得初專用于水庫調洪計算的實用公式如下：???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????式中???? 計算時段中的平均入庫流量（? ???） ；????計算時段中的平均下泄流量（? ???） ；???時段初末水庫蓄水量之差?? ??；????計算時段，一般取??? 小時，本設計取? 小時。即在一個計算時段內，入庫水量與下泄水量之差為該時段中蓄水量的變化。1.1.2 洪水調節(jié)具體計算用三角形法（高切林法）擬出洪水過程線，如附圖? 、? 。根據本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為?? ～??????? ，允許設計洪水最大下泄流量???????? ，故閘門寬度約為?????? ～?????? ，選擇三種寬度進行比較，假定溢流前緣凈寬分別為?? 、?? 和???? 并假定三個堰頂高程，繪制出? ～? 曲線。并根據公式 求得的溢流堰的泄水能力曲23HgmBQ??線。設計時用??????? 作圖計算，在設計和校核洪水過程線圖中，每單位面積代表庫容????? 。正常蓄水位?????? ，庫容為?????? 萬?? ；本工程汛前限制水位設為取為堰頂高程繪圖（如附圖） ，列表計算各曲線坐標點參數如下：表 1-1 溢洪道下泄能力曲線表（B=8m）H(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9- 5 -Q(m3/s)17.477448.552987.5799132.3476181.481233.988289.093346.16404.648表 1-2 溢洪道下泄能力曲線表（B=9m）H(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9Q(m3/s)21.924561.1314110.688167.9249231.2018299.347371.456446.788524.721表 1-3 溢洪道下泄能力曲線表（B=10m）H(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9Q(m3/s)26.371773.7099133.796203.5023280.9226364.707453.818547.416644.7941.1.3 計算結果統(tǒng)計表 1-4 方案比較表方案 堰頂寬(m)設計洪水位(m)設計下泄流量(m3/s)校核洪水位(m)校核下泄流量(m3/s)超高（m）Q/B1 8 272.2 195 279.1 299 3.1 24.3752 10 277 221 278.6 340 2.6 22.13堰頂高程272.0(m) 12 276.6 242 278 370 2 20.166674 8 277.6 190 279.5 290 3.5 23.755 10 277.3 215 278.9 330 2.9 21.56堰頂高程272.5(m) 12 277 235 278.5 365 2.5 19.583337 8 278 180 279.9 285 3.9 22.58 10 277.6 205 279.3 325 3.3 20.59堰頂高程273(m) 12 277.3 230 278.9 355 2.9 19.1666710 8 278.4 175 280.3 276 4.3 21.87511 10 278 200 279.7 315 3.7 2012堰頂高程273.5(m) 12 277.7 220 279.3 345 3.3 18.3333313 8 278.7 170 280.6 270 4.6 21.2514 10 278.4 195 280.1 310 4.1 19.515堰頂高程274(m) 12 278.1 215 279.7 340 3.7 17.91667注：1.超高△Z =校核洪水位-正常蓄水位；2.發(fā)電引用最大流量 5m3/s，相對較小，在計算時不予考慮。3.計算見附圖。- 6 -1.2 防浪墻頂高確定根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》? 堰頂上游? 型擋墻在水庫靜水位以上高度按下式確定：????????????????????式中???? 壩頂超高；????最大波浪在壩坡上的爬高，按? ??算；????最大風雍水面高度，按? ?算；????安全超高。庫區(qū)多年平均最大風速???????? ，吹程????? 