渗流稳定计算

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。

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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：

q?qD?k0（H1?H2）T （E.3.1）

L?m1H1?0.88TL?b?（H?H1）m2?m1H （E2.1-3）

?L?m1H1 （E2.1-4） 2m1?1当K≤k0时

h0=a+H2=q÷??K???K0T(m2?0.5)H2?1???+H2 ??2?m?(m2?0.5)a?0.5H2?m2(a?H2)?0.44T? ……………（E.3.2-2） 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定

y2?h0y?h0X=k·T+k ……………（E.3.2-6）

2q'q'H1?h0H1?h0式中：q'= k+k0T（E.3.2-7）

m1L?mH?mh1120（2L?H1?m2h0）2m1?1222k——堤身渗透系数； k0——堤基渗透系数；

H1——水位到坝脚的距离（m）； H2——下游水位（m）； H——堤防高度（m）；

q——单位宽度渗流量（m3/s·m）； m1——上游坡坡率，m1=3.0；

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m2——下游坡坡率，m2=3.0； b——坝体顶部宽度6.0m； h0——下游出逸点高度（m）； 锡伯河采用数据列表如下：

物理特性 筑堤土料 单层堤基 土 质 低液限粉土 圆砾 渗透系数（cm/s） 摩擦角（度） 粘结力（kpa） 2.7×10 26 35 -43.2×10 32 0 -1半支箭采用数据列表如下： 物理特性 土 质 渗透系数（cm/s） 筑堤土料 低液限粉土 2.7×10-4 双层堤基 4m段粉土 4m段 6m段 摩擦角（度） 26 4m段 6m段 粘结力（kpa） 35 4m段 6m段 6m段圆砾 3.1 1.8×10-1 26.3 31 21 0 渗流计算结果 正常工况锡伯河渗流计算结果表

工 况 设计深 H1 （m） 2.08 q （m3/d·m） 146.84 q' （m3/d·m） 168 锡伯河浸润线计算结果： X Y 6.240 2.080 8.562 1.557 - 3 -

20.175 0.847 29.465 0.278 锡伯河防洪堤筑堤土为低液限粉土，基础为砂砾基础，强透水地基，堤身部分为相对不透水层，基础和堤身渗透系数相差100倍以上，下游无水，经计算堤身和堤脚无无出逸点，渗流稳定。

半支箭防洪堤计算结果如下:按照《堤防工程设计规范》E.7.1中说明地基中表层土透水性较强，两层的渗透系数之比大于100即可称为双层地基，计算得知越流系数为0.008，本设计筑堤土了为低液限粉土，基础为砂砾基础，强透水地基，堤身部分为相对不透水层，下游无水，经计算堤身和堤脚无无出逸点，渗流稳定。（采用公式为A?度)

k1(T1为弱透水层厚度，T0为强透水层厚k0T1T0- 4 -