枫珠湖主坝施工图设计计算书

1 计算说明

本计算说明书为**县***水库除险加固工程施工图设计阶段主坝设计计算说明书。本次计算的目的为验算设计对主坝所采用的各项加固处理措施的合理性。本次主坝施工图设计计算主要内容有：主坝渗流稳定计算，主坝坝坡稳定计算，坝顶高程复核及上游砼预制块护坡厚度计算。本次施工图设计主坝渗流计算采用理正岩土计算软件（5.21版）的渗流分析计算软件，该软件可采用有限元法求解出主坝渗流场渗流水头并计算出主坝渗漏流量。坝坡抗滑稳定计算采用理正岩土计算软件（5.21版）的边坡稳定分析软件，该软件可采用计及条块间作用力的简化毕肖普法进行边坡稳定计算，符合《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求。

2 基本资料

2.1 工程概况

***水库位于鄱阳湖东岸，所在水系为信江下游西大河的枫珠支流，坝址座落在**县三塘乡枫珠村，地理座标为东经116o30′05″，北纬28o39′16″，距县城约40Km。水库坝址以上集雨面积为7.0Km2，正常蓄水位19.12m(黄海高程系统，下同)，设计洪水位（P＝5％）19.78m，校核洪水位（P＝1％）19.98m，总库容1210万m3。水库设计灌溉面积1.5万亩，实际灌溉面积0.8万亩，是一座以灌溉为主，兼有防洪、蓄涝、养殖等综合效益的中型水库。

水库于1960年11月动工兴建，1961年开始受益，至1962年初步完工，以后在1965～1980年间由当地政府组织劳力先后六次对水库进行续建配套，至1980年达到现状工程规模。枢纽主要建筑物由主坝、副坝、溢洪道、灌溉涵管、灌溉放空涵管和提水泵站组成。

主坝为均质土坝，实测坝顶高程20.8～21.2m，最大坝高7m；坝顶宽6～6.6m，坝顶长760m。上游坝坡为堆块石护坡，坡比为1:2.0～1:2.9。下游坝坡为草皮护坡，设一条马道，马道高程18.8～19.4m，宽1.7～2.2m，马道以上坡比为1:1.64～1:2.58，马道以下坡比为1:1.73～1:2.58。

副坝位于主坝右端山凹处，距主坝约110m，为均质土坝，实测坝顶高程19.5～20.5m，最大坝高3.8m；坝顶宽6.0～6.6m，坝顶长180m。上游坝坡坡比为1:1.37～1:2.68，下游坝坡坡比为1:2.54～1:3.11。提水泵站建在***水库副坝中部地段，电排站治涝标准采用10年一遇三日暴雨末排至作物耐淹水深，装机容量为3×155kw，设计排涝流量为4.275m3/s，该电排站将腾溪垸的内涝水排往水库，利用***水库蓄涝。

溢洪道位于主坝左端坝头处。进口泄洪涵闸为城门洞形，共2孔，总长12.5m，闸底高程16.12m；涵洞单孔宽2.2m，边墙高1.1m，拱矢1.1m，除顶拱及底板为砼外其余均为浆砌石；闸门为平面木闸门，配备5T手动螺杆式启闭机2台。涵洞后接314m长的梯形断面泄槽，泄槽沿坝左山坡布置，实测渠底高程15.94～15.55m，

底宽3.1～6.8m，两侧边坡1：0.2～1：1.8，整个泄槽土体裸露，未作衬护。泄槽末端为1988年兴建的钢筋砼箱型结构防洪涵闸，闸底高程15.93m，箱涵设于腾溪堤中，过流断面为2.1m×2.3m×2孔，长34m，箱涵在外河侧设置两扇平面钢筋砼闸门，配备手动螺杆式10T启闭机2台。

灌溉涵管位于主坝左端，泄洪涵闸右侧。涵管断面为城门洞形，底宽0.8m，侧墙高0.8m，矢高0.4m，涵管底板及拱圈为砼，边墙为浆砌红条石，涵身长56m，进口底高程15.34m，出口底高程15.23m，坡度为0.002。进口安装平面木闸门，配备2.5T手动螺杆式启闭机1台。灌溉涵管控灌面积0.9万亩。

