渗流稳定计算运行期,有效应力法,简化毕肖普法_右.

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。

边坡稳定性分析的计算方法及特点张启兵【摘要】边坡稳定性分析评价是边坡治理和加固的重要依据,边坡稳定性计算方法有很多,每种方法都有其假定条件、适用条件,其计算结果的精度和特点也各不相同,合理地选择计算参数和计算方法非常重要.文章简单介绍了工程设计中常用的边坡稳定性计算方法,并结合实际分析了边坡稳定分析的特点以及研究发展方向.【期刊名称】《安徽建筑》【年(卷),期】2016(023)005【总页数】3页(P196-198)【关键词】边坡;边坡稳定分析;计算条块;安全系数;极限平衡法【作者】张启兵【作者单位】安徽省水利水电勘测设计院勘测分院,安徽蚌埠233000【正文语种】中文【中图分类】TU753.8边坡是指在建（构）筑物场地或基坑周边，由于开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建（构）筑物安全或稳定有影响的自然边坡。

边坡的分类常见的有：按成因可分为人工边坡、自然边坡；按岩土层性质分为土质边坡和岩质边坡；按使用年限分为永久性边坡和临时性边坡。

影响边坡稳定性的因素主要有岩土性质、岩层结构和构造、水文地质条件、风化作用、气候作用、地震作用以及人为因素等。

对于土质边坡，粘性土的破坏面基本为圆弧形，无粘性土的破坏面基本上为直线形；对于岩质边坡，破坏面分为直线形、折线以及楔形。

边坡工程设计分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

边坡稳定性分析评价包括边坡稳定性定性判断、边坡稳定性计算、边坡稳定性综合评价以及边坡稳定性发展趋势分析。

边坡稳定性分析的方法有：工程地质类比法、查表法、计算法等。

边坡的计算主要包括稳定计算、应力和变形计算以及渗流计算。

本文主要介绍常见的工程边坡稳定计算方法，并对当前边坡稳定分析的特点和存在的问题进行了讨论和思考。

目前边坡抗滑稳定计算方法主要有极限平衡法和有限元法，极限平衡法最为常用，该方法遵循的基本原则主要有摩尔库仑强度准则和静力平衡条件，对作用力作了各种假定，形成了各种计算方法。

较为常用的极限平衡法有：瑞典圆弧法、简化毕肖普法、摩根斯顿—普赖斯法、不平衡推力传递法、萨尔玛法等。

1坝顶高程及护坡计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用条件计算，取其最大值：①正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；②设计洪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。

考虑坝前水深、风区长度、坝坡等因素的不同，分别计算安全加固前后主坝及一、二、三副坝的坝顶高程。

计算波浪要素所用的设计风速的取值：正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的1.5倍；对于非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。

根据水库所处的地理位置，多年平均年最大风速值采用15.2m/s计算。

主坝风区长度为886m，西营副坝风区长度为200m，马尾副坝风区长度为330m 采用公式法进行计算。

1.1坝顶超高计算根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001，坝顶在水库静水位的超高应按下式计算：y=R+e+A式中：R——最大波浪在坝坡上的爬高（m）；e ——最大风壅水面高度（m）；A——安全超高（m），对于3级土石坝，设计工况时A=0.7m，校核工况时A=0.4m；1.2加固前坝顶超高的计算1.2.1计算参数各大坝计算采用的参数见表1.2.1.1～2。

表1.2.1.1 主坝加固前波浪护坡计算参数表表1.2.1.2 西营副坝加固前波浪护坡计算参数表1.2.2加固前坝顶高程复核各坝坝顶高程计算成果见表1.2.2.1～2表1.2.2.1 主坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.1可以看出，校核工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.39m，小于现状防浪墙顶高程17.41~17.63m ，现坝顶高程满足现行规范的要求。

表1.2.2.2 西营副坝加固前坝顶高程计算成果表从表1.2.2.2可以看出，校核工况下西营副坝坝顶高程最大，所以坝顶高程取17.125m，西营副坝现状坝顶高程16.9~17.75m，无防浪墙，现有坝顶高程不完全满足现行规范要求。

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。

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。

水工建筑物（A ）一、填空1、为了满足防洪要求，获得发电、灌溉、供水等方面的效益，需要在河流的适宜地段修建 不同类型的建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物。

2、水利工程除了工程量大、投资多、工期较长外，还有：（1）工作条件复杂；（2）受自然 条件制约，施工难度大；（3）效益大，对环境影响也大；（4）工程失事的后果严重。

3、（1）收集资料信息；（2）明确工程总体规划及其对枢纽和建筑物的功能要求；（3）提出 方案；（4）筛选可行的比较方案；（5）对方案进行分析、比较、评价、选定设计方案；（6） 对建筑物进行优化定型及设计细部构造；（7）初定建筑物的施工方案；（8）对方案进行评价 及验证。

4、《混凝土重力坝设计规范》（SDJ21-78）5、等半径式拱坝，双曲拱坝6、（1）坝身稳定可靠；（2）不能发生危害性渗透变形；（3）不允许水流漫顶；（4）不允许 产生危害性裂缝；（5）能抵抗自然现象的破坏；（6）经济、技术安全的合理性。

