【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為管涌時(shí)不定 根據(jù)砂礫料顆粒級(jí)配曲線查得； ，則；，則滲透破壞型式為管涌。管涌自上而下滲流的臨界坡降公式為： （57）式中：——管涌土臨界水力坡降； ——土的比重，kN/； ——土壤孔隙率，； ——相應(yīng)于粘粒級(jí)配曲線上含量為5%的粒徑，m； ——相應(yīng)于粘粒級(jí)配曲線上含量為20%的粒徑，m。對(duì)壩基內(nèi)水平方向產(chǎn)生的臨界坡降為： （58）式中：——土的內(nèi)摩擦角，（） 管涌的允許坡降為： (自下而上滲流) （59） （水平向滲流） （510) 式中：為安全系數(shù)，根據(jù)建筑物級(jí)別和土壤類別選用，一般取，則有： (自下而上滲流) （水平向滲流）滲流逸出點(diǎn)的實(shí)際滲透坡降為： (511) 已知；近似取計(jì)算長(zhǎng)度L=，則 ；因?yàn)椋蕽M足滲透穩(wěn)定要求。6 穩(wěn)定分析及計(jì)算對(duì)土石壩進(jìn)行穩(wěn)定分析的目的，是通過計(jì)算壩體剖面的穩(wěn)定安全度來檢驗(yàn)壩坡在各種工況下是否安全，斷面尺寸是否經(jīng)濟(jì)合理。壩坡坍塌失穩(wěn)滑裂面的形式主要與壩體結(jié)構(gòu)形式、壩基情況和壩的工作條件等因素有關(guān)。主要有以下幾種：（1）曲線形滑裂面。當(dāng)為黏性土壩坡時(shí)，其失穩(wěn)滑裂面呈上陡下緩的曲面，穩(wěn)定計(jì)算時(shí)常假定為一圓柱面，其在壩體剖面的投影是一個(gè)圓弧，稱滑弧。滑裂面的位置，如壩基為掩飾或堅(jiān)硬的土層時(shí)，多從壩腳處滑出；當(dāng)壩基土質(zhì)與壩體相近或更軟弱時(shí)，滑裂面可能深入壩基從壩腳滑出。（2）直線或折線形滑裂面。當(dāng)滑裂面通過由砂，沙礫石等材料構(gòu)成的無黏性土壩坡時(shí)，在壩坡剖面上的投影是一直線或折線。當(dāng)壩坡干燥或完全浸入水中時(shí)呈直線，部分浸水時(shí)為折線，斜墻壩上游失穩(wěn)時(shí)，常沿斜墻與壩體交界面滑動(dòng)。（3）復(fù)合斷裂面。當(dāng)壩坡由幾種不同性質(zhì)的土料組成或壩基存在軟弱層時(shí)，滑裂面往往是由直線和曲線組成的復(fù)合型，在黏土為曲線，在黏性土內(nèi)或軟弱層上為直線。 計(jì)算工況（1）庫水位最不利時(shí)的上游壩坡，這種不利水位大致在壩底以上1/3壩高處；（2）上游為正常蓄水位時(shí)的下游壩坡；（3）校核洪水位下有可能形成穩(wěn)定滲流的下游壩坡；（4）竣工期。 計(jì)算方法本設(shè)計(jì)只針對(duì)最大剖面。本設(shè)計(jì)為無黏性土壩殼材料，故采用折線法對(duì)土石壩進(jìn)行穩(wěn)定分析計(jì)算。 控制標(biāo)準(zhǔn) 容許最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)運(yùn)用條件工 程 級(jí) 別ⅠⅡⅢⅣ正常運(yùn)用非常運(yùn)用正常運(yùn)用加地震 穩(wěn)定計(jì)算屬于部分浸水的無黏性土壩坡穩(wěn)定分析。對(duì)于部分浸水的無黏性土壩坡，因水上水下土力學(xué)性能不同，滑裂面近似為一折面，折點(diǎn)高程大致在水位附近。（1）滑動(dòng)土體在折點(diǎn)處還形成塊間破裂面DE，破裂面的方位當(dāng)壩基土料內(nèi)摩擦角大于壩體土料內(nèi)摩擦角時(shí)傾向上游；反之傾向下游。為分析方便取為鉛直方向。（2）破裂面作用力P與該面法線的夾角等于土料的內(nèi)磨擦角，為方便計(jì)算，假定P與上滑塊底裂面平行。用折線法計(jì)算滑動(dòng)土體的穩(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，采用“安全的極限平衡法”。所謂“極限平衡”是認(rèn)為滑動(dòng)面上的靜摩擦力達(dá)到最小值?！鞍踩笔侵干鲜鰳O限平衡是在一定安全儲(chǔ)備條件下的。假定各滑動(dòng)面上有相似的安全系數(shù)K?；瑒?dòng)面上土料的抗剪力除以K后作為計(jì)算抗剪力。