西南地区某水利工程土石坝毕业设计(斜心墙土石坝)(8)

2020-05-05 15:52

根据实际工程经验,用以填筑心墙防渗体的粘性土料的安全坡降J一般取为 小于5-10,可以看出本设计的渗透坡降均满足要求,另外粘土心墙设有俩道反 滤层,所以在此认为不会发生渗透破坏。

5.9.3沙砾坝壳渗透稳定分析

粘土心墙之后的沙砾坝壳,由于水头部分在防渗体内损耗了,以及坝壳渗透坡降 及渗透速度很小,所以发生渗透破坏的可能性不大,在防渗墙与粘土心墙的接触 面按允许坡降估计问题不大。

沙砾坝壳的渗透的破坏形式为管涌,不均匀系数大于20,发生管涌的临界坡 降JC=42d3/(k/n3)0.5=1.74,渗透坡降符合要求,而且采取在心墙上游侧设反滤 层,不会生管涌。

第六章 稳定分析计算

6.1坝坡滑面形式

对土石坝进行稳定分析的目的,是通过计算坝体剖面的稳定安全度来确定坝的经济剖面。坝坡坍滑失稳滑裂面的形式主要与坝体结构形式,坝基情况及坝的工作条件等因素有关,土石坝在自重、水荷载,渗透压力及地震荷载的作用下,若剖面尺寸设计不当或坝体、坝基的抗剪强度不足,坝体或坝体连同地基有可能发生塑性流动,造成失稳。如果坝基内有软弱夹层,还有可能发生塑性流动。另外,饱和细

沙受地震作用还可能发生液化失稳。土石坝稳定分析可以对坝体及地基在各种不同的工作条件下可能发生的失稳形式,检验其稳定性,并经反复修改确定出经济断面。

6.2稳定分析方法

按照坝坡滑裂面的形式不同,坝坡稳定分析法分为:圆弧法,直线或折线滑动面法和复式滑动面法。

圆弧法主要用于黏性土坝坡如均质坝,厚斜墙坝,厚心墙坝等的稳定计算(有事也用于非黏性土质坝)

直线或折线滑动面法适用于无黏性土坝坡(如心墙坝或斜墙坝)的上下游坝壳以及斜墙连同上游保护层一起滑动时的稳定计算。

复式滑动面法适用与坝基内存在软弱夹层时,滑动面常向下切至软弱夹层的底部。

6.3计算工况及荷载组合

工况1:施工期上、下游坝坡的稳定验算;(非常应用) 工况2:稳定渗流期上、下游坝坡的稳定验算;(正常应用) 工况3:水库水位骤降时上游坝坡的稳定验算:(正常应用)

工况4:库水位为正常蓄水位且地震情况下,上下游坝坡稳定验算;(非常应用) 下表为规范所要求的坝坡抗滑稳定最小安全系数。 表5-8 坝坡抗滑稳定最小安全系数

工程等级 Ⅰ 正常应用条非常应用条非常应用条1.50 1.30 1.20 Ⅱ 1.35 1.25 1.15 Ⅲ 1.30 1.20 1.15 Ⅳ Ⅴ 1.25 1.15 1.10 应用条件 表中非常应用条件Ⅰ包括:施工期;核洪水位时稳定渗流计算;库水位骤降;正常蓄水位遇地震情况。考虑前三种情况为非常应用条件Ⅱ。

本工程等级为二级,因此,坝坡抗滑稳定的安全系由表可以得到: 正常应用情况下最小安全系数 1.35 非常应用条件下最小安全系数Ⅰ 1.25 非常应用条件下最小安全系数Ⅱ 1.15

6.3计算方法概述

本设计采用的土石坝坝壳是砂砾料坝壳,当坝坡失稳时会产生折线滑裂面,所以采用土力学折线滑动法来予以稳定分析计算。翻阅 《SL274-2001碾压式土石坝设计规范》、《水工建筑物》、《土力学》《水力学》等参考文献,假定坝坡失稳滑动仅发生在砂砾坝壳中,粘土心墙不随同坝壳一起滑动。如图6-1和图6-2所示。

Pi图6-1边坡稳定计算简图

本设计以折线法为基础采用编程的方式来进行土石坝坝坡稳定分析,计算程序流程图及源程序代码见附录。

如图建立以O点为坐标原点,以水平的坝坡指向为X轴,以竖直的坝坡向上为Y轴建立直角坐标系统。假设滑动面上的三点A、D、C滑动面不会切到心墙。其中A点在坝脚斜坡面上滑动,但不会到达坝顶,D点为折坡点,C点在坝体计算那一面的表面上移动,可以到达坝顶,但不会移动到坝体的另一侧。其他字母如图所示。

计算时把滑动土体滑动面ADC分成两个滑块,令Pi为相邻两土体滑面上的作用力。计算时先假设不同大小的安全系数Fs,依据第一条土块的平衡条件中求出P1,再求出第二块的 P2,看求出是否满足P1=P2的要求,如果不平衡则重新假定安全系数。重复上述的步骤,直到满足条件为止,此时的Fs即为对应该滑动面的安全系数。多次计算求Fs,最后取最小值,最小值对应的滑动面即为最危险滑动面。

计算公式(6-1)如下:

←FQi←←iPi-1←(6-1)

注:4#上料场的天然休止角为θ=36.5o,tanθ=0.74

滑动面上抗剪强度的利用充分程度都是相同的,安全系数表达方式为式 (6-2)如下:

错误!未找到引用源。 (6-2)

PG2PG1????R2???

图6-2 稳定计算图

R1

6.4计算程序流程图

本程序采用VB编程,根据满足判断条件P1=P2,并且安全系数小于上次取出安全系数,取出新安全系数,直至得到最小的安全系数,并给出危险滑动面A、B、C、D的坐标。

程序流程图

P1=P2 判断所取滑块是否合理 是 否 取B,D点坐标 取A,C点坐标 选择计算工况 开始 假设不同的k值 分别求p1,p2 K=K+0.01


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