。表 1-6 土壩壩頂安全超高值(m)壩 的 級 別運用情況I II III IV、V正常 1.5 1.0 0.7 0.5非常 0.7 0.5 0.4 0.3波浪要素采用鶴地水庫公式：， ，31208120%65.???????VgDVgh 21020386.???????VgDLm mzLHcth?2%1?式中 ??累積頻率為?? 的波高??? ；?????平均波長???? ；???為水面以上??? 處的風速，正常運用條件下 III 級壩，采用多年平均最大風速的??? 倍；非常運用條件下的各級土石壩，采用多年平均最大風速。設計波浪爬高值根據工程等級確定，? 級壩采用累積頻率為 ??的爬高值 。%1h按上述公式算出的為 ，再根據頻率法按下表可得出 。%2h%1h表 1-7 不同累積頻率下的波高與平均波高比值(h p/hm)%phm/Hm0.01 0.1 1 2 4 5 10 14 20 50 900.1 3.42 2.97 2.42 2.23 2.02 1.95 1.71 1.6 1.43 0.94 0.370.1～0.2 3.25 2.82 2.3 2.13 1.93 1.87 1.64 1.54 1.38 0.95 0.43- 7 -1.2.1 正常蓄水位和設計設計洪水位狀況???????????????????? mgVDh 16.8.9.186090625.0625. 231223181%2 ????????????????gLm 7.8.3. 221?查表??? ，因為????? 接近于? ，故 ，hm52.03.16.%??則 hm259.1.042.%1 ???cthLHctz 534.017.9337.2 ??????????得，?? 正??? 設????????????????????????????????????▽正?? 正??? 正????????????????????????????▽頂?? 設??? 設????????????????????????1.2.2 校核狀況?????????? mgVDh 642.081.96.1208905.0625. 2323181%2 ????????????????gLm .86.3. 2221?查表??? ，因為????? 接近于? ，故 ，hm8.023.64.%??則 hm697.028.42.%1 ???cthLHctz 246.01.95431.3???- 8 -???????得，??校???????????????????????????????▽校?? 校??? 校??????????????????????綜上，暫取堰頂高程為???? 。因為考慮預留沉降：(280-227.5)×(0.2%~0.4%)=0.105~0.21m取為 0.2m，所以放浪墻頂高程修至 280.2m，則壩頂高程為 280.2-1.2=279m(規(guī)范中要求防浪墻超高 1.2m 或以上)- 9 -第二章 L 型擋墻計算2.1 L 型擋墻荷載計算方法2.1.1 荷載計算方法2.1.1.1 土壓力計算方法：土壓力采用朗肯土壓力理論計算，取單寬?? 。??????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????KγH21E??????????????????????（??? ）式中?? 土壓力；??土的容重；??土體厚度；??土壓力系數。1）主動土壓力系數：? ??????????????????aK??245tn2????????????????????????????????（??? ）式中 ???內摩擦?角，由于擋墻后壩頂路面，采用的是細堆石料，故試驗參數選用? 組，????????? ? ??????aK??245tn2?????258.34tan2??2）被動土壓力系數= =4.314 （2-p??ta2??3）3）靜止土壓力系數：（2-???10K- 10 -4）式中 ???墻后填土的泊松比，取為?????計算得? ??????2.1.1.2 靜水壓力計算方法：???????????????????21HPw????????????????????????????????（??? ）式中 ?水的容重；w?????水深。2.1.1.3 浪壓力計算方法：壩前水深? 大于 ，為深水波。105.32/?mL?????????????2//)( 012%1LLhPz ??????????????????（ ???）式中 ???水的容重；???????????????????0??累積頻率?? 的波高；%1h?