灌溉放空涵管建在距副坝右端约988m处的岭前村，为预制砼圆管，内径0.8m，涵身长30m，管壁厚度为0.1m，进口设一扇平面木闸门，配备2.5T手动螺杆式启闭机1台，闸底高程14.15m。闸前接长约160m，宽约2m的进水渠。灌溉放空涵管控灌面积0.6万亩。

***水库地理位置重要，下游有三塘乡6个村委会25000人，15000亩农田和信瑞联圩，水库一旦失事，后果严重。

2.2 设计基本资料

2.2.1 主坝级别及其设计标准

***水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用效益的中型水利工程，水库总库容1210万m3，灌溉面积1.5万亩，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，本工程属III等工程。***水库的主要永久建筑物主坝、副坝、溢洪道、灌溉涵、灌溉兼放空涵均为3级建筑物。主坝设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为100年一遇。本次加固初设阶段审批确定的与主坝设计有关的几个特征水位为：水库正常蓄水位19.12m；水库设计洪水位19.78m；水库校核洪水位19.98m；水库死水位15.34m。根据主坝级别及规范要求，主坝坝坡抗滑稳定安全系数采用简化毕肖普法时：正常工作工况K≥1.30；非常工作工况K≥1.20。

2.2.2 设计采用的技术规范和文件

本次主坝除险加固初步设计计算采用的主要技术规范和文件资料： 1.《防洪标准》GB50201—94；

2.《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000； 3.《碾压式土石坝设计规范》SL274－2001； 4.《碾压式土石坝施工规范》DL/T5129—2001；

5.《江西省**县***水库枢纽工程工程地质勘察报告》（上饶市水电设计院，2006.2）；

6.《**县***水库工程质量检测报告》（上饶市水利工程质量检测站2005.11）； 7.《江西省**县***水库除险加固工程初步设计报告》（上饶市水电设计院，2006.6）及其相关审批文件。

3 计算过程及结果分析与结论

3.1 主坝渗流计算

根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001的规定，土坝的渗流计算应考虑水库运行中出现的各种不利工况。***水库设计正常蓄水位19.12m，设计洪水位为19.78m，校核洪水位为19.98m。

根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001的规定结合***水库有具体情况，确定***水库主坝渗流计算的工况为：

1、上游正常蓄水位19.12m与下游相应的最低水位； 2、水库设计洪水位19.78m与下游相应的水位； 3、水库校核洪水位19.98m与下游相应的水位； 4、库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。

***水库在主坝左岸布置了一条溢洪道。通过该溢洪道，可以迅速将水库校核洪水位降落至正常蓄水位。由于泄洪较快，水库水位降落一般在1～3天内完成，造成主坝浸润线往往还来不及变化，继续维持原高水位的浸润线，此时对主坝上游坝坡稳定最为不利。考虑水库降落速度快，为工程安全计，本次复核水库水位自校核洪水位降落至正常蓄水位时上游坝坡稳定计算直接采用校核洪水位的浸润线，故不再单独计算水库水位自校核洪水位降落至正常蓄水位的非稳定渗流工况。

***水库的正常蓄水位为19.12m，死水位为15.34m，两者水位差3.78m，差距较小。为工程安全计，本次复核水库水位自正常蓄水位降落至死水位时上游坝坡稳定计算直接采用正常蓄水位的浸润线，故不再单独计算水库水位自正常蓄水位开始降落的非稳定渗流工况。

本次设计根据勘探的地基情况，选取的主坝典型断面为最大坝高的0+391断面（地勘Ⅲ-Ⅲ断面）作为主坝渗透稳定计算典型断面。断面各分区土体的渗透系数指标见表3.1—1。

