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土石坝边坡稳定可靠度分析与设计陈向阳摘要：本文通过列举实例分析水库水利工程土石坝边坡失稳的原因，对其可靠性要求和基本的方法进行研究与探讨，最终确定设计方案，以供参考。
关键词：土石坝边坡；稳定可靠度；设计方案在所有结构工程领域，采用可靠度理论与方案进行分析与设计已经成为了当前的一种趋势，而关于《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》的可靠度理论已经在很多混凝土结构、混凝土重力坝等项目结构中得到广泛应用，但在土石坝工程中应用成功案例并不多，必须加大力度提高大坝安全度。
1.水利工程情况简述某水库水利工程土石坝是一个小型的水库，坝高近30m，总的库容量为125万立方米。
其边坡稳定性状况如下：岩体主要为薄层状与中厚层状的砂质泥岩，岩层产状较为平缓，在开挖基坑的过程中形成边坡，表现为切向坡。
泥岩和砂质泥岩都属于浅表层网状风化，局部还有因为风化而剥落的情况，与之相对的左右坝肩岩石则具有很好的稳定性。
根据《水利水电工程施工组织设计规范》的相关标准与规定，坝前拦洪库容不超过0.1亿立方米，在施工过程中的坝体临时度汛洪水标准，土石坝坝体施工过程中的度汛标准则是20年~50年一遇洪水。
由于这个水库水利工程整体的规模不大，所以可以取其中较低的值，为20年一遇洪水当作其施工过程度汛洪水标准，流量接近60立方米每秒。
2.土石坝边坡失稳的原因分析土石坝出现滑坡的情况主要由于岩石土体的位置出现了剪切式的破坏而导致，在经过现场的科学测试以及试验得出结果，滑动面平均剪力和岩土体抗剪的强度是一样的，于是就出现滑动破坏的情况，即滑坡现象产生。
根据滑坡产生的机理可知，滑坡影响主要因素是滑动力和抗滑力，如果抗滑力保持不变，那么在增加滑动力超过抗滑力以后，滑坡现象就会立刻发生，而如果滑动力保持不变，那么减少抗滑力到接近滑动力的过程中，滑坡的情况也会出现[1]。
土石坝滑坡的情况是很多因素共同作用产生的结果，是一种失稳破坏现场的滑坡情况，且通常涉及因素非常复杂。
尾矿库渗流稳定分析中的水文参数测量与获取方法尾矿库是矿山废弃物的储存地，其中包含大量的水。
在尾矿库的管理和安全中，水文参数的测量和获取是非常重要的。
水文参数的准确测量和获取能够帮助我们了解尾矿库的渗流特性，为其渗流稳定分析提供基础数据。
下面将介绍一些常用的水文参数测量和获取方法。
1. 渗透率（Permeability）渗透率是尾矿库渗流中的重要参数之一，用于描述介质对液体渗透的难易程度。
测量尾矿库的渗透率可以采用不同的方法，如现场试验和室内实验。
现场试验是测量尾矿库渗透率的最直接方法之一。
它通常使用渗流试验设备，在不同的地点和深度进行试验，通过测量渗流量和流速等参数，计算出渗透率。
现场试验具有实时性和直接性的优势，但受现场条件的限制，需要在尾矿库进行试验。
室内实验是另一种测量尾矿库渗透率的方法。
它通常使用试验箱或试验管，通过对尾矿样品施加一定的压力和温度条件，测量渗流量和压力差，计算出渗透率。
室内实验相较于现场试验更加便捷，可以控制实验条件进行多次试验，获得更准确的渗透率数据。
2. 孔隙度（Porosity）孔隙度是尾矿库介质中孔隙体积与总体积之比，用于描述介质的孔隙性质。
孔隙度的测量可以采用不同的方法，如物理实测和样品分析。
物理实测是一种常见的孔隙度测量方法。
通过测量尾矿样品的体积和干重，以及孔隙部分的体积，计算孔隙度。
物理实测方法简单可行，适用于大部分尾矿库样本。
样品分析是另一种常用的孔隙度测量方法。
通过对尾矿样品进行分析，例如气体吸附法和水浸法，可以间接计算出孔隙度。
样品分析方法对于不同类型的尾矿样品有一定要求，但可以提供更精确的孔隙度数据。
