坝体稳定计算书(2020年整理).pdf

学海无涯
表 2.4.1.1
加固后各坝渗流计算成果表
坝别
计算工况
正常蓄水位 13.50m
设计洪水为 15.29m
校核水位 16.23m
出逸点高程（m）
2.57
2.83
2.96
主坝 坝体出逸比降
2.58
1.04
1.14
(0+125) 坝基出逸比降
0.12
0.14
0.17
渗流量
100
142
164
出逸点高程（m）
表 1.2.1.3
马尾副坝加固前波浪护坡计算参数表
计算工况
水位（m） 坝前水深
平均水深 h （m）
风速 Vw （m/s)
吹程（m）边坡 m 糙率 K△ 超高（m）
正常蓄水位地
震工况
13.5
5.5
5.5
15.2
330
2.5
0.9
1.5
设计 50 年一遇 洪水
15.29
7.29
7.29
22.8
330
2.5
8.12
设计 50 年一遇 洪水
15.29
12.79
8.46
校核 1000 年一 遇洪水
16.23
13.73
9.4
15.2
866
2
22.8
866
2
15.2
866
2
0.9
1.5
0.9
0.7
0.9
0.4
表 1.2.1.2
学海无涯 西营副坝加固前波浪护坡计算参数表
计算工况
水位（m） 坝前水深
平均水深 h （m）
0.001
1.5
0.7
0.4
2.045
1.637
0.895
15.545
16.927
17.125
备注
从表 1.2.2.2 可以看出，校核工况下西营副坝坝顶高程最大，所以坝顶 高程取 17.125m，西营副坝现状坝顶高程 16.9~17.75m，无防浪墙，现有坝顶 高程不完全满足现行规范要求。
马尾副坝，实际上是一个浆砌石防洪墙，墙后有约 2.2~3.0m 宽的土坝， 浆砌石防洪墙顶高程为 16.50m，小于校核洪水位，所以现有坝顶高程不满足 现行规范要求。
2.2 计算工况
本次坝坡渗流及稳定分析，按以下七种工况考虑： ⑴上游为正常蓄水位 13.50m 和相应下游水位的上、下游坝坡； ⑵上游为设计洪水位 15.23m 和相应下游水位的上、下游坝坡； ⑶上游为校核洪水位 16.17m 和相应下游水位的上、下游坝坡； ⑷施工期完建期的上、下游坝坡。 ⑸库水位从正常蓄水位 13.50m 降至死水位时的上游坝坡； ⑹库水位从校核洪水位 16.17m 降至正常蓄水位 13.50m 时的上游坝坡； ⑺上游为正常蓄水位 13.50m 遇地震时的上、下游坝坡。 其中⑴⑵两种工况属于正常运用条件，⑶⑷⑸⑹四种工况属于非常运用 条件 I，⑺工况属于非常运用条件 II。
简化毕肖普法计算公式为：
( ) K
=
(W
V
)sec
−
ubsec tg / +
(W V )sin
c / b sec +Mc /
1/
R
1+
tan
tan
/
/
K
式中：W——土条重量；
V——垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）；
u——作用于土条底面的孔隙压力；
——条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角；
1.1 坝顶超高计算
根据《碾压式土石坝设计规范》SL274—XXXX，坝顶在水库静水位的 超高应按下式计算：
y=R+e+A 式中：R——最大波浪在坝坡上的爬高（m）；
e ——最大风壅水面高度（m）； A——安全超高（m），对于 3 级土石坝，设计工况时 A=0.7m， 校核工况时 A=0.4m；
1.2 加固前坝顶超高的计算 1.2.1 计算参数
计算波浪要素所用的设计风速的取值：正常运用条件下，采用多年平 均年最大风速的 1.5 倍；对于非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。 根据水库所处的地理位置，多年平均年最大风速值采用 15.2m/s 计算。主坝 风区长度为 886m，西营副坝风区长度为 200m，马尾副坝风区长度为 330m
采用公式法进行计算。
目
正常蓄水位 设计 50 年一 校核 1000 年
地震工况
遇洪水
一遇洪水
备注
13.50
15.29
16.23
累积概率爬高 R(m)
0.620
1.046
0.594
风壅水面高度 e(m)
0.002
0.004
0.001
安全加高 A(m)
1.5
0.7
0.4
坝顶超高 y(m)
1.323
1.751
0.996
坝顶高程(m)
西营副坝坝体很长，坝基高程为 15.00，不会发生渗流安全问题。 根据坝体颗分结果，该坝填土属重壤土，依据《水工设计手册 4 土石坝》 4-65 页，土石坝第六节坝体防渗结构，对于良好压实的壤土，允许渗透比降 为 4~6。因此，出逸点渗透破坏判断标准为：排水棱体以下出逸比降不大于 4，排水棱体以上坝坡及下游坝基表面的出逸比降不大于地质报告提供的容许 值，则不会发生渗透破坏。从计算结果来看加固后出逸比降、渗漏量，均在 正常范围，加固方案可性。
