5.1 设计依据
5.1.1 工程等别及建筑物级别
干腮水库大坝为砌石坝，水库总库容为16.1×104m 3，坝高约24.0m ，工程枢纽由挡水大坝、溢洪道和放水建筑物等组成。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，干腮水库工程等别Ⅴ型，工程规模为小（二）型。根据工程规模，大坝、溢洪道和取水口等永久主要建筑物为5级建筑物，其他次要建筑物和临时建筑物为5级建筑物。
5.1.2 设计洪水标准
按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，根据水工建筑物的级别，采用防洪标准洪水重现期(年) 如下： (1) 大坝洪水标准
永久性挡水和泄水建筑物设计正常运用洪水标准 浆砌石坝级别 5级/ 土石坝级别 5级 洪水重现期(年) 30年/ 洪水重现期（年） 30年 永久性挡水和泄水建筑物校核非常运用洪水标准 浆砌石坝级别 5级/ 土石坝级别 5级 洪水重现期(年) 200年/ 洪水重现期（年）300年 (2) 次要建筑物洪水标准
建筑物级别 5级
5 工程布置及建筑物
设计正常运用洪水重现期(年) 30年
校核非常运用洪水重现期(年) 200年
干腮水库大坝、溢洪道和取水建筑物按Ⅴ级建筑物设计，设计洪水标准为30年一遇（P=3.33%），相应洪峰流量为32.2m 3/s；校核洪水标准为200年一遇（P=0.5%），相应洪峰流量为41.9m 3/s。消能防冲设计洪水标准为10年一遇（P=10%）。 5.1.3 设计基本资料
(1) 工程任务与综合利用要求
本工程以灌溉为主，兼有供水等综合利用效益。
(2) 水库特性
水库正常蓄水位955.00m ，相应库容13.54万m 3，死水位941.60m ，死库容0.8万m 3， 设计洪水位956.12m ，设计洪水下泄流量29.95m 3／s ，相应下游水位942.25m 。校核洪水位956.29m ，校核洪水下泄流量39.21m 3／s ，相应下游水位942.36m ，总库容16.10万m 3。
(3) 坝址水文资料
坝址以上流域面积：1.91km 2 多年平均流量：0.035m 3／s
设计洪水标准及流量：(P=3.33%) 32.2m3/s 校核洪水标准及流量：(P=0.5%) 41.9m3/s 设计洪量：30.6万m 3 校核洪量：39.9万m 3 多年平均降雨量：1175mm
多年平均蒸发量：（水面/陆地）605/880mm (4) 气象资料 极端最高气温：35℃
极端最低气温：-3.7℃ 多年平均相对湿度：82% 多年平均风速：9.2m/s 吹 程: 1.0km (5) 地质参数
① 坝基岩体力学指标参考值
坝基岩体力学指标参考值表
表5-1
② 结构面力学指标参考值
结构面力学指标参考值表
表5-2
③ 坝基抗冲刷系数为1.5。 (6) 地震烈度
查《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度为0.05g ，地震动反应谱特征周期为0.35s ，相应地震基本烈度为Ⅵ度，属中硬场地区，区域构造稳定性较好。对工程兴建无影响，可不作抗震设防。
(7) 泥沙资料
多年平均输沙模数 100t/km2 水库设计运行50年，淤沙高程 941.6m 淤沙浮重度 8kN/m3 淤沙内摩擦角 15° (8) 主要建筑材料设计参数
水的重度 10kN/m3 C 15砼砌毛石的重度 23kN/m3 C 15砼砌毛石的弹性模量 4.1×103MPa C 15砼砌毛石的泊松比 μ.22 C 15砼砌毛石的线膨胀系数 8×10-6/℃ 5.1.4 主要技术规程规范
(1)《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000） (2)《防洪标准》（GB50201-94）
(3)《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93） (4)《水工砼结构设计规范》（SL/T191-96） (5)《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997） (6)《混凝土拱坝设计规范》（SL282-2003） (7)《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）
(8)《水利水电工程水文计算规范》（SDJ214-83） (9)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93） (10)《水利工程水利计算规范》（SL/T5084-1998） (11)《水利水电工程泥沙设计规范》（DL/T5089-1999） (12)《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99） (13)《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000） (14)《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL25-92） (15)《水利水电工程钻探规程》（DL5013-92）
(16)《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89） (17)《小水电建设项目经济评价规程》（SL16-95） (18)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94） (19)《水利水电工程制图标准》（SL73.15-95）
(20)《水电工程水库淹没处理规划设计规范》（DL/T5064-1996） (21)《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL282-98） (22)《溢洪道设计规范》（DL/T5166-2002）
5.2 坝型、坝线选择及工程总布置
5.2.1 坝线选择
根据工程地形、地质条件，将坝轴线布置于原有老坝上游20m 处，坝址区河段为不对称的“U ”形河谷，左岸地形坡度为42°～56°，局部为陡崖。右岸地形坡度为35°～40°，相对平缓。两岸山体均无天然布置溢洪道的垭口。库区范围不大，集雨面积较小，兴利库容12.74万m 3，水库正常水位955.00m ，回水长度约415m 。主要的库容集中在坝前，若将坝线上移，会使水库可利用库容减少，不利于水库功能的发挥；坝线下游60m 处为喇叭形河谷出口，地形开阔，不适合布置坝轴线。因此相对于现选择的坝线位置而言，库区无其他更适合的坝线位置。
在距原有老坝50m 处有地下泉眼出露，不宜作为拦河坝基础。因为洪水期间地下水会对坝基进行冲刷，掏空坝体，对大坝稳定不利。
坝址位于相对较开阔的河段上，河流流向50°，河床宽度约40m ，河段为斜向不对称的“U ”形河谷，出露地层为三叠系中统小米塘组（T 2xm ）浅灰色中厚层白云岩、泥质白云岩，层间夹灰、灰绿色页岩，岩层产状：260°～270°∠12°～19°，倾向左岸偏上游。两岸基岩多裸露，右岸自然坡度19°～25°，左岸自然坡度31°～37°，975m 高程以上为陡崖，左岸山顶高程约1144m ，右岸山顶高程约1080m ，两岸
山体雄厚，河床高程936m ，河床底部覆盖层厚约1.5～2.5m 。
坝址区无大的构造发育，地表调查及钻探分析，坝址区节理裂隙较发育，节理统计左坝肩节理裂隙密度为5条/m，陡倾角，资料分析走向283°的节理裂隙为优势方向，右坝肩节理裂隙密度为7条/m，陡倾角，资料分析走向64°～87°及346°的节理裂隙为优势方向。坝区局部岩石较破碎、层间有夹泥现象，岩石弱风化层厚3.5～8m ，岩石为中硬岩，为B Ⅲ2类岩体，坝址区工程地质条件较好。 5.2.2 坝型选择
根据干腮水库工程坝址的地形、地质、水库淹没、泄流及天然建筑材料等条件要求选择适宜的坝型。干腮坝址地形条件整体上为宽浅的“U ”型河谷，两岸地形顺河流方向为喇叭口形，边坡约30°，河谷底宽约30m 。正常水位955.00m 时，河谷宽约95m ，河谷宽高比为3.8左右。
