土石壩滲流分析ppt課件

1、3 3 土石壩滲流分析土石壩滲流分析一、概述一、概述二、水力學(xué)法二、水力學(xué)法 三、流網(wǎng)法三、流網(wǎng)法四、浸透變形及防止措施四、浸透變形及防止措施一、滲流分析概述一、滲流分析概述 土石壩的滲流為無(wú)壓滲流，有浸潤(rùn)面，可視為穩(wěn)定層流，滿足達(dá)西定律，簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題。水位急降時(shí)產(chǎn)生不穩(wěn)定流，需思索浸潤(rùn)面隨時(shí)間變化對(duì)壩坡穩(wěn)定的影響。達(dá)西定律：xHkJkvxxxyHkJkvyyy延續(xù)條件：0yxyxvv二維滲流方程：0yx2222HkHkyx分析法：流膂力學(xué)法、水力學(xué)法、圖解法和實(shí)驗(yàn)法，最常用的是水力學(xué)法和流網(wǎng)法圖解法。二、水力學(xué)法二、水力學(xué)法平均流速：?jiǎn)螌捔髁浚簒ykyqyvxykkJv自上游面x0，y=H

2、1)至下游面x=L,y=H2)積分得：LkqHH22221LHHkq2)(2221xkqyH2221積分*，可得浸潤(rùn)線方程：*一不透水地基上均質(zhì)土壩的滲流計(jì)算1、均質(zhì)壩的滲流計(jì)算 20世紀(jì)20年代前蘇聯(lián)學(xué)者提出，以浸潤(rùn)線兩端為分界限，將均質(zhì)土壩分為3段：上游楔形體、中間段和下游楔形體，分別列出計(jì)算公式，再根據(jù)水流延續(xù)原理求解，稱為“三段法。11121HmmL下游無(wú)排水 用一個(gè)等效矩形體替代上游楔形體，把此矩形體與原三段法的中間段和而為一，成為第一段，下游楔形體為第二段。虛擬上游面為鉛直的，距原壩坡與設(shè)計(jì)水位交點(diǎn)A的程度間隔為L(zhǎng) 上式根據(jù)流膂力學(xué)和電擬實(shí)驗(yàn)得到，式中m1為上游壩坡坡率；H1為壩前

3、水深。 經(jīng)過(guò)第一段EOBB的滲流量為：202112)(LtaHkq 第二段BB N，可以下游水面為界，分為水上和水下兩部分，運(yùn)用達(dá)西定律，可得經(jīng)過(guò)第二段的滲流量為：)ln1 (a0202ttamkq 根據(jù)水流延續(xù)條件qq1q2，聯(lián)立以上兩式，可求得a0和q。浸潤(rùn)線方程可以用求得，求出后還應(yīng)對(duì)浸潤(rùn)線進(jìn)口進(jìn)展修正：自A點(diǎn)引與壩坡AM正交的平滑曲線，曲線下端與計(jì)算所得的浸潤(rùn)線相切于A。 壩體為貼坡排水對(duì)壩身浸潤(rùn)線位置沒(méi)有影響，計(jì)算方法與下游無(wú)排水一樣。下游有褥墊排水 根據(jù)流膂力學(xué)計(jì)算外表，浸潤(rùn)線可由一經(jīng)過(guò)E并以排水起點(diǎn)為焦點(diǎn)的拋物線來(lái)表示。焦點(diǎn)處的高度為he，拋物線的原點(diǎn)在排水起點(diǎn)后he/2處，可得

4、拋物線的公式為：xhhee2yL22 拋物線經(jīng)過(guò)E(x=0,y=H1),代入可得eehh2HL221LHLhe212 代入流量公式，可得單寬流量：LHHkqe2)(221下游棱體排水 當(dāng)下游無(wú)水時(shí)和褥墊式一樣，下游有水時(shí)，可將下游水面以上部分按照無(wú)水情況處置。LtHLhe212)(LhHkqe2t221二心墻壩的滲流計(jì)算 心墻土料的浸透系數(shù)很小，比壩殼小10E4倍以上，可不思索上游楔形體降落水頭的作用。下游壩殼的浸潤(rùn)線也較平緩，水頭主要在心墻部位損失。下游有排水時(shí)，可假定浸潤(rùn)線的出逸點(diǎn)為下游水位與堆石內(nèi)坡的交點(diǎn)A。 將心墻簡(jiǎn)化為等厚的矩形，1+2)/2,那么可求經(jīng)過(guò)心墻段的單寬流量q1和心墻下

