用手算方法计算均质土坝渗流稳定

1、芀羈某水库均质土坝渗流稳定计算薁1渗流允许坡降（J 允）蚀对粉质黏土，可按下式计算:! (G -1)(1 - n) c/ w 虿J 允二K祎式中G 土粒比重，取2.73;羃 n 土的孔隙率；n = e/(1 e) =0.849 / (1+0.849) = 0.4592;腿c 土的黏聚力，取7.0 kPa;葿w 水的重度，取10 kN/m3;蚃K 安全系数，取2.0。肂经计算得J二0.818。薈2.渗流计算方法膀根据地质勘察报告，坝基部位土层的渗透系数均小于1.64 X0-6cm/s,属于弱微透水层，可以认为本工程坝基为不透水地基。螅本设计按均质坝、不透水地基、下游无排水设备进行计算，稳定 渗流

2、期计算简图如图1:莄节图1某水库稳定渗流期计算简图(无排水设备)蚆稳定渗流期计算公式如下:(1)2（' Hi s）q = ka。sin P （1 + In 比一a°）Ja°s = L mb（a。+H2）2mi 1薃式中q单位渗流量，m3/s m;蚁k 渗透系数，取坝体平均渗透系数6.43 X0-5cm/s(0.0556m3/d);蒆Hi上游水深，m;薃巴一下游水深，取7.45m;蚁g上游坡比，取2.0;肁讥一下游坡比，取2.0;腿a。一下游水位以上出逸点高度，m;蚅一：一下游坝坡坡角，m2羃浸润线方程为:2qk袇渗流计算可采用迭代方法求解，即先假设一个 a。值，然后

3、判断式（1）与式（2）计算结果是否相等。此方法在手算时比较烦琐，为此, 将上述公式进行变换。先将式（3）、式（4）代入式（1），并令式（1） =式（2），经化简后成为一单变量ao的非线性方程，即：2 2Hi -(0.90 a。)46.4-2.4已-4a°a。1 Ina。0.90 ao(5)薄膂满足f（a°）=0的a。值即为所求。方程（5）可用有关科学计算软件（如Mathcad等）进行求解，且计算精度较高。罿非稳定渗流期计算简图如图2:B.01牛】ML1« IS荿非稳定渗流期浸润线方程为：莈 y2 二h2-2qxk薅式中q通过计算断面的渗流量，m3/s m;薂k渗透

4、系数，取坝体平均渗透系数6.43 X0-5cm/s（0.0556m3/d）;肂h在计算点上游处坐标原点断面上浸润线的高度，m。膈水库水位降落的某一时刻t，坝体内两部分（ca和ad）浸润线方程分别为：y = a bx蚆2厂a' b'x蚁式中a,b,a',b'为常数（可由边界条件计算），x,y坐标见图2蒂水库水位降落经历t时刻时，浸润线上a点处水深可按以下算式联立计算:H2ktHcHiL2H2吩exp(S-L)22ktH2蒄式中h 浸润线上a点处的水深，m；肃Hc水库水位降落后的坝前水深，m；羁水库水位降落高度，m；虿Hi 坝上游水深，m ；蒅H?坝下游水深，m;膂

5、巴一坝上、下游水位差，m;莀L 浸润线上c点到坐标原点的水平距离，m;荿S 浸润线上c点到d点的水平距离，m；菱土的排水率（或吸水率），亠=0.1177R =0.0774薄令式（6）=式（7），可得:(8)肀将已知值代入式（8），取t =1d，解该非线性方程得L =7.696 m，并 由式（7）或式（8）解得H = 3.73 m，然后即可求得ca段和ad段的浸 润线方程。而由不稳定渗流恢复到降后水位（8.61m）的稳定渗流，所需时间t=32.3d (此时L=O,H =Hc)莄3.渗流计算结果蚂分上游正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位及上游水位降落（下 游水位均为7.45m）四种工况进行计算。渗

6、流计算结果见表 1 （括号 中数字为上游坡的相应渗流坡降）。艿表1渗流稳定分析成果汇总表莅上游莆下游肇单宽螁平均蚄出逸点薇允许莂出逸点坡降薆工况螁水位蒇水位高度ho芄流量q袇坡降莇坡降（m賺J1蚈（m）膃(m)芁(m3 /d m)莅J螂J允蚀水位膄芅(0.217)葿(0.434)芈降落期10.35 8.61膅 7.45聿 1.254肇/芃 0.219蝿 0.499芇 0.818莁正常8.617.450.9420.00430.0540.0770.818蓄水位设计洪水位9.867.451.1040.01390.1190.1910.818校核洪水位10.357.451.2280.01890.1470

7、.2120.818各工况浸润线方程如下：正常蓄水位：y2 =4.24360.1547；设计洪水位：y2 =10.95610.5000（；校核洪水位：y2 =14.4400 0.6799（；上游水位降落：ca段: y = 3.73 0.028X2 ；ad 段： 厂3.730.021纟。由表1计算成果表明，四种工况的平均坡降与出逸点坡降均小于 允许坡降，且出逸点高度在下游水位以上0.5m以内，均满足设计规范要求，一般情况下不需要进行渗流安全加固设计。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fin