水坝自由表面渗流计算

水坝自由表面渗流计算

工程背景说明：

在很多工程应用涉及孔隙介质中的流体运动和热传输现象，如岩土、水坝的渗流；地下水扩散；石油采集、地热能扩散等等。在渗流方面，实际工程中比较关心两个问题，一是渗流的自由面问题，另一个为动态渗流的模拟，这些问题都可以在ADINA中进行模拟。ADINA提供两种求解渗流问题的方法，一种是利用多孔介质材料来分析渗流问题，采用平均流速、渗流率定义介质中的流体控制方程，得到渗流速度、流网分布，另一种方法是利用渗流方程与温度方程相同的原理，用温度场的求解方法（seepage材料），采用热传导单元来求解渗流问题得到渗流速度和浸润面的形状，本题采用第二种方法来求解自由表面渗流问题。

涉及要点：

●非均布荷载函数的定义及施加方法；

●温度边界条件的施加以及初始温度条件的设定；

●2-D热传导单元的各参数的定义；

●后处理中各种结果显示方式；

●用温度场的方法求解渗流问题；

问题说明：

●坝体材料为各相同性，其参数见下图说明；

●坝的几何尺寸见图中标注，具体单位制请参考ADINA其它文

档；

●边界条件中两侧为Drainage排水条件，底部(Impervious)靠左

侧12.64长度单位为不排水边界，剩余段为排水条件；

●模型可简化为2D平面模型进行分析；

建模计算：

一、建立分析模型：

打开ADINA-AUI，选择ADINA Thermal模块。

1．建立几何模型

点击图标，在弹出的窗口中输入四个坐标值。

由于模型采用2D的平面应变模型，所有点的X坐标为零（空白即为零）。各点坐标如下图：

点击，通过顶点依次建立两个面。

SURFACE VERTEX NAME=1 P1=3 P2=5 P3=6 P4=2 SURFACE VERTEX NAME=2 P1=5 P2=4 P3=1 P4=6 打开Surface标号显示当前几何模型如下图所示。

2．定义物理条件

打开Line标号显示当前几何模型如下。

定义并施加边界条件( Apply Fixity)：

边界条件是Surface 2底边（L5）处施加温度约束即可。

点击图标，点击Define，定义温度荷载。

按照下图中所示，对边界线施加相应的约束条件。

由于施加的荷载为空间非均匀的，所以首先需要定义Spatial Function。点击菜单Geometry->Spatial Function中Line，弹出对话框如图，根据荷载最大值和最小值输入特定点的值，单击OK返回，注意输入方向。

定义温度荷载（Temperature Load）：

首先定义初始温度，注意在最初的渗流水头的迭代时，不被边界条件限制的入水口取为4.0，这个数值由渗流水头的最大值决定。点击Control ->Analysis Assumptions 选项Default Temperature Settings,弹出对话框如下，设定初始温度为4。

点击图标，选择荷载类型为Temperature点击Define，输入荷载大小（如图）。

单击ok，返回上一级菜单，按右图方式在Line 4施加均布荷载，在Line 6施加三角形荷载。需要注意的是在施加非均匀荷载的位置需要定义Spatial Function为1。

●定义材料特性（Material Property）和单元组（Element Group）

点击图标，选择按钮Seepage，定义参数如下图，单击OK返回上一级窗口，单击OK完成定义。

●定义单元组

点击图标，增加一种2-D Condition单元，其Element Sub-Type 为平面类型Planar。

3．网格划分

指定网格划分密度

点击Meshing->Mesh Density中的Line选项，得到如下对话框：

各边线的划分比例如下图：

单元划分

点击图标，在弹出窗口中选择单元组1，选择4点单元；然后选择两个Surface划分网格。

生成单元如下：

点击图标，显示荷载和边界情况如下图所示。

保存数据库为seepage.idb，也可以保存为命令流文件，则为seepage.in文件。

二、求解过程

点击图标，输入将要生成的求解文件seepage.dat，ADINA开始求解。将数据库文件另存为seepage.idb。值得说明的是ADINA缺省采用隐式求解器进行求解稳态问题，ADINA也同时提供其它的求解器。为了收敛性，我们施加了初始温度（水头），这样很快获得结果，如果没有施加这个初始条件，求解的迭代步数要增加很多。

三、后处理及结果解释

显示水头

先在Program Module里选择后处理程序Post-Processing，打开

seepage.por，点击后处理图标，弹出对话框，默认，单击OK。

总水头云图显示如下：

●显示流速

点击，显示流速图，同时点击，去掉网格线显示：

●显示自由液面

从上图的流速矢量图中可以判断自由面的大概位置，更为明确的

显示方法如下。点击，弹出Create Band Plot对话框，在Band Plot Variable中选择Flux在其后选择SEEPAGE FLUX MAGNITUDE，点击OK。

然后点击Modify Band Plot 弹出对话框，在Band Attributes下点击Band Table…。在弹出的窗口中定义绘图设置，在变量范围（Value Range）中最小值默认，最大值取一个较小的数值，本例中取0.02。

