《水閘防滲排水計算過程案例》2500字

水閘防滲排水計算過程案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u18537水閘防滲排水計算過程案例綜述 1182321資料分析處理 155012計算工況的選取 1161333地下輪廓線的確定 1266424滲流分析 351014.1校核水位下滲流分析 450024.2設(shè)計水位下滲流分析 5252384.3灌溉水位下滲流分析 61資料分析處理水閘為節(jié)制閘，地處高朗鄉(xiāng)石莊村東北，場區(qū)地層由第四系全新統(tǒng)輕粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)壤和粉細(xì)砂組成，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為粘砂多層結(jié)構(gòu)，地層分布較穩(wěn)定。設(shè)計閘底板主要位于第②層重粉質(zhì)壤土，局部位于③層重粉質(zhì)壤土層中。上部第①層輕粉質(zhì)壤土具弱～中等透水性，下伏重粉質(zhì)壤土具微～弱透水性，二者差異性明顯。2計算工況的選取節(jié)制閘在的運用枯水期或灌溉期要關(guān)閘截流，此時閘上游有水，下游無水，會有較大的水頭差，滲流壓力也較大。當(dāng)閘上游水位為校核水位時，下游無水，上下游水位差最大，滲流壓力最大，對閘基滲流破壞最為嚴(yán)重。因此，選定校核工況這一最不利工況進行閘基的防滲排水設(shè)計，滲流分析需對各種可能出現(xiàn)的工況進行計算，計算出的滲流壓力用于閘基抗滑穩(wěn)定計算中的滲透壓力。計算工況：（1）設(shè)計工況（設(shè)計水位）：閘上游為十年一遇設(shè)計水位，閘下無水。（2）校核工況（校核水位）：閘上游為二十年一遇校核水位，閘下無水。（4）正常蓄水工況（灌溉期水位）：閘上游為灌溉水位，閘下無水。3地下輪廓線的確定黏性土地基不易發(fā)生管涌破壞，但依然要進行必要的防滲措施。由于底板與其接觸的渠道土體之間，不能形成有效的抗滑力，故在閘底板之前，要設(shè)置防滲鋪蓋，延長滲徑，能夠有效降低作用在底板上的滲流壓力，從而提高閘室的抗滑穩(wěn)定性，重點計算鋪蓋設(shè)置后，地下輪廓線的長度能否滿足防滲要求。由于該水閘是平面鋼閘門式水閘，水流經(jīng)連接段、鋪蓋后進入閘室段，閘室段底部擬采用的是厚0.5m的C30鋼筋混凝土外加厚0.1m的C15混凝土墊層，且土基不設(shè)防滲帷幕與防滲墻以及板樁，因此，水閘的地下防滲輪廓由鋪蓋以及閘室段的底板組成。根據(jù)水閘底板順?biāo)鞣较蜷L度與最大水位差的比值在閘基土質(zhì)為重粉質(zhì)壤土?xí)r為2.0～3.0，且校核工況下，上游與下游的水位差為?H=4.10m，因此可取底板順?biāo)鞣较虻拈L度為8m，水閘底板為整體式平底板，底板厚度應(yīng)為閘孔凈寬的15～1取鋪蓋長度為5m，設(shè)計為鋼筋混凝土鋪蓋，鋪蓋越厚，防滲效果越好，且鋪蓋厚度不得小于0.4m，為滿足防滲要求，鋪蓋的厚度取0.5m，鋪蓋末端與閘室底板連接的部分要加厚，鋪蓋與閘底板間要設(shè)置水平止水設(shè)施，鋪蓋末端的齒墻，取0.3m，則鋪蓋末端總厚度為0.5+0.3=0.8m，滿足鋪蓋末端厚度為0.8~10m的要求?；炷吝x用C20砼，并配置構(gòu)造鋼筋。鋪蓋過長需要設(shè)施伸縮縫，一般間隔15m設(shè)置，但是由于此設(shè)計中鋪蓋只有5m，故不設(shè)伸縮縫。