土石壩第部分二

4-1一、土石壩滲流分析的目的（任務）：1、確定壩體浸潤線及其下游逸出點的位置，繪制壩體和壩基內的流網(wǎng)圖，為穩(wěn)定分析、應力應變分析及排水設備選擇提供依據(jù)；2、確定壩體與地基滲流量，以便估計水庫滲漏損失并校核壩的排水尺寸；3、確定滲在下游壩坡或地基出逸處的滲透坡降以及滲流場內不同土層之間的滲透坡降，以便驗算抗?jié)B穩(wěn)定性；4、確定庫水位驟降時上游壩殼內自由水面位置，以便計算孔隙水壓力，供上游壩坡穩(wěn)定分析用。第四節(jié)滲流分析4-2二、土石壩滲流計算的方法：流網(wǎng)法；有限單元法；電擬試驗法：用電流場模擬滲流場，通過試驗測定滲流流網(wǎng)。水力學方法：在平面滲流條件下的一種近似方法，它用達西定律，并假定沿任一鉛直過水斷面內各點的滲透坡降相等。4-3不透水地基上矩形土體滲流問題的水力學解：假設滲流緩慢，沿任一鉛直過水斷面內各點的滲透坡降J相等，k為滲流系數(shù)，則4-4不透水地基上矩形土體滲流問題的水力學解：由達西定理得→（1）移項后得單寬流量表達式將（1）式從上游面（x=0，y=H1）到下游面（x=x，y=y）積分得浸潤線方程將（1）式從上游面（x=0，y=H1）到下游面（x=L，y=H2）積分得：4-5（一）不透水地基上土石壩的滲流計算→簡化為平面問題分若干區(qū)，對每個區(qū)按連續(xù)條件求解。⒈均質壩(1)下游無排水或設貼坡排水；(2)下游設有褥墊排水的情況或下游設有棱體排水且下游無水的情況；(3)下游設有棱體排水且下游有水的情況。⒉心墻壩⒊斜墻壩4-6(1)均質壩下游無排水或設貼坡排水情況：4-7計算時將土壩斷面分為三段：上游三角形段AFM（用高為H1，寬為△L的矩形EOFA代替）、中間段AFB″B′、下游三角形段B″B′N，對每個區(qū)按連續(xù)條件求解。將上游矩形EOFA和中間段AFB″B′合成一段EOB″B′，利用和矩形土體類似的方法（從（x=0,y=H1）到(x=L′,y=a0+t)）積分，可得通過該區(qū)的滲流量：

(1)浸潤線方程為(2)4-8下游三角形段B″B′N屬急變流，以下游水面為準作水平線，將其分為三角形BB′C和梯形B″NBC兩部分，將流線近似視為水平線，按漸變滲流可得其單寬流量

(3)根據(jù)滲流連續(xù)性條件：q=q1=q2，聯(lián)立求解式(1)和(3)，可求得a0及q，將q代入式（3）則可得浸潤線方程并繪制浸潤線。上游段EA′是不符合實際情況的應加以適當修正，使浸潤線上端在A處與壩面正交，在A′點與浸潤線相切，AA′B′曲線即為壩體浸潤線。4-9(一)不透水地基上土石壩的滲流計算:1(2)均質壩下游設有褥墊排水的情況或下游設有棱體排水且下游無水的情況:4-10計算時將浸潤線近似看作是以排水起點D為焦點且通過E點的拋物線；由于排水設施中滲透系數(shù)遠大于壩體滲透系數(shù)，可認為排水體內無滲流水頭損失。設C點的坐標為（L+he/2,0）,利用拋物線上各點到焦點D（L，0）的距離與到準線（x=L+he/2+he/2）的距離相等的原則，可得浸潤線方程（1）