显示自由水面如下图所示。

土石坝渗流观测及方法

(1.浙江省水利水电河口海岸研究设计院，浙江杭州 310020) 在土石坝坝体和坝基适当部位，有计划地设置一些测压管或渗压计，以及在其下游 适当部位设置观测渗流量的量水堰，并进行观测，可及时了解水库在运行过程中坝 体的浸润线位置和渗流区各点渗透压力的大小，以及通过坝体和坝基渗流量的变化 情况，这对大坝的渗流和稳定分析都具有很大的实际意义。对土石坝各部位的测压 管水位和渗流量，选用合理的分析模型进行及时的分析是监测土石坝运行安全的重 要内容。本文从渗流的支配方程入手，建立了土石坝中有压、无压渗流及其渗流量 观测资料的分析模型。经过实际应用表明，它可较好地解决实际工程问题。 1 土石坝渗流的支配方程 忽略地下水流动方程中的惯性项，土石坝渗流的支配方程[1,2]为 (1) 渗流场为均质各向同性时，式（1）变为 或(2) 式中：k x、k y、k z分别为x、y、z方向上的渗透系数，h为水头，Φ=-kh为渗流速 度势。 对稳定渗流而言，它的解实际上可归结为在满足某特定边界条件下，求解上述方程式。对无压渗流问题，由于浸润面事先为未知边界，故在求解过程中，先假定浸润 面边界，然后需通过反复试算，才可以对问题进行求解。根据АравинВ.И.和НумеровС.Н.的推导结果[1]，对具有自由面的缓变渗流，当坐标轴位 于不透水层面时，其不稳定渗流的方程形式为：。在 稳定渗流时，则渗流方程的形式为：。以上式中：H为水深函数；n e为有效孔隙率；t为时间。在这种情况下，浸润线位置即是方程中的一个变量，故它无需作为边界条件来考虑。由于这时地下水流水深函数H的平方项亦满足 拉普拉斯方程，故只需以H2为基本变量，就可求解有压渗流一样的方法解决无压 渗流问题。因此人们常将上述方程应用于无压渗流问题中。 2 坝基有压渗流观测资料分析 根据上述渗流支配方程的基本特性，当渗流场固定时，各点的位势应不随时间而变。位势可用下式表示：。式中：h i为测压管水位，H1、H2分别为上下游

围堰边坡稳定计算

围堰稳定性计算（示意） 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高****m , 故假定迎水面水位标高达到**m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息： 条分方法：瑞典条分法；基坑外侧水位标高：10.50m基坑内侧水位标高：5.50m 荷载参数：由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载 土层参数： 二、计算原理 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条, 不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重 2、作用于土条弧面上的法向反力 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系 数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足》1.3 的要求。

二、计算公式： Fs= E{c i l i +[( Yh1 i + y'h2 i )b i +qb i ]cos 0i tan 由}/ H ( yh1 i + 丫 'h2i )b i +qb i ]sin 0i 式子中： Fs-- 土坡稳定安全系数； C i -- 土层的粘聚力； l i --第i 条土条的圆弧长度； Y - 土层的计算重度； B i --第i 条土中线处法线与铅直线的夹角； 咖--土层的内摩擦角； b i --第i 条土的宽度； h i --第i 条土的平均高度； hl i --第i 条土水位以上的高度； h2 i --第i 条土水位以下的高度； Y --第i 条土的平均重度的浮重度； q--第i 条土条土上的均布荷载 ;

(2020年整理)渗流稳定计算.doc

赤峰市红山区城郊乡防洪工程 5.6稳定计算 5.6.1渗流及渗透稳定计算 1）渗流分析的目的 （1）确定堤身浸润线及下游逸出点位置，以便核算堤坡稳定。 （2）估算堤身、堤基的渗透量。 （3）求出局部渗流坡降，验算发生渗透变形的可能。 概括以上分析，对初步拟定的土堤剖面进行修改，最后确定土堤剖面及主渗，排水设备的型式及尺寸。 2）渗流分析计算的原则 （1）土堤渗流分析计算断面应具有代表性。 （2）土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》（GB50286-981）第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。 3）渗流分析计算的内容 （1）核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置，当在背水侧堤坡逸出时，应计算出逸点位置，逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。 （2）当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时，应计算渗流量。 （3）设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。 4）堤防渗流分析计算的水位组合 （1）临水侧为设计洪水位，背水侧为相应水位。 （2）临水侧为设计洪水位，背水侧无水。 （3）洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。 5）渗透计算方法 堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。

6）土堤渗流分析计算 计算锡泊河左岸（0-468）横断面，堤高 5.05米（P=2%），半支箭左岸（0+302.25）横断面，堤高6.46米（P=2%），该两段堤防均属于 2级堤防，堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式： T H L T H H D 88.0m k q q 11210 ++-+=）（ （E.3.1） H m m b 121+-+=）（H H L （E2.1-3） 111 1 2m m H L += ? （E2.1-4） 当K≤k 0时 h 0=a+H 2=q÷? ???? ?+++??????++++?T H a m T K H a m H m m K 44.0)(5.0)5.0()5.0(1220222 22 +H 2 ……………（E.3.2-2） 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定 X=k·T '0q h y -+k ' 22 2q h y - ……………（E.3.2-6） 式中：q'= ）（021112 0211 m 2m 2k h m H L h H -++-+02110 10m k h m H L h H T -+-（E.3.2-7） k ——堤身渗透系数； k 0——堤基渗透系数； H 1——水位到坝脚的距离（m ）； H 2——下游水位（m ）； H ——堤防高度（m ）； q ——单位宽度渗流量（m 3/s·m ）； m 1——上游坡坡率，m 1=3.0；

