工程硕士学位论文 石龙水库大坝除险加固技术研究.doc
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工程硕士学位论文 石龙水库大坝除险加固技术研究,76页共计44113字摘 要石龙水库位于京山县石龙镇，工程于1953年11月动工兴建，1955年4月竣工，是一座以灌溉为主，兼有防洪、供水、发电等综合利用的中型水库。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、灌溉兼发电输水管等组成，坝后建有发电厂房。大坝为均质土坝，最大坝高为27.13m...
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工程硕士学位论文 石龙水库大坝除险加固技术研究
76页共计44113字
摘 要
石龙水库位于京山县石龙镇，工程于1953年11月动工兴建，1955年4月竣工，是一座以灌溉为主，兼有防洪、供水、发电等综合利用的中型水库。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、灌溉兼发电输水管等组成，坝后建有发电厂房。大坝为均质土坝，最大坝高为27.13m。石龙水库1955年正式投入运行以来，在防洪、灌溉和养殖等方面发挥了巨大的工程效益，由于历史条件限制，水库工程存在较大的安全隐患。一是水库现有防洪能力较低，不满足规范要求；二是大坝清基不彻底，坝体施工质量差，压实度不足，达不到设计要求，下游坝坡散浸严重，右坝肩绕坝渗漏；坝顶防浪墙多处裂缝，大坝迎水面干砌石护坡损坏，多处塌陷；三是溢洪道底板、边墙裂缝、破损，底板混凝土强度低，下段未完建，不能安全泄洪；连接渠及行洪渠未衬砌，淤积严重，影响行洪；四是输水管管身及启闭机房和排架砼强度不满足规范要求，输水管管身存在多处环向裂缝渗漏，工作桥排架混凝土碳化胀裂，钢筋锈蚀。启闭设施陈旧，年久失修，闸门锈蚀、止水损坏、漏水，螺杆变形，不能正常使用。
本文针对石龙水库大坝存在的主要问题，对水库大坝的除险加固进行了一系列的研究工作，主要研究内容如下：
1.对提高水库大坝防洪能力进行了方案比较，并选定了保持坝体不变，通过加大溢洪道泄流量以满足水库防洪能力的方案。
2.对大坝防渗及加固进行了方案比选，并选定了通过劈裂灌浆防渗处理以满足大坝渗流及稳定要求的方案。
3.对溢洪道加固进行了方案比选，并选定了原址重建溢洪道的加固方案。
4.对输水设施加固进行了方案比选，并选定了加固原输水涵管的加固方案。
5.对水库方案选定所需的水文、大坝渗流、各建筑物水力及结构均进行了计算分析，为方案的选定和优化提供了科学的依据。
本文研究成果不仅对石龙水库加固工程具有重要的意义，同时为类似工程的研究提供一定的借鉴作用，对土坝加固技术设计理论的完善提供参考。
目 录
选题的依据与意义 1
国内外文献资料综述 2
1 绪论 9
1.1 水库常见病害原因及其处理方案 9
1.2 水库大坝除险加固的研究现状 12
1.3 本文的主要研究内容 13
1.4 小结 14
2 石龙水库的基本情况及存在的问题 15
2.1石龙水库基本情况 15
2.2 水库存在的主要问题 15
2.3小结 16
3 水文及地质 17
3.1 流域概况 17
3. 2 水文气象 17
3.3 洪水复核 17
3.4 成果分析及合理性采用 19
3.5 施工期洪水 20
3.6 工程地质 20
3.7 坝基及坝体填筑质量评价 21
3.8 天然建筑材料 21
3.9 主要工程地质问题评价 21
3.10 小结 22
4 提高防洪能力方案比较及选择 23
4.1 方案的拟定 23
4.2 方案的比较与选择 25
4.3小结 26
5 大坝防渗及加固方案比较与选择 27
5.1 坝体防渗处理加固方案选择 27
5.2 大坝加固设计 28
5.3小结 30
6 溢洪道加固方案比较与选择 32
6.1 溢洪道加固设计 32
6.2 溢洪道工程量汇总 33
6.3 小结 33
7 输水设施加固方案比较与选择 35
7.1 输水设施加固方案选择 35
7.2 加固方案设计 36
7.3 输水建筑物加固工程量汇总 37
7.4 小结 37
8 设计计算 38
8.1加固设计计算基本资料 38
8.2大坝加固设计计算 42
8.3 溢洪道加固设计计算 45
8.4 输水管加固设计计算 51
8.5 小结 55
9 结束语 56
参考文献 63
附录 65
致谢 65
关键字：水库，大坝，除险加固，工程，研究
参考文献
[1]牛运光，病险水库加固实例，中国水利水电出版社，2002；
[2]朱伯芳，有限单元法原理与应用，第二版，中国水利水电出版社，1998；
[3]杜雷功，全国病险水库除险加固专项规划综述[J]，水利水电工程计，2003, (22) 3:1-}-5；
[4]鲁一晖，孙志恒，水工混凝土建筑物病害评估与修补文集〔M]，北京:中国水利水电出版社，2001；
[5]Close and McCormuck, Where the Mountains Walks, National Geographic Magazine, May 1922；
[6]高钟璞，大坝基础防渗墙，中国电力出版社，2004；
