渗流稳定计算
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赤峰市红山区城郊乡防洪工程5.6稳定计算5.6.1渗流及渗透稳定计算1)渗流分析的目的(1)确定堤身浸润线及下游逸出点位置,以便核算堤坡稳定。
(2)估算堤身、堤基的渗透量。
(3)求出局部渗流坡降,验算发生渗透变形的可能。
概括以上分析,对初步拟定的土堤剖面进行修改,最后确定土堤剖面及主渗,排水设备的型式及尺寸。
2)渗流分析计算的原则(1)土堤渗流分析计算断面应具有代表性。
(2)土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》(GB50286-981)第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。
3)渗流分析计算的内容(1)核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置,当在背水侧堤坡逸出时,应计算出逸点位置,逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。
(2)当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时,应计算渗流量。
(3)设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。
4)堤防渗流分析计算的水位组合(1)临水侧为设计洪水位,背水侧为相应水位。
(2)临水侧为设计洪水位,背水侧无水。
(3)洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。
5)渗透计算方法堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》(GB50286-98)附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。
6)土堤渗流分析计算计算锡泊河左岸(0-468)横断面,堤高 5.05米(P=2%),半支箭左岸(0+302.25)横断面,堤高6.46米(P=2%),该两段堤防均属于 2级堤防,堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。
采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式:TH L TH H D 88.0m k q q 11210++-+=)( (E.3.1)H m m b 121+-+=)(H H L (E2.1-3)11112m m H L +=∆ (E2.1-4) 当K≤k 0时h 0=a+H 2=q÷⎭⎬⎫⎩⎨⎧+++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++•T H a m T K H a m H m m K 44.0)(5.0)5.0()5.0(122022222+H 2 ……………(E.3.2-2) 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定X=k·T '0q h y -+k '222q h y - ……………(E.3.2-6)式中:q'= )(021112211m 2m 2k h m H L h H -++-+0211010m k h m H L h H T -+-(E.3.2-7)k ——堤身渗透系数; k 0——堤基渗透系数;H 1——水位到坝脚的距离(m ); H 2——下游水位(m ); H ——堤防高度(m );q ——单位宽度渗流量(m 3/s·m ); m 1——上游坡坡率,m 1=3.0;m2——下游坡坡率,m2=3.0;b——坝体顶部宽度6.0m;h0——下游出逸点高度(m);锡伯河采用数据列表如下:正常工况锡伯河渗流计算结果表锡伯河防洪堤筑堤土为低液限粉土,基础为砂砾基础,强透水地基,堤身部分为相对不透水层,基础和堤身渗透系数相差100倍以上,下游无水,经计算堤身和堤脚无无出逸点,渗流稳定。
5.5.6渗透和稳定性复核5.5.6.1石坑水陂防渗复核计算石坑水陂基础为粘土,根据《水闸设计规范》SL265-2001“表6.0.4”知,水平段允许渗流坡降值[Jx ]=0.40,出口段允许渗流坡降值[J]=0.70。
陂前水深: H设=2.66m;地基为粘土c=3;地下轮廓线最小长度[L]=c×H=3×2.66=7.98m;附图5-4 石坑水陂防渗计算简图a.渗透变形复核由附图5-4地下轮廓线实际长度L=13.88m,L>[L]=7.98m,不会发生渗透变形,满足安全要求。
