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堤坝渗流计算结果-水文地质勘察

2023-09-18 理论教育版权反馈

【摘要】：如该处地面已有黏壤土覆盖,则将发生流土,需要用不透水的覆盖层或设反滤层排水。沿下游河床的出渗比降为[64]:在下游坝趾处,x=l2,J=∞,需要加不透水的覆盖层或反滤层排水。

堤坝是否发生管涌和流土,仍然需要用式(10-40)、式(10-43)和式(10-44)进行判定。但要知道各部位的渗流水头或渗流比降,就需要进行渗流计算了。一般情况下,由于含水层的结构复杂,需要利用数值法进行渗流分析与计算,但在含水层等厚,隔水层水平,含水介质为均质各向同性条件下,以下问题可用解析法进行渗流计算。

1.无限深透水地基、不透水土坝的渗流计算

透水是相对的,不透水土堤是不存在的。但是如果土堤的渗透系数小于或等于地基渗透系数的1/10000,则在进行地基的渗流计算时可以把土堤土坝当作不透水的。

pagenumber_ebook=274,pagenumber_book=260

图10-30　不透水堤坝下面无限深透水地基[64]

如图10-30所示,坐标原点选在坝底中点。设坝底的半宽为l,上下游水头差为H。则:

(1)沿堤坝底面的水头分布为[64]:

pagenumber_ebook=274,pagenumber_book=260

(2)坝趾下游地面的出渗比降为[64]:

pagenumber_ebook=274,pagenumber_book=260

由式(10-83)可见,当x=l(坝址点)时,J=∞,则该点会发生管涌。如该处地面已有黏壤土覆盖,则将发生流土,需要用不透水的覆盖层或设反滤层排水。

(3)单宽渗流量[64]:

上游河床的入渗流量: pagenumber_ebook=275,pagenumber_book=261

下游河床的出渗流量:

其中　ch x=(ex+e-x)/2

式中:k为地基的渗透系数。

2.无限深透水地基、不透水土坝底下有一道防渗板墙时

如图10-31所示,设板墙的贯入深度为s,板墙上游堤坝的底宽为l1,下游堤坝底宽为l2。则:

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图10-31　不透水堤坝下面有防渗墙,无限深透水地基(白永年,2001)

(1)沿堤坝底面的水头分布为[64]:

pagenumber_ebook=275,pagenumber_book=261

其中:

pagenumber_ebook=275,pagenumber_book=261

pagenumber_ebook=275,pagenumber_book=261

式(10-86)中,根号前的负号用于计算坝底面上游段(-l1≤x≤0)和板墙的上游面;正号用于计算坝底面下游段(0≤x≤l2)和板墙的下游面。

(2)沿板墙上下游面的水头分布为[64]:

pagenumber_ebook=275,pagenumber_book=261

式中,a、b符号的表达与式(10-86)相同。根号前的正负号的适用情况也与式(10-86)相同。

(3)三个关键点C、D、E的水头[64]:

pagenumber_ebook=275,pagenumber_book=261

根据A～E这5个特征点的水头值,可初步判断地基中是否将发生流土或管涌。

(4)沿下游河床的出渗比降为[64]:

pagenumber_ebook=276,pagenumber_book=262

在下游坝趾处,x=l2,J=∞,需要加不透水的覆盖层或反滤层排水。

(5)单宽流量为[64]:

pagenumber_ebook=276,pagenumber_book=262

式中,b前的负号用于计算从上游河床面入渗的流量,-∞＜x≤-l1;正号用于计算沿下游河床面出渗的流量,l2≤x＜∞。

3.无限深透水地基的渗流计算

此情况解析法的表达式比较复杂,一般采用数值法计算。此外,还可用流网图来粗略估算,详见本书附录4。