渗径长度计算

水陂计算
篇一:渗径长度计算

3.1.4 铺盖

主要用来延长渗径，具有相对不透水性和一定的柔性。铺盖常用黏土、黏壤土或沥青混凝土等材料，有时也可用钢筋混凝土作为铺盖材料。铺盖的长度采用上、下游最大水头差的3~5倍。铺盖的厚度应根据铺盖土料的允许水力坡降值计算确定，即=H/J，其中，H为铺盖顶、底面的水头差，J为材料允许坡降，黏土为4~8，壤土为3~5。铺盖上游端的最小厚度一般为0.6~0.8m，逐渐向闸室方向加厚至1.0~1.5m。

根据上述原则，铺盖的长度确定为为（3~5）×2.4=7.2~12（m）取12m；铺盖的厚度，上端取0.6m，末端取1.0m,采用粘土铺盖。 3.1.5 闸基防渗长度的确定

初步拟定闸基防渗长度应根据《水工建筑物》（第5版）[4]公式（6-3）：

L≥C×H（3-2）

式中L——闸基防渗长度，即闸基轮廓线防渗部分水平段和垂直段长度的总和，m；

C——允许渗径系数值，因为地基土质为细砂，查表取C=7； H——上、下游最大水头差，m。

由于闸基土质以沙壤土为主，防渗设备采用黏土铺盖，底板上下游设置齿墙，由式（3-2）计算闸基理论防渗长度。

L=C×H=7×2.4=16.8（m） 3.1.6 校核地下轮廓线的长度

根据以上设计数据，实际的地下轮廓线布置长度应大于理论的地下轮廓线长度。

铺盖长度+底板长度+齿墙长度≥L=16.8（m） 通过校核，地下轮廓线的长度满足要求。 3.2 渗流计算

渗流计算方法有直线比例法、流网法和改进阻力系数法。

进阻力系数法是以流体力学为基础的近似解法。对于比较复杂的地下轮廓，先将实际的地下轮廓进行适当简化，使之成为垂直和水平两个主要部分。再从简化的地下轮廓线上各角点和板桩尖端引出等势线，将整个渗流区域划分为几个简单的典型流段，其计算结果精确，本设计采用此种方法进行渗流计算。

由于改进阻力系数法计算结果比较准确。故本设计采用此种方法进行渗流计算。

3.2.1 确定地基的有效计算深度Te

当地基不透水层埋藏较深时，须有一个有效计算深度Te来代替实际深度T，

Te可根据《水闸设计规范》公式

[2]

（c.2.1-1)及（c.2.1-2)确定：

当L0/S0≥5时，

Te=0.5L0（3-3）

当L0/S0<5时，

Te=5L0/（1.6L0/S0+2）（3-4）

式中Te——土基上水闸的地基有效计算深度，m；

L0——地下轮廓的水平投影长度，m；

S0——地下轮廓的垂直投影长度，m。 L0/S0=（12+4.65）/1.2=13.88>5

故地基的有效深度Te为Te=0.5L0=0.5=8.325（m）

计算Te小于实际的地基透水层深度，所以取最小值Te =8.325m。 3.2.2地下轮廓线简化

为了便于计算，将复杂的地下轮廓进行简化。由于铺盖头部及底板上下游两端的齿墙均浅，简化后的形式如图3-2所示。

图3-2 地下轮廓线图

其中，①、⑨段为进出口段，②、④、⑥、⑧八为内部水平段，、③、⑤、⑦则为内部垂直段。

3.2.3渗透压力计算

其中ε的计算《水闸设计规范》SL 265-2001[2]的公式： ① 进、出口段：

ε0=1.5（S/T）3/2+0.441 （3—5）

式中 ε0——进、出口段的阻力系数； S ——板桩或齿墙的入土深度，m； T ——地基透水层深度，m。 ② 内部垂直段：

εy=2/πln cot（π/4（1－S/T））（3-6）

式中εy——内部垂直段的阻力系数。 ③水平段：

εx=（L-0.7（S1+S2））/T （3-7）

式中：εx——水平段的阻力系数；

L——水平段长度，m；

S1、S2——进、出口段板桩或齿墙的入土深度，m。 各典型段的水头损失为：

hi=εiΔH/Σεi（3-8）

进、出口水力坡降呈急变曲线形式，算得的进、出口水头损失与实际情况相差较大，需进行必要的修正。修正后的水头损失h0＇为：

h0''h0 (3-9)

式中：h0＇——进、出口段修正后的水头损失值，m；

h0 ——按式ε0=1.5（S/T）3/2+0.441计算出的水头损失值，m。

'——阻力修正系数，按式（3—9）计算：

'1.21

1

（3-10） 2

T'S'