3. 饱和度（Saturation）饱和度是尾矿库介质中水分占总孔隙体积的比例，用于描述介质中水的含量。
测量尾矿库的饱和度可以采用不同的方法，如电阻法和核磁共振法。
电阻法是一种简单有效的饱和度测量方法。
通过在尾矿样品上施加电流，测量电阻的变化，从而计算出饱和度。
尾矿库渗流稳定分析的前期数据采集与处理尾矿库渗流稳定分析是尾矿库管理和环境保护中的重要工作之一。
为了保证尾矿库的渗流安全稳定，需要进行前期数据的采集与处理工作。
本文将重点介绍尾矿库渗流稳定分析中所需的前期数据采集与处理方法。
一、前期数据采集1. 雨量数据采集雨量是尾矿库渗流的一个重要影响因素，需采集相关的雨量数据。
首先应选择合适的采集点位，并安装雨量计、数据记录仪等设备进行监测。
采集的数据包括降雨量、持续时间、频率等多个指标。
2. 地下水位数据采集地下水位的变化对尾矿库渗流有着重要影响，因此需要采集地下水位数据。
选取合适的地下水观测井，安装水位测量器具，并定期记录地下水位高程数据。
同时，要注意选择代表性井点，避免人为因素干扰数据的准确性。
3. 土壤水分数据采集土壤水分影响尾矿库附近的渗流条件，因此需要采集土壤水分数据。
选择合适的采集点位和深度，使用土壤水分探针等设备进行监测。
采集的数据包括土壤含水量、饱和度等指标。
4. 断层及裂隙数据采集尾矿库周边的断层及裂隙是渗流的主要通道之一，因此需要采集相关数据。
通过地质勘探方法，钻探取样或使用地质雷达等设备，获得断层和裂隙的位置、延伸情况、断裂面的倾角等信息。
二、前期数据处理1. 数据清洗与验证采集到的数据需要进行清洗与验证，确保数据的准确性和完整性。
排除异常数据点，检查数据是否连续、准确，如存在问题，需要重新采集或进行数据修正。
2. 数据时空插值在数据处理中，有时会遇到缺失值或不连续的情况，需要进行数据的时空插值。
插值方法可以采用Kriging插值、反距离权重插值等，将缺失或不连续的数据填充补全。
3. 数据统计与分析对采集得到的数据进行统计与分析，包括计算平均值、标准差、相关系数等指标，以研究不同数据之间的关系和趋势。
通过数据分析，可以为后续的渗流稳定评估提供参考依据。
4. 数据可视化采集到的数据结合统计和分析结果，可以进行可视化处理，例如绘制散点图、折线图、趋势图等。
土质边坡渗流、稳定分析系统用户使用手册（V 1.0测试版）中国水利水电科学研究院长沙远盛科技有限公司2013-08一、功能概述本系统分为三部分：前处理、核心计算、后处理。
目标为：用户能应用该系统对土质边坡渗流、稳定分析项目进行建模，快捷地输入边坡参数、水位、材料信息、震级等各项计算参数；系统半自动、自动进行单元网格划分；系统进行土质边坡或土坝渗流计算，稳定分析；系统自动生成设计报告并批量生成设计成果图。
二、编制原理1编制依据（1）《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）（2）《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）（3）《堤防工程设计规范》（ GB 50286-98）（4）《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)（5）《碾压式土石坝设计规范》（DL/T 5395-2007）（6）《渗流计算原理及应用》顾慰慈编著中国建材工业出版社 2000.08（7）《渗流数值计算与程序应用》毛昶熙段祥宝主编河海大学出版社 1999.01（8）《土质边坡稳定分析--原理.方法.程序》陈祖煜著中国水利水电出版社 2003年2计算参数采用的单位该系统中如无特别说明，高程、几何尺寸的单位均为米；力的单位为kN；弯矩单位为kN·m；材料容重的单位为kN/m3；应力的单位为kN/m2。
3坐标系x轴以水平指向坝体下游为正；y轴以竖直向上为正；转角以x轴正方向为起点，逆时针为正。
