水閘滲透計(jì)算

1、【例4-1】 某水閘地下輪廓布置及尺寸如圖4-28所示。混凝土鋪蓋長(zhǎng)10.50m ，底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)10.50m ，板樁入土深度4.4m 。閘前設(shè)計(jì)洪水位104.75m ，閘底板堰頂高程100.00m 。-4閘基土質(zhì)在高程100.0090.50m 之間為砂壤土，滲透系數(shù)K 砂=2.4×10cm/s，可視為透水層，90.50m 以下為粘壤土不透水層。試用滲徑系數(shù)法驗(yàn)算其防滲長(zhǎng)度，并用直線比例法計(jì)算閘底板底面所受的滲透壓力。（一）驗(yàn)算地下輪廓不透水部分的總長(zhǎng)度（即防滲長(zhǎng)度）。上游設(shè)計(jì)洪水位104.75m ，關(guān)門擋水，下游水位按100.00m 考慮，排水設(shè)施工作正常。根據(jù)表4-2，可知砂壤

2、土的滲徑系數(shù)C =5. 0，作用水頭為H =104. 75-100. 00=4. 75(m 故最小防滲長(zhǎng)度為L(zhǎng) =C H =5. 04. 75=23. 75(m 地下輪廓不透水部分的實(shí)際長(zhǎng)度為L(zhǎng) 實(shí)=0. 9+0. 6+0. 51. 414+7. 8+0. 51. 414+0. 6+0. 7+1. 5+24. 4 2、3 、17 依次按實(shí)際間距標(biāo)于線上。2. 在此直線的起點(diǎn)作一長(zhǎng)度為作用水頭 4.75m 的垂線 1-1, 并用直線連接垂線的頂點(diǎn) 1與水平線的終點(diǎn)17 。117 即為滲流平均坡降線。3. 在各點(diǎn)作水平線的垂線與平均坡降線相交，即得各點(diǎn)的滲透壓力水頭值。準(zhǔn)確的滲壓水頭值可用比例公式

3、計(jì)算求得。4. 將1、2、3、17 各點(diǎn)的滲壓水頭值垂直地畫在地下輪廓不透水部分的水平投影上，用直線連接各水頭線的頂點(diǎn)，即可求出鋪蓋和底板的滲壓水頭分布圖 圖 4-28 (c ?！纠?-2】 用改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算例4-1中各滲流要素。 （一）阻力系數(shù)的計(jì)算1. 有效深度的確定 由于L 0=10+10. 5=20. 5(m ，S 0=100. 00-94. 00=6. 0(m ，故L 020. 5=3. 42<5，按式（4-19）計(jì)算T e S 06. 0T e =5L 0520. 5=13. 72m >T =100. 00-90. 5=9. 5(m 01. 63. 42+21. 6

4、+2S 0故按實(shí)際透水層深度T =9. 5m 進(jìn)行計(jì)算。2. 簡(jiǎn)化地下輪廓 將地下輪廓?jiǎng)澐殖墒畟€(gè)段，如圖4-29（a ）所示。 3. 計(jì)算阻力系數(shù) 圖4-29（b ）（1）進(jìn)口段：將齒墻簡(jiǎn)化為短板樁，板樁入土深度為0.5m ，鋪蓋厚度為0.4m ，故S =0. 5+0. 4=0. 9(m ，T =9. 5m 。按表（4-3）計(jì)算進(jìn)口段阻力系數(shù)01為S 01=1. 5 T 3/20. 9+0. 44=1. 5 9. 53/2+0. 44=0. 48（2）齒墻水平段：S 1=S 2=0，L =0. 6m ，T =8. 6m ，按表（4-3）計(jì)算齒墻水平段阻力系數(shù)x 1為x 1=L -0. 7(S

5、1+S 20. 6=0. 07T 8. 6（3）齒墻垂直段：S =0. 5m ，T =9. 1m 。按表（4-3）計(jì)算齒墻垂直段的阻力系數(shù)y 1為y 1=S 20. 5ln ctg 1-=ln ctg 1-=0. 06 4T 49. 12=0. 5m ，S 2=5. 6m ，L =10. 75m ，按表（4-3）計(jì)算鋪蓋（4）鋪蓋水平段：S 1水平段阻力系數(shù)x 2為x 2=L -0. 7(S 1+S 210. 75-0. 7(0. 5+5. 6=0. 71T 9. 1（5）板樁垂直段：S =5. 6m ，T =9. 1m ，根據(jù)表（4-3），板樁垂直段阻力系數(shù)y 2為y 2=2ln ctg5.

