【正文】 1:、1:，下游壩坡 1:、1: 。如圖 31所示。 馬道 為防止壩面沖刷，同時(shí)便于交通、檢測(cè)、觀測(cè)維修并且有利于壩坡穩(wěn)定，沿高程每隔 10～30 m 設(shè)置一條馬道，其寬度不小于 m，馬道設(shè)在邊坡坡度變化處。 該壩在上下游每隔 25 m 設(shè)置一條馬道，其寬度為 2 m，高程分別為 102 m、127 m.。 壩體排水 壩體排水有棱體排水、貼破排水、壩內(nèi)排水三種形式。棱體排水適用于下游有水壩型，故該壩使用棱體排水，它可以降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹，保護(hù)尾水范圍內(nèi)下游壩腳不受波浪淘刷，還可與壩基排水想連接。當(dāng)壩強(qiáng)度足夠時(shí)，還可發(fā)揮支撐作用，增加穩(wěn)定作用。 棱體排水體內(nèi)坡坡率為 1:，外坡坡率為 1:，頂部寬度為 m。圖 31 壩體剖面示意圖194 滲流分析 滲流分析的目的 在于：①土中飽水程度不同，土料的抗剪強(qiáng)度等水力學(xué)特性也相應(yīng)的發(fā)生變化，滲流分析將為壩體內(nèi)各部分土的飽水狀態(tài)的劃分提供依據(jù)；②確定對(duì)壩坡穩(wěn)定有較重要影響的滲流穩(wěn)作用力；③進(jìn)行壩體防滲布置與土料配置，根據(jù)壩體內(nèi)部的滲流參數(shù)與滲流逸出比降，檢驗(yàn)土體的滲流穩(wěn)定性，防止發(fā)生管涌和流土，在此基礎(chǔ)上確定壩體及壩基中防滲體的尺寸和排水設(shè)施的容量和尺寸；④確定通過壩體和河岸的滲水量損失并社會(huì)排水系統(tǒng)的容量。滲流分析可為壩型初選和壩坡穩(wěn)定分析打下基礎(chǔ)。 分析內(nèi)容①確定壩體內(nèi)浸潤(rùn)線；②確定滲流量。 滲流分析方法在眾多滲流分析方法中，較水力學(xué)法和流網(wǎng)法比較簡(jiǎn)單實(shí)用，同時(shí)也具有一定的精度。本設(shè)計(jì)采用水力學(xué)方法進(jìn)行滲流分析。根據(jù)電擬試驗(yàn)結(jié)果，上游三角形可用高為 H、寬為 H 的矩形來代替，這一矩形和上?游三角形消耗同樣的水頭，而且通過同樣的滲流量， 值由式 41 計(jì)算： （41）m21???式中： 為壩的上游邊坡系數(shù)1m土石壩不透水地基滲透計(jì)算，下游有棱體排水時(shí)：(1)下游無水時(shí)：見圖 41a 所示。 (a)下游無水 (b)下游有水圖 41 有排水的均質(zhì)土壩滲透計(jì)算見圖由于排水體的滲透系數(shù)大于壩體的滲透系數(shù)，故浸潤(rùn)線將進(jìn)入排水體時(shí)下降加快，20進(jìn)入排水體后則驟降。壩體內(nèi)浸潤(rùn)線為拋物線，選用 O 點(diǎn)做原點(diǎn)的坐標(biāo)系且作為拋物線的焦點(diǎn)，原點(diǎn)處拋物線 y 的坐標(biāo)值為 ，焦點(diǎn)至原點(diǎn)的水平距離 有拋物線性質(zhì)可知0hgL，拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程為 y 2=2px+C 根據(jù)已知條件可求得： 20hLg? （42）02??此式滿足邊界條件 x=l 時(shí) y= 代入得：1H （43）Lh?20通過 x 處斷面的流量為： 即：xhyKq20? （44）202y?與式 41 聯(lián)立可知： （45）0hq?由式（43 ）求 ，式（45）計(jì)算 q，由式（44）繪制浸潤(rùn)線。0h（2）下游有水時(shí)如圖 41b 所示 近似把 高度內(nèi)的壩體視為不透水，即參照式（43）求出 值。式中 換為 、2H 0H11H，即 （42 LHh???2120)(6）計(jì)算滲流量 （47hKq2)(20?）用式 41 繪制浸潤(rùn)線(x 軸與下游水面一致)。應(yīng)假定 高度內(nèi)壩體不透水與實(shí)際不符，2H算出 偏大，引起繪制的浸潤(rùn)線偏高，計(jì)算壩的穩(wěn)定是偏于安全，q 偏小。0h 滲流計(jì)算 正常蓄水位時(shí)的滲流分析上游水位為 ，下游相應(yīng)水位為 m 則上游水深 == m，下游1H水深 == m。 2HL?= == m1?6432? =（148141）3+12+（148102）（ ）= m121 L= + L =+= m?1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =2?Kq由資料可知 K= ㎝/s10.?則滲流量為：q= 9 = ㎡/s84.?810.??代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 41 中.