b.渗透稳定性复核计算由附图5-4计算渗透压力:H 1=2.05m H2=1.96m H3=1.92m H4=1.85m H5=1.20m H6=1.06m H7=0.98mH 8=0.88m H9=0.29m H10=0.19m H11=0.11m H12=0.04m H13=0m 计算得渗透坡降:出口 J= H12/L12-13=0.04 /0.25=0.16<[J0]=0.40水平 Jw=(H5-H12)/(L5-L12)=0.50/8.00=0.06<[Jx]=0.70石坑水陂陂基满足抗渗要求,不会发生渗透破坏。
5.5.6.1塘村水陂防渗复核计算塘村水陂基础为粘土,根据《水闸设计规范》SL265-2001“表6.0.4”知,水平段允许渗流坡降值[Jx ]=0.40,出口段允许渗流坡降值[J]=0.70。
陂前水深: H设=2.16m;地基为粘土c=3;地下轮廓线最小长度[L]=c×H=3×2.16=6.48m;附图5-4 塘村水陂防渗计算简图a.渗透变形复核由附图5-4地下轮廓线实际长度L=7.67m,L>[L]=6.48m,不会发生渗透变形,满足安全要求。
b.渗透稳定性复核计算由附图5-4计算渗透压力:H 1=1.16m H2=1.07m H3=1.02m H4=0.96m H5=0.75m H6=0.66m H7=0.61mH 8=0.55m H9=0.19m H10=0.12m H11=0.08m H12=0.03m H13=0m 计算得渗透坡降:出口 J= H12/L12-13=0.03/0.20=0.15<[J0]=0.40水平 Jw=(H5-H12)/(L5-L12)=0.30/4.75=0.06<[Jx]=0.70塘村水陂陂基满足抗渗要求,不会发生渗透破坏。
稳定渗流的有限元计算新方法
稳定渗流是指流体在多孔介质中的渗流过程中,流体与固体颗粒之间的相互作用引起的非线性行为的一种现象。
稳定渗流的计算是地下水模拟和油藏开发等领域中的重要问题。
目前,有限元方法是求解稳定渗流问题的主要数值方法。
然而,传统的有限元方法在计算稳定渗流问题时,往往会产生数值不稳定或数值耗散等问题,影响计算结果的准确性。
为了解决这些问题,近年来出现了许多新的有限元方法,例如混合有限元方法、稳定性有限元方法、非均匀网格有限元方法等。
这些方法采用了不同的数值技术和算法,旨在提高求解稳定渗流问题的精度和稳定性。
其中,混合有限元方法是一种常用的方法,它采用了两种不同的有限元空间来描述压力和速度场,并利用斯托克斯方程作为基础方程。
稳定性有限元方法则是通过添加人工耗散项或人工黏性项来控制数
值解的波动,从而提高求解稳定渗流问题的数值稳定性。
非均匀网格有限元方法则是利用非均匀网格来描述多孔介质中的复杂几何形状,从而提高计算的精度和效率。
总之,这些新的有限元方法为求解稳定渗流问题提供了更多的选择和可能性,能够有效地提高计算的精度和稳定性,为解决实际问题提供了基础和支撑。
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渗流计算及渗流稳定分析
一、计算情况
根据《碾压式土石坝设计规范》有关规定,计算组合情况如下:
1、上游正常水位177.84米,下游无水;
2、上游设计洪水位180.57米,下游无水;
3、上游1/3坝高水位174米,下游无水
二、计算参数
坝体渗透系数Ko=3.3×10-6m/s,坝基Kt=3.0×10-6m/s
采用解析法计算成果见下图:
图1 桐峪沟水库大坝渗流安全计算图
三、防渗工程措施
计算结果如上图,由于计算出逸坡降大于允许坡降J=0.4,采取工程措施,下游坝脚采取贴坡排水, 排水体顶按规范要求高于最高出
逸点0.5米,即173.2米高程。
坝坡稳定计算及稳定分析
一、计算工况
根据有关规范,土石坝施工、建设、蓄水和库水位降落的各个时期不同荷载下,应分别计算其稳定性。
控制稳定的有施工期(包括竣工期)、稳定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震四种情况。
二、计算参数
见下表
三、计算成果及分析
计算成果见下图,所示,经计算,各种工况下均满足设计要求。
图表 2 桐峪沟水库大坝上游坝坡抗滑稳定计算图
图表 3 桐峪沟水库大坝上游坝坡抗滑稳定计算图
图表4桐峪沟水库大坝下游坝坡抗滑稳定计算图。
