某水电站围堰抗滑稳定计算(含格式)

围堰稳定性计算（示意）本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高****m ,故假定迎水面水位标高达到**m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。

一、参数信息：条分方法：瑞典条分法；基坑外侧水位标高：10.50m基坑内侧水位标高：5.50m荷载参数：由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载土层参数：二、计算原理根据土坡极限平衡稳定进行计算。

自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。

将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条,不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：1、土条自重2、作用于土条弧面上的法向反力3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。

将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足》1.3 的要求。

二、计算公式：Fs= E{c i l i +[( Yh1 i + y'h2 i )b i +qb i ]cos 0i tan 由}/ H ( yh1 i + 丫 'h2i )b i +qb i ]sin 0i式子中：Fs-- 土坡稳定安全系数； C i -- 土层的粘聚力； l i --第i 条土条的圆弧长度；Y - 土层的计算重度；B i --第i 条土中线处法线与铅直线的夹角；咖--土层的内摩擦角；b i --第i 条土的宽度； h i --第i 条土的平均高度； hl i --第i 条土水位以上的高度； h2 i --第i 条土水位以下的高度；Y --第i 条土的平均重度的浮重度；q--第i 条土条土上的均布荷载;其中，根据几何关系，求得h i为：h i=(r2-[(i-0.5) xb i-l o]2)1/2-[r+IO-(i-O.5) xb i]tan a 式子中:r-- 土坡滑动圆弧的半径；I o--坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度；a-- 土坡与水平面的夹角；hl i的计算公式hl i=hw-{(r-h i/cos 0i) X cos 0i-[rsin( [3+ a)-H]}当h1 i>hi 时，取h1 i=h i；当h1 i<0 时，取h1 i=0 ;h2 i的计算公式：h2i=h i-h1 i ；hw-- 土坡外地下水位深度；l i的几何关系为：l i={arccos[((i-1) xb i-l0)/r]-arccos[(i xb i-l0)/r] X2 X r x^}/360 0 i=90-arccos[((i-0.5) xb i-l0)/r]四、计算安全系数将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数Fs：计算结论如下：稳定性安全系数Fs=2.426>1.30满足要求!。

工程设计证书号：A132019934金庭环岛路B取土区施工围堰计算报告江苏宏鑫路桥建设有限公司2012年02月目录1 工程概况 (1)2 计算依据 (1)3 设计条件 (1)4 钢桩嵌固深度计算 (3)5 排桩结构内力计算 (5)6 围堰挡水的整体抗滑稳定计算 (5)7 土堤坝边坡抗滑稳定计算 (6)1 工程概况本工程围堰是以钢排桩为骨架、结合土堤坝的复合挡水结构型式。

依据相关资料，分别复核验算了钢管（板）桩嵌固深度，钢排桩结构内力，围堰挡水的整体稳定性，土堤坝边坡稳定和渗透稳定性。

2 计算依据（1）围堰设计图（2）岩土工程勘察报告（3）建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99（4）水电水利工程围堰设计导则DL/T 5087-1999（5）堤防工程设计规范GB50286-983 设计条件工程等别及标准按照中华人民共和国能源部水利部《水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89(试行)》的有关规定，本取土工程的围堰工程级别，根据工程保护对象、失事后果、使用年限和工程规模确定。

考虑到本工程的保护面积较大；使用年限一般在1年左右，跨越1个主汛期；围堰一旦失事，将直接影响取土工程和周边沿湖工程的工期，围堰修复及产生的排水费用也较大等情况，本工程围堰建筑物级别选为Ⅳ级。

根据规范，对应本围堰建筑物的类型和级别，设计洪水位标准可取10年一遇洪水即2.37m。

本工程区地震基本烈度Ⅵ度。

围堰断面围堰顶高程、顶宽确定⑴顶高程堰顶高程按设计水位加风壅水高加设计波浪爬高和安全超高确定。

设计水位：2.37m。

设计风速取8级风（17.9m/s）安全超高：按照《施工组织设计规范》的规定，Ⅳ级建筑物，安全超高值为0.5m。

A区围堰：风壅水高及波浪爬高：工程区主风向为东南风，风区长度约5km；堰坡为土坡，坡比为2.5，水域平均水深取1.50m。

经核算风壅水高0.20m，波浪爬高为0.97m，围堰顶高程=2.37+0.20+0.97+0.5=4.04m，设计围堰顶高程为4.10m。

目录1.计算总说明............................... ..................... .. (2)2.设计基本资料...................... ..................... . (3)3.计算过程 (4)4.计算结果分析与结论...................... ..................... . (5)1、计算总说明1.1 计算目的与要求施工单位对充（吹）填砂取样实验，充（吹）填砂的内摩擦角与原设计计算采用的数值有差异，需用施工单位现场的实验数值对围堰边坡稳定计算进行复核。