Seep(渗流计算)-V3.0使用手册

二 四年一月 1渗流基本理论 1.1水工渗流的危害及渗流分析计算的任务 流体在多孔介质中的运动称为渗流。水是最为常见的流体，水利水电工程中由于广泛建造堤、坝、围堰、水闸等挡水建筑物形成了水头差，这些建筑物或其地基通常是透水的多孔介质，因此水工渗流现象十分普遍。 水工渗流造成多方面的危害。渗流造成水库、渠道水量损失；渗流使堤坝、围堰土体饱和，降低坝体的有效容重和抗剪强度，可能导致坝坡失稳；建筑物地基渗流对建筑物底部产生扬压力，也不利于建筑物的稳定；渗流流速过大时，还可能造成坝体或建筑物地基的土体颗粒流失，发生渗透变形，从而使堤坝崩塌或建筑物滑移、倾覆；水库渗流还可能引起下游地下水位升高，导致农田冷浸渍害、盐碱化，使作物减产；拦污坝渗流造成地下水环境污染。 水工渗流分析计算的任务就是要研究水在渗流区域的渗流流速、流量、水头分布及浸润线等，从而为采取合理的渗流控制措施提供依据，以避免或减缓渗流危害。 1.2达西定律 19世纪50年代，法国工程师亨利·达西（H.Darcy ）通过对装在圆筒中的均质砂土进行渗透试验发现，通过两个渗流断面间的平均渗流流速，正比于两断面间的水头差△h ，反比于渗径长度L ，且与土粒结构及流体性质有关。这就是著名的达西定律，可用公式表达为： kJ ds dh k L h k v =-=?-= (1.2.1) 式中h —测压管水头，g v p z h 22 αγ++=，z 为位置高度，p 为压强，γ为水的容重。因为

渗流的流速一般很小，流速水头g v 22 α可忽略，故γp z h +=。 k —反映土粒结构及流体性质的系数，即渗透系数，对于某一具体的流体（比如水）而言，k 值仅与土粒结构有关。 J —渗透坡降，ds dh J = 。 式中的负号“-”表示水总是流向水头减小的方向。 应当注意，达西定律中的流速是全断面上的平均流速v ，而不是土体孔隙中的流速, v ，这两种流速存在以下关系： ,nv v = (1.2.2) 式中n 为体积孔隙率，可见达西流速小于土体孔隙中的流速。 还应注意，达西定律只能适用于层流状态的渗流运动。在水利工程中，除了堆石坝、堆石排水体等大孔隙介质中的渗流为 流之外，绝大多数渗流都属于层流，达西定律都可适用。对于非层流渗流，其流动规律可用以下公式形式表达: m kJ v 1 = （1.2.3） 上式中当m=1时，为层流渗流；当m=2时，为完全紊流渗流；当1＜m ＜2时，为层流到紊流的过渡区。 将式（1.2.1）等号两边向x 、y 、z 轴投影，便得到空间直角坐标系中的达西公式： x x x x J k x h k v =??-= y y y y J k y h k v =??-= （1.2.4） z z z z J k z h k v =??-= 1.2.3渗流运动连续性方程

稳定渗流计算

5.5.6渗透和稳定性复核 5.5. 6.1石坑水陂防渗复核计算 石坑水陂基础为粘土，根据《水闸设计规范》SL265-2001“表6.0.4”知， 水平段允许渗流坡降值［J x ］=0.40，出口段允许渗流坡降值［J ］=0.70。陂前 水深： H 设 =2.66m；地基为粘土c=3；地下轮廓线最小长度［L］=c×H=3×2.66=7.98m； 附图5-4 石坑水陂防渗计算简图 a.渗透变形复核 由附图5-4地下轮廓线实际长度L=13.88m，L>［L］=7.98m，不会发生渗透变形，满足安全要求。 b.渗透稳定性复核计算 由附图5-4计算渗透压力： H 1=2.05m H 2 =1.96m H 3 =1.92m H 4 =1.85m H5=1.20m H 6 =1.06m H 7 =0.98m H 8=0.88m H 9 =0.29m H 10 =0.19m H 11 =0.11m H 12 =0.04m H 13 =0m 计算得渗透坡降： 出口 J = H 12 /L 12-13 =0.04 /0.25=0.16<［J0］=0.40 水平 Jw=（H 5 -H 12 ）/（L 5 -L 12 ）=0.50/8.00=0.06<［Jx］=0.70

石坑水陂陂基满足抗渗要求，不会发生渗透破坏。 5.5. 6.1塘村水陂防渗复核计算 塘村水陂基础为粘土，根据《水闸设计规范》SL265-2001“表6.0.4”知， 水平段允许渗流坡降值［J x ］=0.40，出口段允许渗流坡降值［J ］=0.70。陂前 水深： H 设 =2.16m；地基为粘土c=3；地下轮廓线最小长度［L］=c×H=3×2.16=6.48m； 附图5-4 塘村水陂防渗计算简图 a.渗透变形复核 由附图5-4地下轮廓线实际长度L=7.67m，L>［L］=6.48m，不会发生渗透变形，满足安全要求。 b.渗透稳定性复核计算 由附图5-4计算渗透压力： H 1=1.16m H 2 =1.07m H 3 =1.02m H 4 =0.96m H5=0.75m H 6 =0.66m H 7 =0.61m H 8=0.55m H 9 =0.19m H 10 =0.12m H 11 =0.08m H 12 =0.03m H 13 =0m 计算得渗透坡降： 出口 J = H 12 /L 12-13 =0.03/0.20=0.15<［J0］=0.40

围堰计算书

工程设计证书号：A132019934 金庭环岛路B取土区 施工围堰 计算报告 江苏宏鑫路桥建设有限公司 2012年02月

目录 1 工程概况 (1) 2 计算依据 (1) 3 设计条件 (1) 4 钢桩嵌固深度计算 (3) 5 排桩结构内力计算 (5) 6 围堰挡水的整体抗滑稳定计算 (5) 7 土堤坝边坡抗滑稳定计算 (6)