理正软土地基堤坝设计软件计算项目:简单软土地基堤坝设计 1计算时间: 2014-08-17 10:01:01 星期日============================================================================原始条件:计算目标: 只计算稳定堤坝设计高度: 10.000(m)堤坝设计顶宽: 4.000(m)竣工后左侧工作水位高: 9.000(m)竣工后右侧工作水位高: 0.000(m)竣工后经过 2.000 个月注水到工作水位堤坝左侧坡面线段数: 1坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m)1 20.000 10.000堤坝右侧坡面线段数: 1坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m)1 20.000 10.000工后沉降基准期结束时间: 2(月) 荷载施加级数: 1序号起始时间 (月) 终止时间(月) 填土高度(m) 是否作稳定计算1 0.000 6.000 10.000 否堤坝土层数: 1 超载个数: 1层号层厚度(m) 重度(kN/m3) 饱和重度(kN/m3) 内聚力(kPa) 内摩擦角(度) 水下内聚力(kPa) 水下内摩擦角(度)1 10.000 14.000 18.500 25.000 20.000 20.000 15.000超载号定位距离(m) 分布宽度(m) 超载值(kPa) 沉降计算是否考虑稳定计算是否考虑1 4.000 12.000 80.000 否是地基土层数: 1 地下水埋深: 1.000(m)层号土层厚度重度饱和重度地基承载力快剪C 快剪Φ 固结快剪竖向固结系水平固结系排水层(m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (kPa) (度) Φ(度) 数(cm2/s) 数(cm2/s)1 1.000 25.000 25.000 2000.000 500.000 30.000 30.000 0.00150 0.00150 否层号 e( 0) e( 50) e(100) e(200) e(300) e(400) e(500) e(600) e(800)1 0.721 0.676 0.636 0.602 0.587 0.577 0.573 0.570 0.570承载力计算参数:承载力验算公式: p ≤γR[fa]验算点距离中线距离: 0.000(m)承载力抗力系数γR: 1.00承载力修正公式: [fa] = [fa0] + γ2(h-h0)基准深度h0: 0.000(m)固结度计算参数:地基土层底面: 不是排水层固结度计算采用方法: 微分方程数值解法多级加荷固结度修正时的荷载增量定义为"填土高*容重"填土-时间-固结度输出位置距离中线距离: 0.000(m)填土-时间-固结度输出位置深度: 0.000(m)沉降计算参数:地基总沉降计算方法: 经验系数法主固结沉降计算方法: e-p曲线法沉降计算不考虑超载沉降修正系数: 1.200沉降计算的分层厚度: 0.500(m)分层沉降输出点距中线距离: 0.000(m)压缩层厚度判断应力比 = 15.000%基底压力计算方法:按多层土实际容重计算计算时不考虑弥补地基沉降引起的堤坝增高量工后基准期起算时间: 最后一级加载(堤坝施工)结束时稳定计算参数:稳定计算方法: 有效固结应力法加载与堤坝竣工的间隔时间(月): 1稳定计算不考虑地震力稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面条分法的土条宽度: 1.000(m)搜索时的圆心步长: 1.000(m)搜索时的半径步长: 0.500(m)============================================================================稳定计算(1) 第1级加荷,从0.0~6.0月,堤坝设计高度10.000(m), 堤坝计算高度(不考虑沉降影响)10.000(m),加载结束时稳定结果用户不要求作稳定计算(2) 在8.0月堤坝注水到工作水位,堤坝设计高度10.000(m), 此时稳定结果土条起始x 土条面土条自条上荷总重αi Sinαi Cosαi Cqi Φqi 下滑力抗滑力抗滑力编号 (m) 积(m2) 重(kN) 重(kN) (kN) (度) (kPa) (度) (kN) WiCosαitgΦq CiLi-----------------------------------------------------------------------------------------------------------1 2.17 0.38 3.24 0.00 3.24 -16.75 -0.29 0.96 20.00 15.00-2.03 0.83 20.372 3.15 1.12 9.51 0.00 9.51 -14.12 -0.24 0.97 20.00 15.00-5.05 2.47 20.123 4.12 1.81 15.40 0.00 15.40 -11.51 -0.20 0.98 20.00 15.00-6.69 4.04 19.914 5.10 2.46 20.90 0.00 20.90 -8.93 -0.16 0.99 20.00 15.00-7.06 5.53 19.755 