重庆工贸职业技术学院毕业课程设计专业： 水利水电工程技术 班级： 2012级水工1班 学生姓名： 常 志 奎 指导教师： 程 媛 完成时间： 2015年6月2日 瑶镇水库重力坝设计第 1 页 共 50 页目 录第一章 基本资料4第一条 工程概况及工程目的4第二条 水文4第三条 地质5第一款 库区地质5第二款 水库渗漏6第三款 库岸稳定6第四款 水库地震6第五款 枢纽工程地质条件6第六款 天然建筑材料7第二章 枢纽布置10第一条 坝轴线选择10第二条 坝型确定11第三条 枢纽布置12第三章 坝体剖面设计12第一条 坝顶高程确定12第二条 坝体断面设计13第一款 基本资料13第二款 坝顶高程的确定14第三款 坝体断面设计15第四款 坝基面荷载作用的标准值计算（以单宽计算）15第五款 坝基面稳定计算18第六款 折坡面荷载作用的标准值计算（以单宽计算）24第七款 折坡面稳定计算26第三条 溢流坝剖面设计30第四章 挡水坝结构计算32第一条 荷载计算及其组合32第一款 设计水位情况33第二款 校核洪水位情况35第二条 稳定分析37第一款 设计水位时的稳定分析38第二款 校核洪水位时的稳定分析39第三条 应力分析40第一款 设计水位情况40第二款 校核洪水位情况42第五章 细部结构设计43第一条 混凝土分区及标号选择43第一款 混凝土43第二款 坝体砼分区44第三款 坝体分缝46第四款 廊道系统46第五款 止水和排水47第六章 地基处理49第一条 趾板区基础开挖及处理49第二条 帷幕灌浆与固结灌浆49第一款 坝基的帷幕灌浆49第二款 基岩固结灌浆49第三款 断层软弱夹层处理50第 3 页 共 50 页第一章 基本资料第一条 工程概况及工程目的 瑶镇水库位于榆林市神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇村附近，枢纽距榆神二级公路约17 km，距神木县城约50 km，神木至尔林兔公路从坝肩通过，交通比较方便。瑶镇水库枢纽是提高秃尾河水资源利用率梯级开发规划中的第一级控制工程，建设瑶镇水库枢纽工程，对解决区域经济开发、城镇居民生活以及生态环境用水的需要具有重要作用。瑶镇水库是一座以城镇供水为主，兼顾农业灌溉、生态用水等综合利用的中型水利工程，是解决神木县锦界工业区工业用水和城镇居民生活用水的有效工程措施，同时兼顾瑶镇水库以下和采兔沟水库以上的农田灌溉面积3500亩，其中稻田1000亩，水浇地2500亩以及瑶镇水库以下公草湾处0.9万亩的生态林用水。第二条 水文 秃尾河属黄河一级支流，流域长度100km，流域宽度40km，为羽状水系，河流长度133 .9km（包括宫泊沟长度23km），河流高差512.3m，比降3.83%，总流域面积3373km2。100 km2以上支流右岸6条，左岸3条。 秃尾河发源于神木县西部风沙滩地中的湖泊海子，瑶镇水库坝址位于神木县瑶镇乡境内秃尾河干流上游瑶镇乡附近。干流在沟岔村以上分为两支，左支称宫泊沟，源自北部的宫泊海子，长23.4km，流域面积323 km2；右支称圪丑沟，源自大海子，长19.5 km，流域面积410 km2。沟岔村至瑶镇水库区间流域面积37 km2，水库控制流域面积为770 km2。