主坝的渗流计算采用理正岩土计算软件（5.21版）的渗流分析计算软件，该软件基于二维稳定—非稳定渗流理论，可采用有限元法求解渗流场并计算渗漏流

量。

按不同工况组合进行计算，可得到各工况下的渗流场和主坝的浸润线。各种工况下主坝渗流计算坡降及单宽渗流量值见表3.1—2。

***水库主坝典型断面各分区渗透指标表

表3.1—1

断面 分区土层 算术平均 坝体填筑土 深层搅拌桩 Ⅲ—Ⅲ（0+391） 坝基全新统低液限粘土 坝基粉土质砂、含砂低液限粉土 坝基更新统低液限粘土 3.9×10 -5-4渗透系数（cm/s） 允许渗透坡降 大值平均 -4小值平均 -51.2×10 3.0×10 2.9×10 1.0×10-6 7.1×10-5 1.9×10 -40.35～0.4 50 0.35～0.4 0.2～0.25 0.4～0.45 2.1×10-4 3.5×10 6.7×10 -5-4 2.1×10-5 8.7×10 1.79×10 -5-5***水库主坝典型断面渗流计算成果表

表3.1—2 计算水位 断面 上游水位(m) Ⅲ-Ⅲ (0+391) 19.12 19.78 19.98 下游坝坡出逸 逸出点高程（m） 15.93 16.44 16.68 计算单宽逸出点位势 31% 39% 41% 下游坝坡允许出逸坡降［J］ 0.35 0.35 0.35 下游水位(m) 15 15.5 15.5 逸出点渗透坡降 0.25 0.29 0.32 流量(m3/d) 0.435 0.492 0.515 从加固后的主坝渗流计算成果可见，本次设计下游坝坡采用贴坡排水保护后，***水库主坝可满足主坝渗流稳定要求。

3.2 坝坡稳定计算

根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001的规定，土坝的坝坡稳定计算应考虑水库运行中出现的各种不利工况。***水库设计正常蓄水位19.12m，设计洪水位为19.78m，校核洪水位为19.98m。

***水库正常蓄水位为19.12m，死水位为15.34m，两者相差3.78m。考虑到正常蓄水位至死水位高差不大，为工程安全计，本次复核仍对自正常蓄水位放空至死水位的工况进行计算，浸润线取用正常蓄水位稳定渗流期的浸润线。

根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001的规定结合***水库有具体情况，确定***水库主坝坝坡稳定计算的工况为：

正常运用条件：

1、水库正常蓄水位19.12m稳定渗流期的下游坝坡； 2、水库设计洪水位19.78m稳定渗流期的下游坝坡； 3、水库自正常蓄水位降落至死水位的上游坝坡； 4、水库自设计洪水位降落至死水位的上游坝坡。 非常运用条件：

1、水库校核洪水位19.98m稳定渗流期的下游坝坡； 2、水库自校核洪水位降落至死水位的上游坝坡； 本次设计的坝坡稳定计算断面同渗流计算的断面。

本次设计对坝顶进行培土加高、坝坡进行整修，并增设贴坡排水措施，上游坡对原护坡拆除改建C15砼预制块护坡，对坝身采用多头小直径深搅建造水泥土防渗墙处理。由于本次室内土工实验采用的是饱和固结快剪的实验方法，可直接用作总应力法的计算参数。对于有效应力法，本次复核参照类似工程经验将饱和固结快剪的实验成果调整为饱和固结慢剪的指标。各断面的参数取用见表3.2—1。

主坝抗滑稳定分析物理力学指标参数

表3.2—1 断 面 分区土层 湿容重 (KN/m) 3饱和容重 固结快剪 C(Kpa) 20.4 17.1 16.5 22.5 慢剪（计算采用值） (KN/m3) φ(度) C′(Kpa) φ′(度) 17.4 15.5 17.6 17.4 19.4 16.1 15.5 21.5 19.4 17.5 19.6 19.4 坝体填筑土 18.522 19.333 Ⅲ-坝基全新统低液限粘土 18.718 19.111 Ⅲ 坝基粉土质砂、含砂低液18.816 19.358 0+391 限粉土 坝基更新统低液限粘土 19.012 19.698 本次主坝坝坡稳定计算采用《碾压式土石坝设计规范》SL274－2001推荐的

计及条块间作用力的简化毕肖普法。稳定渗流期采用有效应力法对下游坝坡计算，水库水位降落时分别采用总应力法与有效应力法对上游坝坡计算。本次计算中的有效应力法为简化法（即容重代替法），即在坝坡抗滑稳定计算时令孔隙水压力为零而将孔隙水压力包含在土体重量的计算之中。主坝坝坡稳定计算程序为理正岩土计算软件（5.21版）的边坡稳定分析软件，该软件可采用总应力法和有效应力法两种方法计算。

