改进阻力系数法

1、改进阻力系数法改进阻力系数法是在阻力系数法的基础上发展起来的，这两种方法的基本原理非常相似。主要区别是改进阻力系数法的渗流区划分比阻力系数法多，在进出口局部修正方面考虑得更详细些。因此，改进阻力系数是一种精度较高的近似计算方法。1基本原理如下图1所示，有一简单的矩形断面渗流区，其长度为L，透水土层厚度为T，两断面间的测压管水位差为h。根据达西定律，通过该渗流区的单宽渗流量q为 （1）或 （2）令LT，则得 （3）式中称为阻力系数，值仅和渗流区的几何形状有关，它是渗流边界条件的函数。 图1矩形渗流区图 图2 改进阻力系数法计算对于比较复杂的地下轮廓，需要把整个渗流区大致按等势线位置分成若干个典型

2、渗流段，每个典型渗流段都可利用解析法或试验法求得阻力系数，其计算公式见表1。如图2所示的简化地下轮廓，可由2、3、4、5、6、7、8、9、10点引出等势线，将渗流区划分成10个典型流段，并按表1的公式计算出各段的i。再由式 (6) 得到任一典型流段的水头损失hi。对于不同的典型段，值是不同的，而根据水流的连续原理，各段的单宽渗流量应该相同。所以，各段的qK值相同，而总水头H应为各段水头损失的总和，于是得 (4) (5)将式(5)代人式(4）得各段的水头损失为 (6)表1 典型流段的阻力系数区段名称典型流段型式阻力系数的计算公式进口段和出口段内部垂直段内部水平段求出各段的水头损失后，再由出口处向

3、上游方向依次叠加，即得各段分界点的渗压水头。两点之间的渗透压强可近似地认为呈直线分布。进出口附近各点的渗透压强，有时需要修正。如要计算q，可按式（4）进行。2计算步骤（1）确定地基计算深度。上述计算方法对地基相对不透水层较浅时可直接应用，但在相对不透水层较深时，须用有效深度Te作为计算深度Tc。Te可按式（7）计算确定。 （7）式中 L0地下轮廓的水平投影长度，m； S0地下轮廓的铅直投影长度，m。算出有效深度Te后，再与相对不透水层的实际深度T实相比较，应取其中的小值作为计算深度Tc。（2）按地下轮廓形状将渗流区分成若干典型渗流段，利用表1计算各段的阻力系数i，并计算各段的水头损失hi。（3

4、）以直线连接各分段计算点的水头值，便可绘出渗透压强分布图。（4）对进、出口段水头损失值和渗透压强分布图形进行局部修正。计算公式如下： （8） （9） （10）式中 h0 进、出口段修正后的水头损失值，m； h0 按式（6）计算的水头徽值，m； 阻力修正系数，按式（9）计算，当计算的1.0时，则取=1.0； S 底板埋深与板桩入土深度之和，m，见下图3（a）； T 板桩另一侧地基透水层深度或齿墙底部至计算深度线的铅直距离，m，见图3； h 修正后的水头损失减小值，m，可按式（10）计算。 图3 进出口渗流计算示意图（a）有板桩的进出口渗流计算示意；（b）有齿墙的进出口渗流计算示意（5）当阻力修正

5、系数1时，除进、出口段的水头损失需作修正外，在其附近的内部典型段内仍需修正。当hxh时，可按下式修正：hxhx+h，式中hx为修正后的水平段水头损失值；hx为水平段的水头损失值。当hxh时，可按下面两种情况修正：当hxhyh时，则hx=2 hx，hy= hy+h- hx，其中hy为内部铅直段的水头损失值，hy为修正后的内部铅直段水头损失值；当hx+ hyh时，则hx2hx,hy2hy，hCD=hCD+h（hx+ hy），其中hCD为CD段的水头损失值，hCD为修正后的CD段水头损失值。（6）按式（11）计算出口段渗流坡降J。 （11）出口段和水平段的渗流坡降都应满足下表2的允许渗流坡降的要求，防止地下渗流冲蚀地基土并造成渗透变形。表2 的允许渗流坡降 J 值分段地基类别粉砂细砂中砂粗砂中砾细砾粗砾夹卵石砂壤土壤土软粘土坚硬粘土极坚硬粘土水平段0.050.070.070.100.100.130.130.170.170.220.220.280.150.250.250.350.300.400.40 0.500.500.60出口段0.250.300.300.350.350.400.400.450.450.500.