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1、群安水庫樞紐工程設計 The qunan Reservoir Key Project Designs 總計 畢業(yè)設計（論文） 110 頁 表 格 24 個 目 錄 摘 要 . I ABSTRACT.II 第一章 基本資料 .1 1.1 水文氣象 .1 1.1.1 流域概括 .1 1.1.2 氣象 .1 1.1.3 徑流 .2 1.1.4 洪水 .3 1.1.5 設計施工導流及度汛洪水 .3 1.1.6 泥沙 .3 1.2 工程地質 .7 1.2.1 區(qū)域構造及其穩(wěn)定 .7 1.2.2 水庫區(qū)工程地質條件 .8 1.2.3 壩址區(qū)工程地質條件 .9 1.3 建筑材料 .11 1.3.1 天然建筑

2、材料 .11 1.3.2 三材 .12 第二章 調洪演算 .16 2.1 工程等級規(guī)模 .16 2.2 防洪標準 .16 2.3 調洪演算 .16 2.3.1 洪水過程線計算 .16 2.3.2 泄洪方式 .16 2.2.3 泄洪能力 .16 2.3.4 調洪演算 .17 第三章 大壩設計 .19 3.1 壩型選擇 .19 3.2 壩頂高程 .21 3.2.1 壩頂超高計算 .22 3.2.2 平均波高及波長計算 .22 3.2.3 平均波浪爬高 .23mR 3.2.4 風浪壅高計算 .24 3.2.5 最終壩頂高程確定 .25 3.3 壩頂構造 .26 3.3.1 壩頂寬度計算 .26 3.

3、3.2 壩頂?shù)匿佋O .26 3.4 壩坡及相關設計 .26 3.4.2 壩面排水 .27 3.4.3 護坡設計 .28 3.5 大壩其他構造 .28 3.5.1 防滲體選擇 .28 3.5.2 壩體排水設計 .29 3.5.3 反濾層和過濾層 .30 3.5.4 筑壩材料選擇與填筑要求 .30 3.5.5 土料的儲量 .31 3.5.6 土料場的選擇 .31 3.5.7 壩殼料場的選擇 .32 3.5.8 填筑標準設計 .32 第四章 泄水建筑物 .32 4.1 方案比較 .33 4.2 溢洪道的布置 .33 4.2.1 引水渠布置 .34 4.2.2 控制段布置 .34 4.2.3 泄槽 .

4、34 4.2.4 消能防沖設施布置 .34 4.2.5 出水渠布置 .35 4.3 結構設計 .35 4.3.1 引水渠 .35 4.3.2 控制段 .35 4.3.4 挑流消能 .36 4.3.5 邊墻結構設計 .36 4.4 地基及邊坡處理設計 .36 4.4.1 地基開挖 .36 4.4.2 邊坡開挖及處理 .36 4.5 混凝土的強度、防滲、抗凍指標 .36 4.6 溢洪道水力設計 .37 4.6.1 控制段 .37 4.6.2 泄流能力計算： .37 4.6.3 泄槽的水力計算 .39 4.6.4 波動摻氣水深計算 .43 4.6.5 挑流消能計算 .44 4.7 校核情況 .45

5、第五章 輸水建筑物 .46 5.1 方案比較 .46 5.2 隧洞選線與布置 .46 5.3 閘門在隧洞中的布置 .46 5.4 洞型尺寸 .46 5.5 隧洞結構設計 .47 5.5.1 襯砌厚度 .47 5.5.2 分縫 .48 5.5.3 隧洞的灌漿、排水 .48 5.5.4 混凝土的強度、抗?jié)B、抗凍、抗磨和抗侵蝕 .49 參考文獻 .50 1 摘 要 群安水庫樞紐工程設計分說明書和計算書兩部分。水庫以灌溉和工業(yè)供水為主，兼 顧防洪，工程興建后可以向地區(qū)工業(yè)供水。水庫樞紐建筑物由主壩、溢洪道、放水洞組 成。 設計的主要任務是確定主要建筑物的級別，選定適宜的壩址、工程總體布置、主要 建筑物

6、形式和控制性尺寸；選擇水庫的各種特征水位；選擇施工導流方案、主要建筑物 的施工方法、施工進度及總布置、天然建筑材料來源、對外交通及主要設備，及施工總 概算進行技術經濟分析，對各種主要建筑物進行確定，并通過水利計算驗證所設尺寸對 泄流及輸水、消能防沖等方面的要求。根據(jù)建筑物各部位用料和技術要求，各料場的分 布高程、數(shù)量和質量、開采運輸及加工條件、受洪水及冰凍影響的情況。 水庫樞紐的主要建筑物級別為 3 級，次要建筑物為 4 級，臨時建筑物為 5 級。永久 性建筑物設計洪水標準為 50 年標準，校核洪水標準為 1000 年標準，工程規(guī)模為中型。 關鍵字：群安水庫樞紐工程 主要建筑物 施工組織設計；

7、 第一章 基本資料 2 Abstract The qunan reservoir key project designs explains things the Ming edition and the account book two parts. The reservoir irrigates and the industrial water supply primarily, proper attention to both flood prevention, after project construction, may to the area industrial water sup

8、ply. The reservoir key position building by the main dam, the spillway, puts the water tunnel to be composed. The designs primary mission is the determination main buildings rank, the designation being suitable dam site, the project general arrangement, the main building form and the control size; C

9、hooses the reservoir each kind of characteristic water level; The choice construction conduction current plan, the main buildings job practice, the construction progress and always arrange, the natural building material to originate, the external communication and the major installation, and constru

10、cts the rough estimate to carry on the technical economy analysis, carries on the determination to each main building, and supposes the size through the water conservation computation confirmation to the aerial drainage and the water distribution, disappears can against flush and so on aspect reques

11、ts. According to the building various spots needed materials and the specification, the various materials yards distributed elevation, quantity and the quality, the mining transportation and the working condition, and freeze the flood the influence the situation. The reservoir key positions main bui

12、lding rank is 3 levels, the secondary building is 4 levels, the temporary building is 5 levels. The permanent building design flood standard was 50 year standard, the examination flood standard is in 1000 the standard, the project scale for medium. Key word ：qunan reservoir key project designs；the m

