土壩樞紐畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 -文秘文書

一、樞紐概況及工程目的    張峰水庫位于山西省沁水縣張峰村西北1.5公里處的沁河干流上、水庫控制流域面積4990平方公里，庫容5.05億立方米。    水庫以灌溉發(fā)電為主，結(jié)合防洪，可引水灌溉高平、晉城、陽城、沁水四個(gè)縣的土地，面積71.2萬畝，遠(yuǎn)期可發(fā)展到104萬畝。灌區(qū)由一個(gè)引水流量為45秒立米的總干渠和四條分干渠組成，在總干渠渠首及下游24公里處修建樞紐電站和槐莊電站，總裝機(jī)容量31450千瓦，年發(fā)電量1.129億度，以解決高灌及工業(yè)用電。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年設(shè)計(jì)，萬年校核。樞紐建筑物包括主壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪洞、灌溉發(fā)電洞及樞紐電站組成。根據(jù)工程規(guī)模及其在國民經(jīng)濟(jì)中的作用，按SDJ12—78規(guī)范中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫樞紐屬于大（二）型。主要建筑物按二級設(shè)計(jì)，輔助建筑物按三級設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按四級設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)基本資料（參見附錄一）三、設(shè)計(jì)任務(wù)及基本要求    （一）設(shè)計(jì)任務(wù)    1、根據(jù)地形、地質(zhì)、筑壩材料、水文氣象、施工條件和樞紐建筑物的組成等因素進(jìn)行壩軸線選擇。    2、根據(jù)已知基本資料選擇壩型。    3、根據(jù)樞紐建筑物的組成，進(jìn)行樞紐布置方案的比較，確定樞紐布置方案。繪制樞紐平面布置圖及上、下游立視圖。4、壩工設(shè)計(jì)，包括：斷面設(shè)計(jì)、滲透計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算、沉陷量計(jì)算、裂縫校核、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)處理、壩與兩岸的連接。（穩(wěn)定計(jì)算部分，要求自己編程上機(jī)優(yōu)化剖面尺寸）5、外文翻譯（二）設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)者必須發(fā)揮獨(dú)立思考能力，5、設(shè)計(jì)成果：設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書各一份；設(shè)計(jì)圖4—5張。    四、時(shí)間安排    本設(shè)計(jì)共13周，學(xué)生應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮獨(dú)立工作能力，創(chuàng)造性地完成全部設(shè)計(jì)任務(wù)。附錄一  張峰水庫土壩樞紐設(shè)計(jì)原始資料        (一)地形、地質(zhì)：    (1)地形：見1:2000壩址地形圖。    (2)庫區(qū)工程地質(zhì)條件。    庫區(qū)兩岸分水嶺高程均在820米以上，基巖出露高程大部分在800米左右，主要為紫紅色砂巖，間夾礫巖、粉砂巖和砂質(zhì)頁巖。新鮮基巖透水性不大。且未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造斷裂。水庫蓄水條件是好的。    庫區(qū)兩岸高階地土層可能發(fā)生塌岸。但塌滑范圍不大，不會涉及大壩安全。    沁河為山區(qū)性河流，兩岸居民及耕地分散，除庫水位以下有一定淹沒外，浸沒問題不大，庫區(qū)亦未發(fā)現(xiàn)重要礦產(chǎn)。    (3)壩址區(qū)工程地質(zhì)條件    張峰水庫壩址區(qū)沁河呈一彎度很大的“S”形，壩段位于“S”形的中、上段。壩段右岸為侵蝕岸，岸坡較陡，基巖出露。上下壩線有300余米長低平山梁——沁河與張峰溝之間的單薄分水嶺，左岸為侵蝕堆積岸，岸坡較緩，有大片土層覆蓋；右岸單薄分水嶺是沁河環(huán)繞壩段左岸山體相對側(cè)向侵蝕的結(jié)果。    壩址區(qū)基巖以紫紅色、紫灰色細(xì)砂巖為主，間夾礫巖、粉砂巖和少數(shù)砂質(zhì)頁巖。地層巖相對變化劇烈，第四系除厚度不大的砂層、卵石層外，主要是黃土類土，在大地構(gòu)造上處于相對穩(wěn)定區(qū)，未發(fā)現(xiàn)有大的斷裂構(gòu)造跡象。    壩址區(qū)左岸有一大塌滑體，體積約45萬立米，對工程布置有一定影響。    本區(qū)地震基本裂度為六度，建筑物按七度設(shè)防。    (Ⅰ)壩址    位于壩區(qū)中部背斜的西北，巖層傾向沁河上游。河床寬約300米，河床砂卵石覆蓋層平均厚度5米，滲透系數(shù)K=1×10-2厘米/秒。一級階地(Q4)表層具中偏強(qiáng)濕陷性。