1220.059TT

式中：S＇——底板埋深与板桩入土深度之和，m； T＇——板桩另一侧地基透水层深度，m。 修正后的进、出口段修正后的水头损失将减少Δh。

Δh=（1－β＇）h0（3—11）

有关进、出口段水头损失值的详细计算如下，先用进出口段的前一段水头损失的减少值相比较：

1）若hx≥Δh，则按hx＇=hx+Δh修正；

2)若hx〈Δh，则按进出口段的前两段水头损失的和相比较： ①若hx+hy≥Δh，

则按hx＇=2hx，hy＇=hy+Δh-hx修正；

②若hx+hy〈Δh，则按hx＇=2hx，hy＇=2hy，hcd=hcd+Δh+（hx+hy）修正。hcd为与进出口相邻的第三个典型流段的水头损失。

分设计情况与校核情况按照（3-5）、（3-6）、（3-7）、（3-8）分别对各段渗透压力水头损失进行渗透计算。

(1) 设计情况下各段渗透压力水头损失计算结果如表3-2所示。对于进、出

口段的阻力系数校正，按式（3-9）、（3-10）、（3-11）计算，结果见表3-3。

表3-2 设计情况时各段渗透压力水头损失计算表

分段编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨

分段名称 进口 水平 垂直 水平 垂直 水平 垂直 水平 出口

S1 0.6 - 1.2 - 0.8 - 0.8 - 1.3

S2 - 0 - 0 - 0.8 - 0 -

S - 1.2 - 0 - 0.8 - 0 -

Lx - 13 - 1 - 6 - 1 -

T 10.5 9.9 9.9 8.7 9.5 9.5 9.5 8.7 9.5

ξi 0.46 1.23 0.12 0.11 0.08 0.51 0.08 0.11 0.52

hi 0.28 0.75 0.07 0.07 0.05 0.31 0.05 0.07 0.32

hi' 0.16 0.87 0.09 0.07 0.05 0.31 0.08 0.10 0.26

表3-3 设计情况进、出口段阻力系数修正计算表

段别 进口段 出口段

S

0.6 1.3

T

9.9 8.7

 0.55 0.81

h0

0.28 0.32

h

0.013 0.006

hx

0.87 0.10

设计情况下总的水头差为上、下游水头差1.98m，由上游进口段开始，逐次向下游从作用水头值Δh中相继减去各分段的水头损失值，即可求得各角隅点的渗压水头值。各段的角点渗透压力水头结果计算结果如表3-4所示。

表3-4 设计情况下闸基各段的角点渗透压力水头(m)

H1 H2 H3 0.96

H4 0.87

H5 0.8

H6 H7 H8 0.36

H9 0.26

H10 0

1.98 1.8

0.75 0.44

（2）同样方法计算得到，校核情况下各段渗透压力水头损失计算表（表3-5）、进、出口段阻力系数修正计算表（表3-6）、闸基各段的角点渗透压力水头（表

渗透系数计算
篇二:渗径长度计算

土工试验-渗透试验指导书内容介绍渗径长度计算。

第一节 概 述

渗透是水在多孔介质中运动的现象。土体为多孔介质，水能够在土的孔隙中流动的特性叫土的渗透性。若渗透水流在土中呈层流状态流动，则满足达西定律，即渗汉速度v与水力梯度I成正比，表达式为：

v=k•i

式中：k——渗透系数，cm/s；

v=q/A,渗流速度，cm/s；

i=h/L,水力梯度；

q——单位时间渗流量，cm3/s；

A——垂直渗流方向的横截面积cm2；

h——水位差，cm；

L——渗径长度，cm。

渗透试验的目的就是测量渗透系数k 。

由土的渗透系数评价土的渗透性大小，计算水工建筑物渗流量等。

第二节 试验原理

渗透试验原理就是在试验装置中测出渗流量，不同点的水头高度，从而计算出渗流速度和水力梯度，代入公式（8-1）计算出渗透系数。由于土的渗透系数变化范围很大，自大于10-1cm/s到小于10-7cm/s。实验室内常用两种不同的试验装置进行试验：常水头试验装置用来测定渗透系数k比较大的无凝聚性土的渗透系数；变水头渗透试验装置用来测定渗透系数K较小的凝聚性土的渗透系数。特殊设计的变水头试验测定粗粒土渗透系数和常水头试验测定渗透性极小的粘性土渗透系数也很常用。

《水工建筑物》计算题及答案
篇三:渗径长度计算

共 5 页第 3 页

1

、某混凝土重力坝剖面如图所示，试绘出坝基面扬压力分布图，

，，（单位：m）。 (7分)

