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2012年混凝土重力坝毕业设计任务书
篇一:混凝土与岩体摩擦系数取值
混凝土重力坝枢纽
毕业设计 任务书及指导书
(供水利水电工程专业用)
兰州交通大学水利水电工程系
二○一二年三月
混凝土重力坝枢纽毕业设计任务书
一、枢纽概况及工程目的：
潘家口水库位于河北省唐山承德两地区交界处坝址位于迁西县洒河桥上游十公里扬查子村的滦河干流上。控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立米。
水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业用水城市人民生活用水，结合引水发电。并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前受益，尽早建成。 根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为Ⅰ级建筑物，其它均按Ⅱ级建筑物考虑。 二、设计基本资料(参见附录一)： 设计任务和基本要求： (一)设计任务：
1、根据地质、地形条件和枢纽建筑物的作用进行坝线、坝型的选择，枢纽布置方案比较通过初步分析确定。绘制枢纽平面布置及下游立视图。
2、进行非溢流坝（挡水坝）的剖面设计，内容包括：拟定挡水坝剖面，稳定、应力分析等，并绘制设计图。(采用单一安全系数法和可靠度理论法)
3、进行溢流坝的剖面设计，内容包括：拟定断面，水力计算，稳定、应力分析等，并绘制设计图纸。(采用单一安全系数法和可靠度理论法)
4、进行细部构造设计和地基处理设计，包括：混凝土标号分区、分缝、止水、廓道、排水以及开挖、清理、灌浆、断层处理等，并绘制有关设计图。
5、毕业设计应有2000汉字的外文资料翻译。
6、设计绘图要求结构合理、工艺性好、表达完整清晰，符合GB规定，体现CAD绘图能力。
(二)选作内容：
根据设计者完成设计任务的具体情况，可选作导墙、廓道、闸墩、工作桥等结构设计内容，包括：结构计算、配筋计算和绘制设计图纸。
根据设计基本资料，确定导流设计标准及导流时段，并进行导流方案比较。通过论证和计算，选定施工导流方案。编制控制性的施工总进度计划，并绘制施工导流程序图。 (三)基本要求：
1、设计者必须发挥独立思考能力，创造性的完成设计任务，在设计中应遵循技术规范，尽量采用国内外的先进技术与经验。 2、设计者对待设计计算绘图等工作，应具有严肃认真一丝不苟的工作作风，以使设计成果达到较高水平。
3、设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在规定的时间内圆满完成要求的设计内容，成果包括：设计说明计算书一份、设计图纸5张。
附录一
潘家口水库混凝土重力坝毕业设计基本资料
一、水文分析：
1、年径流：滦河水量较充沛潘家口站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中汛期七、八月份。丰水年时占全年50—60%，枯水年占30—40%，而且年际变化也很大。
2、洪水：多发生在七月下旬至八月上旬有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水。其中1883年最大，由洪痕估算洪峰流量约为24400—27400米3/秒，实测的45年资料中最大洪峰流量发生在1962年为18800米3/秒。洪峰历时三天左右，由频率分析法求得：
表1
几个重现期所对应的洪峰流量值 表2
枯水期洪水过程线
时段：9月1日至次年6月30日 频率：5%
表3
设计洪水过程线表 流量：米3/秒
表4
浅谈混凝土坝坝基岩体力学参数
篇二:混凝土与岩体摩擦系数取值
浅谈混凝土坝坝基岩体力学参数
中水东北勘测设计研究有限责任公司地质处
二oo八年一月
目 录
1、坝基岩体力学参数
2、SDJ21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级 3、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪参数的依据和确定。
3.1依据 3.2确定
4、设计规范与勘察规范相比较
4.1分类指标及岩体特征
4.1.1分类指标 4.1.2岩体特征
