围堰稳定性计算
土石防水围堰计算书
土石防水围堰计算书计算依据：1、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-20072、《海港水文规范》JTJ 213-98中华人民共和国交通部发布3、《碾压式土石坝设计规范》DLT 5395-2007一、基本参数围堰顶部宽度B(m)： 5 围堰土堤高度H(m)：7围堰外侧水深hw(m)： 6 围堰内侧坡角α(°)：33.69 围堰外侧坡角β(°)：26.57 围堰顶部均布荷载q(kN/m2)：20围堰底面地基土类型：粉砂基础底面与地基土之间的摩擦系数μ：0.3波浪力对围堰产生的倾覆力矩910.46 波浪力P WF(kN/m)：104.67M WF(kN*m)：填土名称页岩土填土的重度γ(kN/m3) 21填土的内摩擦角φ(°)25 填土的粘聚力c(kPa) 15 计算简图土和块石防水围堰_剖面图二、围堰土堤稳定性计算1、围堰土堤边坡按直线滑动法验算稳定性土和块石防水围堰_直线滑动面法受力简图K min1=(W1×cosα1×tanφ+c×L1)/(W1*sinα1)=(555.11×cos22.69°×tan25.00° ＋15.00×17.41)/(555.11×sin22.69°)=2.34≥1.25K min2=(W2×cosα2×tanφ+c×L2)/(W2×sinα2)=(674.28×cos17.57°×tan25.00°＋15.00×20.98)/(674.28×sin17.57°)=3.02≥1.25其中：W i--滑动面上的土体重和围堰顶所受荷载，kN；满足要求！2、围堰土堤抗倾覆稳定验算土和块石防水围堰_抗倾覆验算受力简图围堰土堤重和顶部所受荷载：W=γ×H(2B+H×ctgα+H×ctgβ)/2+q×B=21.00×7.00×(2×5.00+7.00×ctg33.69°+7.00×ctg26.57°)/2+20.00×5.00=2635.53kNk0=(W×b+ E y×a)/( E x×h+M WF+M others)=(2635.53×14.04＋359.92×16.83)/(180.00×2.00＋910.46)=33.89≥1.30满足要求！3、围堰土堤抗整体滑动稳定验算k c=μ×∑Pi/∑Ti=(0.30×2995.45)/(180.00+104.67)=3.16≥1.30其中：∑Pi--围堰土堤对地基土层的竖向作用力总和，kN；∑Ti--围堰土堤各水平力总和，kN；满足要求！三、围堰土堤断面抗剪强度计算土和块石围堰的抗剪切能力来自土体断面上的摩擦力，其强度为Hγμ应大于剪应力：围堰填土土面间的摩擦系数：μ=tanφ= tan25.00°=0.47抗剪切强度：Hγμ=7.00×21.00×0.47=68.55kN/m2剪应力：τ=3/2(H2/2/B)= 3H2/4/B =3×7.002/4/5.00=7.35kN/m2Hγμ=68.55kN/m2≥3H2/4/B=7.35kN/m2满足要求！。
实例分析长江大桥基底围堰稳定性
实例分析长江大桥基底围堰稳定性桥梁工程中，特别是大型桥梁的许多结构，如桥梁基础、墩台等，一部分位于河流、湖泊或海洋中。
如果基础底面离水底不深，可在水中修筑基坑，施工方法是先在将要开挖的基坑周围建一道挡水围堰，把围堰内的水排干，然后再开挖基坑和支护，修筑构造物。
围堰的类型主要有土石围堰、钢筋混凝土围堰、混凝土围堰等。
在进行围堰施工前，进行稳定性和抗滑性分析是必不可少的工作。
1、工程概况重庆是某长江大桥为双塔悬索桥，其中东桥塔基础围堰采用哑铃型、混凝土围堰与双壁钢围堰相结合的结构形式。
混凝土围堰高6m，厚度为 2.3m，内径24m，外径28.6m。
钢围堰为独立的两个圆形结构，内径为25m，外径为28m，壁厚1.5m，高为22.9m。
分4个节段.平面等分为12块，每层设置9个隔舱。
见图1-1。
图1-1 围堰立面图在围堰施工过程中发现，下游侧围堰基底岩石完整性较好，无明显渗水现象。
