改进阻力系数法例题.doc

【例4-1】 某水闸地下轮廓布置及尺寸如图4-28所示。混凝土铺盖长10.50m，底板顺水流方向长10.50m，板桩入土深度4.4m。闸前设计洪水位104.75m，闸底板堰顶高程100.00m。闸基土质在高程100.0090.50m之间为砂壤土，渗透系数K砂=2.410-4cm/s，可视为透水层，90.50m以下为粘壤土不透水层。试用渗径系数法验算其防渗长度，并用直线比例法计算闸底板底面所受的渗透压力。（一）验算地下轮廓不透水部分的总长度（即防渗长度）。上游设计洪水位104.75m，关门挡水，下游水位按100.00m考虑，排水设施工作正常。根据表4-2，可知砂壤土的渗径系数，作用水头为 故最小防渗长度为地下轮廓不透水部分的实际长度为 图4-28 地下轮廓布置图及渗压水头分布图（单位：m）（二）采用直线比例法进行渗透压力计算1. 将地下轮廓不透水部分的总长度展开，并按一定的比例画成一条线，将各角隅点 1、2、3 、17 依次按实际间距标于线上。2. 在此直线的起点作一长度为作用水头 4.75m 的垂线 1-1, 并用直线连接垂线的顶点 1与水平线的终点17 。117 即为渗流平均坡降线。3. 在各点作水平线的垂线与平均坡降线相交，即得各点的渗透压力水头值。准确的渗压水头值可用比例公式计算求得。4. 将1、2、3、17 各点的渗压水头值垂直地画在地下轮廓不透水部分的水平投影上，用直线连接各水头线的顶点，即可求出铺盖和底板的渗压水头分布图 图 4-28 (c) 。【例4-2】 用改进阻力系数法计算例4-1中各渗流要素。（一）阻力系数的计算1.有效深度的确定 由于，故，按式（4-19）计算 故按实际透水层深度进行计算。2.简化地下轮廓 将地下轮廓划分成十个段，如图4-29（a）所示。3.计算阻力系数 图4-29（b）（1）进口段：将齿墙简化为短板桩，板桩入土深度为0.5m，铺盖厚度为0.4m，故，。按表（4-3）计算进口段阻力系数为 （2）齿墙水平段：，按表（4-3）计算齿墙水平段阻力系数为 （3）齿墙垂直段：，。按表（4-3）计算齿墙垂直段的阻力系数为 （4）铺盖水平段：，按表（4-3）计算铺盖水平段阻力系数为 （5）板桩垂直段：，根据表（4-3），板桩垂直段阻力系数为 （6）板桩垂直段：，根据表（4-3），板桩垂直段阻力系数为 （7）底板水平段：，故底板水平段阻力系数为 （8）齿墙垂直段：，根据表（4-3），则齿墙垂直段的阻力系数为 （9）齿墙水平段：，按表（4-3）计算齿墙水平段阻力系数为 （10）出口段：出口段中，按表（4-3）计算其阻力系数为 （二）渗透压力计算1.求各分段的渗压水头损失值根据式（4-18） ，其中，且（1）进口段 （2）齿墙水平段 （3）齿墙垂直段 （4）铺盖水平段 （5）板桩垂直段 （6）板桩垂直段 （7）底板水平段 （8）齿墙垂直段 （9）齿墙水平段 （10）出口段 2. 进出口水头损失值的修正（1）进口处按式（4-20）计算修正系数为，应予修正。进口段水头损失应修正为 进口段水头损失减小值为 故应按式（4-25）、式（4-26）修正各段的水头损失值为 （2）出口处亦按式（4-20）计算修正系数为出口段水头损失应修正为 图 4-29 改进阻力系数法计算图 （单位：m）（a）渗流场分段图；（b）阻力系数计算图；（c）渗压水头分布图故应按式（4-25）、式（4-26）修正各段的水头损失值为 验算 计算无误。3.计算各角隅点的渗压水头 由上游进口段开始，逐次向下游从作用水头值相继减去各分段水头损失值（也可由下游出口段从零开始向上游逐段累加各分段水头损失值），即可求得各角隅点的渗压水头值 4.绘制渗压水头分布图根据以上算得的渗压水头值，并认为沿水平段的水头损失呈线性变化，即可绘出如图4-29 ( c ) 所示的渗压水头分