淤地坝、拦沙坝、拦渣堤(坝、堰)以及挡渣墙等水土保持工程稳定计算
《土石坝稳定计算》课件
坝体稳定分析
1 土石坝的稳定性分析基本步骤
确定边坡稳定分析的范围、选择合适的界面、进行边坡稳定性计算等。
2 安全系数计算方法
包括强度折减法、极限平衡法等。Βιβλιοθήκη 滑坡分析1 滑坡的定义
土石坝边坡发生破坏并形成滑动面的现象。
2 滑坡的危害
可能导致土石坝倒塌、水库崩溃，对下游人员和设施造成严重威胁。
确保工程安全可靠。
参考文献
• [1] XXX. 土石坝稳定性分析方法研究[J]. 中国水利，2015(25): 62-65. • [2] YYY. 大坝工程设计原理[M]. 北京: 人民交通出版社, 2014.
《土石坝稳定计算》PPT课件
# 土石坝稳定计算 ## 简介 - 土石坝的定义：土石材料构筑而成的阻水性排水性水利建筑物。 - 土石坝的重要性：用于调节水库水位、防洪控灾、发电和供水等。
稳定性分析基础
1 作用在土石坝上的力
重力、水力、风力、地震力等外力会影响土石坝的稳定性。
2 土石坝的稳定性分析常用方法
3 滑坡稳定分析方法
包括判据法、分析法等。
渗流分析
1 渗流的定义
水分经过土石坝内部或 周围环境的过程。
2 渗流分析方法
包括理论解析法、数值 模拟法等。
3 渗流对土石坝稳定
性的影响
渗流会引起坝体的变形、 边坡的稳定性降低等问 题。
结论
1 土石坝稳定性分析是工程设计中的重要环节，需要综合考虑各种力的作用和地质条件，
水利工程常用计算公式
水利专业常用计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B0δεm（2gH3）1/2式中：m—堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u＝Q＝K＝A3△x=f1112 22i-i 2g2g⎭⎝⎭⎝式中：△x——流段长度（m）；g——重力加速度（m/s2）；h 1、h2——分别为流段上游和下游断面的水深（m）；v 1、v2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s）；a 1、a2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）；n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）； A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）； 4、各项水头损失的计算如下： （1）沿程水头损失的计算公式为（25（1（2（3（4（5 （66式中：h a —计算断面处的大气压强水柱高（m ）； H v —水的气化压强水柱高（m ） 最小淹没深度S ，可按下式估算：式中：0γF —吼道断面的水流弗劳德数，000gh /V F =γ。
虹吸的发动与断流宜选用以下的几种装置和方法来实现： （1）用真空泵抽气发动，可根据设计条件和工况做设备选型； （2）自发动；（3）水力真空装置； （4）水箱抽气装置。
断流装置常采用真空破坏阀。
在已知h B 、a 值时，真空破坏时的瞬间最大进气量可按下式估算： 式中：μ—真空破坏阀系统的流量系数；a ω—真空破坏阀的断面面积（㎡）；a ρρ、—分别为水河空气的密度。
7、水库蓄水容积 1、总库容估算公式（1V B L H K （2V A K 2V ho F C 水库为不完全年调节C=O.2~0.4 水库为完全年调节C=O.5~1 水库为不完全多年调节C=l~1.3 水库为完全多年调节C=1.3~1.5 3、水库灌溉放水流量估算公式：Q=CA Q —最大灌溉放水流量，m3/s 。
水利部印发《黄土高原地区水土保持淤地坝工程建设管理办法》
水利部印发《黄土高原地区水土保持淤地坝工程建设管理办法》文章属性•【制定机关】水利部•【公布日期】2013.11.20•【文号】水保〔2013〕444号•【施行日期】2013.11.20•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】失效•【主题分类】水土保持正文黄土高原地区水土保持淤地坝工程建设管理办法水保〔2013〕444号黄河水利委员会，陕西、内蒙古、河南、陕西、甘肃、宁夏、青海省（自治区）水利厅：为进一步加强和规范黄土高原地区水土保持淤地坝工程建设管理，保证工程建设质量，提高投资使用效益，根据国家发展改革委、水利部联合印发的《关于改进中央补助地方小型水利项目投资管理方式的通知》（发改农经〔2009〕1981号）和《水土保持工程建设管理办法》（发改农经〔2011〕1703号）的有关规定，我部修订了《黄土高原地区水土保持淤地坝工程建设管理暂行办法》（以下简称《管理办法》）。
