擋水壩初步設(shè)計(jì)docx

1、目錄第一章 基本資料11.1 樞紐任務(wù)11.2 自然地理與水文氣象特性11.3 工程地質(zhì)31.4 建筑材料41.5 其他資料5第二章 樞紐布置62.1 工程等別及建筑物級別62.2 樞紐組成及布置72.3 地基處理7第三章 土石壩設(shè)計(jì)83.1 壩型選擇83.2 壩體剖面設(shè)計(jì)83.3土料設(shè)計(jì)12第四章 滲流計(jì)算134.1 滲流計(jì)算的內(nèi)容134.2 滲流計(jì)算的水位組合134.3 水力學(xué)法計(jì)算滲流13第五章 穩(wěn)定分析175.1穩(wěn)定計(jì)算條件175.2瑞典圓弧法計(jì)算原理175.3瑞典圓弧法計(jì)算18附錄 設(shè)計(jì)指導(dǎo)書26 第一章 基本資料1.1 樞紐任務(wù)本工程以形成環(huán)境景觀水庫為主，工程建成后，可以形成60

2、00070000m2面積的水域，蓄水30萬m3，可以在一定程度上減少流域內(nèi)的水土流失，減輕山洪對下游村鎮(zhèn)、交通線路的危害，進(jìn)一步改善和美化環(huán)境，調(diào)節(jié)小氣候，改善周邊植物生長條件。同時(shí)為農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水提供補(bǔ)充水源。1.2 自然地理與水文氣象特性1.2.1 流域概況XX溝發(fā)源于京郊XX北麓，自南而北流經(jīng)XX區(qū)XX鎮(zhèn)，為溫榆河水系之南沙河的支流，流域面積4.2km。擬建的XX水庫壩址位于XX鎮(zhèn)XX村南、XX溝出山口的河道狹窄處。距方（莊）頤（和園）公路約1.5km，有簡易公路相通。工程區(qū)距中關(guān)村科技開發(fā)區(qū)約15km，距上地科技園區(qū)約10km，距XX園亦僅13km，水庫上游及下游均有密集的住宅區(qū)。

3、壩址以上主溝長2.95km，流域面積2.90km2，溝底平均坡降11.3%。1.2.2 水文氣象特征流域內(nèi)無水文測站和氣象站?？蓞⒄战梃b的XXXX站和XX站，至水庫的直線距離分別為12km和20km。（1）河流水文特性XX溝為間歇性河流，除遇較大降雨時(shí)溝中有徑流外，一般均為干溝。根據(jù)北京市山區(qū)水文資料，流域多年平均降水量640mm，多年平均徑流深為240mm（相應(yīng)多年平均年徑流量為69.6´104m3）。代表性水文年的年徑流量如表1-1所列。表1-1 代表性水文年的年徑流量代表性水文年豐水年（P=25%）平水年（P=50%）枯水年（P=75%）年徑流量(m3)91.4´10

4、455.1´10430.5´104（2）洪水歷史資料說明，洪水多發(fā)生在78月，洪水過程多為單峰型，一次洪水歷時(shí)不超過15h。設(shè)計(jì)洪水過程線見表1-2。表1-2 典型洪水過程線時(shí)段（天）00.51.01.523456流量（m3/s）017.377.055.038.625.218.814.211.2（3）庫水位與面積、庫容關(guān)系表1-3 水庫高程與面積、庫容關(guān)系高程(m)面積(m2)庫容(m3)8678546187300123548872497479891171516961901797531806912076851177922627974701933239010403594343

5、011373819538294173678964408621486897468982603609851246309432（4） 溫度：據(jù)現(xiàn)有資料，工程區(qū)屬于溫帶大陸季風(fēng)氣候，多年平均氣溫11.7°C。多年平均陸面蒸發(fā)量450mm。（5） 泥沙：壩址以上流域面積內(nèi)，林木茂密，植被良好，水土流失較輕。（6） 蒸發(fā)：流域內(nèi)多年平均陸面蒸發(fā)量為450mm。根據(jù)北京市水文手冊資料，按20cm口徑蒸發(fā)器測量庫區(qū)內(nèi)多年平均水面蒸發(fā)量為1950mm。（7） 其他： 洪水期多年平均離地面10m高的最大風(fēng)速v=18.5m/s，吹程D=392m，風(fēng)向垂直上游壩面。凍土深1.0m。壩頂交通要求通行單行道（7