从地形上看，坝址有布置砌石重力坝、砌石拱坝或混凝土面板堆石坝的条件。坝线位置地形呈喇叭口状，下游地形开阔，岸边山体单薄，加上坝址区节理裂隙较发育，局部岩石较破碎、层间有夹泥现象。经计算，该软弱夹层的存在使得坝肩稳定难以满足，即使加大坝坝肩嵌深也不能满足坝肩稳定要求，该坝址不适宜布置拱坝。
综上分析，本阶段设计重点作砌石重力坝与混凝土面板堆石坝的设计比较。
(1) 浆砌重力坝方案
重力坝坝顶总长93.50m ，中部布置溢流坝段，宽14m ，中间设2个交通桥桥墩，桥墩厚度为1.0m 。溢流坝采用表孔溢流，共分3孔，每孔净宽4m ，堰顶高程955.000m ，堰面为椭圆WES 曲线，后接坡度为1:0.8的直线段，再后接半径7.5m 反弧段，溢流坝底宽18.677m ，坝底
高程933.00m ，大坝垫层厚1.00m 。
大坝两端为非溢流坝段，左端坝顶长为27.80m ，右端坝顶长35.90m ，坝顶高程956.60m ，防浪墙顶高程957.80m ，坝顶宽度3.0m ，坝底最大宽度18.677m ，非溢流坝段最大坝高24.0m 。
参见重力坝设计图（PT-G-C-SG-02、03）。重力坝设计工程量见浆砌石坝主要工程量表（表5-3）。
浆砌重力坝主要工程量表
表5-3
(2) 混凝土面板堆石坝方案 1）主体大坝设计 ① 坝顶高程
参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）堆石坝
防洪标准为30年一遇，校洪标准为300年一遇。坝顶高程为957.00m ，
防浪墙顶高程958.20m 。
② 坝顶构造 a. 坝顶宽度
参照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）、《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL274-2001）及《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）等规范的要求及统计数据，坝高小于30m 时，坝顶宽度一般在3～6m ，鉴于此，坝顶宽度设计取为5m 。
b. 坝顶防浪墙
坝顶设与防渗体联成一体的钢筋混凝土防浪墙，墙高1.2m 。 ③ 坝坡及趾板
根据地质条件，堆石坝建基面高程可在936.0m ，堆石坝坝高21m ，参照《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）及国内现有工程，根据工程地形地质的实际条件设计上下游边坡，上下游边坡分别采用1:1.4。
趾板混凝土强度标号C 20，宽度按基础处理后的地基允许渗流比降确定，采用水头的20%，厚度根据工程类比及面板的厚度定为0.40m 。
趾板采用单层双向配筋，配筋率为0.4%。
趾板与基岩采用锚筋连接，锚筋直径为35mm ，间距3m ，伸入基岩2m ，全长3m 。趾板下进行帷幕灌浆和固结灌浆。
④ 防渗体及分缝处理
根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL274-2001）、参照《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98），采用大于30cm 的C 20混凝土等厚度面板，其厚度为40cm 。其厚度计算公式为：
t =0.3+xH
式中：H —计算断面至面板顶部的垂直高度，取27m ；
x —经验系数，一般为0.002～0.0035。
面板采用单层双向布筋，位置偏中或偏上。纵向配筋率0.4%,横向配筋率0.4%。
周边缝及垂直挤压缝侧配置加强钢筋。面板周边设周边缝，本身设垂直缝。缝距在坝肩处6 m, 中央部分12m 。施工中的水平缝按施工缝处理。
面板与趾板间预留缝宽2cm ，缝间置沥青杉板或柏木板，缝底设W 型止水铜片，缝顶设塑性填料盖片。
张拉垂直缝施工时不留缝宽，底部在两板上嵌入W 型止水铜片，铜片下铺塑料垫片。顶部设塑性填料加盖片。
⑤ 堆石体
堆石体分为垫层、过渡区、中央堆石区及下游堆石区4部分。 垫层采用水平宽为3m 的等宽垫层，上坝材料最大粒径控制在80mm 以下。堆石进行分层铺筑，每层厚0.5m ，用10t 振动碾进行碾压，碾压5遍。
过渡区，上坝堆石最大粒径控制在100～300mm 间，分层铺筑，每层厚0.5m ，施工要求同垫层。
中央堆石区及下游堆石区，上坝堆石最大粒径d=300～600mm ，分层铺筑，每层厚1m ，用10t 振动碾进行碾压，碾压4遍。
⑥ 下游护坡
堆石坝下游采用干砌石护坡，坡度采用1:1.4。
参见堆石坝设计图（PT-G-C-SG-04、05）。堆石坝设计工程量见堆石坝主要工程量表（表5-4）。
堆石坝主要工程量表
表5-4
2) 溢洪道设计 ① 溢洪道布置
坝址所在位置左右岸均无适宜布置溢洪道的天然垭口，左岸地形坡度为42°～56°，局部为陡崖。右岸地形坡度为35°～40°，相对平缓。溢洪道布置于右岸能使开挖量较少。
溢洪道总长64.29m 的引渠，0m 到30.55m 为引水渠，30.66m 到35.16m 为溢流堰，35.16m 到64.29m 为泄水陡槽。
溢洪道控制段采用实用堰，溢流堰净宽为2×6m （2孔），堰型采用WES 曲线标准剖面，曲线方程为y 墙高2m 。
x 1. 852H d
；泄槽段底坡为i=0. 85
1
，边4. 32
参见溢洪道设计图（PT-G-C-SG-06）。 ② 挑流消能设计
a ．计算水舌外缘挑距
已知：设计洪水位=956.12m，相应下游水位=946.62m，鼻坎高程=947.20m，。挑角θ=16º。
计算公式：
L=υ12sin θcos θ+υ1cos θ12sin 2θ+2g (h 1cos θ+h 2) （A.25） 式中：L —挑流水舌外缘挑距，m ；
θ—挑流水舌水面出射角，近似取鼻坎挑角，（º）； h1—挑流鼻坎末端法向水深，m ； h2—鼻坎下游河床高程差，m ；
υ1—鼻坎坎顶水面流速，可按平均流速υ的1.1倍。
各掺数计算入下：
h 1=0.318（由水面线计算得） h 2=953.5-951.0=2.5m。
υ1=1.1×11.71=12.88m/s（由水面线计算得） 代入上式得， L=
1
12. 882sin 16 cos 16 +12. 88cos 16 . 882sin 216 +2⨯9. 81⨯(0. 318cos 20 +2. 5) 9. 81
1g
[]
[]
=14.86m。
b ．计算最大冲坑深度
计算公式参照《溢洪道设计规范》（DL/T 5166-2002）附录A.26公式如下计算：
t =Kq 0. 5H 0. 25
式中：t —自下游水面至坑底的最大水垫深度，m ；
q —坎顶单宽流量，m 3/(s〃m) ；（q=3.72）； H —上、下游水位差，m ；（H=9.5）； H 2—下游水深,m ；（H 2=1）； K —冲刷系数，（K=1.5）。 经计算得t=3.74m。
结果分析，溢洪道挑流鼻坎所在位置地形很陡坡度较大，由冲坑中心位置及冲坑深度按照1：3的坡度在地形图上冲坑影响范围是远离鼻坎和下游大坝坝脚，因此冲坑不会危及建筑物的安全，可以不做处理。
溢洪道设计工程量见溢洪道主要工程量表（表5-5）。
溢洪道主要工程量表
表5-5
(3) 方案综合比较
从工程技术上看，两种坝型都是可行的，重力坝的枢纽布置紧凑，安全度高，溢洪道布置于河床，便于施工导流，施工方便，但是建基面较之堆石坝深；堆石坝地质适应性强，能节省水泥，但是工程量较大，由于堆石坝坝身不能过流，需要另行修建溢洪道，溢洪道开挖的石料可
以作为上坝材料。因此，重力坝枢纽方案与堆石坝方案是有可比性的 。
重力坝采用表孔溢流，每孔B=4m，一共布置三孔，溢留净宽为12m ，挑流鼻坎高程942.50m ，挑角25º，下游老坝不拆除，洪水期间下游水垫较深，对重力坝的挑流消能有利；堆石坝溢洪道布置于右岸岸坡，控制段布置两孔，每孔6m ，为了保证控制段的水流顺畅，引水渠进口宽度约为控制段宽度的2～3倍，陡槽段坡度为1:4.32，挑流鼻坎高程947.20m ，挑角16º。