现将修订后的《管理办法》印发给你们，请遵照执行。
在执行中如有问题和意见，请及时反馈我部水土保持司。
水利部2013年11月20日黄土高原地区水土保持淤地坝工程建设管理办法第一章总则第一条为加强和规范黄土高原地区水土保持淤地坝工程建设管理，根据国家发展改革委、水利部印发的《水土保持工程建设管理办法》(发改投资〔2011〕1703号)有关规定，结合淤地坝工程特点，制定本办法。
第二条本办法适用于中央预算内投资补助地方建设的淤地坝工程，其它投资渠道建设的淤地坝工程可参照执行。
第三条淤地坝工程建设以《黄土高原地区水土保持淤地坝规划》为指导，以黄河中游多沙粗沙区为重点，兼顾其他水土流失严重地区，坚持以小流域(片)为单元，建设骨干坝与中小型淤地坝合理配置的小流域坝系。
第四条淤地坝工程建设投入由中央，地方和受益区群众共同承担。
各地应按要求及时足额落实地方建设资金，并根据国家有关政策组织受益区群众投劳参与工程建设。
第五条淤地坝建设实行分级管理，各级水利部门按照职能分工，各负其责，密切配合，共同做好工程建设管理工作。
水利工程常用计算公式
水利专业常用计算公式一、枢纽建筑物计算1、进水闸进水流量计算：Q=B 0δεm （2gH 03）1/2式中：m —堰流流量系数ε—堰流侧收缩系数2、 明渠恒定均匀流的基本公式如下：流速公式：u ＝ RiC流量公式Q ＝Au ＝A RiC流量模数K ＝A RC式中：C —谢才系数，对于平方摩阻区宜按曼宁公式确定，即C ＝6/1n 1RR —水力半径（m ）；i —渠道纵坡；A —过水断面面积（m 2）；n —曼宁粗糙系数，其值按SL 18确定。
3、水电站引水渠道中的水流为缓流。
水面线以a1型壅水曲线和b1型落水曲线最为常见。
求解明渠恒定缓变流水面曲线，宜采用逐段试算法，对棱柱体和非棱柱渠道均可应用。
逐段试算法的基本公式为△x=f21112222i -i 2g v a h 2g v a h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+ 式中：△x ——流段长度（m ）；g ——重力加速度（m/s ²）；h 1、h 2——分别为流段上游和下游断面的水深（m ）；v 1、v 2——分别为流段上游和下游断面的平均流速（m/s ）；a 1、a 2——分别为流段上游和下游断面的动能修正系数；f i ——流段的平均水里坡降，一般可采用⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-2f 1f -f i i 21i 或⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆=3/4222224/312121f f v n R v n 21x h i R 式中：h f ——△x 段的水头损失（m ）； n 1、n 2——分别为上、下游断面的曼宁粗糙系数，当壁面条件相同时，则n 1=n 2=n ； R 1、R 2——分别为上、下游断面的水力半径（m ）；A 1、A 2——分别为上、下游断面的过水断面面积（㎡）；4、各项水头损失的计算如下：（1）沿程水头损失的计算公式为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+∆=3/4222223/412121f v n v n 2x h R R （2）渐变段的水头损失，当断面渐缩变化时，水头损失计算公式为：L f 2122c f c i g 2v g 2v f h h h -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+=ω 5、前池虹吸式进水口的设计公式（1）吼道断面的宽高比：b 0/h 0=1.5—2.5；（2）吼道中心半径与吼道高之比：r 0/h 0=1.5—2.5；（3）进口断面面积与吼道断面面积之比：A 1/A 0=2—2.5；（4）吼道断面面积与压力管道面积之比：A 0/A M =1—1.65；（5）吼道断面底部高程（b 点）在前池正常水位以上的超高值：△z=0.1m —0.2m ；（6）进口断面河吼道断面间的水平距离与其高度之比：l/P=0.7—0.9；6、最大负压值出现在吼道断面定点a 处，a 点的最大负压值按下式确定：γανp *w 20a h g 2h h -+++Z +∆Z =∑、B式中：Z —前池内正常水位与最低水位之间的高差（m ）；h 0—吼道断面高度（m ）；∑w h—从进水口断面至吼道断面间的水头损失（m ）； γ/p *—因法向加速度所产生的附加压强水头（m ）。