左岸730高程以上為三級階地(Q2)具中偏弱濕陷性。土層物理力學(xué)性質(zhì)見“工程地質(zhì)剖面圖”。    基巖末發(fā)現(xiàn)大范圍分布的夾層。兩巖基巖透水性不大，河床中段及近右岸地段。沿113—111—115—104—114各鉆孔連線方向，在巖面下21—47米深度范圍有一強(qiáng)透水帶W=5.46—30公升/分米2，中強(qiáng)透水W=0.15—0。74公升/分米2。下限最深至巖面下約80米。基巖透水性有從上游向下游逐漸增大的趨勢，左岸臺地黃土與基巖的交界處的底礫巖(最大厚度6米)。透水性強(qiáng)，滲透系數(shù)K=10米/天。左岸單薄分水嶺巖層仍屬于中強(qiáng)透水性平均W=0.48公升/分米2，應(yīng)考慮排水，增加巖體穩(wěn)定。    (Ⅱ)下壩址    位于上壩址同一背斜的東南翼，巖層傾向下游，河床寬約120米，左巖為二、三級階地，右岸731米高程以下為基巖，以上為三級階地。土層物理力學(xué)性質(zhì)見“工程地質(zhì)剖面圖”。    左岸基巖有一條寬200—250米呈北東方向的強(qiáng)透水帶，右岸上游張峰溝單薄分水嶺透水性亦很大，左右岸巖石中等透水帶下限均達(dá)巖面下80米左右。河床地段基巖透水性與中等透水帶厚度具有從上游向下游逐漸變小的趨勢，下游發(fā)現(xiàn)承壓水，二、三級階地底礫層透水性與上壩線相同左岸壩腳靠近塌滑體。    (4)壩址區(qū)其他建筑物地段的工程地質(zhì)條件    壩址區(qū)其他建筑物包括導(dǎo)流泄洪洞、灌溉發(fā)電洞及樞紐電站。按上壩線方案，導(dǎo)流泄洪洞、溢洪道均布置在左岸單薄分水嶺，灌溉發(fā)電洞則布置在左岸東凹溝附近三級階地上，下壩線溢洪道可布置在右岸張峰溝，灌溉發(fā)電洞移至上壩線溢洪道軸線西側(cè)40米左右，導(dǎo)流泄洪洞位置不變。    (Ⅰ)導(dǎo)流泄洪洞    沿洞線周圍巖石厚度大于三倍開挖洞徑出口段已避開塌滑體的東邊界，沿線巖層、巖性主要為粉砂巖、細(xì)砂巖及礫巖，巖石較為堅(jiān)硬。堅(jiān)固系數(shù)FK=4,單位彈性抗力系數(shù)KO=200kg/cm3，彈模E=0.4×105kg/cm2。透水性較大。巖層傾向下游出口段節(jié)理發(fā)育，應(yīng)采取有效措施予以處理，為進(jìn)一步保證出口段巖體穩(wěn)定，免除由內(nèi)水壓力引起的后果，建議該段修建無壓洞。    (Ⅱ)溢洪道    上壩線方案溢洪道堰頂高程757米，沿建筑物軸線巖層傾向下游。巖性主要為堅(jiān)硬的細(xì)砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道各部分的抗滑穩(wěn)定條件是好的，下壩線溢洪道堰頂高程750米，基礎(chǔ)以下10米左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風(fēng)化嚴(yán)重，透水性大，對建筑物安全不利。    (Ⅲ)灌溉發(fā)電洞及樞紐電站    上壩線方案沿線基巖以厚層粉砂巖為主，巖石完整，透水性小，洞頂以上巖層厚度較小。本建筑物位于南坪溝——東凹溝古河道內(nèi)巖面上有0—5米厚的底礫巖及厚度不等的亞粘土層，電站廠房處巖石風(fēng)化層厚度約5—6米。對其產(chǎn)生的滲漏及土體坍塌應(yīng)采取必要的工程措施。下壩線方案，沿線全為基巖，工程比較簡易可靠。    (二)水文與水利規(guī)劃    (1)氣象    流域年平均降雨量686.1毫米，70%集中在6—9月，多年年平均氣溫8—9℃，多年最高日氣溫29.1℃(6月)。多年平均最低日氣溫-14.3℃(1月)，多年平均最大風(fēng)速9米/秒，50年一遇風(fēng)速16.2米/秒。水位768.1米時(shí)水庫吹程3.5公里。    (2)水文分析    (Ⅰ)洪水    沁河洪水由暴雨形成，據(jù)統(tǒng)計(jì)七～八月發(fā)生最大洪峰流量的機(jī)會占88%，而且年際變化很大，實(shí)測最大洪峰流量為2200秒立米(1954年)，最大洪峰流量184秒立米(1965年)，相差12倍，流域洪水峰高、歷時(shí)短，陡漲陡落。    一次洪水持續(xù)時(shí)間一般3—5天。    (Ⅱ)年來水量    水量的年內(nèi)分配，汛期七～十月約占全年水量的62%，水量年際變化很大，實(shí)測最大年來水量1968億立米(1963年7月—1964年6月)。最小年來水量3.34億立米(1965年7月—1966年6月)，相差5.9倍。從歷年水量過程線看約七年一周期。其中連續(xù)枯水段為四年。    (Ⅲ)年輸沙量    汛期七～十月的來沙量約占全年輸沙量的94%，其中七、八兩月約占83%，輸沙量的年際變化很大，實(shí)測最大年輸沙量1240萬噸(1969年7月—1959年6月)，最小年輸沙量173萬噸，相差7倍。    (Ⅳ)水文分析成果表序號姓    名單 位數(shù) 量備  注1利用水文系列年限  22  2代表性流量      多年平均流量立米/秒21.9  調(diào)查歷史最大流量立米/秒3980  設(shè)計(jì)洪水洪峰流量(P=1%)立米/秒4000  校核洪水洪峰流量(P=0.1%)立米/秒6550  保壩洪水洪峰流量(P=0.0