6、 6 1-=0. 74 49. 1（6）板樁垂直段：S =4. 9m ，T =8. 4m ，根據(jù)表（4-3），板樁垂直段阻力系數(shù)y 3為y 3=2ln ctg4. 91-=0. 69 48. 4（7）底板水平段：S 1平段阻力系數(shù)x 3為x 3=4. 9m ，S 2=0. 5m ，L =8. 75m ，T =8. 4m ，故底板水8. 75-0. 7(4. 9+0. 5=0. 598. 4（8）齒墻垂直段：S =0. 5m ，T =8. 4m ，根據(jù)表（4-3），則齒墻垂直段的阻力系數(shù)y 4為y 4=2ln ctg0. 51-=0. 06 48. 4（9）齒墻水平段：S 1=S 2=0，L =

7、1. 0m ，T =7. 9m ，按表（4-3）計(jì)算齒墻水平段阻力系數(shù)x 4為x 4=1. 0=0. 13 7. 9（10）出口段：出口段中S =0. 55m ，T =8. 45m ，按表（4-3）計(jì)算其阻力系數(shù)02為020. 55=1. 5 8. 453/2+0. 44=0. 46（二）滲透壓力計(jì)算1. 求各分段的滲壓水頭損失值 根據(jù)式（4-18） h i =7iH，其中H=4. 75m ，且 ii =1i =0. 48+0. 07+0. 06+0. 71+0. 74+0. 69+0. 59+0. 06+0. 13+0. 46=3. 99（1）進(jìn)口段h 1=14. 75H=0. 48=1.

8、190. 48=0. 57(m 3. 99（2）齒墻水平段 h 2=1. 190. 07=0. 08(m （3）齒墻垂直段 h 3（4）鋪蓋水平段 h 4（5）板樁垂直段 h 5=1. 190. 06=0. 07(m =1. 190. 71=0. 85(m =1. 190. 74=0. 88(m （6）板樁垂直段 h 6=1. 190. 69=0. 82(m （7）底板水平段 h 7=1. 190. 59=0. 70(m （8）齒墻垂直段 h 8=1. 190. 06=0. 07(m （9）齒墻水平段 h 9=1. 190. 13=0. 16(m （10）出口段 h 10=1. 190. 46

9、=0. 55(m 2. 進(jìn)出口水頭損失值的修正（1）進(jìn)口處按式（4-20）計(jì)算修正系數(shù)1'為1'=1. 21-1S T '12 +2+0. 059T T2=1. 21-1=0. 66 28. 60. 912+2+0. 059 9. 59. 51'=0. 66<1. 0，應(yīng)予修正。進(jìn)口段水頭損失應(yīng)修正為h 1'=1'h 1=0. 660. 57=0. 38(m 進(jìn)口段水頭損失減小值h 1為h 1=0. 57-0. 38=0. 19(m >h 2+h 3=0. 15(m 故應(yīng)按式（4-25）、式（4-26）修正各段的水頭損失值為 h 2

10、h 3' '=2h 2=20. 08=0. 16(m =2h 3=20. 07=0. 14(m 'h 4=h 4+h 1-(h 2+h 3=0. 85+0. 19-(0. 08+0. 07=0. 89(m '為 （2）出口處亦按式（4-20）計(jì)算修正系數(shù)2'=1. 21-210. 557. 9+0. 059+2128. 458. 452=0. 56<1出口段水頭損失應(yīng)修正為h 10''h 10=0. 560. 55=0. 31(m =2圖 4-29 改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算圖 （單位：m ）（a ）滲流場(chǎng)分段圖；（b ）阻力系數(shù)計(jì)算圖；（

11、c ）滲壓水頭分布圖故應(yīng)按式（4-25）、式（4-26）修正各段的水頭損失值為 h 9=2h 9=20. 16=0. 32(m 'h 8=2h 8=20. 07=0. 14(m ' h 7=h 7+h 10-(h 9+h 8=0. 70+0. 24-(0. 16+0. 07=0. 71(m 驗(yàn)算'H=h ' =0. 38+0. 16+0. 14+0. 89+0. 88+0. 82+0. 71+0. 14+0. 32+0. 31=4. 75(m 計(jì)算無誤。 3.計(jì)算各角隅點(diǎn)的滲壓水頭 由上游進(jìn)口段開始，逐次向下游從作用水頭值 DH = 4.75m 相繼減去各分段水

12、頭損失值（也可由下游出口段從零開始向上游逐段累加各 分段水頭損失值） ，即可求得各角隅點(diǎn)的滲壓水頭值 H1 = 4.75(m H 2 = 4.75 - 0.38 = 4.37(m H 3 = 4.37 - 0.16 = 4.21(m H 4 = 4.21 - 0.14 = 4.07(m H 5 = 4.07 - 0.89 = 3.18(m H 6 = 3.18 - 0.88 = 2.30(m H 7 = 2.30 - 0.82 = 1.48(m H8 = 1.48 - 0.71 = 0.77(m H 9 = 0.77 - 0.14 = 0.63(m H10 = 0.63 - 0.32 = 0.31(m H11 = 0.31- 0.31 = 0 4.繪制滲壓水頭分布圖 根據(jù)以上算得的滲壓水頭值， 并認(rèn)為沿水平段的水頭損失呈 線性變化，即可繪出如圖 4-29 ( c 所示的滲壓水頭分布圖。 圖中進(jìn)口處滲壓水頭修正范圍應(yīng)按下式計(jì)算 ¢= Lx Dh1 0.19