水土保持工程概预算方案
水土保持工程概预算方案一、绪论水土保持是指采取一定的措施对土地资源进行合理利用，防止水土流失，保护土地资源，维护生态平衡的一项综合性工程。
水土保持工程旨在减少或防止水土流失，保护植被，改善土地生产力及环境质量，对于地区的可持续发展和资源的长期利用具有重要意义。
为了实施水土保持工程，需要制定详细的概预算方案，包括工程项目、费用估算和工程措施等。
二、项目概况本次水土保持工程项目位于xx省xx市，总面积约为xxx公顷，主要包括山区和丘陵地带。
由于地形较为陡峭，植被薄弱，土地水土流失严重。
为了改善当地生态环境，提高土地资源的利用率，需要实施水土保持工程。
三、工程内容1.植被恢复针对植被覆盖率低的问题，计划引入适宜当地生长的植被种类，如树木、灌木等，采取定植和人工造林的方式，逐步恢复地表植被覆盖，减少水土流失。
2. 土地整治在土地崩塌和滑坡易发地段进行整治，采取加固措施，包括塑料网格铺设，石头加固等，以加强地表的稳定性，减少土壤流失。
3.水土保持设施建设在坡地和丘陵地带建设防护林带、排水沟、拦砂坝等水土保持设施，以减缓水土流失的速度，保护土地资源。
4.生态工程建设鼓励当地农户开展草本植物种植养殖业，提高土地的利用率，减少农业对土地的破坏，实现生态与经济效益的双赢。
四、预算费用估算1.植被恢复植被恢复工程分为植被种类筛选、苗木购置、人工造林、养护等环节。
预计总费用为xx万元。
2. 土地整治土地整治工程主要包括材料购置、施工费用等，预计总费用为xx万元。
3.水土保持设施建设水土保持设施建设主要包括设施材料购置、安装施工费用等，预计总费用为xx万元。
4.生态工程建设生态工程建设费用主要包括种植养殖费用、设备购置费用等，预计总费用为xx万元。
综合上述工程内容，预计本次水土保持工程总费用为xx万元。
五、工程实施计划1. 植被恢复工程在xx月进行植被种类筛选，xx月进行苗木购置和人工造林，xx月开始养护工作。
2. 土地整治工程在xx月进行土地整治材料采购，xx月进行施工工作。
水土保持工程概（估）算指导书
水土保持工程概（估）算指导书水土保持工程概（估）算指导书周丽丽2007．8．26目录第一篇水土保持工程概（估）算基本理论 (1)1 概算文件编制依据 (1)2 概算文件组成内容 (2)3 项目划分 (3)4 费用构成 (5)5 概算表格 (19)6 投资估算的编制 (23)第二篇工程水土保持方案估算编制 (24)1 项目区概况 (24)2 水土保持工程概况 (24)3 工程量 (24)4 独立费用 (24)5 费率 (24)6 人工工资 (24)7 材料预算价格 (24)8 水土保持设施补偿费 (28)9 设计内容及成果要求 (28)10 估算表格 (29)第一篇水土保持工程概（估）算基本理论1 概算文件编制依据1）国家和上级主管部门以及省、自治区、直辖市颁发的有关法令、制度、规定。
2）开发建设项目水土保持工程概算编制规定。
3）水土保持工程概算定额和有关部门颁发的定额。
4）开发建设项目水土保持工程设计文件及图纸。
5）有关合同、协议及资金筹措方案。
6）其他有关资料。
1．1 《开发建设项目水土保持工程设计概算编制规定》水总[2003]67号文第一章概述第二章项目划分第三章费用构成第四章编制方法及计算标准第五章概算表格第六章投资估算的编制为适应水土保持工程管理工作需要，满足水土保持工程设计和建设过程中各项工作要求，结合水土保持工程特点，将水土保持工程项目划分为水土保持工程费和水土保持设施补偿费两大部分，两大部分分别计算出总投资后，再汇总为水土保持工程总投资。
其中水土保持工程费划分为水土保持建筑工程、植物措施工程、临时工程和独立费用四部分，各部分又下设一、二、三级项目。
如拦渣工程、护坡工程、防洪工程、泥石流防治工程、土地整治工程、机械固沙工程、设备及安装工程、植物防护工程、植物恢复工程及绿化工程等。
根据水土保持法及其实施条例的规定，水土保持设施补偿费作为专项费用由地方财政征收，主要用于对损坏水土保持设施给予的一次性补偿。
淤地坝、拦沙坝、拦渣堤(坝、堰)以及挡渣墙等水土保持工程稳定计算