1%)立米/秒9100  3洪量      設(shè)計(jì)洪水洪量(P=1%)億立米5五  天校核洪水洪量(P=0.1%)億立米7.95五  天4多年平均年徑流量億立米6.94  5多年平均輸沙量噸431      (3)水利計(jì)算    (Ⅰ)死水位選擇    為減少灌溉日程，盡可能增加自流灌溉面積，并使電站水頭適當(dāng)加高，力求達(dá)到電源自給以及為今后水庫淤積留有余地。按二十年淤積部位，則根據(jù)今后運(yùn)用情況加以計(jì)算調(diào)整。    (Ⅱ)調(diào)節(jié)性能的選定    灌溉保證率選取P=75%，水庫上游來水，首先滿足灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水，電站則利用余水發(fā)電，按上述原則，并按近期灌溉面積71.2萬畝進(jìn)行水庫調(diào)節(jié)計(jì)算，從年調(diào)節(jié)和多年調(diào)節(jié)兩方案的水電量利用系數(shù)和壩高都相差不大，但是多年調(diào)節(jié)性能的水庫能提供的電量和裝機(jī)利用小時(shí)都較年調(diào)節(jié)性能水庫提高20%。故確定張峰水庫為多年調(diào)節(jié)性能水庫。利用1949年7月—1971年6月共22年插補(bǔ)水文系列，采用“時(shí)歷法”進(jìn)行多年調(diào)節(jié)計(jì)算。    (Ⅲ)興利水位的確定原則和指標(biāo)    根據(jù)沁河洪水特性，汛期限制水位在七、八月定為760.7米。七、八月以后可重復(fù)利用一部分防洪庫容蓄水興利以不降工程防洪標(biāo)準(zhǔn)，以防洪興利兼顧為原則，確定九、十月限制水位，提高為766.1米汛末可以多蓄水。但蓄水位按不超超過百年設(shè)計(jì)洪水位考慮，確定汛末興利水位為767.2米。    電站的主要任務(wù)是滿足本灌區(qū)提灌用電的要求，因此在保證灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水的基礎(chǔ)上，確定電站的運(yùn)用原則是灌溉季節(jié)多引水發(fā)電，非灌溉季節(jié)少引水發(fā)電，遇豐水年則充分利用棄水多發(fā)電，提高年水量的利用系數(shù)。    (Ⅳ)防洪運(yùn)用原則及設(shè)計(jì)洪水的確定    張峰水庫屬二級工程。水庫建筑物按百年一遇洪水設(shè)計(jì)。千年一遇洪水校核，由于采用的洪水計(jì)算數(shù)值中未考慮歷史特大洪水的影響，故用萬年一遇洪水作非常保壩標(biāo)準(zhǔn)對水工建筑物進(jìn)行復(fù)核。    工程泄洪建筑物有溢洪道和導(dǎo)流泄洪洞。溢洪道凈寬60米，分設(shè)五孔閘門。每孔凈寬12米，堰頂高程757米，泄洪洞洞徑通過施工導(dǎo)游、攔洪、泄洪渡汛非常時(shí)期放空水庫以及在可能情況下有利于排沙等方面經(jīng)過綜合分析比較確定為8米，進(jìn)口底高程703.35米。    調(diào)洪運(yùn)用原則：    當(dāng)入庫洪水為二十年一遇時(shí)，為滿足下游河道保灘淤地的要求，水庫控制下泄流量為600秒立米。    當(dāng)入庫洪水為百年一遇時(shí)，為提高下游河道的電站、橋梁等建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)，水庫控制下流量為2000秒立米。    當(dāng)入庫洪水為千年一遇時(shí)，溢洪道單寬流量以70每秒立米控制泄流。(5(a)8.8m)。    當(dāng)入庫洪水為萬年一遇時(shí)，按上述原則操作，即庫水位接近校核水位時(shí)，水庫水位仍繼續(xù)上漲，為確保大壩安全，溢洪道敞開洪，允許溢洪道局部破壞。     (Ⅴ)水庫排沙和淤沙計(jì)算    張峰水庫回水長25公里，河道彎曲，河床比降為2.2%，河床寬300米左右，是個(gè)典型的河道型水庫。    沁河泥沙年內(nèi)約83%集中在七、八兩個(gè)月，平均含沙量13.8公斤/立米，泥沙多年平均D50粒徑為0.0155毫米。顆粒較細(xì)，由于張峰水庫庫區(qū)河道天然坡降較陡，回水短，泄洪洞泄量較大，且靠河床和我國官廳、三門峽、汾河天水庫相比，張峰水庫利用異重流排沙是完全可能的。但由于流域的水文特性及下游工農(nóng)業(yè)對水源的要求，決定了本水庫只能蓄水運(yùn)用。而且是高水頭蓄水運(yùn)用，在蓄水過程中，只能用灌溉、發(fā)電有盈余水進(jìn)行排沙，經(jīng)計(jì)算，多年平均排沙量只占5.2%，94.8%的泥沙都要淤積在庫區(qū)內(nèi)侵占興利庫容。    (Ⅵ)水庫工程特征值    樞紐下泄流量及相應(yīng)下游水位序號名   稱單 位數(shù) 量備  注1設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄流量立米/秒2000其中溢洪道815立米/秒相應(yīng)下游水位米700.55(溢洪道)2校核洪水位時(shí)最大流量立米/秒6830其中溢洪道5600立米/秒相應(yīng)下游水位米705.6(溢洪道)   水庫特征序號名   稱單 位數(shù) 量備  注1水庫水位      校核洪水位(P=0.01%)米770.4考慮淤積20年設(shè)計(jì)洪水位(P=1%)米768.1考慮淤積20年興利水位米767.2考慮淤積20年汛限水位米760.7考慮淤積20年死水位米737.0考慮淤積20年2水庫容積      總庫容億立米5.05校核洪水位設(shè)計(jì)洪水位庫容億立米4.63  序號名   稱單 位數(shù) 量備  注防洪庫容億立米1.36  興利庫容億立米3.51  其中共用庫容億立米1.10  死庫容億立米1.05  3庫容系數(shù)%50.5  4調(diào)節(jié)特性  多年      主要建筑物尺寸序號名   稱單 位數(shù) 量備  注2導(dǎo)流泄洪洞      型式  明流隧洞工作閘前為壓力隧洞隧洞內(nèi)徑米8×10城門洞型      壓力隧洞8米消能方式  挑流  最大泄量(P=0.01%)立米/秒1230  最大流速米/秒23.1  閘門型式  7×6.5弧形門  啟閉機(jī)型式  300噸油壓啟閉機(jī)  檢修門  8×9斜拉門  進(jìn)口底部高程米703.35  灌溉發(fā)電洞      型式  壓力鋼管隧洞  內(nèi)徑米5.4  灌溉支洞內(nèi)徑米3  最大流量立米/秒45  進(jìn)口底部高程  731.64  4樞紐電站      序號名   稱單 位數(shù) 量備  注型式  引水式  廠房面積平方米39×16.2  裝機(jī)容量千瓦5×1250  每臺機(jī)組過水能力立米/秒8.05      (三)建筑材料及筑壩材料技術(shù)指示的選定    庫區(qū)及壩址下游土石料均很豐富，有利于修建當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?nbsp;   (1)土料    壩址上、下游均有土料場，儲量豐富，平均運(yùn)距小于1.5公里，根據(jù)155組試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)，土料平均粘粒含量為26.4%，粉粒55.9%，砂粉17.6%，其中25%屬粉質(zhì)粘土，60.7%屬重粉質(zhì)壤土，14.3%屬中粉質(zhì)壤土，平均塑性指數(shù)11.1，比重2.75。最大干容重1.67噸/立米，最優(yōu)含水量20.5%，滲透系數(shù)0.44×10-6厘米/秒。具有中等壓縮性，強(qiáng)度指標(biāo)見下頁表。    (2)砂礫料    主要分布在河灘上，儲量為205萬立米，扣除漂石及圍堰淹沒部分，可利用的約100—151萬立米，其顆粒級配不連續(xù)，缺少蹭粒徑，根據(jù)野外29組自然坡度角試驗(yàn)，34組室內(nèi)試驗(yàn)分析，統(tǒng)計(jì)成果如下：    自然么重1.87噸/立米，軟弱顆料含量2.64%。    不均勻系數(shù)561顆，顆組成見下表：    顆料組成(毫米)%<200<80<40<20<5<2<1<0.5<0.25<0.583.774.257.746.238.634.632.829.724.74.9    砂的儲量很少，且石英顆料少，細(xì)度模數(shù)很低，不宜作混凝土骨料，砂(D<2毫米)的相對緊密度為0.895。    (3)石料    壩址區(qū)石料較多，運(yùn)距均在1公里以內(nèi)，為厚層砂巖儲量可滿足需要，溢洪道、導(dǎo)流洞出碴也可利用。    (4)筑壩材料技術(shù)指標(biāo)的選定    本工程經(jīng)過試驗(yàn)，并參考有關(guān)文獻(xiàn)資料及其他的工程的經(jīng)驗(yàn)，最后選定其筑壩材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。    強(qiáng)度指標(biāo)見下表(砂礫料):試驗(yàn)方法統(tǒng) 計(jì) 方 法剪  力(度)C(公斤/公分2)飽合固結(jié)快剪(25組)飽合固結(jié)快剪(82組)算術(shù)平均23.270.280算術(shù)小值平均20.960.193算術(shù)平均21.540.293快剪(18組)算術(shù)小值平均21.30.293值平均1.30.293值小值平均21.00.194算術(shù)平均22.680.583算術(shù)小值平均20.030.356值平均22.50.583值小值平均23.80.356快  剪(8組)算術(shù)平均28.80.451算術(shù)小值平均25.750.293值平均29.00.451值小值平均28.70.293三軸不排水剪(10組)三軸不排水剪(6組)總應(yīng)力小值平均200.288有效應(yīng)力小值平均25°20ˊ0.13總應(yīng)力小值平均13°30ˊ0.28有效應(yīng)力小值平均25°20ˊ0.08三軸飽合固結(jié)不排水剪(6組)總應(yīng)力小值平均18°20ˊ0.42有效應(yīng)力小值平均22°30ˊ0.35試驗(yàn)方法統(tǒng) 計(jì) 方 法剪  力°C(公斤/厘米2)野外自然坡度角(29組)算術(shù)平均35°7ˊ  算術(shù)小值平