主坝稳定计算成果见表3.2—2。

从加固后的主坝稳定计算成果可见，加固后主坝计算断面各工况坝坡抗滑稳定最小安全系数均大于规范允许值，故加固后主坝的坝坡抗滑稳定满足规范要求。

***水库主坝加固后坝坡稳定计算成果表

表3.2—2 断面 计算工况 水库正常蓄水位19.12m，下游相应水位15m，形成正常运用 Ⅲ-Ⅲ 0+391 非常稳定渗流。 水库设计洪水位19.78m，下游相应水位15.5m形成稳定渗流。 库水位由正常蓄水位19.12m降至死水位15.34m时。 库水位由设计洪水位19.78m降至死水位15.34m时。 规范要求最小安全系数 水库水位为校核洪水位19.98m，下游相应水位15.5m，形成稳定渗流。 下游坡 上游坡 1.20 1.476 1.497 — 坝坡 下游坡 上游坡 — 1.623 1.545 1.667 1.656 1.584 简化Bishop 总应力法 — 有效应力法 1.688 1.30 1.657 运库水位自校核洪水位19.98m降落至死水位15.34m用 时。 规范要求最小安全系数

3.3 主坝Ⅲ-Ⅲ横断面稳定渗流计算过程

主坝Ⅲ-Ⅲ横断面设计洪水位时渗流稳定计算：

[计算简图]

分析类型: 稳定流

[坡面信息]

上游水位高: 4.900(m) 下游水位高: 0.620(m) 上游水位高2: -1000.000(m) 下游水位高2: -1000.000(m) 坡面线段数 7

坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 1 2.800 1.120 2 3.000 0.000 3 12.797 5.944 4 0.610 -0.006 5 0.180 -0.002 6 3.910 -0.037 7 13.800 -6.900

[土层信息]

坡面节点数 = 10

编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 2.800 1.120 -2 5.800 1.120

-3 18.597 7.064 -4 19.207 7.058 -5 19.387 7.057 -6 23.297 7.020 -7 37.097 0.120 -8 13.938 4.900 -9 36.097 0.620 附加节点数 = 12

编号 X(m) Y(m) 1 -19.771 -0.894 2 -19.771 -3.201 3 61.149 -4.230 4 61.149 -1.117 5 56.767 -1.066 6 19.387 -0.903 7 19.387 -2.403 8 19.207 -2.403 9 19.207 -0.896 10 54.989 0.120 11 -19.771 -6.045 12 61.149 -5.931 不同土性区域数 = 5

区号 土类型 Kx Ky Alfa (m/d) (m/d) ( 1 粘土 0.18140 0.18140 0.000 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,) 2 粘土 0.25920 0.25920 0.000 (-1,0,9,-4,-3,-2,) 3 粘土 0.25920 0.25920 0.000 (-7,-6,-5,6,5,10,) 4 粘土 0.05790 0.05790 0.000 (11,12,3,2,) 5 粘土 0.00086 0.00086 0.000 (8,7,6,-5,-4,9,)

[面边界数据] 面边界数 = 9

编号1, 边界类型: 已知水头

节点编号 度)

节点号: -8 --- -2

节点水头高度 4.900 --- 4.900 (m) 编号2, 边界类型: 已知水头 节点号: -2 --- -1

节点水头高度 4.900 --- 4.900 (m) 编号3, 边界类型: 已知水头 节点号: -1 --- 0

节点水头高度 4.900 --- 4.900 (m) 编号4, 边界类型: 已知水头 节点号: 0 --- 1

节点水头高度 4.900 --- 4.900 (m) 编号5, 边界类型: 可能的浸出点 节点号: -6 --- -9 编号6, 边界类型: 已知水头 节点号: -9 --- -7

节点水头高度 0.620 --- 0.620 (m) 编号7, 边界类型: 已知水头 节点号: -7 --- 10

节点水头高度 0.620 --- 0.620 (m) 编号8, 边界类型: 已知水头 节点号: 10 --- 5

节点水头高度 0.620 --- 0.620 (m) 编号9, 边界类型: 已知水头 节点号: 5 --- 4

节点水头高度 0.620 --- 0.620 (m)

