大坝渗流稳定计算过程

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'= ）（0211120211m 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。

重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种坝体的防渗处理重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种不同坝体的防渗处理摘要：分析重⼒坝、⼟⽯坝、拱坝出现渗漏原因，采取相应措施⼀、重⼒坝渗漏分析与防渗处理⼀）、重⼒坝渗漏分析1、重⼒坝是⽤浆砌⽯(grouted rubble)或者混凝⼟(concrete)材料建筑⽽成的挡⽔建筑物，其剖⾯⼀般做成上游⾯近于垂直的三⾓形断⾯，主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的接触⾯产⽣抗剪强度或者摩擦⼒，来抵抗⽔库的⽔平推⼒，以达到稳定的要求；同时，也依靠坝体的⾃重产⽣的压应⼒，来抵消由于⽔压⼒所引起的坝体上游侧的拉应⼒，以满⾜坝⾝强度的要求。

2、由于混凝⼟与岩体都是透⽔材料，加上施⼯⽅法、施⼯过程存在差异，故此渗流不可避免⼆）、重⼒坝防渗处理地基处理时重⼒坝防渗处理的关键，坝基的固结灌浆和帷幕灌浆是坝基防渗处理的主要措施。

1、重⼒坝坝基固结灌浆1）、⽬的：△减少坝基的渗透性(permeability)，减少渗透量；△提⾼基岩的整体性和弹性模量(modulus of elasticity)，减少基岩受⼒后的变形(deformation)；△提⾼岩体的抗压强度和抗剪强度；△在帷幕灌浆前的固结灌浆，可提⾼帷幕灌浆的灌浆压⼒。

2）、固结灌浆的设计：①灌浆范围：依坝⾼和岩基裂隙分布情况⽽定。

—⾼坝或者裂隙发育，坝基全部灌浆，并适当加⼤范围。

—裂隙很不发育，只在坝踵或者坝趾处灌浆—只在坝踵处固结灌浆，以加⼤帷幕灌浆的压⼒—溶洞、溶槽部位，除回填外，应对顶部及周围进⾏固结灌浆。

②排孔形式：梅花形或者⽅格形，对较⼤的断层和裂隙应专门布孔。

③间距：根据地质条件，并参照灌浆试验确定，⼀般为3～6m④孔深：⼀般为5～8m，局部区域及坝基应⼒较⼤的⾼坝基础，可适当加深，帷幕灌浆区附近，与帷幕灌浆配合，可适当加深，⼀般为8～15m。

⑤灌浆压⼒：以不掀动岩⽯为原则，取较⼤值。

施⼯时，应加强监测。

⼀般⽆盖重时0.2～0.4Mpa，有盖重时0.4～0.7Mpa 2、重⼒坝坝基帷幕灌浆1）、⽬的：降低坝底渗透压⼒；防⽌坝基内产⽣机械或者化学管涌；减少坝基和坝肩渗透流量2）、灌浆材料的选择：①⽔泥灌浆●裂隙宽度>0.1mm，地下⽔流≮600m/昼夜，地下⽔对⽔泥⽆危害性的侵蚀作⽤，采⽤⽔泥灌浆。

稳定计算原理简介按照对附加孔隙水压力的不同考虑，稳定计算分为总应力法和有效应力法，总应力法不考虑孔隙水压力，采用总应力强度指标（快剪指标）;有效应力法计入附加孔隙水压力，采用有效应力强度指标。