13、ain building；Construction organization plan 1 第一章 基本資料 1.1 水文氣象 1.1.1 流域概括 群安河位于某省群安盆地以北，東部天山山脈哈爾里南坡，地理位置介于東經 90 579419，北緯 43024311，流域內地形大部屬中高山地形，地勢北高南低，由東 北向西南傾斜，海拔 3600 米以上為冰川和永久積雪覆蓋區(qū)，海拔 25003600 米區(qū)間為 徑流形成區(qū)，海拔 13002500 米屬中低山區(qū)，河流全長 31 公里，壩址以上集水面積 324 平方公里，徑流來源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季節(jié)性積雪融水，河道縱坡 25% 30%。 1

14、.1.2 氣象 群安河流域地處歐亞大陸腹地，屬典型的大陸性氣候，其特點是光照充足，夏季炎熱， 冬季寒冷，干燥少雨，蒸發(fā)量大，春季多風。流域內盛行東北、東風，全年大風日數(shù) 24 天。庫區(qū)內一般多出現(xiàn)順河向風，多年平均年最大風速 12m /s，風向基本上與壩軸線正交， 吹程 D=2.12km。 庫壩區(qū)多年平均降水量 143.9 毫米，多年平均蒸發(fā)量 1232.3 毫米，多年平均蒸發(fā)量見 表 11。 表 11 多年平均蒸發(fā)量 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 蒸發(fā)量 (mm) 26.4 42.2 102.7 190 287.5 279.3 272.9 263.3 22

15、6.8 135.3 52.8 26.4 1905.6 庫壩區(qū)多年平均溫度 7.5，一月平均氣溫-5.2 ，7 月平均氣溫 21.1，極端最高氣 溫 32.5（1986 年 7 月 15 日） ，極端最低氣溫-22.5 （1984 年 1 月 17 日） ，年日照時數(shù) 在 3000 小時以上。氣溫詳見表 12。 根據(jù)壩址處 19551995 年的冰情觀測資料，最大河心冰厚 0.44m，最大岸邊冰厚 0.45m。最大凍土深度 80cm。 第一章 基本資料 2 表 12 多年月平均氣溫（） 月 項目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 月平均 -5.5 -4.3 3.0 9

16、15.3 19.4 21.1 20.2 13.5 3.4 -0.8 -4.4 7.5 最 高 -10.1 -8.0 18.7 22.9 25.7 29.7 32.5 30.1 26.1 20.1 8.0 7.1 32.5 最 低 -22.5 -13.9 -6.69 -3.4 -0.4 9.8 13.8 4.8 4.7 -9.4 -7.5 -16.3 -22.5 1.1.3 徑流 群安河徑流來源于高山冰雪融水，夏季的直接降水和季節(jié)性的積雪融水，徑流的年際 變化不大，但年內分配不均，據(jù)庫址水文站 18 年（19791996）的實測資料，再加上斷 面上游引水渠引走的還原水量，年最大徑流量 64.65

17、106m3（1990 年） ，年最小徑流量 36.27106m3（ 1985 年） ，汛期 59 月徑流量占全年徑流量的 86.5%，其中 68 月徑流量 占全年的 68.6%，枯水期 11 月至次年 3 月徑流量占全年的 7.4%。多年平均徑流量 49.51106m3， P=50%徑流量 49.20106m3，P=75% 徑流量 40.81106m3，P=90%徑流量 33.74106m3， P=95%徑流量 29.64106m3。 表 13 多年平均流量頻率計算成果 Cv 頻 率 P（% ） 項目 均值 計算 采用 Cs/Cv 2 5 10 20 50 75 80 90 平均流量 (m3/

18、s) 1.57 0.26 0.26 2 2.46 2.26 2.1 1.91 1.56 1.29 1.23 1.07 表 14 P=10%每月最大來流量表 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 Q(m3/s) 0.65 0.51 0.44 16.8 29.7 37.6 49.2 42.5 8.53 1.99 0.92 0.61 1.1.4 洪水 群安河的洪水可分為暴雨洪水、融雪洪水、降水和冰雪融水混合洪水三種類型的洪 水，其中融雪洪水大多出現(xiàn)在 4 月中旬至 5 月份，洪水的大小取決于冬春季山區(qū)積雪面 積和積雪深度以及春季氣溫輻射條件，這類洪水漲落緩慢，變幅較小，對水

19、庫的威脅不 及夏洪大。夏季暴雨洪水多發(fā)生在 7 月中下旬及 8 月上中旬，這類洪水主要由大降水生 成，其中大范圍的暴雨洪水在群安流域出現(xiàn)頻次雖少，但量級并不低，1961 年 7 月 21 日 測得日雨量 93.4mm，調查最大洪峰流量 199m3/s，最大一日洪量 12.94106m3，另外有雨 水和冰雪融水混合形成的洪水在本流域內也時有發(fā)生，這類洪水對水庫安全、運用較為 不利。因此，選擇 1998 年 8 月上、中旬的一次洪水過程線作用為群安水庫設計洪水的典 型過程線（見表 15） 。 1.1.5 設計施工導流及度汛洪水 根據(jù)規(guī)范，施工導流洪水頻率為 P=10%，攔洪度汛洪水頻率為 5%，仍

20、以 1998 年為 典型年，洪水過程線見表 16。截流設計流量可選用截流時期內 10頻率的月平均流量， 見表 1-7。 表 17 P=10%每月平均來流量表 1.1.6 泥沙 群安河泥沙來源于融雪洪水和暴雨洪水對流域表面強烈的沖刷和侵蝕，根據(jù)實測資料 （19962005 年）分析，群安河輸沙量年際變化較大，年內分配極不均勻，汛期 58 月 輸沙量占年輸沙量的 83.8%，49 月占年輸沙量的 100%。最大年輸沙量 2.10104 噸 （2000 年） ，最小年輸沙量 0.3104 噸（2002 年） ，最大年輸沙量是年最小的 7 倍。多年 平均年輸沙量為 1.14104 噸，其中推移質泥沙為