6、m）。壩、庫區(qū)基本地震烈度為6°。1.3 工程地質(zhì)1.3.1 水庫區(qū)工程地質(zhì)條件 水庫區(qū)為一由西北方向（壩前）向東南方向漸擴(kuò)的扇形谷地，北、東、南三面環(huán)山，相對高差2080m，西面為山前堆積階地，相對高差1015m。庫區(qū)內(nèi)第四紀(jì)沖積洪積層廣為分布，厚度在15m以上，水庫的北、東、南三面及庫盆下，基巖均為石炭二疊系或二疊系地層，透水性弱。西面廣泛分布的洪積碎石（含粉質(zhì)土）層，以及壩下沉積的粉質(zhì)粘土、漂石夾粉質(zhì)粘土層，是未來滲漏的主要設(shè)防地段，也是影響大壩安全的主要因素。淹沒損失小，無浸沒及大的庫岸穩(wěn)定和淤積問題。 在地質(zhì)構(gòu)造上，處于九龍山碧云寺向斜東北翼端部的轉(zhuǎn)折端?；鶐r內(nèi)節(jié)理、裂隙發(fā)

7、育，但未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模斷裂構(gòu)造，區(qū)域穩(wěn)定性好。 基巖中分布有裂隙潛水。第四系松散層中有孔隙潛水，水面埋深13.4015.5m，其補(bǔ)給來源為大氣降水及山區(qū)基巖裂隙水，其排泄流向基本上與河道流向一致。1.3.2 壩址工程地質(zhì)條件 壩址區(qū)呈“U”形河谷，谷底寬約35m，高程84.50m。上部（高程100m處）寬約120m，主河道由南向北流經(jīng)庫區(qū)后，改向?yàn)橛赡蠔|向北西方向穿過壩址。谷底沉積有深達(dá)19.60m的第四系沉積層。左壩頭亦為山前沖積洪積階地沉積物。右壩頭為古生代二疊紀(jì)板巖，其產(chǎn)狀為傾向南，傾角50°。未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模斷裂構(gòu)造。 板巖為黃綠色，主要成分為粘土礦物，含白云母、絹云母和綠泥石等

8、變質(zhì)礦物，節(jié)理、板理發(fā)育，裂隙面上有氧化鐵薄膜，裂隙中有紅色粘土充填。露頭巖石呈強(qiáng)風(fēng)化。經(jīng)分析和鉆探資料證實(shí)，壩基覆蓋層下基巖亦為板巖。壩基覆蓋層表層為卵礫石，向下依次為碎石、漂石、粉土層等，其中的孔隙潛水水面埋深13.5m。巖性在水平方向和垂直方向均存在明顯的交替、穿插，透水性變化較大。對分布于壩基和左壩頭的覆蓋層，需采取可靠有效的防滲措施，方能確保大壩安全和水庫的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1.4 建筑材料壩基覆蓋層表層為卵礫石，向下依次為碎石、漂石、粉土層。經(jīng)勘察，選定的土料場位于水庫主壩兩壩肩，左壩肩土料場位于主壩左壩肩下游，共占用耕地79.8畝。00.4m為耕植土，0.43.5m為黃土狀壤土?？碧缴疃?/p>

9、內(nèi)未見地下水。右壩肩土料場位于主壩右壩肩上游庫區(qū)內(nèi)，不占用耕地。00.3m為耕植土，0.33.5m為黃土狀壤土。勘探深度內(nèi)未見地下水。兩個(gè)料場土料總儲(chǔ)量可滿足大壩對土料用量的要求。位于上游左岸1km處有一料場，占地50畝，00.3m為耕植土，0.31m為粘土。粘土料顆粒組成見表1-4。表1-4 粘土顆粒組成粒徑20-2mm2-0.5mm0.5-0.05mm0.05-0.005mm<0.005合計(jì)含量（）2.069.202.0335.451.3100各種材料的物理力學(xué)性質(zhì)見表1-5。表1-5 各種材料物理力學(xué)性質(zhì) 土料特性粘土黃土狀壤土壩基碎石砂卵石鋼筋混凝土飽和容重（kN/m3）21.3

10、20.8522.2522.8天然容重（kN/m3）19.519.8520.6含水量17%9.0%12.1%塑性指標(biāo)119.910.7滲透系數(shù)（cm/s）5×10-63.01×10-61×10-31.12×10-23.7×10-7內(nèi)摩擦角水上22°水下19°水上23°水下15°水上35°水下32°水上28°凝聚力c（kN/m2）水上16.52水下13.72水上20 水下171.5 其他資料（1）外來材料工程使用的主材水泥、鋼材等，均可市購。其他生活、生產(chǎn)資料，均可由當(dāng)?shù)夭少?。?/p>