均31°2ˊ  室內(nèi)剪力試驗(yàn)算術(shù)平均31.1°  算術(shù)小值平均29.1°  算術(shù)平均31°  算術(shù)小值平均29°      筑壩土料統(tǒng)計(jì)國外9座粘料含量20—30%的高壩 =21°，C=0.4公斤/厘米2左右，國內(nèi)建國初期建成的壩選用指標(biāo)一般較低，但近期建成的壩一般在25℃左右初始孔隙水壓力系數(shù)一般在0.3—0.4。我國岳城水庫施工期采用0.21。據(jù)此采用的技術(shù)指標(biāo)見下表。    砂礫料的強(qiáng)度指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際出入較大，統(tǒng)計(jì)國內(nèi)12座水庫資料， 平均值在32°以上，特別是最近建成的橫山 =38°—39°；毛家村37°，美國“土與土石壩”一書推薦，當(dāng)相對緊密度D>0.7時(shí)， =34°—35°，鑒于本地砂礫料級配不好，故選用 =31°。    堆石指標(biāo)一般 值在39°—45°之間，統(tǒng)計(jì)國外9座砂巖地區(qū)筑壩石料 平均值為39.1°，我國獅子灘堆石壩試驗(yàn)為36°—45°，取用39°50ˊ，故本工程取用 值40°。    左巖黃土臺地(Q2)壓縮系數(shù) =0.025，起始孔隙比e0=0.725，平均料徑D50=0.1mm。    (四)工程效益及淹沒損失    張峰水庫建成后能收到灌溉、發(fā)電、防洪、解決工業(yè)用水和人蓄吃水等多方面效益，是一座綜合利用的水庫。    水庫近期可灌溉農(nóng)田71.2萬畝，遠(yuǎn)期發(fā)展到104萬畝，使沁水、陽城、高平、晉城等四縣將達(dá)到人均1.1畝水澆地。樞紐電站和槐莊電站裝機(jī)容量31450千瓦，年發(fā)電量1.129億度，除滿足農(nóng)業(yè)提水澆灌用電外，還剩余50%電力可供工農(nóng)業(yè)用電。防洪方面，張峰水庫控制流域面積4990平方公里，占全流域面積的39%，對下游河道防洪、削減洪峰、減輕防汛負(fù)擔(dān)也有一定作用，可將下游百年一遇洪水由6010秒立米削減到3360秒立米，相當(dāng)于17年一遇，可將五十年一遇洪水由6000秒立米，削減到2890秒立米，相當(dāng)于12年一遇。另外每年還可供給城市及工業(yè)用水0.63億立米。    由于庫區(qū)沿岸山峰重迭，村莊零散，耕地不多，淹沒損失較小，按庫區(qū)移民高程770統(tǒng)計(jì)，共需遷移人口3115人，淹沒耕地12157畝，房屋1223間，窯洞1470孔。    (五)施工條件    (1)施工地區(qū)地形地質(zhì)條件    張峰水庫位于上山村與川坡村之間，上壩線位于沁河“S”型河谷的中上部右岸坡陡約30°左右，基巖大部出露高程在770—820米。主河槽在右岸。河寬約100米左右，左岸為堆積岸，左岸臺地寬200米左右，山嶺高程在775.0米，左、右?guī)r坡較平緩。大都為土層覆蓋。水庫樞紐處施工場地狹窄，樞紐建筑物全部布置在左岸，施工布置較困難。    壩區(qū)為上二迭系石千峰組的紫紅色、紫灰色細(xì)砂巖，間夾同色礫巖及砂質(zhì)頁巖等類巖層。右岸全部為基巖，河床砂卵石層總寬度約250米，覆蓋層厚度約5米。高漫灘表層亞砂土厚5—15米，左岸728米高程以下為基巖。基巖面向下游漸低下，土層增厚。以上為厚20—30米厚的具中等濕陷性的黃土狀土層，河床基巖50米深度以內(nèi)仍較大。砂卵石層透水性不會很強(qiáng)，施工開挖排水工作估計(jì)不致很困難。    (2)施工地區(qū)氣象與水文條件    張峰水庫沒有建立水文氣象站，根據(jù)沁水縣氣象站1958年至1963年、1970年至1972年共9年資料，分析最高氣溫29.1℃(6月)，最低氣溫-14.3℃(1月)，多年平均日氣溫4—24℃，歷年各月氣溫特征值如下表：筑壩材料名稱比重容重(kg/cm)孔隙率N內(nèi) 摩 擦 角內(nèi)凝力C(kg/cm3)滲透系數(shù)K(cm/S)初始孔隙水壓力系數(shù)Br溫r飽r干施 工 期穩(wěn)定滲流期水位降落總應(yīng)力有效應(yīng)力有效應(yīng)力有效應(yīng)力壩體土料2.751.651.982.04  102223230.21×10-60.3壩體砂礫料  1.80  2.10  31  1×10-2  壩體堆石2.71.80  2.050.3340      壩基砂礫料  1.80      31  1×10-2  黃土地基  1.601.912.02  20  1×10-5      壩體土料的壓縮曲線(r=2.65kg/cm2),平均料徑d50=0.1mm。 P(kg/cm2)01234567891011120.6650.6450.6320.6120.5930.5750.5280.5200.5030.5000.4890.4800.472項(xiàng)   目1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月多年平均日氣溫4.51.14.611.318.121.723.621.716.410.318.92.1多年最高日氣溫4.67.217.022.225.029.123.026.530.122.418.938.1多年最低日氣溫14.30.05.81.03.110.518.914.41.91.90.710.0    (3)當(dāng)?shù)亟ㄖ�材�?nbsp;   (Ⅰ)土料    根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ�材料調(diào)查報(bào)告，土料場有五個(gè)，即水庫上游的大河灘上山兩個(gè)，水庫下游有川坡、南坪溝二個(gè)土場。