上游壩坡被分為三段，且每段坡率都不同，穩(wěn)定計(jì)算采用簡(jiǎn)化邊坡，坡率不變，坡率采用中段邊坡坡率。設(shè)圖（51）ADC為任一滑動(dòng)面，折點(diǎn)在D點(diǎn)，塊間破裂面DE將滑動(dòng)土體分為兩塊，其重量分別為、兩塊間作用力為P，起方向平行與DC。兩塊土體底面土料內(nèi)摩擦角分別為、。由于塊BCDE沿DC方向力的平衡可得[見圖62（a）] (61) 由于土塊ADE沿AD方向力的平衡得[見圖6—2（b）] (62) 聯(lián)立以上兩公式即可得出以下一元二次方程 （63）解出一元二次方程即可得到K值（3）在上述計(jì)算中,水位及、都是任意假定的。為求得最小安全系數(shù),應(yīng)假設(shè)不同的水位和、值。具體計(jì)算時(shí),先假定若干個(gè)水位和、值具體計(jì)算時(shí)，先假定若干水位(至少3種)，在每一水位下假定至少3個(gè)，對(duì)每個(gè)至少假定3個(gè)，分別計(jì)算出安全系數(shù)，其中最小者即為所求壩體穩(wěn)定安全系數(shù)。1. ，按下式計(jì)算安全系數(shù) 計(jì)算簡(jiǎn)圖如下 穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖（上游水位在壩底以上1/3處的上游壩坡） 已知：，上游壩坡邊坡系數(shù)。 (1)分別假設(shè)，、,和 。 以為例計(jì)算，取單寬，重量、分別按下式計(jì)算：式中： 水下部分滑裂面坡率為1：，則。 H==。m=。 壩頂寬度為8m，所以計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)為下圖 穩(wěn)定計(jì)算真實(shí)簡(jiǎn)圖（上游水位在壩底以上1/3處的上游壩坡） 為方便計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖仍按照63進(jìn)行： 。 已知 比重G＝，孔隙率 則 浮容重為： 則 將已知數(shù)據(jù)代入公式有：方程可簡(jiǎn)化為：即： （）計(jì)算表格如下： 壩坡穩(wěn)定計(jì)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算1　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）3111（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　297　abc弧度弧度弧度弧度K1K211146.15478919壩坡穩(wěn)定計(jì)算2　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）11（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　297.　abc弧度弧度弧度弧度K1K211200.15806.928.壩坡穩(wěn)定計(jì)算3　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）11（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　297　abc弧度弧度弧度弧度K1K21109215159910 （1）分別假設(shè)，、,和 。計(jì)算表格如下： 壩坡穩(wěn)定計(jì)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算1　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）3113（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　　abc弧度弧度弧度弧度K1K2壩坡穩(wěn)定計(jì)算2　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）13（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　　abc弧度弧度弧度弧度K1K2壩坡穩(wěn)定計(jì)算3　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）13（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　　abc弧度弧度弧度弧度K1K2（1）分別假設(shè)，、,和 。