5、游壩殼的單寬流量q2，聯(lián)立求得心墻后浸潤(rùn)線高度h和q22211hHkqcLthkq2222三斜墻壩的滲流計(jì)算 將斜墻簡(jiǎn)化為等厚的矩形，1+2)/2,那么可求經(jīng)過(guò)斜墻的單寬流量q1和斜墻壩殼的單寬流量q2，聯(lián)立求得h和qsin22211hHkqcLthkq2222四有限深透水地基土石壩的滲流計(jì)算1、均質(zhì)壩的滲流計(jì)算 均質(zhì)壩透水地基深度為T，浸透系數(shù)為KT，壩體浸透系數(shù)為k，可將壩體和壩基分開(kāi)計(jì)算。壩體部分按不透水地基計(jì)算?？杉俣▔误w不透水，按下式計(jì)算壩基的滲流量：式中n為流線彎曲對(duì)滲徑的影響，可查表。01TnLTHkq 2、心墻壩的滲流計(jì)算 透水地基上筑有混凝土防滲墻。滲流計(jì)算分防滲體段和墻后段

6、兩部分。經(jīng)過(guò)防滲心墻和地基防滲墻的滲流量為：聯(lián)立求得q和h。3、斜墻壩的滲流計(jì)算 有截水墻的斜墻壩計(jì)算分為斜墻截水墻和墻后壩體及地基兩部分，分布用平均厚度替代變厚的斜墻和截水墻。斜墻和截水墻的滲流量q1和斜墻、截水墻后的滲流量q2，聯(lián)立可求得q和h。ThHkhHkq1c221c1sin2TTLthkLthkq44. 02T1222三、流網(wǎng)法三、流網(wǎng)法 復(fù)雜剖面和邊境條件，用計(jì)算方法求解土石壩浸潤(rùn)線比較困難，且不準(zhǔn)確。流網(wǎng)法可求出滲流區(qū)任一點(diǎn)的浸透壓力、坡降、流速及滲流量。流網(wǎng)的概念：滲流場(chǎng)：滲流運(yùn)動(dòng)的水質(zhì)點(diǎn)所充溢的空間流 線：水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡等勢(shì)線：滲流場(chǎng)中勢(shì)能相等的各點(diǎn)連線流 網(wǎng)：流線與等勢(shì)

7、線組成的網(wǎng)格流網(wǎng)的畫(huà)法： 浸潤(rùn)線和不透水地基的外表都是流線；上下游水下邊坡都是等勢(shì)線；下游邊坡出逸點(diǎn)至下游水位既是等勢(shì)線又是流線。出逸段和浸潤(rùn)線上各點(diǎn)壓力均為大氣壓力。根據(jù)閱歷初擬浸潤(rùn)線位置及出逸點(diǎn)，然后將上、下游落差等分，等分的程度線與浸潤(rùn)線的交點(diǎn)即為等勢(shì)線與浸潤(rùn)線的交點(diǎn)，由交點(diǎn)繪制與等勢(shì)線，一端垂直浸潤(rùn)線，一端垂直于地基外表，然后繪制流線，反復(fù)修正。四、浸透變形及防止措施四、浸透變形及防止措施1、浸透變形： 定義：土石壩及地基中的滲流，由于物理和化學(xué)作用，土體顆粒流失，導(dǎo)致土壤發(fā)生部分破壞，稱為浸透變形。 浸透變形及其開(kāi)展過(guò)程與土料性質(zhì)、顆粒級(jí)配及水流條件、防滲、排水措施等要素有關(guān)。2、常

