防洪堤渗流稳定的计算方法和对应的工程措施

防洪堤渗流稳定的计算方法和对应的工程措施【摘要】山区河道一般流速较大，长期经受冲刷渗透作用，防洪堤容易发生塌陷和滑动破坏。本文以平泉市瀑河三期防洪生态综合整治工程为例，从堤防的基础防渗工程情况出发，对防洪堤渗流稳定的计算方法进行了分析，并提出了一些对应的工程措施，使得防渗效果更为可靠，以期能够为防洪堤渗流体系的有效运行提供保证，从而避免出现一些危害。【关键词】防洪堤；渗流；稳定措施瀑河三期为山区河道，地基材料为砾砂和角砾，具有强透水、易被冲刷、粒径大、固结性差的特点。为工程造价记，新建及加固堤防主要采用河道开挖砂砾料填筑，主槽按10年一遇洪水不出槽考虑，堤顶平均填筑高度为1.5m。迎水面边坡系数为1：3,堤顶宽度为4.5m。整体河道位于平泉市城区上游，原状地势险峻，防洪能力差，为下游城区段造成很大隐患,因此需要对该河道段的防洪堤采取优化处理措施,才能满足生态等要求。一、防洪堤渗流稳定计算方法新建及加固堤防主要采用开挖砂砾料填筑,堤基主要为砾砂、角砾等堤身、堤基渗透破坏类型主要为管涌,砾砂、角砾的允许水力比降值分别为0.18、0.17。渗流采用有限元数值分析方法计算,应用河海大学工程力学研究所研制Autobank7.0软件程序进行计算。（1）渗流稳定计算过程出逸坡降计算上述程序假定渗透介质不可压缩，渗流符合达西定律，计算域内没有源密度的情况，各向异性连续介质二维稳定渗流场的控制方程为：渗流计算工况根据《堤防工程设计规范》渗流及渗透稳定计算中规定，拟定渗透稳定计算工况如下：工况1：河道设计水位正常运行，堤外无水，复核堤防背水坡稳定；工况2：河道设计水位正常运行工况下增加地震荷载，复核堤防临水背水侧堤坡。渗透稳定分析当实际出逸坡降大于允许渗流坡降时，可能发生渗透破坏，应采取措施，反之，则不会发生渗透变形。（2）边坡抗滑稳定计算方法边坡稳定分析采用瑞典圆弧法计算，公式如下：具体计算采用河海大学Autobank7.0软件计算。安全系数根据《堤防工程设计规范》，3级堤防边坡允许最小安全系数：a.正常工作条件1.1.20；b.非常运用条件II为1.05；4级堤防边坡允许最小安全系数：a.正常工作条件1.15；b.非常運用条件II为1.00；计算工况拟定边坡稳定分析计算工况如下：工况1：河道设计水位正常运行，堤外无水，复核堤防迎水坡、背水坡稳定；工况2：河道设计水位正常运行工况下增加地震荷载，复核堤防临水背水侧堤坡。边坡稳定计算结果分析按上述方法和条件对本段河道典型断面进行边坡稳定计算，计算结果见表1-1。由于瀑河三期工程堤坡较长，堤破较陡，依据工程地理情况，堤防考虑和防汛需要，为了加强防洪堤稳定性、增强防洪堤防渗漏能力和抗剪能力，在不能满足防渗要求的危险断面堤防背水坡设置戗台。（1）戗台在堤防工程中的作用①增加了防洪堤的稳定性增设戗台一方面加大了河道治理的横断面积，另一方面因为增设的戗台工程施工严格，需进行清基，铺土、碾压、测量土壤干密度、含水率。②延长了绕渗路径瀑河三期河道地质条件差，工程土体多为砾砂和角砾，极易达到饱和从防洪堤背水坡直接渗出水的时间长，易形成通道造成大堤滑坡、裂缝等险情的产生。（2）戗台的结构形式戗台的结构基本设计为平行四边形，由戗台高程、戗台宽度、戗台边坡三要素组成。戗台高程由不同地段的坝体浸润线逸出最高点而定，本工程设计戗台高程为设计防洪堤顶高程下返1.2米。戗台宽度为相邻两个桩号距离，戗台边坡设计为1：3。三、瀑河流域生态综合治理三期工程防洪抗汛的措施戗台虽然在堤防稳定中起一定作用，但只是堤防的一个辅助工程，是一种被动治理，做好防洪抗汛需主动治理和被动治理相结合。本项目中的主动治理措施有：瀑河两岸（瀑河流经的地段）应进行水土保持，尽可能多的设置护河林带，植树种草减少泥沙流动和崩岸塌坡。对瀑河主槽河床进行扩槽清淤、增大过水断面保证泄洪能力满足10年一遇泄流标准。总之