【水利水电】陈灵利 教材精讲班教案 12-第1篇-第1章-1.2.5-水力荷载-1.2.6-渗流分析

1.2.5水力荷载静水压力､扬压力､动水压力､浪压力和冰压力是水工建筑物上所承受的主要水力荷载｡一､静水压力坝､水闸等挡水建筑物和河床式水电站厂房在运用期静水压力代表值的计算水位应按下列规定确定:1.持久设计状况,上游采用水库的正常蓄水位(或防洪高水位),下游采用可能出现的不利水位;2.偶然设计状况,上游采用水库的校核洪水位,下游采用水库在该水位泄洪时的水位;3.短暂设计状况,采用设计预定该建筑物在检修期的上､下游水位;4.水工建筑物抗震计算时的水库计算水位,可采用正常蓄水位;5.对于多年调节水库,经论证后可采用低于正常蓄水位的上游水位｡二､扬压力(一)一般规定计算截面上的扬压力代表值,应根据该截面上的扬压力分布图形计算确定｡其中,矩形部分的合力为浮托力代表值,其余部分的合力为渗透压力代表值｡(二)混凝土坝的扬压力1.当坝基设有防渗帷幕和排水孔时:实体重力坝【强化练习】持久设计状况是指上游采用水库的(),下游采用可能出现的不利水位｡A.正常蓄水位B.死水位C.校核洪水位D.设计洪水位答案:A解析:持久设计状况:上游采用水库的正常蓄水位(或防洪高水位),下游采用可能出现的不利水位｡计算截面上的扬压力代表值,应根据该截面上的扬压力分布图形计算确定｡其中,矩形部分的合力为()代表值｡A.浮托力B.渗透压力C.重力D.静水压力答案:A解析:计算截面上的扬压力代表值,应根据该截面上的扬压力分布图形计算确定｡其中,矩形部分的合力为浮托力代表值,其余部分的合力为渗透压力代表值｡小结1.2.6渗流分析

一､土石坝的渗流分析渗流分析的内容包括:确定浸润线的位置;确定渗流的主要参数—渗流流速与坡降;确定渗流量｡进行渗流分析的方法较简单的有水力学法和流网法｡

二､渗透系数渗透系数公式:(09年单选)式中Q一通过实测的流量(m3/s)A一渗流的土样横断面面积(m2)

四､渗透变形渗透变形又称为渗透破坏,是指在渗透水流的作用下,土体遭受变形或破坏的现象｡一般可分为管涌､流土､接触冲刷､接触流失四种基本形式｡(一)管涌1.在渗流作用下,非黏性土土体内的细小颗粒沿着粗大颗粒间的孔隙通道移动或被渗流带出,致使土层中形成孔道而产生集中涌水的现象称为管涌｡2.管涌一般发生在无黏性砂土､砂砾土的下游坡面和地基渗流的逸出处｡对于黏土土料,由于颗粒之间存在黏聚力,渗流不容易把土壤颗粒带走,因此较少发生管涌｡(二)流土1.在渗流作用下,非黏性土土体内的颗粒群同时发生移动的现象;或者黏性土土体发生隆起､断裂和浮动等现象,都称为流土｡2.流土现象主要发生在黏性土及较均匀的非黏性土体的渗流出口处｡(三)接触冲刷当渗流沿着两种渗透系数不同的土层接触面或建筑物与地基的接触面流动时,在接触面处的土壤颗粒被冲动而产生的冲刷现象称为接触冲刷｡(四)接触流失在层次分明､渗透系数相差悬殊的两层土中,当为接触流失｡渗流垂直于层面时,将渗透系数小的一层中的细颗粒带到渗透系数大的一层中的现象称(五)防止渗透变形的工程措施防止岩(土)产生渗透变形的工程措施可概括为两大类:第一类:改善岩土体的结构特性,提高其抵抗渗透变形的能力,通常只用在岩体中｡第二类:截断岩(土)体中的渗透水流或减小岩(土)体中渗透水流渗透比降,使其小于允许比降｡最可靠的方法是在渗透土层中兴建防渗墙｡工程措施为:(1)设置水平与垂直防渗体,增加渗径的长度,降低渗透坡降或截阻渗流｡(2)设置排水沟或减压井,以降低下游渗流口处的渗透压力,并且有计划地排除渗水｡(3)对有可能发生管涌的地段,应铺设反滤层,拦截可能被渗流带走的细小颗粒｡(4)对有可能产生流土的地段,则应增加渗流出口处的盖重,盖重与保护层之间也应铺设反滤层｡(六)反滤层和过渡层1.反滤层【注:反滤层沿渗流方向粒径依次增大即如图从下向上依次是粗砂､小石子､大石子】(1)反滤层的作用是滤土排水,防止在水工建筑物渗流出口处发生渗透变形｡在土质防渗体与坝身或与坝基透水层相邻处以及渗流出口处,如不满足反滤要求,都必须设置反滤层｡对反滤层的要求是:①相邻两层间,颗粒较小的一层的土体颗粒不能穿过较粗的一层土体颗粒的孔隙;②各层内的土体颗粒不能发生移动,相对要稳定;③被保护土壤的颗粒不能够穿过反滤层;④反滤层不能够被淤塞而失效;⑤耐久､稳定,在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而发生性质的变化｡2.过渡层过渡层的作用是避免在刚度相差较大的两种土料之间产生急剧变化的变形和应力｡反滤层可以起过渡层的作用,而过渡层却不一定能满足反滤要求｡坝的反滤层必须符合下列要求:①使被保护的土不发生渗透变形;②渗透性大于被保护土,能通畅地排出渗透水流;③不致被细粒土淤塞失效｡【强化练习】流网法是一种图解法,适用于任意边界条件,是在渗流区域内由流线和等势线组成的具有()图形｡【2020】A.曲线正方形(或矩形)B.曲线正方形(或圆形)C.曲线三角形(或正方形､矩形)D.曲线六边形(或正方形､矩形)答案:A解析:本题考查的是渗流分析｡流网法:是一种图解法,适用于任意边界条件,是在渗流区域内由流线和等势线组成的具有曲线正方形(或矩形)网格的图形｡只要按规定的原则绘制流网,一般可以得到较好的计算精度｡土石坝的渗流分析内容包括()｡【2020】A.确定浸润线的位置B.确定渗流量C.渗透流速D.确定渗透压力E.渗透系数答案:ABC解析:本题考查的是土石坝的渗流分析｡土石坝的渗流分析的内容包括:(1)确定浸润线的位置;(2)确定渗流的渗流流速与坡降;(3)确定渗流量｡在渗流作用下,非黏性土土体内的颗粒群同时发生移动的现象称为()｡【2017】A.管涌B.流土C.接触冲刷D.接触流失答案:B解析:在渗流作用下,非黏性土土体内的颗粒群同时发生移动的现象;或者黏性土土体发生隆起､断裂和浮动等现象,都称为流土｡案例分析:某工程上游围堰断面和地基情况如下,上游围堰背水侧发生管涌,施工单位在管涌出口处采用反滤层压盖进行处理｡反滤盖层材料包括:块石､大石子､小石子､粗砂等,