【《某水库土石坝心墙坝坝坡稳定分析及计算案例》2500字】

某水库土石坝心墙坝坝坡稳定分析及计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u5354某水库土石坝心墙坝坝坡稳定分析及计算案例 153811.1设计说明 1103381.1.1设计任务 1201381.1.2基本原理及目的 1103401.1.3计算断面 2113791.2稳定计算 51.1设计说明1.1.1设计任务土石坝的的稳定和平衡与重力坝、拱坝稳定有很大的区别。土石坝因为截面比较大的缘故，因此一般不会轻易发生坝坡滑动或者失稳，它的稳定主要在坝坡的稳定上，我们首先需要的工作就是仔细计算上下游坝坡稳定平衡系数，看看他们的系数是否都满足了设计要求，截面结构尺寸的正确选择要看是否经济合理。1.1.2基本原理及目的土石坝稳定分析的目的是在许许多多的滑动面中寻找一个最危险的面，求出它的安全系数，用它来和规范规定的安全系数对比看是否满足要求。通过这个判断我们前面选定的坡度和大坝的结构尺寸是否安全，是否满足设计要求。坝体发生滑动失稳的类型主要有以下几种：（1）曲线型滑裂面具有黏性的土石坝坝坡上经常容易发生坝坡或坝坡连带着部分坝基土体沿某一滑动面滑动，形成弧形滑动面。这就是弧形滑动面最明显的特点。其中非常容易发生滑裂的地方是坝基上两种硬度不同的土质交界周围处。硬度不同的土质容易在坝脚处发生滑动失稳，并且容易延伸到土石坝的基础中，最后形成大规模的坝坡、坝体滑动。（2）直线或折线型滑裂面由砂砾石等没有粘性的无粘性材料构成的土石坝发生的滑动面，滑裂面通常为直面，在剖面上可以看到一条非常笔直的线或者是转折的折线。如果大坝的坝坡长时间受到太阳光的照射而又没有露水，则发生滑动的通常是直线。水面线以下的那一部分一般为折线。（3）复合滑裂面不同性质的土料组合而成，可能会使得坝基内出现软弱层，从而发生上述两种情况组合的滑动失稳，即土体内即有曲线滑动，又有直线和折线的滑动，具体的需要依据土质和地形来分析。1.1.3计算断面正是因为土石坝在坝坡处有许多地方可能是滑动点，所以土石坝稳定分析计算就需要我们通过不断的试算寻找出最危险的那个滑动面,进而找出安全系数最小的滑动点，而每一次的计算，各个点之间的高程都是不同的，。在满足要求的情况下，进行稳定计算。（1）B.B方捷耶夫法取下坝坡的中点为a点，从a点引出两条直线，一条与坝坡线成角，另一条为坝坡的铅垂线，接着以a点为圆心做两条弧线与两条直线相交，内外圆弧的半径根据坝坡坡率从表（5--1）取值，圆弧与两条直线连成一个封闭扇形，最危险圆弧面的圆心就在该扇形内。表（5--1）R内、外取值表坝坡1:11:21:31:41:51:6R/HR内0.750.751.01.52.23.0R外1.501.752.303.754.801.50（2）费兰纽斯法定出距坝顶2倍坝高（竖直距离），距坝倍坝高（水平距离）的M1点，从坝顶A引出两条直线相交于M2点，两条直线分别与坝顶和坝坡的夹角为，的取值见表（5--2），在本设计，下游坝坡为1:2，故分别取值为25和35。最危险滑弧面的圆心在连接M1与M2的直线上。表（5--2）数值表根据上述两种方法，初步确定最危险滑弧面的圆心在线段eg附近。图1.1确定圆心辅助图假定滑动面为圆柱面，将滑动面内土体看作刚体脱离体，土体绕滑动面的圆心转动即为边坡失稳。分析时在坝轴线方向取单位坝长1m，按平面问题研究。（1）将土条编号。条宽度常取半径R的1/10，级b=0.1R。各条土块编号的顺序为：说先通过圆心的垂线为零号土条的中心线向上游（对下游坝坡）个图条的顺序为1、2、3...， 往下游的顺序为-1、-2、-3...如图1.2所示。图1.2圆弧滑动计算简图①-坝轴线②-浸润线③-下游水面④-地基面⑤-滑裂面（2）土条的重量。计算抗滑力时，浸润线上部分用湿重度，浸润线以下的部分用浮重度。（5--1）式中—土条各分段的中线高度；—坝体土的湿重度、浮重度和坝基土的浮重度。计算滑动力时，下游水位与浸润线之间的土体用饱和重度，浸润线以下的部分仍用湿重度计算，下游水位以下土体仍用浮重度计算。（3）安全系数。计算公式为（5--2）（5--2）式中：W是土条重量；Q.V是水平和垂直地震惯性力，上为负，下为正u—作用于土条底面的孔隙压力；是条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角；b是土条宽度；是土条底面的有效应力抗剪强度；是水平地震惯性力对圆心的力矩；R是圆弧半径。用总应力法分析坝体稳定时，略去公式含孔隙压力u的项，并将换成总应力强度指标。在本设计中，不考虑地震荷载，用此法计算，土石坝的坝坡安全系数计算可采用式（5--3）（5--3）（5--4）式中：是土条重量按（5--1）计算；是考虑渗流动水压力的土条重量，按式（5--4）计算；是土条各分段的中线高度；是坝体土的湿重度、饱和重度、浮重度和坝基土的浮重度。表（5--5）坝坡抗滑稳定最小安全系数运用条件工程等级1234正常运用条件1.31.251.21.15非常运用条件11.21.151.11.05非常运用条件21.11.051.051.05本设计土石坝为3级坝，。