11、2）交通工程場區(qū)位于XX村南1.0km，距溫（泉）頤（和園）干線公路1.5km，且有簡易公路通過壩址和庫區(qū)（其中有0.5km公路需在工程建設(shè)前改線建設(shè)）。（3）施工動(dòng)力、勞動(dòng)力情況施工用水（僅限于攪制混凝土和生活用水）由當(dāng)?shù)毓┧芫W(wǎng)供給。施工用電直接接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)，只增加一臺(tái)變壓器與相應(yīng)數(shù)量的控制開關(guān)即可。當(dāng)?shù)赜泻芏嚅e散勞動(dòng)力。第二章 樞紐布置2.1 工程等別及建筑物級別根據(jù)SL252-2000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（見表2-12-2），綜合考慮水庫總庫容，防洪效益，治澇面積，灌溉面積，電站裝機(jī)級容量，工程規(guī)模由庫容控制，正常蓄水位對應(yīng)的庫容為0.003×108m3,初估時(shí)，校

12、核情況下庫容不會(huì)超過0.01×108m3,屬?。?）型。主要建筑物為5級，次要建筑物為5級。表2-1 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模防洪庫容（108m3）防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田（104畝）治澇面積（104畝）灌溉面積（104畝）供水對象重要性裝機(jī)容量（104kW）大(1)型10特別重要500200150特別重要120大(2)型101.0重要5001002006015050重要12030中型1.00.10中等100306015505中等305小(1)型0.100.01一般30515350.5一般51小(2)型0.010.001530.51表2-2

13、永久性水工建筑物級別工程等別主要建筑物次要建筑2 樞紐組成及布置2.2.1 壩型選擇通過分析所選壩軸線處地質(zhì)條件可知，由于重力壩不能利用地基開挖的材料，且材料造價(jià)較高，不可使用；由地形條件：左岸為洪積堆積階地，階面由北向南逐漸抬高可知,拱壩不能夠滿足地形條件的要求；通過對各種不同壩型進(jìn)行定性分析，綜合考慮地形，地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩方案。2.2.2 泄水建筑物選型根據(jù)壩址地形地質(zhì)分析，壩址處岸坡平緩，又能很快使下泄洪水歸原河道，故選擇正槽式溢洪道，即泄水槽與堰上水流方向一致，結(jié)構(gòu)簡單，水流平穩(wěn)。2.2.3 樞紐組成建筑物（1）擋水

14、建筑物：土石壩（2）泄水建筑物：正槽式溢洪道2.2.4 樞紐總體布置（1）擋水建筑物土石壩擋水建筑物按直線布置，壩布置在河彎地段上。（2）泄水建筑物正槽式溢洪道溢洪道布置在大壩右側(cè)，通向河道下游。綜合考慮各方面因素，最后確定樞紐平面布置如圖01。2.3 地基處理地基覆蓋層表層為卵礫石，需處理掉。根據(jù)壩址工程地質(zhì)剖面圖。清基0.6m，壩底高程為83.5m第三章 土石壩設(shè)計(jì)3.1 壩型選擇影響土石壩壩型選擇的最主要因素是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件，氣候條件，施工條件，壩基處理，抗震要求等。碾壓式土石壩由土料分層分層填筑碾壓而成，一般的土料，砂卵石料及風(fēng)化石渣均可用于這種壩型。碾壓式土石壩

15、按壩體的防滲材料和結(jié)構(gòu)，可分為以下幾類：（1）均質(zhì)壩：整個(gè)壩體起防滲作用并保持自身的穩(wěn)定。壩體材料單一，施工簡單。據(jù)勘察，土料場有豐富的黃土狀壤土，可滿足筑壩材料需求，同時(shí)壤土的滲透系數(shù)為3.01×10-6cm/s，小于均質(zhì)壩滲透系數(shù)要求的10-4cm/s，滿足滲透穩(wěn)定要求。壩高小于30m，為低壩，滿足抗剪強(qiáng)度要求。壩址附近兩個(gè)料場土料總儲(chǔ)量可滿足大壩對土料用量的要求。故可選擇均質(zhì)壩作為設(shè)計(jì)壩型。（2）斜墻壩：斜墻壩的上游壩坡較緩，防滲體的粘土用量和壩體總工程量大，不經(jīng)濟(jì)。故不選擇。（3）心墻壩：心墻壩的工程量大，施工難度大，對于此工程并不適用。故不選擇。由以上分析，最終確定均質(zhì)壩方