流域平均气温7.8oC，最高月（七月）平均气温23.9 oC，最低月（元月）平均气温-9.8 oC，年平均日照2871小时，年平均水面蒸发量1431.8mm，年平均降水380mm，年平均无霜期175天，年平均冰封期84天，最大积雪深度120mm，水温15 oC以上150天，最大风速19m/s，年最大冻土深146cm。 径流分析成果：瑶镇水库径流系列频率计算的Cv=0.14 ，采用0.16，Cs=2.5 Cv，十年平均径流量w=9125万m3。 流域径流绝大部分由降雨入渗到沙漠，再由地下水排泄所形成。瑶镇水库10年平均径流量为8295.61.1=9125万m3。丰水年：3.33.4 m3/s，按3.3 m3/s计算，年平均引水10407万m3。枯水年：3.13.3 m3 /s，按3.1 m3/s计算，年平均引水9776万m3。平均为10092万m3，全年无弃水。 神木县以及陕北北部风沙区的短历时暴雨出现频次高，强度大。特别是汛期七、八月份暴雨是经常性的天气现象，年降雨量的绝大部分由暴雨组成。榆林市北部陕蒙交界处什拉淖1977年8月1日8小时降雨1050mm，强度之大陆上罕见。但是暴雨虽多，却很少形成较大洪水。经计算瑶镇水库枢纽工程坝址处的洪峰流量和洪量如下表11。表11 瑶镇水库洪峰、洪量频率计算成果表频 率（%）0.10.20.51210/3510洪 峰 流 量（m3/s）267227177139104796236一日洪水总量（万m3）4914113102381711189449三日洪水总量（万m3）756643499393296224179106瑶镇水库属沙漠水库，河水主要由沙漠渗水形成，泥沙主要为河床质。根据实测资料，瑶镇水库坝址处多年平均输沙量为6.7万m3 。第三条 地质第一款 库区地质 左岸岸坡平缓，一般坡角为510，不存在塌岸问题。右岸河床至坡顶，均为风积沙，坡角最大45左右，蓄水后存在塌岸问题，集中在坝址上游200900m范围内。 地层岩性： a) 基岩：呈丘状或梁状分布两岸，断续出露。岩石为长石砂岩，较完整，分布高程最大为1159.8m。 b) 古河道冲湖积沉积物：岩性以中细砂为主，含透镜状砂壤土，总厚度约60m。右岸发现三处较大古河道进口，基岩埋藏较深。 c) 一级阶地堆积物：岩性为砂壤土及含砾细砂，厚34m，为当地主要农田。d) 沙丘沉积物：岩性为中细砂，厚度不等，在本地区广泛分布。第二款 水库渗漏 库区的周边地形高程均高于设计水位，地形不存在外漏的条件，但库区盆地周边为第四系松散沉积粉中砂层，处于正常蓄水位以下，在岩性上具备渗漏条件。左岸库岸边地下水位高程为11571168m，沙丘地下水位估计高于正常蓄水位，产生渗漏的水动力条件较差，因此渗漏的可能性小。右岸地下水西北高东南低，高程大部分低于正常蓄水位，天然水力坡降为7%o左右，具备了产生渗漏的水动力条件。 经过地质勘测发现库区两岸均埋藏有秃尾河的古河道，古河道由左岸北东向穿过秃尾河，环绕右岸，于下游的神树沟流出库区。古河道出口位于距坝址右岸下游约1km的神树沟，地下水均以泉水形式出露排泄。库区渗漏除古河道为主要途径外，其它岸坡因地下水位较高，产生渗漏的可能性很小。 从地形、地层岩性上及水动力条件上分析该进口都具备产生渗漏的条件，是库区渗漏的主要通道。渗漏量估算：库区渗漏的主要通道位于右岸，其渗漏总量为6004.58m3/d，约占该河流常流量（3m3/s）得2.3%。第三款 库岸稳定左岸岸坡平缓，地形较开阔，坡角一般为510，作为水下坡角是稳定的，基本不存在塌岸问题。