项
目
水位(m) 累积概率爬高 R(m) 风壅水面高度 e(m) 安全加高 A(m) 坝顶超高 y(m) 坝顶高程(m)
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西营副坝加固前坝顶高程计算成果表
正常蓄水位 设计 50 年一 校核 1000 年
地震工况
遇洪水
一遇洪水
13.50
15.29
16.23
0.543
0.933
0.494
0.002
0.004
正常蓄水位地
震工况
13.5
4.5
4.5
15.2
200
2
0.8
1.5
设计 50 年一遇 洪水
15.29
5.29
5.29
22.8
200
2
0.8
0.7
校核 1000 年一 遇洪水
16.23
6.23
6.23
15.2
200
2
0.8
0.4
1.2.2 加固前坝顶高程复核
各坝坝顶高程计算成果见表 1.2.2.1～2
表：
表 2.4.1.2
加固后马尾坝渗流计算成果表
坝别
计算工况
设计洪水为 15.29m
校核水位 16.23m
出逸点高程（m）
马尾副 坝
坝体出逸比降 坝基出逸比降
渗流量
14.18 0.07 0.03 25.3
14.18 0.16 0.04 48.5
学海无涯 注：表中渗流量单位为 10-5m3/(s.m)。
砼护坡厚度计算成果表
单位：m
正常工况 设计工况 校核工况
备注
主坝
0.063
0.113
0.063
2.坝坡渗流及稳定分析
2.1 计算原理和方法
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－XXXX），坝体抗滑稳定复核采
用简化毕肖普法。稳定渗流期应用有效应力法计算，施工期和库水位降落期
应同时用有效应力法和总应力法，以较小的安全系数为准。
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表 1.3.2.2
项
目
水位(m) 累积概率爬高 R(m) 风壅水面高度 e(m) 安全加高 A(m) 坝顶超高 y(m) 坝顶高程(m)
西营副坝加固后坝顶高程计算成果表
正常蓄水位 设计 50 年一 校核 1000 年
地震工况
遇洪水
一遇洪水
13.50
15.29
16.23
0.512
0.857
0.490
8.46
校核 1000 年一
遇洪水
16.23 14.23
9.4
15.2
866
0.7
0.9
1.5
22.8
866
0.7
0.9
0.7
15.2
866
0.7
0.9
0.4
表 1.2.1.2
西营副坝加固前波浪护坡计算参数表
计算工况
水位（m） 坝前水深
平均水深 h （m）
风速 Vw （m/s)
吹程（m）边坡 m 糙率 K△ 超高（m）
1.3 加固后波浪护坡的计算
1.3.1 计算参数
各大坝上游护坡加固后计算参数见表 1.3.1.1～3。
表 1.2.1.1
主坝加固后波浪护坡计算参数表
计算工况
水位（m）
坝前水深 （m）
平均水深 h （m）
风速 Vw （m/s)
吹程（m）边坡 m 糙率 K△ 超高（m）
正常蓄水位地
震工况
13.5
11.5
14.823
17.041
17.226
从表 1.3.2.3 可以看出，校核工况下二副坝坝顶高程最大，所以坝顶高 程取 17.226m，小于加固后坝顶高程 17.30m，满足现行规范的要求。
1.3.3 护坡计算
西坑水库各大坝均采用砼护坡加固，面板厚度 t 按下式计算：
t = 0.07hp 3
Lm b
w c − w
2.75
3.00
3.13
主坝 坝体出逸比降
0.09
0.10
0.94
(0+175) 坝基出逸比降
0.01
0.01
0.21
渗流量
139
187
214
注：表中渗流量单位为 10-5m3/(s.m)。
主坝渗流出口均落在反滤体上游面。
马尾副坝在正常水位（13.50）时，水位低于坝基高程（14.30），不存在
渗流安全问题；在设计水位（15.29）和校核水位（16.23）时，计算成果见下
b——土条宽度；
c' 、 ' ——土条底面的有效应力抗剪强度指标；
Mc——水平地震惯性力对圆心的力矩；
R——圆弧半径。
静力计算时，地震惯性力应等于零。若采用总应法，孔隙压力 u=0，其
相应的抗剪强度指标采用总应力强度指标。坝体土条条块重量及孔隙压力的
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计算等均应按《碾压式土石坝设计规范》（SL274－XXXX）附录 D.2.3 执行。
表 1.2.2.1 项
水位(m)
主坝加固前坝顶高程计算成果表
目