稳定计算D.0.1 对于淤地坝、拦沙坝、拦渣堤（坝、堰）以及挡渣墙等水土保持工程，应进行稳定计图D.0.2-2 改良圆弧滑动法计算简图图D.0.2-3摩根斯顿-普赖斯法（改进方法）计算简图0d )()(=⎰x x s x p ba（D.0.2-5）（D.0.2-6）)cos(d dQ cos sec sin sec )sin(d d d d )(αϕϕαϕααϕ-'-''+'--'⎥⎦⎤⎢⎣⎡+±=ee e e x c u q x V x W x p （D.0.2-7） ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-'-+-'=⎰ζζββαϕβαϕd d d )tan(exp )sec()(x a e e x s （D.0.2-8）⎰⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-'-=xa a e x s ζζζββαϕαββd d d )tan(exp )tan cos (sin )( （D.0.2-9）x h x M ba d d dQe e ⎰= （D.0.2-10） K c C '=e （D.0.2-11）K ϕϕ'='tan tan e（D.0.2-12） 式中：dx —土条宽度； dW —土条重量；q —坡顶外部的垂直荷载；M e —水平地震惯性力对土条底部中点的力矩；dQ 、dV —土条的水平和垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）； α—条块底面与水平面的夹角； β—土条侧面的合力与水平方向的夹角；h e —水平地震惯性力到土条底面中点的垂直距离。
土的抗剪强度指标可用三轴剪力仪测定，亦可用直剪仪测定。
采用的试验方法和强度指标按表D.0.2的规定进行，抗滑稳定计算时，可根据各种运用情况选用。
表D.0.2 土的强度指标0d )()()(=-⎰e b aM x x t x s x p注：根据试样在试验过程中的排水程度选用，排水较多时取小值。
2 当进行水坠坝施工期的坝坡整体稳定性计算时，坝体冲填土可按饱和土体采用差分法进行固结计算。
坝体稳定计算
初期坝的稳定计算考虑到初期坝的筑坝材料为堆石，为无粘性土材料，按照《碾压式土石坝设计规范》的规定，采用折线法计算初期坝坝坡的稳定安全系数。
由于初期坝的透水性强、浸润线的位置较低，且下游坝坡对坝体的稳定性起关键作用，故不计算坝体上游坡的稳定情况。
1） 计算工况按照相关设计《规范》的规定，计算工况应包括正常工况、洪水工况和特殊工况三种。
小河金矿尾矿库工程所在区域的地震设防烈度为6度，根据《抗震设计规范》的规定，可以不计算地震工况。
因初期坝的透水性很强，稳定计算中可以不考虑浸润线对下游坝坡的影响，因此设计只计算正常工况下的坝坡稳定性。
2） 计算参数参考其他工程的经验和业主提供的数据，初期坝的计算参数选取工程中最常用的总应力法计算参数，如表5-1所示。
表5-1 坝体稳定计算参数表3） 稳定计算：初期堆石坝材料的粘聚力为零，按照《碾压式土石坝设计规范》的规定，采用折线法进行初期坝坝坡的稳定计算，计算公式如下：ii i i2i i a n cos sin cos tg K θθθϕ∑∑==G G E E式中：En —抗滑力在水平方向投影的总合； Ea —滑动力在水平方向投影的总和；ϕ--各滑块的摩擦角；iGi—各滑块的重量；θ--各滑块滑动面的倾角。
i------------------------------------------------------------------------ 计算项目：小河初期堆石坝稳定------------------------------------------------------------------------ [计算简图][控制参数]:采用规范: 碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)计算工期: 稳定渗流期计算目标: 安全系数计算滑裂面形状: 折线形滑面不考虑地震[坡面信息]坡面线段数 5坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数1 34.000 17.000 02 2.000 0.000 03 30.000 15.000 04 4.000 0.000 05 52.000 -26.000 0[土层信息]坡面节点数 6编号 X(m) Y(m)0 0.000 0.000-1 34.000 17.000-2 36.000 17.000-3 66.000 32.000-4 70.000 32.000-5 122.000 6.000附加节点数 6编号 X(m) Y(m)1 -10.000 0.0002 -10.000 -3.0003 130.000 8.0004 130.000 -6.0005 64.000 -1.2506 64.000 -0.750不同土性区域数 2区号重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板? 