21、 0.17104 噸，懸移質泥砂為 0.97104 噸。 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q(m3/s) 0.2 0.1 0.15 3.4 4.1 5.8 8.2 6.4 2.0 1.2 0.5 0.3 第一章 基本資料 4 表 1-5 群安水庫設計洪水過程線計算表 P=0.1% P=2% 時間 典型估量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修勻流量 m3/s 典型估 量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修勻流量 m3/s 7 日 0:00 3.49 11.1 38.7 38.7 3.49 4.15 14.5 14.5 4:00 3.77 11.1 41

22、.8 41.8 3.77 4.15 15.6 15.6 8:00 4.40 11.1 48.8 48.8 4.40 4.15 18.3 18.3 12:00 4.03 11.1 44.7 44.7 4.03 4.15 16.7 16.7 16:00 3.49 11.1 38.7 38.7 3.49 4.15 14.5 14.5 19:00 3.24 11.1 36.0 36.0 3.24 4.15 13.4 13.4 8 日 0:00 6.28 11.1/10.9 69.7/68.5 62.0 6.28 4.15/3.96 26.1/24.9 27.0 2:18 6.28 10.9 68.5

23、77.0 6.28 3.96 24.9 22.0 4:00 9.02 10.9 98.3 98.3 9.02 3.96 35.7 35.7 8:00 5.53 10.9 93.0 93.0 8.53 3.96 33.8 33.8 17:00 5.85 10.9 63.9 63.9 5.86 3.96 23.2 23.2 20:00 7.15 10.9 77.9 77.9 7.15 3.96 28.3 28.3 22:00 9.02 10.9 98.3 98.3 9.02 3.96 35.7 35.7 9 日 2:00 14.30 10.9 156.0 156.0 14.30 3.96 56.6

24、 56.6 6:00 15.40 10.9/8.15 68.0/126.0 145.0 15.40 3.96/2.59 61.0/39.9 50.4 7:30 17.10 8.15 139.0 139.0 17.10 2.59 44.3 44.3 8:00 21.30 8.15 174.0 174.0 21.30 2.59 55.2 55.2 11:12 47.60 8.15 388.0 388.0 47.60 2.59 123.0 123.0 11:42 48.80 8.15/6.84 398.0/334 398.0 48.80 2.59/2.17 126.0/106.0 126.0 13:

25、00 40.90 8.15 333.0 355.0 40.90 2.59 106.0 113.0 13:37 41.50 8.15 338.0 355.0 41.50 2.59 107.0 113.0 13:54 46.40 8.15 378.0 350.0 46.40 2.59 120.0 107.0 14:12 40.20 8.15 328.0 340.0 40.20 2.59 104.0 106.0 5 14:42 42.80 8.15 349.0 330.0 42.80 2.59 111.0 104.0 15:00 31.60 8.15 258.0 300.0 31.60 2.59 8

26、1.8 95.0 16:39 28.80 8.15 235.0 235.0 28.80 2.59 74.6 70.0 17:12 28.80 8.15 235.0 235.0 28.80 2.59 74.6 70.0 20:00 23.90 8.15 195.0 195.0 23.90 2.59 61.9 61.9 21:00 18.40 8.15 150.0 185.0 18.40 2.59 47.7 59.0 21:18 26.60 8.15 217.0 180.0 26.60 2.59 68.9 59.0 21:42 22.80 8.15 186.0 175.0 22.80 2.59 5

27、9.1 58.0 22:00 24.90 8.15 203.0 175.0 24.90 2.59 64.5 57.0 22:42 18.40 8.15 150.0 170.0 18.40 2.59 47.7 56.0 10 日 0:00 19.80 8.15 161.0 160.0 19.80 2.59 51.3 55.0 6:00 14.10 8.15/10.9 15.0/154.0 135.0 14.10 2.59/3.96 36.5/55.8 48.0 8:00 13.10 10.9 143.0 132.0 13.10 3.96 51.9 45.0 19:54 7.72 10.9 84.

28、1 84.0 7.72 3.96 30.6 30.6 20:00 7.72 10.9 84.1 84.0 7.72 3.96 30.6 30.6 11 日 0:00 7.33 10.9/11.1 80.4/81.9 80.0 7.38 3.96/4.15 29.2/30.6 29.2 4:00 6.74 11.1 74.8 74.8 6.74 4.15 28.0 28.0 8:00 6.44 11.1 71.5 71.5 6.44 4.15 26.7 26.7 17:12 4.97 11.1 55.2 55.2 4.97 4.15 20.6 20.6 20:00 4.77 11.1 52.9

29、52.9 4.77 4.15 19.8 19.8 21:3 4.38 11.1 48.6 48.6 4.38 4.15 18.2 18.2 12 日 0:00 4.57 11.1 50.7 48.0 4.57 4.15 19.0 19.0 表 16 群安水庫施工期洪水過程線計算表 時間 P=5% P=10% 第一章 基本資料 6 典型估量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修勻流量 m3/s 典型估量 m3/s 放大倍比 放大流量 m3/s 修勻流量 m3/s 23 日 20:00 6.40 2.72 17.4 17.4 1.78 11.4 11.4 21.12 8.99 2.72 24

30、.5 24.5 1.78 16.0 16.0 24 日 4:00 10.60 2.72 28.8 28.8 1.78 18.9 18.9 8:00 11.10 2.72 30.2 30.2 1.78 19.8 19.8 12:53 13.00 2.72/2.05 35.4/26.7 35.4 1.78/1.16 23.1/15.1 23.1 14:00 16.40 2.05 33.6 39.5 1.16 19 24.1 15:30 24.20 2.05 49.6 42.0 1.16 28.1 24.5 15:40 24.20 2.05 49.6 42.5 1.16 28.1 24.6 16:1

31、2 21.40 2.05 43.9 43.9 1.16 24.8 24.8 16:20 22.00 2.05 45.1 45.1 1.16 25.5 25.5 17:12 28.20 2.05/2.35 57.8/66.3 66.3 1.16/1.32 32.7/37.2 37.2 17:27 28.20 2.05 57.8 65.5 1.16 32.7 36.8 18:38 25.30 2.05 51.9 53.4 1.16 29.3 30.6 19:00 26.00 2.05 53.3 53.3 1.16 30.2 30.2 20:00 24.40 2.05 50.0 50.0 1.16

