混凝土坝毕业设计(2)

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本流域无霜期较短(90—180天)，冰冻期较长(120—200天)，潘家口站附近河道一般12月封冻，次年3月上旬解冻，封冻期约70—100天，冰厚0.4—0.6米，岸边可达1米，流域内冬季盛行偏北风，风速可达七、八级，有时更大些，春秋两季风向变化较大，夏季常为东南风，多年平均最大风速为21.5米/秒，水库吹程D=3公里。流域内多年平均降雨量约为400—700毫米。

（三） 工程地质 1 库区地质

潘家口水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。

2 坝址地质、地貌

坝址位于扬查子村南300米处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约600米上下游两公里范围内，河道顺直主河槽位于右岸，河床高程137米左右。枯水期河床宽约100米，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。右岸坡度较陡约60度左右，左岸较缓约20度，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自140米—160米。三级阶地与缓坡相接直达山顶。覆盖层厚度为7—12米的砂砾卵石冲积层。ⅱ岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。

3 构造

坝址处虽然断层、裂隙较多，但大部分规模较小对工程影响不大，其中F2、F5、F11、f26、f27、f28断层对坝体有一定影响。

4 水文地质

坝基的透水性总的看来不大，但不均一，主要决定断裂发育程度和性质，在平面上，一级阶地基岩透水性大于其它地貌单元。从垂向上看河谷内单位吸水量小于0.01公升/分的顶板在83—105米高程其间之透水层厚度为40—50米，若除开挖部分厚度将更薄

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一些，两岸透水层应以天然地下水位为下限，一般都大于50米。

5 岩石物理力学性质

岩石容重为2.68—2.70吨/立米，饱和抗压强度，弱风化和微分化岩石均在650kg/cm2以上，有的可达1100 kg/cm2，混凝土与岩石的摩擦系数微分化及弱风化下部，可取f=1.10、c=7.5 kg/cm2。

6 地震

库区附近历史地震活动较为频繁，近年来微繁。弱震仍不断发生，其中1936年和1976年两次发生6度左右地震，1977年6月国家地震局地震地质大队对本区域地震问题作了鉴定，水库的基本烈度为7度，考虑到枢纽的重要性，和水库激发地震的可能性，拦河坝设防烈度采用8度。

7 当地建筑材料

坝址附近主要砂石料场有七处，储量足以建坝，各料场的物理性质、试验指标，基本满足技术要求，可作大坝混凝土骨料使用。且无大量的粘性土及砂壤土料，可供围堰防渗材料之用。

8 交通条件

对外交通在右岸，公路、铁路均距坝址较近略加修改或扩建即可直通坝址，坝顶无重要交通要求。

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第二章 坝轴线、坝型选择及枢纽布置

一 坝轴线选择

通过对潘家口水库坝址区域基本地质、地形等资料的研究和分析，确定要选择合理的坝轴线，必须具备以下四个原则；

1、坝基全部坐落在第四大岩层上，根据潘家口水库地质基本资料知；坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右，其特性均满足建坝要求，故坝基建在第四大岩层之上，有利于坝体稳定。

2、左岸与第三大岩层保持一定距离；从“坝址河谷段构造分析图”中可知，第四大岩层，自右岸至左岸逐步向北偏移，且宽度略变窄，若坝轴线垂直水流方向直接伸向左岸，则坝轴线将与第三大岩层相接。由地质资料可知：第三大岩层较软弱，不宜建坝，故坝轴线需偏移，使之与第三大岩层保持一定距离。根据地质剖面资料分析，坝轴线在左岸时向上游推移，避开软弱的第三大岩层，为以后坝体的稳定运行作好基础。

3、避开大的断层F2 由坝址河谷段构造分析图可知：坝址处虽然断层裂隙较多，但大部分规模较小，对工程影响不大。其中F2 断层最大，它走向为北东85°---西北275°，倾向南，倾角70-80°，宽度2.5-12.5m，属压扭断层。长约200m，一段靠近上游坝踵，对基础岩石力学强度及坝基完整均一性有影响，故坝轴线应该避开F2 断层，并保持一定距离。

综上所述：为同时满足坝基坐落在第四大岩层上，左岸与第三大岩层保持一定距离，右岸避开不稳定岩体，河床部位使上游坝踵避开F2 断层四个选择坝轴线的基本原则。另外，左岸为避开F2 断层向下游偏移，右岸的下游多为破碎带，故向上游偏移，致使坝轴线倾斜，偏离两岸山头；为了节省工程造价，减少工程量，使两岸坝轴线弯折，右岸（西）为避开不稳定岩体需做一圆弧，延伸至山头，左岸（东）则折线延伸至山头；由此，水流方向与坝轴线斜交，虽然会产生横向水流，对坝体，岸坡有影响，但水库蓄水后，库容较大，致使坝前水流流速几近为零，这样受到横向水流影响就很小，故此坝轴线选择合理可行。

坝轴线定为直线，则坝轴线较短，施工比较容易，但受地形地质条件的限制，为了

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避开断层及不稳定岩体，故在左岸坝轴线向南偏折SE123°30′，在右岸坝轴线向北偏折NW277°40′，这样使坝轴线对着山顶与陡坡相交，可缩短坝轴线，减小工程量，降低造价。

综上所述，定出坝轴线如下： 坝轴线如图 （1）

图中所标各点坐标和偏折角如下： 河床段坝轴线CD走向NE88°30′ C点 x＝3664.11，y＝8004.19 D点 x＝3684.59，y＝8786.81

右端以A点（3824.05，8000.00）为圆心，半径R＝160m转角θ＝9°10′ 切点：C点 x＝3664.11，y＝8004.19 BK0+826.00 C′点 x＝3665.47，y＝7978.66 BK0+800.40 GC′走向NW277°40′

左端以F点（3624.35，8790.00）为圆心,转角θ＝36 o o切点：M点 x＝3658.07，y＝8878.31 BK1+705.63。

图 （1）坝轴线布置

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二 坝型选择 （一） 坝址地质条件

1、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。

2、坝址位于扬查子村南300米处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约600米上下游两公里范围内，河道顺直主河槽位于右岸，河床高程137米左右。枯水期河床宽约100米，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。右岸坡度较陡约60度左右，左岸较缓约20度，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自140米—160米。三级阶地与缓坡相接直达山顶。覆盖层厚度为7—12米的砂砾卵石冲积层。ⅱ岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片麻岩。具粗粒至中间细粒纤状花岗变晶结构，主要矿物为斜长石、石英及角闪石，本层岩体呈厚层块状、质地均一、岩性坚硬、抗风化力强、工程地质条件较好，总厚度185米左右。

3、坝址处虽然断层、裂隙较多，但大部分规模较小对工程影响不大，其中F2、F5、F11、f26、f27、f28断层对坝体有一定影响。

综上述 坝型选择应根据当地地质、地形条件，施工条件，建筑材料，综合效益，宣泄洪水能力，以及抗震性等特点，通过定性分析，初步选择两种坝型进行较详细的技术比较，选取既满足工程要求，又比较经济的坝型，经济比较只要求对坝体的砼方量及三材用量作粗略的计算和比较。 以下分别就各种坝型进行比较分析。

（二） 坝型方案比较 1 土石坝

土石坝又称当地材料坝，是土坝、堆石坝、土石混合坝的总称，是人类最早建造的坝型，具有悠久的发展历史，在全国使用都极为普遍。它主要是利用坝址附近的土料、石料及砂砾料填筑而成，筑坝材料基本来源于当地。下面分土石坝和堆石坝分别进行分析。

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