表 41 正常蓄水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值X 0 10 30 50 70 90 110 120 130 150y 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的滲流分析上游洪水位為 ，下游相應(yīng)水位為 m 則上游水深 ==， 1H下游水深 == 2HL?= = = m1m?6532? =（148142）3+12+（148102）（ ）=135 m1 L= + L =+135= m1 代入式 45 得 = =???210)( )15(2??代入式 46 有 =2?Kq則滲流將為：q= 1 = ㎡/s104?82??代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=15x+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 42 中.表 42 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 22 校核洪水位時(shí)的滲流分析上游校核洪水位為 m，下游相應(yīng)水位為 m 則，上游水深 == m ，下游水深 == m 2HL?= = = m12??=（）3+12+（148102）（）= m1L= + L =+= m1 代入式 45 得 = =???210)( )(22??代入式 46 有 =)74(2?Kq則滲流將為：q= 5 = ㎡/s810.?83?代入式 41 得浸潤(rùn)線方程為 y 2=+將滲流曲線坐標(biāo)值列入表 43 中.表 43 校核洪水位時(shí)滲流曲線坐標(biāo)值x 0 10 30 50 70 90 110 130 150y 滲流分析將前面三種工況計(jì)算所得的滲流曲線繪制在圖 42 中。由圖中所示三種狀況下的滲流曲線沒有相交，說明滲流分析結(jié)果是合理的。圖 42 滲流曲線圖235 穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析是確定壩的設(shè)計(jì)剖面和評(píng)價(jià)壩體安全的依據(jù)。穩(wěn)定分析的可靠程度對(duì)壩體的經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重要的影響。 計(jì)算工況與安全系數(shù)（1）穩(wěn)定滲流期。校核兩種工況的上、下游穩(wěn)定：①水庫水位處于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位，下游為相應(yīng)水位，屬于正常運(yùn)用條件；②水庫水位處于校核洪水位，下游為相應(yīng)水位，屬于非常運(yùn)用條件Ⅰ。（2）水庫水位驟降。水庫水位處于正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位，下游為相應(yīng)水位，屬于正常運(yùn)用條件。按 SL 2742022《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，壩坡抗滑穩(wěn)定的最小安全系數(shù)根據(jù)壩的級(jí)別，參照表 51 加以選取。表 51 壩坡抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)壩的級(jí)別 1 2 3 5正常運(yùn)用條件 非正常運(yùn)用條件Ⅰ 非正常運(yùn)用條件Ⅱ 表 51 中的安全系數(shù)適用于計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普和摩根斯頓普萊斯法等。采用瑞典圓弧法時(shí)，對(duì) 1 級(jí)壩正常運(yùn)用條件要求最小安全系數(shù)不低于 ，其他情況可較表中數(shù)值減小 8%。 穩(wěn)定分析基本原理及方法本設(shè)計(jì)采用圓弧法，其基本原理為假定滑動(dòng)面為一圓柱面。將滑動(dòng)面內(nèi)的土體看作剛體，失穩(wěn)時(shí)該土體繞圓弧的中心旋轉(zhuǎn)，沿著壩軸線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)面以上的土體分成若干鉛直土條，求出各土條對(duì)圓弧中心的抗滑力矩之和以及滑動(dòng)力矩之和。二者之比為該滑弧抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) cK圓弧法有分兩種：畢肖普法和瑞典圓弧法，本設(shè)計(jì)采用瑞典圓弧法。 