为防止基坑开挖破坏混凝土围堰基础，以及混凝土围堰嵌岩后与岩石结合的密实、稳定性，混凝土围堰基底嵌入岩石150～300cm。
同时下游侧围堰封底混凝土充分利用基底岩石，形成封底混凝土与基底岩石组合的封底结构。
由于混凝土围堰嵌入不透水基岩上，因此，围堰结构主要承担径向水压力作用。
考虑到封底混凝土实际浇筑方量减少，使得围堰自重降低，同时，封底混凝土未能和围堰壁混凝土形成整体，因此，在水压力作用下混凝土围堰壁相对于基岩的整体抗滑稳定性可能降低。
本文针对桥位处水文、地勘资料，结合根据现场勘测，主要分析东塔基础混凝土围堰壁抗滑稳定性。
2、计算方法及模型依据勘测资料得到的岩石类别（单轴饱和抗压强度）、岩体裂隙发育程度、参考岩体完整性等参数按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）给定大桥总体设计参数建议值，见表2-1。
表2-1基础设计参数建议值表岩土名称素填土砂卵石砂岩砂质泥岩重度（kN/m3）20* 22* 24.9 25.6自然抗压强度（MPa）32.9 11.8饱和抗压强度（MPa）23.7 7.3地基基本承载力（kPa）100 400 2000 800内摩擦角φ（ο）25（综合）41.4 32.4内聚力C（kPa）1830 670弹性模量（MPa）3483 1378变性模量（MPa）3912 996泊松比μ 0.13 0.38抗拉強度（kPa）470 160基底摩擦系数0.30 0.40 0.50 0.45如前所述，实际施工中围堰混凝土未能和封底混凝土形成整体，在水压力作用下，可能导致围堰壁结构混凝土与基岩接触面发生滑动失稳，进而引起围堰内渗水，严重的可能导致围堰整体滑移。
围堰方案
本工程新建驳岸前沿线长度为899m。
驳岸采用L型砼挡墙结构，墙高2.4m，底宽2.5m，基础采用250*250预制方桩，桩长为8、9m，前排桩间距1m, 后排桩间距1.2m，桥一、桥桩长为7m。
根据现场具体情况，为了便于新建驳岸工程的施工，拟采用砂袋围堰，针对砂袋围堰施工特编制此施工方案，施工时严格按照方案各项要求执行。
二、砂袋围堰设计构想围堰的横断面设计，考虑到围堰顶完成后需作为施工阶段的临时便道，故围堰设计宽度为3.5米，滴水湖常年水位标高2. 5~2. 8米，根据现场实测，确定围堰平均标高为3.5米。
考虑叠包时入淤泥厚度0. 3米左右，同时考虑完成后的沉降，再加上滴水湖水域广，东南大风时浪比较高，所以设计叠包高度为最高潮水面以上0.7米设防。
围堰总高度为3米;底宽采用15米，围堰顶宽3.5米。
砂袋围堰分层填筑，共三层。
底层高度1. 2米(预计沉入淤泥内)，中间层高度为1米，顶层高度为0.8米。
砂袋长度根据现场实际情况确定(围堰全长约850)。
为确保围堰的止水性能，围堰迎水面须满铺止水薄膜，薄膜用小砂袋压紧，每隔一层设小砂袋压紧，间距为1. 5m一处，小砂袋尺寸为50*30*20cm。
考虑到新驳岸底面与现有湖底面有一定高差，新驳岸施工时放坡作业面需增大。
所以设计围堰与新驳岸距离为15米，以保证驳岸施工时的放坡作业面与围堰的安全稳固性。
围堰断面面积(平面图、断面图附后)三、围堰参数计算3.1、渗径长度计算计算公式：v=k•i式中：k——渗透系数，cm/s；v=q/A,渗流速度，cm/s；i=h/L,水力梯度；q——单位时间渗流量，cm3/s；A——垂直渗流方向的横截面积cm2；h——水位差，cm；L——渗径长度，cm。
经查询：k=1*10-4，q=1.3cm3/s，A=4*104，h=300cm，（考虑湖底淤泥）V=q/A=0.33*10-4，i=v/k=0.33,L=h/i=9090cm≈10m。
某围堰受力计算书
七、围堰受力计算（一）已知条件1、计算中根据实际情况取施工最高水位+1.0m。
2、钢板桩顶标高：+2m,承台设计顶标高：-2.0m，底标高：-4.0m。
3、3＃、4＃墩承台尺寸为7.0m×15.0m×2.0m承台的顶标高为-2.000米，底标高为-4.000米。