根据充（吹）填砂施工单位实验数值，充（吹）填砂采用水下摩擦角16°，水上摩擦角20°进行边坡稳定复核。

由于东、西岸围堰设计断面一致，基础均为中、粗砂，可以采用东、西岸围堰最大断面进行复核，即东岸围堰6-6断面。

1.2 主要计算原则和方法从受力性能上说，袋装砂实质上是一种加筋土坝。

计算采用瑞典圆弧法。

计算采用北京理正边坡稳定分析软件6.0版，边坡稳定分析采用凝聚力C p 模型计算。

p C式中，C p ——拟凝聚力，R f ——单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材的极限抗拉强度；S y——土工合成材料层间距；K p——被动土压力系数。

单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材的极限抗拉强度为30kn。

施工时，根据实际水位，水上土工合成材料层间距为0.7m，水下土工合成材料层间距0.5m，为简化计算，水上、水下土工合成材料层间距均按0.7m计。

砂的内摩擦角水上水下统一按16度计。

C p=30*1.33/2*0.7=28.5kpa。

1.3 主要计算内容根据GB50286-2013《堤防工程设计规范》，抗滑稳定计算分为正常运用条件和非常运用条件。

正常运用条件计算工况如下：1）临水侧为设计洪水位和防洪高水位，稳定渗流期的背水侧堤坡的稳定；2）设计洪水位和防洪高水位骤降期，临水侧堤坡的稳定。

目录1.计算总说明............................... ..................... .. (2)2.设计基本资料...................... ..................... . (3)3.计算过程 (4)4.计算结果分析与结论...................... ..................... . (5)1、计算总说明1.1 计算目的与要求施工单位对充（吹）填砂取样实验，充（吹）填砂的内摩擦角与原设计计算采用的数值有差异，需用施工单位现场的实验数值对围堰边坡稳定计算进行复核。

根据充（吹）填砂施工单位实验数值，充（吹）填砂采用水下摩擦角16°，水上摩擦角20°进行边坡稳定复核。

由于东、西岸围堰设计断面一致，基础均为中、粗砂，可以采用东、西岸围堰最大断面进行复核，即东岸围堰6-6断面。

1.2 主要计算原则和方法从受力性能上说，袋装砂实质上是一种加筋土坝。

计算采用瑞典圆弧法。

计算采用北京理正边坡稳定分析软件6.0版，边坡稳定分析采用凝聚力C p 模型计算。

p C式中，C p ——拟凝聚力，R f ——单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材的极限抗拉强度；S y——土工合成材料层间距；K p——被动土压力系数。

