传统法与有限元法渗透稳定分析.pdf

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1、２０１６年第１７期（总第１９４期）江西建材水利工程传统法与有限元法渗透稳定分析■刘学慧■保定市水利水电勘测设计院，河北保定０７１０００摘要：我国水利发展经历而来从工程水利到资源水利的转变。过去主要以改３．２采用《堤防工程设计规范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）方法计算造和利用水资源和水环境为主要特征，以建设水利水电工程为主要手温塘水库大坝筑坝材料为含壤土砾砂，坝基全风化片麻岩，结构型段，即传统的工程水利阶段，注意力主要集中于单个工程上，而对水资源式简单，参照《堤防工程设计规范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）附录Ｅ，按坝基为和社会经济发展的关

2、系考虑较少，已适应不了经济社会发展的需要。选不透水基础进行渗流计算及渗透稳定计算。阶段的资源水利则是以水资源优化配置为主要手段，实现水与经济、社（１）渗流计算。根据《堤防工程设计规范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）附录会、环境持续协调发展，用水资源的可持续利用来满足经济社会可持续Ｅ．２１，下游坡无排水设备时，按下列公式进行渗流计算。发展的全面要求。随着人均综合用水量大幅度上升，水资源短缺已成为２２ｑＨ１－ｈ０严重影响我国经济发展的制约因素，因此为实现水资源的可持续利用，＝（Ｅ．２１－１）ｋ２（Ｌ１－ｍ２ｈ０）支撑经济社会的可持续发展，

3、水利工程的安全问题显得弥足重要，本文Ｈ２从大坝的安全角出发，阐述了大坝（堤防）渗流及渗透稳定的计算及判别ｑｈ０－Ｈ２１＋＝ｍ２Ｈ２（Ｅ．２１－２）方法，即按照规范计算的传统方法与河海大学研发的《水工结构有限元ｋｍ２＋０．５[ｈ０－Ｈ２＋２]２(ｍ２＋０．５)分析系统》程序计算，并将两种方法计算的结果进行比较。大坝稳定渗流期，在各个水位工况下，给定一组ｈ０值，分别代入式关键词：水库大坝渗透稳定出逸点渗透比降Ｅ．２１－１和Ｅ．２１．－２求得ｑ／ｋ，得到两条ｈ０～ｑ／ｋ曲线，两条曲线的交点即所求渗出点高度ｈ０及ｑ／ｋ。将求得的值代入Ｅ．

4、２１－５即求得１工程概况各工况下浸润线。以下就校核洪水位稳定渗流期为例进行渗流计算。温塘水库位于阜平县城南庄镇温塘村上游２００ｍ处温塘沟上，属大（２）渗透稳定计算。水库大坝坝体土主要为含壤土砾砂，经过室内清河系胭脂河支流。水库于１９５４年动工兴建，１９５６年竣工运行，２０１３筛分试验，土粒含量２４１％～４６７％，砾石及砂粒含量较高，根据《水年实施除险加固工程。枢纽工程主要由大坝、溢洪道、拉砂洞等建筑物利水电工程地质勘察规范》（ＧＢ５０４８７－２００８）规定，并依据土工试验成组成，水库大坝为均质土坝，除险加固工程实施前坝体曾多次发生

5、管涌果，判定坝体土进行渗透变形为管涌型，坝体土允许水力比降为０１５。等现象，造成迎水坡塌陷。经地质现场勘查表明，坝体土主要为含壤土大坝渗透稳定计算按照《堤防工程设计规范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）附录砾砂，砾石、沙粒含量较高，渗透系数较大。坝坡干砌石护砌年久失修，Ｅ．５１不透水地基上均质土堤坡面渗流比降计算第二款下游有水工况护坡残缺，凹凸不平，边坡不规整，迎水坡坡比为１∶１５～１∶３，背水坡坡计算，计算公式如下：比为１∶１５～１∶２８。坝顶中部设防浪墙。大坝的主要问题是渗透稳定（１）渗出段（下游水位以上部分）：不满足要求，因

6、此２０１３年除险加固工程沿迎水坡铺设复合土工膜防ｎｈ０－Ｈ２渗，迎水坡按１∶２５的坡比规整，坝坡防护采用干砌石砌筑，Ｊ＝Ｊ０()(ｙ≥Ｈ２，Ｈ２≠０)（Ｅ．５１－３）ｙ－Ｈ２２地质概况（２）浸没段（下游水深以下部分）：水库位于大清河水系胭脂河支流温塘沟上，控制流域面积１α－１０ｙ２ａ１３ｋｍ２，工程区附近为低山丘陵区，谷深坡陡，岩石多裸露，植被稀少，Ｊ＝()（Ｅ．５１－７）Ｈ２Ｈ２局部果树茂密。流域内沟谷发育，河床的平均宽度为５０～８０ｍ，河底高１＋ｂ０ｈ－Ｈ０２程约为３５４～３６７ｍ。大坝地层岩性主要是。太古界阜平群南营组根据

7、规范计算三种计算工况下，浸没段背水坡渗透比降自坡脚沿ｐａｌ（Ａｒｎ）片麻岩、第四系全新统冲洪积（Ｑ４）砾砂，第四系全新统人工堆Ｙ轴向上逐步增加，渗出段自渗出点向下逐步增加，渗透比降于下游水积（Ｑｓ）砾砂及砌石。为查明坝体及坝基土体的物理力学特征，勘探时面线处达到最大值。从计算成果看，三种工况下的出逸点渗透比降分采取扰动土样进行了室内土工试验，现场进行了动力触探和注水试验。别为０４５、０４４７、０４４，变化不大，此时的渗透比降主要与下游坝坡坡根据原位测试及试验成果，坝体土动力触探实测击数平均值为２３击，度有关。三种工况下下游水面线附

8、近的渗透比降分别为１０６、０７２、校正击数平均值为１７击，承载力标准值为２７０ｋＰａ。渗透系数实测值为０６２，此时的渗透比降与下游水深、出逸点高度有关。根据规范判大坝－５－４－４９０×１０～４７×