[点边界数据] 点边界数 = 1

编号1, 边界类型: 已知水头 节点编号描述: -9 节点水头高度 0.620(m)

[计算参数]

剖分长度 = 1.000(m)

收敛判断误差(两次计算的相对变化) = 0.100% 最大的迭代次数 = 30

[输出内容] 计算流量:

流量计算截面的点数 = 2

编号 X(m) Y(m) 1 22.000 8.000 2 22.000 -7.000

------------------------------------------------------------------------ 计算结果:

------------------------------------------------------------------------ 渗流量 = -0.21697 m3/天

浸润线共分为 1 段

第 1段 X(m) Y(m) 13.938 4.900 15.170 4.663 15.622 4.605 16.811 4.516 17.062 4.497 17.382 4.482 18.588 4.419 19.207 4.396 19.254 3.941 19.285 3.648 19.325 3.256 19.387 2.711 19.908 2.688 20.631 2.661 21.302 2.626

22.900 2.531 23.334 2.498 24.922 2.374 24.999 2.367 25.333 2.337 26.663 2.220 26.907 2.198 27.987 2.090 28.562 2.029 29.161 1.965 29.635 1.906 30.258 1.837 30.590 1.795 31.817 1.631 32.227 1.575 32.813 1.480 33.370 1.390 34.045 1.253 34.998 1.011 35.152 0.980 35.202 0.971 36.097 0.620

3.4 主坝Ⅲ-Ⅲ横断面稳定计算过程

------------------------------------------------------------------------ 计算项目： 枫珠湖设计下游坡

------------------------------------------------------------------------ [计算简图]

[控制参数]:

采用规范: 碾压式土石坝设计规范(SL274-2001) 计算工期: 稳定渗流期 计算目标: 安全系数计算 滑裂面形状: 圆弧滑动法 不考虑地震

[坡面信息]

坡面线段数 7

坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 13.800 6.900 0 2 3.910 0.037 0 3 0.180 0.002 0 4 0.610 0.006 0 5 12.797 -5.944 0 6 3.000 0.000 0 7 2.800 -1.120 0

[土层信息]

坡面节点数 8

编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 13.800 6.900 -2 17.710 6.937 -3 17.890 6.938 -4 18.500 6.944 -5 31.297 1.000 -6 34.297 1.000 -7 37.097 -0.120 附加节点数 14

编号 X(m) Y(m) 1 56.868 -1.014 2 56.868 -3.321 3 -24.052 -4.350 4 -24.052 -1.237 5 -19.670 -1.186

6 17.710 -1.023 7 17.710 -2.523 8 17.890 -2.523 9 17.890 -1.016 10 -17.892 -0.000 11 56.868 -6.165 12 -24.052 -6.051 13 0.000 0.000 14 23.159 4.780 不同土性区域数 5

区号 重度 饱和重度 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 十字板 强度增 十字板羲 强度增长系 全孔压 节点编号

(kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 系数

1 18.718 19.111 16.100 17.500 16.100 17.500 --- --- --- --- --- ( 9,8,7,6,5,4,3,2,1,-7,)

2 18.522 19.333 19.400 19.400 19.400 19.400 --- --- --- --- --- ( -5,-4,-3,9,-7,-6,)

3 18.522 19.333 19.400 19.400 19.400 19.400 --- --- --- --- --- ( 10,5,6,-2,-1,0,)

4 18.816 19.358 15.500 19.600 15.500 19.600 --- --- --- --- --- ( 2,3,12,11,)

5 18.522 19.333 19.400 19.400 19.400 19.400 --- --- --- --- --- ( 9,-3,-2,6,7,8,)

[水面信息]

采用有效应力法

孔隙水压力采用近似方法计算 不考虑渗透力作用

考虑边坡外侧静水压力

水面线段数 19 水面线起始点坐标: (1.000,0.500) 坝坡外水位: 0.500(m)

水面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 1 0.001 0.000 2 0.945 0.360 3 1.107 0.273 4 1.232 0.227 5 0.996 0.151 6 1.559 0.206 7 1.097 0.128 8 1.174 0.125 9 1.325 0.130 10 1.664 0.147