波浪中心線高出計算靜水位；??????????z??、???? 見圖??? 。- 11 -圖 2-1 浪壓力計算示意圖2.1.2 抗滑穩(wěn)定演算方法摩擦公式：????????????????????????????????????????HGfKc?????????????（ ???）式中? ???沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數，基本組合為???? ，特殊組合為???????摩擦系數，????? ～???? 取????? ；???作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（?? ） ；G??作用在擋墻上全部平行于基底面的荷載（?? ）H2.1.3L 型擋墻的基底應力計算方法????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????WMAG???minax????????????????（??? ）式中 ?擋墻基底應力的最大值或最小值；minax??作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（?? ） ；G?作用在擋墻上的全部荷載對于擋墻底板底部中點的力矩之和；?M????擋墻基底面的面積（???????? ?） ；????擋墻基底面對于基底面中點平行前墻方向的截面矩（） 。3267.416mW??- 12 -2.2 各工況下的 L 型擋墻計算擋土墻受到的荷載有：擋墻自重、擋墻上堆石土料重、墻后土壓力、靜水壓力、前趾上水重和風浪壓力。以上荷載有以下四種組合：完建后未蓄水、正常蓄水位、設計洪水位以及校核洪水位。以上工況中有兩種極限情況：剛剛完建墻前無水和校核洪水位。下面就這兩種工況進行最危險工況的判斷：2.2.1 工況一：剛完建時此時擋墻前無水，故荷載只有自重、土重以及土壓力由于擋墻后壩頂路面，采用的是細堆石料，故試驗參數選用? 組。由于在墻后填土的作用下墻有背離填土移動的趨勢，故墻后填土壓力應為主動土壓力。ⅡⅡIIE0GW2W1圖 2-2 L 型擋墻受力圖?）擋墻自重；123.50.41.25WVKN????砼。2 7砼?）堆石體自重；.10982.601???；7.32.9GbhKN???）土壓力- 13 -初步估計作用在擋墻上的力只有墻后填土壓力。由于在墻后填土的作用下墻有背離填土移動的趨勢，故墻后填土壓力應為主動土壓力。土壓力采用朗肯土壓力理論計算，取單寬?? 。主動土壓力系數：?aK????22tn45/tan4538./20.3???????主動土壓力： ；19118.75aEhKKN???，?）對??? 截面的彎矩；2 21''0.3.6.3.64aaH???（逆時針） ；''149M3MEN???）對Ⅱ? Ⅱ截面的彎矩???（順時針） ；12.71.372.1zPGK??；2''505WV??砼?（順時針） ；12'.4.89z N31212'()()()aaEehKH?????；206.36.02 K???作用點距? 型擋墻底板的距離為：；2112()(.8)2.38()()0.24133mH??????作用點距底板中軸線的豎向距離 ；0.541.z?則 ?（順時針） ；33'6.0986zaPEKN??則 ??順時針） 。1217429052.896zz KN????）基底應力的計算 7.934.56.7G??墻身自重對底板底部中點的力矩 （逆時針） ；14.250.93.7Mm???A蓋土重對底板底部中點的力矩 （順時26815KN- 14 -針） ；主動土壓力對底板底部中點的 ?318.752.1486MKNm???A?逆時針??順時針?83.159.07.462.9MKNm???A??M?計算得： max 2in 3825/5.041.kPa????2.2.2 工況二：校核洪水工況下工況二?? 校核洪水位情況下：此時的荷載有：自重、土重、擋墻后土壓力、前擋墻前靜水壓力及浪壓力ⅡⅡIIPwPcPzEaW1W2G278.6圖2-3校核洪水位工況?）?? 、?? 、? 均與前相同?）前趾上水重；0219.80(27.6)14.92zPgbh KN????-?）靜水壓力??；2 20' .7.c ?（ ）?）浪壓力?可得 ?故為深水波。6.13.52mL?2mcrLH?且- 15 -波浪中心線至靜水位高度： ???0.246zh?1%h0.697m?浪壓力?? ?????????202P1//lLZLL??????作用點距離墻身底截面：????????