1 工程概况 本工程围堰是以钢排桩为骨架、结合土堤坝的复合挡水结构型式。依据相关资料，分别复核验算了钢管（板）桩嵌固深度，钢排桩结构内力，围堰挡水的整体稳定性，土堤坝边坡稳定和渗透稳定性。 2 计算依据 （1）围堰设计图 （2）岩土工程勘察报告 （3）建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99 （4）水电水利工程围堰设计导则DL/T 5087-1999 （5）堤防工程设计规范GB50286-98 3 设计条件 工程等别及标准 按照中华人民共和国能源部水利部《水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89(试行)》的有关规定，本取土工程的围堰工程级别，根据工程保护对象、失事后果、使用年限和工程规模确定。考虑到本工程的保护面积较大；使用年限一般在1年左右，跨越1个主汛期；围堰一旦失事，将直接影响取土工程和周边沿湖工程的工期，围堰修复及产生的排水费用也较大等情况，本工程围堰建筑物级别选为Ⅳ级。 根据规范，对应本围堰建筑物的类型和级别，设计洪水位标准可取10年一遇洪水即2.37m。。 本工程区地震基本烈度Ⅵ度。 围堰断面 围堰顶高程、顶宽确定

⑴顶高程 堰顶高程按设计水位加风壅水高加设计波浪爬高和安全超高确定。 设计水位：2.37m。 设计风速取8级风（17.9m/s） 安全超高：按照《施工组织设计规范》的规定，Ⅳ级建筑物，安全超高值为0.5m。 A区围堰： 风壅水高及波浪爬高：工程区主风向为东南风，风区长度约5km；堰坡为土坡，坡比为2.5，水域平均水深取1.50m。经核算风壅水高0.20m，波浪爬高为0.97m， 围堰顶高程=2.37+0.20+0.97+0.5=4.04m，设计围堰顶高程为4.10m。 B区围堰： 风壅水高及波浪爬高：工程区主风向为西风及西北，风区长度约35km；堰坡为土坡，坡比为2.5，水域平均水深取1.50m。经核算风壅水高0.71m，波浪爬高为1.03m， 围堰顶高程=2.37+0.69+1.03+0.5=4.59m，设计围堰顶高程为 4.60m。 ⑵顶宽 围堰堰顶宽度按满足施工、维护和防汛等要求，并根据类似工程围堰的施工经验，钢板桩围堰顶宽取5m。 根据江苏苏州地质工程勘察院提供的《吴中区金庭环岛路A B取土区围堰独工程地质勘察报告》和工程经验，各土层的物理力学指标及结构参数见表1。

AutoBank计算某水库大坝渗流计算资料

稳定计算原理简介 按照对附加孔隙水压力的不同考虑，稳定计算分为总应力法和有效应力法，总应力法不考虑孔隙水压力，采用总应力强度指标（快剪指标）;有效应力法计入附加孔隙水压力，采用有效应力强度指标。有效应力法是通用计算方法，适用于各种工况。稳定渗流期认为附加孔隙水压力已经消散不予考虑，施工期和水位降落期对粘性土应该计入附加孔隙水压力。在没有实测资料的情况下，附加孔隙水压力=孔压系数×土条有效重量的增量。 表计算方法和对应的强度指标 体公式参见《碾压式土石坝设计规范》，《堤防工程设计规范》等相关文献。 计算时需要求最小安全系数的滑弧位置，有关计算由软件自动实现。

Autobank稳定计算报告 1 计算选项设定值 作业数量=0 搜索精度=3 设定滑面最小长度(m)=1 设定滑面最小深度(m)=0.5 土条数量=30 2 材料表 3 各工况计算过程 正常运行+死水位,正常运行期,有效应力法,死水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向左滑动) 稳定安全系数Fs=1.46693 AF/F=1656/1128.79 滑面类型=圆弧 圆弧半径(m)=24.1132 滑动方向=向左滑动 外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0

Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31 土条宽度(m)=1.034 说明: 有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量. 增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法 u:渗流水重/土条宽度 坡外水位=317.37

围堰稳定性计算

围堰稳定性计算 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高37.5m，故假定水位标高达到37.5m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 条分方法：瑞典条分法； 坝高高程36m，坝顶宽7m，坝坡为1:3； 填筑土料为中粉质壤土，土料指标为：φ=20.1，c=15kpa，湿重度γm=19.5kn/m3，浮重度γ' =10.5kn/m3，饱和重度γsat=20.5kn/m3。 由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。 示意图 水位

三、计算公式: K=(∑W i2cosa i tgФi+∑C i l i/b)/∑W i1sina i 式子中： K --土坡稳定安全系数； c i --土层的粘聚力； l i--第i条土条的圆弧长度； γ --土层的计算重度； θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角； φi --土层的内摩擦角； b i --第i条土的宽度； h i --第i条土的平均高度； h1i --第i条土水位以上的高度； h2i --第i条土水位以下的高度； γ' --第i条土的平均重度的浮重度； q --第i条土条土上的均布荷载； 四、稳定计算 根据上述原理按一定比例画出坝体横剖面图，采用列表的方法进行计算 1、按一定比例绘出坝体横剖面图。 2、确定危险滑弧圆心的范围，详图附后。 3、心o1的铅垂线作为0号土条的中线，向左右两侧量取土条，以左的编号为1，2， 3，4，5；以右的编号为-1，-2，各土条的sina i和cosa i值填入计算表中。 4、量出个土条中心线的各种土体高度h1，h2，等公式所需条件。 5、计算各土条的重量。 计算：tanφ=tan20.1°=0.3819；弧长∑l i=πR/180×θ=3.14×36.5÷180×54=34.383m。 6、将有关数据代入公式计算，求坝坡的稳定安全系数为。