单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材的极限抗拉强度为30kn。

施工时，根据实际水位，水上土工合成材料层间距为0.7m，水下土工合成材料层间距0.5m，为简化计算，水上、水下土工合成材料层间距均按0.7m计。

砂的内摩擦角水上水下统一按16度计。

C p=30*1.33/2*0.7=28.5kpa。

1.3 主要计算内容根据GB50286-2013《堤防工程设计规范》，抗滑稳定计算分为正常运用条件和非常运用条件。

正常运用条件计算工况如下：1）临水侧为设计洪水位和防洪高水位，稳定渗流期的背水侧堤坡的稳定；2）设计洪水位和防洪高水位骤降期，临水侧堤坡的稳定。

开潭水电站混凝土纵向围堰方案调整稳定计算摘要：纵向围堰是电站导流工程的一部分。

为降低工程造价，在确保导流标准不降低、安全稳定不降低的情况下，对原混凝土纵向围堰设计方案进行了修改调整。

经过对修改后的围堰方案各项指标和参数的计算，结果满足稳定性要求。

关键词：纵向围堰方案调整稳定计算开潭电站位于浙江省瓯江干流上，是一座以发电为主、兼顾改善市区环境及航运条件的中型水电站枢纽工程。

枢纽主要由发电厂房、泄洪闸坝、船闸及输变电工程等部分组成。

电站装机3×1.6万KW，正常蓄水位▽47.5M，相应库容为2836万M3，泄洪闸18孔。

主要工程量：砼25万立方米，钢筋6000吨，土石方100万立方米。

纵向围堰是开潭电站导流工程的一部分，属于总价承包的范围。

为降低工程造价，在确保导流标准不降低、安全稳定不降低的情况下，特对原混凝土纵向围堰设计方案进行了修改调整：①取消上下游横向围堰外侧1：1.5边坡以外的纵堰部分；②减小部分纵堰断面。

原设计方案受力示意简图如下：纵堰修改方案：一、纵堰与上游围堰接头以上部分三角形混凝土可取消（如上图所示）。

二、上游横向围堰接头部分按照受力情况可分为4部分(如下图示)。

则第①部分按照挡土墙设计，顶部高程为▽40m左右；第②部分按照挡土墙设计，顶部高程最高处为▽50.15m（原因为第②部分没有防渗体，内外水压力相同）；第③部分按照挡土墙设计，顶部高程为▽50.15m，同时验算外面水位到达▽50.15m的受力情况；第④部分按照原设计施工。

图中第②，③部分之间有防渗土工布。

第①部分计算最不利情况为洪水期外侧冲刷掏空，内侧土压力将墙挤走或挤倒。

1.1初步设计为渐变形式，闸0+073处底宽为4m，顶部高▽34 m，选取闸0+054处底宽取7m，顶部高▽40m，基础平台高程均为▽32m。

沙砾石内摩擦角取35&ordm;，墙背垂直，主动土压力系数Ka=0.271，土饱和湿容重γ=2.2T/m3。

上游围堰采用土石挡水围堰，堰顶宽8m，最大堰高43m，上游边坡为1:1.8，下游边坡1:1.6，堰身采用复合土工膜防渗，基础采用C20混凝土防渗墙。

下游围堰采用土石挡水围堰，堰顶宽8m，最大堰高14.8m，堰体上、下游边坡均为1:1.6，堰身采用复合土工膜防渗，基础开挖至基岩。

2.计算内容
进行上游围堰的渗流及稳定计算。

3.渗流计算
1）计算工况
（1）正常运用：10年一遇设计洪水位稳定渗流。

2）计算采用参数
围堰渗流计算断面选取河床段最大堰体断面，计算所采用的相关参数见表3-1。

表3-1 围堰渗流计算参数表
3）计算结果
渗流计算结果见表3-2，正常蓄水位等势线图，见图3-1。

表3-2 堰体渗流计算成果表
注：渗漏量为堰体和堰基渗漏量的总和。

图3－1 10年一遇设计洪水位稳定渗流期等势线图
4.稳定计算
1）计算工况
（1）施工期上、下游坡
（2）10年一遇设计洪水位稳定渗流期上、下游坡
2）计算采用参数
计算所采用的相关参数见表4-1。

表4-1 围堰稳定计算参数表
3）计算结果
稳定计算结果见表4-2，见图4-1~4-2。

图4－1 竣工期上游围堰上、下游坡稳定计算结果图
图4－2 稳定渗流期上游围堰上、下游坡稳定计算结果图。

水闸过流能力及结构计算计算说明书***市水利电力勘测设计院2011 年08_月29_日1、水闸过流能力复核计算水闸的过流能力计算对 于平底闸，当为 堰流时，根据 《水闸设计规范》（SL265-2001）附录A.0.1规定的水力计算公式：式中：B 0—— 闸孔总净宽，（m ）;Q ――过闸流量，（m 3/s ）;H 0――计入行进流速水头的堰上水深，（m ）； h s ――由堰顶算起的下游水深，（m ）； g ――重力加速度，采用 9.81，（m/s 2）;m ――堰流流量系数，采用 0.385;£ --- 堰流侧收缩系数；b 0――闸孔净宽，（m ）；b s ――上游河道一半水深处的深度，（m ）； b 箱涵过水断面的宽度，m ； hc 进口断面处的水深，m ；淹没系数，按自由出流考虑，采用 1.0 ；设计下泄 流量 过水断 侧收缩 上游总 过流断面 淹没 流速 流量Q系数m 面宽度b系数£ 水头H 。