最危險(xiǎn)滑弧圓心范圍的確定如圖 51，做點(diǎn) 、 ， 點(diǎn)的方向由壩坡坡度查表 52 而得 、 角來確定。1M2 1?2同時(shí)在壩坡中部上方、壩線中點(diǎn)鉛垂線與法線之間半徑為（1/2 ～3/4 ）L 的范圍內(nèi)，L 為壩坡在水平面上的投影長(zhǎng)度。表 52 壩坡坡度表24` 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5角度(176。)1?228372635253525362537半徑 RR土料的凝聚性愈強(qiáng)，相應(yīng)的滑動(dòng)面愈深；無粘性土的滑動(dòng)面則較淺。本設(shè)計(jì)選取滑動(dòng)面與下游壩腳附近相交。圖 51 圓弧法計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算公式：= = （51）cKSRT??ii iiWbC??sntacoe39。39。式中： i 土條編號(hào)； W 土條重量； b 土條寬度 ? 土條延滑裂面的夾角， 單位（176。） ； 39。C、 39。? 有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo).25 穩(wěn)定分析計(jì)算 正常蓄水位的下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算第一次試算：R=172 m b=計(jì)算過程計(jì)入表 53 中：圖 52 正常蓄水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖 a表 53 正常蓄水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算表 a編號(hào) 1A23A45A1?23?45?2 0 0 0 0 181 0 0 0 180 0 0 181 182 0 0 183 0 0 184 0 0 185 0 0 0 186 0 0 0 187 0 0 0 188 0 0 0 1826b?sin?cosec?39。 ?tan39。taC 1W 0 0 1 1 23 40 20 0 0 0 1 1 23 40 20 0 0 0 1 1 23 40 20 0 0 0 1 1 23 40 20 0 0 1 1 23 40 20 0 0 1 1 23 40 20 24 23 40 20 30 23 40 20 37 23 40 20 44 23 40 20 53 23 40 20 體W堆 石 ??tancos壩 體W0 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39。tancosW??堆 石 ???tancosiW條 塊 ?secCbsinWTScK 360 0 360 0 360 0 0 0 0 0 0 0 滿足穩(wěn)定要求表格中：第 i 條塊中浸潤(rùn)線以上部分土體面積；1A第 i 條塊中水面線以上浸潤(rùn)線以下部分土體面積；2第 i 條塊中水面線以下部分土體面積；3第 i 條塊中水面線以上棱體排水部分面積；427第 i 條塊中水面線以下棱體排水部分面積；5A土體干容重；1?土體濕容重；2土體飽和容重；3棱體堆石干容重；4?棱體堆石濕容重；5第二次試算 R=160 m 計(jì)算過程計(jì)入表 54：圖 53 正常蓄水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖 b表 54 正常蓄水位時(shí)下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算表 b編號(hào) 1A23A45A1?23?45?2 0 0 0 181 0 0 0 180 0 181 0 182 0 0 183 0 0 184 0 0 185 0 0 0 186 0 0 0 187 0 0 0 188 0 0 0 1828b?sin?cosec?39。tan39。t?C 1W16 0 0 1 1 23 40 20 016 0 0 1 1 23 40 20 016 0 0 1 1 23 40 20 16 0 0 1 1 23 40 20 16 0 0 1 1 23 40 20 16 17 23 40 20 16 24 23 40 20 16 30 23 40 20 16 37 23 40 20 16 44 23 40 20 16 53 23 40 20 體W堆 石 ??tancos壩 體W0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39。tancosW??堆 石 ???tancosiW條 塊 ?secCbsinWTScK 320 0 320 0 320 0 4278 320 00 320 00