有效应力法是通用计算方法，适用于各种工况。

稳定渗流期认为附加孔隙水压力已经消散不予考虑，施工期和水位降落期对粘性土应该计入附加孔隙水压力。

在没有实测资料的情况下，附加孔隙水压力=孔压系数×土条有效重量的增量。

表计算方法和对应的强度指标体公式参见《碾压式土石坝设计规范》，《堤防工程设计规范》等相关文献。

计算时需要求最小安全系数的滑弧位置，有关计算由软件自动实现。

Autobank稳定计算报告1 计算选项设定值作业数量=0搜索精度=3设定滑面最小长度(m)=1设定滑面最小深度(m)=0.5土条数量=302 材料表3 各工况计算过程正常运行+死水位,正常运行期,有效应力法,死水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向左滑动)稳定安全系数Fs=1.46693AF/F=1656/1128.79滑面类型=圆弧圆弧半径(m)=24.1132滑动方向=向左滑动外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31土条宽度(m)=1.034说明:有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量.增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法u:渗流水重/土条宽度坡外水位=317.37Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31正常运行+死水位,正常运行期,有效应力法,死水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向右滑动)稳定安全系数Fs=1.41469AF/F=2093.62/1479.84滑面类型=圆弧圆弧半径(m)=26.0648滑动方向=向右滑动外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0土条宽度(m)=1.2Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31说明:有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量.增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法u:渗流水重/土条宽度坡外水位=312.09Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31正常运行+正常蓄水位,正常运行期,有效应力法,正常蓄水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向左滑动)稳定安全系数Fs=1.56246AF/F=1545.02/988.738滑面类型=圆弧圆弧半径(m)=25.7258滑动方向=向左滑动外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0土条宽度(m)=1.034Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31说明:有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量.增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法u:渗流水重/土条宽度坡外水位=318.94Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31正常运行+正常蓄水位,正常运行期,有效应力法,正常蓄水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向右滑动)稳定安全系数Fs=1.40225AF/F=2164.3/1543.37滑面类型=圆弧圆弧半径(m)=24.8143滑动方向=向右滑动外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0土条宽度(m)=1.2Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31说明:有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量.增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法u:渗流水重/土条宽度坡外水位=312.09Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31正常运行+设计洪水位,正常运行期,有效应力法,设计洪水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向左滑动)稳定安全系数Fs=1.78929AF/F=1529.33/854.606滑面类型=圆弧圆弧半径(m)=24.1132滑动方向=向左滑动外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0土条宽度(m)=1.034说明:Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量.增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法u:渗流水重/土条宽度坡外水位=321.5正常运行+设计洪水位,正常运行期,有效应力法,设计洪水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向右滑动)稳定安全系数Fs=1.37287AF/F=2118.93/1543.36滑面类型=圆弧圆弧半径(m)=24.8143滑动方向=向右滑动Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0土条宽度(m)=1.2说明:有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量.增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法u:渗流水重/土条宽度坡外水位=312.09Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31正常运行+校核洪水位,正常运行期,有效应力法,校核洪水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向右滑动)稳定安全系数Fs=1.34223AF/F=2166.45/1614.03滑面类型=圆弧圆弧半径(m)=26.9612滑动方向=向右滑动外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0土条宽度(m)=1.255Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31说明:有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量.增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法u:渗流水重/土条宽度坡外水位=312.09Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:314 计算结果5 附图Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31。

某水库大坝渗流计算及稳定分析摘要：在病险水库除险加固工程中，经常需要对加固前的建筑物进行安全复核。

本文根据某水库的地勘资料，对其进行了渗流计算和坝坡稳定抗滑稳定计算，计算结果为水库大坝的加固提供合理的构筑建议和措施。

关键词：土石坝；渗流计算；稳定分析1.工程概况某水库位于罗山县西南约55km处的灵山镇境内，属丘陵地区水库，位于淮河水系小黄河支沟上，控制流域面积3.3km2，总库容102.02万m3。

水库是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（1）型水库。

大坝为粘土心墙坝，现状坝长90m，最大坝高17.4m，坝顶宽约3m。

该水库按50年一遇设计，500年一遇防洪标准校核。

2.工程地质某水库位于秦岭－昆仑纬向复杂构造带之南亚带与新华夏系第二沉降带的交接复合部位。

受淮阳山字型构造与经向构造复合干扰，地质构造十分复杂。

据地质测绘及勘探揭露范围内，坝址区地层岩性主要为坝体人工填土（Qs）及燕山晚期侵入的花岗岩，仅在下游河槽分布有泥卵石。

坝址区地层根据时代、成因、岩性及其物理力学性特征，现由老到新分述如下：燕山晚期（r3 5）岩性为花岗岩，分布在水库两岸，肉红色、灰白色～淡红色，细粒~中粗粒结构，肉眼可见斑状矿物，矿物按含量依次为正长石、斜长石、石英、黑云母等。