[7]孙钊，夏可风，堤防及病险水库垂直防渗技术论文集[M]，天津:天津科学技术出版社，2000；
[8]潭浩强，田淑清，FORTRAN语言程序设计，高等教育出版社，1998；
[9]华东水利学院，弹性力学问题的有限单元法，水利水电出版社，1982年修订版；
[10]郑秀培，土石坝地基混凝土防渗墙设计与计算，北京:中国电力出版社，1979；
[11]S D Wilson and R Sguier. Earth and Rockfill Dams. In. Proc. of 7th Inte. Conf. On Soil Mech. and Found. Engrg.，Mexcico,state of the Art Volume,1969；
[12]国外深度超过40m的混凝土防渗墙，水利水电技术，1978 (1)；
[13]Sherard J L, Woodward R J, Gizienski S F and Cerenger W A .Earth-Rock Dams. John Wi-ley and Sons, Inc. 1963；
[14]顾淦臣，土石坝病害和失事，见:白永年，吴士宁，王洪恩合编著，土石坝加固，北京:水利电力出版社，1986；
[15]包承刚；堤防工程土工合成材料应用技术，中国水利水电出版社，1999；
[16]陈慧远，土石坝有限元分析，河海大学出版社，1988年；
[17]吴中如，老坝病变和机理探讨，中国水利，2000.9；
[18]徐田春，刘保平，孔俐丽，水泥土薄墙截渗技术在长江干堤截渗工程中的应用，中国水利，2000.3；
[19]厉志海，李雪，复合土工膜在永定新河防渗处理工程中的应用，中国水利，2000.3；
[20]魏岩峰，LZY成型工艺在嫩江堤防护坡中的应用，中国水利，2001.4；
[21]土石坝养护修理规程，中华人民共和国行业标准，SL210-98；
[22]日本电力土木技术协会编，最新土石坝工程学，水利电力出版社，1986；
[23]德国赛德拉.迅博格特种地下工程建筑公司(Sidla & SchOnberger Spezialtiefbau GmbH)，高速构筑堤坝防渗连续墙FMI挖掘—混合—喷射灌浆连续施工法介绍，1999；
[24]Duncan J．M and Chang C．Y‘Non-linear analysis Of~3'C5S and strain in soils’ ASCE.96.no.SM5.1983.
[25]Experience with numerical modeling of dams C.O. Li& D.V. Griffith。
[26]Layered analysis Of embankment dams D．J．Naylor and D．Mattar, Jr .
[27]高莲士、吴梦喜，心墙土石坝应力应变分析及计算模型比较，土石坝工程，1999.3；
[28]沈长松、黎军锋、孙学智，复合土工膜自然老化特性及抗拉强度变化规律研究，大坝观测与土工测试，2001.6；
[29]孙学智、黎军锋，混凝土重力坝水平位移的数学模型及其变化规律，红水河，2001年第20卷第4期；
[30]王运辉主编，防汛抢险技术，武汉水利电力大学出版社，1999；
[31]华东水利学院，弹性力学有限单元法，水利电力出版社，1982年修订版；
[32]徐士良，FORTRAN常用算法程序集，清华大学出版社，1992.9；
[33]王淑云等，数值分析，河海大学出版社，1996；
[34]土工试验规程，水利水电出版社，SDS01-79上册；
[35]毛昶熙主编，渗流计算分析与控制，水利电力出版社，1981；
[36]土工合成材料工程应用手册，中国建筑工业出版社，2000.10。
[37]李风华，AUTOCAD2000，清华大学出版社，2001；
[38]陈明致等，堆石坝设计，水利出版社，1982.6；
[39]钱家欢主编，土力学，河海大学出版社，第二版，1995：
[40]左东启、林益才等，水工建筑物，河海大学出版社，1995；
[41]赵振兴，水力学，河海大学出版社，2003；
[42]Scott C R．An Introduction to Soil Mechanics．Third Ed，Applied SciencePublishers．1980(8)．
[43]顾淦臣，土石坝地震工程，河海大学出版社，1989；
[44]张启岳，土石坝加固技术，中国水利水电出版社，1999；
[45]Oiroud J P．Designing with Geotextiles．Materiaux et constructions．1981.14(82)
[46] Bishop, A. W. The Use of the Slipe Circle in the Stability Analysis of Slopes, Geotechnique,5 Wiley and Sons.，Inc. 1955；
[47]Lauwers D C. PVC Geocomposite for Improved Friction and Performance Properties. IN:Proc.Geosynthetics 91 Conference.Atlanta,1991；
