【正文】 已知 比重 G＝ ， 39 .8 1 /w kN m? ?水 容 重 ，孔隙率 ????? WdG1n 1 7 .6 5 81 0 .3 2 82 .6 8 9 .8 1??? 則 浮容重為： 2 (1 )dwn? ? ?? ? ? 31 7 .6 5 8 (1 0 .3 2 8 ) 9 .8 11 1 .0 6 9 /kN m? ? ? ?? 則 1 1 11 36 2. 59 17 .6 58 64 02 .5 9W s k N?? ? ? ? ? ? 2 2 1 3 2 2 7 6 .4 8 1 7 .6 5 8 2 9 7 .4 5 1 1 .0 6 9 8 0 4 8 .0 1W s s k N??? ? ? ? ? ? ? ? ? 將已知數(shù)據(jù)代入公式有： 1640 sin 31 640 c os 31 ta n 36 011804 c os 11 ta n 34 sin( 31 11 ) ta n 34804 sin 11 c os( 31 11 ) 0PKPKKP? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ???? 方程可簡化為： 2[ c os 11 ta n 34 si n 31 si n 20 ta n 34 c os 31 c os 20 ta n 36 ][ si n 11 si n 31 c os 20 ] c o s 31 si n 20 ta n 36 ta n 34 0KK??? ? ? ? 即： 21 1 3 5 0 . 2 3 1 5 7 0 0 . 2 4 9 2 9 . 7 6 0KK? ? ? 解 2 42b b acK a? ? ??? （其中值 舍去） 計算表格如下 ： 36 表 壩坡穩(wěn)定計算 水位為 壩坡穩(wěn)定計算 1 1? 2? m 2m 水位 h（ m） H（ m） ED（ m） ND（ m） BC（ m） 31 11 1s （ m2） 2s （ m2） 3s(m2) 4s(m2) 1W(kN/m) 2W(kN/m) 1?(kN/m3) 2?(kN/m3) 297 a b c 弧度1? 弧度 2? 弧度 1? 弧度 2? K1 K2 11146. 15478 919 壩坡穩(wěn)定計算 2 1? 2? m 2m 水位 h（ m） H（ m） ED（ m） ND（ m） BC（ m） 11 1s （ m2） 2s （ m2） 3s(m2) 4s(m2) 1W(kN/m) 2W(kN/m) 1?(kN/m3) 2?(kN/m3) 297. a b c 弧度1? 弧度 2? 弧度 1? 弧度 2? K1 K2 11200. 15806. 928. 壩坡穩(wěn)定計算 3 1? 2? m 2m 水位 h（ m） H（ m） ED（ m） ND（ m） BC（ m） 11 1s （ m2） 2s （ m2） 3s(m2) 4s(m2) 1W(kN/m) 2W(kN/m) 1?(kN/m3) 2?(kN/m3) 297 a b c 弧度1? 弧度 2? 弧度 1? 弧度 2? K1 K2 11092 15159 910 37 （ 1） 分別假設 1 ?? ， 2 13?? 、 1 ?? , 2 13?? 和 1 31?? ，2 13?? 。 H==。具體計算時 ,先假定若干個水位和 1? 、 2? 值具體計算時，先假定若干水位 (至少 3種 )，在每一水位下假定至少 3個 2? ，對每個 2? 至少假定 3個 1? ，分別計算出安全系數(shù)，其中最小者即為所求壩體穩(wěn)定安全系數(shù)。 設圖（ 51） ADC 為任一滑動面，折點在 D 點，塊間破裂面 DE將滑動土體分為兩塊，其重量分別為 1W 、 2W ，兩塊間作用力為 P，起方向平行與 DC?！鞍踩笔侵干鲜鰳O限平衡是在一定安全儲備條件下的。為分析方便取為鉛直方向。本設計為無黏性土壩殼材料，故采用折線法對土石壩進行穩(wěn)定分析計算。 （ 3）復合斷裂面?；衙娴奈恢?，如壩基為掩飾或堅硬的土層時，多從壩腳處滑出；當壩基土質(zhì)與壩體相近或更軟弱時，滑裂面可能深入壩基從壩腳滑出。 30 6 穩(wěn)定分析及計算 設計說明 設計任務 對土石壩進行穩(wěn)定分析的目的，是通過計算壩體剖面的穩(wěn)定安全度來檢驗壩坡在各種工況下是否安全，斷面尺寸是否經(jīng)濟合理。 HLJ ? (511) 已知 0 20 .4 8 3. 66 16 .8 2H h h? ? ? ? ?； L 近似取計算長度 L=， 則39。 CJKJ????? （水平向滲流） （ 510) 29 式中： K 為安全系數(shù)，根據(jù)建筑物級別和土壤類別選用，一般取~ ? ， ? ，則有： 225c 20 3 4 . 82 . 2 ( 1 ) ( 1 ) 2 . 2 ( 2 . 6 8 1 ) ( 1 0 . 3 3 ) 1 . 1 2 55 1 . 3s dJ G n d? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 39。 對壩基內(nèi)水平方向產(chǎn)生的臨界坡降為： 39。39。 1 . 1 2 5 0 . 7 0 0 0 . 7 8 8ccJ J ta n?? ? ? ? ? ? c 1 .1 2 5 0 .7 5 0K 1 .5JJ ? ? ? (自下而上滲流 ) 39。