32、28.3 28.3 21:18 22.40 2.05 45.9 47.8 1.16 26 27 22:00 24.60 2.05 50.4 46.7 1.16 28.5 26.4 23:24 21.70 2.05 44.5 44.5 1.16 25.2 25.2 25 日 0:00 23.10 2.05 47.4 47.4 1.16 26.8 26.8 1:00 23.30 2.05 48.8 48.8 1.16 27.6 27.6 2:00 23.80 2.05 48.8 48.8 1.16 27.6 27.6 4:00 20.50 2.05 42.0 42.0 1.16 23.8 23.8

33、 8:00 16.50 2.72/2.05 33.8 33.8 1.16 19.1 22.0 8:23 16.50 2.72 33.8 33.8 1.16 19.1 21.8 12:35 13.40 2.72 36.4/27.5 32.0 1.78/1.16 23.9/15.5 20.0 16:00 11.30 2.72 30.7 30.7 1.78 20.1 18.5 18:30 9.82 2.72 26.7 26.7 1.78 17.5 17.5 7 20:00 9.82 2.72 26.7 26.7 1.78 17.5 17.5 26 日 0:00 10.30 2.72 28.0 28.

34、0 1.78 18.3 18.3 4:00 9.82 2.72 26.7 26.7 1.78 17.5 17.5 8:00 8.50 2.72 23.1 23.1 1.78 15.1 15.1 12:00 6.71 2.72 18.3 18.3 1.78 11.9 11.9 20:00 5.59 2.72 15.2 15.2 1.78 9.95 10.0 1.2 工程地質 1.2.1 區(qū)域構造及其穩(wěn)定 工程區(qū)位于天山東段塊體內，北部為巴里坤塔格八大石隆起塊體，南部為群安盆地 （沉降帶） 。其北面是天山東西向構造與阿爾泰北面構造的交匯部位，除近東西向及北西 北西西構造較發(fā)育外，還見有少量的北北西

35、向斷裂及北東東向斷裂，各種不同方向的 斷裂將本區(qū)分割成大小不同的構造塊體。 1. 主要構造形跡 （1）巴里坤塔格天山廟大斷裂 該斷裂總長 300 公里以上，西段走向近東西較平直，天山廟以東走向北西西，再往東 轉北東東，形成往南突出的弧形，斷裂北傾，傾角 7076。 （2）南山口西斷裂 走向 333，地表出露長度 10 公里，為具右旋特征的剪切斷裂，此組方向的斷層開成 時間晚，截割了其他方向的斷裂，是第四紀以來的活斷層。 （3）東溝斷裂 東溝斷裂是庫壩區(qū)附近的一條斷裂，是在花崗巖體中發(fā)育的一條北東東走向的斷裂， 斷裂的東段沿群安河谷分布，成東西向延伸，東段在河谷南側不遠的基巖中通過，總長 度約

36、25 公里，斷裂傾角較陡，在 75左右，且多朝南傾，為一條右旋走滑斷層，它對庫 區(qū)地形及地質構造起到一定的影響。 2 活動斷裂與地震 （1）達板果勒斷裂 達板果勒裂東端在未來 100 年內發(fā)生 67 級左右地震的可能性最大，但其最近的可 能震源距庫區(qū)在 20 公里以上，按地震影響場的衰減系數(shù)，對庫區(qū)的影響裂度也在 7或 7 以下。 第一章 基本資料 8 （2）東溝斷裂 該斷裂長約 25 公里，歷史上很少有地震活動，活動量也不大，本區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)北東東 向斷裂發(fā)生過 Ms5 級地震的先例，因而估計未來百年內發(fā)生 Ms6 級地震的可能性很小， 按照某省地區(qū)斷層長度與發(fā)生最大地震的經驗關系式，該斷裂可能

37、發(fā)生的最大震級 Ms=6.2，即使發(fā)生 6.2 級地震，其烈度也只有 7。 3. 區(qū)域穩(wěn)定評價 壩庫區(qū)位于天山東段構造塊體內，盡管附近有東溝斷裂存在，經自治區(qū)地震局論證鑒 定，活動量不大，它不是本區(qū)地震活動的控制性斷裂，因此，區(qū)域構造環(huán)境較好，庫壩 區(qū)處于較穩(wěn)定的塊體內。 據(jù)自治區(qū)地震局論證鑒定，區(qū)外達板果勒斷裂東端發(fā)生 67 級左右地震的可能性最 大，但對庫區(qū)的最高影響烈度為 7。 1.2.2 水庫區(qū)工程地質條件 1. 庫區(qū)地質概況 群安水庫在大地構造單元上屬北天山地向斜褶皺帶,哈爾里克復背斜,出露的地層有泥 盆系中統(tǒng)大南湖級第三亞組和不同成因類型的第四系地層。 現(xiàn)將庫區(qū)出露地層由老到新分述

38、如下： （1）泥盆系中統(tǒng)大南湖組第三亞組 大理巖：出露于庫區(qū)西北部，為庫區(qū)最老地層，分布面積 0.08 平方公里，巖石呈 白色、灰白色，花崗變晶結構，產狀 9646 。 粉砂質凝灰?guī)r：出露于壩址區(qū)河流西側，分布面積 0.4 平方公里，巖石呈灰色、灰 綠色，風化面為灰黑色，層狀構造，由正常碎屑和膠結物組成，巖層產狀傾向東，傾角 7080。 凝灰質粉砂巖：出露于壩址以東，面積 1.8 平方公里，由于斷層與小褶曲的影響， 產狀變化較大。巖石呈灰色，風化面黑色，板狀層狀構造，由正常碎屑和火山碎屑組 成。 （2）第四系地層 沖積層：由河流沖積作用形成的松散堆積物，分布在河床和河流形成的階地上， 沿河帶狀

