情景4土石壩滲流分析

情景4土石壩滲流分析（知識(shí)內(nèi)容包括4.3、4.7）情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!1滲流分析概述1）分析目的檢驗(yàn)壩的初選形式與尺寸，確定滲流力以核算壩坡穩(wěn)定進(jìn)行防滲布置與土料配置，根據(jù)壩內(nèi)的滲流參數(shù)與逸出坡降，檢驗(yàn)土體的滲流穩(wěn)定，防止發(fā)生管涌和流土，確定壩體及壩基中防滲體和排水設(shè)施。確定通過壩及兩岸的滲流量并設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的容量。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2）滲流計(jì)算內(nèi)容確定壩體浸潤(rùn)線及下游出逸點(diǎn)的位置，繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢(shì)線分布圖或流網(wǎng)圖；確定壩體與壩基的滲流量；確定壩體出逸段與下游壩基表面的出逸坡降，以及不同土層間的滲透比降；確定庫水位降落時(shí)上游壩坡內(nèi)的浸潤(rùn)線位置或孔隙壓力；確定壩肩的等勢(shì)線、滲流量或滲透比降。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!4）滲流分析的方法流體力學(xué)方法水力學(xué)方法流網(wǎng)法試驗(yàn)法。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2）基本思路:以浸潤(rùn)線兩端點(diǎn)a和b為分界線，將均質(zhì)土壩劃分為3段，即上游楔（xie）形體、中間段、下游楔形體，然后分別列出各段的計(jì)算公式，再根據(jù)水流連續(xù)原理求解。

情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!一、不透水地基上、下游無排水設(shè)施的、均質(zhì)壩的滲流計(jì)算當(dāng)?shù)鼗鶟B透系數(shù)小于壩體滲透系數(shù)100倍以上時(shí)，通常認(rèn)為地基為不透水地基。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!將在水頭為H1的AO斷面（首端）至水頭為h0=a0+H2的bf斷面（末端）之間進(jìn)行積分，此時(shí)積分式為：于是可得段的滲流量q1為情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2）第二段滲流計(jì)算

第二段為bgf段，該段的滲流量可以以下游水面為準(zhǔn)，分水上、水下兩部分進(jìn)行計(jì)算。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!二、不透水地基上、下游有褥墊式排水設(shè)施的、均質(zhì)壩的滲流計(jì)算1）基本要點(diǎn)（1）由流體力學(xué)方法可以證明：具有水平排水設(shè)施的均質(zhì)土壩內(nèi)的浸潤(rùn)線是一條以排水起點(diǎn)為焦點(diǎn)的拋物線。假設(shè)焦點(diǎn)處的高度為a0，拋物線的原點(diǎn)C在排水起點(diǎn)右側(cè)a0/2處。a0為未知量。（2）對(duì)具有褥墊式排水設(shè)施的均質(zhì)土壩的滲流計(jì)算，仍采用“兩段法”。如圖所示，仍將上游楔形體轉(zhuǎn)化為虛擬矩形，以EO為段的起始斷面，將排水設(shè)施的起點(diǎn)處的鉛直面DB作為段的終止斷面，DB高度為h0。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!三、不透水地基上、下游有堆石棱體排水設(shè)施的、均質(zhì)壩的滲流計(jì)算堆石棱體排水是指在土石壩下游坡腳處用塊石堆筑成棱體進(jìn)行排水，這種排水設(shè)施是土石壩中最常見的排水設(shè)施，一般設(shè)置在下游有水的情況。當(dāng)下游無水時(shí)，堆石棱體排水滲流分析與褥墊式排水滲流分析相同。以下分析下游有水的情況，并設(shè)下游水深為H2。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!四、不透水地基上心墻壩的滲流計(jì)算1）計(jì)算要點(diǎn)（1）由于心墻土料的滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于壩殼土料的滲透系數(shù)（一般小100倍以上），因此，近似地認(rèn)為上游壩殼中無水頭損失，心墻前浸潤(rùn)線的水位為上游水位。（2）由于心墻土料基本上時(shí)均一的，因此，將心墻簡(jiǎn)化為等厚（厚度為δ）的矩形體。（3）設(shè)心墻后浸潤(rùn)線起點(diǎn)的高度為H。不透水地基上的心墻壩的滲流計(jì)算圖情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!五、有限深透水地基上均質(zhì)壩的滲流計(jì)算