7、（坝体，防渗体，排水设备、护坡）（棱体排水，贴坡排水，褥垫排水，管带排水，综合 排水）（排水沟，减压井）8、节制闸，进水闸，分洪闸，排水闸，挡潮闸，冲沙闸9、（正槽溢洪道，侧槽溢洪道，井式溢洪道，虹吸式溢洪道）（必须有足够的泄洪能力、泄 洪道的自身安全可靠，下泄洪水与下游水的衔接消能）10、（1）弹性压力是被动的，围堰压力是主动的；（2）弹性压力是有利荷载，围岩压力是不 利荷载；（3）围岩完整，弹性抗力大，围岩压力小；（4）通过灌泉可增大弹性压力，减小围 岩压力。

二、拱梁分载法是将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构，坝体承受的一 部分由拱系承担，一部分由梁系承担。

拱和梁的荷载分配由拱系和梁系各交点处变位一致的 条件来确定，若从坝体中任意切取一个微元体进行受力分析可以看出在经向截面和水平截面 上各有六种内力，拱梁分载法就其原理能同时考虑这12个内力。

坝体渗流与稳定计算依据：碾压土石坝设计规范SL274-2001 8.3节 丰镇例：4.1加高3m （Ⅰ格东坝、南坝，Ⅱ格南坝）坝坡稳定安全计算分析 4.1.1 计算工况根据《火力发电厂设计技术规程》（DL5000－94）、《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），结合灰坝的具体情况，灰坝的稳定分析中应核算以下工况的坝坡稳定性：灰水位1209.00m ，下游水位1200.00m ，计算下游坝坡稳定。

4.1.2 计算方法与计算参数指标的选取 （1）计算方法按照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），土坝采用依据刚体极限平衡原理的圆弧滑动法进行稳定分析。

计算同时采用了不计条块间作用力的瑞典圆弧法和计及条块间作用力的简化毕肖普法。

稳定渗流期的下游坝坡稳定采用有效应力法计算，水库水位降落期的上游坝坡稳定采用总应力法计算。

土体抗剪强度可用有效应力法按下式确定：C tg '+''=φστ式中： σ'——土的有效应力；φ'、C '——土的有效内摩擦角和粘聚力。

在库水位降落期，土体的抗剪强度用总应力法按下式确定：u u c C tg +'=φστ式中： u φ、u C ——用不排水剪的内摩擦角和粘聚力。

（2）计算参数上游灰水位1209.00m ，对应下游水位1200.00m ；计算采用的相关材料物理力学指标见表4-1表4-1 计算采用的物理力学指标项 目 干容重d γ（kN/m 3） 湿容重湿γ（kN/m 3） 饱和容重sat γ（kN/m 3）粘结力 c （kN/m 2）内摩擦角φ(°)坝体土 17.3 17.5 21.0 20 21 库区灰24.0 0 30 固结灰15.720.050354.1.3 浸润线计算采用均质坝浸润线计算原理进行计算。

经计算得浸润线方程为：92.422.22+=x y 4.1.4 计算方案和计算结果根据坝体各部分填土性质，进行各土层划分（见图4-1），计算中对可能的弧顶、弧脚位置进行了组合，各种组合方案见表4-2，计算工况下各方案的计算结果见表4-2，通过计算得到最危险的划弧（见图4-2）。

防洪堤渗流稳定的计算方法和对应的工程措施山区河道一般流速较大，长期经受冲刷渗透作用，防洪堤容易发生塌陷和滑动破坏。

本文以平泉市瀑河三期防洪生态综合整治工程为例，从堤防的基础防渗工程情况出发，对防洪堤渗流稳定的计算方法进行了分析，并提出了一些对应的工程措施，使得防渗效果更为可靠，以期能够为防洪堤渗流体系的有效运行提供保证，从而避免出现一些危害。

标签：防洪堤；渗流；稳定措施瀑河三期为山区河道，地基材料为砾砂和角砾，具有强透水、易被冲刷、粒径大、固结性差的特点。

为工程造价记，新建及加固堤防主要采用河道开挖砂砾料填筑，主槽按10年一遇洪水不出槽考虑，堤顶平均填筑高度为1.5m。

迎水面边坡系数为1：3，堤顶宽度为4.5m。

整体河道位于平泉市城区上游，原状地势险峻，防洪能力差，为下游城区段造成很大安全隐患，因此需要对该河道段的防洪堤采取优化处理措施，才能满足安全生态等要求。

一、防洪堤渗流稳定计算方法新建及加固堤防主要采用开挖砂砾料填筑，堤基主要为砾砂、角砾等。

堤身、堤基渗透破坏类型主要为管涌，砾砂、角砾的允许水力比降值分别为0.18、0.17。

渗流采用有限元数值分析方法计算，应用河海大学工程力学研究所研制Autobank7.0软件程序进行计算。

（1）渗流稳定计算过程①出逸坡降计算上述程序假定渗透介质不可压缩，渗流符合达西定律，计算域内没有源密度的情况，各向异性连续介质二维稳定渗流场的控制方程为：②渗流计算工况根据《堤防工程设计规范》渗流及渗透稳定计算中规定，拟定渗透稳定计算工况如下：工况1：河道设计水位正常运行，堤外无水，复核堤防背水坡稳定；工况2：河道设计水位正常运行工况下增加地震荷载，复核堤防临水、背水侧堤坡。

③渗透稳定分析当实际出逸坡降大于允许渗流坡降时，可能发生渗透破坏，应采取措施，反之，则不会发生渗透变形。

（2）边坡抗滑稳定①计算方法边坡稳定分析采用瑞典圆弧法计算，公式如下：具体计算采用河海大学Autobank7.0软件计算。