进行应力、稳定分析时，取坝体纵向单位长度的坝段为计算单元进行分析。
4波浪爬高计算4.1年最大风速年最大风速系指水面上空10m高度处10min平均风速的年最大值；对于水面上空z（m）处的风速，应乘以表2.4-1中的修正系数K z后采用。
陆地测站的风速，应参照有关资料进行修正。
表2.4-1风速高度修正系数4.2风区长度（有效吹程）按下列情况确定：1）当沿风向两侧的水域较宽时，可采用计算点至对岸的直线距离；2）当沿风向有局部缩窄且缩窄处的宽度b小于12倍计算波长时，可采用5倍b为风区长度，同时不小于计算点至缩窄处的直线距离；3）当沿风向两侧的水域较狭窄或水域形状不规则、或有岛屿等障碍物时，可自计算点逆风向做主射线与水域边界相交，然后在主射线两侧每隔7.5°做一条射线，分别与水域边界相交。
西华大学上机实验报告一、实验目的通过上机实验，掌握一种工程实践中常用的坝坡（或边坡）稳定分析软件的应用方法。
二、实验内容或设计思想根据指导老师提供的面板堆石坝或土石坝相关工程资料，应用理正边坡软件对坝坡进行稳定分析验证，并对实验结果进行分析。
三、实验环境与工具实验平台：Windows 系统操作平台。
软件：理正。
四、实验过程或实验数据1.工程名称：普定水库—混凝土面板堆石坝上游边坡稳定分析2.坝型：混凝土面板堆石坝3.坝体分区简述如下：3.1 面板：由于面板取值相对较小，故在本次实验过程中不考虑其对工程稳定性的影响。
3.2 反滤层：位于心墙上下游两侧。
每个反滤层区其坝顶宽度为23.5m，坝底宽度为23.5m。
3.3 过渡区：位于心墙反滤层上下游两侧。
每个过渡区其坝顶宽度为20m，坝底宽度为74.5m。
3.4 上游堆石区：其坝顶宽为0m，坝底宽为636m，其相对密度为0.85，堆石骨料已经剔除特大石。
3.5 下游堆石区：其坝顶宽为32m，坝底宽为714m，其相对密度为0.85，堆石骨料已经剔除特大石。
3.6戗堤、排水棱体：由于其对工程的稳定性较小，故在本次实验过程中也不考虑其对工程稳定性的影响。
4.详细记录实验过程内容，以及操作过程中出现的问题及解决方法：在给定的软件基础上，输入相关的参数，便可以快速地计算结果，对坝体的边坡稳定进行分析。
5.详细记录程序操作步骤、数据及过程：5.1 根据老师给的具体工程图纸用CAD将坝体的轮廓图描绘出来，并分好区域，并保存为.dfx的文件类型，最终生成如下图形：5.2运行理正软件，并将上图导入软件中，其运行结果如下图：5.3输入基本参数，因为是面板堆石坝所以滑裂面的形状选择的是折线形滑面；考虑地震烈度为7级；土条宽度选择1m。
其运行结果如下图所示5.4 输入坡面参数，由于不考虑过多的超载个数，所以只考虑坝顶超载值选择1个，运行结果如下图所示：5.5输入土层参数取粘聚力、内摩擦角、重度、饱和重度的值如下图所示：5.6输入水面参数，其结果如下图所示：5.7由于不考虑加筋，所以加筋参数不必进行改动和输入。
远盛水工计算说明书(总55页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第六章计算菜单组结构及简介计算的菜单结构如图3-1所示。
图 6-1 菜单结构功能简介:计算菜单组提供了很多方便工程师计算的实用工具，同时把计算得结果绘制出来，把许多重复繁琐的操作交给程序处理，简化了很多设计中常用的操作步骤。
菜单组各命令详细说明一、桁架计算117[命令]：HJJS[菜单位置]：计算桁架计算功能：对各种桁架结构进行内力计算并绘制轴力图和变形图，同时生成计算书。
您使用AutoCAD的命令绘制出如图所示桁架结构的单线图以后，即可对该桁架结构进行计算。
桁架单线图须以毫米为单位绘制。
在“基本工具”菜单列的“初始设置”中将“出图比例”和“绘图比例”进行正确设置，出图比例除以绘图比例的比值等于单线图的缩放比例。