16、案。3.2 壩體剖面設(shè)計(jì)壩頂寬度壩頂寬度取決于施工、運(yùn)行、構(gòu)造、抗震、人防及其他專門要求。根據(jù)規(guī)范SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范，壩頂最小寬度對高壩可選用1015米，對中低壩可選用510米。壩頂交通要求單行道7m，故選擇壩頂寬度8m。壩頂高程壩頂高程由水庫靜水位加波浪爬高和壅水面高度及安全加高確定。壩頂高程或壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱贪聪率接?jì)算：壩頂高程 =設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用條件的 =校核洪水位+非常運(yùn)用條件的=正常蓄水位+非常運(yùn)用條件的+壩頂靜水位超高值按下式計(jì)算： 式中： 波浪在壩坡上的設(shè)計(jì)爬高，m；風(fēng)壅水面高度，m；安全加高，m。表3-1 安全加高規(guī)范值運(yùn)用情況壩的級別1級2級3

17、級4、5級正常1.51.00.70.5非常0.70.50.40.3該壩的級別為5級，則正常運(yùn)行的安全加高A=0.5m，非常運(yùn)行的安全加高A=0.3m。（1）風(fēng)壅水面高度的計(jì)算： 式中：K綜合摩阻系數(shù)，??；v計(jì)算風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下的5級壩，采用多年平均離地面10m高的最大風(fēng)速的1.5倍，離地面10m高的最大風(fēng)速為18.5m/s。非常運(yùn)用條件下，采用多年平均年最大風(fēng)速；D風(fēng)區(qū)長度，為392m；計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，風(fēng)向垂直上游壩面，故為0o；Hm水域平均水深，取壩前水深的2/3，為9.4m。 正常運(yùn)用條件下：非常運(yùn)用條件下：（2）波浪平均波高和波長的計(jì)算平均波高采用官廳公式：平均波長采用鶴

18、地公式：正常運(yùn)用情況下： 本設(shè)計(jì)采用累計(jì)頻率5時(shí)的平均波高，根據(jù)規(guī)范得，則 非常運(yùn)用情況下：根據(jù)規(guī)范得，則（3）平均波浪爬高的計(jì)算 平均波浪爬高，m； 單坡的坡度系數(shù)，取2.5； 斜坡的糙率滲透性系數(shù)，根據(jù)護(hù)面類型為砌石，??； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。正常運(yùn)用條件下取，本設(shè)計(jì)采用累計(jì)頻率5時(shí)的平均爬高，則非常運(yùn)用條件下取，根據(jù)規(guī)范得：則（4）壩頂高程計(jì)算：表3-2 壩頂超高正常運(yùn)用條件0.725.78×10-30.5非正常運(yùn)用條件0.492.62×10-30.3設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用條件的校核洪水位+非常運(yùn)用條件的正常蓄水位+非常運(yùn)用條件的+，根據(jù)規(guī)范，取=0.6m。壩頂高程取三者最大值，

19、即100.83m。所求壩頂高程是壩體沉降穩(wěn)定以后的數(shù)值。竣工時(shí)的壩頂高程應(yīng)有足夠的預(yù)留沉降值，約占壩高的0.2%0.4%。故壩頂高程為100.9m。當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時(shí)，則超高指靜水位到防浪墻頂?shù)母卟?，防浪墻高出壩?.8m，所以最終的壩頂高程為100.90.8即100.1。正常情況壩頂應(yīng)高出靜水位0.5m，非常情況不低于靜水位，壩頂高程為100.1大于正常情況壩頂應(yīng)高出靜水位0.5m（98.00+0.5=98.5m），不低于校核洪水位（100.1m）。壩坡和馬道（1）壩坡土石壩壩坡的坡度取決于壩型、壩高、筑壩的涂土料要求、地形條件及地震情況因素。上游壩坡取1:2.5，下游壩坡取1:2.0

20、。（2）馬道上游下游均不設(shè)置馬道。 壩底高程地基覆蓋層表層為卵礫石，需處理掉。清基0.6m，壩底高程為83.9m防滲設(shè)施（1）壩體防滲：壩體自身能夠滿足防滲要求，故不再設(shè)置其他防滲體。（2）壩基防滲：壩基覆蓋層表層為卵礫石，向下依次為碎石、漂石、粉土層等，其中的孔隙潛水水面埋深13.5m。巖性在水平方向和垂直方向均存在明顯的交替、穿插，透水性變化較大。對分布于壩基和左壩頭的覆蓋層，需采取可靠有效的防滲措施，方能確保大壩安全和水庫的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)分析選用混凝土防滲墻。根據(jù)規(guī)范，防身墻厚度一般取0.60.8m，墻頂插入防滲體的深度應(yīng)大于1/10壩高且不小于2m，墻底嵌入風(fēng)化巖基不小于0.51m，均質(zhì)

