土石坝力学法渗流计算(无敌版)

第三节 土石坝的渗流分析一、渗流分析的目的1) 确定浸润线的位置； 2) 确定坝体和坝基的渗流量； 3) 确定渗流逸出区的渗透坡降。

二、渗流分析方法常用的渗流分析方法：流体力学方法、水力学方法、流网法和试验法。

三、水力学方法水力学方法基本假定: 均质, 层流, 稳定渐变流。

1）渗流计算的基本公式图4－19表示一不透水地基上的矩形土体，土体渗透系数为k ，应用达西定律和假定，全断面内的平均流速v 等于：dxdykv -= （4-8） 设单宽渗流量为q ，则：dx dykyvy q -== （4-9）将上式分离变量后，从上游面（x=0，y=H 1）至下游面（x=L ，y=H 2）积分，得：L kqH H 22221=- 即： LH H k q 2)(2221-= （4-10）若将式（5-9）积分限改为：x 由0至x ，y 由H 1至y ，则得浸润线方程：xy H k q 2)(221-=即： x kqH y 221-= （4-11） 2）水力学法渗流计算用水力学法进行土坝渗流分析时，关键是掌握两点：一是分段，根据筑坝材料、坝体结构及渗流特征，把复杂的土坝形状通过分段，划分为几段简单的形状。

二是连续，渗流经上游面渗入、下游面渗出，通过坝体各段渗流量相等。

以此建立各段渗流之间的联系。

一、不透水地基上土坝的渗流计算 （一）均质土坝的渗流计算1．下游有水而无排水设备或有贴坡排水的情况如图4－20所示，可将土石坝剖面分为三段，即：上游三角形段AMF 、中间段AFB″B′以及下游三角形B″B′N。

根据流体力学原理和电模拟试验结果，可将上游三角形段AMF 用宽度为△L 的矩形来代替，这一矩形EAFO 和三角形AMF 渗过同样的流量q ，消耗同样的水头。

△L 值可用下式计算： 11121H m m L +=∆ （4-12）式中：m 1为上游边坡系数，如为变坡可采用平均值。

于是可将上游三角形和中间段合成一段EO B″B′,根据式(4-10），可求出通过坝身段的渗流量为：L H a H k q '+-=2])([220211 （4-13）式中：a 0 为浸润线逸出点距离下游水面的高度；H 2 为下游水深；L '为EO B″B′的底宽，见图5-20。

土木工程中的渗流计算与防渗措施渗流是土木工程中常见的问题，对于工程建设的安全和可持续发展至关重要。

为了有效地控制土壤和地下水中的渗流，需要进行准确的渗流计算，并采取相应的防渗措施。

本文将介绍土木工程中的渗流计算方法，并讨论常用的防渗措施。

渗流计算是通过数学模型和实验方法来确定土体中水分和地下水的流动规律。

常用的渗流计算方法包括单位流量法、播种法、渗透仪法等。

其中，单位流量法是一种简单而有效的渗流计算方法，通过测量单位时间内通过水平单位面积的流量来估计土壤渗透能力。

该方法适用于土壤渗透能力较弱的情况。

播种法是利用植物根系的渗透能力来测定土壤的渗流能力，适用于土壤渗透能力较强的情况。

渗透仪法是一种实验方法，通过在实验室中模拟土壤渗流条件来测定土壤的渗透性。

根据渗透仪法可以确定土壤的渗透能力和压力头等参数，为工程设计提供有效的依据。

在土木工程中，为了控制渗流并保证工程安全，需要采取一系列的防渗措施。

常用的防渗措施包括降低水头、加固土体、构筑物理屏障和采取地下水位管理等措施。

降低水头是通过减少或控制水的输入量来降低渗流压力，常用的方法包括排水、防渗帷幕等。

加固土体是通过改变土壤的物理性质或增加土体的抗渗能力来达到防渗的目的，常见的做法包括土工合成材料的使用、土壤改良等。

构筑物理屏障是通过建造物理隔离层来隔离地下水流动，常用的屏障材料包括土工膜、混凝土墙等。

地下水位管理是通过控制地下水位来控制渗流，常见的方法包括设置排水系统、进行水平补给等。

除了以上常用的防渗措施，还有一些新型的防渗技术在土木工程中得到了广泛应用。

例如，渗流过程中常出现的裂缝和孔隙是渗流的主要通道，可以通过注浆、灌浆等方法来封堵这些通道，减少渗流量。

此外，还可以利用化学方法，如灌浆材料、地下水固化剂等，来增加土壤的抗渗能力，从而实现地下渗流的控制。

在土木工程中，渗流计算和防渗措施的选择需要综合考虑工程的实际情况和需求。

根据地质环境、水文条件和工程用途等因素，选取合适的渗流计算方法，并结合经济、技术和环保等因素，选择适当的防渗措施。

土石坝渗流计算1.一斜墙土石坝如下图，斜墙顶厚与底厚分别为δ0＝1.0m，δ1＝5.0m，按平均厚度δ＝3.0m计算，斜墙平均坡度θ＝30°，斜墙下游坝壳底宽L=300m ，斜墙渗透系数K C＝10－7m/s,粘土斜墙下游坝体砂砾料的渗透系数为K, 其下游的排水体采用棱体式，上游水深H1=25m，下游水深H2=2m，不透水地基，下游坝面测压孔在l1=50m处，测得h1=7m，已知坝全长500m, 求坝体渗透系数K，单宽渗流量q，以及大坝一昼夜的渗流量？2.据下图试推导均质土坝下游契形体OAB的单宽渗透流量公式。

C浸润线Oa0H2BAyx基岩土石坝坝坡稳定计算一、某水库挡水建筑物为砂壤土填筑碾压的均质土坝，为III级建筑物。

筑坝土料为砂壤土，坝基可按不透水地基考虑。

（一）计算资料1、清基后地基高程100.0m，坝顶高程115.0m，顶宽5 m，上游正常蓄水位112.0m，相应下游水位高程101.0m，下游设堆石棱体排水，棱体排水顶部高程105.0m，；2、上、下游坝坡分别为1：3.0和1：2.5，其它尺寸见图示。

3、建筑材料各项指标如下：湿容重（KN/m3）饱和容重（KN/m3）浮容重（KN/m3）内磨擦角（°）粘聚力（KN/m2）渗透系数（m/s）砂壤土19 20.5 10.5 25 6 1×10-4 粘土10.5 20 8 1×10-9（二）要求1、计算单宽渗流量q；2、计算设计情况下浸润线方程，并按比例绘入断面图中（至少计算5个点以上）；3、用总应力法计算上游为正常蓄水位，下游坝坡的稳定安全系数（只做一个滑弧）；4、画出最小稳定安全系数范围。

101不透水地基二、如图示，已知心墙坝上游坝坡可能沿滑裂面DCB滑动，折点处垂线CA把滑动土体分成2块，自重分别为G1、G2，假设各滑块之间作用力P平行于BC滑裂面，各滑块底面与水平向夹角分别为α1、α2，坡度分别为m1、m2，摩擦角均为φ。