各方案工程量及投资比较见表5-6。
各方案工程量及投资比较表
表5-6
由于坝址无适合布置溢洪道的天然垭口，单从坝体投资上看，两种坝型的坝体投资部分相差不大，但是结合溢洪道工程量，整个堆石坝方案的投资较重力坝大，因此坝型推荐选用浆砌石重力坝方案。 5.2.3 工程总布置
(1) 工程总体布置前提条件
① 根据枢纽综合利用开发要求，主要建筑物由拦河大坝、溢洪道
和取水管等组成；
② 水库正常蓄水位955.000m ，死水位941.60m ； ③ 枢纽泄洪以表孔为主，按挑流消能设计。 (2) 布置原则
① 使开挖、处理工程量最小；
② 布置好泄水建筑物，是本工程总体布置的关键，应满足下泄水流顺畅地进入下游主河道，避免对两岸岸坡的严重冲刷；
③ 充分考虑施工导流的需要，为缩短工程建设总工期及减少工程造价创造条件。
(3) 工程总体布置方案
通过对布置条件的分析，为满足枢纽泄洪、供水等多种功能的要求，进行本坝址地形地质等自然条件的工程总体布置。
工程总布置方案为挡水大坝+溢洪道+取水管。参见枢纽布置平面图（PT-G-C-SG-01）。
拦河大坝为浆砌石重力坝，最大坝高24.60m ，泄洪建筑物，有表孔溢洪道3孔，每孔宽4m ，溢流净宽12m ，堰顶高程955.00m ，设计水位时，可渲泄流量29.95m 3／s ；采用挑流消能。
引水建筑物进口采用坝式进水口，供水钢管设置于坝段左右岸939.60m 高程处，钢管直径Φ300。
5.3 挡水建筑物
5.3.1 挡水坝设计
挡水坝为浆砌石重力坝，坝顶总长93.50m ，中部布置溢流坝段，宽14m ，中间设2个交通桥桥墩，桥墩厚度为1.0m 。溢流坝分3孔，每
孔净宽4m ，堰顶高程955.000m ，堰面为椭圆WES 曲线，后接坡度为1:0.8的直线段，再后接半径7.5m 反弧段，溢流坝底宽18.677m ，坝底高程933.00m ，大坝垫层厚1.00m 。
大坝两端为非溢流坝段，左端坝顶长为27.80m ，右端坝顶长35.90m ，坝顶高程956.60m ，防浪墙顶高程957.80m ，坝顶宽度3.0m ，坝底最大宽度18.677m ，非溢流坝段最大坝高24.0m 。 5.3.2 结构布置及材料
重力坝坝体M 7.5砂浆砌块石为主要填筑材料，上游坝面用M 10水泥砂浆砌0.35m 厚C 15砼预制块，其后为顶厚0.4m 底厚为0.8m 的C 15砼防渗墙，溢流坝段为C 20钢筋砼，下游面采用M 10水泥砂浆砌0.35m 厚C 15砼预制块，基础垫层采用C 15砼（埋石
参见重力坝设计图（PT-G-C-SG-02、03）。 5.3.3 基础处理
(1) 坝基工程地质特性
坝基由浅灰色泥质白云岩，层间夹灰、灰绿色页岩。岩体风化程度受岩性、构造破坏程度影响，推测强风化层厚约2～3m ，弱风化层厚约3.5～8m 。岩石平均饱和抗压强度30～50MPa ，岩层走向与河流交角33°，倾向281°倾角13°。坝基主要的地质构造有右岸库尾980～1015m 高程发育3条张性陡倾卸荷裂隙。
(2) 大坝建基面及开挖边坡确定
本工程河床坝段，结合坝体结构对地基的要求，大坝建基面开挖深度及开挖形状，根据可利用基岩等高线拟定在弱风化岩体中上部，一般开挖深度3～4m 。
根据坝基岩层产状倾向下游，岩石完整性较好，基坑边坡开挖，不受结构面控制。建议开挖边坡：强风化基岩1:0.5～1:0.75，弱风化基
岩1:0.25～1:0.35。
(3) 坝基防渗帷幕设计
根据地质调查、钻孔资料可知左右岸近河床段水文地质条件、岩体风化、裂隙发育、岩体完整性有一定的差异。右岸ZK1（孔口高程为968.0m ）钻孔地下水位为958.3m ，低于地表9.7m ，库首q 4泉点出露高程为954.9m ，q 5泉点高程为960.1m ，说明其间山体存在高于955m 的地下水分水岭，可利用地下水位控制坝址右岸的防渗帷幕边界。左岸ZK3（孔口高程为965.0m ）钻孔地下水位为948.8m ，低于水库正常高水位（955.00m ）6.2m ，库岸q 2泉点出露高程为956.9m ，q 3泉点高程为975.7m ，均高于水库正常高水位（955.00m ），说明左库岸坡山体存在高于正常高水位的地下水分水岭，但库首存在地下水位低槽区段，防渗帷幕边界根据ZK3钻孔水位向库岸方向延伸接地下水位。根据以上分析，结合正常高水位955.00m 可确定左右岸及大坝帷幕线的方向和边界。
帷幕灌浆设计端点边界是向两岸延伸接地下水位。因左岸坡地形较陡，设计灌浆平洞长56m 。右岸由于地下水位较高，帷幕线向右岸适当延伸接地下水位。由于左右岸岩性对称，地层为三叠系中统小米塘组（T 2xm ）浅灰色泥质白云岩，层间夹灰、灰绿色页岩，为相对隔水层，在帷幕深度上以满足压水试验值小于5Lu 为原则。帷幕线方向详见大坝帷幕灌浆平面剖面布置图（PT-G-C-DZ-05、06）。
帷幕线长168m ，设计为单排直线悬挂式帷幕，孔距3m ，帷幕灌浆钻孔57目，机动补强孔11目；钻孔总进尺1962m ，其中有效进尺1778m ，无效进尺184m 。
(4) 坝基固结灌浆设计
坝基由于节理裂隙较发育，风化破碎，重力坝方案需对基础进行固结灌浆处理。重力坝基础底宽18.7m ，长度20m ，固结灌浆设计为5排，
基本孔距3m ，排距3m 。钻孔深入基岩5m 。施工高程936m 。设计固结钻孔35目，有效进尺175m ，无效进尺105m ；机动补强孔4目，有效进尺20m ，无效进尺8m 。总计钻孔39目，有效进尺195m ，无效进尺113m 。 5.3.4 重力坝设计计算 (1) 计算基本资料
计算基本参数表
表5-7
(2) 大坝设计与计算 1) 坝顶高程
坝顶高程等于水库静水位加上相应墙顶超高，按下列两种情况计算，取其最大值。
① 设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高； ② 校核洪水位+非正常运用情况的坝顶超高；
坝顶超高按《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）第八章规定，计算公式为：
△ h=2hl +h0+hc
式中：2h l — 波浪高，m ；
h 0 — 波浪中心线超出水库静水位的风雍高度，m ； h c — 安全超高，m 。
2h l 和h 0的值分别按《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）附录二计算。 波高、波长可按下式计算
2h 2=0. 0166υf D f 2L L =10. 4(2h 1) 0. 8
4πh 12πH
h 0=cth 1
2L L L L
5
4
13
上面三式中：2h 2——浪高，m ； 2LL ——波长，m ；
υf ——计算风速，按平塘县多年平均最大风速为9.2m/s；
D f ——计算吹程（km ），D f =1km；
h0——波浪中心线超出水库静水位的风雍高度，m ； H1——坝前上游水深，m 。 计算结果如表5-8。
坝顶高程成果表
表5-8
根据以上的计算结果，根据结构要求，确定坝顶防浪墙高度为1.2m ，坝顶防浪墙高程则为957.80m ，上游校核情况下静水位为956.29m ，坝顶高程取956.60m ，坝顶高程高于该水位0.31m 。
2) 大坝标准剖面的拟定
对于砌石重力坝的坝坡，主要是满足三个原则： ① 坝体的抗滑稳定必须满足规范规定的安全系数； ② 坝体的应力必须满足规范的要求；
③ 在给定的设计参数和施工条件下，大坝基本断面的面积最小或接近最小。
在此原则上拟定大坝上游坝坡m 1=0.0，下游坝坡m 2=0.8；相应的非溢流坝底宽度T=18.677m，溢流坝坝底宽度T=18.576m。
3) 大坝强度及稳定计算
大坝砌筑材料采用M 7.5水泥砂浆砌浆砌块石，根据《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006)，参考《混凝土重力坝设计规范》(DL5108-1999)。砌体允许压应力值为3.7MPa.