右岸河床至坡顶，均为全新统风积沙，坡角最大45左右，水库蓄水后存在塌岸问题，范围集中在坝址上游200900m内。估计最终塌岸宽度21.038.0m，塌岸总量20.5万m3。第四款 水库地震根据1999年中国地震烈度区划图，库坝区地震活动微弱，有史以来从未发生过较大的地震活动，区域基本地震烈度为6度，不具备库区水库诱发地震的地质和构造环境。第五款 枢纽工程地质条件一、 神庙坝址工程地质条件1. 地质简介 该段河谷谷地宽25m，两岸地形不对称，左岸平缓，右岸陡峻。基岩出露高程，左岸基岩高程1158.581159.97m；右岸基岩高程1152m，谷地高程1141.90m。基岩岩性为长石砂岩，夹薄层透镜状泥岩。两坝肩覆盖层为下更新统的钙化黄土状壤土与半胶结细砂，呈不对称分布，左岸细砂层厚约1.0m，右岸厚约3m。 坝址区构造不发育，主要为原生层理，总体产状倾向80o110o，倾角10o。两岸地下水位高于河水并补给河水。左岸覆盖层不含水，基岩地下水埋藏较深。环境水对砼无腐蚀性。2. 主要工程地质问题 坝基长石砂岩厚层状，具大型交错层理，泥岩分布于层面上其主要工程地质特征如下； 坝基岩石抗风化能力弱：在坝址区经地质测绘发现较大规模洞穴6个，主要位于坝轴线下游，露头基岩上多有蜂窝状空洞； 泥岩夹层呈薄饼状、透镜式：在长石砂岩中夹有薄层泥岩，主要沿地层层面产出，在两岸均有发现，形成了岩体中的软弱夹层带。 裂隙少：发现的两组剪切裂隙位于左岸神庙处，间距一般为10.6m。一组为顺和向，倾向255，倾角88，另一组与河流向斜交，倾向225，倾角86，缝宽13m，无充填物，一般长46m。坝基岩体属较完整的软岩，质量分级属类。 坝肩钙化黄土状壤土与半胶结细砂存在渗漏破坏的可能，不宜直接用作坝肩基础。第六款 天然建筑材料 瑶镇水库枢纽建筑物需石料2.5万m3，砂料1.1万m3。故瑶镇水库初设阶段新选择了4个料场，其中砂料、石料各两个料场。一、 砂料 本阶段所选择的砂料场为河则沟（J9），长胜彩挡（J10）。两料场均分布于坝区秃尾河左岸，交通方便。多为风积砂，分选性好，泥质物少，砂质纯净，表面覆盖物均为粉砂，一般厚约1m左右。河则沟储量约为0.904万m3，长胜彩挡储量约为0.768万m3。 对可研阶段勘察的乌鸡滩料场作了详查。瑶镇外贸站（J1）砂场，精度尚可。砂料的开采条件见下表： 砂料场开采条件评价表料场名称（编号）距坝址距 离（km）储 量（万m3）颗分室内定名无用层厚度（m）及岩性有用层分布特征质量优劣相对程度有用层厚度（m）瑶镇外贸站（J1）0.50.32细砂0.30.6粉砂中厚边薄的透镜体式优良0.8乌鸡滩（J1）2.81.26细砂0.31.6粉砂窝状线装分布，可利用的有五块最优0.61.6河则沟（J9）4.30.904细砂0.851.5粉砂窄条带状分布，厚度较稳定最优0.81.65长胜彩挡（J10）5.00.768细砂0.41.7粉砂中厚边薄的透镜体式较差0.41.35 以上各砂料场总储量约为3.25万m3，满足2倍以上设计用量。 根据以上各料场的开采条件，优先开采的料场为乌鸡滩（J2）、瑶镇外贸站（J1）两个料场，其次为河则沟（J9），最后为长胜彩挡（J10）料场。二、石料 据调查发现，现在被当地开采利用的除西沟（J4）料场外，还有石盆子（J7）料场与古今滩（J8）料场，岩性分别为浅蓝灰色的长石砂岩与肉红色的中细粒结构的长石砂