水深h c系数os 系数©5.20.385 2.0 0.912 4.76 1.412 1 0.95已知过闸流量（3度，经试算得：综上，过流断面尺寸为2.5m x 2.0m （宽X 高），设计下泄流量Q 为5.2m 3/s ， 过流能力满足要求QH o— 0.171 1上b s2、结构计算** 堤防洪闸均为钢筋砼箱涵结构，对防洪闸进行抗滑稳定、抗倾覆稳定和墙基应力计算。

(1)抗滑稳定计1)计算工况及荷载组合工况一：施工完建期，荷载组合为自重+土压力工况二：外河设计洪水位，荷载组合为自重+土压力+扬压力+相应的闸前闸后静水压力+风浪压力2)荷载计算计算中砼强度等级为C20,钢筋采用I、U级，保护层厚度梁25mm、板20mm,符号规定：力向下为正，向上为负，力矩逆时针为正，顺时针为负。

闸门重 2.352X 9.81=23.07 KN ;闸底板重25X 4.0X 0.7X 4.仁287 KN ;闸墩重25X 0.8X 4X 2*2=320 KN ;平台板，梁25X(0.25X0.45X 2+1.05X 0.15)X 2.5=23.91 KN；柱25X2.82X0.4X0.4X4=45.12 KN；启闭力-100 KN ；启闭机重0.56X9.81=5.49 KN；启闭梁25X(0.3X0.5+0.25X0.4+1.35X0.12)X 2X3.5=72.1 KN；工作桥25X(5.9X0.12+0.2X0.25X3)X2.0=42.9 KN；25X(6.28X0.13X2X0.13+1.2X0.15X5X0.15)X 2=34.73 KN；启闭房砖墙22X0.864X4.1X4=311.73 KN；刀自重=23.07+287+320+23.91+45.12-100+5.49+72.1+38.815+340=1016.98KN；水重10X2.0X2.0X2.5=100 KN；由表可知浪压力为2.35 KN ; 有表可知土压力为38.49 KN ; 闸前静水压力 (27.7+47.7)X 2/2X 2.5=188.5 KN ; 离截面形心距离e=22 2.771I Z =O .91(2.77 +4.77 卜 30.5X 2X 10X 2X 2.5=-50KN ；扬压力计算工况荷载汇总（对闸室基底面形心求矩）3）抗滑稳定计算公式f、G--HK c>k ]c式中：Kc ――为抗滑稳定安全系数;K c 1 ――规范要求的抗滑稳定安全系数最小值;a G——作用在防洪闸上的全部垂直力总和；a H——作用在防洪闸上的全部水平力总和；f——闸室基底面与地基之间的摩擦系数，取0.44）计算结果工况一：\ G =951.5 KN ；a H =33.33 KN ；0.4X951 .5 、卄口 *亠K c= =11.41 > 1.2 满足要求；33 .33工况二：' G =1001.5 KN ；' H =224.18 KN0.0（1001 .5 卄厂十「K c= =1.78> 1.2 满足要求。

小南海二期混凝土纵向围堰稳定及应力计算报告1 计算背景小南海水电站二期导流拆除一期上、下游横向土石围堰进行左侧主河床截流，修建二期上、下游横向土石围堰形成二期基坑。

二期导流期间，江水由导流明渠下泄，船舶从导流明渠通行。

二期导流明渠左岸与坝身连接段为纵向混凝土围堰，基本体型见图1-1。

三期导流拆除二期上、下游横向土石围堰，封堵导流明渠，修建三期上、下游横向土石围堰形成三期基坑。

三期围堰与左岸大坝共同挡水后，第一批机组发电，船闸通航；江水由左岸24孔溢流坝下泄。

混凝土纵向围堰在三期机组发电时参与挡水，其中坝轴线下游纵向围堰与永久建筑物结合参与挡水。

二期混凝土纵向围堰在二期和三期导流时均要挡水，为了保证其安全性，有必要对其进行不同挡水条件下的围堰稳定计算及建基面应力分析，看其能否满足设计要求。

图1-1 纵向围堰剖面及剪切带分布2 计算资料计算工况下的水位见表2-1，根据地质提供的资料建坝岩体向下游微倾或平缓卧于坝基下，层间剪切带发育，断层、裂隙等缓倾角结构面也有分布，坝基抗滑稳定问题突出。