6.07 3.06 26.03 0.00 26.03 -6.36 -0.11 0.99 20.00 15.00-6.28 6.93 19.636 7.05 3.62 30.79 0.00 30.79 -3.81 -0.07 1.00 20.00 15.00-4.46 8.23 19.557 8.02 4.14 35.19 0.00 35.19 -1.27 -0.02 1.00 20.00 15.00-1.70 9.43 19.518 9.00 4.74 40.28 0.00 40.28 1.30 0.02 1.00 20.00 15.001.99 10.79 20.019 10.00 5.19 44.14 0.00 44.14 3.91 0.07 1.00 20.00 15.006.55 11.80 20.0510 11.00 5.60 47.61 0.00 47.61 6.53 0.11 0.99 20.00 15.0011.78 12.68 20.1311 12.00 5.96 50.69 0.00 50.69 9.16 0.16 0.99 20.00 15.0017.56 13.41 20.2612 13.00 6.28 53.37 0.00 53.37 11.81 0.20 0.98 20.00 15.0023.77 14.00 20.4313 14.00 6.54 55.63 0.00 55.63 14.48 0.25 0.97 20.00 15.0030.28 14.43 20.6614 15.00 6.76 57.47 0.00 57.47 17.19 0.30 0.96 20.00 15.0036.97 14.71 20.9415 16.00 6.93 58.86 0.00 58.86 19.94 0.34 0.94 20.00 15.0043.69 14.83 21.2816 17.00 7.03 59.79 0.00 59.79 22.74 0.39 0.92 20.00 15.0050.29 14.78 21.6917 18.00 4.72 40.78 0.00 40.78 25.11 0.42 0.91 20.00 15.0036.86 9.89 14.7318 18.67 4.73 42.09 0.00 42.09 27.04 0.45 0.89 20.00 15.0039.06 10.04 14.9719 19.33 4.71 43.67 0.00 43.67 29.01 0.48 0.87 20.00 15.0040.86 10.23 15.2520 20.00 6.33 63.69 0.00 63.69 31.43 0.52 0.85 20.00 15.0056.89 14.56 21.9421 20.94 5.77 65.49 0.00 65.49 34.33 0.56 0.83 20.00 15.0052.56 14.49 22.6722 21.87 5.13 66.72 0.00 66.72 37.34 0.61 0.80 20.00 15.0046.14 14.21 23.5523 22.81 2.91 40.70 0.00 40.70 39.89 0.64 0.77 25.00 20.0026.10 11.37 19.4224 23.40 2.60 36.39 0.00 36.39 41.94 0.67 0.74 25.00 20.0024.32 9.85 20.0325 24.00 3.35 46.85 80.00 126.85 44.82 0.70 0.71 25.00 20.00 89.42 32.75 35.2526 25.00 1.78 24.94 80.00 104.94 48.63 0.75 0.66 25.00 20.00 78.75 25.24 37.8327 26.00 0.26 3.68 43.60 47.28 51.75 0.79 0.62 25.00 20.00 37.13 10.65 22.01最不利滑动面:滑动圆心 = (9.000000,22.000000)(m)滑动半径 = 21.999712(m)滑动安全系数 = 2.163总的下滑力 = 413.411(kN)总的抗滑力 = 894.113(kN)土体部分下滑力 = 717.693(kN)土体部分抗滑力 = 894.113(kN)筋带的抗滑力 = 0.000(kN)地震作用下滑力 = 0.000(kN)坡外静水作用下滑力 = -304.282(kN)。
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。
堤防稳定计算9.1 渗流及渗透稳定计算9.1.1 堤防应进行渗流及渗透稳定计算,计算求得渗流场内的水头、压力、比降、渗流量等水力要素,应进行渗透稳定分析,并应选择经济合理的防渗、排水设计方案或加固补强方案。