(1)4-11(2)均質壩下游設有褥墊排水的情況或下游設有棱體排水且下游無水的情況:由于浸潤線過E點（0，H1），代入式（1）可得he：上游段應加以適當修正（同無排水情況）。將B點坐標(L,he)代入式可得EODBA段的單寬流量q：4-12

(3)下游設有棱體排水且下游有水的情況。4-13計算時將下游水面以上部分按照無水情況處理，浸潤線近似看作是以排水上游坡與在下游水面的交點為焦點D′（L，t）且通過E點的拋物線?？傻媒櫨€方程為：(1)(2)由于浸潤線過E點(0，H1)，代入(1)式可得：將B點坐標(L,t+he)代入式可得EODBA段的單寬流量q：4-142、心墻壩4-15計算時忽略上游壩殼段的水頭損失，并將心墻簡化為等厚的矩形斷面，下游壩殼段與均質壩同樣處理。心墻簡化為矩形，心墻段的單寬滲流量為：

(1)(2)假定下游壩殼逸出點位于下游水位與堆石內坡的交點A，則壩殼內單寬流量表達式為：4-16由q1=q2，聯(lián)立方程（1）和（2），可求出q和h。下游壩殼的浸潤線方程為：4-173、斜墻壩4-18計算時忽略上游壩殼段的水頭損失，分兩段計算，即斜墻段及斜墻后的壩殼段并將斜墻簡化為等厚的斜墻，下游壩殼段與心墻壩同樣處理。斜墻段的單寬滲流量簡化為：

由滲流連續(xù)原則

q1=q2，聯(lián)立求解以上兩方程得出q和h，并可以得到下游壩殼內的浸潤線方程：4-19注意：在h以上的斜墻部分的滲流在下游壩體以非飽和狀態(tài)垂直下落并匯入下游壩殼的滲水，以上計算中計算斜墻段的單寬滲流量和斜墻后壩殼內的單寬滲流量時均未考慮這部分滲水。4-鵲20(二)有透閉水地懂基土急壩的味滲流猶計算為簡米化計嗓算，屬壩體允內滲做流仍叫可用犬上述引不透容水地陶基上變土石薪壩的熊滲流謹計算百方法撐確定腎滲流弦量及事浸潤膠線，肺壩基漫滲流吸則按衡有壓鴉滲流痛計算獨。壩饅體滲剃流量誘與壩漠基滲鋤流量傾之和關即為沾總滲扭流量板。4-紡211、均框質壩假設搭壩體班的單巴寬流崗量為q1，壩芳基的趕滲透京系數(shù)德為kT，透紙水地江基深繞度為T，單獨寬流看量為q′，上燥下游撈水頭粗分別丟為H1和t。4-竄22由達友西定賭理可畫得地頃基內訊單寬幸流量q′：將上擇式從倡上游闊面（x=今0，勢y=在H1）到抵下游經面（x=或L，勢y=舞t）積辭分得雨：4-肌23L實際海上是獻指流日線長劃度，貼所以趁考慮線進出口口流央線彎磚曲的得影響田及滲劣流區(qū)鄰的幾是何形庸狀，L可表蓋示為L=渠L0+0己.8喬8T，式中0.漢88銀T為考耳慮進耽出口今流線旬彎曲問的影尾響的蟻修正貍系數(shù)桌。則通尺過壩月體與左壩基床的總兇單寬泰流量督為：4-銜242、心岡墻壩(1喪)地基軟上有儀混凝燥土防膚滲墻幟的心車墻壩通過停防滲儲心墻劣后的苦壩殼燦和地衛(wèi)基防撥滲墻禮后的直地基唱的滲依流量璃為:4-且25(1兄)地基宣上有蕉混凝仙土防躺滲墻滑的心蟻墻壩設心濾墻、屬砼防恨滲墻猾、下債游壩具殼、麻透水褲地基置的滲嘗透系棟數(shù)分棵別為kc、kD、k、kT。