3 土石坝渗流分析ppt课件

1、3 3 土石坝渗流分析土石坝渗流分析一、概述一、概述二、水力学法二、水力学法 三、流网法三、流网法四、浸透变形及防止措施四、浸透变形及防止措施一、渗流分析概述一、渗流分析概述 土石坝的渗流为无压渗流，有浸润面，可视为稳定层流，满足达西定律，简化为平面问题。水位急降时产生不稳定流，需思索浸润面随时间变化对坝坡稳定的影响。达西定律：xHkJkvxxxyHkJkvyyy延续条件：0yxyxvv二维渗流方程：0yx2222HkHkyx分析法：流膂力学法、水力学法、图解法和实验法，最常用的是水力学法和流网法图解法。二、水力学法二、水力学法平均流速：单宽流量：xykyqyvxykkJv自上游面x0，y=H

2、1)至下游面x=L,y=H2)积分得：LkqHH22221LHHkq2)(2221xkqyH2221积分*，可得浸润线方程：*一不透水地基上均质土坝的渗流计算1、均质坝的渗流计算 20世纪20年代前苏联学者提出，以浸润线两端为分界限，将均质土坝分为3段：上游楔形体、中间段和下游楔形体，分别列出计算公式，再根据水流延续原理求解，称为“三段法。11121HmmL下游无排水 用一个等效矩形体替代上游楔形体，把此矩形体与原三段法的中间段和而为一，成为第一段，下游楔形体为第二段。虚拟上游面为铅直的，距原坝坡与设计水位交点A的程度间隔为L 上式根据流膂力学和电拟实验得到，式中m1为上游坝坡坡率；H1为坝前

3、水深。 经过第一段EOBB的渗流量为：202112)(LtaHkq 第二段BB N，可以下游水面为界，分为水上和水下两部分，运用达西定律，可得经过第二段的渗流量为：)ln1 (a0202ttamkq 根据水流延续条件qq1q2，联立以上两式，可求得a0和q。浸润线方程可以用求得，求出后还应对浸润线进口进展修正：自A点引与坝坡AM正交的平滑曲线，曲线下端与计算所得的浸润线相切于A。 坝体为贴坡排水对坝身浸润线位置没有影响，计算方法与下游无排水一样。下游有褥垫排水 根据流膂力学计算外表，浸润线可由一经过E并以排水起点为焦点的抛物线来表示。焦点处的高度为he，抛物线的原点在排水起点后he/2处，可得

4、抛物线的公式为：xhhee2yL22 抛物线经过E(x=0,y=H1),代入可得eehh2HL221LHLhe212 代入流量公式，可得单宽流量：LHHkqe2)(221下游棱体排水 当下游无水时和褥垫式一样，下游有水时，可将下游水面以上部分按照无水情况处置。LtHLhe212)(LhHkqe2t221二心墙坝的渗流计算 心墙土料的浸透系数很小，比坝壳小10E4倍以上，可不思索上游楔形体降落水头的作用。下游坝壳的浸润线也较平缓，水头主要在心墙部位损失。下游有排水时，可假定浸润线的出逸点为下游水位与堆石内坡的交点A。 将心墙简化为等厚的矩形，1+2)/2,那么可求经过心墙段的单宽流量q1和心墙下

5、游坝壳的单宽流量q2，联立求得心墙后浸润线高度h和q22211hHkqcLthkq2222三斜墙坝的渗流计算 将斜墙简化为等厚的矩形，1+2)/2,那么可求经过斜墙的单宽流量q1和斜墙坝壳的单宽流量q2，联立求得h和qsin22211hHkqcLthkq2222四有限深透水地基土石坝的渗流计算1、均质坝的渗流计算 均质坝透水地基深度为T，浸透系数为KT，坝体浸透系数为k，可将坝体和坝基分开计算。坝体部分按不透水地基计算。可假定坝体不透水，按下式计算坝基的渗流量：式中n为流线弯曲对渗径的影响，可查表。01TnLTHkq 2、心墙坝的渗流计算 透水地基上筑有混凝土防渗墙。渗流计算分防渗体段和墙后段

