《土石壩的滲流分析》PPT課件

《《土石壩的滲流分析》PPT課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第三節(jié)土石壩滲流分析SeepageFlowAnalysisofEarth-RockDam2021/7/181第五章土石壩概述土石壩剖面的基本尺寸土石壩滲流分析土石壩的穩(wěn)定計(jì)算土料選擇與填土標(biāo)準(zhǔn)確定土石壩構(gòu)造土石壩的地基處理土石壩與地基、岸坡及其它建筑物連接2021/7/182滲流分析的主要任務(wù)1)確定浸潤(rùn)線位置:為壩坡穩(wěn)定計(jì)算和布置壩內(nèi)觀測(cè)管提供依據(jù)，根據(jù)浸潤(rùn)線的高低，選擇排水設(shè)施型式和尺寸。2）確定滲透比降（坡降）：確定壩坡滲流逸出點(diǎn)和下游地基表面的滲透比降和不同土層的滲透比降，評(píng)判該處的滲透穩(wěn)定性，以便確定是否應(yīng)采取有效的防滲反濾保護(hù)措施。

2、3）確定壩體與壩基的滲流量：估算水庫(kù)的滲漏損失，以便加強(qiáng)防滲措施，把滲流量控制在允許的范圍內(nèi)。2021/7/183一．滲流分析方法概述滲流分析：解析法、流網(wǎng)法、電模擬法和數(shù)值法。(1)流體力學(xué)法流體力學(xué)法是根據(jù)已知的定解條件，如初始條件和邊界條件，求解滲流的基本微分方程（拉普拉斯微分方程），從中得到精確的滲流要素（包括流速、比降和滲透壓力）。此法立論嚴(yán)謹(jǐn)，計(jì)算成果精確，但只能求解邊界條件簡(jiǎn)單的滲流問題，不便應(yīng)用于邊界條件復(fù)雜的實(shí)際工程。然而，利用它對(duì)某些簡(jiǎn)單邊界問題的解析成果與水力學(xué)方法結(jié)合起來，可提高水力學(xué)法的計(jì)算精度。2021/7/184（

3、2）水力學(xué)法這是近似的解析法，但必須基于以下基本假設(shè)：1）假設(shè)滲透系數(shù)K在同一或相近的土料中各向同性；2）假設(shè)壩體內(nèi)部滲流為層流，認(rèn)為壩內(nèi)滲流符合達(dá)西定律；3）假設(shè)壩體內(nèi)部滲流為漸變流（杜平假定），認(rèn)為滲流場(chǎng)中任意過水?dāng)嗝娓鼽c(diǎn)的水平流速和比降都是相等的。這種方法不完全符合拉普拉斯方程，因而不能精確求出任一點(diǎn)的水力要素。但其所確定的浸潤(rùn)線、平均流速、平均比降和滲流量，已能滿足（Ⅲ—Ⅴ級(jí)）土石壩工程的精度要求。2021/7/185滲流分析方法（3）數(shù)值解法滲流計(jì)算的數(shù)值解法一般采用有限單元法。有限單元法是目前解決復(fù)雜滲流問題的最有效方法，對(duì)I、II

4、級(jí)壩和高壩應(yīng)采用數(shù)值法計(jì)算滲流場(chǎng)的要素。（4）流網(wǎng)法用手工繪制流網(wǎng)，利用流網(wǎng)求解平面滲流問題的水力要素，也可用來解決較復(fù)雜的邊界問題。2021/7/1862021/7/187二、滲流分析的水力學(xué)法水力學(xué)法土石壩滲流分析的基本思路是：①把壩內(nèi)滲流區(qū)域劃分為若干段（一般為兩段），②建立各段水流的運(yùn)動(dòng)方程式，并根據(jù)滲流的連續(xù)性原理求解滲流要素和浸潤(rùn)線。另外，考慮到工程實(shí)際情況的壩體和壩基滲透系數(shù)的各向異性，而在采用水力學(xué)法進(jìn)行滲流分析時(shí)又需把滲透系數(shù)K視為常量?！赌雺菏酵潦瘔卧O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：滲透系數(shù)K:計(jì)算滲流量時(shí)，宜采用大值平均值；計(jì)算水位降落時(shí)的

5、浸潤(rùn)線宜采用小值平均值。K相差5倍以內(nèi)的土層可視為同一種土層，其滲透系數(shù)由加權(quán)平均計(jì)算。2021/7/188水力學(xué)法計(jì)算以下滲流類型矩形滲流區(qū)無壓滲流分析不透水地基均質(zhì)壩的滲流計(jì)算下游無排水（貼坡排水）設(shè)施情況下游有褥墊式排水設(shè)施情況下游有堆石棱體排水設(shè)施情況有限深度透水地基土石壩的滲流計(jì)算均質(zhì)壩有截水墻的心墻壩滲流計(jì)算設(shè)有截水墻的斜墻壩滲流計(jì)算設(shè)有水平鋪蓋的斜墻壩滲流計(jì)算4.總滲流量的計(jì)算2021/7/189(一)矩形滲流區(qū)無壓滲流分析矩形滲流區(qū)無壓滲流分析簡(jiǎn)圖2021/7/1810(二)不透水地基均質(zhì)壩的滲流計(jì)算嚴(yán)格地講，絕對(duì)不透水的壩基是

6、不存在的。當(dāng)壩基滲透系數(shù)小于壩體滲透系數(shù)的百分之一時(shí)，視壩基為相對(duì)不透水地基。計(jì)算時(shí)一般取單位壩長(zhǎng)作為分析對(duì)象。（1）下游無排水（貼坡排水）設(shè)施情況對(duì)上游壩坡，斜面入流的滲流分析要比垂直面入流復(fù)雜得多。而電模擬試驗(yàn)結(jié)果證明，虛擬適宜位置的垂直面代替上游壩坡斜面進(jìn)行滲流分析，其計(jì)算精度誤差不大。為簡(jiǎn)化計(jì)算，在實(shí)際分析中，常以虛擬等效的矩形代替上游壩體三角形2021/7/1811虛擬等效的矩形代替上游壩體三角形（圖5-3(a)）虛擬矩形寬度按式（5-5）計(jì)算:（5-5）式中:m1—上游壩面坡度系數(shù)，變坡時(shí)平均值H1—上游水深。2021/7/1812

7、圖5-3不透水地基均質(zhì)土壩滲流計(jì)算圖2021/7/1813無排水設(shè)施均質(zhì)壩無排水設(shè)施均質(zhì)壩滲流分析的思路是以滲流逸出點(diǎn)為界把壩體分為上、下游兩部分，分別列出各部分的流量表達(dá)式，并根據(jù)流量連續(xù)性原理，求出相應(yīng)的未知量（q、a)。1）上游段分析（圖5-4(a)）根據(jù)達(dá)西定律，通過浸潤(rùn)線以下任何單寬垂直剖面的滲流量q為移項(xiàng)積分（積分區(qū)間從0至x）可得：（5-6）2021/7/1814無排水設(shè)施均質(zhì)壩同理，積分區(qū)間從EO斷面至逸出點(diǎn)CC斷面可得:（5-7）2021/7/1815下游段分析2）下游段分析，以下游水面為界把下游段三角形壩體分為水上、水下兩部

8、分。為簡(jiǎn)化起見，采用新的坐標(biāo)系如圖5-4(b)所示。水面以上壩體的滲流量q為:2021/7/1816水面以下壩體滲流量水面以下壩體滲流量為:2021/