从单滑面滑移模式来看，坝基范围分布的剪切带主要有3S603、3S602、3S601、3S502、3S501、3S418、3S417、3S416、3S415、3S414、3S413、3S412等。

其中多为剪切不充分的Ⅱ类剪切带，仅3S602、3S502、3S412属剪切充分的Ⅰ类剪切带。

纵向围堰建基面下面的剪切带主要有3S603、3S602、3S601、3S502、3S501、3S418等。

中坝址剪切带及结构面抗剪强度参数建议值见表2-2。

地质提供中坝址岩体物理力学参数建议值表见表2-3。

表2-1 纵向围堰挡水时各计算水位表2-2 中坝址剪切带及结构面抗剪强度参数建议值表2－3 中坝址岩体物理力学参数建议值表3 计算原理3.1围堰建基面抗滑稳定计算围堰建基面抗滑稳定根据承载力极限状态确定，采用《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999）及《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）推荐的公式计算：a. 基本组合采用下列极限状态设计表达式：),,(0K K Q K G a Q G S γγψγ≤),(11K mKd a f R γγ式中：γ0——结构重要性系数，对于结构安全级别为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级的结构或构件，可分别采用1.1、1.0、0.9；ψ——设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，分别取用1.0、0.95、0.85；作用效应函数 ∑=•R P S )( 抗滑稳定抗力函数()∑'+'=•RR R R A c W f R式中：∑R P ——坝基面上全部切向作用之和，kN ；Rf '——坝基面抗剪断摩擦系数； R c '——坝基面抗剪断粘聚力，kPa 。

上游围堰采用土石挡水围堰，堰顶宽8m，最大堰高43m，上游边坡为1:1.8，下游边坡1:1.6，堰身采用复合土工膜防渗，基础采用C20混凝土防渗墙。

下游围堰采用土石挡水围堰，堰顶宽8m，最大堰高14.8m，堰体上、下游边坡均为1:1.6，堰身采用复合土工膜防渗，基础开挖至基岩。

2.计算内容
进行上游围堰的渗流及稳定计算。

3.渗流计算
1）计算工况
（1）正常运用：10年一遇设计洪水位稳定渗流。

2）计算采用参数
围堰渗流计算断面选取河床段最大堰体断面，计算所采用的相关参数见表3-1。

表3-1 围堰渗流计算参数表
3）计算结果
渗流计算结果见表3-2，正常蓄水位等势线图，见图3-1。

表3-2 堰体渗流计算成果表
注：渗漏量为堰体和堰基渗漏量的总和。

图3－1 10年一遇设计洪水位稳定渗流期等势线图
4.稳定计算
1）计算工况
（1）施工期上、下游坡
（2）10年一遇设计洪水位稳定渗流期上、下游坡
2）计算采用参数
计算所采用的相关参数见表4-1。

表4-1 围堰稳定计算参数表
3）计算结果
稳定计算结果见表4-2，见图4-1~4-2。

图4－1 竣工期上游围堰上、下游坡稳定计算结果图
图4－2 稳定渗流期上游围堰上、下游坡稳定计算结果图。

附件一 围堰堰顶高程计算1.上游围堰堰顶高程计算1.1 设计洪水位及堰顶超高计算公式根据Tender documents, BOOK 3 OF 4, VOLUME Ⅵ, PART 1, 1.3 (Hydrological Characteristics)，Fig. 4.3 (Discharge rating curves of the Nile river at the Merowe HPP tailrace)可查知全年3%洪水频率，相应流量为12300m3/s ，厂房尾水处（靠近下游围堰）在左河道过流情况下，相应水位为259.3m ；根据水力学计算和水面线推求结果，推出上游围堰处相应水位为259.4m 。

为保证在发生设计洪水位时，不漫溢或溅过堰顶，堰顶高程要根据设计洪水位，考虑风浪高和安全超高确定。

堰顶超高可按下式计算：δ++=q h e d式中,d —围堰在静水位以上的超高，m ；e —堰前因风吹而使静水位超出库水位的壅水高度，m ； q h —波浪在堰坡上的爬高，m ；δ—波浪以上的安全超高，m 。

