《水闸防渗排水计算过程案例》2500字

水闸防渗排水计算过程案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u18537水闸防渗排水计算过程案例综述 1182321资料分析处理 155012计算工况的选取 1161333地下轮廓线的确定 1266424渗流分析 351014.1校核水位下渗流分析 450024.2设计水位下渗流分析 5252384.3灌溉水位下渗流分析 61资料分析处理水闸为节制闸，地处高朗乡石庄村东北，场区地层由第四系全新统轻粉质壤土、重粉质壤和粉细砂组成，地质结构为粘砂多层结构，地层分布较稳定。设计闸底板主要位于第②层重粉质壤土，局部位于③层重粉质壤土层中。上部第①层轻粉质壤土具弱～中等透水性，下伏重粉质壤土具微～弱透水性，二者差异性明显。2计算工况的选取节制闸在的运用枯水期或灌溉期要关闸截流，此时闸上游有水，下游无水，会有较大的水头差，渗流压力也较大。当闸上游水位为校核水位时，下游无水，上下游水位差最大，渗流压力最大，对闸基渗流破坏最为严重。因此，选定校核工况这一最不利工况进行闸基的防渗排水设计，渗流分析需对各种可能出现的工况进行计算，计算出的渗流压力用于闸基抗滑稳定计算中的渗透压力。计算工况：（1）设计工况（设计水位）：闸上游为十年一遇设计水位，闸下无水。（2）校核工况（校核水位）：闸上游为二十年一遇校核水位，闸下无水。（4）正常蓄水工况（灌溉期水位）：闸上游为灌溉水位，闸下无水。3地下轮廓线的确定黏性土地基不易发生管涌破坏，但依然要进行必要的防渗措施。由于底板与其接触的渠道土体之间，不能形成有效的抗滑力，故在闸底板之前，要设置防渗铺盖，延长渗径，能够有效降低作用在底板上的渗流压力，从而提高闸室的抗滑稳定性，重点计算铺盖设置后，地下轮廓线的长度能否满足防渗要求。由于该水闸是平面钢闸门式水闸，水流经连接段、铺盖后进入闸室段，闸室段底部拟采用的是厚0.5m的C30钢筋混凝土外加厚0.1m的C15混凝土垫层，且土基不设防渗帷幕与防渗墙以及板桩，因此，水闸的地下防渗轮廓由铺盖以及闸室段的底板组成。根据水闸底板顺水流方向长度与最大水位差的比值在闸基土质为重粉质壤土时为2.0～3.0，且校核工况下，上游与下游的水位差为∆H=4.10m，因此可取底板顺水流方向的长度为8m，水闸底板为整体式平底板，底板厚度应为闸孔净宽的15～1取铺盖长度为5m，设计为钢筋混凝土铺盖，铺盖越厚，防渗效果越好，且铺盖厚度不得小于0.4m，为满足防渗要求，铺盖的厚度取0.5m，铺盖末端与闸室底板连接的部分要加厚，铺盖与闸底板间要设置水平止水设施，铺盖末端的齿墙，取0.3m，则铺盖末端总厚度为0.5+0.3=0.8m，满足铺盖末端厚度为0.8~10m的要求。混凝土选用C20砼，并配置构造钢筋。铺盖过长需要设施伸缩缝，一般间隔15m设置，但是由于此设计中铺盖只有5m，故不设伸缩缝。表4-1允许渗径系数表排水条件地基类别粉砂细砂中砂粗砂中砾、细砾粗粒夹卵石轻粉质砂壤土砂壤土壤土重粉质壤土有反滤层13-99-77-55-44-33-2.511-79-55-33-2无反滤层————————7-44-3当确定完底板尺寸后就可以得到地下轮廓线的长度。图4-1地下轮廓线示意图（单位：mm）地下轮廓线的长度为：0.5+0.3+0.3+0.5+3.6+0.5+0.3+0.3+0.5+0.7+6.4+0.7+0.5+0.5+0.6=16.2m，可以用公式L=CH初步判断该地下轮廓线长度是否符合要求，其中H为上下游水头差，m。C为渗径系数，查表可得重粉质壤土C=2～3，取C=3。最不利工况时，∆H=4.10m，故L=12.3m＜16.2m，因此符合要求。为避免闸基发生渗流破坏，闸下游要设置反滤层，反滤层的作用是滤土排水，对闸基在渗流逸出处遭受管涌，流土等渗流变形破坏有很好的效果。排水一般采用粒径1~2cm的卵石、砾石或碎石平铺在护坦和浆砌石海漫的底部，或深入闸底板下游齿墙稍前方，厚约0.2-0.3m，在排水与地基接触处易发生流变形，应做好反速层。4渗流分析闸基渗流属于有压渗流。研究闸基渗流问题时，闸基压力在实际工程中是空间问题，但我们一般简化为平面问题考虑，假简化方法如下：假定地基面是均匀的，各向同性的，渗水视作是不可压缩的，满足达西定律。闸基渗流的实际情况十分复杂，很难精确求解，所以，在实际工程中常采用一些近似而实用的方法，有流网法，改进的阻力系数法，简单直线法。根据3.2的计算，已确定防渗设计满足要求，为更精确的求解渗流区域内的渗流压力与渗流坡降，采用直线法进行渗流计算。图4-2闸基防渗图如图4-2所示，将闸基分成1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，将各段展开成直线，得到直线法的闸基渗压分布图(a)图4-3闸基渗压分布图(a)任一点的渗流压强ℎxℎx4.1校核水位下渗流分析校核水位为H=4.10m。计算可得各点的渗流压强为：表4-2各点渗压水头计算汇总表点位1234567渗压(m)4.13.903.823.702.782.662.58点位891011121314渗压(m)2.512.382.200580.400.280因为水平渗径的消能效果仅为垂直渗径的1/3，则为了增加渗流计算准确性，将水平渗径按消能效果折算成垂直渗径，得渗径总长度L’，重新进行渗流计算。得闸基渗流分布图(b)图4-4闸基渗压分布图(b)此时任一点的渗流压强hx由式4.2计算：ℎx计算可得各点的渗流压强为：表4-3各点渗压水头计算汇总表点位1234567渗压(m)4.13.626.563.462.752.652.59点位891011121314渗压(m)2.412.312.170.900.760.660由表4-3可知，校核水位下，闸室底板的渗流压力分布图图4-5校核水位下闸基渗流压力分布图4.2设计水位下渗流分析设计水位为H=3.6m将水平渗径按消能效果折算成垂直渗径，得渗径总长度L’，进行设计水位下的渗流计算图4-6渗流分析图计算可得各点的渗流压力为：表4-4各点渗压水头计算汇总表点位1234567渗压(m)3.603.183.133.042.412.322.27点位891011121314渗压(m)2.112.031.900.790.660.580.00由表4-4可知，设计水位下，闸室底板的渗流压力分布图：图4-7设计水位的闸基渗流分布图4.3灌溉水位下渗流分析灌溉水位为H=2.95m将水平渗径按消能效果折算成垂直渗径，得渗径总长度L’，进行灌溉水位下的渗流计算图4-8渗流分析图计算可得各点的渗流压力为：表4-5各点渗压水头计算汇总表点