【前石屯水库渗流与稳定分析计算案例3200字】

前石屯水库渗流与稳定分析计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u25907前石屯水库渗流与稳定分析计算案例 1308381.1损伤情况 1159311.2渗流安全计算 2218681.2.1渗流计算原理及方法 2247781.2.2渗流计算边界及工况 2277911.2.3渗流比降计算 375731.2.4计算结果 3132391.2.5成果分析 7171871.3坝体稳定分析 8304891.1.1计算方法及原理 8280271.1.2计算参数及工况 8268091.1.3计算结果分析 12236141.4目前存在的问题 1242571.5安全评价结论 121.1损伤情况前水库正常运行期间严格遵守相关规定。但大坝无观测水尺，上下游也未设置台阶，导致缺少正式观测资料，管理维护水平差。表3-1大坝安全综合评价汇总表安全鉴定评价内容评价等级备注分项评价工程质量评价不合格运行管理评价较好防洪安全评价C渗流安全评价C结构安全评价C抗震安全评价A金属结构安全评价C水库大坝安全鉴定综合评价三类坝有上表可知目前水库大坝安全鉴定综合评价等级为三类坝，尽管大坝的各项参数的都还在规范要求的范围内，但大坝局部损伤十分严重，建议尽快对水库进行除险加固。1.2渗流安全计算渗流是土石坝中最需要重视的一个问题，由于使用的材料都是就地取材段天然材料，所以在防渗性上没有专门的工程建筑材料优秀，所以土石坝的渗流安全就显得格外的重要，在所有发生的土石坝事故中，渗流问题占了很大的比重，因此土石坝渗流安全计算不可或缺。后期的坝坡稳定计算也需要前面的渗流分析的数据结论；当然，渗流分析主要是来验证坝体内部的渗流参数和渗流比降是否还满足规范的要求，这样可以有效地避免发生一些破坏性的灾害。1.2.1渗流计算原理及方法前石屯水库渗流分析采用电脑操作，在理正岩土软件进行，方法选择有限元法。大坝土体按照完全固结考虑，采用不可压缩渗流方程，为了方便进行试验，不考虑导水率各在方向上的差异，不同方向上取同一数值，稳定渗流时的会出现水头函数，让其满足如下方程：初始边界：水头边界：1流量边界：计算采用理正，选取桩号0+110的典型断面，根据其尺寸建立一个DXF格式的CAD模型，将其导入里正岩土软件中开始计算，不同工况下的基础条件有的相同，例如大坝各区的土层系数，当然也有不一样的部分，那就是上游的水深，再将其他参数填写完毕后点击计算，即可得到相关的渗流计算结果，得出的结果文件可以作为下一步边坡稳定分析的数据文件支持。1.2.2渗流计算边界及工况为保证本次计算的准确性，本次采用复核时测量的数据，可靠性较高。计算工况根据规范选择水位组合情况为：上游正常蓄水位118.40m，水位高5.1m，下游无水上游设计洪水位119.24m，水位高5.94m,下游无水上游校核洪水位119.70m，水位高6.4米，下游无水1.2.3渗流比降计算渗流坡降J可按下列公式进行计算：J=本次渗流比降允许值无需进行计算求得，可以根据基本资料的内容查得渗流比降允许值为：J允许=0.55从计算结果的比降图中找出下游最大的比降值，与J允许进行比较，若小于J允许则代表着大坝内部满足要求。1.2.4计算结果渗流分析时使用的是岩土里正软件，方法为有限元法，它的原理是将渗流方程分割转化为许多函数进行计算，再将这些函数连接在一起，形成一个整体，形成代数方程组在计算机上求解。输入相关参数后可直接得到坝体各区渗流比降数值。计算模型断面选取桩号0+100的典型断面，模型图3-1，计算成果见图3-2到图3-7。图3-1水库加固前大坝断面模型图原大坝正常水位水流形式：稳定流水位信息：上游水位高5.1m；下游水位高0m表3-2坝体分区数据表区号土类（m/d）Kx（度）Ky（度）节点编号1弱风化砂岩0.008640.008640.0001,-5,-4,2,3,4,5,-1,0,6,2粉质黏土素填土0.004320.004320.0005,4,3,2,7,8,3素填土0.008640.008640.0007,2,-4,-3,-2,-1,5,8,计算结果：渗流量=0.02071m3/天图3-2加固前正常水位下坝体内流网图图3-3加固前正常水位下大坝下游比降图原大坝设计水位水流形式：稳定流水位信息：上游水位高：5.94m下游水位高：0m计算结果：渗流量=0.02453m3/天图3-4加固前设计水位下坝体内流网图图3-5加固前设计水位下大坝下游比降图原大坝校核水位水流形式：稳定流水位信息：上游水位高：6.4m下游水位高：0m计算结果：渗流量=0.02668m3/天图3-6加固前校核水位下坝体内流网图图3-7加固前校核水位下大坝下游比降图1.2.5成果分析成果计算统计见下表表3-3大坝现状渗流计算结果工况最大渗流比降值允许渗流比降值判别稳定结论正常蓄水位0.430.55J<J允许稳定设计洪水位0.460.55J<J允许稳定校核洪水位0480.55J<J允许稳定渗流安全评价结论：由于校核洪水位已从大坝右岸台定漫顶，所以渗流安全不满足要求。