裂隙较发育，多为60度左右的高倾角，裂隙宽0.3mm，裂面平整，沿裂隙面充填有铁锰质薄膜。

表层2m左右多为全风化，岩芯多呈碎屑状、块状，地质取芯率（RQD）低于10%；多为中等风化，岩芯呈块状和柱状，岩心采取率60%~90%，RQD值25%~80%。

第四系全新统（alplQ4）岩性为泥卵石，分布在下游河槽内，卵石成分主要为安山岩、花岗岩，灰绿色，灰黄色，多呈次圆状，粒径一般3~5cm，最大10cm左右，含量50%左右，泥质充填，结构较松散。

坝体填土（QS）坝体为粘土心墙砂壳坝，坝轴线处2.4m以上主要为全风化的花岗岩碎屑，2.4~12.3m主要为低液限粘土，含有全风化花岗岩碎屑，局部含量较高，但颗粒较细，12.3m以下为低液限粘土，灰褐色，棕黄色，见有铁锈，粘粒含量较高。

水利堤坝工程中渗透参数的选取及渗流计算方法评价水利堤坝工程中渗透参数的选取及渗流计算方法评价摘要：渗流是引起涉水工程破坏的重要原因，因此渗流计算是水利水电工程涉水工程设计中不可或缺的步骤。

渗透参数的选取与渗流方法的选择，直接影响对工程渗流稳定性的评价。

本文结合笔者多年工作经验，就水利水电工程设计中渗透参数的选取与渗流计算的几种方法进行了初步的分析，并总结出渗流计算注意的一些问题，提高了计算结果准确性，对进一步采取防渗措施提供参考。

关键词：水利工程渗流计算堤坝设计引言堤防工程的设计与施工准则要求保证堤防建筑物能抵御洪水的威胁。

由于堤防大多沿天然河岸修建，因此，堤防基础的渗透稳定问题普遍存在。

本文主要针对堤防渗流参数的选用并对渗流计算方法进行了评价。

1、渗流计算目的（1）坝体（堤身）浸润线的位置。

（2）渗透压力、水力坡降和流速。

（3）通过坝体（堤身）或堤基的渗流量。

（4）坝体（堤身）整体和局部渗流稳定性分析。

2、计算工况及渗透系数的选用岩土工程参数的选用需要根据满足给定保证率时，通过实验方法选用。

不同工况需要选用不同的参数，否则就无法满足工程设计所需要的保证率。

2.1常规堤防工程常规的堤防工程计算提出了三种水位组合，此三种水位组合的渗流计算目的及相应土体的渗透系数选取原则主要为：（1）临水侧为高水位，背水坡为相应水位。

本组合的计算目的：①计算背水坡可能最高的逸出点位置、背水坡逸出段及背水坡基础表面出逸比降，用于背水坡渗流安全复核、反滤层及排水设施设计；②背水坡面可能最高的浸润线，用于背水边坡稳定计算；③当堤身、堤基土的渗透系数大于10-3cm∕s时，计算渗流量，用于分析防渗措施对本工程运行要求的可行性和背水坡排水设施设计（对于大坝均要求进行渗流量计算）。

对上述第①、②种计算目的工况，堤身、堤基的渗透系数则取小值平均值，对第③种计算目的工况则取大值平均值。

（2）临水侧为高水位，背水坡为低水位或无水。

本组合的计算目的：①背水坡面可能最高的浸润线，用于背水坡边坡稳定计算，相应各土体的渗透系数取小值平均值；②复核局部渗流稳定及进行反滤层设计，则进行局部渗流稳定性复核土体的渗透系数取小值，其上、下部位土体的渗透系数取大值平均值。

渗流分析7 渗流稳定计算7.1 渗流场分析1、渗流计算1．１计算依据、条件及计算断⾯本次根据地勘资料和⼤坝的渗漏现象，采⽤北京理正软件设计研究所编著的《渗流分析软件》程序按⼆维有限元数值⽅法对⼤坝的渗流场进⾏计算。