4.2混凝土与岩体面抗剪参数
5、坝体岩体抗剪强度试验值，建议值与地质规范相比较
6、岩体变形模量试验 7、小结
1、坝基岩体力学参数
混凝土坝基岩体与混凝土接触面和岩体抗剪参数表1－1。
混凝土坝设计规范提出岩体与混凝土接触面抗剪断参数是根据I、II类岩体试验值（峰值平均值）打了折扣提出的，III、IV类岩体逐级下降。岩体抗剪断参数未见说明，II~IV类围岩与公路设计规范基本一致。
2、SD21-78（试行）的补充规定送审稿的岩石工程分级
坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数计算值表2－1。
表2－1
3、送审稿对于坝体混凝土与基岩接触面抗剪断参数的依据和确定
3.1依据
1）将近年来及以往国内40个大、中型水利水电工程，百余组混凝土与基岩接触面统计，将表列f ′、C′值，若基岩内无软弱夹层或软弱结构面时，中等以上岩石与150#混凝土以上接触面的抗剪断强度比较集中f ′=1.0~1.5 ，C′=3.0~15 Kg/cm2。C′值较低者多数为软弱岩体，例如大化坝基的泥岩夹灰岩，八盘峡坝基的粘土质砂岩以及葛洲坝的粘土质粉砂岩等。混凝土与岩体摩擦系数取值。
2）梅剑云统计56个工程148组混凝土与坚硬岩石胶结面的试验
资料，提出保证率95%时，f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.33 Kg/cm2。（I、II）
3）英国哈兰法•林克统计16个国家55组混凝土与基岩基础面的抗剪试验，除去泥灰岩、强风化岩石、岩石节理或层理等很低且分散时，大多数f ′=1.0~1.5 ，C′=4~16 Kg/cm2。
4）前苏联尤••何•菲什曼统计了23个工程30组试验成果， f ′=1.0~1.5， C′=4~16 Kg/cm2。
5）美国垦务局77年“混凝土重力坝设计准则”，认为混凝土与岩石接触面及岩石内部的凝聚力和内摩擦力，都由实验和现场试验来测定，但仍以室内试验为主，现场只做少量节理面抗剪强度试验，还认为较完整岩石与混凝土之间的抗剪强度一般不是控制面，可以采用混凝土之间的指标f ′=1.0，C′值为0.1混凝土抗压强度（一般说C′值偏大，我国提出0.065~0.070）。
6）日本相当于我国中等及以上岩石抗剪断强度f ′=0.8~1.43 C′=2.0~4 MPa，（日本混凝土强度为300#，我国为150~200#）。 总体中等以上岩石的f ′、C′比较接近。
3.2确定
依据《水利水电工程地质勘察规范GB50287-99》、《水利水电工程岩石试验规程Sl264-2001》、《水利水电坝基岩石开挖施工规范》等规范岩块单轴饱和抗压强度大于600Kg/cm2，变形模量超过10×104Kg/cm2好岩石，前述坚硬岩石与混凝土胶结面的抗剪断强度指标f ′=1.25~1.52 ，C′=12.40~15.3 Kg/cm2（峰值平均值，下同）。将好
岩土力学试验及参数取值
篇三:混凝土与岩体摩擦系数取值
一、 概述
1、 岩土力学试验及参数取值的意义
“岩土力学试验”——对岩土体的力学性质进行观测和度量，得到岩土体的各种物理力学指标的试验工作。 岩土体的力学性质：承受力的作用而发生变形的性能（变形性）；抵抗力的作用而保持其自身完整的抗破坏性能 （抗破坏性）。
“岩土力学参数取值”—— 为了建筑物承载力和变形相容的要求，必须对其岩土力学特性进行现场和室内试验工作，以获得合理的、可靠的用于建筑物变形问题和稳定性评价的力学参数。
岩土力学参数取值：岩土体结构的差异性；岩土体特性构成岩土工程的特殊性和复杂性。
2、 岩土力学试验及参数取值在岩土工程中的作用
Terzaghi的有效应力原理建立在压缩试验中孔隙水压力的测试基础上；
Darcy定律（达西定律）建立在渗透试验基础上。反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律；
摩尔—库仑定律、各种岩土体本构模型几乎都建立在试验分析的基础之上。
高层建筑、水电枢纽、公路桥梁与隧洞的兴建是否经济、合理大部分取决于岩土的工程性质。
渗透试验
三轴剪切试验
测定土体在三向应力作用下的抗剪强度参数——内摩擦角υ角和粘聚力C值。 二、 试验成果综合整理方法
1目的：对各项分散的试验成果进行分析、归纳，使他们能更好的反映岩石、岩体的物理力学性质，揭露其内在规律，提出试验最佳值或给定置信概率的试验参数标准值。
