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校内水工实习报告

2024-05-02 22:58:04

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庆安水库位于睢宁县城北15km,废黄河南堤下,库区东、南、西三面筑坝,北面紧靠废黄河南堤,是一座中型平原水库,地处8°地震烈度区,设计最高调蓄洪水位29.6m,汛限水位27.5m,兴利水位28.5m。总库容6030万m3,其中调洪库容2190万m3,兴利库容4770万m3,死库容30万m3。该库于1958年3月兴建,1959年建成。设计灌溉面积10000公顷,实际灌溉面积7467公顷。水源为废黄河滩面降雨径流和古邳抽水站抽引民便河之水,水库建成以来,改善了睢宁县庆安、姚集、梁集、魏集、睢城、古邳等镇的水利条件,实现灌溉水源的年调节,缓解了睢宁县用水矛盾,且能在大旱之年为全县大部提供抗旱水源,结合水产养殖等综合利用方面,都发挥了很大作用。

(一)地质条件

根据1997年7月徐州市水利建筑设计研究院提供的《庆安水库工程地质勘察报告》。勘探深度内各土层自上而下大致可分为4层,各土层分述如下:

(1)、粉砂:黄色粉砂、粉土,砂壤土,层底高程18.2~18.3m,中间夹2~3层黄褐色薄层粘土,上部松散,中下部稍密~中密,厚13.0m,水闸基底25.7m,该层为持力层,建议承载力标准值100kPa,但该层防渗抗冲能力较差。 (2)、粉砂:灰色粉砂,稍密~中密,厚2.5m,层底高程15.6~15.7m,建议承载力标准值130kPa。 (3)、重壤土:黄色、褐黄色重壤土、粘土,可塑,厚2.3m,层底高程13.3m,建议承载力标准180kPa。 (4)、粉质粘土:黄色、褐黄色粉质粘土,重壤土,可塑~硬塑,含砂礓,揭露厚度2.7m,建议承载力标准值310kPa。

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回填土资料:γ自然=19.5kN/m3,γm=20kN/m3, C=0kPa,Φ=26。 (二)水文气象

睢宁县地处北温带,属暖温带半湿润季风气候区,气候温和,光照充足,春夏秋冬四季分明,降水量较为充沛。春季:3至5月,气温回升快,以冷干风为主,蒸发强,常出现旱情;夏季:6至8月,天气炎热,降雨其中,多暴雨,易形成洪涝;秋季:9至11月,晴朗少雨,光照少,气候宜人;冬季:12至2月,寒冷少雨。

日照:近40年,全境年均日照2366小时,为可照时数的54%。

气温:多年平均气温14.30C,其中1月份平均气温-0.50C,7月份平均气温27.10C,极端最高气温40.10C,发生在1955年6月19日,极端最低气温-23.30C,发生在1969年2月6日。

霜期:多年平均无霜期206天,最多无霜期246天,发生在1977年,最少无霜期180天,发生在1962年。初霜期一般在10月30日左右出现,最早出现的初霜期是1962年10月15日。终霜期一般发生在4月6日前后,最早终霜期发生在1967年3月10日,最迟终霜期为5月4日。

风:夏季多东南风,春秋冬三季多东北风。多年平均风速2.4米/秒左右。5月中旬至6月上旬常发生干热风,每年平均2.6次,4.1天,对小麦后期正常灌浆影响较大。

降水:根据睢宁县气象站1951年至1990年降水资料统计,40年年平均降水量852.6毫米(多年平均869毫米),最大降水年份发生在1963年,降水量为1360毫米,最少降水年份发生在1988年,降水量为568.4毫米。40年中年降水量超过1000毫米的年份有8年,占20%,平均5年一遇;低于600毫米的有2年,占5%,平均20年一遇;低于700毫米的有11年,占27.5%,平均4年一遇。40年中降水量最多的月份为7月,平均月降水量209.8毫米,占40年年平均降水量的24.6%,其中月降水量最多的为1982年的7月,月降水量522毫米,占全年降水量1048.7毫米的49.8%。

蒸发量:根据睢宁县14年E601型水面蒸发资料,多年平均水面蒸发量为1043.3毫米,年蒸发量最大值为1371.6毫米,出现在1976年,年蒸发量最小值为898.1毫米,出现在1991