在墻身底截產生的彎矩： 3M2.785317.6KNM???A?）土壓力判斷墻后填土壓力是何種土壓力：????????若是被動土壓力，則被動土壓力系數： ? ?p??245tan2????2tan(4538./2)4.316????由上可算出： ；遠大于靜止221.34639.21ppEHKKN???壓力與浪壓力的和，故可判斷在此種情況下土壓力不可能是被動土壓力。且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓力。靜止側壓力系數： ；??00.25/7.3K???/1-上式中： 取 ????。?則靜止土壓力： ；220.1.8.95EHKN??）對??? 的彎矩?（順時針） ；12'17.91.3cMPhKN????（順時針） ；2'3856wH?（逆時針） ；301.2.4058E彎矩之和：?（順時針）1231.7.617MKN?????????）對Ⅱ? Ⅱ截面的彎矩 'zP?（順時針） ；1 .92.2zPG?.；''3507315WVKN???砼- 16 -?（順時針） ；212'31.7254.83zPWKN???012'()()()aEehH????；20.3.8./2 m?作用點距? 型擋墻底板的距離為：；2112()(.3)2.8()()0.2413H???????作用點距底板中軸線的豎向距離 ；33'6.9.083.56zaPEKN??則 ?（順時針） ；303'8.60.5.47zPEKN???則 ??順時針） 。12172830215.8zz???）基底應力的計算；7.934.56.G???墻身自重對底板底部中點的力矩 （逆時針） ；14.250.93.7MKNm??A蓋土重對底板底部中點的力矩 （順時針） ；276815水重對底板底部中點的力矩 ??逆時針? ；314.9.23.k???A靜止土壓力對底板底部中點的 ??逆時針? ；81708MNm靜止水壓力對底板底部中點的 ??順時針? ；5.6.3k浪壓力對底板底部中點的力矩 ??順時針? ；61275???A83.156.72.9.0.8.1027.98MkNm???????MK??順時針?計算得： max 2in 64.16.572./5384GMkPaAW???????（? ）綜上所述：- 17 -無論是??? 還是Ⅱ? Ⅱ截面都是在校核洪水位時彎距最大，故此時為最危險狀態(tài)，在以后的計算中只須考慮最危險情況，對此種情況進行應力分析及配筋計算。兩種工況下擋墻基底應力均大于? ，無拉應力出現。平均基底應力均小于地基允許承載力 ，最大基底應力不大于地基允許承載力的??? 倍；且擋墻25MPa基底應力的最大值與最小值之比為???? 和???? ，均小于規(guī)范允許的??? 。所以基底應力滿足要求。2.2.3L 型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計算根據《水工擋土墻設計規(guī)范》（?????????? ）規(guī)定，土質地基上的擋土墻，在同時滿足以下? 個規(guī)定的要求時，可不進行抗傾覆穩(wěn)定計算。在各種計算情況下，擋土墻平???????????????????均基底應力不大于地基允許承載力，最大基底應力不大于地基允許承載力的???倍； ???????圖 2-4 校核洪水位基底反力圖擋土墻基地應力的最大值與最小值之比不大于??? （特殊組合） 。??本設計擋土墻同時滿足以上? 個規(guī)定，故不進行抗傾覆穩(wěn)定計算。2.3 L 型擋墻配筋計算（注：以下鋼筋?? 代表 II 級鋼、? 代表 I 級鋼）2.3.1 墻身配筋計算①最危險工況判定：工況一：正常蓄水位墻身底截面上只受到主動土壓力產生的彎矩。其產生的彎矩? ?＝??????????? （逆時針）工況二：校核洪水位? 如圖????43.8564.18- 18 -靜止土壓力產生的彎矩???????????? （逆時針）?????????????????????????????????????靜止水壓力產生的彎矩????????????? （順時針） ?????圖 2-5 荷載分布圖浪壓力產生的彎矩????????????????? （順時針）????????????????????合彎矩????????????? （順時針）故最危險工況為工況二②配筋計算：????（??? ）????????210 lqlgMkQkG???式中：? ???安全級別，該防浪墻屬? 級，結構安全級別為 II 級，；.10????設計狀況系數， ；?????????0.1???