通過殘防滲借心墻穿和地來基砼弄防滲桃墻的皮滲流碰量為甘：由q=感q1=q2，聯(lián)咳立求梳解式(1工)和(2速)即可挺得q和h。4-迫26(2頑)地基倘上有憐截水浪槽的愿心墻警壩，傻截水熱墻與好心墻繳材料跨相同賺。通過虹防滲勢心墻刑和地觸基截變水墻范的滲柄流量瀉為：通過級防滲床心墻駐后的獻壩殼孕和地挪基截乞水墻紫后的阻地基燒的滲藍流量歇與地稅基中答有混納凝土打防滲截墻的亭心墻條壩相啞同。4-鄙27三、齡土石啞壩的秧抗?jié)B葵穩(wěn)定濃驗算1、滲末透變轉形的戀形式膀及其學判別*滲透種變形到：土侮石壩啊及其線地基哪在滲沃流的命物理視作用雞和化做學作講用下蛾發(fā)生螺土體厘顆粒鮮流失錦的局謝部破題壞現(xiàn)虛象稱里滲透正變形個。⑴管姓涌：畫滲流飼作用僅下不循均勻紹無粘洪性土閣中細嚷顆粒肉從孔屑隙通烈道中漿的連晝續(xù)移劑動和嫁帶出叛。管涌懸可能強發(fā)生嬌的部璃位：慕非粘沈性土輝的滲蒼流逸纏出點永和進版入排哨水處潑。管涌判別嶺：級赴配連慢續(xù)時愚不均慶勻系重數(shù)>2也0，級功配不喜連續(xù)鉛時細產粒含難量小大于25早%。4-晶28⑵流土旱：滲孔流作欠用下展，土紀體的盛同時賤浮起弦或流善失。流土來發(fā)生常的部茶位：搖多發(fā)域生粘廈性土鮮坡和繞顆粒仔較均瘦勻的翅非粘撐性土冊坡中猶。判別牙：級童配連物續(xù)時活不均露勻系損數(shù)<1澆0，級年配不忽連續(xù)支時細揪粒含丹量大射于35念%。4-瘋29⑶接觸秒沖刷冶：順恥著兩戚種土臥壤的碎接觸廢面的迅滲流畫對接顫觸面恥顆粒蛙的沖偏刷。判別約：一要般認籠為當漆相鄰澇兩層宏土體涂的d10比值輪小于10且兩盼層土術的不衰均勻結系數(shù)抖小于10時，餓不會橡產生才接觸蜻沖刷誼，反帆之應轎考慮圈接觸核沖刷紫和接于觸流穿失的茶問題歲。⑷接嶄觸流像失：石滲流漠垂直凝于滲義透系懇數(shù)相勻差較煙大的基兩相懂鄰土才層的險接觸徑面流匆動時納，將使?jié)B透沙系數(shù)扯較小勁土層眼中的藥細顆駛粒帶扭入滲設透系墻數(shù)較戚大的拼另一視土層亞。4-標302、滲箭透破稍壞標謀準以臨販界滲詳透坡劃降Jc作為序判定鴉標準筆。管涌方臨界育坡降誘計算慕公式潮：流土叼臨界醋坡降閣計算美公式堂：4-萍31容許偶滲透鐘坡降[J竄]可按施建筑朋物級恨別，漠以臨付界坡米降除擇以安捕全系粥數(shù)求驗得。撒或當什滲透墓變形乞的形攝式確副定后張，根貫據(jù)規(guī)枕范中晴有關蜻圖表軟選取此臨界暖坡降覺和允謊許坡外降。抗?jié)B樸穩(wěn)定登性驗雨算就沾是查米驗下溫列不習等式賽是否柱成立悔：4-炭32四、慰防止柜滲透吧破壞炭改善住滲透詳穩(wěn)定妥性的驅工程援措施存：1、提斜高土訓的抗頸滲性觀：土冷料設伏計時奔需考菜慮。2、降哨低滲碼透坡教降：泰設置報水平改與垂暢直防稼滲體親，調懇整防蘇滲結當構的借型式遙和尺跌寸。3、降匹低下專游滲裳流出轎口處界的滲煤透壓闖力：深設置令排水差溝或奴減壓條井。4、對山可能見產生興流土尼的地盾段加例蓋重樣，蓋兄重與媽被保機護土栗體之附間也舅要設凡反濾諸層。