年。

水文地质:庆安水库所在区域内地下水共有5个含水层,地下水埋深一般在3.5米左右,地下水位平均高程27.4米。 2.2.2水位资料

根据《防洪标准》(GB-50201-94),《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,水库工程等别为Ⅲ级。相应建筑物按Ⅲ建筑物考虑。

(一)闸底地下轮廓线的布置

1、防渗设计的目的

防止闸基渗透变形;减小闸基渗透压力;减少水量损失;合理选用地下轮廓尺寸。 2、布置原则

防渗设计一般采用防渗和排水相结合的原则,即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施,用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力;在低水位侧设置排水设施,如面层排水、排水孔排水或减压井与下游连通,使地下渗水尽快排出,以减小渗透压力,并防止在渗流出口附近发生渗透变形。

3、地下轮廓线布置

(1)闸基防渗长度的确定。根据公式L≥CH式中:L--水闸的防渗长度,H--上、下游水位差,C--允许渗径系数值,依地基的性质而定,因为地基土质为粉砂,查表取9,计算闸基理论防渗长度为8.73m。。

L=9×(30.28-29.31)=8.73m

(2)防渗设备 由于闸基土质以粉砂为主,防渗设备采用混凝土铺盖,闸底板上、下游侧设置齿墙,并且设置板桩。

(二)排水设备的.细部构造

1、排水设备的作用

采用排水设备,可降低渗透水压力,排除渗水,避免渗透变形,增加下游的稳定性。排水的位置直接影响渗透压力的大小和分布,应根据闸基土质情况和水闸的工作条件,做到即减少渗压又避免渗透变形。

2、排水设备的设计

(1)水平排水 水平排水为加厚反滤层中的大颗粒层,形成平铺式。反滤层一般是由2~3层不同粒径的砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直,各层次的粒径则按渗流方向逐层增大。

反滤层的材料应该是能抗风化的砂石料,并满足:被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层;各层的颗粒不得发生移动;相邻两层间,较小一层的颗粒不得穿过较粗一层的空隙;反滤层不能被阻塞,应具有足够的透水性,以保证排水通畅;同时还应保证耐久、稳定,其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而变差。

本次设计中的反滤层由碎石,中砂和细砂组成,其中上部为20cm厚的碎石,中间为10cm厚的中砂,下部为10cm厚的细砂。

图2 反滤层构造图(单位:cm)

(2)铅直排水设计 本工程在护坦的中后部设排水孔,孔距为2m,孔径为10cm,呈梅花形布置,孔下设反滤层。

(3)侧向排水设计 侧向防渗排水布置(包括刺墙、板桩、排水井等)应根据上、下游水位,墙体材料和墙后土质以及地下水位变化等情况综合考虑,并应与闸基的防渗排水布置相适应,在空间上形成防渗整体。

在消力池两岸翼墙设2~3层排水孔,呈梅花形布置,孔后设反滤层,排出墙后的侧向绕渗水流。

3、止水设计

凡具有防渗要求的缝,都应设止水设备。止水分铅直和水平止水两种。前者设在闸墩中间,边墩与翼墙间以及上游翼墙铅直缝中;后者设在粘土铺盖保护层上的温度沉陷缝、消力池与底板温度沉陷缝、翼墙、消力池本身的温度沉降缝内。在粘土铺盖与闸底板沉陷缝中设置沥青麻袋止水。

图3止水详图(单位:cm)

(三)防渗计算

1、渗流计算的目的:计算闸底板各点渗透压力;验算地基土在初步拟定的地下轮廓线下的渗透稳定性。

2、计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法,由于改进阻力系数法计算结果精确,采用此种方法进行渗流计算。

3、计算渗透压力

(1)地基有效深度的计算。

L0

23.25

T根据公式(3)判断 S0,地基有效深度 e为

Te0.5l00.55829m,大于实际的地基透水层深度8m,所以取小值

Te8m。

(2)分段阻力系数的计算。通过地下轮廓的各角点和尖端将渗流区域分成9个典型段,如图4所示。其中1、9段为进出口段,用式(4)计算阻力系数;3、5、7段为内部垂直段,用式(5)计算相应的阻力系数;2、4、6、8段为水平段,用式6计算相应的阻力系数。各典型段的水头损失用式(7)计算。结果列入(表1)中。 对于进出口段的阻力系数修正,按公式计算,结果如表2所示。

图4渗流区域分段图(单位:m)

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