2成果整理的步骤 1）根据试验大纲的要求和地质描述资料，对全部试验资料进行逐项、逐类的检查、核对、分析试验成果的代表性、规律性和合理性。2）将试验结果按已划分的工程地质单元进行分类、归纳，编制单项试验成果表和各项试验成果汇总表。3）采用适当的成果整理方法，对各项试验成果进行综合整理，提出各项试验成果的最佳值或标准值。
三、岩块力学试验
岩块单轴压缩变形试验——测试岩块在单轴压缩荷载作用下，随着荷载的不断增加而产生的轴向变形、横向变形以及破坏时的荷载和变形。
以此可确定反映岩块强度特性——单轴抗压强度和变形特性——（弹性模量和泊松比）
岩块强度——岩块受力时抵抗破坏的能力，由强度指标表征。
岩块变形——岩块在各种外力作用下形状和大小的变化，即在外力作用下引起的变形。由变形指标来度量，如弹性模量(或变形模量)及泊松比等。
单轴抗压强度试验——测定表征岩块强度的抗压强度； 单轴压缩变形试验——表征岩块变形特征的变形参数；（弹性模量和泊松比）
岩石的抗压强度——岩石抵抗单轴压力破坏的最大能力。即标准岩石试样在压力作用下破坏时的最大荷载与垂直于加荷方向的截面积之比。
软化系数——饱水试样的抗压强度与干燥试样的抗压强度之比。
弹性模量——岩石轴向应力与纵向应变之比； 泊松比——某个应力水平对应的横向应变与纵向应变之比。
初始弹性模量Ec ——应力应变曲线在零荷载时的切线的斜率；
切线弹性模量Eq——应力应变曲线某点处(一般为抗压强度的50％处)的切线斜率；
割线弹性模量E50——应力应变曲线零荷载点与某一应力水平交点连线的斜率，一般用抗压强度的50％的应力值。
伺服控制刚性试验机：a、用岩石试件的变形（纵向、横
向变形）控制加载速度； b、刚度大。（
5MN/mm)
伺服系统有一个反馈信号系统：检查当前施加的荷载是否保持事先确定的变形速度，否则会自动地调整施加的荷载，以保持变形速度的恒定。
注意： 对于特别坚硬的岩石，除采用带有伺服系统的刚性试验机外，施加一定的围压是必要的，可以使破坏后的岩石变形得到有效控制。 标准试件的选择原则：
a、圆柱体试件具有轴对的特点，应力分布较均匀，优先选用；
b、试件尺寸大于矿物颗粒10倍，考虑充分利用钻孔岩芯； c、试件高径比要充分考虑减少端部效应，在受力时不发生弯曲。
试件含水状态：a、烘干状态 将试件置于烘箱内，在105～1100C温度下烘
24h，取出放入干燥器内冷却至室温后称重。
b、饱水状态 自由水法饱和试件：将试件放入水槽，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后全部淹没试件 。试件在水中自由吸水48h后，取出试件并沾去表面水分称重。
扩容现象是岩石破坏的前兆。
高与直径之比为1:1: 圆柱体的抗压强度高于立方体的抗压强度
高与直径之比为1.5:1: 圆柱体的抗压强度低于长方体的强度，大约与2：1的长方体强度相同。
试件在加载过程中，随着所受载荷的增加，微裂隙不断发展，然后沿最不利的方向破坏。 加载速度缓慢，则裂隙发育充分，反应出强度较低。加载速度较快，裂隙发育不充分，将出现人为的强度偏高。
一般垂直层理方向的抗压强度大于平行层理方向的抗压强度。 四、岩块三轴压缩强度试验
地层中，岩体处在三向压缩应力状态。岩石在三向压缩应力作用下的强度和变形特性才是岩体力学性质的真实反映。 岩体三向压缩强度——指在不同的三向压缩应力作用下，
岩体抵抗外部荷载的极限能力。
岩体的三向压缩强度并没有确定的值，只有在某种应力组合时，岩体发生破坏，得到该应力组合条件的极限应力值。 按应力的组合方式，可分为两种情况： 1、侧向等压的三轴压缩试验（ σ1 ＞ σ2＝σ3）； 主要研究围压（ σ2＝σ3
）
对岩块变形、强度及破坏的影响，测定岩块三轴抗剪强度指标。
2、三轴不等应力试验（ 真三轴、σ1 ＞ σ2 ＞ σ3 ）； 主要研究中间应力σ2的影响。通过大量试验研究， σ2对岩石的三轴极限强度和变形是有影响的，但其影响与σ3的影响比起来要小得多。
1、常规试验方法 a、同一含水状态下，每组不少于5个试件，分别施加不同的围压，在保持围压不变的条件下，连续施加轴向荷载，直至试件破坏。单个破坏状态试验； b、围压的确定： 根据工程需要和岩石的特性确定；将最大围压按等差级数或等比级数进行分级，分级数不得少于5级。
