水库大坝渗流量及稳定计算

理论广角　ｌ■　Ｃｈｉｎａ　ＳＣｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｔｍｏ】ｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　水库大坝渗流量及稳定计算　沈红梅　刘立娟　陈广华・　（１．朝阳县水利局辽宁朝阳１２２０００）　［摘　要］本文对水库除险加固工程设计中的大坝加固设计进行深入分析，以大坝地质条件比较复杂的最大坝高断面为计算断面，进行渗流量计算，并　对坝坡抗滑稳定进行计算，为其他土坝的渗流及稳定安全分析提供可借鉴的资料。　［关键词］土坝渗流计算稳定分析　中图分类号：Ｐ３３３．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）２４－０１９６—０１　Ｉ工程概况　某水库坝址以上集雨面积ｌｉ６ｋｉｎ２，河道长度为２２．２ｋｍ，河道平均比降　３、渗透流量计算　采用《水利水电规划设计总院》编制的《碾压式土石坝设计手册》　为１　２．２‰。总库容１　０　５　０万ｍ３，是一座以防洪、农业灌溉为主，兼顾养　（下册），按混合式土石坝计算公式，计算成果见表１：　鱼、发电及旅游等综合利用的中型水库。　４稳定计算　２水库坝址地质条件　稳定计算方法根据规范（ＳＬ２７４－２００ｉ）规定，采用不计条块间作用力　水库大坝为粘土斜墙坝，坝高２５．５ｍ。水库始建较早，在水库运行过　的瑞典圆弧法，计算坝坡抗滑稳定安全系数。边坡稳定计算采用北京理正　程中，多次出现渗漏现象。根据坝址区的地层结构、岩性特征与分布规　软件设计研究院编制的《理正边坡稳定分析软件》计算，以“设计洪水　律，将坝址区地层划分为透水层、弱透水层和基本不透水层。　位４０８．４０７ｍ下游坡”工况为例，稳定计算成果见表２。　１、透水层：主要为坝下游分布的砂、砾、卵石层，坝脚砂砾料混　计算项目：　设计洪水位４０８．４０７下游坡　合体，远离大坝迎水面，对大坝渗漏无影响。　计算方法采用有效应力法，孔隙水压力采用近似方法计算，不考虑渗　２、弱透水层：主要为大坝粘土斜墙后壤土坝体，壤土筑坝时仅用拖　透力作用，考虑边坡外侧静水压力，水面线段数选择４段，水面线起始点　拉机碾压，旆工期间为抢进度在右坝段施工质量控制不好。填筑壤土密实　坐标：（０．０００，０．０００），坝坡外水位：０．０００（ｍ）。　程度较差，含水量较大，渗透系数较大。　计算结果见表３：大坝稳定计算成果表见表４　３、基本不透水层：主要为大坝粘土斜墙防渗体。　从表中可看出，设计断面边坡稳定系数在任何工况下均大于规范允许的　４、基岩透水情况：坝址与两坝端均为白云质灰岩，地表岩石风化裂　安全系数，所以土坝的设计边坡是稳定的。　隙发育，连通性较好，裂隙半充填或基本未充填，在水库溢洪道、两坝　结语　端、输水洞部位形成一定范围、深度的透水地带。鉴于该水库大坝存在的　本文首先对该水库大坝地质条件进行分析，确定计算方法和参数，并　渗漏问题，根据其工程地质状况对大坝进行了渗流及稳定计算分析。　选择最大断面，进行渗流量计算，并对稳定进行计算，经过计算，认为　３渗漉计算与分析　大坝设计边坡是稳定的，供同类工程参考。　