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湖
南
水
利
水
电
职
业
技
术
学
院
Hu ｎan Technical Coll ｅge ｏf
Wateｒ ｒ
Ｒｅsour ｃes and H ｙdr ｏ Powｅ ｅr 综合实训 成果书 书
班
级:1 ３级水建一班
姓
名:
庄
蕾 蕾
学
号:2
指导老师:
王菜刚
任务下达日期:20 １5 年 年 6 月 月 1 日 设计完成日期:20 １5 年 年 6 月 月 7 日 日
目录 第一章、设计任务书 ................................................ 错误! 未定义书签。
第二章、基本资料及设计数据误错ﻩ 错误! 未定义书签。
２、1 设计资料 ................................................... 错误! 未定义书签。
2、2 水位误错ﻩ 错误! 未定义书签。
2。3 气象资料 ..................................................... 错误! 未定义书签。
2.4 筑坝材料及坝基岩石物理力学性质误错ﻩ 错误! 未定义书签。
第三章、土坝类型及剖面基本尺寸拟定误错ﻩ 错误! 未定义书签。
3、１坝顶高程 .................................................... 错误! 未定义书签。
3。２坝坡误错ﻩ 错误! 未定义书签。
３。3 排水设施误错ﻩ 错误! 未定义书签。
3。4 心墙.............................................................. 错误! 未定义书签。
第四章、渗流计算误错ﻩ 错误! 未定义书签。
4.１渗流分析得方法误错ﻩ 错误! 未定义书签。
4。2 单宽流量计算公式 ..................................... 错误! 未定义书签。
4.3 浸润线计算公式 ....................................................................... - 6 - 第五章、坝坡稳定分析误错ﻩ 错误! 未定义书签。
第一章、设计任务书 一、
题目
土石坝课程设计 二、
设计资料 某水利枢纽,拟定坝型为土质心墙坝,其任务以防洪为主,兼顾发电,灌溉得要求,大坝为 3级建筑物,基本资料如下: 1,水电规划成果。上游设计洪水位３5５、０ｍ,相应得下游水位为 3２8ｍ;上游校核洪水位 3５6.3m,相应得下游水位为３29m;正常高水位 354m;死水位 339。５ｍ。
2,地址资料。河床高程 3２8ｍ,约有 1～2m 得淤泥层,清基后得最低高程为 326m。基岩为石灰岩,节理裂隙少,地质构造良好。拟定粘土心墙得渗透系数ｋ=1。０＊10^(-6)cm／s,坝壳沙壤土得渗透系数 k=1。0＊１0^(－４)cｍ/ｓ,土壤得内摩擦角ψ=２0。1°,c=1５kpa,湿容重γm＝19。5kＮ／m3,浮容重γ‘＝10、５kN／m3,饱与容重γｓat=20、5ｋN/m3。
3,其她资料。建议下游设堆石排水棱体,下游坝坡坡比建议 1:２.5。风区长度Ｄ=90０m,多年平均最大风速 1５ｍ/s。
三、
设计内容
（1）
大坝基本剖面得设计 （2）
大坝渗流分析,只算设计洪水位 （3）
采用瑞典圆弧法进行大坝下游坝坡稳定计算,只算设计洪水位 四、
设计要求 （1）
计算书应书写清楚,字体工整,主要计算步骤、计算公式、计算简图均应列入,并尽量利用表格编制计算过程、 （2）
图纸应整洁,线条及字体应规范,并在规定时间内完成。
五、
时间安排
2０14 年至２015 年 第二学期 第 1４周
上课次数 第一节 第二节 周一 任务熟悉及基本知识复习 土石坝基本尺寸计算 周二 渗流分析 渗流分析 周三 稳定计算 稳定计算 周四 图纸整理,文本整理 图纸整理,文本整理 周五 实训答辩 实训答辩 六、