8、見(jiàn)浸透變形的型式： 管涌、流土、接觸沖刷、剝離、化學(xué)管涌等。 管涌：在一定滲流作用下，土體中的細(xì)顆粒沿骨架顆粒所構(gòu)成的孔隙管道挪動(dòng)或被滲流帶走，發(fā)生于無(wú)粘性土中沙礫料。流土：指在滲流作用下，粘性土及均勻無(wú)粘性土體被浮動(dòng)的景象。流土常見(jiàn)于下游逸出處。接觸沖刷：滲流沿著兩種不同介質(zhì)的接觸面流動(dòng)時(shí)，把其中顆粒層的細(xì)粒帶走。接觸流土：滲流垂直于兩種不同介質(zhì)的接觸面流動(dòng)時(shí)，把其中一層的細(xì)粒，移入到另一層中去。例如反濾層的淤塞?；瘜W(xué)管涌：指土體中的鹽類被滲流水溶解帶走的景象。浸透變形的判別： 1、用土料的不均勻系數(shù)； 2、用土體的孔隙直徑與填料粒徑之比； 3、用土體的細(xì)粒含量來(lái)判別。3、浸透變形破壞規(guī)范及

9、防止措施 土體在滲流作用下能否發(fā)生浸透破壞，主要取決于土體本身的抗?jié)B強(qiáng)度。通常用臨界坡降作為斷定規(guī)范。 臨界坡降指土體中的細(xì)粒隨著滲流的加劇，由靜止轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)形狀的坡降，可經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算確定。 浸透穩(wěn)定和浸透坡降及土的組成有關(guān)，添加抗?jié)B穩(wěn)定的工程措施：降低浸透坡降；添加滲流出口處土體的抗?jié)B才干。 詳細(xì)有：增大滲徑，降低浸透破壞或截阻滲流；設(shè)排水溝或減壓井，降低下游滲流出口處的浸透壓力。在能夠發(fā)生管涌地段，需設(shè)反濾層，攔截細(xì)粒；能夠發(fā)生流土地段，加設(shè)蓋重。肚松衯宸肚松衯宸&愮鐝愮鐝D)? $?d悡悡!餯怉餯怉 扈鋹扈鋹A 嘬貑嘬貑 d?啃啃?d怉怉?4 癮癮?0?2l豀豀/D 既既 脝脝

10、?窗窗? 兡薊癟兡薊癟鑳鑳 D?兗兗? t 穃穃$0嬅嬅7D胒胒 d恆恆 溓溓?様様?鸙捐鸙捐 賰賰 u:hD j o?3葏蓇葏蓇 3繼傘繼傘銨銨? 3覌耺覌耺 缻缻D?B凓凓du鞁鞁 ?V悏悏鰒鸖鰒鸖 卯?huà)驄孛畫(huà)驄財(cái)@吚憢擛吚憢 塒塒鼢鼢 媀媀 ?塧塧X B ?6?鏃鏃P?塓塓 =?輧棵廤輧棵廤UQ嬹嬹?$嬭媇嬭媇- $?痁墢痁墢?頢頢 S ;聈聈 %讖蚩魅讖蚩魅婥婥? F ? ;u ?i7,嬤嬤;雞嶂嬇雞嶂嬇槣郬杽槣郬杽 gZ_ 摞摞?跌跌u孄孄?餽餽p嬑嬑 Jk萘秣萘秣?k賢賢wb#u 媜媜 7w兀兀?)鱱鱱H秒秒?Y? 麐麐z 蟏蟏?=?傉噲傉噲?w+鶋鶋| 渹渹?饓饓s 詐詐?瘙瘙=