上游面垂直正应力σyu =
∑W ∑M
+62≥0 (E1) T T
式中：∑W —计算截面上全部垂直力之和（包括坝体自重、水重、淤沙重及计算的扬压力等），以向下为正，对于实体重力坝，均切取单
位宽度坝体为准（下同）；
∑M —计算截面上全部垂直力及水平力对于计算截面形心
的力矩之和，以使上游产生压应力为正；
T —坝底宽度；
根据《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006)第5.3.2条规定要求。
抗滑稳定安全系数表
坝体抗滑稳定计算公式：《浆砌石坝设计规范》（SL25-2006）
K 1=
∑(f 1W +c 1A )
∑P ∑(f 2W ) K 2=
∑P
上二式中：K 1 — 抗剪断计算的抗滑稳定安全系数；
f 1 — 滑动面上的抗剪断摩擦系数；（取f 1=0.9）； c 1 — 滑动面上的抗剪断凝聚力，MPa ；（取c 1=0.7）； A — 滑动面截面积，m 2；(非溢流坝计算截面积
A=18.677m，溢流坝计算截面积A=18.576m)；
W — 作用于计算截面以上坝体的全部荷载（包括扬压
力）对滑动平面的法向分值，104N ；
∑P —作用于计算截面以上坝体的全部荷载对滑动平面的
切向分值，104N ；
K 2 — 抗剪计算的抗滑稳定安全系数； f 2 — 滑动面上的抗剪摩擦系数。（取f 2=0.6）
扬压力计算考虑帷幕及排水，扬压力系数帷幕中心线处渗透压力的剩余水头系数α1取0.5，排水孔中心处渗压的剩余水头系数α2取0.3。
计算结果见表5-10。
计 算 成 果 表
从表5-10的计算结果可以看出，各个工况下的抗剪断安全系数均大于3，满足规范的有关要求，上游面坝踵处未有拉应力出现，在不计扬压力的情况下，坝趾的最大压应力小于规范允许压应力。
4) 坝基深层抗滑稳定分析
坝基深层存在缓顷角结构面，根据地质情况概化为双滑裂面进行抗滑稳定结构分析；
计算公式按照《砌石坝设计规范》(SL25-2006)附录E 公式（E.0.2-1）及（E.0.2-2）计算，计算公式如下：
K 1' =
f 1' [(W +G 1) cos a -H sin a -Q sin(ϕ-a ) -U 1+U 3sin a ]+c 1' A 1
(W +G 1) sin a +H cos a -U 3cos a -Q cos(ϕ-a )
（E.0.2-1）
K 2' =
f 2' [G 2cos β+Q sin(ϕ+β) -U 2+U 3sin β]+c 2' A 2
Q cos(ϕ+β) -G 2sin β+U 3cos β
（E.0.2-2）
式中:K 1' 、K 2' —按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数； W—作用于坝体上的全部荷载的垂直分值，KN ； H—作用于坝体上的全部荷载的水平分值，KN ；
G 1、G 2—岩体重量的垂直作用力，KN ；
f 1' 、f 2' —抗剪断安全系数；（f 1' =0.9、f 2' 0.28）
c 1' 、c 2' —抗剪断凝聚力，KPa; （c 1' =0.7、c 2' =0.03）
A 1、A 2—滑裂面面积，m 2； α、β—滑裂面的水平夹角； U1、U2、U3—扬压力；
Q 、 —滑裂体之间的作用力及水平夹角。
根据地质情况软弱结构面倾向上游，所以β值是已知的，β=10，α值需要试算决定，最不利滑动面稳定系数计算结果见表5-11。
深层稳定系数表
表5-11
从表5-11的计算结果可以看出，各个工况下的抗剪断安全系数均大于3，满足规范的有关要求。
(3) 溢流坝设计
溢流坝按5级建筑物设计，正常运用洪水标准为30年一遇设计，非常运用洪水标准为200年一遇洪水标准校核，相应下泄流量分别为29.95m 3/s和39.21m 3/s，溢流方式采用表孔设闸溢流，溢流表孔布置3孔，宽度为4m 一孔，坝面曲线采用WES 型堰面曲线；中间设交通桥桥墩，桥墩厚度为1.0m 。
溢流面体形设计如下： ① 定型设计水头确定
按照规范规定定型设计水头H d 按堰顶最大作用水头H max 的75%～95%计算，计算后取H d =1.15m。
② 顶部曲线段
溢流坝顶部曲线采用WES 型曲线，分为上游段和下游段两个部分。
0. 85
上游段曲线采用三圆弧形式。下游段采用方程为：x 1. 85=2. 0H d y 。
③ 反弧段
反弧半径R 依据《浆砌石坝设计规范》（SL25-2006），参照《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999），取R=7.5m。
④ 中间直线段
中间直线段与坝顶曲线和反弧段相切，坡度m=1:0.8。 (4) 消能防冲设计
水流消能采用挑流消能型式，挑流鼻坎反弧半径为7.5m ，鼻坎挑角25°。
挑距、冲坑等按《混凝土重力坝设计规范》（DL5108—1999）计算。计算公式如下；
挑距计算公式：
L =
1
[υ1sin θcos θ+υ1cos θ12sin 2θ+2g (h 1cos θ+h 2) ] g
冲刷坑最大水垫深度：
t k =κq 2Z 4
式中：L —挑流鼻坎末端至挑流水舌外缘的距离（m ）；
θ —挑流水舌水面出射角，近似可取用鼻坎挑角，θ=25º；
（m ）；( 设计工况下，h 1—挑流鼻坎末端法向水深h 1 =0.373m；
校核工况下，h 1=0.478m)
，h 2=22.7m； h 2—鼻坎坎顶至下游河床的高差（m ）
，( 设计工况下，υ1 =7.194m/S；υ1—坎顶水面流速（m/S）
校核工况下，υ1=7.305m/S)；
； t k —下游水面至坑底最大水垫深度（m ）
q
—鼻坎末端断面单宽流量（m 3/s〃m ），( 设计工况下，q
=2.683 m3/s〃m ；校核工况下，q =3.492 m3/s〃m) ；
Z —上、下游水位差（m ），( 设计工况下，Z =13.87m；校核工
况下，Z =13.93m)；
k —综合冲刷系数，k =1.5。
设计情况（P=3.33%）时计算挑距为13.53m ，最大冲坑深0.79m ，冲坑后坡为1:15.91；校核情况（P=0.5%）时计算挑距为13.77m ，最大冲坑深0.47m ，冲坑后坡度为1:27.0，在安全允许范围内。
(5) 泄水建筑物
泄水建筑物采用坝身溢流表孔溢流的方式，溢流段位于大坝中部，净宽12m ，分3孔布置，每孔宽4m ，闸墩厚1.0m ，堰顶高程955.000m ，溢流坝顶部曲线采用WES 型曲线，分为上游段和下游段两个部分。上游
0. 85
段曲线采用椭圆弧形式。下游段采用方程为：后接1:0.8x 1. 85=2. 0H d y 。
直线段，反弧段半径7.5m ，鼻坎高程942.50m ，挑角25°。
(6) 放水建筑物
农田灌溉放水孔布置于右岸非溢流坝段靠路边布置，进口设置拦污设施，放水管中心高程为941.60m ，最需水时最高日用水量确定为8月中旬，Q 供h =0.023万m 3，进口顶部曲线及侧面曲线均采用1/4椭圆曲线，
x 2y 2
方程为：2+2=1，放水孔过坝段采用Φ300钢管，后部设置Φ300
0. 90. 3
的事故闸阀与Φ300的工作闸阀。
人畜引水管放水孔布置于左岸非溢流坝段靠路边布置，进口设置拦污设施，放水管中心高程为941.60m ，最高日最高时用水量确定Q
供
=Q d ⨯K h ⨯K d =720×1.2×1.6=1382 m3 ，Q=0.016 m3 /S，进口顶部曲线
x 2y 2
及侧面曲线均采用1/4椭圆曲线，方程为：2+2=1，放水孔过坝
0. 80. 2
段采用Φ200钢管，后部设置Φ200的事故闸阀与Φ200的工作闸阀。
5.4 工程观测
5.4.1 观测设计原则
a. 干腮水库工程等别为Ⅴ等5级建筑物。根据工程在国民经济发展中的重要性，对主要建筑物进行针对性的安全监测是必要的。
b. 安全监测项目必须根据少而精的原则布置。
c. 根据工程特点，布置适量的内部应力监测设施，加强对外部的观测，本着经济、适用、方便的原则设置，确保运行安全。
5.4.2 观测项目