4-歇33*反濾促層設碼計：(1團)反濾造層的剪主要債作用毒：排逢水濾銹土，慣防止肉壩體敘和壩嚇基在許滲流讓逸出哀處產推生滲垂透破烤壞。(2高)反濾董層位不置：J較大劉處橡?！鞣N購排水泳與壩棟體和趟地基畝之間明；——防滲淋體與掀上、對下游扮壩殼樣之間伏，防泳滲體竟與壩遙基透毒水層雙之間杠。(3戶)反濾打層型橡式：土反漲濾：搬由幾辰層砂恥礫料端按粒替徑沿姥滲流奇方向搬增大靈鋪設敵。土工悅織物險反濾粉。4-夸34土石聞壩的跳失穩(wěn)扇狀態(tài)突：是滑絮坡、夫液化爭、塑彈性流洞動。(1山)滑坡:由于折壩坡菊過陡柜或筑疫壩土宏料抗諸剪強浩度不門夠，業(yè)使某喘一滑蘭動面沖以上涉土體悼所受阿滑動樂力或臣滑動漁力矩嶄超過盼了其有下相襲應土眠體可五能施唇加的程抗滑節(jié)力或槐抗滑鵲力矩鋸；由于堪壩基贊土體涼抗剪放強度仗不夠縱，使芹部分今壩體斷連同逼壩基情一起圖滑動而，尤莊其當航壩基炭有軟知弱夾婚層時建，滑貧動往系往在拴該層銹發(fā)生綁。第五只節(jié)潔穩(wěn)定書分析4-唯35⑵液化:易發(fā)昂生在延由不緊鑼密均晨勻細期砂構成想的壩涌體或冶壩基勻中。發(fā)生睡的原攜因：務飽和犬松砂怪受振制動或弄剪切薯而發(fā)啄生體看積收費縮，墾但孔心隙中銀的水恩分不貿能立倉即排挺出，爽沙礫路相互裹接觸幫的有勺效應晉力部摩分或黎全部桃轉化販為沒傍有抗茫剪強來度的欺孔隙字水壓允力，塘砂粒駁就隨錦水流昌動而巷“液窮化”北。4-圖36⑶塑性識流動念：指壩襲體或暢壩基摟土的毒剪應善力超佛過土劑體實爆有的糧抗剪匪強度舞，變物形遠輩超過油彈性短限值豆，失逝去承就載能虛力，唇壩坡慮或壩惹角土俱被壓殲出或秀隆起飾，或霉壩體拴、壩旁基發(fā)斧生嚴窗重裂護縫，魯過量舌沉陷霸等情斤況。壩體橫或壩鬧基由叛軟粘然土構冷成又均設計板處理需不當舊時才忍會出姻現(xiàn)這要種現(xiàn)旺象。4-娃37一、推土石文壩滑兆坡滑窮動面重的基唯本類裝型巡壽：⒈曲線徹滑動筋面：近聲似于煉圓弧將面，摸多發(fā)土生于線粘性狀土坡響及厚菜的心丹墻壩蝴、厚但斜墻遇壩中禾。⒉折線霉滑動答面：發(fā)看生于駝非粘煉性土慘坡，延以及頑斜墻昂連同忍保護墻層。⒊復合濤滑動斜面：發(fā)碌生于煌厚的再心墻位壩、證由多名種粘映性土柿和非菠粘性先土組殖成的迎多種數(shù)土質懸壩、允地基陰內有何軟弱眾夾層風。4-習38二、垃土石閣壩穩(wěn)母定分齒析方船法雖：1、應梨力應夫變分川析法膏：以術整個兆壩體遭連同疫壩體推的應塔力場傍為計頂算對簽象，躍按應溪力、播應變盯之間律某種蠅非線脆性本賊構關吩系建推立數(shù)饞學模豪型，煤借助形非線暑性有焰限元判等現(xiàn)盆代計旦算方肢法，培求得琴應力說場內焰各點船應力決狀態(tài)鍛得數(shù)造值解捉，各蠶點應奶力與啟土體駕在各輩點相炸應強摘度對鋪比，跑可知怨是否邊有破松壞區(qū)駛域，殘如果述沒有妄，則干安全雜。4-灑392、滑墊動面丈法：基于極限惠平衡吧理論根據(jù)抱壩型笨、土威料及算地基喬地質失情況機，結爽合經柿驗選珠擇不季利工尚況，沃并假愿設若坐干個灰不利紀滑動河面；碎計算肉每個塞工況訊、每唯個滑膜動面趁的抗凳滑力鉗及滑吹動力鬧；比述較穩(wěn)渠定安夜全系矩數(shù)，勢找出濱最小派值，耳如其嫂不低荒于規(guī)驕范規(guī)筐定的籠容許超值，蜘則認劍為壩脫坡抗信滑穩(wěn)苦定安露全度纏得到厘驗證舊。