9.1.2 土堤渗流计算断面应具有代表性,并应进行下列计算,计算应符合本规范附录E 的有关规定:1 应核算在设计洪水或设计高潮持续时间内浸润线的位置,当在背水侧堤坡逸出时,应计算出逸点的位置、逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。
2 当堤身、堤基土渗透系数大于或等于1×10-3cm/s时,应计算渗流量。
3 应计算洪水或潮水水位降落时临水侧堤身内的自由水位。
9.1.3 河、湖的堤防渗流计算应计算下列水位的组合:1 临水侧为设计洪水位,背水侧为相应水位。
2 临水侧为设计洪水位,背水侧为低水位或无水。
3 洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利的情况。
9.1.4 感潮河流河口段的堤防渗流计算应计算下列水位的组合:1 以设计潮水位或台风期大潮平均高潮位作为临海侧水位,背海侧水位为相应的水位、低水位或无水等情况。
2 以大潮平均高潮位计算渗流浸润线。
3 以平均潮位计算渗流量。
4 潮位降落时对临水侧堤坡稳定最不利的情况。
9.1.5 进行渗流计算时,对比较复杂的地基情况可作适当简化,并应符合下列规定:1 对于渗透系数相差5倍以内的相邻薄土层可视为一层,可采用加权平均的渗透系数作为计算依据。
2 双层结构地基,当下卧土层的渗透系数小于上层土层的渗透系数100倍及以上时,可将下卧土层视为不透水层;表层为弱透水层时,可按双层地基计算。
3 当直接与堤底连接的地基土层的渗透系数大于堤身的渗透系数100倍及以上时,可视为堤身不透水,可仅对堤基进行渗流计算。
9.1.6 渗透稳定应进行下列判断和计算:1 土的渗透变形类型。
2 堤身和堤基土体的渗透稳定。
3 堤防背水侧渗流出逸段的渗透稳定。
9.1.7 土的渗透变形类型的判定,应按现行国家标准《水利水电工程地质勘察规范》GB 50487 的有关规定执行。
某水库均质土坝渗流稳定计算1.渗流允许坡降(J 允)对粉质黏土,可按下式计算:J允(1)(1)/wG n c Kγ--+=式中 G —土粒比重,取2.73;n —土的孔隙率;/(1)n e e =+=0.849 /(1+0.849)= 0.4592;c —土的黏聚力,取7.0 kPa ;w γ—水的重度,取10 kN/m 3;K —安全系数,取2.0。
经计算得J = 0.818。
2.渗流计算方法根据地质勘察报告,坝基部位土层的渗透系数均小于 1.64×10-6cm/s ,属于弱~微透水层,可以认为本工程坝基为不透水地基。
本设计按均质坝、不透水地基、下游无排水设备进行计算,稳定渗流期计算简图如图1:图1 某水库稳定渗流期计算简图(无排水设备)稳定渗流期计算公式如下:221201200020211()(1)2()sin (1ln )(2)()(3)(4)21H H a q kH s H a q ka a s L m a H m m λβλ⎧-+=⎪+⎪⎪+=+⎪⎨⎪=-+⎪⎪=⎪+⎩式中 q —单位渗流量,m 3/s ·m ;k —渗透系数,取坝体平均渗透系数6.43×10-5cm/s (0.0556m 3/d );1H —上游水深,m ; 2H —下游水深,取7.45m ; 1m —上游坡比,取2.0; 2m —下游坡比,取2.0;0a —下游水位以上出逸点高度,m ; β—下游坝坡坡角,sin β=浸润线方程为:2212qy H x k=-渗流计算可采用迭代方法求解,即先假设一个0a 值,然后判断式(1)与式(2)计算结果是否相等。
此方法在手算时比较烦琐,为此,将上述公式进行变换。
先将式(3)、式(4)代入式(1),并令式(1)= 式(2),经化简后成为一单变量0a 的非线性方程,即:2210000100(0.90)0.90()1ln (5)46.4 2.445H a a f a a H a a ⎛⎫-++=-+ ⎪--⎝⎭满足0()0f a =的0a 值即为所求。
(1) 防洪墙段
防洪墙断面渗流及渗透稳定计算采用改进阻力系数法,本次选取渗透系数最大的砂基断面进行计算,桩号1+600.00,该断面临水侧为C25砼埋石挡墙,背水侧为草皮护坡,坡比为1:2,该断面10年一遇设计洪水位为 2.42m ,背水侧无水,基础为粗砂砾砂,渗透系数为k=3⨯10-2cm/s ,允许水力比降为0.2。
其渗流及渗透稳定按照如下公式进行计算。
1)地基有效深度计算
05.0L T e =或 式中:Te ——地基有效深度; Lo ——地下轮廓的水平投影长度; So ——地下轮廓的垂直投影长度。
2)各段水头损失和单宽流量计算
①进出口段阻力系数计算
②内部垂直段阻力系数计算
③水平段阻力系数计算
式中:S ——板桩或齿墙的入土深度;
T——地基透水层深度;
S1、S2——进出口段板桩或齿墙的入土深度。
3)进出口段水头修正计算