１、计算方法及计算参数　参考文献　根据水库初步设计标准断面图，该水库大坝由两种土料组成，一是粘　［１］张有天．有自由面的渗流问题分析的初值流量法．水利学报，１９９８（８）：　土斜墙，二是由壤土、砂砾料组成的混合坝壳，背水坡脚新设有贴坡排水　ｌ８—２６．　体，按有限透水地基上具有截水墙的斜墙混合土石坝进行渗流计算。渗透　［２］钱家欢，殷宗泽．《土工原理与计算》，中国水利水电出版社．１９９６．　系数的确定，根据土工实验报告分析，粘土的渗透系数为１．３０８　Ｘ　１Ｏ－５ｃｍ／　［３］中华人民共和国水利部．《碾压式土石坝设计规范》，中国水利水电出　Ｓ，壤土的渗透系数为１．５０３　Ｘ　１０一ｃｍ／ｓ，砂砾料的渗透系数为１．９６６×１０一　版社，２００２．４．　Ｃｍ／Ｓ。　２、计算断面的选取　表３计算结果表　计算断面选择的是下图所示的大坝最大坝高断面，该断面包含该坝址的　所有地质情况．具有可靠的地质钻孔资料和试验结果，因此确定以该断面　滑动圆心　（２０．４３７，２５．５４６）（】Ｒ）　土体　盼下潦力　３５４３．０２７（姗　作为代表性断面进行计算。　滑动半经　３３．２６５∞　土体都分抗潜力　４３９＆弱２（赫Ｄ　滑动安垒系数　ｌ箭蒂衙管弧切向产生　，越１　的抗溃力　０．０００Ｏｄ０　总韵下潜力　３５４３．０２７（　Ｄ　箭带苞鼍瓢法向产生　的抗滑力　０．∞０ａ∞　总豹抗滏力　４．３９８．　２（Ｉ∞　表４　大坝稳定计算成果表　计算工况　瑞典匠　熹　图１计算断面简图　Ｋ＃　Ｋｘ　表１渗流量计算成果表　正常斋水位上游坡稳定潘；　蛹　ｌ＿渤　Ｉ　２　正常赢求俊　游Ｉ蕞稳定渗　嵇嚏　１＿瑚　ｌ　２　项　目　／／－，（ｍ）　．（ｍ）　日，（　ｎｒ—　塌（ｍ）　４（　／ｄ）　正常工作条件　设计洪水位上游坡稳兜渗ｉ　潮　１．　醇　ｉ　２　正常高水位４０５．４ｍ　２０．４５　１２．３８　ｇ．３３　２　“　０．１４　设计淡承经下游坡稳怠参　期　１　ｌ　ｌ　２　Ｉ／３水位上游坡稳定；卷瀛期　ｌ　２靛　ｌ　２　设计水位４０８．４０７ｍ　２３　４５　１６　Ｏ４　ｌＯ．８５　５．４９６　０，２０　ｌ，３水位下游坡稳定渗瀛期　Ｉ．耵５　ｌ　２　校桉水位４１０，２３３ｍ　２５　２８　ｌｅ．１２　１０．５８　６　４６６　０．２１　非常工作荣件Ｉ　校桉淡水彼上游坡稳定渗流期　１。２ｇｇ　ｌ　ｉ　梭核洳ｋ谴下游皱稳志＝；参泓　１　１＇　ｌ　１　表２水面线坐标表　正常高木位上游皱地震稳惠渗ｆ　ｃ萁ｌ｝　ｉ．１：３２　１．０５８　水面娩号　水平投影（ｍ１　竖直投影（ｍ）　正常篱承位下游坡地震豫总参瀛期　１　１７５　ｌ由５８　ｌ　８．￣００　３．３５０　非常工作条件ＩＩ　设计滋水位上游皱地震稳定ｆ参漉期　１　ｌｌ４　ｌ＿０ｊ８　２　４２．８３０　７，２４０　设计洪水位下游坡地震稳定；参瀛期　ｌ　ｌ，７　１日，８　３　２０．３５０　５　４．４０　ｌ，３球使上游坡地震稳定；叁漉期　１．１３　ｌ＿０５８　ｔ　３　５７０　７　０５８　１１３水位下游坡地震稳定ｉ参ｉ　期　１　７２　ｌ＿０５８　①作者简介：沈红梅，高级职称，现任朝阳县水利局副局长。刘立娟，中级职称，主要从事水利工程规划设计工作。陈广华，主要从事水利工程规划设　计工作，设计队队长。　１９６　ｌ科技博览