1.2稳定计算1.2.1坝坡稳定计算图（1）设计洪水位情况，圆心为，滑动半径为82.193m，每条土块宽8.219m，土块为14条，石条高度为，如下图所示：表（5--6）稳定计算土条号WiWi'βicosβisinβiφitanφibciliMrMs9867.401693.49480.670.74200.368.2192717.20267.771258.5182887.344960.99360.810.59200.368.2192713.00892.972916.0074666.315620.95300.870.50200.368.2192711.121507.512810.4764924.086023.61250.910.42200.368.2192710.031657.392541.6954823.996216.37200.940.34200.368.219279.331680.682126.1344737.815687.84140.970.24200.368.219278.861702.441376.0134591.345430.0990.990.16200.368.219278.551678.74849.4524224.374921.2651.000.09200.368.219278.351559.24428.9213923.014496.1331.000.05200.368.219278.241453.10231.3103377.053826.38-41.00-0.07200.368.219278.231253.28-266.91-12728.113044.87-120.98-0.21200.368.219278.29998.57-633.06-21977.162167.18-180.95-0.31200.368.219278.45712.21-669.70-31242.711306.08-250.91-0.42200.368.219278.71438.57-551.97-4143.08143.08-330.84-0.54200.368.219278.2670.81-77.93总计136.6115973.2812424.83,满足要求。（2）校核洪水情况，与设计情况一样，浸润线不一样，如下图所示：表（5--7）稳定计算土条号WiWi'βicosβisinβiφitanφibciliMrMs9867.401693.49480.670.74200.368.2192717.20267.771258.5182501.034214.58360.810.59200.368.2192713.00780.392477.2774519.635541.36300.870.50200.368.2192711.121461.272772.6864889.616029.58250.910.42200.368.2192710.031646.012548.2154790.495886.90200.940.34200.368.219279.331669.222013.4444708.135674.69140.970.24200.368.219278.861691.961372.8334511.495348.1990.990.16200.368.219278.551650.04836.6424198.964901.8051.000.09200.368.219278.351550.03427.5713897.044474.0131.000.05200.368.219278.241443.66234.1503353.723800.84-41.00-0.07200.368.219278.231244.81-261.13-12710.543027.80-120.98-0.21200.368.219278.29992.32-629.51-21963.442151.65-180.95-0.31200.368.219278.45707.46-664.90-31231.991290.34-250.91-0.42200.368.219278.71431.03-541.32-4340.51340.51-330.84-0.54200.368.219278.26131.08-181.46总计136.6115671.0411836.43，满足要求。（3）正常蓄水位情况，如下图所示：表（5--8）稳定计算土条号WiWi'βicosβisinβiφitanφibciliMrMs9867.401693.49480.670.74200.368.2192717.20267.771258.5181731.782704.91360.810.59200.368.2192713.00552.691589.9174359.975233.65300.870.50200.368.2192711.121410.942616.8364806.765867.83250.910.42200.368.2192710.031618.682479.8554697.285703.29200.940.34200.368.219279.331637.341950.6444621.835504.55140.970.24200.368.219278.861661.481331.6734437.275201.6490.990.16200.368.219278.551623.35813.7224136.834782.8451.000.09200.368.219278.351527.50416.8513846.994374.6431.000.05200.368.219278.241421.46228.9503314.893723.37-41.00-0.07200.368.219278.231230.71-259.73-12683.792973.92-120.98-0.21200.368.2