例如，如果一根梁的实际长度为2000mm，而您在CAD上绘制长度为20单位长，也就是说，图形相对结构缩小了20/2000倍。
那么，如果您设置出图比例为1，则须设置绘图比例＝2000/20×1＝100；如果您设置出图比例为2，则须设置绘图比例＝2000/20×2＝200。
桁架单线图执行此命令，弹出如图所示对话框。
桁架计算主对话框在“工程”菜单列点击“新建”，按照程序要求输入工程名“桁架计算例题一”，此时就创建了一个桁架计算工程。
点击“节点处理”菜单列中“添加节点”，程序将自动在单线图中线段的顶点和交点位置添加节点。
点击“节点设置”，可以对图中的节点大小和颜色进行调整。
如果在某些交点位置不需要节点，请执行“删除节点”将这个节点删除，而不要使用“erase”命令直接删除。
点击“编号”中“杆件、节点编号”，选择桁架结构的所有单线图和节点，程序将自动对杆件和节点进行编号。
点击“材料库”中“定义材料库”，将弹出如图所示对话框。
118材料库管理在图中右侧录入框中输入适当的数值后，点击“入库”，则将这种名为“bar”的材料存入材料库；如果该桁架中有几种不同截面积或材质的材料，则可以分别定义不同的材料名，并存入材料库。
重力坝辅助设计系统用户使用手册（V 1.0测试版）中国水利水电科学研究院长沙远盛科技有限公司2012-09一、功能概述本系统分为三部分：前处理、核心计算、后处理。
用户能应用该系统对重力坝项目进行建模，快捷地输入大坝断面尺寸、水位、材料、地质信息、震级等各项计算参数；系统自动完成重力坝的应力计算、稳定分析等，并对设计参数进行优化；系统最终生成设计报告并批量生成设计图。
系统提供材料力学法和有限单元法等两种方法，在各种水位条件、不同荷载组合情况下进行重力坝的坝体断面设计和稳定分析。
二、编制原理1、编制依据（1）《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）（2）《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）（3）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）（4）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）（5）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252）（6）《重力坝设计》潘家铮水利电力出版社1987年2、计算参数采用的单位该系统中如无特别说明，高程、几何尺寸的单位均为米；力的单位为kN；弯矩单位为kN·m；材料容重的单位为kN/m3；应力的单位为kN/m2。
3、坐标系x轴以水平指向坝体下游为正；y轴以竖直向上为正；转角以x轴正方向为起点，逆时针为正。
进行应力、稳定分析时，取坝体纵向单位长度的坝段为计算单元进行分析。
4、作用力计算作用在坝上的荷载分为基本荷载和特殊荷载，分列如下：4.1 基本荷载1）坝体及其上永久设备自重；2）正常蓄水位或设计洪水位时大坝上、下游面的静水压力（选取一种控制情况）；3）扬压力；4）淤沙压力；5）正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力；6）冰压力；7）土压力；8）设计洪水位时的动水压力；9）其他出现机会较多的荷载。
4.2 特殊荷载10）校核洪水位时大坝上、下游面的静水压力；11）校核洪水位时的扬压力；12）校核洪水位时的浪压力；13）校核洪水位时的动水压力；14）地震荷载；15）其他出现机会很少的荷载。
基于ANSYS的土石坝渗流与稳定分析研究的开题报告一、研究背景和意义土石坝是一种重要的水利工程结构，其安全稳定性直接关系到人们的生命财产安全和社会经济发展。
而渗流问题是土石坝安全稳定性研究的重要内容之一。