[48]Koerner R M, Welsh J M. Construction and Geotechnical Engineering Using Synthetic Fabric. New York:USA, 1980；
[49]Giroud J P et a1. Behaviour of a Non-woven Fabric in an Earth Dam. In:Proc.International Conference on the Use of Fabrics in Geotechnics,l977；
[50]Giroud J P. Designing with Geotextiles. Materiaux et Construction. 1981, 14(82)。
76页共计44113字
摘 要
石龙水库位于京山县石龙镇，工程于1953年11月动工兴建，1955年4月竣工，是一座以灌溉为主，兼有防洪、供水、发电等综合利用的中型水库。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、灌溉兼发电输水管等组成，坝后建有发电厂房。大坝为均质土坝，最大坝高为27.13m。石龙水库1955年正式投入运行以来，在防洪、灌溉和养殖等方面发挥了巨大的工程效益，由于历史条件限制，水库工程存在较大的安全隐患。一是水库现有防洪能力较低，不满足规范要求；二是大坝清基不彻底，坝体施工质量差，压实度不足，达不到设计要求，下游坝坡散浸严重，右坝肩绕坝渗漏；坝顶防浪墙多处裂缝，大坝迎水面干砌石护坡损坏，多处塌陷；三是溢洪道底板、边墙裂缝、破损，底板混凝土强度低，下段未完建，不能安全泄洪；连接渠及行洪渠未衬砌，淤积严重，影响行洪；四是输水管管身及启闭机房和排架砼强度不满足规范要求，输水管管身存在多处环向裂缝渗漏，工作桥排架混凝土碳化胀裂，钢筋锈蚀。启闭设施陈旧，年久失修，闸门锈蚀、止水损坏、漏水，螺杆变形，不能正常使用。
本文针对石龙水库大坝存在的主要问题，对水库大坝的除险加固进行了一系列的研究工作，主要研究内容如下：
1.对提高水库大坝防洪能力进行了方案比较，并选定了保持坝体不变，通过加大溢洪道泄流量以满足水库防洪能力的方案。
2.对大坝防渗及加固进行了方案比选，并选定了通过劈裂灌浆防渗处理以满足大坝渗流及稳定要求的方案。
3.对溢洪道加固进行了方案比选，并选定了原址重建溢洪道的加固方案。
4.对输水设施加固进行了方案比选，并选定了加固原输水涵管的加固方案。
5.对水库方案选定所需的水文、大坝渗流、各建筑物水力及结构均进行了计算分析，为方案的选定和优化提供了科学的依据。
本文研究成果不仅对石龙水库加固工程具有重要的意义，同时为类似工程的研究提供一定的借鉴作用，对土坝加固技术设计理论的完善提供参考。
目 录
选题的依据与意义 1
国内外文献资料综述 2
1 绪论 9
1.1 水库常见病害原因及其处理方案 9
1.2 水库大坝除险加固的研究现状 12
1.3 本文的主要研究内容 13
1.4 小结 14
2 石龙水库的基本情况及存在的问题 15
2.1石龙水库基本情况 15
2.2 水库存在的主要问题 15
2.3小结 16
3 水文及地质 17
3.1 流域概况 17
3. 2 水文气象 17
3.3 洪水复核 17
3.4 成果分析及合理性采用 19
3.5 施工期洪水 20
3.6 工程地质 20
3.7 坝基及坝体填筑质量评价 21
3.8 天然建筑材料 21
3.9 主要工程地质问题评价 21
3.10 小结 22
4 提高防洪能力方案比较及选择 23
4.1 方案的拟定 23
4.2 方案的比较与选择 25
4.3小结 26
5 大坝防渗及加固方案比较与选择 27
5.1 坝体防渗处理加固方案选择 27
5.2 大坝加固设计 28
5.3小结 30
6 溢洪道加固方案比较与选择 32
6.1 溢洪道加固设计 32
6.2 溢洪道工程量汇总 33
6.3 小结 33
7 输水设施加固方案比较与选择 35
7.1 输水设施加固方案选择 35
7.2 加固方案设计 36
7.3 输水建筑物加固工程量汇总 37
7.4 小结 37
8 设计计算 38
8.1加固设计计算基本资料 38
8.2大坝加固设计计算 42
8.3 溢洪道加固设计计算 45
8.4 输水管加固设计计算 51
8.5 小结 55
9 结束语 56
参考文献 63
附录 65
致谢 65
关键字：水库，大坝，除险加固，工程，研究
参考文献
[1]牛运光，病险水库加固实例，中国水利水电出版社，2002；
[2]朱伯芳，有限单元法原理与应用，第二版，中国水利水电出版社，1998；
[3]杜雷功，全国病险水库除险加固专项规划综述[J]，水利水电工程计，2003, (22) 3:1-}-5；
[4]鲁一晖，孙志恒，水工混凝土建筑物病害评估与修补文集〔M]，北京:中国水利水电出版社，2001；
[5]Close and McCormuck, Where the Mountains Walks, National Geographic Magazine, May 1922；
[6]高钟璞，大坝基础防渗墙，中国电力出版社，2004；
[7]孙钊，夏可风，堤防及病险水库垂直防渗技术论文集[M]，天津:天津科学技术出版社，2000；