本節(jié)主要針對(duì)壩體透水性與地基透水性相似的均質(zhì)土壩。對(duì)于壩體透水性與地基透水性差異較大的均質(zhì)土壩，可參考相關(guān)文獻(xiàn)。㈠總體思路步，假設(shè)地基不透水，按不透水地基均質(zhì)土壩的滲流計(jì)算方法，確定壩體的滲流量q1和浸潤(rùn)線；第二步，假設(shè)壩體不透水，計(jì)算地基的滲流量q2；第三步，將q1與q2相加，即可近似地得到壩體和壩基的總滲流量；第四步，不考慮壩基滲透的影響，近似地按壩基不透水情況下的浸潤(rùn)線計(jì)算結(jié)果來確定壩體浸潤(rùn)線位置（事實(shí)上，由于壩基是透水的，因此浸潤(rùn)線將略有降低）。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!3土石壩的滲透變形及其防止措施（一）滲透變形的型式（分類）滲透變形的型式及其發(fā)生、發(fā)展、變化過程，與土料性質(zhì)、土粒級(jí)配、水流條件以及防滲、排滲措施等因素有關(guān)，一般可歸納為：管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土、接觸管涌等類型。最主要的是管涌和流土兩種類型。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!2．流土定義：在滲流作用下，成塊的土體被掀起浮動(dòng)的現(xiàn)象稱為流土。發(fā)生部位：流土主要發(fā)生在粘性土及均勻非粘性土體的滲流出口處。發(fā)生流土?xí)r的水力坡降，稱為流土的破壞坡降。3．接觸沖刷定義：當(dāng)滲流沿兩種不同土壤的接觸面或建筑物與地基的接觸面流動(dòng)時(shí)，把其中細(xì)顆粒帶走的現(xiàn)象稱為接觸沖刷。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!（二）防止?jié)B透變形的工程措施具體的措施主要有：（1）全面截阻滲流；（2）延長(zhǎng)滲徑；（3）設(shè)置排水設(shè)施、反濾層、排滲溝、排滲減壓井、蓋重等。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2．排滲減壓井3．反濾層情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!二、項(xiàng)目計(jì)劃（1）所分析的為何種壩型？采用哪組公式？（2）土壩滲流分析需要哪些參數(shù)，確定哪些數(shù)據(jù)？（3）土壩滲流分析計(jì)算結(jié)果包括哪些內(nèi)容？情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!四、項(xiàng)目實(shí)施（1）計(jì)算單寬滲流量、確定浸潤(rùn)線方程；（2）根據(jù)浸潤(rùn)線方程繪制浸潤(rùn)線；（3）判別是否滲透破壞、提出防止措施。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!檢查方法（1）對(duì)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行匯報(bào)（2）提交設(shè)計(jì)成果情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!3）滲流分析的計(jì)算情況上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位；上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位；上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位；庫水位降落時(shí)上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2滲流分析的水力學(xué)法1）基本假定（1）假設(shè)壩體土料為均質(zhì)、各向同性材料；（2）杜平假設(shè)。即：假設(shè)壩體滲流為緩變流（等勢(shì)線和流線均緩慢變化），滲流場(chǎng)中任何鉛直線上各點(diǎn)的流速和水頭相等。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!（2）等效矩形體寬度計(jì)算在兩段法中，虛擬的土壩上游面是鉛直的，它距原上游壩坡與計(jì)算水位線的交點(diǎn)a的水平距離為△L。根據(jù)滲流阻力相當(dāng)?shù)脑恚ㄟ^試驗(yàn)和理論分析，可得到式中，m1為上游壩坡坡度（斜率），H1為壩前水深。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!1）段滲流計(jì)算根據(jù)杜平假設(shè)，段中任一鉛直線上各點(diǎn)的流速u都相等；根據(jù)達(dá)西定律，水的滲透流速與水力坡降成正比，則可得滲透坡降；流速流量

情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!可得壩體段的浸潤(rùn)線方程為從上式可以看出，浸潤(rùn)線方程為一個(gè)二次拋物線方程。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!聯(lián)立求出a0后，代入滲流量公式，即可求出該斷面上壩體的滲流量。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!2）分析結(jié)果通過心墻的滲流量為通過下游壩體的滲流量為情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!六、總滲流量的計(jì)算前面所介紹的是以一個(gè)斷面為例的情況。對(duì)于整個(gè)壩的滲流量Q，可以根據(jù)地形和壩體結(jié)構(gòu)，沿壩軸線將壩劃分為若干段（n段），各段的長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1、L2、……、Ln。分別計(jì)算各段的平均滲流量q1、q2、……、qn，然后將各段的滲流量相加，即可求出全壩的總滲流量Q?？倽B流量計(jì)算示意圖情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!1．管涌定義：壩體或壩基中的細(xì)土壤顆粒被滲流帶走，逐漸形成滲流通道的現(xiàn)象稱為管涌或機(jī)械管涌。發(fā)生部位：管涌一般發(fā)生在壩的下游坡或閘壩的下游地基面滲流逸出處。沒有凝聚力的無粘性砂土、礫石砂土中容易發(fā)生管涌。發(fā)生過程：情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!4．接觸管涌定義：當(dāng)滲流垂直作用于兩種不同土壤的接觸面時(shí)，滲流可能將其中一層的細(xì)顆粒帶到另一層的粗顆粒中去的現(xiàn)象成為接觸管涌。發(fā)生部位：接觸管涌一般發(fā)生在粘土心（斜）墻與壩殼砂礫料之間、壩體或壩基與排水設(shè)施之間、壩基內(nèi)不同土層之間的滲流中。5．接觸流土定義：當(dāng)滲流垂直作用的兩種不同土壤中的一層為粘性土?xí)r，滲流可能將粘性土成塊地移動(dòng)，從而導(dǎo)致隆起、斷裂或剝蝕等現(xiàn)象成為接觸流土。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!1．排滲溝情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!4設(shè)計(jì)實(shí)例一、基本資料：某土壩等級(jí)：2級(jí)；該地區(qū)多年平均最大風(fēng)速：16.90m/s。風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D=1.544km；洪水標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)100年（相應(yīng)水位▽32.59m），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)2000年（相應(yīng)水位▽33.73m）；水庫底平均高程取為10m；地震烈度：Ⅵ度；附近多粘性土，土樣試驗(yàn)慢剪C、Φ小值平均值分別為10.9kPa、28.3°。滲透系數(shù)為8.79×10-4cm/s。設(shè)計(jì)該土壩。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!三、項(xiàng)目決策（1）確定土壩滲流分析計(jì)算方法；（2）確定計(jì)算步驟；（3）表述計(jì)算方法與步驟。情景4土石壩滲流分析共36頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!五、項(xiàng)目檢查檢查內(nèi)容：（1）壩剖面各部位尺寸計(jì)算是否正確；（2）滲流分析計(jì)算公式是否正確；（3）滲透系數(shù)等計(jì)算參數(shù)取值是否正確；（4）單寬滲流量計(jì)算結(jié)果