下面分别确定e 、q h 、δ。

1.2 风雍水面高度风雍水面高度可按下式计算:αcos 22m gHD KW e =式中W ———采用多年平均最大风速，m/s ；D ———风区长度（吹程），m ； m H ———堰前水深，m ；K ———综合摩阻系数，取3.6×10-6；α———风向与围堰轴线的法线方向所成的交角。

根据招标文件：MEROWE-03-B00K 3 OF 4-VOLUME Ⅵ-SUPPORTING DATA 水文气象和地质资料，风向: 北风45%, 东北风 21%。

20%频率暴风的年最大风速W 为20m/s 。

水位为259.4m 时，风区内水域平均深度m H m 4.152444.259=-=吹程D 取为从围堰算起沿库水面直到对岸的最大直线距离，约2000m 。

α取为20°将以上参数代入公式，得m gHD KW e m 009.04.158.92200020106.3cos 2262=⨯⨯⨯⨯⨯==-α1.3 波浪爬高1)波浪平均波高、平均波周期和平均波长计算 a.波浪平均波高h m 采用莆田试验站公式⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=7.0245.027.0227.013.00018.07.013.0W gH th W gD th W gH th Wgh m mm 式中m h ———平均波高，m ；W ———计算风速，m/s ；D ———风区长度，m ；m H ———水域平均水深，m ；将s m W /20=，m D 2000=，m H m 4.15=代入以上公式,得gW W gH th W gD th W gH th h m mm27.0245.027.027.013.00018.07.013.0⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛= 8.920204.158.97.013.02020008.90018.0204.158.97.013.027.0245.027.02⨯⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=th th th m 416.0=b.波浪平均波周期T msh T m m 86.2416.0438.4438.45.05.0=⨯==c.波浪平均波长L m⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=m mmmL th L Hth gT L 4.151416.321416.3286.28.92222ππ 通过试算得，mL m 77.12=2）波浪爬高值计算 a. 计算方法1正向来波在坡面上的波浪爬高按下式计算:mm W q L h mK K h 21+=∆式中q h ———波浪爬高，m ；m ———坡度系数；∆K ———斜坡的糙率渗透性系数，对于砌石护面，取0.75～0.80；wK ———经验系数，m ； 628.14.158.9/20/=⨯=gH W ，查相关表格，得03.1=w K将上述各参数代入公式，计算得波浪爬高为m h q 895.077.12416.08.1103.18.02=⨯⨯+⨯=b.计算方法2qh 亦可采用如下公式计算： θtg h K h q )2(3.3=式中h 2———波浪高，m ；θ———迎水堰面坡角（°）； K ———堰坡护面粗糙系数（块石K=0.77）。

小南海二期混凝土纵向围堰稳定及应力计算报告1 计算背景小南海水电站二期导流拆除一期上、下游横向土石围堰进行左侧主河床截流，修建二期上、下游横向土石围堰形成二期基坑。

二期导流期间，江水由导流明渠下泄，船舶从导流明渠通行。

二期导流明渠左岸与坝身连接段为纵向混凝土围堰，基本体型见图1-1。

三期导流拆除二期上、下游横向土石围堰，封堵导流明渠，修建三期上、下游横向土石围堰形成三期基坑。

三期围堰与左岸大坝共同挡水后，第一批机组发电，船闸通航；江水由左岸24孔溢流坝下泄。

混凝土纵向围堰在三期机组发电时参与挡水，其中坝轴线下游纵向围堰与永久建筑物结合参与挡水。

二期混凝土纵向围堰在二期和三期导流时均要挡水，为了保证其安全性，有必要对其进行不同挡水条件下的围堰稳定计算及建基面应力分析，看其能否满足设计要求。

图1-1 纵向围堰剖面及剪切带分布2 计算资料计算工况下的水位见表2-1，根据地质提供的资料建坝岩体向下游微倾或平缓卧于坝基下，层间剪切带发育，断层、裂隙等缓倾角结构面也有分布，坝基抗滑稳定问题突出。

从单滑面滑移模式来看，坝基范围分布的剪切带主要有3S603、3S602、3S601、3S502、3S501、3S418、3S417、3S416、3S415、3S414、3S413、3S412等。