强度增十字板羲? 强度增长系全孔压节点编号(kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa)长系数下值(kPa) 数水下值系数1 21.000 22.000 0.000 38.000 0.000 34.000 --- --- --- --- --- (0,-5,-4,-3,-2,-1,)2 22.000 23.000 0.000 38.000 0.000 38.000 --- --- --- --- --- (0,1,2,4,3,-5,)[计算条件]稳定计算目标: 自动搜索最危险滑面稳定分析方法: 简化Janbu法土条宽度(m): 1.000非线性方程求解容许误差: 0.00001方程求解允许的最大迭代次数: 50搜索有效滑面数: 100起始段夹角上限(度): 5起始段夹角下限(度): 45段长最小值(m): 10.667段长最大值(m): 21.333出口点起始x坐标(m): -32.000出口点结束x坐标(m): 66.000入口点起始x坐标(m): 0.000入口点结束x坐标(m): 122.000------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------滑动安全系数 = 1.563最危险滑裂面线段标号起始坐标(m,m) 终止坐标(m,m)1 (36.036,17.018) (53.827,25.751)2 (53.827,25.751) (66.001,32.000)经过试算，正常工况下初期坝坝坡的最小抗滑稳定安全系数为 1.563，大于《规范》规定的最小安全系数值[1.15].尾矿库坝体渗流稳定性分析各土层参数确定依据工勘提供的各土层参数，并结合选厂尾砂性能参数，本次新建尾矿库渗流稳定性分析选取参数如下：尾矿坝渗流分析（1）正常运行浸润线计算结果采用AutoBANK综合以上工况进行二维有限元模拟，坝体终高（+712m）正常水位按709m考虑。
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稳定计算
D.0.1 对于淤地坝、拦沙坝、拦渣堤（坝、堰）以及挡渣墙等水土保持工程，应进行稳定计
图D.0.2-2 改良圆弧滑动法计算简图
图D.0.2-3摩根斯顿-普赖斯法（改进方法）计算简图
0d )()(=⎰x x s x p b
a
（D.0.2-5）
（D.0.2-6）
)cos(d dQ cos sec sin sec )sin(d d d d )(αϕϕαϕααϕ-'-''+'--'⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡+±=e
e e e x c u q x V x W x p （D.0.2-7） ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-'-+-'=⎰ζζβ
βαϕβαϕd d d )tan(exp )sec()(x a e e x s （D.0.2-8）
⎰⎰⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+-'-=x
a a e x s ζζζβ
βαϕαββd d d )tan(exp )tan cos (sin )( （D.0.2-9）
x h x M b
a d d dQ
e e ⎰
= （D.0.2-10） K c C '
=e （D.0.2-11）
K ϕϕ'='tan tan e
（D.0.2-12） 式中：dx —土条宽度； dW —土条重量；
q —坡顶外部的垂直荷载；
M e —水平地震惯性力对土条底部中点的力矩；
dQ 、dV —土条的水平和垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）； α—条块底面与水平面的夹角； β—土条侧面的合力与水平方向的夹角；
h e —水平地震惯性力到土条底面中点的垂直距离。
土的抗剪强度指标可用三轴剪力仪测定，亦可用直剪仪测定。
采用的试验方法和强度指标按表D.0.2的规定进行，抗滑稳定计算时，可根据各种运用情况选用。
表D.0.2 土的强度指标
0d )()()(=-⎰
e b a
M x x t x s x p
注：根据试样在试验过程中的排水程度选用，排水较多时取小值。
2 当进行水坠坝施工期的坝坡整体稳定性计算时，坝体冲填土可按饱和土体采用差分法进行固结计算。
采用总应力法计算坝体含水量分布，采用有效应力法计算坝体孔隙水压力分。