21、壩可設(shè)置在壩腳1/31/2壩底寬處。設(shè)計(jì)混凝土防滲墻厚度0.8m，墻頂插入防滲體2m，墻底插入巖基0.8m。在上游40m處修建防滲墻。（3）接觸防滲：壩體與土質(zhì)地基及岸坡的連接：清除壩斷面范圍內(nèi)地基與岸坡上的草皮、樹根、含有植物的表土、蠻石、垃圾及其他廢料，并將清理后的地基表面土層壓實(shí)； 清基1m；壩基與土石壩下游接觸部位設(shè)置反濾層。壩身與其他建筑物的防滲：防止接觸面的集中滲流，因不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫，以及水流對上游壩坡和壩腳的沖刷危害影響。排水設(shè)施（1）壩體排水壩體排水主要形式是棱體排水，貼坡排水，壩內(nèi)排水和綜合式排水。棱體排水：在下游壩腳處用塊石堆成的棱體，可以降低浸潤線，防止壩坡凍脹且有

22、支持壩體穩(wěn)定作用。由于下游無水，棱體寬取3.0m，頂面高程取86.90m，根據(jù)施工條件，棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:1.5，棱體與壩體及地基間設(shè)置反濾層。貼坡排水：用堆石或砌石加反濾層直接鋪設(shè)在下游壩坡表面，施工簡單，用料節(jié)省，施工方便，易于檢修。但不能降低浸潤線。故不作為選擇之一。壩內(nèi)排水：包括褥墊排水層，網(wǎng)狀排水帶和豎式排水體，下游無水時(shí)可以降低浸潤線，但對不均勻沉降適應(yīng)性差，易斷裂，難于檢修。（2）壩基排水壩基地下有裂隙潛水面，需進(jìn)行濾土排水。壩址下游做反濾排水溝和減壓井。3.3土料設(shè)計(jì)本壩中使用黃土狀壤土作為筑壩材料，壩基使用碎石。第四章 滲流計(jì)算4.1 滲流計(jì)算的內(nèi)容（1）確定壩

23、體浸潤線及其下游逸出點(diǎn)的位置繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢線分布圖或流網(wǎng)圖；（2）確定壩體與壩基的滲流量；（3）確定壩坡逸出段與下游壩基表面的逸出比降，以及不同土層之間的滲透比降；（4）確定庫水位降落時(shí)上游壩坡內(nèi)的浸潤線位置或孔隙壓力；（5）確定壩肩的等勢線滲流量和滲透比降。4.2 滲流計(jì)算的水位組合（1）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位；（2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位；（3）上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位；（4）庫水位降落時(shí)上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。4.3 水力學(xué)法計(jì)算滲流基本假定（1）壩體土是均質(zhì)的，壩內(nèi)各點(diǎn)在各方向上的滲透系數(shù)相同；（2）滲透水流為二元穩(wěn)定流，屬層流運(yùn)動(dòng)，符合達(dá)西定律；（

24、3）滲透水流是漸變的，過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)的坡降和流速是常數(shù)。計(jì)算過程均質(zhì)土石壩的滲流計(jì)算可先假定地基不透水確定壩體的滲流量和浸潤線；然后再假定壩體不透水,計(jì)算壩基的滲流量；最后將和相加,即可近似地得到壩體和壩基的滲流量。（1）確定浸潤線不考慮壩基滲透的影響,仍用地基不透水情況下的結(jié)果。當(dāng)下游無水時(shí)，浸潤線可近似認(rèn)為是以排水起點(diǎn)為焦點(diǎn)的的拋物線，如圖4-1。則排水起點(diǎn)處浸潤線的高度與排水起點(diǎn)之浸潤線與x軸焦點(diǎn)之間的距離有如下的關(guān)系：，則浸潤線方程為：圖4-1 下游無水棱體排水的均質(zhì)土壩滲透計(jì)算簡圖根據(jù)邊界條件：，得：上游三角形ABE用高為，長為的矩形來代替，公式為：式中：n上游壩坡的坡度，n=0.4