课题完成后应提交得资料 每位同学按规定得有关格式独立完成上述设计任务得成果一份,包括: (１)设计说明书、要求说明设计得步骤、依据得理论、采用得公式或方法,必要时将计算成果列入表格。
(２)设计图纸为 CＡD 绘制得基本剖面图,渗流分析计算图,瑞典圆弧法稳定分析图纸。
(3)实训日志及实训心得报告。
七、
成绩考核 成绩考核、成绩评定分为:优、良、中、及格、不及格五等级,实训考勤 30%,期中实训表现占 30％,成果作业站４0％。
八、
装订 请将以下内容装订成册(A4 纸打印),前后顺序如下: 1 封面 2 目录 ３ 设计任务书 ４ 实训报告 5 图纸 ６ 实训总结 第二章、基本资料 及 设计数据
2.1 设计资料 某水利枢纽,拟定坝型为土质心墙坝,其任务以防洪为主,兼顾发电,灌溉得要求,大坝为 3 级建筑物,基本资料如下: 1,水电规划成果、上游设计洪水位 355.0m,相应得下游水位为 3２8m;上游校核洪水位 356、3m,相应得下游水位为 32９m;正常高水位 354m;死水位３３9。５m。
2,地址资料。河床高程３2８m,约有 1～2m 得淤泥层,清基后得最低高程为32６ｍ。基岩为石灰岩,节理裂隙少,地质构造良好。拟定粘土心墙得渗透系数 k＝1、0＊１０^(-６)cm/s,坝壳沙壤土得渗透系数 k=１。0＊10^(-4)cm/s,土壤得内摩擦角ψ＝20.1°,c=15ｋpa,湿容重γm=19。5kN/m3,浮容重γ‘=１０。５kN/m3,饱与容重γｓat=20、5kＮ/ｍ3、 3,其她资料。建议下游设堆石排水棱体,下游坝坡坡比建议 1:2。５。风区长度 D=900m,多年平均最大风速 1５m/s。
２。２水位 死水位:3３9。5m; 正常蓄水位 354、0m; 设计洪水位:3５５、0m; 校核洪水位:３56。３m;正常蓄水时下游无水;设计洪水时下游水位:328ｍ; 校核洪水时下游水位:329ｍ、
2 。3 气象资料 校核洪水情况下平均最大风速１5m/s;正常蓄水位及设计洪水情况下最大风速为 30ｍ/ｓ,水库吹程 D=900ｍ。
采用莆田公式进行波浪要素:波高与波长得计算,情况如下为: 1、设计洪水时:平均波高 hｍ＝0.４6m,平均波长 Lm=14、2ｍ 3、校核洪水时:平均波高ｈm＝０。2２ｍ,平均波长 Lm=6。7ｍ ２ ２.4 筑坝材料及坝基岩石物理力学性质 第三章、土坝类型及剖面基本尺寸拟定 3 。1 坝顶高程 坝顶高程由水库静水位加波浪爬高与壅水面高度及安全加高确定。坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶得高程按下式计算: 坝顶高程
=设计洪水位+正常运用条件得
=校核洪水位+非常运用条件得 =正常蓄水位＋非常运用条件得+ 内摩擦角∮(°)= 20、1 湿容重= １9、５ 浮容重= 10、５ 饱与容重= 20.5 粘聚力ｃ=
１5ｋapa
坝顶静水位超高值按下式计算:
式中: ——波浪在坝坡上得设计爬高,ｍ; ——风壅水面高度,ｍ; —-安全加高,m。
该坝得级别为Ⅲ级,则正常运行得安全加高 A=０。7ｍ,非常运行得安全加高A=0。4m。
(1)风壅水面高度得计算:
式中:K-—综合摩阻系数,取; v——计算风速,正常运用条件下得５级坝,采用多年平均离地面１0m 高得最大风速得 1、5 倍,非常运用条件下,采用多年平均年最大风速; D——风区长度,为１0０ｍ; β——计算风向与坝轴线法线得夹角; Hｍ——水域平均水深 27m,取坝前水深得 2／3,为１8m。
(２)波高与波长得计算,在三种设计工况下分别为: １、设计洪水时:平均波高 hm＝0。４６m,平均波长 Lｍ＝14。2m 2、校核洪水时:平均波高 hｍ＝0、2２m,平均波长Ｌm=6、7m (3)平均波浪爬高得计算
——平均波浪爬高,m;
--单坡得坡度系数,取 3.0;
——斜坡得糙率渗透性系数,根据护面类型为砌石,取;
-—经验系数。
最终计算成果: 坝顶高程计算 运用情况 静水位H(m) R(m) e(m) A(m) 超高Y(m) 坝顶高程 H(m)