ccJ Jtan?? （ 58） 式中： ? —— 土的內(nèi)摩擦角， （ 。此時壩體浸潤線可按下式計算 2200 10()y hhLh mh x???? （ 56） 22 H 1hh 0L 0 m1 h 0L圖 滲流浸潤線圖 正常蓄水位時滲流計算 斜墻部分計算 壩基高程為 60m 則 1 96 .4 2 60 36 .4 2mH ? ? ?； 查 資料可得 81 10 /K cm s??? ，即 101 10 /K m s??? 由前可知，瀝青混凝土斜墻防滲部分厚度為 18cm，即 αγ? , co s α co s γ 0 .9 2 9?? , sin α sin γ ?? c o s α 0 . 1 8 0 . 9 2 9 0 . 1 6 7z ? ? ? ? ?? 又 1 / c osH hL z ????（ ） 利用公式（ 51） 2 2 2 211 c os2 si nHhqK ?? ????? 即可求得通過斜墻部分的滲流量，計算表格如下 23 表 正常蓄水位斜墻部分滲流計算 水 深 1H （ m） 浸潤線高 h （ m） cosα sinα 斜墻厚δ （ m） Z （ m） L （ m） 1K 通過斜墻 q （ m3/s） 30 28 26 24 22 20 18 19 （ 1） 中間壩段計算 查資料可得 10 /K cm s??? ，即 10 /K ms??? 又0 sinqkh ?? 下游坡率 1m =， 即211s in 0 .3 7 11 m? ??? 計算表如下 24 表 正常蓄水位 中間壩段 部分滲流計算 浸潤線高 h （ m） 坡率 sinθ 0h （ m） 0L （ m） 中間壩段 K 中間壩段 q （ m3/s） 30 28 26 24 22 20 18 19 校核水位時滲流計算 （ 1） 斜墻部分計算 根據(jù)壩址處地質(zhì)、地形資料將 壩基高程 定 為 60m。 通過中間壩段的滲流量可根據(jù)杜平公式計算 2 2 2 2000 1 02 2 ( )h h h hq K KL L m h???? ? （ 52） 式中 K—— 壩體的滲透系數(shù)； 0L —— 浸潤線與斜墻內(nèi)坡交點到浸潤線與下游壩坡交點之間的水平 距離； 0h —— 在浸潤線與下游壩坡交點的垂直截面上浸潤線的高度； L—— 從浸潤線與斜墻內(nèi)邊坡交點到下游壩坡坡角的水平距離； 1m —— 下游壩坡坡率。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點，應用達西定律近似解土壩滲流問題，計算假定任一鉛直過水斷面內(nèi)各點滲透坡降均相等。 上游校核洪水位 時。貼坡排水的頂部應高出壩體浸潤線的出逸點，其超高值應使壩體浸潤線在該地區(qū)的凍結深度以下 ，本工程為Ⅲ級，浸潤線應在凍結深度以下 ，同時不應超過波浪沿坡面爬升的高度。在土石壩的下游壩體部分通常設置排水設備，起作用時控制和引導滲流安全的排除壩體外，降低壩體浸潤線和孔隙水 壓力，增強壩坡穩(wěn)定保護下游壩坡免受凍脹破壞，排水體由塊石及其六層組組成，要求其具有充分的排水能力，不堵塞，以保證壩體和壩基不發(fā)生滲透破壞；并且便于觀察和檢修。 （ 5）整平層 整平層鋪設在底部防滲層的下面和過渡層的上面，其作用是使底部防滲層有一個平整的接觸面，以保證底部防滲層的效果。 （ 3）中間排水層 中間排水層的作用是排除通過上部防滲層滲入斜墻的滲水，有厚度為 12cm 疏松的粗粒瀝青混凝土做成，這種瀝青混凝土通常用直徑為 12—— 15mm 單一粒級的石子拌合而成，瀝青用量一般為石子用量的 2%——3%，壓實后的孔隙率保持在 30%—— 40%左右。 圖 壩坡結構示意圖 16 防滲體設計 本設計采用瀝青混凝土防滲體，瀝青混凝土斜墻按其構造分為有排水層和無排水層兩種類型，本工程采用有排水層的瀝青混凝土斜墻。 對于較高的土石壩，上下游邊坡從坡頂?shù)狡碌卓梢苑譃閹锥?，各段采用不同的坡率值，通常是沿邊坡高度每?8—— 15m 分為一段，各段的坡率值自壩頂?shù)綁蔚字鸲卧龃?，形成一個折線形的邊坡，各段邊坡坡率的差值約為 ——。為了便于排除壩頂?shù)挠晁瑱趬ι厦扛?40m 設一排水孔，孔徑選用 15cm，排水孔應與壩面排水溝相接。 壩頂路面可根據(jù)當?shù)氐牟牧锨闆r做成碎石路面或 瀝青路面。 防浪墻應堅固不透水，其結構尺寸應根據(jù)穩(wěn)定、強度計算確定，冰球每隔一定長度應設置伸縮縫，縫中設置止水。H =+++= 壩頂高程 H== 壩頂設計 14 土石壩的壩頂通常由防浪墻、路面和下游欄墻（或欄桿）所組成，防浪墻通常設置在上游壩肩處，強頂高于壩頂 ，其底部應與壩體防滲設備（心墻或斜墻）上游部分的頂面緊密連接，以防在風波作用下庫水越過墻底流向下游。此時防浪墻的頂部高程等于公式（ 41）計算得得壩頂高程，而實際的壩頂高程則率高于壩前水域的計算靜水位，即在正常運行情況高于壩前設計洪水位不小于 ，在非常運用情況下高于壩前校核洪水位不小于 。 為使土石壩在萬一潰決是不首先從壩的中部漫溢，以便減緩潰決速度，應在巴德中間段增大預留超高 ~，本工程采用 。 2 23 . 6 2 0 . 5 5 8 0 0c o s 0 . 0 0 1 92 9 . 8 1 8 0 02K V De gH ? ? ? ?? ? ??? 波浪爬高 1 R m n???設 15 V D?設 (43) 式中： m = n = A = (查表 ) 則 R設 = R= tD = tG +R+e+A=+