精度要求： 在试件整个高度上，直径误差不超过0.3mm；两端面的不平行度，最大不超过0.05mm；端面应垂直于试件轴，最大偏差不超过0.25度。
确定围压 ：根据工程需要和岩石特性确定最大围压。工程没有特殊要求，上覆岩层性质相同，可按下列方法预估最大围向压力：
五、直剪强度试验
岩石抵抗剪切破坏的最大能力称为抗剪强度。
对五个以上的试件，施加不同的法向荷载,用平推法施加水平剪切力，直至试件被剪坏，计算每个试件的抗剪强度。根据莫尔理论，求得抗剪强度参数:内摩擦角（υ）和内聚力（C）。
库伦·莫尔强度理论破坏机理：材料属于压剪破坏，剪切破坏力的一部分用来克
服与正应力无关的粘聚力，使材料颗粒间脱离联系；另一部分剪切破坏力用来克服与正应力成正比的摩擦力，使面内错动而最终破坏。
岩石的抗剪强度通常有三种： 1、抗剪断强度—— 岩石在法向载荷作用下，受剪力方向的载荷而产生断裂时的极限应力，根据莫尔理论，求得抗剪强度参数。
2、抗切强度—— 将岩石试件在法向荷载等于零的情况下加水平荷载产生水平方向的断裂试验。由于法向荷载为零，内摩擦系数不起作用，抗剪强度只取决于内聚力。这种试验一般只校核抗剪断试验所求得的内聚力C值（即抗切强度）。 τ= C
3、抗剪强度—— 将岩石试件密合置于另一试件之上，在法向荷载作用下，加水平荷载产生水平位移，其间没有内聚力，剪应力只取决于试件间摩擦力，此试验以求岩石的摩擦系数（即抗剪强度） τ=σtgυ
（1）混凝土与岩石接触面应位于试件中部，起伏差为边长的1％～2％。混凝土骨料的最大粒径不得大于边长的1/6。 （2）试件尺寸要求：混凝土与岩石接触面试件为方块体，其边长不宜小于150mm。
（3）根据需要，试件可采用天然含水状态和饱水状态； （4）每组试件不少于5个。
试验中应注意的几个问题：1、剪切方向的确定 试样受剪切方向应与工程岩体受力方向一致。2、法向载荷施加要求混凝土与岩体摩擦系数取值。
(1)
法向载荷最大值为工程压力的1.2倍。 (2)法向载荷按等差级数分级，分级数不少于5级，分别施加给每个试件。 (3)对于不需要固结的试样，法向载荷可以一次施加完毕，立即测读法向位移，5min后再测读一次，即可以施加剪切载荷； (4)对于需要固结的试样，在法向载荷施加完毕后的第一个小时内，每15min读数一次法向位移，然后每半小时读数一次。当每小时法向位移不超过0.05mm时，可以施加剪切载荷； 3、 剪切载荷施加要求：
(1)按预估最大剪切载荷分10～12级。每级载荷的大小，软岩可按法向应力的5～10%计算，软弱结构面可按法向应力的2～5%计算。(2)剪切破坏后，分别将剪切载荷和法向载荷退至零。
4、剪切破坏标准
（1）剪切载荷加不上或无法稳定；
（2）剪切位移明显变大，在剪应力与剪切位移关系曲线上出现明显突变段；
（3）剪切位移增大，在剪应力与剪切位移曲线上未出现明显突变段，但总剪切位移已达到试件边长的10%。 5、确定有效剪切面积：
（1）当剪切位移量不大时，有效剪切面积可直接采用试件剪切面积。
（2）当剪断后位移量较大时，应采用剪断时试件上下相互重叠的面积作为有效剪切面积。 六、岩块声发射测试
岩体应力——泛指存在于岩体内部的应力：天然应力（初始应力 、地应力）、二次应力 （围岩应力、重分布应力） 1、天然应力（地应力）：指岩体在天然状态下所赋存（工程兴建前）的应力，又称“地应力”，“初始地应力”
2、二次应力：由于人类活动（工程开挖，修建建筑物）影响一定范围的天然应力。这种岩体被挠动后的应力称为“重分布应力”或“二次应力”
地应力的测量—— 工程设计中必须解决的岩石力学问题之一。 了解场地的岩体地应力大小和方向，对工程建设和施工至关重要。
岩石所承受的压力超过它所受过的最大压力时，才会有明显的声发射出现。
现场取样有两种方法： 一种是从基岩表面或探硐取未扰动的块状岩石。 另一种是取定向钻孔岩芯样，可采取深层岩样。
岩体原位实验报告
篇四:混凝土与岩体摩擦系数取值
混凝土与岩体摩擦系数取值。
前 言
本次实习针对岩石岩体的工程地质特征，岩体（石）基本力学性质及地下开挖工程中岩体力学问题进行验证和试验探索。目的是巩固加深理解课堂上所学知识，培养运用理论知识解决实践问题的能力；掌握实践工作的方法，如勘察、地质调查、测绘等的方法；培养在实践中分析问题、解决问题的综合能力。
本次实习进行的主要试验及项目有：岩体变形试验、岩体强度试验、岩石点荷载强度试验、岩体声波探测（硐室围岩松动圈的声波测试、声波测井、围岩分类的声波测试）、路基沉降观测试验、围岩收敛变形试验、利用回弹仪测定岩石强度试验、硐室的工程地质展示图10项内容。