25、。計(jì)算：得：將不同的x值代入公式，求的對應(yīng)的結(jié)果如表4-1：表4-1 浸潤線計(jì)算表格x5101520253035y5.417.288.7610.0211.1412.1613.10根據(jù)結(jié)果繪圖4-2：圖4-2 土石壩浸潤線（2）確定滲流量對于下游無水的棱體排水情況，與有褥墊排水的情況相似,因地基滲水而使浸潤線稍有下降,可近似地假定浸潤線與排水起點(diǎn)相交。由于滲流滲入地基時(shí)要轉(zhuǎn)一個(gè)90的彎,流線長度比壩底長度要增大些。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和流體力學(xué)分析,增大的長度約為0.44T。這時(shí),通過壩體和壩基的滲流量可按下式計(jì)算: 而當(dāng)?shù)鼗杏蟹罎B墻是，公式需要變?yōu)椋菏街校?_D_Dd_T 地基透水層的厚度，m；等效長度

26、，m；，其中：截水墻滲透系數(shù)，m/s；地基滲透系數(shù)，m/s；。 ()_D_Dd_；計(jì)算：；（m）； m3/s第五章 穩(wěn)定分析5.1穩(wěn)定計(jì)算條件本設(shè)計(jì)中壩型使用均質(zhì)壩，在正常蓄水位穩(wěn)定滲流條件下，采用不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法計(jì)算下游邊坡穩(wěn)定。壩體使用黃土狀壤土，壩基使用碎石，防滲墻使用鋼筋混凝土。各種材料的物理力學(xué)性質(zhì)見表5-1：表5-1 材料的物理力學(xué)性質(zhì)特性黃土狀壤土壩基碎石鋼筋混凝土飽和容重（KN/m3）20.8522.25天然容重（KN/m3）19.8520.6含水量9.0%12.1%塑性指標(biāo)9.910.7滲透系數(shù)（cm/s）3.01×10-61×10-33.7&

27、#215;10-7內(nèi)摩擦角水上23°水下15°水上35°水下32°凝聚力c （KN/m2）水上20水下175.2瑞典圓弧法計(jì)算原理假定土坡沿圓弧面滑動(dòng)，見圖5-1，ABCD為滑動(dòng)土體，AD為圓弧滑動(dòng)面。條分法就是將圓弧滑動(dòng)體分成若干豎直的土條，計(jì)算各土條對圓弧圓心O的抗滑力矩與滑動(dòng)力矩，由抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比，即穩(wěn)定安全系數(shù)，來判別土坡的穩(wěn)定性。這時(shí)需要選擇多個(gè)滑動(dòng)圓心，分別計(jì)算相應(yīng)的安全系數(shù)，其中最小的安全系數(shù)對應(yīng)的滑動(dòng)面為最危險(xiǎn)的滑動(dòng)圓。經(jīng)查閱規(guī)范，對于5級壩，正常運(yùn)用條件下壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.15。圖5-1 瑞典圓弧法計(jì)算原理圖5.3瑞

28、典圓弧法計(jì)算（1）確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心；本設(shè)計(jì)中使用費(fèi)倫紐斯法確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心。費(fèi)倫紐斯提出當(dāng)土的內(nèi)摩擦角=0時(shí)，土坡的最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面通過坡腳，然后由坡角或坡度1:n查表5-2得出角1以及2 。圖5-2中過坡腳B和坡頂C分別作與坡面和水平面夾角為1、2的線BD和CD，得交點(diǎn)D即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)圓弧圓心。 土坡坡度坡角121:0.5860°29°40°1:145°28°37°1:1.533°4426°35°1:226°3425°35°1:318°2625°

29、35°1:414°0225°37°1:511°1925°37°表5-2 1及2數(shù)值表土的內(nèi)摩擦角>0時(shí)，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面也通過坡腳，其圓心在ED的延長線上，見圖5-2。E點(diǎn)的位置距坡腳B點(diǎn)的水平距離為4.5H，距坡頂垂直距離為2H 。值越大，圓心越向外移。計(jì)算時(shí)從D點(diǎn)向外延伸取幾個(gè)試算圓心O1，O2，分別求得其相應(yīng)的滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)K1，K2，繪出K值曲線可得到最小安全系數(shù)值Kmin，其相應(yīng)圓心Om即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心。實(shí)際上土坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心位置有時(shí)并不一定在ED的延長線上，而可能在其左右附近，因此圓心Om可能并不