39、分布，厚度變化于 213.2m，在壩址附近厚約 25m 。巖性為砂、卵石。 坡積碎石土層：主要分布在壩址兩岸階地上，厚度 013m，其成分為碎石和粉土， 9 碎石含量 60%左右，粉土含量 40%左右。 2. 構造 庫區(qū)的內共有大小斷層 20 條，最長達 5.5 公里，最短的僅幾十米，以走向 6070 的最發(fā)育，主要斷層有 F1、F17 、F18。 F1 斷層：縱貫整個庫區(qū)，屬逆斷層，長 5.5 公里，斷層東段走向 43，中段 72，西 段 60，傾向南東，傾角 6288，中段傾角陡，破碎帶寬 610 米，破碎帶由內向外依 次有斷層泥、糜棱巖、角礫石和壓碎巖，斷層破碎帶連續(xù)，從壩址左壩肩穿過。

40、 F17 斷層：位于壩址右岸，為一正斷層，長 1 公里，斷層面傾向南西，走向 62，傾 角 80，破碎帶寬 0.51 米，可見斷層角礫巖。 F18 斷層：位于壩址上游 0.7 公里處，接近南北走向。 壩址區(qū)主要裂隙有 7 條，以北東向為主，南北向次之，最長達 300m，小的只有幾十 米，裂隙傾角 7080 ，裂隙張開寬度 15cm ，最大不超過 10cm，裂隙面粗糙，有碎 石、粘土物充填。 3. 庫岸穩(wěn)定 水庫基底巖石為凝灰?guī)r，河谷及兩側岸坡為厚度不大的松散堆積物覆蓋，進入壩址附 近因岸坡變陡，大部分范圍基巖裸露，基巖完整。未發(fā)現(xiàn)滑坡體，位于壩址南側的 F1 斷 層，向南傾斜，在壩址附近傾角

41、82，出露在庫區(qū)回水標高范圍以上，水庫建成蓄水后不 存在滑動、坍塌問題。 4. 庫區(qū)滲漏 庫區(qū)處于高山峽谷區(qū)，兩岸山勢陡峻，山體雄厚，河谷深切，10 公里范圍內為最低 侵蝕基準面，庫區(qū)巖性由花崗巖和凝灰?guī)r組成，除發(fā)育有近東西，近南北向兩級小規(guī)模 斷裂外，無規(guī)模較大的區(qū)域性斷裂通過，故水庫不會產生鄰谷滲漏。 5. 水庫淹沒及浸沒 庫區(qū)內無工礦企業(yè)、居民點，僅有 5 畝耕地，1.3 萬余株野生喬灌木及 268 畝天然草 場，故無大的淹沒損失，巖質庫岸也不存在浸沒問題。 1.2.3 壩址區(qū)工程地質條件 1. 地質概況 壩址區(qū)位于群安河谷近出山口地段，屬低中山地貌，海拔 14801883m ，比高 第

42、一章 基本資料 10 400m。 壩區(qū)河流呈近東西走向，河流以下切為主，河谷呈“V”字形，現(xiàn)代河床寬 2750m ， 河流彎急，流速大。壩址區(qū)上下游兩岸沖溝發(fā)育，呈梳狀展布，以近南北向者居多，沖 溝具有延伸長、兩岸陡立、切深大等特點，給選擇壩線帶來一定困難。 壩址區(qū)出露巖層主要有粉砂質凝灰?guī)r、凝灰質粉砂巖、大理巖、第四系沖積物及坡積 物，沖積物厚度 25m，坡積物厚度 014m。 壩址區(qū)河谷兩岸不對稱，階地亦不對稱，河谷右岸較發(fā)育，階地可見、級， 級階地不發(fā)育，級階地在右岸呈帶狀分布，高出河水位 30m 左右，級階地高出河 水位 4050m。 壩址區(qū)內無大的斷裂構造發(fā)育，只發(fā)育有幾條規(guī)模較小的

43、斷層和兩級裂隙，現(xiàn)簡述如 下： F1 斷層：位于左岸，走向 43，傾向南東，傾角 82，總長 5.5 公里，破碎帶寬度 610m，在左壩肩高出回水線以上 300m 出露，距左壩肩水平距離 300m，對建壩影響不 大。 F17 斷層：位于右岸，走向 62，傾向南西，傾角 80，總長 1 公里，破碎帶寬度 0.5m，在右壩肩高出回水線以上 100m 出露，距右壩肩水平距離 200m，對建壩影響 不大。 F19 斷層：位于左壩肩，總長 50m，走向 6265 ，傾角直立。在左壩肩高出回水線 以上 100m 出露，距左壩肩水平距離 120m，對建壩影響不大。 第一組裂隙：傾向 258305，傾角 60

44、75。 第二級裂隙：傾向 320 7，傾角 5889。 兩組節(jié)理相交呈“X”型，其中第一組裂隙位于右岸壩腳附近，長 20m，張開寬度約 10cm，因規(guī)模較小，易于處理。 1.2.4 壩址工程地質條件評價 壩址區(qū)兩岸山體雄厚，基巖裸露，主要為粉砂質凝灰?guī)r和凝灰質粉砂巖，巖石堅硬較 完整，巖層產狀 35010，NE 或 SE6580，傾向上游對建壩有利。兩岸及壩基工 程地質條件分述如下： （1）左壩肩 現(xiàn)代河床陡崖高 13m，陡崖之上為級階地，級階地之上為坡積碎石覆蓋，南北向 分布寬度 70m，坡度 2530 ，厚 013m，結構疏松，透水性強，需全部清除，在此之 11 上岸坡變陡，為 6575，

45、未發(fā)現(xiàn)有大的不穩(wěn)定體和緩傾角滑移面，出露巖石較完整， 堅硬，強風化層厚度 13m，弱風化層厚度 510m，工程地質條件較好。 （2）右壩肩 右岸岸邊有 2040m 高的陡坡，在 1985m 高程以上地形坡度 50左右，右壩肩未發(fā) 現(xiàn)有大的不穩(wěn)定巖體和緩傾角滑移面，但在 19802055m 高程范圍有一段地層較破碎， 產狀紊亂，風化深度 20m 左右，該段上部巖石破碎是由于表部風化裂隙發(fā)育，較軟弱， 風化強烈現(xiàn)象造成。 右岸壩軸線上游，無第四系坡積物覆蓋，壩軸線下游階地之上為第四系坡積物覆蓋， 分布范圍南北向寬 100m，東西向長 160m，最大厚度 7m。 若在右岸布置溢洪道，應考慮清除破碎巖

