第6章习题及答案6-1

1、6-1 土坝渗流计算的目的、内容和意义为何？答：渗流计算的目的：很多建筑物必须控制通过建筑物本身和地基的渗流，以防止土体因受渗流作用发生冲蚀、坍塌、滑坡等破坏，同时防止水量渗漏损失过大降低工程效益。渗流计算的内容：渗流场内的渗流量、水头、压力、坡降等水力要素，即建筑物及其地基的渗流量、坝体内的浸润线,建筑物及其地基内各点的水头和压力,建筑物底面的扬压力,建筑物及其地基内各点处渗透流速和水力坡降等。渗流计算的意义：以供在工程设计以及在运行管理中，进行渗流以及渗透稳定分析，选择合理的防渗、排渗设计方案或加固补强方案，以便有效地控制渗流。渗流计算对保证工程安全，更好地发挥工程效益以及节省工程投资都有

2、明显的实际意义。6-2 影响坝体浸润线下降速度的因素有哪些？判定水位骤降、水位缓降的条件是什么？答：（1）坝体浸润线下降的速度，一般取决于库水位下降的速度v、土坝坝体的渗透系数K以及土体的给水度等因素，与坝体的结构形式特别是坝体及地基上游面的排水条件也有很大关系。其中土体的给水度大小取决于土的性质、密实程度以及排水的时间等因素。 （2）由于所研究的坝体结构和排水条件不同，各家给出的判别库水位降落快慢的指标数值不完全相同。根据对上游坝坡排水条件不好的均质土坝和心墙砂壳坝的分析计算结果，可以规定：时为骤降。时为缓慢下降。在的范围内，浸润线的下降介于上述两种情况之间，为进行坝坡稳定分析，应该按照缓处

3、理。6-3 如下图所示的土坝位于深度M8m的透水地基上，地基土的渗透系数K2×10-2 cm/s，坝顶宽度b6m，上游坝坡1：3.0，下游坝坡1：2.5，坝高H32 m，坝的上游水深为30 m，下游水深为5 m。试计算（1）通过地基的渗流量；（2）下游渗流逸出段水力坡降的变化；（3）坝体底面的扬压力。习题6-3图解：计算坝底宽度B及坝底半宽L 根据图6-3，坝底宽度为： 坝底半宽为： 计算水头和根据公式可得： （1） 通过地基的渗流量 通过地基的单宽渗流量按公式计算，即: （2） 坝下游渗流逸出段水头的变化坝下游渗流逸出段的水头按公式计算，此时取Mlm，m，故，因此计算结果如表1所示

4、。表1 坝下游逸出段水头的沿程变化x（m）1.01L1.02L1.03L1.04L1.05L1.06L水头H（m）13.055113.0089 13.001513.000213.000113.0000 由表l计算结果可见，坝下游渗流逸出段水头的变化极快，水头消散的范围仅局限在0.06L范围之内，在x1.06L处，水头已基本等于下游水头。（5） 下游渗流逸出段水力坡降的变化坝下游渗流逸出段的水力坡降J可按公式求得： 仍取，因此 渗流逸出段水力坡降J的计算结果列于表2表 2 坝下游渗流逸出段水力坡降的沿程变化x（m）L1.01L1.02L1.03L1.04L1.06L1.08L1.10L1.20L

5、渗流水力坡降J0.68060.11030.01790.0028950.004690.0000010.00000.00000.0000由表2计算结果可见，坝下游渗流逸出段水力坡降沿程的变化是很快的。在下游坝脚处，渗流水力坡降为0.8474，而在距坝坡脚0.06L（x1.06L）处，水力坡降已基本上等于零。（3） 坝体底面的扬压力坝体底面扬压力的沿程变化可按公式计算，计算结果列于表3。表3 坝体底面扬压力的沿程变化x（m）L0.7L0.4L00.3L0.6LL扬压力水头H（m）37.659734.431830.363925.521.852117.844213.34036-4 已知条件同例6.4.1

6、，试用矩形坝段替代法和垂直等势线法的组合方法 计算通过单宽坝体的渗流量q和坝体内的自由水面线。某均质土坝坝顶高程为20.00m，坝基面高程为0.00m，坝顶宽b7.0m，上游坝坡坡率m12.5，下游边坡坡率m22.0，上游水位高程为18.00m，下游水位高程为3.00m，坝体渗透系数K0.221m/d，坝基为不透水层，坝体下游坡设有贴坡排水，如下图所示。试用矩形坝段替代法和垂直等势线法的组合方法计算通过单宽坝体的渗流量q和坝体内的自由水面线。18.000.0020.003.00b=7.01:2.01:2.5习题6-4图解：按矩形坝段替代法和垂直等势线法的组合计算：（1）计算值（2）计算值根据渗

7、流连续性定理，通过坝段的渗流量和通过坝段的渗流量相等，即：削去渗透系数K以后，上式可写为将值代入上式，则得：上式利用试算法求得（m）。（4）计算通过坝体的渗流量依式计算（5）计算坝体内的自由水面线依式计算根据上式计算得到坝体自由水面线，列于表4中。表4 自由水面线坐标值x（m）51015202530354046.08y（m）17.1416.2315.2714.2413.1311.9210.579.036.686-5 下图所示为某位于岩石地基上的均质土坝，坝高H12.0m，坝顶宽b6.0m，上游坝坡坡率m13.0，下游坝坡坡率m22.0，下游坝坡坡脚处有棱形排水体，排水体的上游边坡坡率m31.0，下游边坡坡率m42.0，排水体的顶宽t2.0，排水体的高度d5.0m，土坝上游水深H110.0m，下游无水H20.0m，坝体的渗透系数K0.2m/d，计算坝体的自由水面线。b+ac+axH110m+ay+ah0+ao+aL+aL0+aS+ad+aL+at2md5.0mb=6.0m1：31：21：11：2H12.0m习题6-5图解：（1）计算值（m）（2）计算值由式和图6.4.9计算得：（m）（3）计算值由图6.4.9计算得：（4）计算值（m） （5）计算值依式计算得：