根據(jù)寺滑動款面形觀狀，分為紅圓弧宗滑動扇法、鏟折線芳滑動炕法和煮復式蘿滑動域法。4-置402、滑孝動面貴法：(1似)圓弧榨滑動訓法：①假家定：兔假定鍛土坡歐穩(wěn)定妻問題棕為平堂面應磚變問旬題，柔滑動轟面為危圓弧遇面，歡將滑微動面新內土銹體視栗為剛殼體，糞破壞聽時該脖土體出繞圓歲心作嘗旋轉減運動抓。安慘全系遙數(shù)K=抗滑堪力矩/滑動事力矩額。②具讀體方垂法：瑞典質條分刑法：庫不考誼慮條櫻塊間敏的作鉛用力物。畢肖沈普法釀：考未慮土令條間升的作看用力遇。簡化窮畢肖檢普法施：考抓慮土跑條間釘水平拿作用餡力而婦忽略當豎向滿作用請力遇。4-廢412、滑堂動面仗法：(1兼)圓弧溉滑動熔法：瑞典便條分紫法：計算盛時首款先確石定壩移體浸法潤線悔的位鞭置。赴將圓集弧內琴土體礦分為拒若干糞條，縱在不雁同的繁區(qū)域桑采用犯不同液的物橫理力膚學性眉質指塌標，炸壩體宅浸潤基線以參上采已用濕橋重度世，下煤游水抱位以全下用在浮重宜度。可用視替代槳重度享法代翠替滲城透力鏡的作瞎用→烤對浸藏潤線尖以下坐，下節(jié)游水葡位以橋上的著壩體烤，計端算滑噴動力穩(wěn)矩時仰用飽敬和重悉度，昆計算貞抗滑伴力矩雖時用類浮重忌度。4-臂422、滑語動面鄭法：(1垃)圓弧酷滑動食法：最危知險滑福動面告：在針分析黑時要繪假設賓一系耕列的頭滑動孔面進搖行試勞算，娃算出顆每個就試算瓣滑動跟面的帶穩(wěn)定圾系數(shù)跳，穩(wěn)堪定系陪數(shù)最毛小的優(yōu)滑動次面即愉為最塔危險派滑動巾面?！と艨际矐]地個震作溜用，都一般蒜采用辱擬靜搜力法霸計算迅。4-絮43(2湖)折線遵滑動場法——非粘臘性土毯坡計嗽算：4-桐44(2釣)折線罪滑動勺法——非粘雹性土唇坡計侵算：①假艇想把AB喂CE關A分為忌兩塊才，即AB列D和BC無ED，滑尼塊間萌的錯車動面泡為BD，在拋該面幫上，扶兩土邁塊間糕的相狹互作遣用力期與BD面法子線成露摩擦滅角3。②考氣慮AB、BD、BC三個震面同閘時達謝到極猾限平枯衡狀秤態(tài)（太等安濤全度巴）。以土憑塊AB佳D極限夫平衡粘為條乳件求腔出P的表負達式漢，再涉以土純塊BC燃ED極限努平衡援為條毀件求淺出P的表揮達式短，兩姨者P相等輛，聯(lián)閘立求抓解可吵以求陪出Kc。4-孔452、滑辱動面造法：(2何)折線菠滑動伐法——非粘鼠性土斯坡計柄算：注意解：在齒上述槍計算酒中，部水位工和折駛角、、都是秘任意慚假定勁的。庭最危無險水龜位及驢滑動傳面位執(zhí)置需叛通過害試算尾才能純確定照。4-芹462、滑邪動面碑法：(2辨)折線才滑動炒法——斜墻問及其襖保護缸層的枕計算擊：①斜匆墻與窯保護庸層及叉斜墻錢與壩序體是怨由兩項種不眉同的低材料旱筑成驗的，卻在接材觸面顫處強遇度往齒往較憲低，聾因而型保護酷層或質連同診斜墻幫，有紛可能領沿這檔種接冰觸面管產生乏滑動蒸，一祖般用老折線嘉法驗灶算。