、 ??永久、可變荷載分項G?Q系數，浪壓力取??? ；????????靜止土壓力和主動土壓力取???? ；靜水壓力取????????????????0121.95.2.917.64.052838GkQkMglqlKNm????????? ?????? ?? ???根據《水工擋土墻設計規(guī)范??????????? 》? 墻身配筋可按固支在底板上的懸臂板按受彎構件計算。由于防浪墻處于水位變動區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護層厚度??????， ???????取單位寬度?? 進行計算，混凝土采用??? ，則軸心抗壓強度設計值 。鋼筋采用Ⅱ級鋼筋，2/0.1mNfc? 2/310mNfy?截面抵抗矩系數：????????????????????（???? ）20hbfMcds????式中： ???結構系數，d 2.1?d?- 19 -????????20hbfMcds????621.8054?? ?????????? ???????，屬于s?1?.79b?適筋破壞。?鋼筋面積：2012.54106593.3csyfbhA m??????配筋率：0min093.6%145sbh?????故采用最小配筋率配筋： 200min 5.697.6As ???選配??? ＠??? （ ） ，分布鋼筋采用??? ＠??? （2714As） 。2314s?在下游側采用構造對稱配筋，配??? ＠??? ，分布鋼筋采用???＠ ???。?????????配筋圖見細部構造圖。2.3.2 底板配筋計算①最危險工況判定：???截面上主要受基底反力和蓋土重作用，兩種工況下蓋土重一樣，而工況二下的基地反力大于工況一的基底反力，故其最危險工況應為工況二。②配筋計算：根據《水工擋土墻設計規(guī)范???????????》? 前趾和底板配筋可按固支在墻體上的懸臂板按受彎構件計算?；追戳ψ饔命c距??? 截面????????????2.743.8526.1.435e m??????????彎 矩 很 小 ，忽 略 不 計- 20 -基底反力在??? 截面產生的彎矩：???????????????? 圖???????截面受力圖?逆時針? ；??12.743.856.1.4359.2kNmM?????A??M?蓋土重在??? 截面產生的彎矩? （順時針） ；21.271zG?自重在??? 截面產生的彎矩（順時針） ；312'.354.83zW?????kN?各力在??? 截面產生的彎矩之和；.095(.172.0.1239.5)82.6M???????MkN?由于防浪墻處于水位變動區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護層厚度??????， ???????取單位寬度?? 進行計算，混凝土采用??? ，則軸心抗壓強度設計值 。鋼筋采用Ⅱ級鋼筋，2/0.1mNfc?。????????????????????????????????2/310fy?截面抵抗矩系數： 20hbfMcds???式中： ???結構系數，d 2.1?d???62201.850.37scfbh?????，屬于適筋破壞。?1.374.sb??????鋼筋面積： 20125374106571.csyfhA m????配筋率： 0min07.%1465sbh?????故采用最小配筋率配筋： 200min 5.97.As ??選配??? ＠??? （ ） ，分布鋼筋采用??? ＠??? 。2714As?- 21 -第三章 復合土工膜設計中的相關計算在本設計中，在坡面上澆筑一層???? 厚混凝土作為混凝土護坡后用????厚水泥砂漿粘結復合土工膜作為防滲體。3.1 復合土工膜與墊層間的抗滑穩(wěn)定計算3.1.1、混凝土護坡與復合土工膜間抗滑穩(wěn)定計算現澆混凝土保護層厚?? ㎝，設豎縫，縫距??? ，縫內放瀝青處理過的木條??長，間斷? ㎝，且在每塊護坡混凝土板面設? 排 ??㎝、孔距?? 的排水孔，?使其暢通排水。因此水庫水位降落時，混凝土護坡與復合土工膜間的水與水庫水位同步下降，對混凝土板不產生反壓力。故竣工期、滿蓄期以及水位下降期抗滑穩(wěn)定分析相同。由《水利水電土工合成材料應用技術規(guī)范（?????????? ） 》可得：等厚度且透水性良好的防護層下土工膜防滲體的抗滑穩(wěn)定安全系數計算公式為：（3-tansF???1） 式中 ???上墊層土料與土工膜之間的摩擦角；????土工膜鋪放坡角。?