式中:β’——阻力修正系数;
T’——板桩另一侧地基透水层深度。
4)出口坡降计算
式中:S’——出口段地下轮廓垂直长度;
ho’——出口段水头损失。
表5-6 渗流计算成果表
许比降[J]=0.2,不能满足渗流稳定要求,需增加截渗墙。
经计算,当截渗墙深入基础深度为1.0m时,单宽流量为0.000078m³/s·m,下游坡出口渗流比降为0.18,小于基础允许比降,满足要求。
堤防渗流稳定计算的探讨及应用摘要:渗透变形是造成堤防在洪水期间险情的主要原因之一,要确保堤防建设的安全运行,就要维护且保障堤防的渗流稳定性。
本文针对堤防渗流稳定计算展开分析探讨,分析了不同的建设工程对堤防渗流稳定性的影响,并以某工程为例,进行应用的探析。
关键词:堤防渗流;渗流稳定;计算;应用;达西定律前言渗流问题会出现在多种工程中,影响着工程的质量,比如土建工程、水利工程、地质工程等,其中水利工程中研究的渗流,主要针对地表下的土壤以及地表人工堆砌的土体建筑物中的渗流情况。
普遍都是在河道或者渠道上面修建水工建筑物,以土石坝,堤防最为常见,当建筑物修建完成之后,由于某些原因会造成渗流问题,建筑物或者土质地基会受到不良影响。
因此,务必要重视渗流稳定的计算。
1.影响堤防渗流稳定的因素⑴堤防渗流稳定受到穿堤建筑物的影响穿堤建筑物的修建一般都伴随着堤防局部的开挖回填,且穿堤建筑物施工结束后,建筑物与堤防之间的接触面往往最易产生渗漏通道,渗流沿着接触面逐渐将土体颗粒冲出堤防外,最终造成渗透破坏,堤防就会出现沉降和变形的情况,并且接触冲刷的发展速度往往较快,对堤防的威胁很大,严重时会造成堤防溃堤。
⑵堤防渗流稳定受到跨河堤建筑物影响在跨河桥梁建筑工程中,要跨越河流两侧的堤防,因为桥墩所埋的桩基基础相对较深,土体会受到其扰动影响而导致易透水层的出现,且桩基施工的过程中所出现的震动,也会影响到土体的结构稳定性,因此桩周容易发生绕桩渗流,特别在土质较为松软的区域受到跨河建筑物的影响更加明显,要引起重视。
⑶堤防渗流稳定受到挖掘堤防后基坑的影响建设取水泵房及取水井等建筑物的时候,普遍情况下都会在堤后挖掘基坑降水。
在汛期的时候,基坑内的低水位和堤防迎水面的水位之间所出现的水头差较大,明显提高了堤防两侧的水力坡度,使堤防的稳定性受到影响[3]。
所以,针对堤防后进行基坑挖掘的时候,要分析堤防和堤基的渗流情况,及堤防边坡的稳定性,并采取相应的工程防治措施。
赤峰市红山区城郊乡防洪工程
5.6稳定计算
5.6.1渗流及渗透稳定计算
1)渗流分析的目的
(1)确定堤身浸润线及下游逸出点位置,以便核算堤坡稳定。
(2)估算堤身、堤基的渗透量。
(3)求出局部渗流坡降,验算发生渗透变形的可能。
概括以上分析,对初步拟定的土堤剖面进行修改,最后确定土堤剖面及主渗,排水设备的型式及尺寸。
2)渗流分析计算的原则
(1)土堤渗流分析计算断面应具有代表性。
(2)土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》(GB50286-981)第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。
3)渗流分析计算的内容
(1)核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置,当在背水侧堤坡逸出时,应计算出逸点位置,逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。
(2)当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时,应计算渗流量。
(3)设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。
4)堤防渗流分析计算的水位组合
(1)临水侧为设计洪水位,背水侧为相应水位。
(2)临水侧为设计洪水位,背水侧无水。
(3)洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。
5)渗透计算方法
堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》(GB50286-98)附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。
6)土堤渗流分析计算
计算锡泊河左岸(0-468)横断面,堤高 5.05米(P=2%),半支箭左岸(0+302.25)横断面,堤高6.46米(P=2%),该两段堤防均属于 2级堤防,堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。
采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式:
T
H L T
