土石坝毕业设计(全) 下载本文

6.3 土料设计

筑坝土料的实际与土坝结构设计、施工方案以及工程造价有关,一般力求坝体内材料分区简单,就地、就近取材,因材设计。土料设计主要任务是确定粘壤土的填筑干容重、含水量,砾质土的砾石含量、干容重、含水量,砂砾料的相对密度和干容重等指标。 6.3.1

粘性土料设计

(1) 计算公式

粘壤土用南京水利科学研究所标准击实仪做击实试验求最大干容重、最优含水量(一般采用25击,其击实功能为86.3t·m/m3)。由于最优含水量随压实功能的大小而变,故在土料的设计中常根据土料的实际施工机具的压实功能,选择相应的最优含水量作为填筑土料的含水量。根据国内外的筑坝经验,常将粘土的填筑含水量控制在最优含水量的附近,其上下偏离最优含水量控制?2%~3%。

根据以上的击实次数和击实功能,得出的多组平均最大干容重γmax和平均最优含水量W0。

设计干容重γd为:

γd=mγmax

式中:

(g/㎝3); γd ——设计干容重,

(g/㎝3); γmax ——在相应击实功能下的平均最大干容重,

m ——施工条件系数(或称压实系数)。对于1、2级高坝,m的值

采用0.96~0.99之间,三四级坝或低坝可采用0.93~0.96,本设计取m=0.98。

粘性土的填筑含水量W为:

W=WP+B·IP

式中:

WP——土的塑限; IP——土的塑性指数;

B——稠度系数,对高坝可取-0.1~0.1之间,低坝可取0.1~0.2之

间,本设计取B=0.07。

设计最优含水量为:

W0?W0

用下述公式计算最大干容重作为校核参考:

rmax=

式中:

?s──土粒的比重;

?s(1?va)1??sW

va──压实土的含气量,粘土可取0.05,砂质粘土取0.04,壤土可取

0.03,本设计取为0.05。

运用下式作校核:

rd≥1.02~1.12(rd)0

式中:

(rd)0──土料场的自然干容重;

对1、2级坝,还应该进行现场碾压试验,以便复核,并据以选定施工碾压参数。

(2) 计算成果

粘土料的设计成果见表6.3.1

表6.3.1 粘性土料设计成果表

料 场 比重△s 最优含水量 设计干密度(g/cm3) 塑限含水量wp 填筑含水量w 自然含水量% 塑性指数 孔隙此e 湿密度ρ(g/cm3) 浮密度ρ(g/cm3) 内摩擦角Φ 粘聚力(kpa) 渗透系数k(10-6cm/s)

#下1 #下2 2.67 22.07 1.6 1.568 21.78 21.78 24.8 19.46 0.703 35.716 0.981 24.67 o 4.317 2.67 21.02 1.65 1.617 20.68 21.79 24.2 21.7 0.651 36.848 1.011 25.50 o 4.8 2.65 22.3 1.56 1.5288 23.28 22.30 25.6 24.57 0.733 35.617 0.952 23.17 o 1.9 #上1#上2 #下3 2.74 23.8 1.54 1.5092 24.66 23.72 26.3 23.5 0.816 37.300 0.958 21.5 o 3.96 2.7 16.9 1.8 1.764 19.02 18.88 15.9 14 0.531 35.068 1.111 28o 3.0

6.4 渗流计算

土石坝的渗流计算主要确定坝体的浸润线的位置,为坝体的稳定分析和布置观测设备提供依据;同时确定坝体与坝基的渗透流量,以估算水库的渗漏损失,而且还要确定坝体和坝基渗流区的渗透坡降,检查产生渗透变形的可能性,以便取适合的控制措施。 6.4.1

计算方法

选择水力学方法解土坝渗流问题。根据坝内各部分渗流状况的特点,将坝体分为若干段,应用达西定理近视解土坝渗流问题,计算假定任一铅直过水断面内各点渗透坡降均相等,计算简图如图6.2。

大坝纵断面地质剖面图正常蓄水位:2821.4m设计洪水位:2822.41m坝顶高程:2825.20m1:21:.52.522800.20m1:2.521:32坝基防渗墙顶高程 2757.5m坝基:2750.0m2875.20m1:2.522756.3m2755.22m岩基:2715.0mI—I断面正常蓄水位:2821.4m设计洪水位:2822.41m坝顶高程:2825.20m1:1:2.52.52岩基:2715.0m22800.20m1:2.5岩基:2715.0mII—II断面正常蓄水位:2821.4m设计洪水位:2822.41m坝顶高程:2825.20m1:1:2.52.521:岩基:2715.0m2800.20m2.5岩基:2715.0mIII—III断面图6.2 渗流计算示意图

通过防渗体神流量:

k(H2?H1)K2(H1?T1)q1??T

2Bsin?D通过防渗体后渗流量:

2k(H?T1)KT(H1?T1)q2?11?T

2L1L?0.44T其中:

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K——防渗体渗透系数,4.317×10-8m/s,; H——上游水深; H1——逸出水深; B——防渗体有效厚度; α——防渗体等效和倾角;

K2——混凝土防渗墙渗透系数,1.5?10?11m/s; T1——下游水深;

T——冲积层厚度,取最大值35m; D——防渗墙厚度;

K1——防渗体后渗透系数,2×10-4m/s; KT——冲积层渗透系数,2×10-4m/s; 假设:

①不考虑防渗体上游侧坝壳损耗水头的作用;

②由于沙砾料渗透系数较大,防渗体又损耗了大部分水头,逸出水位与下游水位相差不是很大,认为不会形成逸出高度;

③对于岸坡断面,下游水位在坝底以下,水流从上往下流时由于横向落差,此时实际上不是平面渗流,但计算仍按平面渗流计算,近似认为下0游水位为零。

由于河床冲积层的作用,岸坡实际不会形成逸出点,计算时假定浸润线末端即为坝趾。 6.4.2

计算断面及计算情况的选择

对河床中间断面I—I及左右对称的两典型断面II—II、III—III进行渗流计算,计算主要针对正常蓄水及设计洪水的工况进行。 6.4.3

计算结果

渗流计算结果见表6.4.1。