a. 水库水位及大坝下游水位观测； b. 入库、出库及大坝渗流观测； c. 大坝变形观测； d. 气象观测等。
5.1 设计依据
5.1.1 工程等别及建筑物级别
干腮水库大坝为砌石坝，水库总库容为16.1×104m 3，坝高约24.0m ，工程枢纽由挡水大坝、溢洪道和放水建筑物等组成。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，干腮水库工程等别Ⅴ型，工程规模为小（二）型。根据工程规模，大坝、溢洪道和取水口等永久主要建筑物为5级建筑物，其他次要建筑物和临时建筑物为5级建筑物。
5.1.2 设计洪水标准
按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，根据水工建筑物的级别，采用防洪标准洪水重现期(年) 如下： (1) 大坝洪水标准
永久性挡水和泄水建筑物设计正常运用洪水标准 浆砌石坝级别 5级/ 土石坝级别 5级 洪水重现期(年) 30年/ 洪水重现期（年） 30年 永久性挡水和泄水建筑物校核非常运用洪水标准 浆砌石坝级别 5级/ 土石坝级别 5级 洪水重现期(年) 200年/ 洪水重现期（年）300年 (2) 次要建筑物洪水标准
建筑物级别 5级
5 工程布置及建筑物
设计正常运用洪水重现期(年) 30年
校核非常运用洪水重现期(年) 200年
干腮水库大坝、溢洪道和取水建筑物按Ⅴ级建筑物设计，设计洪水标准为30年一遇（P=3.33%），相应洪峰流量为32.2m 3/s；校核洪水标准为200年一遇（P=0.5%），相应洪峰流量为41.9m 3/s。消能防冲设计洪水标准为10年一遇（P=10%）。 5.1.3 设计基本资料
(1) 工程任务与综合利用要求
本工程以灌溉为主，兼有供水等综合利用效益。
(2) 水库特性
水库正常蓄水位955.00m ，相应库容13.54万m 3，死水位941.60m ，死库容0.8万m 3， 设计洪水位956.12m ，设计洪水下泄流量29.95m 3／s ，相应下游水位942.25m 。校核洪水位956.29m ，校核洪水下泄流量39.21m 3／s ，相应下游水位942.36m ，总库容16.10万m 3。
(3) 坝址水文资料
坝址以上流域面积：1.91km 2 多年平均流量：0.035m 3／s
设计洪水标准及流量：(P=3.33%) 32.2m3/s 校核洪水标准及流量：(P=0.5%) 41.9m3/s 设计洪量：30.6万m 3 校核洪量：39.9万m 3 多年平均降雨量：1175mm
多年平均蒸发量：（水面/陆地）605/880mm (4) 气象资料 极端最高气温：35℃
极端最低气温：-3.7℃ 多年平均相对湿度：82% 多年平均风速：9.2m/s 吹 程: 1.0km (5) 地质参数
① 坝基岩体力学指标参考值
坝基岩体力学指标参考值表
表5-1
② 结构面力学指标参考值
结构面力学指标参考值表
表5-2
③ 坝基抗冲刷系数为1.5。 (6) 地震烈度
查《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度为0.05g ，地震动反应谱特征周期为0.35s ，相应地震基本烈度为Ⅵ度，属中硬场地区，区域构造稳定性较好。对工程兴建无影响，可不作抗震设防。
(7) 泥沙资料
多年平均输沙模数 100t/km2 水库设计运行50年，淤沙高程 941.6m 淤沙浮重度 8kN/m3 淤沙内摩擦角 15° (8) 主要建筑材料设计参数
水的重度 10kN/m3 C 15砼砌毛石的重度 23kN/m3 C 15砼砌毛石的弹性模量 4.1×103MPa C 15砼砌毛石的泊松比 μ.22 C 15砼砌毛石的线膨胀系数 8×10-6/℃ 5.1.4 主要技术规程规范
(1)《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000） (2)《防洪标准》（GB50201-94）
(3)《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93） (4)《水工砼结构设计规范》（SL/T191-96） (5)《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997） (6)《混凝土拱坝设计规范》（SL282-2003） (7)《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）
(8)《水利水电工程水文计算规范》（SDJ214-83） (9)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93） (10)《水利工程水利计算规范》（SL/T5084-1998） (11)《水利水电工程泥沙设计规范》（DL/T5089-1999） (12)《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99） (13)《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000） (14)《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL25-92） (15)《水利水电工程钻探规程》（DL5013-92）
(16)《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89） (17)《小水电建设项目经济评价规程》（SL16-95） (18)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94） (19)《水利水电工程制图标准》（SL73.15-95）
(20)《水电工程水库淹没处理规划设计规范》（DL/T5064-1996） (21)《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL282-98） (22)《溢洪道设计规范》（DL/T5166-2002）
5.2 坝型、坝线选择及工程总布置
5.2.1 坝线选择
根据工程地形、地质条件，将坝轴线布置于原有老坝上游20m 处，坝址区河段为不对称的“U ”形河谷，左岸地形坡度为42°～56°，局部为陡崖。右岸地形坡度为35°～40°，相对平缓。两岸山体均无天然布置溢洪道的垭口。库区范围不大，集雨面积较小，兴利库容12.74万m 3，水库正常水位955.00m ，回水长度约415m 。主要的库容集中在坝前，若将坝线上移，会使水库可利用库容减少，不利于水库功能的发挥；坝线下游60m 处为喇叭形河谷出口，地形开阔，不适合布置坝轴线。因此相对于现选择的坝线位置而言，库区无其他更适合的坝线位置。
在距原有老坝50m 处有地下泉眼出露，不宜作为拦河坝基础。因为洪水期间地下水会对坝基进行冲刷，掏空坝体，对大坝稳定不利。
坝址位于相对较开阔的河段上，河流流向50°，河床宽度约40m ，河段为斜向不对称的“U ”形河谷，出露地层为三叠系中统小米塘组（T 2xm ）浅灰色中厚层白云岩、泥质白云岩，层间夹灰、灰绿色页岩，岩层产状：260°～270°∠12°～19°，倾向左岸偏上游。两岸基岩多裸露，右岸自然坡度19°～25°，左岸自然坡度31°～37°，975m 高程以上为陡崖，左岸山顶高程约1144m ，右岸山顶高程约1080m ，两岸
山体雄厚，河床高程936m ，河床底部覆盖层厚约1.5～2.5m 。
坝址区无大的构造发育，地表调查及钻探分析，坝址区节理裂隙较发育，节理统计左坝肩节理裂隙密度为5条/m，陡倾角，资料分析走向283°的节理裂隙为优势方向，右坝肩节理裂隙密度为7条/m，陡倾角，资料分析走向64°～87°及346°的节理裂隙为优势方向。坝区局部岩石较破碎、层间有夹泥现象，岩石弱风化层厚3.5～8m ，岩石为中硬岩，为B Ⅲ2类岩体，坝址区工程地质条件较好。 5.2.2 坝型选择