6、两部分。经过防渗心墙和地基防渗墙的渗流量为：联立求得q和h。3、斜墙坝的渗流计算 有截水墙的斜墙坝计算分为斜墙截水墙和墙后坝体及地基两部分，分布用平均厚度替代变厚的斜墙和截水墙。斜墙和截水墙的渗流量q1和斜墙、截水墙后的渗流量q2，联立可求得q和h。ThHkhHkq1c221c1sin2TTLthkLthkq44. 02T1222三、流网法三、流网法 复杂剖面和边境条件，用计算方法求解土石坝浸润线比较困难，且不准确。流网法可求出渗流区任一点的浸透压力、坡降、流速及渗流量。流网的概念：渗流场：渗流运动的水质点所充溢的空间流 线：水质点运动的轨迹等势线：渗流场中势能相等的各点连线流 网：流线与等势

7、线组成的网格流网的画法： 浸润线和不透水地基的外表都是流线；上下游水下边坡都是等势线；下游边坡出逸点至下游水位既是等势线又是流线。出逸段和浸润线上各点压力均为大气压力。根据阅历初拟浸润线位置及出逸点，然后将上、下游落差等分，等分的程度线与浸润线的交点即为等势线与浸润线的交点，由交点绘制与等势线，一端垂直浸润线，一端垂直于地基外表，然后绘制流线，反复修正。四、浸透变形及防止措施四、浸透变形及防止措施1、浸透变形： 定义：土石坝及地基中的渗流，由于物理和化学作用，土体颗粒流失，导致土壤发生部分破坏，称为浸透变形。 浸透变形及其开展过程与土料性质、颗粒级配及水流条件、防渗、排水措施等要素有关。2、常

8、见浸透变形的型式： 管涌、流土、接触冲刷、剥离、化学管涌等。 管涌：在一定渗流作用下，土体中的细颗粒沿骨架颗粒所构成的孔隙管道挪动或被渗流带走，发生于无粘性土中沙砾料。流土：指在渗流作用下，粘性土及均匀无粘性土体被浮动的景象。流土常见于下游逸出处。接触冲刷：渗流沿着两种不同介质的接触面流动时，把其中颗粒层的细粒带走。接触流土：渗流垂直于两种不同介质的接触面流动时，把其中一层的细粒，移入到另一层中去。例如反滤层的淤塞。化学管涌：指土体中的盐类被渗流水溶解带走的景象。浸透变形的判别： 1、用土料的不均匀系数； 2、用土体的孔隙直径与填料粒径之比； 3、用土体的细粒含量来判别。3、浸透变形破坏规范及

9、防止措施 土体在渗流作用下能否发生浸透破坏，主要取决于土体本身的抗渗强度。通常用临界坡降作为断定规范。 临界坡降指土体中的细粒随着渗流的加剧，由静止转化为运动形状的坡降，可经过实验和计算确定。 浸透稳定和浸透坡降及土的组成有关，添加抗渗稳定的工程措施：降低浸透坡降；添加渗流出口处土体的抗渗才干。 详细有：增大渗径，降低浸透破坏或截阻渗流；设排水沟或减压井，降低下游渗流出口处的浸透压力。在能够发生管涌地段，需设反滤层，拦截细粒；能够发生流土地段，加设盖重。肚松衯宸肚松衯宸&愮鐝愮鐝D)? $?d悡悡!餯怉餯怉 扈鋹扈鋹A 嘬貑嘬貑 d?啃啃?d怉怉?4 癮癮?0?2l豀豀/D 既既 脝脝?窗窗?

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12、k 挭挭 鑈鑈p衈衈 聮嗌聮嗌 蜞敏蜞敏?l 孰孰PB潉潉?潕潕肚松衯肚松衯?雎挥雎挥=?牓牓2d?h糖糖 =M 痞痞 ?(瘣滸瘣滸?( h?棧哐棧哐锒锒$*?z 3蓚蓚W 傯傯= %u旄旄 冏冏?塧塧 ?腦腦?U ZYY h?w鹁鹁?镁镁+x脲燴脲燴哠哠K?q 梽桃梽桃 羀羀徬徬 ? w? 錭錭X?C?e ?gei鎃鎃+, nit噈鲃噈鲃 c ?u锳锳 9 硄硄 轻儍轻儍L8踇縎踇縎; W岐岐?u rH ?Wx鵛鵛 8 吷吷y 兞兞 恋恋W 六六 堲堲?-猴猴w兂兂.+嬼嬼? 墎墎 娮娮 ?嗠嗠鸊鸊GiJ倭倭r J ?侜侜! ?u? 唻蕛唻蕛? 凓凓 | ? 縖鸹嬔縖鸹嬔r 責責 | A伾伾

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