根据试验测定并结合⼯程类⽐选⽤参数采⽤有限元计算.计算主要进⾏上游正常蓄⽔位与下游相应最低⽔位、库⽔位降落时上游坝坡稳定最不利的不同⼯况坝体的渗流稳定计算，为时家村⽔库⼤坝加固断⾯设计提供依据。

⼤坝为粘⼟⼼墙砂壳坝，坝顶宽度2.50⽶，现状坝顶⾼程210.00⽶，（黄海⾼程，下同）坝长80.00⽶，最⼤坝⾼12.00⽶，⽆裂缝，坝顶平均沉降0.15⽶；⼤坝上游坝坡1：1.63，下游坝坡成阶梯分布⾃上⽽下为：1：2.35、1：1.49、1：1.54，设2道戗台，宽1.50⽶。

坝前库中有部分淤积，根据以上资料，计算断⾯可以简化为5个区域：①前砼⾯板；②砂⽯料垫层；③坝体⼽壁填筑；④坝基砂砾⽯；⑤基岩；1．１．１计算断⾯及参数的选取根据地质勘探⼤坝纵横剖⾯图中坝体及坝基的地质情况，渗流计算取⼤坝最⼤坝⾼断⾯作为典型断⾯进⾏渗流计算，该断⾯的渗流状况可较全⾯的反应⼤坝实际渗流状况。

计算参数以本次地勘资料分析选⽤，⼟层的渗透系数根据现场坝体钻探取芯⼟质观察结合室内⼟⼯实验成果，⼤坝典型计算断⾯共１１个区，详见图１，渗透系数取值见表１。

1．１．２计算⼯况考虑到⼩⑵型⽔库流域⾯积⼩，属⼭区河流，洪⽔陡涨陡落，洪峰历时短，⾼⽔位时坝体不能形成稳定渗流，根据《⼩型⽔利⽔电碾压式⼟⽯坝设计导则》（ＳＬ１８９－９６）规定，渗流计算选择以下⽔位组合情况：１）上游正常蓄⽔位与下游相应的最低⽔位。

２）库⽔位由校核洪⽔位降⾄正常蓄⽔位时上游坝坡稳定最不利的情况。

３）库⽔位由正常蓄⽔位降⾄死⽔位时上游坝坡稳定最不利的情况。

时家村⽔库正常蓄⽔位为76．１０ｍ，校核洪⽔标准为76 年⼀遇，校核洪⽔位为 77．３１ｍ，死⽔位60．１０ｍ，下游均⽆⽔。

坝体设计1、坝体断面设计基本资料设计洪水位 上游：605.5m 下游：578.8m 校核洪水位 上游：607.35m 下游：580m 正常水位 上游：605m 下游：578.5m 死水位 588m多年平均风速：12m/s 多年最大风速：18m/s吹程：正常水位：210m 设计水位：210.5m 校核水位：212m 地震烈度：7度。

坝顶高程的确定坝顶高程按以下四种条件计算，取其最大值： ① 设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；② 正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高； ③ 校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；④ 正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全超高。

坝顶高程=水库静水位+坝顶超高 坝顶超高d=R+e+AR —波浪在坝坡上的设计爬高； e —风浪引起的坝前水位壅高；运行条件下A=0.4m 。

水位壅高计算公式如下：βcos 22mgH D KW e =式中 e —计算点处的风壅水面高度，m ； D —风区长度，m ；K —综合摩阻系数，取3.6×10-6； β—计算风向与坝轴线法线的夹角。

波浪爬高计算公式如下：m m W m L h mK K R 21+=∆⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=7.0245.027.0227.013.00018.07.013.0W gH th W gD th W gH th W gh m m m 5.0438.4m m h T = π22mm gT L =m m W m L h mK K R 21+=∆605m 坝前水深40m ，平均水深340*0.55m 。

设计情况：计算得m h =0.448m,970.2=m T m,761.13=mL m 1.240m h =0.645 m T =3.564 m L =19.820 1.785m m W m L h mK K R 21+=∆取防浪墙顶高程609m，防浪墙坝顶超高1.2m，所以坝顶高程为607.8m。