根据干腮水库工程坝址的地形、地质、水库淹没、泄流及天然建筑材料等条件要求选择适宜的坝型。干腮坝址地形条件整体上为宽浅的“U ”型河谷，两岸地形顺河流方向为喇叭口形，边坡约30°，河谷底宽约30m 。正常水位955.00m 时，河谷宽约95m ，河谷宽高比为3.8左右。
从地形上看，坝址有布置砌石重力坝、砌石拱坝或混凝土面板堆石坝的条件。坝线位置地形呈喇叭口状，下游地形开阔，岸边山体单薄，加上坝址区节理裂隙较发育，局部岩石较破碎、层间有夹泥现象。经计算，该软弱夹层的存在使得坝肩稳定难以满足，即使加大坝坝肩嵌深也不能满足坝肩稳定要求，该坝址不适宜布置拱坝。
综上分析，本阶段设计重点作砌石重力坝与混凝土面板堆石坝的设计比较。
(1) 浆砌重力坝方案
重力坝坝顶总长93.50m ，中部布置溢流坝段，宽14m ，中间设2个交通桥桥墩，桥墩厚度为1.0m 。溢流坝采用表孔溢流，共分3孔，每孔净宽4m ，堰顶高程955.000m ，堰面为椭圆WES 曲线，后接坡度为1:0.8的直线段，再后接半径7.5m 反弧段，溢流坝底宽18.677m ，坝底
高程933.00m ，大坝垫层厚1.00m 。
大坝两端为非溢流坝段，左端坝顶长为27.80m ，右端坝顶长35.90m ，坝顶高程956.60m ，防浪墙顶高程957.80m ，坝顶宽度3.0m ，坝底最大宽度18.677m ，非溢流坝段最大坝高24.0m 。
参见重力坝设计图（PT-G-C-SG-02、03）。重力坝设计工程量见浆砌石坝主要工程量表（表5-3）。
浆砌重力坝主要工程量表
表5-3
(2) 混凝土面板堆石坝方案 1）主体大坝设计 ① 坝顶高程
参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）堆石坝
防洪标准为30年一遇，校洪标准为300年一遇。坝顶高程为957.00m ，
防浪墙顶高程958.20m 。
② 坝顶构造 a. 坝顶宽度
参照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）、《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL274-2001）及《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）等规范的要求及统计数据，坝高小于30m 时，坝顶宽度一般在3～6m ，鉴于此，坝顶宽度设计取为5m 。
b. 坝顶防浪墙
坝顶设与防渗体联成一体的钢筋混凝土防浪墙，墙高1.2m 。 ③ 坝坡及趾板
根据地质条件，堆石坝建基面高程可在936.0m ，堆石坝坝高21m ，参照《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98）及国内现有工程，根据工程地形地质的实际条件设计上下游边坡，上下游边坡分别采用1:1.4。
趾板混凝土强度标号C 20，宽度按基础处理后的地基允许渗流比降确定，采用水头的20%，厚度根据工程类比及面板的厚度定为0.40m 。
趾板采用单层双向配筋，配筋率为0.4%。
趾板与基岩采用锚筋连接，锚筋直径为35mm ，间距3m ，伸入基岩2m ，全长3m 。趾板下进行帷幕灌浆和固结灌浆。
④ 防渗体及分缝处理
根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL274-2001）、参照《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL228-98），采用大于30cm 的C 20混凝土等厚度面板，其厚度为40cm 。其厚度计算公式为：
t =0.3+xH
式中：H —计算断面至面板顶部的垂直高度，取27m ；
x —经验系数，一般为0.002～0.0035。
面板采用单层双向布筋，位置偏中或偏上。纵向配筋率0.4%,横向配筋率0.4%。
周边缝及垂直挤压缝侧配置加强钢筋。面板周边设周边缝，本身设垂直缝。缝距在坝肩处6 m, 中央部分12m 。施工中的水平缝按施工缝处理。
面板与趾板间预留缝宽2cm ，缝间置沥青杉板或柏木板，缝底设W 型止水铜片，缝顶设塑性填料盖片。
张拉垂直缝施工时不留缝宽，底部在两板上嵌入W 型止水铜片，铜片下铺塑料垫片。顶部设塑性填料加盖片。
⑤ 堆石体
堆石体分为垫层、过渡区、中央堆石区及下游堆石区4部分。 垫层采用水平宽为3m 的等宽垫层，上坝材料最大粒径控制在80mm 以下。堆石进行分层铺筑，每层厚0.5m ，用10t 振动碾进行碾压，碾压5遍。
过渡区，上坝堆石最大粒径控制在100～300mm 间，分层铺筑，每层厚0.5m ，施工要求同垫层。
中央堆石区及下游堆石区，上坝堆石最大粒径d=300～600mm ，分层铺筑，每层厚1m ，用10t 振动碾进行碾压，碾压4遍。
⑥ 下游护坡
堆石坝下游采用干砌石护坡，坡度采用1:1.4。
参见堆石坝设计图（PT-G-C-SG-04、05）。堆石坝设计工程量见堆石坝主要工程量表（表5-4）。
堆石坝主要工程量表
表5-4
2) 溢洪道设计 ① 溢洪道布置
坝址所在位置左右岸均无适宜布置溢洪道的天然垭口，左岸地形坡度为42°～56°，局部为陡崖。右岸地形坡度为35°～40°，相对平缓。溢洪道布置于右岸能使开挖量较少。
溢洪道总长64.29m 的引渠，0m 到30.55m 为引水渠，30.66m 到35.16m 为溢流堰，35.16m 到64.29m 为泄水陡槽。
溢洪道控制段采用实用堰，溢流堰净宽为2×6m （2孔），堰型采用WES 曲线标准剖面，曲线方程为y 墙高2m 。
x 1. 852H d
；泄槽段底坡为i=0. 85
1
，边4. 32
参见溢洪道设计图（PT-G-C-SG-06）。 ② 挑流消能设计
a ．计算水舌外缘挑距
已知：设计洪水位=956.12m，相应下游水位=946.62m，鼻坎高程=947.20m，。挑角θ=16º。
计算公式：
L=υ12sin θcos θ+υ1cos θ12sin 2θ+2g (h 1cos θ+h 2) （A.25） 式中：L —挑流水舌外缘挑距，m ；
θ—挑流水舌水面出射角，近似取鼻坎挑角，（º）； h1—挑流鼻坎末端法向水深，m ； h2—鼻坎下游河床高程差，m ；
υ1—鼻坎坎顶水面流速，可按平均流速υ的1.1倍。
各掺数计算入下：
h 1=0.318（由水面线计算得） h 2=953.5-951.0=2.5m。
υ1=1.1×11.71=12.88m/s（由水面线计算得） 代入上式得， L=
1
12. 882sin 16 cos 16 +12. 88cos 16 . 882sin 216 +2⨯9. 81⨯(0. 318cos 20 +2. 5) 9. 81
1g
[]
[]
=14.86m。
b ．计算最大冲坑深度
计算公式参照《溢洪道设计规范》（DL/T 5166-2002）附录A.26公式如下计算：
t =Kq 0. 5H 0. 25
式中：t —自下游水面至坑底的最大水垫深度，m ；
q —坎顶单宽流量，m 3/(s〃m) ；（q=3.72）； H —上、下游水位差，m ；（H=9.5）； H 2—下游水深,m ；（H 2=1）； K —冲刷系数，（K=1.5）。 经计算得t=3.74m。
结果分析，溢洪道挑流鼻坎所在位置地形很陡坡度较大，由冲坑中心位置及冲坑深度按照1：3的坡度在地形图上冲坑影响范围是远离鼻坎和下游大坝坝脚，因此冲坑不会危及建筑物的安全，可以不做处理。
溢洪道设计工程量见溢洪道主要工程量表（表5-5）。
溢洪道主要工程量表
表5-5
(3) 方案综合比较
从工程技术上看，两种坝型都是可行的，重力坝的枢纽布置紧凑，安全度高，溢洪道布置于河床，便于施工导流，施工方便，但是建基面较之堆石坝深；堆石坝地质适应性强，能节省水泥，但是工程量较大，由于堆石坝坝身不能过流，需要另行修建溢洪道，溢洪道开挖的石料可
以作为上坝材料。因此，重力坝枢纽方案与堆石坝方案是有可比性的 。
重力坝采用表孔溢流，每孔B=4m，一共布置三孔，溢留净宽为12m ，挑流鼻坎高程942.50m ，挑角25º，下游老坝不拆除，洪水期间下游水垫较深，对重力坝的挑流消能有利；堆石坝溢洪道布置于右岸岸坡，控制段布置两孔，每孔6m ，为了保证控制段的水流顺畅，引水渠进口宽度约为控制段宽度的2～3倍，陡槽段坡度为1:4.32，挑流鼻坎高程947.20m ，挑角16º。