在土石坝工程设计、施工和运行过程中，渗流问题一直是困扰工程师的难题，如何在渗流对土石坝安全稳定性产生影响的情况下，保证土石坝的安全运行是当前亟需解决的问题。
本研究利用ANSYS软件，通过有限元数值模拟方法，研究土石坝内部的渗流分析及土石坝的稳定性分析，旨在探讨土石坝渗流及其对稳定性的影响规律，为土石坝设计、施工和运行提供技术支撑和依据。
二、研究内容和方法本研究的主要内容有两个方面：一是土石坝内部渗流模拟及分析；二是土石坝稳定性分析。
具体通过以下步骤实现：1. 确定研究对象：本研究以某一具体土石坝为研究对象，对其渗流分析及稳定性进行模拟和分析。
2. 建立土石坝模型：根据实际情况建立土石坝三维有限元模型，包括坝体、坝基、边坡等，考虑土、石材料的物理力学特性。
3. 渗流模拟：对建立的土石坝模型进行渗流模拟，通过ANSYS中的多孔介质渗流模型，对土石坝内部流场进行数值计算和分析。
4. 渗流分析：根据渗流模拟结果，分析产生渗流的原因，判断坝体、坝基是否产生渗漏现象，并分析渗漏现象的破坏机理。
5. 稳定性分析：根据建立的土石坝模型，通过ANSYS有限元分析软件对土石坝的稳定性进行数值计算，分析坝体的变形、破坏状况，确定安全系数，预测土石坝的破坏条件。
三、预期成果和意义本研究通过ANSYS软件，对土石坝内部的渗流分析及稳定性分析进行研究，预期取得以下成果：1. 对土石坝内部渗流模拟及分析技术的研究与应用，提高土石坝设计、施工和运行的水平，为工程师在实际工程中提供技术支撑和依据；2. 对土石坝安全稳定性分析方法的探究和应用，为土石坝的安全设计和管理提供科学依据，提高工程的安全性和经济效益；3. 深入了解土石坝渗流及其对稳定性的影响规律，为水工、环境等领域的科研人员提供参考，促进相关学科的发展。
中小型土石坝渗流数值模拟及边坡稳定分析的开题报告项目背景：土石坝是一种常见的水利工程，它可以用于水库、堰塞湖等水利项目的建设。
在土石坝的设计和施工过程中，关键问题之一是水流渗透和边坡稳定性问题。
目前，渗透和稳定性问题的解决主要依靠实验方法和经验公式，但这种方法具有显著的局限性，难以准确反映实际情况，同时也存在一定的安全隐患。
因此，使用数值模拟方法进行土石坝的渗流与稳定性分析具有重要意义。
项目目标：本项目旨在开展中小型土石坝的渗流数值模拟及边坡稳定分析研究，主要包括以下目标：1. 建立土石坝的数值模型，模拟其渗流过程，利用数值模拟分析渗流场的分布规律及影响其渗透性的因素；2. 建立土石坝的边坡稳定数值模型，定量分析各影响因素对边坡稳定性的影响，提出具有实际意义的设计建议；3. 讨论模拟结果的准确性和可靠性，并进行实际应用举例。
研究方法：1. 采用有限元方法建立土石坝水流渗透数值模型，利用COMSOL软件进行模拟，分析土石坝的渗透性能，分析水流压力、渗流速度等参数的分布规律。
2. 采用有限元分析方法建立土石坝的边坡稳定模型，考虑各种影响因素，如地下水位、土层性质、渗透性等，采用ANSYS或FLAC3D软件进行模拟，分析数值模拟结果并提出边坡稳定性设计建议。
3. 通过现场实测数据进行模拟结果的验证，检验模型的准确性和可靠性，并进行实际应用举例。
研究成果：1. 中小型土石坝渗透性能数值模拟研究报告。
2. 中小型土石坝边坡稳定性分析研究报告。
3. 一份数值模拟实验报告，包括实测数据分析结果和模拟数据分析结果对比。
4. 一份可靠性分析报告，包含模型的准确性、可靠性和实用性评价。
5. 一份工程应用举例报告，说明研究成果在实际工作中的应用价值。
项目计划：1. 前期研究（2周）：文献调研，建立数值模型框架，制定方案。
2. 中期研究（6周）：建立数值模型，进行模拟计算，分析结果并作出评价。
3. 后期整理（2周）：整合模拟结果并撰写报告。
土质边坡渗流、稳定分析系统用户使用手册（V 1.0测试版）中国水利水电科学研究院长沙远盛科技有限公司2013-08一、功能概述本系统分为三部分：前处理、核心计算、后处理。