其中多为剪切不充分的Ⅱ类剪切带，仅3S602、3S502、3S412属剪切充分的Ⅰ类剪切带。

纵向围堰建基面下面的剪切带主要有3S603、3S602、3S601、3S502、3S501、3S418等。

中坝址剪切带及结构面抗剪强度参数建议值见表2-2。

地质提供中坝址岩体物理力学参数建议值表见表2-3。

表2-1 纵向围堰挡水时各计算水位表2-2 中坝址剪切带及结构面抗剪强度参数建议值表2－3 中坝址岩体物理力学参数建议值表3 计算原理3.1围堰建基面抗滑稳定计算围堰建基面抗滑稳定根据承载力极限状态确定，采用《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999）及《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）推荐的公式计算：a. 基本组合采用下列极限状态设计表达式：),,(0K K Q K G a Q G S γγψγ≤),(11K mKd a f R γγ式中：γ0——结构重要性系数，对于结构安全级别为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级的结构或构件，可分别采用1.1、1.0、0.9；ψ——设计状况系数，对应于持久状况、短暂状况、偶然状况，分别取用1.0、0.95、0.85；作用效应函数 ∑=•R P S )( 抗滑稳定抗力函数()∑'+'=•RR R R A c W f R式中：∑R P ——坝基面上全部切向作用之和，kN ；Rf '——坝基面抗剪断摩擦系数； R c '——坝基面抗剪断粘聚力，kPa 。

围堰稳定性计算围堰稳定性计算本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高37.5m，故假定水位标高达到37.5m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。

一、参数信息:条分方法：瑞典条分法；坝高高程36m，坝顶宽7m，坝坡为1:3；填筑土料为中粉质壤土，土料指标为：φ=20.1， c=15kpa，湿重度γm=19.5kn/m ³，浮重度γ' =10.5kn/m³，饱和重度γsat=20.5kn/m³。

由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载二、计算原理:根据土坡极限平衡稳定进行计算。

自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。

将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：1、土条自重，2、作用于土条弧面上的法向反力，3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。

将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。

示意图水位三、计算公式:K=(∑W i2cosa i tgФi+∑C i l i/b)/∑W i1sina i式子中：K --土坡稳定安全系数；c i --土层的粘聚力；l i--第i条土条的圆弧长度；γ --土层的计算重度；θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角；φi --土层的内摩擦角；b i --第i条土的宽度；h i --第i条土的平均高度；h1i --第i条土水位以上的高度；h2i --第i条土水位以下的高度；γ' --第i条土的平均重度的浮重度；q --第i条土条土上的均布荷载；四、稳定计算根据上述原理按一定比例画出坝体横剖面图，采用列表的方法进行计算1、按一定比例绘出坝体横剖面图。

2、确定危险滑弧圆心的范围，详图附后。

3、心o1的铅垂线作为0号土条的中线，向左右两侧量取土条，以左的编号为1，2，3，4，5；以右的编号为-1，-2，各土条的sina i和cosa i值填入计算表中。

5.4.9.6围堰稳定计算围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性设施，修建的临时性维护结构。

其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，形成无水的施工场地，开挖基坑，修筑建筑物。

除作为永久建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。

本工程堤防属3级堤防，永久建筑物为3级建筑物，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，临时建筑物为5级建筑物，临时建筑物的洪水标准为20年~10年一遇。

本堤防工程由于堤线较长，工程量较大，因此堤防工程的施工时段为全年.堤上水闸及涵窦工程，由于属小型工程，每座水闸孔净宽只有4m~10m，其工程量较小，为减少围堰工程量，故水闸工程和涵窦工程的施工时段为枯水期(10月~次年4月)。

本工程为堤防达标加固工程，大部分堤段都是在原来的旧堤基础上加高培厚，基本不需要建围堰，对于部分需要围堰的可在枯水期施工，对于高程比较低的其他堤段，如裁弯取直新建堤段和水闸部分，才修建围堰来形成无水施工场地条件。