各方案工程量及投资比较见表5-6。
各方案工程量及投资比较表
表5-6
由于坝址无适合布置溢洪道的天然垭口，单从坝体投资上看，两种坝型的坝体投资部分相差不大，但是结合溢洪道工程量，整个堆石坝方案的投资较重力坝大，因此坝型推荐选用浆砌石重力坝方案。 5.2.3 工程总布置
(1) 工程总体布置前提条件
① 根据枢纽综合利用开发要求，主要建筑物由拦河大坝、溢洪道
和取水管等组成；
② 水库正常蓄水位955.000m ，死水位941.60m ； ③ 枢纽泄洪以表孔为主，按挑流消能设计。 (2) 布置原则
① 使开挖、处理工程量最小；
② 布置好泄水建筑物，是本工程总体布置的关键，应满足下泄水流顺畅地进入下游主河道，避免对两岸岸坡的严重冲刷；
③ 充分考虑施工导流的需要，为缩短工程建设总工期及减少工程造价创造条件。
(3) 工程总体布置方案
通过对布置条件的分析，为满足枢纽泄洪、供水等多种功能的要求，进行本坝址地形地质等自然条件的工程总体布置。
工程总布置方案为挡水大坝+溢洪道+取水管。参见枢纽布置平面图（PT-G-C-SG-01）。
拦河大坝为浆砌石重力坝，最大坝高24.60m ，泄洪建筑物，有表孔溢洪道3孔，每孔宽4m ，溢流净宽12m ，堰顶高程955.00m ，设计水位时，可渲泄流量29.95m 3／s ；采用挑流消能。
引水建筑物进口采用坝式进水口，供水钢管设置于坝段左右岸939.60m 高程处，钢管直径Φ300。
5.3 挡水建筑物
5.3.1 挡水坝设计
挡水坝为浆砌石重力坝，坝顶总长93.50m ，中部布置溢流坝段，宽14m ，中间设2个交通桥桥墩，桥墩厚度为1.0m 。溢流坝分3孔，每
孔净宽4m ，堰顶高程955.000m ，堰面为椭圆WES 曲线，后接坡度为1:0.8的直线段，再后接半径7.5m 反弧段，溢流坝底宽18.677m ，坝底高程933.00m ，大坝垫层厚1.00m 。
大坝两端为非溢流坝段，左端坝顶长为27.80m ，右端坝顶长35.90m ，坝顶高程956.60m ，防浪墙顶高程957.80m ，坝顶宽度3.0m ，坝底最大宽度18.677m ，非溢流坝段最大坝高24.0m 。 5.3.2 结构布置及材料
重力坝坝体M 7.5砂浆砌块石为主要填筑材料，上游坝面用M 10水泥砂浆砌0.35m 厚C 15砼预制块，其后为顶厚0.4m 底厚为0.8m 的C 15砼防渗墙，溢流坝段为C 20钢筋砼，下游面采用M 10水泥砂浆砌0.35m 厚C 15砼预制块，基础垫层采用C 15砼（埋石
参见重力坝设计图（PT-G-C-SG-02、03）。 5.3.3 基础处理
(1) 坝基工程地质特性
坝基由浅灰色泥质白云岩，层间夹灰、灰绿色页岩。岩体风化程度受岩性、构造破坏程度影响，推测强风化层厚约2～3m ，弱风化层厚约3.5～8m 。岩石平均饱和抗压强度30～50MPa ，岩层走向与河流交角33°，倾向281°倾角13°。坝基主要的地质构造有右岸库尾980～1015m 高程发育3条张性陡倾卸荷裂隙。
(2) 大坝建基面及开挖边坡确定
本工程河床坝段，结合坝体结构对地基的要求，大坝建基面开挖深度及开挖形状，根据可利用基岩等高线拟定在弱风化岩体中上部，一般开挖深度3～4m 。
根据坝基岩层产状倾向下游，岩石完整性较好，基坑边坡开挖，不受结构面控制。建议开挖边坡：强风化基岩1:0.5～1:0.75，弱风化基
岩1:0.25～1:0.35。
(3) 坝基防渗帷幕设计
根据地质调查、钻孔资料可知左右岸近河床段水文地质条件、岩体风化、裂隙发育、岩体完整性有一定的差异。右岸ZK1（孔口高程为968.0m ）钻孔地下水位为958.3m ，低于地表9.7m ，库首q 4泉点出露高程为954.9m ，q 5泉点高程为960.1m ，说明其间山体存在高于955m 的地下水分水岭，可利用地下水位控制坝址右岸的防渗帷幕边界。左岸ZK3（孔口高程为965.0m ）钻孔地下水位为948.8m ，低于水库正常高水位（955.00m ）6.2m ，库岸q 2泉点出露高程为956.9m ，q 3泉点高程为975.7m ，均高于水库正常高水位（955.00m ），说明左库岸坡山体存在高于正常高水位的地下水分水岭，但库首存在地下水位低槽区段，防渗帷幕边界根据ZK3钻孔水位向库岸方向延伸接地下水位。根据以上分析，结合正常高水位955.00m 可确定左右岸及大坝帷幕线的方向和边界。
帷幕灌浆设计端点边界是向两岸延伸接地下水位。因左岸坡地形较陡，设计灌浆平洞长56m 。右岸由于地下水位较高，帷幕线向右岸适当延伸接地下水位。由于左右岸岩性对称，地层为三叠系中统小米塘组（T 2xm ）浅灰色泥质白云岩，层间夹灰、灰绿色页岩，为相对隔水层，在帷幕深度上以满足压水试验值小于5Lu 为原则。帷幕线方向详见大坝帷幕灌浆平面剖面布置图（PT-G-C-DZ-05、06）。
帷幕线长168m ，设计为单排直线悬挂式帷幕，孔距3m ，帷幕灌浆钻孔57目，机动补强孔11目；钻孔总进尺1962m ，其中有效进尺1778m ，无效进尺184m 。
(4) 坝基固结灌浆设计
坝基由于节理裂隙较发育，风化破碎，重力坝方案需对基础进行固结灌浆处理。重力坝基础底宽18.7m ，长度20m ，固结灌浆设计为5排，
基本孔距3m ，排距3m 。钻孔深入基岩5m 。施工高程936m 。设计固结钻孔35目，有效进尺175m ，无效进尺105m ；机动补强孔4目，有效进尺20m ，无效进尺8m 。总计钻孔39目，有效进尺195m ，无效进尺113m 。 5.3.4 重力坝设计计算 (1) 计算基本资料
计算基本参数表
表5-7
(2) 大坝设计与计算 1) 坝顶高程
坝顶高程等于水库静水位加上相应墙顶超高，按下列两种情况计算，取其最大值。
① 设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高； ② 校核洪水位+非正常运用情况的坝顶超高；
坝顶超高按《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）第八章规定，计算公式为：
△ h=2hl +h0+hc
式中：2h l — 波浪高，m ；
h 0 — 波浪中心线超出水库静水位的风雍高度，m ； h c — 安全超高，m 。
2h l 和h 0的值分别按《浆砌石坝设计规范》（SL25-91）附录二计算。 波高、波长可按下式计算
2h 2=0. 0166υf D f 2L L =10. 4(2h 1) 0. 8
4πh 12πH
h 0=cth 1
2L L L L
5
4
13
上面三式中：2h 2——浪高，m ； 2LL ——波长，m ；
υf ——计算风速，按平塘县多年平均最大风速为9.2m/s；
D f ——计算吹程（km ），D f =1km；
h0——波浪中心线超出水库静水位的风雍高度，m ； H1——坝前上游水深，m 。 计算结果如表5-8。
坝顶高程成果表
表5-8
根据以上的计算结果，根据结构要求，确定坝顶防浪墙高度为1.2m ，坝顶防浪墙高程则为957.80m ，上游校核情况下静水位为956.29m ，坝顶高程取956.60m ，坝顶高程高于该水位0.31m 。
2) 大坝标准剖面的拟定
对于砌石重力坝的坝坡，主要是满足三个原则： ① 坝体的抗滑稳定必须满足规范规定的安全系数； ② 坝体的应力必须满足规范的要求；
③ 在给定的设计参数和施工条件下，大坝基本断面的面积最小或接近最小。
在此原则上拟定大坝上游坝坡m 1=0.0，下游坝坡m 2=0.8；相应的非溢流坝底宽度T=18.677m，溢流坝坝底宽度T=18.576m。
3) 大坝强度及稳定计算
大坝砌筑材料采用M 7.5水泥砂浆砌浆砌块石，根据《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006)，参考《混凝土重力坝设计规范》(DL5108-1999)。砌体允许压应力值为3.7MPa.