30、是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心，這時(shí)可以通過Om點(diǎn)作DE線的垂線FG，在FG上取幾個(gè)試算滑動(dòng)面的圓心O1，O2，求得其相應(yīng)的滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)K1，K2，繪得K值曲線，相應(yīng)于Kmin值的圓心Omin才是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心。  圖5-2 最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定示意簡圖應(yīng)用到本例中，作圖得圖5-3：圖5-3 瑞典圓弧法穩(wěn)定分析（2）以O(shè)點(diǎn)至坡腳A作為半徑r，作滑弧面AC；（3）將滑動(dòng)面以上土體豎直分成幾個(gè)等寬土條，土條寬為0.1r；（4）計(jì)算土條自重：分別量取浸潤線以上面積A1，浸潤線以下壩基以上面積A2，壩基以下面積A3。；浸潤線以上為飽和容重，浸潤線以下壩基以上分為兩種：計(jì)算滑動(dòng)力時(shí)， 取飽和容

31、重，計(jì)算抗滑力時(shí)， 取浮容重。將沿弧面分解，法向分力為，切向分力為。（5）計(jì)算各土條底面的長度，作用在該土條的抗剪力，方向與滑動(dòng)方向相反。壩基碎石無抗剪力。（6）計(jì)算抗滑力矩；滑動(dòng)力矩。（7）最后可求得邊坡的穩(wěn)定系數(shù)：根據(jù)以上步驟，制作計(jì)算表格，如下：當(dāng)r=40.83m時(shí)的計(jì)算結(jié)果b = 0.1r = 4.08m；r=40.8291編號(hào)A1G1A2G2滑G2抗A3G39008.13169.5597.990083.9882.9136.13753.30435.3600718.05376.3245.94957.78553.542.2427.92623.21483.8645.34945.28546.3

32、114.90185.47525.27526.8043.25901.86521.2226.10324.92426.47551.8140.76849.76491.1134.67431.62323.30485.7438.22796.87460.5441.04510.92219.99416.7635.47739.64427.4745.47566.06116.93352.9232.48677.27391.4248.11598.99014.16295.1629.20608.82351.8649.06610.76-111.77245.4825.53532.29307.6348.33601.74-210.16

33、211.8121.09439.76254.1545.92571.66-39.43196.5315.71327.57189.3241.73519.55-413.17274.695.97124.4571.9335.63443.59-513.09272.9300027.37340.76-67.04146.7200016.55206.06-71.3327.700003.4643.06編號(hào)sin Cos G總sinG1tan1cosG2抗tan2cosG3tan3cos前三者之和cl9650.910.42153.660.0011.090.0011.09164.128540.810.59676.5120.

34、6968.560.0089.24118.007450.710.71963.09112.96104.8612.34230.1598.096370.600.80971.70164.04116.8992.56373.4905300.500.87876.79193.67120.93175.84490.4304240.410.91745.63213.99120.19246.40580.5803180.310.95554.23196.11117.34303.65617.1002120.210.98358.12173.05112.02346.00631.070160.100.99170.30148.9910

35、4.29372.26625.540000.001.000.00125.2994.26381.66601.220-1-5-0.091.00-120.23103.8182.10374.60560.510-2-11-0.190.98-233.4088.2666.84350.67505.760-3-17-0.290.96-305.1379.7848.50310.48438.760-4-23-0.390.92-329.28107.3317.74255.16380.230-5-30-0.500.87-306.84100.340.00184.41284.750-6-36-0.590.81-207.3650.

36、390.00104.18154.560-7-44-0.690.72-49.168.460.0019.3627.820求和3918.626602.32380.215級壩中：=1.15故滿足穩(wěn)定要求。當(dāng)r=41.97m時(shí)的計(jì)算結(jié)果b = 0.1r = 4.20m；r=41.9721編號(hào)A1G1A2G2滑G2抗A3G3813.11273.280.428.685.010.000.00724.37508.0713.53282.17163.080.000.00626.76557.9828.09585.60338.440.000.00526.44551.3638.03793.01458.310.354.31

37、422.78475.0438.40800.59462.697.1789.31319.37403.8235.40738.07426.5614.65182.44216.24338.5432.12669.60386.9920.00248.97113.45280.4428.49593.96343.2723.40291.38011.23234.1224.29506.53292.7524.98311.06-19.98208.0419.13398.87230.5224.79308.63-210.40216.8912.29256.28148.1122.81284.01-315.53323.890.7515.5

38、38.9818.99236.43-49.86205.680.000.000.0013.20164.28-53.4571.940.000.000.005.2164.82編號(hào)sin Cos G總sinG1tan1cosG2抗tan2cosG3tan3cos前三者之和cl8570.840.54236.4763.181.270.0064.45177.377480.740.67587.27144.3250.580.00194.90106.716400.640.77735.08181.45120.180.00301.6393.215330.540.84734.55196.29178.172.26376.7

