通过毕业设计，我们能够系统巩固并综合运用基本理论和专业知识，熟悉和掌握有关的资料规范手册及图表，培养我们综合运用上述知识分析和解决工程设计问题的能力，培养我们对土石坝设计计算的基本技能，同时了解国内外该行业的发展水平。这次我的设计任务是江水利枢纽工程设计土石坝，本设计采用斜心墙坝。该斜心墙土石坝设计大致分为洪水调节计算坝型选择与枢纽布置大坝设计泄水建筑物的选择与设计等部分。工程提要江水利枢纽系防洪发电灌溉渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝泄洪隧洞冲沙放空洞引水隧洞发电站等建筑物组成。该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇厂矿和农村的威胁，根据下游防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为，本次经调洪计算年遇设计洪水时，下泄洪峰流量为。原年遇设计洪峰流量为，水库消减洪峰流量其发电站装机为，共建成水库增加保灌面积万亩，正常蓄水位时，水库面积为，为发展养殖创造了有利条件。综上该工程建成后发挥效益显著。工程等别及建筑物级别根据水利水电枢纽工程等级划分设计标准山区，丘陵区部分之规定，水利水电枢纽工程根据其工程规模﹑效益及在国民经济中的重要性划分为五类，综合考虑水库的总库容防洪库容灌溉面积电站的装机容量等，工程规模由库容决定，由于该工程正常蓄水位为，库容约为亿，估计校核情况下的库容不会超过亿，故根据标准，该工程等别为二等，工程规模属于大型，主要建筑物为级，次要建筑物为级，临时性建筑物级别为级。洪水调节计算该工程主要建筑物级别为级，根据防洪标准规定级建筑物土坝堆石坝的防洪标准采用年遇设计，年遇校核，水电站厂房防洪标准采用年遇设计，年遇校核。临时性建筑物防洪标准采用年遇标准。根据资料统计分析得年遇设计洪峰流量为设年遇校核洪峰流量为校，。根据选定的方案调洪演算的设计洪水位，校核洪水位，设计泄洪流量，校核泄洪流量。坝型选择与枢纽布置通过各种不同的坝型进行定性的分析比较，综合考虑地形条件地质条件建筑材料施工条件综合效益等因素，最终选择土石坝的方案。根据工程功能以及满足正常运行管理要求，该枢纽由土石坝泄洪隧洞冲沙放空洞水电站包括引水隧洞调压井压力管道电站厂房开关站等建筑物组成。本次根据工程经济性正常运行安全稳定性以及地形地质条件等各方面因素要求，并且将冲沙放空洞和泄洪隧洞与施工导流隧洞相结合对枢纽建筑物进行了布置。枢纽平面布置见图。大坝设计根据方案比较分析，斜心墙坝综合了心墙坝与斜墙坝的优缺点，斜心墙有足够的斜度，能减弱坝壳对心墙的拱效应作用斜心墙坝对下游支承棱体的沉陷不如斜墙那样敏感，斜心墙坝的应力状态较好，本次设计大坝坝型采用粘土斜心墙坝。根据计算大坝坝顶高程由校核情况控制为，取。最大坝高为，大于，属高坝，故综合各方面因素可取该土石坝坝顶宽度为。根据规范规定与实际结合，上游坝坡上部取，下部取，下游自上而下均取，下游在高程处各变坡次。在坝坡改变处，尤其在下游坡，通常设置宽的马道戗道以使汇集坝面的雨水，防止冲刷坝坡，并同时兼作交通观测检修之用，综合上述等各方面因素其宽度取为。本次设计，大坝坝脚排水体采用棱体排水措施，按规范棱体顶面高程高出下游最高水位为原则，校核洪水时下游水位可由坝址流量水位曲线查得为，最后取棱体顶面高程为，堆石棱体内坡取，外坡取，顶宽，下游水位以上用贴坡排水。大坝坝体防渗采用粘土斜心墙，坝基采用混凝土防渗墙。泄水建筑物设计坝址地带河谷较窄，山坡陡峻，山脊高，经过比较枢纽布置于河弯地段。由于两岸山坡陡峻，无天然垭口如采取明挖溢洪道的泄洪方案，开挖量大，造价较高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于岸右岸，采取龙抬头无压泄洪的型式与施工导流洞结合。为满足水库放空水位的要求，还与导流洞结合设置了放空洞。根据调洪演算和计算比选确定溢流孔口尺寸洞身尺寸为，根据以往经验溢流孔口后以坡度连接，反弧段以半径圆弧相连接，见图隧洞纵坡面布置。施工组织设计本工程拟定年开工，从截流开始到大坝填筑完毕计年，在现有施工能力及保证质量的前提下，尽可能缩短工期，提早发挥效益。截流和拦洪日期针对该河流的水文特性，月开始流量明显下降，此时水深只有左右，因此，设计截流日期定为年月日日。实际施工中，根据当时的水文气象条件及实际水情进行调整。年月洪水期开始，围堰开始拦洪，围堰上升速度应以抢修到拦洪水位以上为原则。封孔及发电日期，鉴于流量资料不足。为安全起见在大坝上升至泄洪隧洞进口高程以后进行封孔。斜心墙坝填筑要求粘土与砂砾同时上升。施工进度由粘土上升速度控制。按月的速度上升，至泄洪洞高程需月，即到年月。因此定在年月日进行封孔蓄水。水库蓄水过程般按的保证率的流量过程线来预测，初始发电水位为工作水深，即。根据计算从月日封孔蓄水，到月底即可蓄到初始发电水位。