11 1.665 0.131 12 2.033 0.128 13 1.394 0.063 14 0.583 0.568 15 0.072 0.685 16 0.666 0.478 17 1.526 0.077 18 1.439 0.109 19 1.684 0.295

[计算条件]

圆弧稳定分析方法: Bishop法

土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待 稳定计算目标: 指定圆心范围搜索最危险滑裂面 条分法的土条宽度: 1.000(m) 搜索范围最小X: -3.000(m) , 搜索范围最大X: 12.000(m) 搜索范围最小Y: 10.000(m) 搜索范围最大Y: 20.000(m) 搜索时的圆心步长: 1.000(m) 搜索时的半径步长: 0.500(m)

------------------------------------------------------------------------ 计算结果:

------------------------------------------------------------------------ 最不利滑动面:

滑动圆心 = (5.120,11.360)(m) 滑动半径 = 14.460(m) 滑动安全系数 = 1.667

起始x 终止x li Ci 謎 土条 土条 计算 孔隙水 地震力 高度Z 附加力X 附加力Y 下滑力 抗滑力 m鑙

饱和重 Z以下浮 条重Wi 压力 (静水压X)(静水压Y)

(m) (m) (度) (m) (kPa) (度) (kN) 力(kN) (kN) (kPa) (kN) (m) (kN) (kN) (kN) (kN)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-3.827 -3.014 -36.227 1.007 19.400 19.400 4.68 2.42 2.26 7.98 0.00 0.80 0.00 0.00 -1.33 24.08 0.68773

-3.014 -2.202 -32.325 0.962 19.400 19.400 13.39 6.93 6.46 13.52 0.00 1.35 0.00 0.00 -3.46 24.46 0.73740

-2.202 -1.468 -28.761 0.837 16.100 17.500 18.57 9.62 8.95 18.11 0.00 1.81 0.00 0.00 -4.30 18.53 0.78992

-1.468 -0.734 -25.491 0.813 16.100 17.500 23.84 12.38 11.46 21.87 0.00 2.19 0.00 0.00 -4.93 18.70 0.82509

-0.734 -0.000 -22.309 0.793 16.100 17.500 28.41 14.77 13.64 25.13 0.00 2.51 0.00 0.00 -5.18 18.81 0.85674

0.000 1.000 -18.647 1.055 16.100 17.500 49.62 25.81 23.81 28.32 0.00 2.83 0.00 0.00 -7.61 26.52 0.88989

1.000 1.945 -14.618 0.977 16.100 17.500 61.02 29.52 31.50 33.04 0.00 3.12 0.00 0.00 -7.95 26.68 0.92215

1.945 2.499 -11.564 0.565 16.100 17.500 41.59 18.28 23.31 37.32 0.00 3.30 0.00 0.00 -4.67 16.44 0.94358

2.499 3.052 -9.334 0.561 16.100 17.500 45.56 18.85 26.72 39.71 0.00 3.41 0.00 0.00 -4.33 17.07 0.95753

3.052 3.668 -6.993 0.621 16.100 17.500 55.12 21.50 33.62 41.79 0.00 3.49 0.00 0.00 -4.09 19.76 0.97062

3.668 4.284 -4.538 0.618 16.100 17.500 59.42 21.88 37.54 43.55 0.00 3.55 0.00 0.00 -2.97 20.55 0.98261

4.284 5.280 -1.340 0.996 16.100 17.500 104.23 35.71 68.51 45.23 0.00 3.59 0.00 0.00 -1.60 34.85 0.99551

5.280 6.059 2.179 0.780 16.100 17.500 88.07 27.95 60.12 46.47 0.00 3.58 0.00 0.00 2.29 28.72 1.00613

6.059 6.839 5.276 0.783 16.100 17.500 93.01 27.55 65.46 46.99 0.00 3.53 0.00 0.00 6.02 29.96 1.01233

6.839 7.387 7.925 0.554 16.100 17.500 68.04 18.97 49.07 47.08 0.00 3.46 0.00 0.00 6.77 21.81 1.01530

7.387 7.936 10.125 0.557 16.100 17.500 69.94 18.49 51.45 46.85 0.00 3.37 0.00 0.00 9.05 22.42 1.01611