表4-1允許滲徑系數(shù)表排水條件地基類別粉砂細(xì)砂中砂粗砂中礫、細(xì)礫粗粒夾卵石輕粉質(zhì)砂壤土砂壤土壤土重粉質(zhì)壤土有反濾層13-99-77-55-44-33-2.511-79-55-33-2無反濾層————————7-44-3當(dāng)確定完底板尺寸后就可以得到地下輪廓線的長度。圖4-1地下輪廓線示意圖（單位：mm）地下輪廓線的長度為：0.5+0.3+0.3+0.5+3.6+0.5+0.3+0.3+0.5+0.7+6.4+0.7+0.5+0.5+0.6=16.2m，可以用公式L=CH初步判斷該地下輪廓線長度是否符合要求，其中H為上下游水頭差，m。C為滲徑系數(shù)，查表可得重粉質(zhì)壤土C=2～3，取C=3。最不利工況時，?H=4.10m，故L=12.3m＜16.2m，因此符合要求。為避免閘基發(fā)生滲流破壞，閘下游要設(shè)置反濾層，反濾層的作用是濾土排水，對閘基在滲流逸出處遭受管涌，流土等滲流變形破壞有很好的效果。排水一般采用粒徑1~2cm的卵石、礫石或碎石平鋪在護坦和漿砌石海漫的底部，或深入閘底板下游齒墻稍前方，厚約0.2-0.3m，在排水與地基接觸處易發(fā)生流變形，應(yīng)做好反速層。4滲流分析閘基滲流屬于有壓滲流。研究閘基滲流問題時，閘基壓力在實際工程中是空間問題，但我們一般簡化為平面問題考慮，假簡化方法如下：假定地基面是均勻的，各向同性的，滲水視作是不可壓縮的，滿足達(dá)西定律。閘基滲流的實際情況十分復(fù)雜，很難精確求解，所以，在實際工程中常采用一些近似而實用的方法，有流網(wǎng)法，改進的阻力系數(shù)法，簡單直線法。根據(jù)3.2的計算，已確定防滲設(shè)計滿足要求，為更精確的求解滲流區(qū)域內(nèi)的滲流壓力與滲流坡降，采用直線法進行滲流計算。圖4-2閘基防滲圖如圖4-2所示，將閘基分成1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，將各段展開成直線，得到直線法的閘基滲壓分布圖(a)圖4-3閘基滲壓分布圖(a)任一點的滲流壓強?x?x4.1校核水位下滲流分析校核水位為H=4.10m。計算可得各點的滲流壓強為：表4-2各點滲壓水頭計算匯總表點位1234567滲壓(m)4.13.903.823.702.782.662.58點位891011121314滲壓(m)2.512.382.200580.400.280因為水平滲徑的消能效果僅為垂直滲徑的1/3，則為了增加滲流計算準(zhǔn)確性，將水平滲徑按消能效果折算成垂直滲徑，得滲徑總長度L’，重新進行滲流計算。得閘基滲流分布圖(b)圖4-4閘基滲壓分布圖(b)此時任一點的滲流壓強hx由式4.2計算：?x計算可得各點的滲流壓強為：表4-3各點滲壓水頭計算匯總表點位1234567滲壓(m)4.13.626.563.462.752.652.59點位891011121314滲壓(m)2.412.312.170.900.760.660由表4-3可知，校核水位下，閘室底板的滲流壓力分布圖圖4-5校核水位下閘基滲流壓力分布圖4.2設(shè)計水位下滲流分析設(shè)計水位為H=3.6m將水平滲徑按消能效果折算成垂直滲徑，得滲徑總長度L’，進行設(shè)計水位下的滲流計算圖4-6滲流分析圖計算可得各點的滲流壓力為：表4-4各點滲壓水頭計算匯總表點位1234567滲壓(m)3.603.183.133.042.412.322.27點位891011121314滲壓(m)2.112.031.900.790.660.580.00由表4-4可知，設(shè)計水位下，閘室底板的滲流壓力分布圖：圖4-7設(shè)計水位的閘基滲流分布圖4.3灌溉水位下滲流分析灌溉水位為H=2.95m將水平滲徑按消能效果折算成垂直滲徑，得滲徑總長度L’，進行灌溉水位下的滲流計算圖4-8滲流分析圖計算可得各點的滲流壓力為：表4-5各點滲壓水頭計算匯總表點