39、385.134260.440.90598.35181.24192.7750.16424.1803200.340.94452.95161.09185.80107.13454.0202140.240.97304.12139.44174.06150.96464.460180.140.99162.24117.89157.57180.31455.770020.031.0036.7099.32135.62194.26429.200-13-0.051.00-47.9288.19106.71192.60387.500-29-0.160.99-118.4590.9467.81175.29334.040-315-

40、0.260.97-149.04132.814.02142.71279.540-421-0.360.93-132.5881.510.0095.84177.360-527-0.450.89-62.0927.210.0036.0963.300求和3337.664407.07462.415級壩中：=1.15故滿足穩(wěn)定要求。當(dāng)r=43.78 m時(shí)的計(jì)算結(jié)果b = 0.1r = 4.38m；r=43.7798編號(hào)A1G1A2G2滑G2抗A3G3813.41279.680.000.000.000.000.00728.25589.056.78141.2781.650.000.00626.72557.0620.

41、13419.62242.510.000.00522.79475.2329.60617.15356.680.000.00419.16399.5334.83726.11419.650.9912.34315.87330.9332.21671.59388.146.9986.97213.02271.4728.09585.60338.4411.84147.40111.02229.8623.11481.76278.4214.65182.38010.14211.3517.02354.81205.0615.51193.05-114.47301.635.71119.0968.8214.44179.73-213.2

42、0275.260.000.000.0011.41142.01-36.23129.810.000.000.006.3278.67-40.5411.200.000.000.000.617.60編號(hào)sin Cos G總sinG1tan1cosG2抗tan2cosG3tan3cos前三者之和cl8530.800.60223.3771.450.000.0071.45167.397440.690.72507.32179.8715.730.00195.61103.516360.590.81574.08191.3152.560.00243.8792.045300.500.87546.19174.7182.75

43、0.00257.4685.984230.390.92444.64156.12103.497.10266.7080.893170.290.96318.54134.3499.4451.98285.7602110.190.98191.66113.1289.0090.42292.540150.091.0077.9297.2174.31113.54285.050000.001.000.0089.7254.94120.63265.290-1-6-0.100.99-62.76127.3418.34111.70257.370-2-12-0.210.98-86.75114.290.0086.80201.100-

44、3-18-0.310.95-64.4252.410.0046.7599.160-4-24-0.410.91-7.654.340.004.348.680求和2662.132730.03529.815級壩中：=1.15滿足穩(wěn)定要求。當(dāng)r=45.67m時(shí)的計(jì)算結(jié)果b = 0.1r = 4.57m；r=45.6865編號(hào)A1G1A2G2滑G2抗A3G3813.00270.980.000.000.000.000.00727.68577.233.2567.7439.150.000.00624.35507.7415.23317.59183.540.000.00520.36424.4824.11502.712

45、90.540.000.00416.75349.1529.58616.84356.500.000.00313.62284.0529.35611.96353.672.6232.64211.46239.0223.93498.90288.337.1388.80110.60220.9817.20358.59207.249.47117.94015.71327.584.4993.6554.129.71120.83-112.61262.890.000.000.007.8497.55-25.01104.540.000.000.003.8147.37-30.102.030.000.000.000.081.05編號(hào)

46、sin Cos G總sinG1tan1cosG2抗tan2cosG3tan3cos前三者之和cl8500.770.64207.5973.940.000.0073.94163.527410.660.75423.13184.937.910.00192.84102.946340.560.83461.51178.6940.770.00219.4593.715270.450.89420.94160.5569.350.00229.9087.194210.360.93346.18138.3789.160.00227.5383.223150.260.97240.35116.4791.5219.70227.69

47、80.43290.160.99129.33100.2176.2954.81231.320140.071.0048.6693.5855.3873.52222.4900-2-0.031.00-18.92138.9714.4975.46228.920-1-8-0.140.99-50.16110.510.0060.36170.870-2-14-0.240.97-36.7543.060.0028.7271.780-3-20-0.340.94-1.050.810.000.621.430求和2170.802098.17611.015級壩中：=1.15滿足穩(wěn)定要求。由計(jì)算可見，隨著r的增加，的值隨之減小，當(dāng)r=43.78時(shí)最小，之后隨著r的增加而增大，故r=43.78時(shí)的滑動(dòng)面為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，對應(yīng)的圓心既是最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