由受力平衡可得安全系數 為：sF（3-tansisfct?????2）公式推導為：???????? ????cosintansitansisfVAfclbfcFhh???????????????????????????（??? ）式中 ?摩擦系數；f?壩坡與水平面夾角；?arctn15369α(.).???- 22 -?粘結力；c?混凝土保護層厚度（取?? ㎝） ；t?混凝土密度；??受力分析時取的小塊現澆混凝土的體積；V?上述混凝土與復合土工膜的接觸面積。A現澆混凝土與復合土工膜的摩擦系數采用??? ，粘結力按??? 、分別計算穩(wěn)定安全系數。20.1/kgcm當不考慮粘結力時 ，明顯小于? ～? 的一般要求，所0.6.9tansfF???1/5以在本設計中，采用考慮粘結力，且根據文獻資料采用?????????? ，此時的公式變?yōu)椋?????0.69.81.42tansi152305sfcFh???????? ?/顯然，經過涂瀝青處理和現澆混凝土護坡后，壩坡是穩(wěn)定的。3.1.2 復合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計算考慮不利運行情況，分竣工期未蓄水和水庫滿蓄運行兩種情況。由于蓄水后水壓力使復合土工膜對下墊層施加很大壓力，使其安全系數更大，故只計算竣工期未蓄水情況。復合土工膜與墊層水泥漿之間摩擦系數根據文獻資料采用????? ，粘結力按??? 、 分別計算。20.1/kgcm由受力平衡可得安全系數 為：sF????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????tansinsfcFtW???????膜?（??? ）（公式推導如前，只是加入了土工膜重量）式中所有符號代表的意義如前， 為單位面積土工膜重量。膜- 23 -當不考慮粘結力時 ，同樣不滿足? ～? 的一般0.57.86tant(39)sfF????要求，故也考慮粘結力為 時，公式變?yōu)椋?0.1/kgcm????433.570.19.88.23tantan(369)si 4sin.69sfcFtW?? ?????? ??? ?? ?膜滿足抗滑穩(wěn)定的系數要求。而實際情況是粘結力大于?????? ，故復合土工膜滿足抗滑穩(wěn)定要求。3.2 復合土工膜的應力校核計算3.2.1 應力校核計算方法應用薄膜理論得到以下復合土工膜工作拉力與工作應變的關系式：考慮為長條縫邊界? ：?????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????????????bPT??204.????????????????（??? ）式中?? 長條窄縫的寬度，取??????? 。采用曲線交會法：圖??? 為曲線交會法計算簡圖，圖中的曲線? 是根據式?????? 得到的某一壓力? 下復合土工膜的單寬拉力? 與應變?的關系曲線。僅由此關系尚不能定出選用多厚的土工膜，配合土工膜拉伸曲線（圖中曲線? ）即可使用。兩曲線的交點即為所選復合土工膜在壓力? 作用時的工作拉力? 及相應的工作應變?，由此計算安全系數，選擇滿足要求的土工膜。??????????????????????????????3.2.2 0.4mm 厚土工膜應力校核計算?薄膜上承受的最大水壓力荷載為??????????? 圖 6-9 曲線交會法示單寬拉力 T(KN/m)εT (%)ε應變maxεmaxT 曲線 1 曲線 2- 24 -意圖表（3-1）應力應變關系應變（%） 1 2 2.5 5 10 20拉應力 T（KN/m） 4.72 3.34 2.987 2.11 1.49 1.06注：T=0.478/ 。 ?表(3-2)土工膜拉伸實驗曲線數據：(縱向)應變（%） 1 2.5 5 8 10拉應力 T（KN/m） 1.41 3.35 5.95 8.29 9.55注： ，mkN/3.0max?%9.60ax??表(3-3)土工膜拉伸實驗曲線數據如下：(橫向)應變 1 2.5 5 8 10拉應力 1.7 3.87 6.34 8.47 9.69注： ，mkNT/69.3max?8.6ax??取表（??? ） 、表（??? ） 、和表（??? ）分別與兩條土工膜拉伸實驗曲線相交，得數據如下表：0246810120 5 10 15 20 25255m高 程 以上 0.4mm厚 度土 工 膜 拉 伸實 驗 曲 線 數據 （ 縱 向 ）土 工 膜 拉 伸實 驗 曲 線 數據 （ 橫 向 ）圖 3-1 土工膜應力演算圖表 3-4 計算結果- 25 -邊界情況 T ?maxTax?K1 K2縱向 3.2 2.3 30.33 60.9 9.48 26.48 長條縫橫向 3.4 2 33.69 66.8 9.91 33.40 注：T、 單位為 kN/m， 、 單位為%；max?maxK1 = /T，K 2= / ；ax????