7.936 8.523 12.420 0.601 16.100 17.500 76.72 19.13 57.59 46.35 0.00 3.26 0.00 0.00 12.39 24.68 1.01536

8.523 9.110 14.814 0.607 16.100 17.500 78.34 18.29 60.05 45.55 0.00 3.12 0.00 0.00 15.35 25.39 1.01284

9.110 9.772 17.392 0.694 16.100 17.500 89.96 19.44 70.52 44.38 0.00 2.94 0.00 0.00 21.08 29.52 1.00815

9.772 10.434 20.165 0.706 16.100 17.500 91.20 17.95 73.26 42.77 0.00 2.71 0.00 0.00 25.25 30.46 1.00083

10.434 11.266 23.358 0.906 16.100 17.500 115.56 20.03 95.53 40.45 0.00 2.41 0.00 0.00 37.88 39.64 0.98949

11.266 12.098 27.004 0.934 16.100 17.500 115.80 16.78 99.02 37.27 0.00 2.02 0.00 0.00 44.96 41.25 0.97280

12.098 12.550 29.887 0.521 16.100 17.500 62.68 7.57 55.11 34.40 0.00 1.68 0.00 0.00 27.46 23.14 0.95681

12.550 13.156 32.342 0.718 19.400 19.400 83.30 8.20 75.10 31.59 0.00 1.35 0.00 0.00 40.18 36.06 0.95255

13.156 13.763 35.234 0.742 19.400 19.400 81.97 5.74 76.23 28.01 0.00 0.95 0.00 0.00 43.98 37.14 0.93292

13.763 13.800 36.797 0.047 19.400 19.400 4.98 0.27 4.72 20.00 0.72 0.00 0.00 2.83 2.32 0.92132

13.800 14.667 39.105 1.118 19.400 19.400 110.15 3.06 107.10 22.60 0.00 0.35 0.00 0.00 67.55 53.95 0.90295

14.667 15.231 42.844 0.769 19.400 19.400 65.01 0.00 65.01 16.91 0.00 0.00 0.00 0.00 44.21 35.03 0.87007

15.231 15.795 45.976 0.812 19.400 19.400 59.05 0.00 59.05 11.73 0.00 0.00 0.00 0.00 42.46 35.02 0.83968

15.795 16.579 50.002 1.220 19.400 19.400 70.69 0.00 70.69 4.50

5.98

0.00 0.00 0.00 0.00 54.15 48.76 0.79696

16.579 17.189 54.499 1.050 19.400 19.400 44.72 0.00 44.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 36.41 37.03 0.74458

17.189 17.710 58.558 0.999 19.400 19.400 30.03 0.00 30.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 25.62 29.83 0.69336

17.710 17.772 60.788 0.127 19.400 19.400 3.02 0.00 3.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.63 3.41 0.66372

17.772 17.844 61.335 0.150 19.400 19.400 3.34 0.00 3.34 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.93 3.91 0.65629

17.844 17.890 61.826 0.098 19.400 19.400 2.07 0.00 2.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.82 2.51 0.64958

17.890 18.500 64.868 1.437 19.400 19.400 19.38 0.00 19.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 17.54 30.74 0.60693

18.500 18.510 67.765 0.025 19.400 19.400 0.19 0.00 0.19 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.17 0.44 0.56472

18.510 18.838 69.689 0.946 19.400 19.400 3.16 0.00 3.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.97 13.97 0.53588

总的下滑力 = 541.489(kN) 总的抗滑力 = 953.577(kN) 土体部分下滑力 = 541.489(kN) 土体部分抗滑力 = 953.577(kN)

筋带在滑弧切向产生的抗滑力 = 0.000(kN) 筋带在滑弧法向产生的抗滑力 = 0.000(kN)