目标为：用户能应用该系统对土质边坡渗流、稳定分析项目进行建模，快捷地输入边坡参数、水位、材料信息、震级等各项计算参数；系统半自动、自动进行单元网格划分；系统进行土质边坡或土坝渗流计算，稳定分析；系统自动生成设计报告并批量生成设计成果图。
二、编制原理1编制依据（1）《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）（2）《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）（3）《堤防工程设计规范》（ GB 50286-98）（4）《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)（5）《碾压式土石坝设计规范》（DL/T 5395-2007）（6）《渗流计算原理及应用》顾慰慈编著中国建材工业出版社 2000.08（7）《渗流数值计算与程序应用》毛昶熙段祥宝主编河海大学出版社 1999.01（8）《土质边坡稳定分析--原理.方法.程序》陈祖煜著中国水利水电出版社 2003年2计算参数采用的单位该系统中如无特别说明，高程、几何尺寸的单位均为米；力的单位为kN；弯矩单位为kN·m；材料容重的单位为kN/m3；应力的单位为kN/m2。
3坐标系x轴以水平指向坝体下游为正；y轴以竖直向上为正；转角以x轴正方向为起点，逆时针为正。
进行应力、稳定分析时，取坝体纵向单位长度的坝段为计算单元进行分析。
4波浪爬高计算4.1年最大风速年最大风速系指水面上空10m高度处10min平均风速的年最大值；对于水面上空z（m）处的风速，应乘以表2.4-1中的修正系数K z后采用。
陆地测站的风速，应参照有关资料进行修正。
表2.4-1风速高度修正系数4.2风区长度（有效吹程）按下列情况确定：1）当沿风向两侧的水域较宽时，可采用计算点至对岸的直线距离；2）当沿风向有局部缩窄且缩窄处的宽度b小于12倍计算波长时，可采用5倍b为风区长度，同时不小于计算点至缩窄处的直线距离；3）当沿风向两侧的水域较狭窄或水域形状不规则、或有岛屿等障碍物时，可自计算点逆风向做主射线与水域边界相交，然后在主射线两侧每隔7.5°做一条射线，分别与水域边界相交。
如图2.4-1所示，记D 0为计算点沿主射线方向至对岸的距离，D i为计算点沿第i条射线至对岸的距离，αi为第i条射线与主射线的夹角，αi=7.5i(一般取i=±1、±2、±3、±4、±5、±6)，同时令α0=0,则等效风区长度D可按下式计算：（2.4-1）图2.4-1 等效风区长度计算示意4.3风区内的水域平均深度风区内的水域平均深度一般可通过沿风向作出地形剖面图求得，其计算水位应与相应设计状况下的静水位一致。
4.4波浪要素计算1．宜根据拟建水库的具体条件，按下述三种情况计算波浪要素：1）平原、滨海地区水库，宜按莆田试验站公式计算：（2.4-2）（2.4-3）式中：hm ——平均波高，m；Tm ——平均波周期，s；W ——计算风速，m/s；D ——风区长度，m；Hm ——水域平均水深，m；g ——重力加速度，9.81m/s 2。
2）丘陵、平原地区水库，宜按鹤地水库公式计算（适用于库水较深、W＜26.5m/s及D ＜7.5km）：（2.4-4）（2.4-5）式中：h2%——累积频率为2%的波高，m；L m——平均波长，m。
3）内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于W＜20m/s及D ＜20km）：（2.4-6）（2.4-7）式中：h——当gD/W2=20～250时，为累积频率5%的波高h 5%；当gD/W2=250～1000时，为累积频率10%的波高h 10%。
2．累积频率为P（%）的波高h p与平均波高的关系可按表2.4-2进行换算。