围堰边坡稳定渗流计算书

目录 1.计算总说明............................... ..................... .. (2) 2.设计基本资料...................... ..................... . (3) 3.计算过程 (4) 4.计算结果分析与结论...................... ..................... . (5)

1、计算总说明 1.1 计算目的与要求 施工单位对充（吹）填砂取样实验，充（吹）填砂的内摩擦角与原设计计算采用的数值有差异，需用施工单位现场的实验数值对围堰边坡稳定计算进行复核。 根据充（吹）填砂施工单位实验数值，充（吹）填砂采用水下摩擦角16°，水上摩擦角20°进行边坡稳定复核。 由于东、西岸围堰设计断面一致，基础均为中、粗砂，可以采用东、西岸围堰最大断面进行复核，即东岸围堰6-6断面。 1.2 主要计算原则和方法 从受力性能上说，袋装砂实质上是一种加筋土坝。 计算采用瑞典圆弧法。计算采用北京理正边坡稳定分析软件6.0版，边坡稳定分析采用凝聚力C p 模型计算。 p C 式中，C p ——拟凝聚力，R f ——单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材

的极限抗拉强度；S y——土工合成材料层间距；K p——被动土压力系数。 单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材的极限抗拉强度为30kn。施工时，根据实际水位，水上土工合成材料层间距为0.7m，水下土工合成材料层间距0.5m，为简化计算，水上、水下土工合成材料层间距均按0.7m计。砂的内摩擦角水上水下统一按16度计。 C p=30*1.33/2*0.7=28.5kpa。 1.3 主要计算内容 根据GB50286-2013《堤防工程设计规范》，抗滑稳定计算分为正常运用条件和非常运用条件。 正常运用条件计算工况如下： 1）临水侧为设计洪水位和防洪高水位，稳定渗流期的背水侧堤坡的稳定； 2）设计洪水位和防洪高水位骤降期，临水侧堤坡的稳定。 非常运用条件计算工况包括： 1）施工期的堤坡稳定； 2）多年平均水位时遭遇地震的堤坡稳定。 由于堰基基本没有淤泥质类软土以及施工期堰身内外水位基本平衡，故不进行施工期的边坡稳定验算。本工程区地震基本烈度小于Ⅵ度，不进行地震时的堰坡稳定分析。因此，仅计算正常运用条件下的边坡稳定。 根据地形、地质条件、堰身断面情况选取典型断面进行围堰抗滑稳定分析计算。依据SL/T225-98《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》规定，土工织物与土之间的摩擦角φsg可取土料内摩擦角φ的2/3。 2 设计计算基本资料

土石坝渗流安全评价

土石坝渗流安全评价 Revised by Hanlin on 10 January 2021

土石坝渗流安全评价1坝基渗流安全评价要点如下： 1砂砾石层（包括砂层、砂砾石层、砾卵石层等）的渗透稳定性，应根据土的类型及其颗粒级配等情况判别其渗透变形形式，核定其相应的允许渗透比降，与工程实际渗透比降相比，判断渗流出口有无管涌或流土破坏的可能性，以及渗流场内部有无管涌、接触冲刷等渗流隐患。 2覆盖层为相对弱透水土层时，应复核其抗浮动稳定性，其允许渗透比降宜由试验法或参考流土指标确定；对已有反滤盖重者，应核算盖重厚度和范围是否满足要求。 3接触面的渗透稳定性主要有以下两种型式： 1）复核粗、细散粒料土层之间有无接触冲刷（流向平行界面）和接触流土（流向从细到粗垂直界面）的可能性；粗粒料层能否对细粒料层起保护作用。 2）复核散粒料土体与刚性结构物体（如混凝土墙、涵管和岩石等）界面的接触渗透稳定性。应注意散粒料与刚性面结合的紧密程度、出口有无

反滤保护，以及与断层破碎带、灰岩溶蚀带、较大张性裂隙等接触面有无妥善处理及其抗渗稳定性。 2坝体渗流安全评价要点如下： 1均质坝。复核坝体的防渗性能是否满足规范要求、坝体实际浸润线和下游坝坡渗出段高程是否高于设计值，还需注意坝内有无横向或水平裂缝、松软结合带或渗漏通道等。 2组合（分区）坝： 1）防渗体（心墙、斜墙、铺盖、各种面板等）。复核防渗体的防渗性能是否满足规范要求，心墙或斜墙的上、下游侧有无合格的过渡保护层，以及水平防渗铺盖的底部垫层或天然砂砾石层能否起保护作用。 2）透水区（上、下游坝壳及各类排水体等）。复核上、游坝坡在库水骤降情况下的抗滑稳定性和下游坝坡出逸段（区）的渗透稳定性，下游坡渗出段的贴坡保护层应满足反滤层的设计要求。 3）过渡区。界于坝体粗、细填料之间的过渡区以及棱体排水、褥垫排水和贴坡排水等，应复核反滤层设计的保土条件和排水条件是否合格，以及运行中有无明显集中渗流和大量固体颗粒被带出等异常现象。