[8]潭浩强，田淑清，FORTRAN语言程序设计，高等教育出版社，1998；
[9]华东水利学院，弹性力学问题的有限单元法，水利水电出版社，1982年修订版；
[10]郑秀培，土石坝地基混凝土防渗墙设计与计算，北京:中国电力出版社，1979；
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[14]顾淦臣，土石坝病害和失事，见:白永年，吴士宁，王洪恩合编著，土石坝加固，北京:水利电力出版社，1986；
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[16]陈慧远，土石坝有限元分析，河海大学出版社，1988年；
[17]吴中如，老坝病变和机理探讨，中国水利，2000.9；
[18]徐田春，刘保平，孔俐丽，水泥土薄墙截渗技术在长江干堤截渗工程中的应用，中国水利，2000.3；
[19]厉志海，李雪，复合土工膜在永定新河防渗处理工程中的应用，中国水利，2000.3；
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[23]德国赛德拉.迅博格特种地下工程建筑公司(Sidla & SchOnberger Spezialtiefbau GmbH)，高速构筑堤坝防渗连续墙FMI挖掘—混合—喷射灌浆连续施工法介绍，1999；
[24]Duncan J．M and Chang C．Y‘Non-linear analysis Of~3'C5S and strain in soils’ ASCE.96.no.SM5.1983.
[25]Experience with numerical modeling of dams C.O. Li& D.V. Griffith。
[26]Layered analysis Of embankment dams D．J．Naylor and D．Mattar, Jr .
[27]高莲士、吴梦喜，心墙土石坝应力应变分析及计算模型比较，土石坝工程，1999.3；
[28]沈长松、黎军锋、孙学智，复合土工膜自然老化特性及抗拉强度变化规律研究，大坝观测与土工测试，2001.6；
[29]孙学智、黎军锋，混凝土重力坝水平位移的数学模型及其变化规律，红水河，2001年第20卷第4期；
[30]王运辉主编，防汛抢险技术，武汉水利电力大学出版社，1999；
[31]华东水利学院，弹性力学有限单元法，水利电力出版社，1982年修订版；
[32]徐士良，FORTRAN常用算法程序集，清华大学出版社，1992.9；
[33]王淑云等，数值分析，河海大学出版社，1996；
[34]土工试验规程，水利水电出版社，SDS01-79上册；
[35]毛昶熙主编，渗流计算分析与控制，水利电力出版社，1981；
[36]土工合成材料工程应用手册，中国建筑工业出版社，2000.10。
[37]李风华，AUTOCAD2000，清华大学出版社，2001；
[38]陈明致等，堆石坝设计，水利出版社，1982.6；
[39]钱家欢主编，土力学，河海大学出版社，第二版，1995：
[40]左东启、林益才等，水工建筑物，河海大学出版社，1995；
[41]赵振兴，水力学，河海大学出版社，2003；
[42]Scott C R．An Introduction to Soil Mechanics．Third Ed，Applied SciencePublishers．1980(8)．
[43]顾淦臣，土石坝地震工程，河海大学出版社，1989；
[44]张启岳，土石坝加固技术，中国水利水电出版社，1999；
[45]Oiroud J P．Designing with Geotextiles．Materiaux et constructions．1981.14(82)
[46] Bishop, A. W. The Use of the Slipe Circle in the Stability Analysis of Slopes, Geotechnique,5 Wiley and Sons.，Inc. 1955；
[47]Lauwers D C. PVC Geocomposite for Improved Friction and Performance Properties. IN:Proc.Geosynthetics 91 Conference.Atlanta,1991；
[48]Koerner R M, Welsh J M. Construction and Geotechnical Engineering Using Synthetic Fabric. New York:USA, 1980；
[49]Giroud J P et a1. Behaviour of a Non-woven Fabric in an Earth Dam. In:Proc.International Conference on the Use of Fabrics in Geotechnics,l977；
[50]Giroud J P. Designing with Geotextiles. Materiaux et Construction. 1981, 14(82)。