设计洪水 355 2、1５04７3６55 0。005５０４58７ ０、7 2.8５59７８２4２ ３57。8５59７82 坝高取较大值为 32６ 校核洪水 3５6、３ 0。８9472590６ 0、0013７6147 ０、４ 1、２96１０205３ 357.5961021 3５7。8５59782
3 、2 坝坡 因最大坝高约 356。3-326.0=30、３m,故采用二级变坡。
(１)上游坝坡 : 从坝顶到坝踵依次为 1:2、５ (2)下游坝坡 :
从坝顶到坝踵依次为１:2。５ (３)马道:马道高程为３4３m,马道宽度取 2m,设 0。３m×0。3m 排水沟。
3.3 排水设施 堆石棱体排水尺寸确定: 顶宽 2.０ｍ,内坡１:1。5,外坡１:2,顶部最高水位须高出下游最高水位对Ⅰ、二级坝不小于 1。0m,对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级大坝不小于０、５m. 由已知条件可知,此次设计大坝为Ⅲ级大坝通过校核洪水位 356。3ｍ,相应下游最高洪水位为３２9.0０m,超高取１、5ｍ,所以顶部高程为 329.0０+１。5=330、5ｍ。
3 、4 心墙 心墙尺寸确定: 心墙比校核洪水位校高０.5m,所以顶部高程为 35６.3。00+0、5ｍ=356、8m,坝款取４米,坡度两边都取 1:０.１5。
第四章、渗流计算
4 。1 渗流分析得方法 采用水力学法进行土坝渗流计算。求解渗流流量与浸润线方程。
4 、2 单宽流量计算公式 通过心墙得单宽流量
通过心墙下游坝壳得单宽流量为,联立二式得: ４、3 浸润线 计算公式 本设计仅对河槽截面处进行最大断面得渗流计算,并假设地基为不透水。采用得公式:
x 与y 数值 hｅ=
8。1８７239746
q=
4、48９３8Ｅ-０５
X
６0 70。2 y= 2 3。602604６03 4.6858８５１７2 5.562039174 6.３1７８35048 6、992410143 7、６０7４0１６28 8、１８72３９74６
第 五 章 、 坝坡稳定 分析 ５、 、1 稳定计算条件 本设计粘土心墙坝,在正常蓄水位稳定渗流条件下,采用圆弧滑动面稳定计算方法: 5 。2 稳定计算原理
假定滑裂面为圆柱面,将滑动面内土体瞧做刚涂脱落,土体绕滑动面得圆心转动即为边坡失稳。
5 、3 稳定计算结果表
课程总结报告
为期一周得课程设计终于在紧张得节奏中接近尾声,一周得时间,同学们都受益匪浅,它就是繁忙得,但更就是充实得。
课程设计,就是《土石坝设计》课程,主要就是复习相关知识点。它牵涉到了两年来所学得有关水工建筑物方面课程如《工程制图》、《工程力学》、《工程地质与土力学》特别就是《水工建筑物》得内容,还牵涉到了未曾学习得《材料力学》等课程内容,可以说它就是对两年来前面所学各课程得一个很好总结,更就是一个前所未有得实践性挑战!
一周得时间,就是漫长得。可以瞧出,一天天,同学们大都就是一步步熬过来得,因为同学们在设计时对太多东西都不就是很确定,像对闸底板得选材及对闸室得校核等部分内容我们未曾做过,这要花费我们一部分时间去一点一点儿得查找资料学习,在加上校核得反复性,说就是熬过来得一点儿也不为过。但一周得时间,也就是短暂得、超负荷得工作量,让我们从早上９点到晚上将近 10 点除了吃饭把所有得时间都泡在了土石坝设计教室中,但仍然感觉时间就是那么得不够用。无论如何,没有人放弃,大家都坚强得挺了过来、
水闸设计共分为五个阶段: 第一阶段:土坝断面尺寸拟定; 第二阶段:土坝渗流分析; 第三阶段:土坝稳定分析; 第四阶段:土坝细部构造;
第五阶段:设计图纸。
总结:一周得课程设计,要谈感受,没有人说自己认识不深刻得,它不但花去了我们大量得劳力精力,但相应得,我们得到得也很多、通过这次水闸设计,使我们学到了很多仅靠课本不能学到得知识,还学到了些以前没有讲过得知识;另外,加深了对以前学过得相关水工设计方面得知识,对今后得社会实践及就业无疑起到重要作用、一周得时间,大家就是繁忙得,但更就是充实得。
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