大坝渗流稳定计算过程

------------------------------------------------------------------------ 计算项目：草荡 ------------------------------------------------------------------------ [计算简图] 分析类型: 不稳定流 [坡面信息] 左侧水位高: 4.330(m) 右侧水位高: -0.420(m) 左侧水位高2: 2.330(m) 右侧水位高2: -10000.000(m) 坡面线段数 6 坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 1 10.625 4.750 2 4.219 0.000 3 8.281 -4.250 4 0.719 -0.250 5 1.500 0.000 6 2.219 -1.500 [土层信息] 坡面节点数 = 10 编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 10.625 4.750 -2 14.844 4.750 -3 23.125 0.500 -4 23.844 0.250 -5 25.344 0.250 -6 27.563 -1.250 -7 9.686 4.330

-8 26.335 -0.420 -9 5.212 2.330 附加节点数 = 17 编号 X(m) Y(m) 1 9.250 -1.250 2 20.31 3 -1.250 3 -3.000 0.000 4 -3.000 -6.000 5 9.250 -6.500 6 13.125 -7.500 7 15.531 -8.750 8 28.781 -9.500 9 28.781 -1.250 10 26.875 -2.000 11 21.031 -2.000 12 -3.000 -10.500 13 9.219 -10.500 14 22.813 -13.500 15 28.781 -13.500 16 -3.000 -17.000 17 28.781 -17.000 不同土性区域数 = 5 区号土类型 Kx Ky Alfa 孔隙率饱和度单位储存节点编号 (m/d) (m/d) (度) 量1/m*0.001 1 细砂 0.00606 0.02240 0.100 0.445 0.900 2.000 (-1,-7,0,1,2,-3,-2,) 2 细砂 0.00264 0.00861 0.100 0.564 0.900 2.000 (0,3,4,5,6,7,8,9,-6,10,11,2,1,) 3 细砂 0.05500 0.05260 0.100 0.43 4 0.850 2.000 (4,12,13,14,15,8,7,6,5,) 4 细砂 0.79500 0.26800 0.100 0.407 0.900 2.000 (12,16,17,15,14,13,) 5 细砂 86.40000 86.40000 0.100 0.350 0.250 2.000 (-3,2,11,10,-6,-8,-5,-4,) [面边界数据] 面边界数 = 8 编号1, 边界类型: 已知水头 节点号: 3 --- 0 时间节点水位升降值(m) 初始节点水头高度 4.330 --- 4.330 (m) 0.000 0.000 1.000 -0.680 2.000 -1.350 3.000 -2.030 4.500 -2.030 编号2, 边界类型: 已知水头 节点号: 0 --- -7

渗流分析 稳定计算 理正

理正软土地基堤坝设计软件 计算项目：简单软土地基堤坝设计 1 计算时间： 2014-08-17 10:01:01 星期日 ============================================================================ 原始条件: 计算目标: 只计算稳定 堤坝设计高度: 10.000(m) 堤坝设计顶宽: 4.000(m) 竣工后左侧工作水位高: 9.000(m) 竣工后右侧工作水位高: 0.000(m) 竣工后经过 2.000 个月注水到工作水位 堤坝左侧坡面线段数: 1 坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 1 20.000 10.000 堤坝右侧坡面线段数: 1 坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 1 20.000 10.000 工后沉降基准期结束时间: 2(月) 荷载施加级数: 1 序号起始时间 (月) 终止时间(月) 填土高度(m) 是否作稳定计算 1 0.000 6.000 10.000 否 堤坝土层数: 1 超载个数: 1 层号层厚度(m) 重度(kN/m3) 饱和重度(kN/m3) 内聚力(kPa) 内摩擦角(度) 水下内聚力(kPa) 水下内摩擦角(度) 1 10.000 14.000 18.500 25.000 20.000 20.000 15.000 超载号定位距离(m) 分布宽度(m) 超载值(kPa) 沉降计算是否考虑稳定计算是否考虑 1 4.000 12.000 80.000 否是 地基土层数: 1 地下水埋深: 1.000(m) 层号土层厚度重度饱和重度地基承载力快剪C 快剪Φ 固结快剪竖向固结系水平固结系排水层 (m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (kPa) (度) Φ(度) 数(cm2/s) 数(cm2/s)