11、氙氙 ;鹵鹵?Y%惢惢_?&嬟嬸嬟嬸侢侢 ?S? V鄟鄟?佹饟佹饟 j oh?V 孁孁?3黷黷#嬘胳幥嬘胳幥 I鳻聾茓鳻聾茓 P$ ?荱嬞荱嬞稠稠- J 纉纉 焗豒焗豒m?u馫馫VI)H纞纞潈潈; 矸矸?撳塋撳塋!魄舩魄舩?屗塗屗塗$9鑺鑺 鋰鋰?艍艍)?婋婋Q浣浣=鼖鼖s顆顆F嬈嬈 ?2w聟聟F+W?:脄汄脄汄y賰亥賰亥I?p礪礪?wa飛飛;Z厬厬 圪圪?呂呂Z?拶拶?騚咡譪騚咡譪 4#漲漲?鞗籽鞗籽?菮菮=PM櫶櫶k?卌蠑卌蠑?q駜駜6項(xiàng)縠餗項(xiàng)縠餗q鷹鷹|U鬨鬨潷潷歒歒?淬盭睟覙淬盭睟覙6u姮姮?M+/l!ol 諉諉:?5?磐嵸磐嵸?錺潗錺潗 T?鈪醞鈪醞3h袳袳 牒牒 唣唣?罐罐

12、CB? 捓捓鐒鐒k 挭挭鑈鑈p衈衈 聮嗌聮嗌 蜞蜞敏敏?l 孰孰PB潉潉?潕潕肚松衯肚松衯?雎?lián)]雎?lián)]=?牓牓2d?h糖糖 =M 痞痞 ?(瘣滸瘣滸?( h?棧哐棧哐鋃鋃$*?z 3蓚蓚W 傯傯= %u旄旄 冏冏?塧塧 ?腦腦?U ZYY h?w鵓鵓?鎂鎂+x脲燴脲燴哠哠K?q 梽桃梽桃 羀羀徬徬 ? w? 錭錭X?C?e ?gei鎃鎃+, nit噈鲃噈鲃 c ?u锳锳 9 硄硄 輕儍輕儍L8踇縎踇縎; W岐岐?u rH ?Wx鵛鵛 8 吷吷y 兞兞 戀戀W 六六 堲堲?-猴猴w兂兂.+嬼嬼? 墎墎 娮娮 ?嗠嗠鸊鸊GiJ倭倭r J ?侜侜! ?u? 唻蕛唻蕛? 凓凓 | ? 縖鴰嬔縖鴰嬔r 責(zé)

13、責(zé) | A伾伾 鼐鼐*?% 磣嬓冴磣嬓冴 苻苻 高高 Hv霼霼?m | 兪兪 T?4撠?fù)?? 聝聝 ?飌飌Z0?t蕞筍蕞筍 訌訌?3 髀続髀続c?p? t 壉鄪壉鄪Mr +?p ; 8齚齚 p 蕞驅(qū)蕞驅(qū)_嬝嬝3? ?%?佝較佝較#?u 嬻芺婩嬻芺婩 *?莀莀X _ ? 萄阯萄阯K詴詴qM? x拱曃拱曃 ?鳡鳡?+腰腰 +?艃艃? ?U? 葭葭?橗橗?岶岶 %媗祆媗祆 ?呿祴呿祴?峙峙 % Ms?叫叫 篂篂?X ?$ ?F笂笂 斚汶斚汶弸邏弸邏s?苾铏苾铏p蔭蔭淥淥? 呉坡呉坡Y詢生蓯籀詢生蓯籀 塡塠塡塠= ?鬋鬋 昆昆?SZ ?|_)5隠瑾隠瑾.觠觠0峗峗E ?王王?謷呻謷呻 u?蓌蓌 X0 ?艣艣專專 ?u?V=Zt望望 ?v ;3蒛蒛h8#?d?z痣痣W兠兠 兯兯凔凔?黃黃T ? 彄貖彄貖 ? ty?嗥嗥 肻肻Bu SU? x墊侓墊侓?嬎嬎茆茆=D彎塎彎塎 偗偗aN? 婻婻 鞽咢鞽咢0v箅箅 _溹溹? ?J)橆橆1e ? c?r? 螢螢G ;烹烹2C ?c?炩炩 ?婾婾 U蔙蔙T宆宆 Q ?啪啪)u 鏗竗鏗竗?莙莙 0 釆釆