但是都这些围堰都属于临时建筑物，新建堤防和水闸建好后要拆除。

围堰作了土围堰和膜袋砂围堰这两个方案比较，由于土围堰自重大，沉降量大，且土方运距远，造价高，故放弃土围堰方案。

膜袋砂围堰因自重轻，沉降量小，来源易，单价比土方低3倍以上，故选定导流建筑物型式为膜袋砂围堰方案。

（1）计算断面各水闸施工围堰结构基本相同，围堰河床处清淤并填砂70cm，河床以上用用牛皮砂充填后的膜袋砂分层交错铺设至设计高程，每厚度为0.5~0.7 m。

外围堰顶宽为3.0m，内围堰堤顶宽5.0m，均为单坡对称结构，边坡坡度为1:2，迎水坡面先用粘性土找平，然后依次铺设防渗土工膜和砂垫层，最后采用块石护面。

土工模袋选用高强度聚丙烯编织布（防老化型），单重≥200g/m ,纵横向抗拉强度≥30KN/m。

围堰基础填筑和膜袋砂充填均采用牛皮砂。

内外围堰设计断面图见图5.4.9-24和图5.4.9-25。

围堰稳定性计算（示意）本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高****m，故假定迎水面水位标高达到**m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。

一、参数信息:条分方法：瑞典条分法；基坑外侧水位标高：10.50m基坑内侧水位标高：5.50m荷载参数：由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载土层参数：二、计算原理:根据土坡极限平衡稳定进行计算。

自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。

将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：1、土条自重2、作用于土条弧面上的法向反力3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。

将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。

三、计算公式:Fs=∑{c i l i+[(γh1i+γ'h2i)b i+qb i]cosθi tanφi}/∑[(γh1i+γ'h2i)b i+qb i]sinθi式子中：Fs--土坡稳定安全系数；c i--土层的粘聚力；l i--第i条土条的圆弧长度；γ--土层的计算重度；θi--第i条土中线处法线与铅直线的夹角；φi--土层的内摩擦角；b i--第i条土的宽度；h i--第i条土的平均高度；h1i--第i条土水位以上的高度；h2i--第i条土水位以下的高度；γ'--第i条土的平均重度的浮重度；q--第i条土条土上的均布荷载；其中，根据几何关系，求得h i为：h i=(r2-[(i-0.5)×b i-l0]2)1/2-[r+l0-(i-0.5)×b i]tanα式子中：r--土坡滑动圆弧的半径；l0--坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度；α--土坡与水平面的夹角；h1i的计算公式h1i=hw-{(r-h i/cosθi)×cosθi-[rsin(β+α)-H]}当h1i≥h i时，取h1i=h i；当h1i≤0时，取h1i=0；h2i的计算公式：h2i=h i-h1i；hw--土坡外地下水位深度；l i的几何关系为：l i={arccos[((i-1)×b i-l0)/r]-arccos[(i×b i-l0)/r]×2×r×π}/360θi=90-arccos[((i-0.5)×b i-l0)/r]四、计算安全系数:将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数Fs：计算结论如下：稳定性安全系数Fs=2.426>1.30满足要求!。

围堰稳定性计算本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高37.5m，故假定水位标高达到37.5m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。

一、参数信息:条分方法：瑞典条分法；坝高高程36m，坝顶宽7m，坝坡为1:3；填筑土料为中粉质壤土，土料指标为：φ=20.1，c=15kpa，湿重度γm=19.5kn/m³，浮重度γ' =10.5kn/m³，饱和重度γsat=20.5kn/m³。

由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载二、计算原理:根据土坡极限平衡稳定进行计算。

自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。

将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：1、土条自重，2、作用于土条弧面上的法向反力，3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。

将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。

示意图水位三、计算公式:K=(∑W i2cosa i tgФi+∑C i l i/b)/∑W i1sina i式子中：K --土坡稳定安全系数；c i --土层的粘聚力；l i--第i条土条的圆弧长度；γ --土层的计算重度；θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角；φi --土层的内摩擦角；b i --第i条土的宽度；h i --第i条土的平均高度；h1i --第i条土水位以上的高度；h2i --第i条土水位以下的高度；γ' --第i条土的平均重度的浮重度；q --第i条土条土上的均布荷载；四、稳定计算根据上述原理按一定比例画出坝体横剖面图，采用列表的方法进行计算1、按一定比例绘出坝体横剖面图。

2、确定危险滑弧圆心的范围，详图附后。

3、心o1的铅垂线作为0号土条的中线，向左右两侧量取土条，以左的编号为1，2，3，4，5；以右的编号为-1，-2，各土条的sina i和cosa i值填入计算表中。