根據(jù)試井及土鉆孔情況，從1:2000地形圖，初步計(jì)算四個(gè)土場的蘊(yùn)藏量2248.6萬立米，為設(shè)計(jì)總量的4倍多。    各土料場儲量如下表(自然方)：土  場高程(米)蘊(yùn)藏量(萬立米)南坪溝川坡山大河灘746—805720—760710—749722—778913.6855.71199.0359.4合  計(jì)  2248.6    (Ⅱ)砂礫料    根據(jù)調(diào)查，上游的王必、上山、下游的張峰等三個(gè)砂礫場，開采總量約100—151萬立米(水上部分)不夠使用。    (Ⅲ)石料    未進(jìn)行石場儲量的調(diào)查試驗(yàn)工作。在壩址右岸有無名、龍王廟兩個(gè)石料場。石場狹小，開采、運(yùn)輸困難。    (Ⅳ)骨料    沿河調(diào)查，本地砂不含石英等礦物，只能用作漿砌石、混凝土。用砂需外運(yùn)。骨料可就地碎石加工。    (4)施工地區(qū)對外交通、供電、通訊及房屋：     水庫地處山區(qū)，對外交通條件較差，對外交通主要靠公路，在勘測過程中從鄭莊至工地已修有簡易公路，全長約23公里，但標(biāo)準(zhǔn)較低，尚需改善，鋪設(shè)路面。    水庫附近沒有較大的電源，最近的電源是端氏。但設(shè)備容量不大，總?cè)萘恐挥?000千瓦，端氏已用1000千瓦，只能供應(yīng)水庫1000千瓦，電量不足問題，水庫開工后，要求有關(guān)部門應(yīng)予以解決。    從沁水縣至王必公社已有電話線能過水庫，但經(jīng)常電話不通，水庫開工后就架設(shè)專用線。    此外：壩址附近村莊零散，居住條件比較困難，除王必100戶、張峰60戶以外，其它村莊都只有一、二十戶，水庫開工后住房問題必須因地制宜解決。    (5)工作日分析    根據(jù)沁水縣1958年—1963年和1970年—1972年九年降雨氣溫資料，參考其它土壩水庫氣溫，降雨停工標(biāo)準(zhǔn)，土料、砂礫料、石方、混凝土工程施工工作日確定如下：類  別土料砂礫隧洞石方混凝土一般石方工作日(天/年)253307302250292    (6)其它    地區(qū)勞力缺乏，勞力按不超過1萬人計(jì)劃。    (六)施工要求    沁河灌區(qū)工程規(guī)模大，全部工程分為水庫樞紐、槐莊電站、渠道三部分。水庫樞紐包括土石混合壩、導(dǎo)流泄洪洞、溢洪道、灌溉發(fā)電洞及樞紐電站五項(xiàng)；渠道工程包括總干渠、一干、二干、三干、四干渠、揚(yáng)水站六項(xiàng)，加上槐莊電站共計(jì)十二項(xiàng)工程。其中槐莊電站、揚(yáng)水站、樞紐電站廠房機(jī)組安裝由專業(yè)隊(duì)施工。    根據(jù)省地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)意見，結(jié)合灌區(qū)工程的特點(diǎn)，要求工程盡快受益，以改變沁河灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件。工程基本建成受益預(yù)期八年，要求第五年汛前樞紐電站發(fā)電，總干渠受益。土壩樞紐畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、了解任務(wù)書及分析原始資料    設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料是設(shè)計(jì)工作的依據(jù)，因此必須首先全面了解本設(shè)計(jì)的任務(wù)。熟悉該河流的一般自然地理?xiàng)l件，壩址附近的水文、氣象特性、樞紐及水庫的地形、地質(zhì)條件。當(dāng)?shù)夭牧稀�對外交通及有關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)，只有在熟悉資料的基礎(chǔ)上才能正確地選擇建筑物的類型，進(jìn)行樞紐布置、建筑物設(shè)計(jì)及施工組織設(shè)計(jì)，因此應(yīng)該把必要的資料整理到說明書中去，了解每一項(xiàng)資料在設(shè)計(jì)中的用處，通過對資料的了解和分析，初步掌握原始資料中對設(shè)計(jì)和施工有較大的影響的主要因素和關(guān)鍵性的問題，為以后設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行和進(jìn)一步深入掌握資料打下基礎(chǔ)。    二、壩軸線選擇    根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、建筑材料、施工條件、工程量、