46、石及坡積物。 （3）壩基工程地質條件 壩基位于現(xiàn)代河槽，寬度 27m 左右，根據(jù)鉆孔及探坑揭露，壩軸線附近覆蓋層厚 2m，之下基巖完整、堅硬，河流基本下切至新鮮巖面，基礎處理較易。 根據(jù)洞探揭露，兩岸壩肩由河床岸邊深入巖體內部 10m 以后，大部分巖石堅硬完整， 節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖層走向與河流走向呈大交角，圍巖穩(wěn)定性較好，均可布置導流洞和 放水洞。 1.3 建筑材料 1.3.1 天然建筑材料 群安水庫天然建筑材料位于壩址下游 7 公里范圍內，主要巖性為第四系崩坡積物和沖 洪積物。為滿足設計要求，共選擇了 7 個料場，各料場情況如下： （1）C6 料場 水庫大壩壩體填筑料場，位于群安溝口右岸級階

47、地和該級階地質沿相連接的山前堆 積層，料場距大壩 5 公里，該處沉積層巨厚，貯量豐富，測算料場儲量在 100 萬立方米。 顆料級配較好，顆粒磨園度由棱角狀、次棱角狀，直至滾圓狀都有。從分布情況看，階 地前沿多為沖、洪積堆積物，卵、礫石磨圓度好呈滾圓，夾有大量漂石，多數(shù)礫石直徑 500mm，個別有超過此粒徑的向階地后沿發(fā)展,主要是山前洪積堆積層，分選及磨圓度都 較差，顆粒以棱角狀和次棱角狀為主，最大顆料直徑 250 至 350mm，山前個別漂礫大于 800mm。堆積物母巖成分以花崗巖、灰?guī)r為主，顆料間充填物由砂、礫和土組成，山前 堆積物中土含量較大，而階地前沿沖，洪積堆積沖填而以砂、礫為主。該料

48、場物理力學 指標見表 1-8、表 1-9。 第一章 基本資料 12 （2）C1 砂石料場 C1 砂石料場位于群安溝口河灘，距水庫大壩 4.5 公里,此處沉積較厚,為沖、洪積沉積 物，分布成扇形，半徑 244m，堆積厚度 2 至 17m，儲量約 20.5 萬立方米,料場緊鄰基巖 山坡有部分坡積物混合堆積,分選較差,其中卵、礫石磨圓度較好,呈滾圓狀,砂子有大部分 因為搬運距離不遠，磨圓較差，呈次棱角狀，砂 子成分中正長石含量較大。 （3）C2 砂石料場 C2 砂石料場位于東溝村東南 300 米的沖溝溝口，距水庫大壩 5.5 公里，沖洪積沉積 與堆積混合堆積，洪積扇地貌，堆積厚度大于 20m，扇軸長

49、 400m，儲量約 94.5 萬立方米， 此處山溝水量較小，搬運及沉積物以細顆粒居多，粗顆粒相對減少，卵礫石磨圓度較好， 砂子磨圓較差，砂子成分含量中以正長石為主。 （4）C3 土料場 該料場位于水庫大壩上游，距大壩約 3 公里，料場沿溝底分布，長約 1000m，寬約 600m，儲量約 88.2 萬立方米。該料場土料的壓縮系數(shù)為 0.266Mpa，屬中等壓縮性土，粘 粒含量高，達 48.1%，可塑性好，塑性指數(shù)為 14.37，屬品質較好的心墻土料。 （5）C4 土料場 C4 土料場位于出山口以西沖溝溝口，距水庫約 5.5 公里，呈條帶分布，長約 960m， 寬約 60m，儲量約 28.8 萬立

50、方米，該料場土料物理力學指標見表 1-10、表 1-11。 （6）C5 砂石料場 C5 砂石料場位于群安溝口以西沖溝溝口，距水庫大壩約 6.5 公里，料場順溝底呈條 帶分布，長約 1320m，寬約 200m，探坑深度 5m，儲量約 132 萬立方米。該料場主要為 附近基巖風化堆積，成分以正長石為主，磨圓及分選較差、砂、礫均為次棱角狀。 （7）C7 石料場 石料場位于群安溝口河漫灘，距水庫大壩約 5 公里，該處 200mm 至 600mm 漂石儲量 豐富，收集方便，運距較近，預測儲量 5 萬立方米，并且卵石、漂石磨圓度好，石質堅 硬，主要成分為花崗巖，是很好的砌石材料。 1.3.2 三材 （1）

51、水泥 群安地區(qū)當?shù)赜袛?shù)家水泥生產廠，產品質量穩(wěn)定，可滿足工程需要。 （2）鋼筋與木材 均可通過鐵路、公路運輸，滿足工程需要。 13 第一章 基本資料 14 表 1-8 各料場沙礫料顆粒級配匯總表 表 1-9 各料場砂礫料場理學實驗成果表 內摩擦角 滲透 料場 比重 天然密度 (g/cm3) 含泥量 （） 干燥（度） 飽和（度） 滲透系數(shù)（cm/sec） 臨界坡降 C1 2.69 2.29 0.05 41.5 39.5 8.410-2 0.87 C2 2.69 2.26 1.40 40.1 37.9 8.410-2 0.78 C5 2.67 2.30 0.68 39.8 33.3 8.410-2

52、 0.75 C6 2.68 2.31 0.75 42.9 41.6 8.410-2 0.85 粒徑含量（%） 料場 200（ mm） 200150 （mm） 150100 （ mm） 10060 （mm） 6020 （mm ） 205（ mm） 52（ mm） 20.5（ mm） 0.50.25（ mm） 0.250.1（ mm） 0.1 （ mm） 有效粒 徑 （mm ） 不均勻 系數(shù) 曲率 系數(shù) C1 8.0 3.0 22.0 31.0 16.5 10.0 9.5 0.18 187.0 10.30 C2 1.5 3.7 12.3 17.6 26.5 13.5 3.3 7.7 10.4 2.