坝体心墙的材料主要为含砂粉质黏土，渗透系数为5.0×10-6cm/s，满足规范要求；坝体下部弱风化岩的土层部分不发生渗漏，渗透系数为1.0×10-5cm/s。下游最大渗透比降值在规范取值范围内，满足要求。1.3坝体稳定分析土石坝作为三大坝种之一，其中最大的一个特点就是可以对就近的材料进行利用，这样可以节省一些其他的昂贵的工程建筑材料，这是土石坝的一个优点，但其中也伴随着一些隐患。土作为一种强非线性的材料，破坏机理十分复杂，到目前为止人们还没有对其研究透彻，所以要重视稳定问题。1.1.1计算方法及原理计算方法为简化Bishop法。公式：K=1.1.2计算参数及工况坝体各个土层的岩土类别不同，数据见下图表3-4坝体各类材料的数据表岩性湿容重饱和容重压缩模量允许不冲流速承载力渗流系数允许出逸水力坡降KN/m3MPam/skPacm/s0.50素填土19.520.14.80.701201.010-50.55含砂粉质19.720.45.40.751605.010-6/弱风化岩21.021.5100/6501.010-5/坝体边坡稳定计算所需的土层基本参数有很多，其中包括容重、粘聚力、摩擦角等。基本参数都是通过《前石屯水库大坝地质勘察报告》里面的资料确定的，不同土层的力学指标见下表。表3-5大坝各土层土体物理力学性质指标表（建议值）土类分层及名称湿容重(KN/m3)饱和容重(KN/m3)C（Kpa）Φ(度)素填土19.520.11016含砂粉质黏土19.720.41513弱风化岩21.021.5/50工程所在地区有发生地震的可能，在分析时需要将这一影响因素考虑进内。分析时主要进行三种水位下的计算，分别是正常水位、设计水位、校核水位，不仅对上游坝坡的稳定进行计算分析，还要考虑下游坝坡，这一点不能忽视。计算过程为：打开电脑上的理正岩土软件，在进行计算时先给计算成果选择一个家，渗流计算时也是这样的，这个家最好提前建成，且各种工况分别建立，以防各种工况下的“家人”之间相互扰乱。进入软件后选择“边坡稳定分析”这一选项，因为大坝和坝基的土层各为一方霸主，所以进入软件后选择复杂土层这一关系进行下一步的计算；挑选一个新的战场，将我们之前创建好的模型文件放入，在“基本”选项中选择对应的参数，地震情况下烈度填为8级，工期我们都把他锁在渗流稳定期的柜子里，最重要的是选择简化Bishop法，可以选择“自动搜索最危险滑面”来进行计算，这是一条简便的路，但这种路通常结局不太好，有时候一些断面会成为漏网之鱼，所以我们果断抛弃它，可以使用较为靠谱的“给定圆弧出口、入口范围”选项,自己当家作主，设置危险滑面的范围。不对“坡面”进行任何加工，对“土层”进行重点关照，在“水面”选项中选择渗流方法计算，让渗流的计算成果在这里有用武之地，将成果文件读入系统，然后就可以高枕无忧的进行计算了。下游坝坡计算有一点复杂，大体步骤跟上面的一样，在最后点击“计算”前先对数据进行镜像处理，选择镜子里的另一个它，建立成一个新的文件，再将其读入，最后进行计算，计算成果见图-8到图-13。图3-8加固前大坝正常水位上游考虑地震稳划弧图安全系数：1.061图3-9加固前正常水位下游考虑地震划弧图安全系数：0.867图3-10加固前设计水位上游考虑地震划弧图安全系数：1.119图3-11加固前设计水位下游考虑地震划弧图安全系数：0.753图3-12加固前校核水位上游考虑地震划弧图安全系数：1.158图3-13加固前校核水位下游考虑地震划弧图安全系数：0.7811.1.3计算结果分析水库大坝建筑等级为5级，查相应规范可知，取各种水位下最小安全系数，正常K=1.25，设计K=1.15，校核K=1.10。表3-6加固前安全系数计算成果表安全系数正常水位设计水位校核水位上游下游上游下游上游下游计地震1.0610.8671.1190.8091.1580.781不计地震1.3071.0021.4050.9001.4700.908计