H2

γ γH2

1 γ(H2

1 γH1=9.8×70=686.0KPa γ(H1-h)=9.8×(70-2)=666.4KPa γh=9.8×2=19.6KPa

α1γ(H1-h)=0.5×9.8×(70-2)=333.2KPa α2γ(H1-h)=0.3×9.8×(70-2)=199.92KPa γH2=9.8×10=98KPa

γ(H2-h)=9.8×(10-2)=78.4KPa

共 5 页第 3 页

2、某重力坝挡水坝段防渗排水布置如图所示。试绘制坝基面浮托力、渗透压力、扬压力分布图。10.5~0.7。 （８分）

γH2

γh

γH1 γ α1γH

γH1=10×40=400KPa γh=10×4=40KPa

γH=10×（40－4）=360KPa

α1γH=0.6×10×（40－4）=216KPa γH2=10×（4－2）=20KPa渗径长度计算。

共 4 页第 3 页

3、某溢流坝水坝段防渗排水布置如图所示，10.45~0.6，20.2~0.4。试绘制坝基面浮托力、渗透压力、扬压力分布图。 （８分）

4 页第 3 页

4、某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为水平面，坝底宽为B=50.0m,水平作用力为ΣP=32000.0kN,铅直作用力为ΣW=48000.0kN,f=0.72, [Ks]=1.1,[Ks′]=3.0，试求：

1、该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数Ks值；

2、试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满足规范要求； 3、如不满足可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。

解：

该混凝土重力坝抗滑稳定安全性不满足规范要求；

若不满足采取的主要工程措施有：

1、利用水重；

2、采用有利的开挖轮廓线； 3、设置齿墙； 4、采取抽水措施； 5、加固地基； 6、横缝灌浆；

7、预加应力措施。

共 4 页第 3 页

5、某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为水平面，坝底宽为B=50.0m, 水平作用力为ΣP=32000kN,铅直作用力为ΣW=48000.0kN,f′=1.0 ， c′=900KPa,[Ks]=1.1,[Ks′]=3.0试求：

1、该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数Ks值；

2、试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满足规范要求； 3、如不满足可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。

解：

该混凝土重力坝抗滑稳定安全性不满足规范要求；

若不满足采取的主要工程措施有：

1、利用水重；

2、采用有利的开挖轮廓线； 3、设置齿墙； 4、采取抽水措施； 5、加固地基； 6、横缝灌浆；

7、预加应力措施。

《水工建筑物》计算题答案
篇四:渗径长度计算

共 5 页第 3 页

1

、某混凝土重力坝剖面如图所示，试绘出坝基面扬压力分布图，

，，（单位：m）。 (7分)

H2

γ γH2

1 γ(H2

1 γH1=9.8×70=686.0KPa γ(H1-h)=9.8×(70-2)=666.4KPa γh=9.8×2=19.6KPa

α1γ(H1-h)=0.5×9.8×(70-2)=333.2KPa α2γ(H1-h)=0.3×9.8×(70-2)=199.92KPa γH2=9.8×10=98KPa

γ(H2-h)=9.8×(10-2)=78.4KPa

共 5 页第 3 页

2、某重力坝挡水坝段防渗排水布置如图所示。试绘制坝基面浮托力、渗透压力、扬压力分布图。10.5~0.7。 （８分）

γH2

γh

γH1 γ α1γH

γH1=10×40=400KPa γh=10×4=40KPa

γH=10×（40－4）=360KPa

α1γH=0.6×10×（40－4）=216KPa γH2=10×（4－2）=20KPa

共 4 页第 3 页

3、某溢流坝水坝段防渗排水布置如图所示，10.45~0.6，20.2~0.4。试绘制坝基面浮托力、渗透压力、扬压力分布图。 （８分）

共 5 页第 3 页

6、 某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为倾斜面，倾角为=12°，水平作用力为

ΣP=12500.0kN，铅直作用力为ΣW=17954.28kN，扬压力为ΣU=5339.1 kN，摩擦系数为 f=0.62,[Ks]=1.1，[Ks′]=3.0，试求：

1）该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数Ks值；

2）试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满足规范要求；

3）如不满足规范要求可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。

解：

该混凝土重力坝抗滑稳定安全性不满足规范要求；

若不满足规范要求可采取的主要工程措施有：

（1）利用水重；

（2）采用有利的开挖轮廓线； （3）设置齿墙； （4）采取抽水措施； （5）加固地基； （6）横缝灌浆； （7）预加应力措施。

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8、某混凝土重力坝典型剖面如图所示（长度单位：米），计入扬压力时：

y669.511.68x

36.7xx2 x1.98x

1xyxy12arctg() 1 2yx1222

试求：

2

 

2

1、x0,x18.6,x37.2三点各应力值。

2、在图上绘制出以上三点的主应力矢量图。 （8分）

渗径长度计算

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