投資并結(jié)合樞紐布置，對給出的上、下兩條壩軸線進(jìn)行比較，選定一條有利的壩軸線。    三、壩型選擇    選取三種壩型，根據(jù)地形、地質(zhì)、建筑材料、氣候條件、施工情況及工程量、投資等方面，綜合比較，選定壩型。    四、樞紐布置    根據(jù)選定的壩軸線從地形、地質(zhì)、施工、運(yùn)用等方面大致確定建筑物的相對位置、建筑物形式，并加以定性分析和論述，確定樞紐工程的等別及建筑物級別。    五、建筑物設(shè)計(jì)    1、主要建筑物——壩工設(shè)計(jì)，每個(gè)同學(xué)都要詳細(xì)設(shè)計(jì)。    (1)確定斷面尺寸及平面布置：    根據(jù)規(guī)范要求，參照已建工程并考慮本工程的具體情況，確定壩坡、壩頂高程、壩頂寬度、防滲體及排水體尺寸，確定岸坡壩段的壩型及斷面尺寸。繪出壩的剖面及平面布置圖(考慮河岸壩段與巖坡壩段的連接)。    (2)滲流計(jì)算：    用水力學(xué)法，計(jì)算正常高水位時(shí)最大斷面及各控制斷面的浸潤線及單寬滲流量、總滲流量。    (3)坡穩(wěn)定計(jì)算：    用圓弧滑動有效應(yīng)力法校核最大壩高斷面的上、下游壩坡的穩(wěn)定。    (4)沉陷量計(jì)算及裂縫校核：    用單向壓縮分層總和法計(jì)算壩身及壩基的最終沉陷量，預(yù)留大壩的沉陷加高。    計(jì)算壩身壩基竣工后沉陷量，用不均勻沉陷斜率法計(jì)算大壩縱向、橫向斜率，以校核裂縫。說明防止裂縫發(fā)生的工程措施。    (5)細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)    包括壩頂、護(hù)坡、反濾、壩體及壩基有防滲透、排水。    2、泄水建筑物設(shè)計(jì)——每個(gè)同學(xué)只做溢洪道設(shè)計(jì)或?qū)Я餍购槎丛O(shè)計(jì)。    A、溢洪道設(shè)計(jì)    (1)水力計(jì)算：計(jì)算千年洪水時(shí)泄流能力水面線和下游消能，校核邊墻高度、驗(yàn)算沖坑是否危及大壩安全。    (2)結(jié)構(gòu)計(jì)算：對閘室閘墩、陡槽底板進(jìn)行穩(wěn)定、應(yīng)力及配筋計(jì)算。    B、導(dǎo)流泄洪洞設(shè)計(jì)    (1)水力計(jì)算：計(jì)算年洪水時(shí)泄洪能力。水面線及出口消能，校核無壓洞的凈空及出口建筑物的安全。    (2)結(jié)構(gòu)計(jì)算：按百年設(shè)計(jì)洪水對有壓斷面和無壓斷面進(jìn)行結(jié)構(gòu)及配筋計(jì)算。    (a)施工導(dǎo)流    根據(jù)壩址區(qū)地形、地質(zhì)、建筑材料施工條件工程量，選取兩種導(dǎo)流方案，綜合比較，選定導(dǎo)流方式，確定采用什么形式的圍堰。    (b)工程量計(jì)算    詳細(xì)計(jì)算壩體的各部分工程量，為下一步做施工總進(jìn)度計(jì)劃做準(zhǔn)備。    (c)施工總進(jìn)度計(jì)劃    根據(jù)施工條件、施工導(dǎo)流方式、施工方案、施工場地、可能供應(yīng)的材料、機(jī)械投資以及省、地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)意見進(jìn)行安排。    最后論證施工總進(jìn)度計(jì)劃。    七、設(shè)計(jì)成果的具體要求：    1、設(shè)計(jì)圖    設(shè)計(jì)圖是畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要成果，一律用1#白道林紙、繪圖鉛筆繪制。要求制圖正確，圖面飽滿，沒有重復(fù)，線條分明，字體工整，尺寸齊全，比例尺及材料符號等應(yīng)符合《水利水電工程制圖》要求。    每個(gè)同學(xué)應(yīng)完成設(shè)計(jì)圖5—7張，即：    土壩樞紐平面布置圖    1張    土壩斷面圖、上、下游立視、細(xì)部構(gòu)造圖    3張    泄水建筑物溢洪道或?qū)Я餍购槎床贾眉颁摻顖D    1—2張    施工總進(jìn)度計(jì)劃表    設(shè)計(jì)圖應(yīng)邊設(shè)計(jì)邊繪制草圖，最后加工完成。    2、設(shè)計(jì)說明書與計(jì)算書    設(shè)計(jì)說明書也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要成果，要求章節(jié)分明，文字簡練通順；字跡工整，內(nèi)容著重分析論證，并說明計(jì)算條件、假定方法和成果。還要引用必要的附圖及表格。說明書應(yīng)用鋼筆書寫，每章、節(jié)應(yīng)有標(biāo)題，頁數(shù)統(tǒng)一編號，一般以60—80頁為宜。    計(jì)算書應(yīng)分開編寫，計(jì)算簡圖應(yīng)用方格紙按比例繪制，計(jì)算過程應(yīng)書寫清楚。說明書及計(jì)算書均用統(tǒng)一的畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙書寫，并按階段編寫，不要累積到最后形成慌亂。    說明書編寫可參考附例。    