友谊水库大坝模型渗流分析

友谊水库大坝模型渗流分析 大坝渗流是水库大坝常见病害之一，大坝渗流不仅造成水资源流失甚至影响大坝的稳定性。文章利用ANSYS软件对河北省友谊水库大坝建立了有限元模型，进行了渗流模拟计算，并将计算结果与实测结果进行比较分析，为大坝的除险加固提供理论依据。 标签：土石坝；ANSYS软件；渗流计算 截至2003年底，全世界共建15m高度以上大坝41413座，其中土石坝33958座，占82.7%；目前，我国已建水库8.6万余座，大中型水闸7.6万余座[1]，其中坝高15m以上的土石坝近2万座，占世界土石坝总数48.3%。这些水库在不同程度上均存在一定的安全隐患，除了防洪标准偏低以外，有些土坝的变形稳定和渗流稳定得不到保证，这是影响水利枢纽工程安全运行的主要因素[2]。大坝蓄水后，在上下游水头差的作用下，坝体和坝基会出现渗流现象，这将导致坝体出现各种不利因素导致其功能降低，或使大坝存在一定的安全隐患，从而影响大坝下游安全。 目前，渗流计算的方法有很多种，归纳起来主要有两大类。即理论分析方法和试验分析法[3]。其中，理论分析法包括：解析法、数值法、图解法；由于实际工程边界条件复杂，且渗流介质并非是单一介质，利用近似求解法计算往往不能得到满意结果，因此，目前大多采用有限单元法对大坝渗流进行模拟计算。ANSYS是美国ANSYS软件公司开发的大型通用有限元计算软件，具有强大的求解器和前、后处理功能。该软件可以进行热、电、磁、声、流体和结构等有限元分析，并可以进行多物理场偶合分析。由于渗流场和温度场可以相互比拟，本文采用ANSYS的温度场分析功能进行渗流场计算，取得了较满意的结果。 1 友谊水库大坝渗流场分析 1.1 水库基本情况 友谊水库位于河北省尚义县与内蒙古自治区兴和县交界处，是永定河支流东洋河上游的主要水利枢纽工程，控制流域面积2250km2，总库容1.16亿m3，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养殖的大（Ⅱ）型水利枢纽工程，工程等级为Ⅱ级，控制灌溉面积36万亩。水库设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇。水库枢纽工程主要有拦河坝、溢洪道、输水洞等，水库拦河坝为均质土坝，最大坝高40m，坝顶高程1200m，坝顶长287m，坝顶宽7m，防浪墻高程1201.2m。上游坡由1：2.5、1：3、1：3.5三段组成，下游坝坡为1：2.5、1：3.5、1：3.5。下游坝坡高程1187m和1175m处增设两级马道，高程1187m马道宽度为2m，在高程1175m处马道宽5.0m。坝基为砂砾石，厚5～7m，未清基。坝前采用水平防渗，下游设排水反滤体，高6m。溢洪道堰型为驼峰堰，堰顶高程1190m，设五孔钢闸门控制，单孔净宽9m，下设差动式挑流鼻坎消能，全长208m，最大泄量2384 m3/s。输水洞为压力遂洞，进口高程1173.00m，洞径2.2m变1.8m，

不透水地基上均质土石坝的渗流计算

不透水地基上均质土石坝的渗流计算 以下游有水而无排水设备的情况为例。 计算时将土坝剖面分为上游楔形体,中间段和下游楔形体三段,如图1所示。 图1不透水地基上均质坝的渗流计算图 为了简化计算,根据电拟实验的结果,上游楔形体AMF 可用高度为H 1,宽度为1H L λ=?的等效矩形代替,λ值由下式计算: 1 211+=m m λ (1) 式中 1m ——上游坝面的边坡系数,如为变坡则取平均值。 这样就将上游面为坡面的渗流转换为上游面为铅直面的土石坝渗流问题。对所讨论情况的渗流计算可分两段进行,即坝身段(EOB”B ')及下游楔形体段(B’B”N ),见图1(a)。 按式(1)得通过坝身段的渗流量为: L a H H K q ' +-=2)(2 02211 (2) 式中 0a ——浸润线出逸点在下游水面以上高度； K ——坝身土壤渗透系数； H 1——上游水深； H 2——下游水深； L '——见图1。 通过下游楔形体的渗流量,可分下游水位以上及以下两部分计算,见图1(b)。 根据试验研究认为，下游水位以上的坝身段与楔形体段以1：0.5的等势线为分界面，下游水位

以下部分以铅直面作为分界面，与实际情况更相近，则通过下游楔形体上部的渗流量'2q 为： ()?+=+='0020225.05.0a m a K dy y m y K q (3) 通过下游楔形体下部的渗流量" 2q 为 222022 0221)5.0(m H m a m H a K q +++=" （4） 通过下游楔形体的总渗流量为2q : )1(5.02 0220222H a a H m a K q q q m +++="+'= （5） 式中 () 2225.02+=m m a m 根据水流连续条件,q q q ==21 ,并联立式(2)、式(5)两式,就可求出两个未知数渗流量q 和逸出点高度0a 。 浸润线由式(4)确定。上游坝面附近的浸润线需作适当修正:自A 点作与坝坡AM 正交的平滑曲线,曲线下端与计算求得的浸润线相切于A’点。 当下游无水时,以上各式中的H 2=O ；当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝体浸润线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同。 有褥垫排水的均质坝 和有棱体排水的均质坝渗流计算公式。 标签：不透水地基上均质土石坝的渗流计算

嶂山闸工程特大围堰施工设计及龙口防护施工方案_secret

第七章施工围堰和降排水工程 第一节施工围堰 一、工程概况及等级标准 施工围堰的工作范围包括上下游施工围堰设计、填筑、检验与试验、维护和拆除。本工程为Ⅰ级建筑物，按照标书规定，临时建筑物按设计等级标准3级进行围堰设计，骆马湖侧水位按23.50m考虑，新沂河侧按照15.0考虑。 引用标准和规程规范： 1、《防洪标准》GB50201—94； 2、《水利水电建设工程验收规程》SL223—1999； 3、《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338—89； 4、《碾压式土石坝设计规范》SL274—2001。 二、围堰设计 我方仔细研究了招标文件中的《嶂山闸工程地质勘察综合成果建议值表》、相关图纸及报告，对施工现场进行了踏勘，认为设计单位推荐的围堰坝址和断面科学合理，决定选用设计单位推荐的围堰坝址和断面，对其进行验算。 1、本工程围堰选用土石围堰，平面布置见总平面布置图。 2、上下游坝址河床底高程15.5m，地质土层为粉质粘土，含少量砂礓和铁锰质结核，渗透系数为 6.9E-8cm/s，为弱透水层。通过现场探测淤泥层很少，对堰体稳定有利。 围堰安全超高取0.7m，风浪爬高取1.3m，上游水位取23.5m，下游水位取15.0m。 3、围堰断面设计 上游围堰选型横截面为双等腰梯形，围堰下游坝脚距闸底板上游侧300m，长度为460m，顶宽10m，围堰顶高程为25.50m。围堰高程23.5m以下坡比为1：5.0，高程23.5m以上坡比为1：3.0。围堰在迎水面铺设400g/m2腹膜土工布防渗，并向上游河底铺进10.0m，土工膜幅间搭接1m。四边及搭接部位用编制袋装黄砂密排压实腹膜土工布，中间部位间隔3m压实。堰顶采用草袋装土填筑0.4m×0.5m防浪墙。背水侧坝脚设两层砂石反滤，反滤层高度待浸润线背水坡浸出点计算后确定。围堰水面以上填筑压实度不低于93%。堰顶做8m宽50cm

渗流稳定计算运行期,有效应力法,简化毕肖普法_右.