正常蓄水位 设计 50 年一 校核 1000 年
地震工况
遇洪水
一遇洪水
13.5
15.29
16.23
累积概率爬高 R(m) 风壅水面高度 e(m) 安全加高 A(m) 坝顶超高 y(m) 坝顶高程(m)
0.759 0.003 1.5 2.262 15.762
2.3 计算断面选择和计算参数选取
本次设计根据坝体高度、长度、地质条件的不同，主坝选择了两个计算 断面，两个副坝各选择了一个计算断面，总 4 个断面进行渗流和抗滑稳定计 算复核。各土层地质参取均采用地质报告成果，详见表 2.4.2.1。
2.4 计算结果及分析
2.4.1 渗流计算
渗流计算采用河海大学工程力学研究所编写的“水工结构有限元分析系统 Autobank v5.5(网络版)”进行，计算方法采用有限元法。主坝渗流出逸坡降、 渗流量计算成果见表：
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1 坝顶高程及护坡计算
根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-XXXX），坝顶高程等于水库静 水位与坝顶超高之和，应分别按以下运用条件计算，取其最大值：①正常蓄 水位加正常运用条件的坝顶超高；②设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高； ③校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。考虑坝前水深、风区长度、坝坡 等因素的不同，分别计算安全加固前后主坝及一、二、三副坝的坝顶高程。
1.245 0.006 0.7 1.951 17.241
0.753 0.003 0.4 1.155 17.385
备注
从表 1.2.2.1 可以看出，校核工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程 取 17.39m，小于现状防浪墙顶高程 17.41~17.63m ，现坝顶高程满足现行规
范的要求。
表 1.2.2.2
风速 Vw （m/s)
吹程（m）边坡 m 糙率 K△ 超高（m）
正常蓄水位地
震工况
13.5
4.5
4.5
15.2
200
2.5
0.9
1.5
设计 50 年一遇
洪水
15.29
5.29
5.29
22.8
200
2.5
0.9
0.7
校核 1000 年一 遇洪水
16.23
6.23
6.23
15.2
200
2.5
0.9
0.4
各大坝计算采用的参数见表 1.2.1.1～2。
学海无涯
表 1.2.1.1
主坝加固前波浪护坡计算参数表
计算工况
水位（m）
坝前水深 （m）
平均水深 h （m）
风速 Vw （m/s)
吹程（m）边坡 m 糙率 K△ 超高（m）
正常蓄水位地
震工况
13.5
11.5
8.12
设计 50 年一遇
洪水
15.29 13.29
0.002
0.003
0.001
1.5
0.7
0.4
2.014
1.56
0.891
15.514
16.85
17.121
备注
从表 1.3.2.2 可以看出，校核工况下一副坝坝顶高程最大，所以坝顶高
程取 17.121m，小于加固后坝顶高程 17.20m，满足现行规范的要求。
表 1.3.2.3 项
水位(m)
马尾副坝加固后坝顶高程计算成果表
0.9
0.7
校核 1000 年一 遇洪水
16.23
8.23
8.23
15.2
330
2.5
0.9
0.4
1.3.2 加固后坝顶高程复核
各坝坝顶高程计算成果见表 1.3.2.1～3
表 1.3.2.1
项
目
水位(m) 累积概率爬高 R(m) 风壅水面高度 e(m) 安全加高 A(m) 坝顶超高 y(m) 坝顶高程(m)
主坝加固后坝顶高程计算成果表
正常蓄水位 设计 50 年一 校核 1000 年
地震工况
遇洪水
一遇洪水
13.5
15.29
16.23
0.759
1.774
1.068
0.003
0.007
0.003
1.5
0.7
0.4
2.262
百度文库
2.48
1.47
15.762
17.77
17.70
备注
从表 1.3.2.1 可以看出，设计工况下主坝坝顶高程最大，所以坝顶高程 取 17.70m，小于加固后防浪墙顶高程 17.80m，满足现行规范的要求。
m2 +1 m
式中η——系数，对整体式大块面板取 1.0，对装配式护面板取 1.1；
hp——累积频率为 1%的波高，m；
b——沿坝坡向板长，m；
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ρc——板的密度，t/m3， Lm——平均波长。 根据新疆水利水电程序集中《波浪护坡计算程序 K—5》的计算结果，各
坝砼护坡面板厚度见下表：
表 1.3.3.1