八、時(shí)間分配    1、了解任務(wù)書、指示書及分析原始資料         0.5周    2、壩軸線選擇，確定樞紐布置方案             1.5周    3、壩型選擇，壩的剖面設(shè)計(jì)及平面布置         1.0周    4、滲透及穩(wěn)定計(jì)算(編程序上機(jī)計(jì)算)             4.5周    5、沉陷量計(jì)算及裂縫校核                     1.0周    6、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)處理                   1.0周    7、繪制樞紐及建筑物圖紙                     2.0周    8、整理設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)計(jì)算書               1.5周     參考書、參考資料：    1、土壩設(shè)計(jì)(上、下冊)    水電部五局、東北院    2、水工建筑物(上、下冊)    天津大學(xué)    3、土力學(xué)及巖石力學(xué)    武漢水院    4、水力學(xué)    成都科技大學(xué)    5、水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)    華東、大連、清華、西農(nóng)    6、水工規(guī)范SDJ12—78    水電部                 SDJ10—78    水電部                 SDJ20—78    水電部    7、水利水電工程制圖    水電部    8、樞紐布置及壩型選擇(畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料)    9、土石壩(畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料)    武漢水院    10、碾壓式高堆石壩    電力部水電總局    11、國外高堆石壩和施工中的一些問題    水電部實(shí)驗(yàn)工廠    12、密云水庫工程設(shè)計(jì)總結(jié)    清華大學(xué)水利系    13、密云水庫工程圖冊    清華大學(xué)水利系    14、土壩建設(shè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)匯編(第一集)    水電出版社    15、水利工程施工    成都、武漢水院    16、水利工程施

工    武漢水院附：“土石壩樞設(shè)計(jì)說明書”編寫提綱    第一章  工程概況    第二章  設(shè)計(jì)的基本資料及水庫工程特性        第一節(jié)  設(shè)計(jì)的基本資料            一：水文氣象            二：工程地質(zhì)            三：筑壩材料及其物理力學(xué)性質(zhì)            四：水庫的運(yùn)用要求        第二節(jié)  水庫工程特性    第三章  樞紐布置及工程等級    第四章  壩工設(shè)計(jì)        第一節(jié)  壩型選擇        第二節(jié)  壩的斷面設(shè)計(jì)            一：壩頂高程確定            二：壩頂寬度確定            三：邊坡確定            四：防滲體尺寸確定            五：排水設(shè)備的形式及其基本尺寸的確定        第二節(jié)  土壩的滲透計(jì)算            一：計(jì)算情況(包括計(jì)算斷面的確定，上下游水位各計(jì)算斷面的尺寸)            二：計(jì)算方法及計(jì)算公式            三：各斷面的滲量及浸潤線坐標(biāo)            四：全壩長的總滲流量        第三節(jié)  土壩的穩(wěn)定計(jì)算            一：計(jì)算的基本數(shù)據(jù)及計(jì)算情況            二：計(jì)算方法及計(jì)算公式            三：各種情況下上下游壩坡的安全系數(shù)值            四：計(jì)算情況的討論        第四節(jié)  土壩的沉降計(jì)算            一：計(jì)算的基本數(shù)據(jù)及計(jì)算斷面(包括各計(jì)算斷面壩體及地基)            二：計(jì)算情況、方式及計(jì)算公式            三：各斷面沉降計(jì)算的結(jié)果            四：裂縫校核        第五節(jié)  土壩的細(xì)部結(jié)構(gòu)            一：壩體結(jié)構(gòu)(指河床及河岸壩體)            二：壩頂?shù)臉?gòu)造(包括防浪墻的結(jié)構(gòu)及尺寸)            三：上游護(hù)坡的結(jié)構(gòu)尺寸            四：下游護(hù)坡的結(jié)構(gòu)及尺寸等            五：反濾層及過渡層的設(shè)計(jì)            六：排水的結(jié)構(gòu)            七：截水槽的結(jié)構(gòu)及尺寸            八：地基處理                1：清基                2：基巖灌漿                3：削坡            九：壩與兩岸的連接

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