工程名称; C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\渗流稳定计算.dwg 工况: 运行期分条数量: 30 滑面形式: 圆弧,滑动方向:右坡外水位: 无地震加速度: 0.000g 计算方法: 有效应力法,简化毕肖普法安全系数: 0.648 抗滑力 =83067.7734KN,滑动力=128231.3203KN 计算日期: 12-04-27,18:14:36 =======================土层基本数据 ================================== 坝体容重＝21.000 浮容重＝12.000 非线性类型=0 有效强度指标(水下/水上: c=35.00/35.00 Fi=34.00/34.00 总应力强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 固结排水强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 单位深度c值增量(水下/水上: DC=0.00/0.00 孔隙压力系数(水下: B=0.00 棱体容重＝23.000 浮容重＝14.000 非线性类型=0 有效强度指标(水下/水上: c=10.00/10.00 Fi=40.00/40.00 总应力强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 固结排水强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 单位深度c值增量(水下/水上: DC=0.00/0.00 孔隙压力系数(水下: B=0.00 =======================分条基本数据================================== 土条宽度: 7.5620 h1 = 浸润线 以上、同时坡外水位以上部分的高度,自然容重 h2 = 浸润线以下、坡外水位以上部分的高度,饱和容重 h3 = 浸润线以上、坡外水位以下部分的高度,自然容重－水容重h4 = 坡外水位以下、同时浸润线以下部分的高度,浮容重 z = 土条底部淹没在坡外水位以下的高度z1 + 土条顶部淹没在水位以下的高度z2 土条号地面高程总高度 z h1 h2 h3 h4 y方向超载 C Fy 1 6.32E+02 7.95E+00 0.00E+00 7.95E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 2 6.32E+02 2.34E+01 0.00E+00 2.34E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 3 4.000 3 6.30E+02 3.61E+01 0.00E+00 3.61E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 4 6.19E+02 3.97E+01 0.00E+00 3.97E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 5 6.09E+02 4.26E+01 0.00E+00 4.26E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 6 5.98E+02 4.50E+01 0.00E+00 4.50E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 7 5.88E+02 4.68E+01 0.00E+00 4.68E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 8 5.78E+02 4.82E+01 0.00E+00 4.82E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

土石坝渗流稳定安全评价与计算毕业设计

第3章渗流安全评价 3.1. 渗流计算应包括以下内容 确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，绘制坝体及其坝基内的等势线分布图或流网图； 1. 确定坝体与坝基的渗流量； 2. 确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降； 3. 确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置空隙压力； 4. 确定坝肩的的等势线、渗流量和渗透比降。 3.2. 渗流计算应包括以下水位组合情况 1. 上游正常蓄水位与下游相应的最低水位； 2. 上游设计水位与下游相应的水位； 3. 上游校核水位与下游相应的水位； 3.3. 渗流计算 3.3.1. 渗透系数的确定 结合《壁山县三百梯水库土工物理力学试验报告》及土工试验规程，根据现场勘探取芯情况，提出本工程坝体和坝基渗透系数建议值，见表3.1。 表3.1 三百梯水库坝体土（岩）材料渗透系数建议值 其渗流稳定分析计算得渗透系数分别都取坝体砂质粘土和坝基泥岩的平均值。其坝体土渗透系数和坝基泥岩渗透系数计算如下： 坝体

54511 (5.610 3.610)20.810/2 K cm s ---=?+?=? （3.1） 坝基 55521 (13.91062.210)38.0510/2 K cm s ---= ?+?=? （3.2） 3.3.2. 水库特征水位 表3.2 主要主要特征水位列表 3.3.3. 计算方法 采用水力学方法进行渗流分析计算 根据大坝轴线工程地质剖面图可知透水坝基的深度为325.76315.6610.1m -=，根据《水力学》第五版P223可知，当土石坝位于透水地基上，若坝基与坝体的渗流系数

2 121 4 4 11238.051010.118.4820.810111+ 11111+, 2.72.2 3.5 11111+, 2.432.18 2.7418.4811.5730.050.40.430.0512.020h h e e e e e d k d d d k d m m m m m m m m m m m m H T h m b H m h m --=+ ?=?=?===+===+==+=+===?==上段下段 上段下段上段下段 所以换算后等效透水地基厚度为： 4 4 38.051010.118.4820.810 h d m --?=?=? （3.3） 由于大坝上游和下游坝坡上段和下段坡率均不相同，按照《碾压式土石坝设计规范》对坝坡坡率按照下式进行换算： 111+e m m m =上段下段 （3.4） 上游坝坡坡率： 11111+, 2.72.2 3.5 e e m m m m ==+=上段下段 （3.5） 下游坝坡坡率： 11111+, 2.432.18 2.74 e e m m m m ==+=上段下段 （3.6） 3.3. 4. 正常蓄水工况渗流分析 表3.3 主要参数表格