由于本人水平有限，报告中难免存在的不足与错误，请各位老师批评指正。
目录
绪言 ...........................................1
第一章 岩体强度试验.............................2
第二章 岩体变形试验.............................14
第三章 回弹仪测岩体抗压强度.....................22
第四章 岩石点荷载强度试验.......................29
第五章 岩体声波探测.............................38
第六章 围岩的收敛变形试验.......................51
第七章 地下硐室的围岩分类.......................54
第八章 路基沉降观测试验.........................59
第九章 地下硐室工程地质展示图...................61
结束语 .........................................65
附录 .........................................66
第一章 岩体强度试验
一．试验目的
岩体在工程荷载及地应力作用下所发生的失稳破坏其破坏机理
有拉张破坏和剪切破坏两种，其中剪切破坏机理占大多数，因此，岩体的强度其本质主要是抗剪切强度。在各种研究岩体强的试验方法中，人们普遍认为，工程岩体现场的原位强度试验是确定岩体强度的最直观和客观有效的方法。
二． 试验原理
岩体的抗剪强度试验一般是采用双千斤顶法，即剪切面上的法向应力和剪切力分别由两个千斤顶施加。在不同的法向应力（σ）作用下，岩体有与之对应的不同的极限剪应力（c），按照库仑定律，建
立极限剪应力与法向应力的相关方程：
cfc
即可确定岩体的强度参数：f=tgυ—摩擦系数（υ为岩体的摩擦角）；C为岩体的内聚力（结构连接力）。C、υ值是岩体强度的重要指标，它代表着岩体抵抗剪切破坏的性能。
在实践中，岩体的剪切破坏有三种情况，一是相对完整岩体自身的剪断破坏，这由岩体的整体强度所决定，包括组成岩体的岩石强度，岩体中节理裂隙的发育分布状况，岩体的尺寸效应，以及岩体赋存的环境因素（如地下水、地应力等）；二是岩体与工程结构物混凝土体之间的剪切滑动破坏，如混凝土坝体底面与坝基岩体之间的剪切滑动，这取决于岩体表层与混凝土结构物之间的连接强度及二者的结构关系；三是沿岩体中各类软弱结构面发生的剪切滑动破坏，如岩体中的断层面及断层破碎带、软弱泥化夹层、软弱岩脉、层间错动带等。绝大多数情况下，岩体的失稳破坏是由这些软弱结构面控制的，因此
大多数情况下岩体的强度实际上是岩体中软弱结构面的抗剪强度。针对上述三种岩体破坏的情况，开展的岩体强度试验也分为：岩体抗剪断强度试验，岩体与混凝土的连接体的抗剪断试验，以及岩体中软弱结构面的抗剪试验。本章终点论述软弱结构面的抗剪强度试验。
本章试验按照中华人民共和国国家标准《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266—99）中对岩体强度试验制定的标准和要求编写。
三. 试验仪器设备与安装
1.加荷系统
1）液压千斤顶或液压枕两套，最大荷载应不小于1000KN；
2）液压油泵及高压油管两套；
3）稳压装置。
2. 传力系统
1）钢垫板（厚度2-3cm）若干块，包括平板或楔形板；
2）滚轴排一个；
3）传力住一套；
3. 测量系统
1）不同量程的压力表或压力传感器两套；
2）位移变形测量表（百分表量程10-30mm），或位移传感器8-10个；
3）磁性表座8-10个；
4）测表支架，一般采用工字钢或角钢2根，长2-3m。 （具体安装见图2-1）
图1-1岩体剪切试验仪器装备
四.实验步骤
（一）. 试体的制备
本试验适宜在试验平硐中进行，试件的加工制作应符合如下要求：
1) 在岩体的预定部位制备试体，试体中结构面剪切面积应不小于2500cm，最小边长应不小于50cm，试体高度应不小于最小边长的1/2。
2) 试体间距宜大于试体边长。
3) 采用平推法试验时，试体应加式成四方体，千斤顶的推力方向应平行于剪切面的预定方向。（如图1-2） 2