因此第台机组发电日期定为年月日。实际发电日期根据当时水文气象条件及水情进行调整。大坝竣工日期。按月的速度上升，在年底实现大坝填筑完成。基本资料水文流域概况江位于我国西南地区，流向自东向西北，全长约，流域面积，在坝址以上流域面积为。本流域大部分为山岭地带，山脉盆地相互交错于其间，地形变化剧烈，流域内支流很多，但多为小的山区河流，地表大部分为松软沙岩页岩玄武岩及石灰岩的风化层，汛期河流含沙量较大，冲积层较厚，两岸有崩塌现象。本流域内因山脉连绵，交通不便，故居民较少，全区农田面积仅占总面积的，林木面积约占全区的，其种类有松杉等。其余为荒山及草皮覆盖。气象降雨气象本区域气候特征是冬干夏湿，每年月至次年四月特别干燥，其相对湿度在之间，夏季因降雨日数较多，相对湿度随之增大，般变化范围为。该地区般月风力较大，实测最大风速为，风向为西北偏西，水库吹程为。年平均气温约为，最高气温为，发生在月份，最低气温，发生在月份，见表。表月平均气温统计表月份月平均气温月份气温表平均温度日数天月温度降雨该地区最大年降水量可达，最小为，多年平均降水量为。表多年平均各月降雨日数统计表月降雨量径流江径流的主要来源于降水，在此山区流域内无湖泊调节径流。根据短期水文气象资料研究，般是每年五月底至六月初河水开始上涨，汛期开始，至十月以后洪水下降，则枯水期开始，直至次年五月。江洪水形状陡涨猛落，峰高而瘦，具有山区河流的特性，实测最大流量为秒，而最小流量为。多年平均流量。经频率分析，求得不同频率的洪峰流量见表。表多年统计不同频率洪峰流量频率流量表各月不同频率洪峰流量单位月份固体径流江为山区性河流，含沙量大小均随降水强度及降水量的大小而变化，平均含沙量达。枯水期极小，河水清澈见底，初步估算年后坝前淤积高程为。工程地质水库地质库区内出露的地层有石灰岩玄武岩火山角砾岩与凝灰岩等。经地质勘探认为库区渗漏问题不大，但水库蓄水后，两岸的坡积与残积等物质的坍岸是不可避免的，经过勘测，估计可能塌方量约为万，在考虑水库淤积问题时可作为参考。坝址地质坝址位于江中游地段的峡谷地带，河床比较平缓，坡降不太大，两岸高山耸立，构成高山深谷的地貌特征。坝址区地层以玄武岩为主，间有少量火山角砾岩和凝灰岩穿构，对其岩性分述如下玄武岩般为深灰色灰色有含泥量气孔，为绿泥石石英等充填，成为杏仁状构造，并间或有方解石石脉，石英脉等穿其中，这些小脉都是后来沿裂隙充填进来的。坚硬玄武岩应为不透水层，但因节理裂缝较发育，透水性也会随之增加，其矿物成份为普通辉石检长石副成分为绿泥石石英方解石等。由于玄武岩成分不甚致，风化程度不同，力学性质亦异，可分为坚硬玄武岩多孔玄武岩，破碎玄武岩软弱玄武岩半风化玄武岩和全风化玄武岩。其物理力学性质见表。表坝基岩石物理力学性质试验表岩石名称比重容重采用抗压强度半风化玄武岩破碎玄武岩火山角砾岩软弱玄武岩坚硬玄武岩多气孔玄武岩表全风化玄武岩物理力学性质试验表天然含水率干容重比重液限塑限塑性指数压缩系数浸水固结块剪力内摩擦角凝聚力渗透性经试验得出发值为。火山角砾岩角砾为玄武岩，棱角往往不明显，直径为，胶结物仍为玄武岩质，胶结紧密者抗压强度与坚硬玄武岩无异，其胶结程度较差者极限抗压强度低至。凝灰岩成土状或页片状，岩性软弱，与砂质粘土近似，风化后成为粘土碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。河床冲积层主要为卵砾石类土，砂质粘土与砂层均甚少，且多呈透镜体状，并有大漂石渗杂其中，卵砾石成分以玄武岩为主，石灰岩和砂岩占极少数，沿河谷内分布。坝基部分冲积层厚度最大为，般为米左右。靠岸边最少为几米。颗粒组成以卵砾石为主，砂粒和细小颗粒为数很少。卵石最小直径般为砾石直径般为砂粒直径细小颗粒小于。冲积层的渗透性能经抽水试验后得渗透系数值为。冲积层剪力实验成果见表。表冲积层剪力试验成果表土壤名称项目计算值容重控制含水量控制三轴剪力块剪应变控制浸水固结快剪内摩擦角凝聚力内摩擦角凝聚力含中量细粒的砾石次数最大值最小值平均值小值平均值备注三轴剪力土样控制系筛去大于颗粒后制备的。试验时土样的容重为控制容重。应变控制土样的容重系筛去大于后制备的。以上两种试验的土样系扰动的。坡积层在水库区及坝址区山麓地带均可见到，为经短距离搬运沉积后，形成粘土与碎石的混合物质。地质构造坝址附近无大的断层，但两岸露出的岩石节理特别发育，可以分为两组，组走向与岩层走向几乎致，即北东方向，倾向西北另组的走向与岩层倾向大致相同，倾角般都较大，近于垂直，裂隙清晰，且为钙质泥质物所充填，节理间距密者即有条，疏者即有条，所以沿岸常见有岩块崩落的现象。上述节理主要在砂岩泥灰岩与玄武岩之类的岩石内产生。水文地质条件本区地形高差大，表流占去大半，缺乏强烈透水层，故地下水不甚丰富，对工程比较有利。根据压水试验资料，玄武岩中透水性不同，裂隙少且坚硬完整的玄武岩为不透水层，其压水试验的单位吸水量小于。夹于玄武岩中的凝灰岩，以及裂隙甚少的火山角砾岩都为良好的不透水