表2.4-2累积频率为P（%）的波高与平均波高的比值3．有效波高hs可取累积频率为14%的波高h 14%。
4．风壅水面高度可按下式计算：（2.4-8）式中e ——计算点的风壅水面高度，m；K ——综合摩阻系数，可取K＝3.6×10-6；W ——设计风速，按计算波浪的风速确定；D ——风区长度，m；β——风向与垂直于堤轴线的法线的夹角，度。
5．设计波浪爬高值应根据工程等级确定，1级、2级和3级坝采用累积频率为1%的爬高值R 1%，4级和5级坝采用累积频率为5%的爬高值R5%。
6．正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按式2.4-9、式2.4-10或有关规定计算：1）当m＝1.5～5.0时，可按下式计算：（2.4-9）式中：R m——平均波浪爬高，m；K△——斜坡的糙率及渗透性系数，根据护面类型按表2.4-3确定；K w——经验系数，根据表2.4-4确定；2）当m≤1.25时，可按下式计算：(2.4-10)式中R0--无风情况下，光滑不透水护面(K△＝1)、h m＝1m时的爬高值(m)，可按表2.4-5确定。
表2.4-3斜坡的糙率及渗透性系数K△护面类型K△光滑不透水护面(沥青混凝土) 1.0混凝土及混凝土板护面0.9草皮护面0.85～0.90砌石护面0.75～0.80抛填两层块石(不透水基础) 0.60～0.65抛填两层块石(透水基础) 0.50～0.55四脚空心方块(安放一层) 0.55四脚锥体(安放二层) 0.40扭工字块体(安放二层) 0.38表2.4-4 经验系数K VV/gd≤1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 ≥5 K V 1 1.02 1.08 1.16 1.22 1.25 1.28 1.30表2.4-5 R0值m＝ctga 0 0.5 1.0 1.25 R0 1.24 1.45 2.20 2.503）当1.25＜m＜1.5时，可由m＝1.5和m＝1.25的计算值按内插法确定。
7．带有平台的复合斜坡堤(图2.4-2)的波浪爬高，可先确定该断面的折算坡度系数me，再按坡度系数为me的单坡断面确定其爬高。
折算坡度系数me可按下列公式计算：1）当△m＝(m下-m上)＝0，即上下坡度一致时：(2.4-11)(2.4-12) 2）当△m＞0，即下坡缓于上坡时：(2.4-13)3）当△m＜0，即下坡陡于上坡时：(2.4-14)式中m上、m下——分别为平台以上、以下的斜坡坡率；d W——平台上的水深(m)，当平台在静水位以上时取正值；平台在静水位以下时取负值(图2.4-2)。
d W表示取绝对值；B--平台宽度(m)；L--波长(m)。
注：折算坡度法适用于m上＝1.0～4.0，m下＝1.5～3，d W/L＝-0.067～＋0.067，B/L≤0.25的条件。
图2.4-2带有平台的复合斜坡堤8．当来波波向线与堤轴线的法线成β角(度)时，波浪爬高应乘以系数Kβ，当堤坡坡率m≥1时，Kβ可按表2.4-6确定。
表2.4-6系数Kββ(度) ≤15 20 30 40 50 60 Kβ 1 0.96 0.92 0.87 0.82 0.76 9．对1、2级堤防或断面形状复杂的复式堤防的波浪爬高，宜通过模型试验验证。
10．如图2.4-3所示作用在坡度系数为1.5～5.0的坝坡护面板上的波浪压力，可按式2.4-15、式2.4-16计算：1）最大压力强度(2.4-15)(2.4-16)式中：Pz ——最大压力强度，kN/m2；K p——频率换算系数，取1.35；K2——系数，按表2.4-7确定；K3——浪压力相对强度系数，按表2.4-8确定；h s——有效波高，m。