H H D 88.0m k q q 11210
++-+=)( (E.3.1)
H m m b 121+-+=)(H H L (E2.1-3)
111
1
2m m H L +=
∆ (E2.1-4) 当K≤k 0时
h 0=a+H 2=q÷⎭
⎬⎫⎩⎨
⎧+++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++∙T H a m T K H a m H m m K 44.0)(5.0)5.0()5.0(1220222
22
+H 2 ……………(E.3.2-2) 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定
X=k·T '0q h y -+k '
22
2q h y - ……………(E.3.2-6)
式中:q'= )(021112
0211
m 2m 2k h m H L h H -++-+02110
10m k h m H L h H T -+-(E.3.2-7)
k ——堤身渗透系数; k 0——堤基渗透系数;
H 1——水位到坝脚的距离(m ); H 2——下游水位(m ); H ——堤防高度(m );
q ——单位宽度渗流量(m 3/s·m ); m 1——上游坡坡率,m 1=3.0;
m2——下游坡坡率,m2=3.0;
b——坝体顶部宽度6.0m;
h0——下游出逸点高度(m);
锡伯河采用数据列表如下:
正常工况锡伯河渗流计算结果表
锡伯河防洪堤筑堤土为低液限粉土,基础为砂砾基础,强透水地基,堤身部分为相对不透水层,基础和堤身渗透系数相差100倍以上,下游无水,经计算堤身和堤脚无无出逸点,渗流稳定。
半支箭防洪堤计算结果如下:按照《堤防工程设计规范》E.7.1中说明地基中表层土透水性较强,两层的渗透系数之比大于100即可称为双层地基,计算得知越流系数为0.008,本设计筑堤土了为低液限粉土,基础为砂砾基础,强透水地基,堤身部分为相对不透水层,下游无水,经计算堤身和堤脚无无出逸点,渗流稳定。
(采用公式为0
101
k k T T A (T 1为弱透水层厚度,T 0为强透水层厚度)
范文范例.指导参考
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7、抗滑稳定计算 计算方法:
此堤防的稳定计算分析采用理正边坡稳定分析系统,选用复杂土层土坡稳定计算,采用碾压式土石坝设计规范,分别考虑了稳定渗流期,施工期,水位降落期三种情况。
采用圆弧滑动法,根据实际情况考虑了地震烈度7度,计算方法采用简化毕肖普法,自动搜索最危险滑裂面,求得最小安全系数。
在计算过程中,根据大坝的实际情况输入土坝的重度和饱和重度,粘聚力,内摩擦角,考虑了孔隙水压力,采用近似方法计算,不考虑渗透力的作用。
计算成果表见下面。
以下为计算过程中采用的公式: 简化毕肖普法:(1)施工期的安全因数:
[]∑∑⎭
⎬⎫⎩
⎨
⎧-+=β
φφθ
sin 1
')1('W tg m tg B W b C K (有效应力法) (5.1-24)
[]∑
∑⎭⎬
⎫⎩⎨⎧+=βφθsin 1W m Wtg b C K u u (总应力法) (5.1-25)(2)水库降落
期的总应力法:
[]∑
∑⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+=βφθsin 1)(W m tg b u W C K cu
i cu (5.1-26)
(3)稳定渗流期或水库水位降落期有效应力法
[]∑∑+⎭⎬⎫
⎩⎨⎧-+++=βφγθsin )(1'))21(('2
1W W m tg ub Zb W W b C K w
(5.1-27)
式中:
b 条块宽度;
W 条块实重,W=W1+W2+rwZb ;
W1在坝坡外水位以上的条块实重;
W2 在坝坡外水位以下的条块浮重;
Z 坝坡外水位高出条块底面中点的距离;
Ui 水库水位降落前坝体中的孔隙压力;
U 稳定渗流期或水库降落期坝体或地基中的孔隙压力;
β条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角。
C’'φ施工期有效应力法中粘性土的强度指标
C u uφ施工期总应力法中的土的强度指标。
C cu,cu
φ稳定渗流期和水库水位降落期中的土的强度指标。
锡伯河堤防稳定计算成果表
安全系数符合规范要求,坝体稳定。
通过以上计算,根据《堤防工程设计规范》(GB 50286-98),两道堤防均属2级,抗滑稳定安全系数正常运用条件k允=1.25,非常运用条件Ⅰk允=1.15,由成果知上游各个工况的稳定安全系数均在允许范围内的安全系数,堤防稳定。
堤防上下游坡稳定计算简图如前页。
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