53、3 0.7 0.37 137.8 5.82 C5 0.2 3.0 9.3 18.2 30.3 12.2 2.1 7.8 11.0 5.0 0.9 0.28 171.4 6.03 C6 0.9 3.1 11.3 16.4 27.4 12.4 2.3 8.4 12.9 3.6 1.3 0.31 154.8 2.58 15 表 1-10 土料基本性質試驗成果表 表 1-11 土料化學分析成 顆粒組成（） 擊實 不固結不排水 剪 UU 固結不排水剪 CU 固結排水剪 CD 料 場 天然 濕密 度 (g/cm3) 天然 干密 度 (g/cm3) 天然 含水 量 （ ） 土粒 比重 Gs 流限 WL 塑限

54、 Wp 塑性 指數(shù) Ip 細粒 沙 0. 05 粉粒 0.050.0 05 粘粒 0. 005 最優(yōu) 含水 量 Wop 最大 干容 重 dmax 滲透 系數(shù) K (cm/s) （度） C （ KPa ） （度） C （KPa ） （度） C （KPa ） C 3 1.44 1.8 1 1.23 1.6 0 9.2 14.61 2.70 2.7 6 36.66 22.62 9 14.37 8.70 43.2 48.1 16.5 25. 5 1.6 1.7 n10- 8 16.50 19.00 22.50 16.33 25.50 10.00 C 4 0.32 1.6 4 1.15 1.4 1 7.

55、9 16.8 2.70 2.7 2 33.65 21.14 12.51 16.0 47.0 37.0 16.0 24. 0 1.65 1.7 n10- 7 19.88 9.25 24.63 17.50 28.50 8.00 料場 易溶鹽（） 中溶鹽（） 難溶鹽（） 有機質（） C3 0.288 0.581 2.433 0.458 第一章 基本資料 16 C4 0.585 0.319 1.632 0.421 17 第二章 調洪演算 18 第二章 調洪演算 2.1 工程等級規(guī)模 群安水庫位于某省某地區(qū)群安河河谷出山口地段，水庫控制流域面積 714 平方公里， 庫容 900104m3。 水庫以灌溉和

56、工業(yè)供水為主，兼顧防洪，工程興建后可以向地區(qū)工業(yè)年提供水量 2160104m3，向灌區(qū)年供水 1782104m3，全年供水 3942104m3，改善灌溉面積 14.32104畝。 水庫樞紐建筑物由主壩、溢洪道、放水洞組成。根據(jù)工程規(guī)模及其在國民經濟中的作 用，按水利水電工程等級劃分及洪水標準SL2522000，水庫永久性建筑物設計洪水 標準為 50 年標準，校核洪水標準為 1000 年標準。根據(jù)水庫庫容灌溉規(guī)模及供水要求， 正常高水位 1G994.7m，庫容 900 萬 m。水庫樞紐的工程等別為等，工程規(guī)模為中型。 水庫樞紐的主要建筑物級別為 3 級，次要建筑物為 4 級，臨時建筑物為 5 級

57、。 2.2 防洪標準 該工程主要建筑物級別為 3 級，根據(jù)防洪標準 （GB50201-94）規(guī)定 3 級建筑物土石壩 的防洪標準采用 50 年（p=2%）一遇設計，1000 年（p=0.1%）一遇校核，臨時建筑物防洪 標準采用 20 年一遇標準。 2.3 調洪演算 2.3.1 洪水過程線計算 根據(jù)資料現(xiàn)在設計洪峰流量和壩址處水文站的單位洪水流量過程線，故本次設計洪水 過程線采用以洪峰控制的同倍比放大法對典型洪水進行放大，分別得設計洪水過程線與 校核洪水過程線。根據(jù)所給的群安水庫設計洪水過程線計算表，選用兩小時為時差，用 內差法進行計算，求得時差為 2 小時的洪水過程線表。 （詳見計算書） 2.

58、3.2 泄洪方式 設計樞紐攔河大壩初定為土石壩，所以要設壩外泄水建筑物岸邊溢洪道。本樞紐初步 選定用開敞式溢洪道，溢流堰采用 WES 實用堰。 2.2.3 泄洪能力 根據(jù)確定的泄流方式，進行泄流能力分析。對于無側收縮的自由出流實用堰水力計算公 Q=mb H03/2(水力學第四版吳持恭主編 P295) （2-1）g2 南昌工程學院畢業(yè)設計 19 式中： m自由出流系數(shù)，取 0.485； b溢流孔寬，取 25 米； H0H0=H+av2/2g，H 為堰上水頭。 計算時忽略堰上流速水頭。求得水庫水位庫容下泄能力見計算表。 2.3.4 調洪演算 1. 調洪演算原理 根據(jù)水庫水量平衡方程：在某一時段內，

59、入庫水量減去出庫水量，應等于該時段內 水庫增加或減少的蓄水量。水量平衡方程為 t- t=0.5（Q 1+Q2）t-0.5 （q 1+q2）t=V 2-V1 q （2-2） （水資源規(guī)劃及利用（中國水利水電出版社）P 157） 式中 Q1計算時段 始的入庫流量，m 3/s；t Q2計算時段 末的出庫流量，m 3/s； 計算時段平均入庫流量，m 3/s； q1 計算時段初下泄流量，m 3/s； q 2 計算時段末下泄流量，m 3/s； 計算時段平均下泄流量，m 3/s； V1 計算時段 始的水庫蓄水量，m 3/s；t V2計算時段 末的水庫蓄水量，m 3/s； 計算時段，一般取16小時，以秒為單位

60、。本次調洪 t 為2小時，7200t 秒。 當已知水庫入庫洪水過程線時，式（2-2）中的Q 1，Q 2， 均為已知；V 1，q 1是計算 時段 開始時的初始條件，未知數(shù)有兩個（V 2和q 2）， 需增加一個方程才能求解。假定t 暫不考慮自水庫取水的興利部門泄向下游的流量，則q應是泄水建筑物泄流水頭H 的函數(shù)。 當泄洪建筑物尺寸，型式等已定時，有 q=f（H）=AH B (2-3) （水資源規(guī)劃及利用（中國水利水電出版社）P 157） 第二章 調洪演算 20 式中 ： A-系數(shù)，與建筑物形式和尺寸，閘孔開度以及淹沒系數(shù)有關系， B-指數(shù)，對于堰流一般為 3/2 。 式（2-3 ）最終可用下泄流量