图2.4-3坝坡护面板上的波浪压力表2.4-7系数K2表2.4-7 浪压力相对强度系数系数K32）最大压力强度作用点距水面的距离Zz(2.4-17)(2.4-18)(2.4-19)当计算Zz < 0时，取Zz＝０。
3）斜面上各计算点到点Z的距离(2.4-20)4）波浪作用区域的上限Zo等于设计累计频率下的波浪爬高Rp。
5渗流计算原理5.1渗流计算包括以下内容：1、确定坝体浸润线及其下游逸出点的位置，绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图；2、确定坝体与坝基的渗流量；3、确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降；4、确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置或孔隙压力；5、确定坝肩的等势线、渗流量和渗透比降。
5.2渗流计算的水位组合：1、上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；2、上游设计洪水位与下游相应的水位；3、上游校核洪水位与下游相应的水位；4、库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。
5.3本计算程序根椐压力和渗流边界条件，利用达西定律计算二维渗流问题中的压力和流网，在这里稳定渗流的微分方程转变成有限元中的方程。
渗流控制方程表达为下式的二维微分方程式：∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂xKHx xKHy yKHx yKHyxx xy xy yy()()()()+++=0(2.5-1)其中K xx, K xy ,K yy为不同方向的渗透系数x、y为坐标方向H为势函数，定义为压力和水头之和H=Y+P/γw这个方程为稳定渗流，适用于非均质和各向异向介质，可简化为均质和各向同向渗流的情况；5.4分析过程中第一步是选择所研究问题的有限元离散方法：三角形或四边形单元。
由于是常应变单元，但采用三角形单元时，结点3与结点4重和。
图2.5-1 单元结点编码与面号6稳定计算原理6.1稳定计算程序依据规范《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)编写。
6.2土石坝设计条件土石坝设计条件根据所处的工作状况和作用力的性质分为：1、正常运用条件1）水库水位位于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位的稳定渗流期；2）水库水位在上述范围内经常性的正常降落；3）抽水蓄能电站的水库水位的经常性变化和降落。
2、非常运用条件Ⅰ1）施工期；2）校核洪水位有可能形成稳定渗流的情况；3）水库水位的非常降落，如自校核洪水位降落、降落至死水位以下，以及大流量快速泄空等。
3、非常运用条件Ⅱ正常运行条件遇地震。
6.3土石坝稳定计算工况土石坝施工、建成、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（包括竣工时）、稳定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震四种工况，应计算的内容分别如下：1、施工期的上、下游坝坡；2、稳定渗流期的上、下游坝坡；3、水库水位降落期的上游坝坡；4、正常运用遇地震的上、下游坝坡。
6.4应力计算情况1、土石坝各种计算工况，土体的抗剪强度均应采用有效应力法按下式计算：2、粘性土施工期同时应采用总应力法按下式计算：3、粘性土库水位降落期期同时应采用总应力法按下式计算：6.5非线性应力计算情况粗粒料非线性材料的抗剪强度指标按下式计算：6.6孔隙压力1、粘性填土或坝基土中某点在施工期的起始孔隙压力uo按下式计算：2、稳定渗流期坝体和坝基中的孔隙水压力，根据流网确定。