計(jì)算表格如下： 壩坡穩(wěn)定計(jì)算壩坡穩(wěn)定計(jì)算1　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）3112（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　　abc弧度弧度弧度弧度K1K2壩坡穩(wěn)定計(jì)算2　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）12（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　　abc弧度弧度弧度弧度K1K2壩坡穩(wěn)定計(jì)算3　　m　水位h（m）H（m）ED（m）ND（m）BC（m）12（m2）（m2）(m2)(m2)(kN/m)(kN/m)　(kN/m3)　(kN/m3)　　abc弧度弧度弧度弧度K1K22. ，假設(shè)不同的和進(jìn)行計(jì)算3. ，假設(shè)不同的和進(jìn)行計(jì)算計(jì)算結(jié)果匯總于下表： 上游水位為在壩底1/3壩高處上游壩坡的安全系數(shù)計(jì)算表水庫水位(m)11 31 12 31 13 31 11 31 12 31 13 31 11 31 12 31 13 31 根據(jù)表65的結(jié)果可知：，時(shí)，滿足穩(wěn)定要求。上游為正常蓄水位、上游校核洪水位形成穩(wěn)定滲流期的下游壩坡；施工或竣工期的上下游壩坡，此種工況采用圓弧法。 基本原理與計(jì)算方法圓弧法主要用于圓弧法主要用于黏性土壩坡，如均質(zhì)壩、厚斜墻壩、厚心墻壩等的穩(wěn)定計(jì)算（于是也用于非黏性土質(zhì)壩）。其基本原理是假定滑動(dòng)面為一圓柱面，將滑動(dòng)面內(nèi)的土體視為剛體，失穩(wěn)是該土體繞圓弧的中心旋轉(zhuǎn)，沿壩軸方向取單寬壩段按平面問題進(jìn)行分析。計(jì)算時(shí)將滑動(dòng)面以上的土劃分成若干鉛直土條，求出各土條對(duì)滑弧中心的抗滑力矩之和和滑動(dòng)力矩之和，二者之比為該滑弧的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，即 (64) 按是否計(jì)及土條間的作用力，圓弧法又分為兩種：一是不計(jì)土條間作用力的簡(jiǎn)單方法，又稱瑞典圓弧法；二是考慮土條件水平力作用，忽略豎向力作用的簡(jiǎn)化的畢肖普法。前者計(jì)算簡(jiǎn)單，偏于安全 ，單精度較差；后者較合理，結(jié)果較精確，但需迭代計(jì)算，較麻煩。我國(guó)規(guī)范規(guī)定，對(duì)Ⅰ、Ⅱ級(jí)中高壩以及一些比較復(fù)雜的情況，應(yīng)同時(shí)采用瑞典圓弧法和計(jì)土條件作用力的方法（如簡(jiǎn)化的畢肖普法或其他嚴(yán)格的方法）。對(duì)于后者，最小安全系數(shù)的容許值應(yīng)比附表五中規(guī)定值提高10%左右，對(duì)Ⅰ級(jí)壩的正常運(yùn)用情況。當(dāng)土的內(nèi)摩擦角時(shí)，土坡的最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面通過坡角，其圓心為D點(diǎn)，如圖65所示。D點(diǎn)是由坡角B與坡頂C分別作BD和CD線的交點(diǎn)，BD和CD線分別于坡面及水平面成及角。及角與土坡坡角有關(guān)，可由表66查得。 及數(shù)值表土坡坡度（豎直：水平）坡角1：1：11：1：21：31：41：5 土的內(nèi)摩擦角時(shí)，最危險(xiǎn)滑動(dòng)面也通過坡腳，其圓心在ED的延長(zhǎng)線上，見圖65。值越大，圓心越向外移。計(jì)算時(shí)，從D點(diǎn)向外延伸取幾個(gè)計(jì)算圓心、…，分別求得其相應(yīng)的滑動(dòng)