61、q與庫容V的關系曲線來代替，即 q=f（V） (2-4) (水資源規(guī)劃及利用（中國水利水電出版社）P 158 ) 式（2-2 ）和式（2-4 ）組成一個方程組，可求出未知數(shù)q 2和V 2，然后以此作為下一時段初 的數(shù)值繼續(xù)計算。用兩個公式調洪計算的方法很多，常用試算法和半圖解法。本設計中 采用試算法。 由于該溢流堰不設閘門，根據(jù)資料可知該水庫起調水位高程為1994.7m ，相應的庫容 為900萬立方米。 2調洪過程及結果 表2-1 調洪結果表 設計洪水（p=2%） 校核洪水（p=0.1%） 最大下泄流量（m/s） 113.42 372.69 相應水位（m） 1996.34 1998.34 相應

62、最大庫容（10 m）4973.58 1057.35 南昌工程學院本科畢業(yè)設計 21 第三章 大壩設計 3.1 壩型選擇 根據(jù)各壩型的特點結合所給群安水庫庫區(qū)地質資料進行如下壩型比選： 壩型一：重力壩 重力壩是一種古老而且應用廣泛的壩型,它因主要依靠壩體自重產生的抗滑力維持穩(wěn) 定而得名。重力壩的結構簡單,施工方便,抗御洪水能力強,抵抗戰(zhàn)爭破壞等意外事故的能力 強,工作安全可靠,至今仍廣泛使用。 1、重力壩的工作原理 重力壩的工作原理是在水壓力及其他荷載的作用下,主要依靠壩體自身重量在滑動面 上產生的抗滑力來抵消壩前水壓力,以滿足穩(wěn)定的要求,同時,也靠壩體自重在水平載面上產 生的壓重力來抵消由于水

63、壓力所引起的拉重力,以滿足強度的要求。其基本剖面為上游近 于垂直的三角形剖面,眼垂直軸線方向常沒永久伸縮縫,將壩體分成若干獨立工作的壩段,壩 體剖面較大。 2、重力壩的特點 重力壩之所以能長久地被采用，主要是因為它具有以下幾大優(yōu)點： a.泄洪和施工導流比較容易解決。重力壩的斷面大,筑壩材料抗沖刷能力強,適用于在 壩頂溢流和壩身設置泄水孔。在施工期可以利用壩體或底孔導流。樞紐布置方便一般不 需要另設河岸溢洪道或洪隧洞。在意外情況下,即使從壩頂少量過水,一般也不會招致壩體 失事； b.安全可靠,結構簡單,施工技術比較容易掌握。壩體板樣,立模和混凝土澆筑和振搗都 比較方便,有利于機械化施工； c.安

64、全可靠重力壩剖面尺寸大，應力較小，筑壩材料強度高，耐久性好，因而抵抗水 的滲漏、洪水漫頂、地震和戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強； d.對地形、地質條件適應性強任何形狀的河谷都可以修建重力壩，因為壩體作用于地 面上的壓應力不高，所以對地質條件的要求也較低； e.樞紐泄洪問題容易解決重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內設置泄水孔，一般不 需要另設溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊； f結構作用明確重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干段，各壩段獨立工作，結構作用明 確，應力分析和穩(wěn)定計算都比較簡單。 第三章 大壩設計 22 但是，重力壩也有下面一些缺點： a壩體剖面尺寸大，水泥用量多； b壩體應力較低，材料強度不能充分發(fā)

65、揮； c壩體與地基接觸面積大，因而壩底的揚壓力較大，對穩(wěn)定不利。 d壩體體積大，施工期混凝土的溫度應力和收縮應力較大，在施工期對混凝土溫度 控制的要求較高。 壩型二：拱壩 拱壩是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物，借助拱的作用將水壓力的全部或部分 傳給河谷兩岸的基巖。與重力壩相比，在水壓力作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重 量來維持，主要是利用拱端基巖的反作用來支承。拱圈截面上主要承受軸向反力，可充 分利用筑壩材料的強度。因此，是一種經濟性和安全性都很好的壩型。 1、拱壩特點： (1)優(yōu)點：拱壩利用拱的作用將荷載傳至兩岸，充分利用了材料的搞壓性能，故拱壩可 做得比較薄，大大節(jié)省混凝土方量，從而

66、節(jié)省造價。此外，拱壩還可以在壩身開孔解決 泄流問題，不需另外修建溢洪道，壩體重量輕，抗震性能好。 (2)缺點：幾何形狀復雜，施工難度大。施工導流需一次斷流，工另開導流隧洞。拱壩 主要的缺點是對壩址河谷形狀及地基要求較高。 2、地質條件 建造拱壩的地形條件是左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，砰面上為向下流收縮的峽谷 地段，如 V 形和 U 形河谷。壩端下游側要有足夠的巖體支承，以保證壩體的穩(wěn)定。理想 的地質條件是基巖均勻單一、完整穩(wěn)定、強度高、剛度大、透水性小和耐風化。此外， 拱壩要求兩岸壩座附近河岸邊坡巖體穩(wěn)定，整體性好，沒有大的斷裂構造和軟弱夾層， 在荷載作用下不產生大的壓縮變形。 壩型三：土石壩 1、土石壩特點 (1)優(yōu)點： a.就地取材，節(jié)省鋼材 水泥 木材等建筑材料，減少了建壩過程中的遠途運輸。 b.結構簡單，便于維修和加高擴建。 c壩身是土石散粒體結構，有適應變形的良好性能，因此對地基的要求低。 d施工技術簡單，工序少，便于組合機械快速施工。 南昌工程學院本科畢業(yè)設計 23 (2)缺點：壩身一般不能溢流，施工導流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條 件影響較大等。 2、地質條