接觸茶面上管的抗檔剪強口度，膨應采趕用兩藏種材近料的糖較小罰值。4-秀472、滑文動面麥法：(2貍)折線鏟滑動列法——斜墻勢及其飾保護拳層的壘計算呼：①保姜護層冤本身慕滑動涉的驗挖算方鉛法：4-巡壽482、滑率動面婦法：(2向)折線荷滑動己法——斜墻員及其厲保護住層的漂計算柜：①保尺護層然本身斜滑動弄的驗蜂算方踢法：假設宗滑動鑒面為LB餓E井(B狗E位置騰已確軋定——斜墻涼上游霉面)，將怪滑動備體用銹假設殖破裂倡面BB喘′分成井兩個鋸滑動婚塊試胡算。4-爛492、滑補動面侍法：(2原)折線墓滑動博法——斜墻晌及其衰保護煤層的繪計算碌：②斜盟墻連僅同保美護層蒸的穩(wěn)持定計版算：4-依502、滑裁動面咸法：(2楚)折線鎮(zhèn)滑動怒法——斜墻嫂及其候保護摔層的品計算愉：②斜雹墻連母同保均護層喊的穩(wěn)郊定計宮算：假定誓折線幟滑動拳面為LB甚GD，滑熔動面蛾包含程三個捐直線編段，賓在滑變塊中郵存在泊兩個菠錯動葡面BB劣′和GG戴′，同癥樣假瘡定水焦位及亡各個構折角斤進行孔試算雀，求宗出最鐮危險叼情況勺。4-棋512、滑貝動面跨法：(3碌)復合挪滑動籮面法尼：4-劉522、滑攤動面撈法：(3貓)復合絮滑動灣面法化：取FB稈CE為隔晶離體歌，假稍定作棄用在卡它上底、下析游側屋的主夫動土首壓力膀和被跡動土甘壓力燈都是儀水平楊的，需則最危欄險滑厘動面畢也是徒通過芬試算庫確定慣。4-稍53三、偏穩(wěn)定幼分析斯的計寄算情祖況和逮安全民系數(shù)帥：1、計惹算情環(huán)況(1餃)正?；j運用絨情況高：庫姜水位稿處于從正常凝蓄水某位或渣設計第洪水召位，躍以及尖自正斃常蓄瓦水位育正常濫降落倦所對雪應的濃工作懶條件紗。①水仿庫蓄駕滿水俱形成劉穩(wěn)定達滲流怨時→凡驗算起下游昌坡的墳穩(wěn)定竊；②上統(tǒng)游庫奸水位勉為某室一最冊不利掛水位化時→憲驗算夾上游決坡的鄭穩(wěn)定葡；③上萌游水辨位正抹常降跟落，耐上游親壩坡閃產生援滲透產動水邊壓力吼（流若線方躬向指歌向上胳游）各時的木穩(wěn)定閑計算瞎。4-冤54三、擺穩(wěn)定推分析么的計叨算情躲況和睜安全奮系數(shù)端：1、計蠻算情白況(1叮)非常去運用伐情況昏：①庫柴水位轉驟降帽（k≤棗10-3cm荒/s，V>炒3m恒/d），嘗形成烘反向蝦滲流現(xiàn)→驗朋算上春游坡木的穩(wěn)衣定深；②正租常蓄帶水位+地震齊→驗必算上檔、下證游坡牲的穩(wěn)獲定；③校猜核洪霉水位種時→啞驗算賺下游嬸坡的供穩(wěn)定嬌；④施東工期縮慧考慮捉孔隙娛水壓參力時招→驗押算上偽、下貧游坡革的穩(wěn)丟定儀。4-波55三、蜓穩(wěn)定邀分析慮的計學算情剝況和馬安全齒系數(shù)驗：2、安源全系扭數(shù)：按《碾壓咽式土丘石壩消設計趟規(guī)范》，對己于均碼質壩女、厚擔斜墻倆壩和勞厚心親墻壩馬，可叫采用安不計杯條塊惰間作捎用力五的瑞怪典圓繳弧法袋進行軌穩(wěn)定霸分析萬；對耗于由滲薄軟鋼土夾綁層的嘩情況舒，以欠及薄鵲斜墻礎、薄氧心墻僅壩，抄可采雨用滑輕楔法各進行當穩(wěn)定護分析伙。壩坡淚