河道围堰设计验算与论证

河道围堰设计验算与论证

一、河道围堰稳定性验算

本计算书采用瑞典条分法进行分析计算

因为围堰顶标高4.5m，故以今年汛期最高水位4m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上面的作用力。

（1）参数信息

条分方法：瑞典条分法；

围堰背水面水位标高：-1～2m

围堰迎水面水位标高：3m

围堰顶标高：4.5m

（2）荷载参数：由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载。

（3）土层参数：

根据《桥梁施工常用数据手册》，P846砂土和粘土的物理性质指标：

1）浸水容γb=γ-γw=17.7-9.8=7.9kN/m3；

原状土容重γ：1.81*9.8=17.7(kN/m3)；

2）浸润线以下内摩擦系数：f b=0.75*tgφ=0.40，砂土内摩擦角为φ=28°；

3）浸润线以下粘聚力C b=0.5*C=0.5*2=1kPa；

（4）计算原理:

根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，根据《水利水电工程施工组织设计规范》中第2.2.27条规定：当土石围堰为Ⅳ～Ⅴ级时，边坡稳定安全系数K≥1.05，安全系数要满足≥1.05的要求。

按比例绘出土坡的剖面图。根据4.5H法及36°辅助线发，确定最危险滑动面圆

心的位置。当边坡为1：1时，边坡倾角为45°，β

1=28，β

2

=37。如图所示：

将移动土体划分成竖直土条。把滑动土体划分成8个土条，从坡脚开始编号，土条参数计算见表:

滑裂面（圆弧）长度：∑I

b

=81°*3.14*6.7065/180°=9.476m；

水动力计算D：

水的重力γ

w

=9.8KN/m2

浸润线坡度I：渗流的平均水力比降，计算时可近似地假定浸润线为一条高于正常水位0.5米的直线，其坡度即为渗流的平均水力比降，在无试验资料时I值可参考公路路基设计手册194页表2-1-1。取I=0.05。

A：滑动土体在浸润线以下部分的面积；可通过CAD制图求得

D=γ

w

I A=9.8*0.05*19.24=9.4276KN

稳定系数(将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数)：

K=（tgφ∑Wicosα

i +C

b

l

b

）/（∑Wisinα

i

+D）

= (90+1*9.476)/(66+9.4276)

=1.319≥1.05，所以最高水位4米时，边坡是稳定的。

二、河道围堰抗冲刷能力设计

为了保证汛期洪水河道围堰的稳定性，增强围堰的抗冲刷能力，河道围堰的迎水面和背水面分别增加麻袋围堰；并且在榆溪河与刘千河汇水处增加铁丝石笼，减少汇水处的冲刷。

三、河道围堰土体与河床的锚固力设计

为了增加河道围堰土体与河床的锚固力，在河道围堰的迎水面增设两排柳木桩，纵向间距0.5米，横向间距1米，两排木桩前后错开。

三、河道围堰抗渗设计

围堰施工中，边坡的内、外出现水位差，在挡水土堤内形成渗流场，浸润线在下游坡面逸出，这时，在浸润线以下，下游坡内的土体除了受到重力作用外，还受到由于水的渗流而产生的渗透力作用，因而使下游边坡的稳定性降低。为了提高河道围堰的抗渗能力，在迎水面和背水面的土体与麻袋中间分别敷设抗渗土工布。

榆林市长盛集团路桥工程建设有限公司

2016年3月31日