不透水地基上均质土石坝的渗流计算

不透水地基上均质土石坝的渗流计算

以下游有水而无排水设备的情况为例。

计算时将土坝剖面分为上游楔形体,中间段和下游楔形体三段,如图1所示。

图1不透水地基上均质坝的渗流计算图

为了简化计算,根据电拟实验的结果,上游楔形体AMF 可用高度为H 1,宽度为1H L λ=∆的等效矩形代替,λ值由下式计算:

1

211+=m m λ (1) 式中 1m ——上游坝面的边坡系数,如为变坡则取平均值。

这样就将上游面为坡面的渗流转换为上游面为铅直面的土石坝渗流问题。对所讨论情况的渗流计算可分两段进行,即坝身段(EOB”B ')及下游楔形体段(B’B”N ),见图1(a)。

按式(1)得通过坝身段的渗流量为:

L a H H K q '

+-=2)(2

02211 (2) 式中 0a ——浸润线出逸点在下游水面以上高度；

K ——坝身土壤渗透系数；

H 1——上游水深；

H 2——下游水深；

L '——见图1。

通过下游楔形体的渗流量,可分下游水位以上及以下两部分计算,见图1(b)。

根据试验研究认为，下游水位以上的坝身段与楔形体段以1：0.5的等势线为分界面，下游水位

以下部分以铅直面作为分界面，与实际情况更相近，则通过下游楔形体上部的渗流量'2q 为：

()⎰+=+='0020225.05.0a m a

K dy y m y K q (3)

通过下游楔形体下部的渗流量"

2q 为 222022

0221)5.0(m H m a m H a K q +++=" （4）

通过下游楔形体的总渗流量为2q :

)1(5.02

0220222H a a H m a K q q q m +++="+'= （5） 式中 ()

2225.02+=m m a m 根据水流连续条件,q q q ==21 ,并联立式(2)、式(5)两式,就可求出两个未知数渗流量q 和逸出点高度0a 。

浸润线由式(4)确定。上游坝面附近的浸润线需作适当修正:自A 点作与坝坡AM 正交的平滑曲线,曲线下端与计算求得的浸润线相切于A’点。

当下游无水时,以上各式中的H 2=O ；当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝体浸润线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同。

有褥垫排水的均质坝 和有棱体排水的均质坝渗流计算公式。

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