傳統(tǒng)法與有限元法滲透穩(wěn)定分析.pdf

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1、２０１６年第１７期（總第１９４期）江西建材水利工程傳統(tǒng)法與有限元法滲透穩(wěn)定分析■劉學慧■保定市水利水電勘測設計院，河北保定０７１０００摘要：我國水利發(fā)展經(jīng)歷而來從工程水利到資源水利的轉(zhuǎn)變。過去主要以改３．２采用《堤防工程設計規(guī)范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）方法計算造和利用水資源和水環(huán)境為主要特征，以建設水利水電工程為主要手溫塘水庫大壩筑壩材料為含壤土礫砂，壩基全風化片麻巖，結(jié)構(gòu)型段，即傳統(tǒng)的工程水利階段，注意力主要集中于單個工程上，而對水資源式簡單，參照《堤防工程設計規(guī)范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）附錄Ｅ，按壩基為和社會經(jīng)濟發(fā)展的關

2、系考慮較少，已適應不了經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。選不透水基礎進行滲流計算及滲透穩(wěn)定計算。階段的資源水利則是以水資源優(yōu)化配置為主要手段，實現(xiàn)水與經(jīng)濟、社（１）滲流計算。根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）附錄會、環(huán)境持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，用水資源的可持續(xù)利用來滿足經(jīng)濟社會可持續(xù)Ｅ．２１，下游坡無排水設備時，按下列公式進行滲流計算。發(fā)展的全面要求。隨著人均綜合用水量大幅度上升，水資源短缺已成為２２ｑＨ１－ｈ０嚴重影響我國經(jīng)濟發(fā)展的制約因素，因此為實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，＝（Ｅ．２１－１）ｋ２（Ｌ１－ｍ２ｈ０）支撐經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，

3、水利工程的安全問題顯得彌足重要，本文Ｈ２從大壩的安全角出發(fā)，闡述了大壩（堤防）滲流及滲透穩(wěn)定的計算及判別ｑｈ０－Ｈ２１＋＝ｍ２Ｈ２（Ｅ．２１－２）方法，即按照規(guī)范計算的傳統(tǒng)方法與河海大學研發(fā)的《水工結(jié)構(gòu)有限元ｋｍ２＋０．５[ｈ０－Ｈ２＋２]２(ｍ２＋０．５)分析系統(tǒng)》程序計算，并將兩種方法計算的結(jié)果進行比較。大壩穩(wěn)定滲流期，在各個水位工況下，給定一組ｈ０值，分別代入式關鍵詞：水庫大壩滲透穩(wěn)定出逸點滲透比降Ｅ．２１－１和Ｅ．２１．－２求得ｑ／ｋ，得到兩條ｈ０～ｑ／ｋ曲線，兩條曲線的交點即所求滲出點高度ｈ０及ｑ／ｋ。將求得的值代入Ｅ．

4、２１－５即求得１工程概況各工況下浸潤線。以下就校核洪水位穩(wěn)定滲流期為例進行滲流計算。溫塘水庫位于阜平縣城南莊鎮(zhèn)溫塘村上游２００ｍ處溫塘溝上，屬大（２）滲透穩(wěn)定計算。水庫大壩壩體土主要為含壤土礫砂，經(jīng)過室內(nèi)清河系胭脂河支流。水庫于１９５４年動工興建，１９５６年竣工運行，２０１３篩分試驗，土粒含量２４１％～４６７％，礫石及砂粒含量較高，根據(jù)《水年實施除險加固工程。樞紐工程主要由大壩、溢洪道、拉砂洞等建筑物利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（ＧＢ５０４８７－２００８）規(guī)定，并依據(jù)土工試驗成組成，水庫大壩為均質(zhì)土壩，除險加固工程實施前壩體曾多次發(fā)生

5、管涌果，判定壩體土進行滲透變形為管涌型，壩體土允許水力比降為０１５。等現(xiàn)象，造成迎水坡塌陷。經(jīng)地質(zhì)現(xiàn)場勘查表明，壩體土主要為含壤土大壩滲透穩(wěn)定計算按照《堤防工程設計規(guī)范》（ＧＢ５０２８６－２０１３）附錄礫砂，礫石、沙粒含量較高，滲透系數(shù)較大。壩坡干砌石護砌年久失修，Ｅ．５１不透水地基上均質(zhì)土堤坡面滲流比降計算第二款下游有水工況護坡殘缺，凹凸不平，邊坡不規(guī)整，迎水坡坡比為１∶１５～１∶３，背水坡坡計算，計算公式如下：比為１∶１５～１∶２８。壩頂中部設防浪墻。大壩的主要問題是滲透穩(wěn)定（１）滲出段（下游水位以上部分）：不滿足要求，因

6、此２０１３年除險加固工程沿迎水坡鋪設復合土工膜防ｎｈ０－Ｈ２滲，迎水坡按１∶２５的坡比規(guī)整，壩坡防護采用干砌石砌筑，Ｊ＝Ｊ０()(ｙ≥Ｈ２，Ｈ２≠０)（Ｅ．５１－３）ｙ－Ｈ２２地質(zhì)概況（２）浸沒段（下游水深以下部分）：水庫位于大清河水系胭脂河支流溫塘溝上，控制流域面積１α－１０ｙ２ａ１３ｋｍ２，工程區(qū)附近為低山丘陵區(qū)，谷深坡陡，巖石多裸露，植被稀少，Ｊ＝()（Ｅ．５１－７）Ｈ２Ｈ２局部果樹茂密。流域內(nèi)溝谷發(fā)育，河床的平均寬度為５０～８０ｍ，河底高１＋ｂ０ｈ－Ｈ０２程約為３５４～３６７ｍ。大壩地層巖性主要是。太古界阜平群南營組根據(jù)

7、規(guī)范計算三種計算工況下，浸沒段背水坡滲透比降自坡腳沿ｐａｌ（Ａｒｎ）片麻巖、第四系全新統(tǒng)沖洪積（Ｑ４）礫砂，第四系全新統(tǒng)人工堆Ｙ軸向上逐步增加，滲出段自滲出點向下逐步增加，滲透比降于下游水積（Ｑｓ）礫砂及砌石。為查明壩體及壩基土體的物理力學特征，勘探時面線處達到最大值。從計算成果看，三種工況下的出逸點滲透比降分采取擾動土樣進行了室內(nèi)土工試驗，現(xiàn)場進行了動力觸探和注水試驗。別為０４５、０４４７、０４４，變化不大，此時的滲透比降主要與下游壩坡坡根據(jù)原位測試及試驗成果，壩體土動力觸探實測擊數(shù)平均值為２３擊，度有關。三種工況下下游水面線附

8、近的滲透比降分別為１０６、０７２、校正擊數(shù)平均值為１７擊，承載力標準值為２７０ｋＰａ。滲透系數(shù)實測值為０６２，此時的滲透比降與下游水深、出逸點高度有關。根據(jù)規(guī)范判大壩－５－４－４９０×１０～４７×