上游面垂直正应力σyu =
∑W ∑M
+62≥0 (E1) T T
式中：∑W —计算截面上全部垂直力之和（包括坝体自重、水重、淤沙重及计算的扬压力等），以向下为正，对于实体重力坝，均切取单
位宽度坝体为准（下同）；
∑M —计算截面上全部垂直力及水平力对于计算截面形心
的力矩之和，以使上游产生压应力为正；
T —坝底宽度；
根据《浆砌石坝设计规范》(SL25-2006)第5.3.2条规定要求。
抗滑稳定安全系数表
坝体抗滑稳定计算公式：《浆砌石坝设计规范》（SL25-2006）
K 1=
∑(f 1W +c 1A )
∑P ∑(f 2W ) K 2=
∑P
上二式中：K 1 — 抗剪断计算的抗滑稳定安全系数；
f 1 — 滑动面上的抗剪断摩擦系数；（取f 1=0.9）； c 1 — 滑动面上的抗剪断凝聚力，MPa ；（取c 1=0.7）； A — 滑动面截面积，m 2；(非溢流坝计算截面积
A=18.677m，溢流坝计算截面积A=18.576m)；
W — 作用于计算截面以上坝体的全部荷载（包括扬压
力）对滑动平面的法向分值，104N ；
∑P —作用于计算截面以上坝体的全部荷载对滑动平面的
切向分值，104N ；
K 2 — 抗剪计算的抗滑稳定安全系数； f 2 — 滑动面上的抗剪摩擦系数。（取f 2=0.6）
扬压力计算考虑帷幕及排水，扬压力系数帷幕中心线处渗透压力的剩余水头系数α1取0.5，排水孔中心处渗压的剩余水头系数α2取0.3。
计算结果见表5-10。
计 算 成 果 表
从表5-10的计算结果可以看出，各个工况下的抗剪断安全系数均大于3，满足规范的有关要求，上游面坝踵处未有拉应力出现，在不计扬压力的情况下，坝趾的最大压应力小于规范允许压应力。
4) 坝基深层抗滑稳定分析
坝基深层存在缓顷角结构面，根据地质情况概化为双滑裂面进行抗滑稳定结构分析；
计算公式按照《砌石坝设计规范》(SL25-2006)附录E 公式（E.0.2-1）及（E.0.2-2）计算，计算公式如下：
K 1' =
f 1' [(W +G 1) cos a -H sin a -Q sin(ϕ-a ) -U 1+U 3sin a ]+c 1' A 1
(W +G 1) sin a +H cos a -U 3cos a -Q cos(ϕ-a )
（E.0.2-1）
K 2' =
f 2' [G 2cos β+Q sin(ϕ+β) -U 2+U 3sin β]+c 2' A 2
Q cos(ϕ+β) -G 2sin β+U 3cos β
（E.0.2-2）
式中:K 1' 、K 2' —按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数； W—作用于坝体上的全部荷载的垂直分值，KN ； H—作用于坝体上的全部荷载的水平分值，KN ；
G 1、G 2—岩体重量的垂直作用力，KN ；
f 1' 、f 2' —抗剪断安全系数；（f 1' =0.9、f 2' 0.28）
c 1' 、c 2' —抗剪断凝聚力，KPa; （c 1' =0.7、c 2' =0.03）
A 1、A 2—滑裂面面积，m 2； α、β—滑裂面的水平夹角； U1、U2、U3—扬压力；
Q 、 —滑裂体之间的作用力及水平夹角。
根据地质情况软弱结构面倾向上游，所以β值是已知的，β=10，α值需要试算决定，最不利滑动面稳定系数计算结果见表5-11。
深层稳定系数表
表5-11
从表5-11的计算结果可以看出，各个工况下的抗剪断安全系数均大于3，满足规范的有关要求。
(3) 溢流坝设计
溢流坝按5级建筑物设计，正常运用洪水标准为30年一遇设计，非常运用洪水标准为200年一遇洪水标准校核，相应下泄流量分别为29.95m 3/s和39.21m 3/s，溢流方式采用表孔设闸溢流，溢流表孔布置3孔，宽度为4m 一孔，坝面曲线采用WES 型堰面曲线；中间设交通桥桥墩，桥墩厚度为1.0m 。
溢流面体形设计如下： ① 定型设计水头确定
按照规范规定定型设计水头H d 按堰顶最大作用水头H max 的75%～95%计算，计算后取H d =1.15m。
② 顶部曲线段
溢流坝顶部曲线采用WES 型曲线，分为上游段和下游段两个部分。
0. 85
上游段曲线采用三圆弧形式。下游段采用方程为：x 1. 85=2. 0H d y 。
③ 反弧段
反弧半径R 依据《浆砌石坝设计规范》（SL25-2006），参照《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999），取R=7.5m。
④ 中间直线段
中间直线段与坝顶曲线和反弧段相切，坡度m=1:0.8。 (4) 消能防冲设计
水流消能采用挑流消能型式，挑流鼻坎反弧半径为7.5m ，鼻坎挑角25°。
挑距、冲坑等按《混凝土重力坝设计规范》（DL5108—1999）计算。计算公式如下；
挑距计算公式：
L =
1
[υ1sin θcos θ+υ1cos θ12sin 2θ+2g (h 1cos θ+h 2) ] g
冲刷坑最大水垫深度：
t k =κq 2Z 4
式中：L —挑流鼻坎末端至挑流水舌外缘的距离（m ）；
θ —挑流水舌水面出射角，近似可取用鼻坎挑角，θ=25º；
（m ）；( 设计工况下，h 1—挑流鼻坎末端法向水深h 1 =0.373m；
校核工况下，h 1=0.478m)
，h 2=22.7m； h 2—鼻坎坎顶至下游河床的高差（m ）
，( 设计工况下，υ1 =7.194m/S；υ1—坎顶水面流速（m/S）
校核工况下，υ1=7.305m/S)；
； t k —下游水面至坑底最大水垫深度（m ）
q
—鼻坎末端断面单宽流量（m 3/s〃m ），( 设计工况下，q
=2.683 m3/s〃m ；校核工况下，q =3.492 m3/s〃m) ；
Z —上、下游水位差（m ），( 设计工况下，Z =13.87m；校核工
况下，Z =13.93m)；
k —综合冲刷系数，k =1.5。
设计情况（P=3.33%）时计算挑距为13.53m ，最大冲坑深0.79m ，冲坑后坡为1:15.91；校核情况（P=0.5%）时计算挑距为13.77m ，最大冲坑深0.47m ，冲坑后坡度为1:27.0，在安全允许范围内。
(5) 泄水建筑物
泄水建筑物采用坝身溢流表孔溢流的方式，溢流段位于大坝中部，净宽12m ，分3孔布置，每孔宽4m ，闸墩厚1.0m ，堰顶高程955.000m ，溢流坝顶部曲线采用WES 型曲线，分为上游段和下游段两个部分。上游
0. 85
段曲线采用椭圆弧形式。下游段采用方程为：后接1:0.8x 1. 85=2. 0H d y 。
直线段，反弧段半径7.5m ，鼻坎高程942.50m ，挑角25°。
(6) 放水建筑物
农田灌溉放水孔布置于右岸非溢流坝段靠路边布置，进口设置拦污设施，放水管中心高程为941.60m ，最需水时最高日用水量确定为8月中旬，Q 供h =0.023万m 3，进口顶部曲线及侧面曲线均采用1/4椭圆曲线，
x 2y 2
方程为：2+2=1，放水孔过坝段采用Φ300钢管，后部设置Φ300
0. 90. 3
的事故闸阀与Φ300的工作闸阀。
人畜引水管放水孔布置于左岸非溢流坝段靠路边布置，进口设置拦污设施，放水管中心高程为941.60m ，最高日最高时用水量确定Q
供
=Q d ⨯K h ⨯K d =720×1.2×1.6=1382 m3 ，Q=0.016 m3 /S，进口顶部曲线
x 2y 2
及侧面曲线均采用1/4椭圆曲线，方程为：2+2=1，放水孔过坝
0. 80. 2
段采用Φ200钢管，后部设置Φ200的事故闸阀与Φ200的工作闸阀。
5.4 工程观测
5.4.1 观测设计原则
a. 干腮水库工程等别为Ⅴ等5级建筑物。根据工程在国民经济发展中的重要性，对主要建筑物进行针对性的安全监测是必要的。
b. 安全监测项目必须根据少而精的原则布置。
c. 根据工程特点，布置适量的内部应力监测设施，加强对外部的观测，本着经济、适用、方便的原则设置，确保运行安全。
5.4.2 观测项目
a. 水库水位及大坝下游水位观测； b. 入库、出库及大坝渗流观测； c. 大坝变形观测； d. 气象观测等。