3.5 坝顶高程复核

根据《碾压土石坝设计规范（SL274—2001）》的规定，坝顶超高由下式确定： Y=R+e+A 式中：

Y—坝顶超高（m）；

R—最大波浪在坝坡上的爬高（m）； e—最大风雍水面高度（m）； A—安全加高（m）；

计算时分别计算设计洪水位（正常工况）、校核洪水位（非常工况）情况下所要求的坝顶高程，取其高值者作为本工程的设计坝顶高程。

1、安全加高A

***水库为3级建筑物，其正常运用情况下的安全加高值为0.7m，其非常运用条件下的安全加高值为0.5m（平原、滨海区）。

2、风雍水面高度e 风雍水面高度按下式计算： e=

KWD2gH2Cosβ

式中：

K—综合摩阻系数，取K＝3.6×10-6；

W—计算风速；库区多年最大平均风速V=14m/s。设计工况W=1.5V，即W=21m/s，校核工况W=V，即W=14m/s；

D—吹程。按《碾压土石坝设计规范（SL274—2001）》的规定，水库吹程采用等效风区长度，即由下式确定：

D=

?Diiicos?i2?cos?

i计算中每隔7.5°沿主射线两侧作射线进行计算；计算得吹程为1260m。 H—水域的平均水深；

β—计算风向与坝轴线法线的夹角； 3、最大波浪在坝坡上的爬高R

最大波浪爬高按工程等级确定，本工程为3级，设计爬高值取累积概率P=1%的爬高值R，即R1%=2.23Rm。

Rm=

K?K?Kw1?m2hmLm

式中：

Rm—平均波浪爬高；

K△—斜坡糙率及渗透系数（采用预制块护坡），取K△=0.90； Kw—经验系数；

m—斜坡的坡度系数，取m=2.00；

K?—来波波向线与坝轴线的法线夹角?=42°，查《碾压式土石坝设计规范》

（SL274—2001）表A.1.15得，折减系数K?=0.84；

hm、Lm—平均坡高和平均坡长，本次分别采用莆田试验站公式和鹤地公式计

算。

将上述各值代入计算，可求得最大波浪在坝坡上的爬高值。计算结果见表3.5—1。

***水库坝顶高程计算成果表

表3.5—1 方法 计算 工况 正常 莆田 非常 鹤地 正常 非常 19.98 19.78 19.98 5.71 5.43 5.71 14 21 14 0.226 0.666 0.363 6.93 9.187 6.149 0.01 0.02 0.01 1.06 2.09 1.26 0.5 0.7 0.5 21.55 22.59 21.75 水位 (m) 19.78 平均水深(m) 5.43 计算风速(m/s) 21 平均坡平均坡风壅高最大爬高(m) 1.62 安全加高(m) 0.7 计算坝顶高程(m) 22.12 高（m） 长（m） 度(m) 0.345 10.58 0.02 本次加固设计主坝上游挡墙顶高程采用莆田试验站公式计算成果取为22.15m。

3.6 上游砼预制块护坡厚度计算

本次对主坝上游护坡采用砼预制块护坡。砼预制块护坡为正六边形，砼强度为C15，边长0.3m，根据《规范》SL274－2001，预制砼护坡板厚为：

t?0.07?hp3Lmb?w?c??wm?1m2

式中： t—护坡厚度；

?—系数，取为1.1；

hp—累积频率为1％的波高，hp=2.42×0.345＝0.835m； b—沿坝坡向板长，取勾缝影响范围长1m；

?c—板的密度，取2.4t／m； ?w—水的密度，取1.0t／m；

33

Lm—平均波长；取10.58m； m——护坡坡率，m=2.15。

计算得设计洪水位时t=0.11m，为便于施工，本次设计取混凝土预制块的厚度为120mm。

目 录

1 计算说明............................................................................................................... 1 2 基本资料............................................................................................................... 2 2.1 工程概况 .......................................................................................................... 2 2.2 设计基本资料 .................................................................................................. 3 3 计算过程及结果分析与结论 .............................................................................. 5 3.1 主坝渗流计算 .................................................................................................. 5 3.2 坝坡稳定计算 .................................................................................................. 6 3.3 主坝Ⅲ-Ⅲ横断面稳定渗流计算过程............................................................. 9 3.4 主坝Ⅲ-Ⅲ横断面稳定计算过程................................................................... 14 3.5 坝顶高程复核 ................................................................................................ 19 3.6 上游砼预制块护坡厚度计算 ........................................................................ 21

**县***水库除险加固工程 施工图设计阶段

水工专业 大坝部份 第 卷 第 分册 ***水库大坝设计

计 算 说 明 书

审 查

校 核

计 算

水利电力勘测设计院 年 月 日

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