土石坝第三节渗流分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 土石坝的渗流计算,在初步拟定土石坝的断面尺寸和主要构造形式及尺寸(如防渗、排水)以后，为了进一步校核其合理性，还必须进行渗流计算及稳定分析。,土石坝渗流计算的目的和内容,确定坝体浸润线及下游逸出点的位置，为坝体稳定计算提供依据,计算坝体和坝基的渗流量，估算水库的渗漏损失；,求坝体和坝基局部的渗透坡降，验算该处是否会发生渗透破坏。,水力学法求解土石坝的渗流问题的基本假定,一、渗流分析方法,流网法,试验法,有限单元法,解析法,流体力学法,水力学法,坝体土是均质的，坝内各点在各方向上的渗透系数相同；,渗透水流为二元稳定流，属于层流运动，符合达西定律；,渗透水流是渐变流，过水断面上各点的坡降和流速是常数。,二、渗流计算类型,1.,不透水地基上土石坝的渗流计算,均质坝的渗流计算,下游无排水设施,下游为褥垫式排水,下游为堆石棱体排水,心墙坝的渗流计算,斜墙坝的渗流计算,2.,有限深透水地基土石坝的渗流计算,均质坝,有截水槽的心墙坝渗流计算,有截水槽的斜墙坝渗流计算,有水平铺盖的斜墙坝渗流计算,3.,总渗流量的计算,next,1、不透水地基上土石坝的渗流计算,均质坝的渗流计算,下游无排水设施,L,L,dx,dy,o,M,N,B,B”,E,A,x,y,H,1,H,2,a,0,1:m,1,1:m,2,坝身段：,分别对x和y积分，即从EO断面到任意断面有：,浸润线方程,代入边界条件可得坝身渗流量：,a,0,H,2,x,y,1:m,2,dy,下游楔形体渗流量计算,a,0,H,2,x,y,1:m,2,dy,1:0.5,下游水位以下,q,2,下游水位以上q,1,联立坝身段和下游段求解q及a,0，,浸润线由浸润线方程确定并做修正。,心墙坝的渗流计算,1、不透水地基上土石坝的渗流计算,通过心墙的渗流量为：,通过下游坝壳的渗流量为：,M,B,A,L,H,1,h,e,1:m,1,1:m,2,x,k,k,e,y,联立心墙段和下游段求解q及h,e,浸润线方程：,斜墙坝的渗流计算,1、不透水地基上土石坝的渗流计算,y,M,B,A,L,H,1,h,e,1:m,1,1:m,2,x,k,k,e,d,d,z,返回,通过斜墙的渗流量为：,通过下游坝壳的渗流量为：,联立心墙段和下游段求解q及h,e,浸润线方程：,2.有限深透水地基土石坝的渗流计算,均质坝,坝体与坝基分开考虑，即先假设地基为不透水的，计算坝体的渗流量;,然后再假定坝体为不透水，计算坝基渗流量。坝体和坝基的流量。,2.有限深透水地基土石坝的渗流计算,有截水槽的心墙坝渗流计算,通过心墙和截水墙渗流量：,通过下游坝壳和透水地基的渗流量：,联立求解q及h,e,2.有限深透水地基土石坝的渗流计算,有截水槽的斜墙坝渗流计算,通过斜墙和截水墙渗流量：,通过下游坝壳和透水地基的渗流量：,联立求解q及h,e,以坝体浸润线起始为界分为上、下游两段分析。,有水平铺盖的斜墙坝渗流计算,2.有限深透水地基土石坝的渗流计算,k,e,B,A,L,H,1,h,e,1:m,1,1:m,2,k,Ln,T,联立求解q及h,e,返回,3.总渗流量的计算,根据坝址地形和透水层厚度情况以及坝体结构，沿坝轴线方向将坝体分成若干坝段，计算通过坝体和坝基的总渗流量。,l,n,l,1,l,2,l,3,q,1,q,2,q,3,三、土石坝的渗透变形及其防止措施,土料在渗透水流的作用下，由于机械或化学作用，使土体产生渗透变形，产生渗透破坏。,最常见的渗透变形有三种，分别是管涌和流土和接触冲刷。,1.管涌,坝体或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象。,管涌多发生在非粘性土中。,管涌的发生和土体的临界坡降有关。,临界坡降,土料的容许渗透坡降为,在渗流的作用下，土从坝体或坝基表面被掀起浮动的现象,流土多发生在粘性土和较均匀的非粘性土体渗流出口处。,发生流土的临界坡降,容许渗透坡降,2.流土,3.接触冲刷,当渗流沿两种不同的土层接触面流动时，沿层面夹带细小颗粒流失的现象，一般发生在两层级配不同的土料中。,防止渗透变形的工程措施集中体现为降低渗透坡降及增加渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力。,设置水平或垂直的防渗体，降低渗透坡降。,设置排水沟或减压井，降低下游渗流出口处的渗压。,设反滤层或加盖重,4.渗透变形的防止措施,本节完,