根據經驗，當? ?、? ?均大于? 時，即認為所用土工膜強度滿足要求。3.2.3 0.6mm 厚土工膜應力校核計算???薄膜上承受的最大水壓力荷載為????????表 3-5 應力應變關系：應變 （%）?1 2 2.5 5 10 20拉應力 T（kN/m） 10.7 7.56 6.76 4.78 3.38 2.39注：T=1.069/ 。表 3-6 土工膜拉伸實驗曲線數據如下：(縱向)應變 （%）?1 3 4 6 8拉應力 （kN/m）T2.21 6.44 8.35 11.48 13.74注： ，mkN/5.39max?%2.6ax??表 3-7 土工膜拉伸實驗曲線數據如下：(橫向)應變 （%）?1 3 4 6 8拉應力 （kN/m）T4.64 6.3 7.72 9.72 11.61注： ，mkN/94.37max?5.69ax?????取表（??? ） 、表（??? ） 、和表（??? ）分別與兩條土工膜拉伸實驗曲線相交得數據如下表：- 26 -0246810120 5 10 15 20 25255m以 上 0.6mm厚度土 工 膜 拉 伸 實 驗曲 線 數 據 （ 縱向 ）土 工 膜 拉 伸 實 驗曲 線 數 據 （ 橫向 ）表 3-8 計算結果邊界情況 T ?maxTax?K1 K2縱向 5.3 4.3 39.51 62.2 7.45 14.47 長條縫橫向 5.5 4 37.94 69.5 6.90 17.38 注：T、 單位為 kN/m， 、 單位為%；max?maxK1 = /T，K 2= / ；ax根據經驗，當? ?、? ?均大于? 時，即認為所用土工膜強度滿足要求。故可知本設計采用的復合土工膜滿足強度校核。由上表可知：表中所有安全系數均大于《水利水電工程土工合成材料應用技術規(guī)范（?????????? ） 》中 的規(guī)范要求，故土工膜厚度滿足要求。[]45K???- 27 -第四章 壩坡穩(wěn)定計算4.1 第一組滑動面?????? ；KNW61.32594.162.05981??? ??351??????? ??；872 92 ??72.321?0tancossin111????KP????0cossintaitaco 2122122 ????PWPWc把已知數據代入上兩式，并聯立求解可得：? ?。8.1?cK- 28 -4.2 第二組滑動面?????? ；KNW31.49067.21.0??? ??341??????? ??；5832 92 ??72.321?=0tancossin111????P????0cossintaitaco 2122122 ????PWPKWKc把已知數據代入上兩式，并聯立求解可得：???? 。7.?cK- 29 -4.3 第三組滑動面?????? ；kNW50.439.21.0??? ??481??????? ??；852 302 ??72.321?0tancossin111????KP????0cossintaitaco 2122122 ????PWPWc把已知數據代入上兩式，并聯立求解可得：?? 。8.1?cK- 30 -第五章 第二建筑物設計(非專題)本工程中溢流堰采用實用堰的形式；消能方式為挑流消能。根據調洪演算所選方案，實用堰堰頂高程為?????? ，挑出高程為?????? 。5.1 控制堰設計堰面曲線采用??? 曲線，溢流面曲線坐標? ，? 的原點在堰頂，如上圖所示。堰頂下游堰面為一冪曲線（曲線? ） ，方程為：??????????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????1ndxKHy????????????????????????（??? ）式中 ??定型設計水頭，按堰頂的最大作用水頭???? 的??? ～??? 計算；dH本設計中： ，所以取 。max6.?6dm???與上游壩面坡度有關的系數和指數，本工程設計壩面鉛直，此時,Kn， 。2.0?1.85n上游采用橢圓曲線，方程為????????????????????????????????????????????????????????????????????????22()1()ddbHyxa?????????????????????式中 ，取為???? ；30.28～?