经过实测目前海河水的水面高程为+0.937米。
3＃墩河床底标高最大为-3.063m，最小为-3.363m；淤泥底标高为-9.450米，淤泥层的厚度为（6.1～6.4）m；4＃墩河床底标高为（-4.565m～-5.065）m，淤泥底标高为-11.5米，淤泥层的厚度为（6.4～6.9）m。
淤泥层的承载力特征值，压缩模量。
4、拉森Ⅳ型钢板桩技术参数为：截面尺寸为：宽度＝400mm；高度＝155mm；每延米重量77.7Kg；截面矩W＝2037cm35、现场实测和地质报告结合后水文地质情况（选用9＃墩处）见图1。
图1：水文地质情况图在19m范围内进行加权平均后得出：γ＝16.3 ；C＝14.4KPa；φ＝9.8°。
主动土压力系数：被动土压力系数：（二）计算内容1．内支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑的间距，根据拉森Ⅳ型钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度：r:平均值，取16.3h1=1.11h=3.14mh2=0.88h=2.49mh3=0.77h=2.18m根据具体情况，确定采用的立面布置形式如下图所示整体平面布置见总平面布置图2．支撑内力计算按简支梁计算（利用等值梁法进行计算），假定横梁承受相邻两跨各半跨上的水压力：：所求横梁支点承受的土压力；D：横梁支点到板状顶的距离；：横梁支点到上一支点的跨度；：横梁支点到下一支点的跨度；其中封底混凝土也做为一道支撑考虑p1=15.6p2=111.2Kp3=86.68 （封底混凝土）3．钢板桩入土深度（用盾恩近似法进行计算）计算简图如下由上图知：MR的斜率：DB板桩上的荷载GDB’N’一半传到D点，另一半传至土压力MR’B’；由式：知：X＝6.4m根据入土部分的固定点，在P点的作用点O，距坑底的距离为：。
钢板桩深基坑围堰内力计算与稳定性分析
岩土体参数取值见表1，H型钢采用Q235钢材。
表1岩土体参数取值
3基坑围堰内力计算与稳定性分析
3.1钢板桩围堰计算简图
该剖面位于一期围堰的最西侧，为船闸上闸首位置。该剖面特点为围堰外部为河道较深位置，因此围堰内地面高程略高于围堰外高程，因此相对安全性较高。为安全起见，取围堰内外高程一致。围堰典型断面图如图1所示，计算钻孔取ZK2-7，围堰外水位取度汛水位2.80m。
抗滑移稳定性验算：抗滑安全系数为Kh = 4.240:
满足规范要求，Kh≥1.2。
4结语
（1）本文基坑围堰设置了三道支撑，而且入土深度都较深，究其原因，随着汛期围堰水位的变化，作用在钢板桩上的水土压力不确定，且变化较大；对基坑围堰结构的强度和变形有显著影响。因此为了确保安全，故在弯矩和变形较大处设共设置三道拉杆支撑，嵌固深向位移，两边约束（x）方向位移。
⑦通过钝化开挖处的单元来模拟开挖过程。
基坑围堰的整体变形图如图4所示。于第一排钢板桩桩顶处产生最大位移，其最大变形量为59.71mm。
图4基坑围堰整体位移云图
当基坑比较深时，为了减少支护桩的弯矩，故在双排钢板桩之间设置三道锚杆内支撑。目前对对支撑结构的计算方法很多，一般有等值梁法（连续梁法）；支撑荷载的1/2分担法；逐层开挖支撑力不变法；有限元法等[8]。本文采用第四种方法建立模型，并进行二维数值模拟。钢板桩弯矩图如图5所示。由图可知，每延米钢板桩最大弯矩为127.31kN·m。
摘要：以广州市区某处两水闸交汇处基坑围堰为研究背景，重点分析研究了滨海地区超深软土地质条件下的围堰超深基坑工程。对该围堰基坑工程在开挖、施工、回填等不同工况下钢板桩支撑的位移和内力，并对该结构进行了整体稳定性和安全性分析，为设计提供了可靠保证和有力支撑。
稳定性计算
1、围堰断面边坡安全稳定校核
由于收纳区围堰分为两种，取其中稳定性最差的边坡比为1：1边坡进行安全稳定校核。
（1）、土层参数：围堰采用分层堆积土堤，土质与现场天然土质接近，故计算时采用的是淤泥质土（夹细砂）的力学指标：
（2）、计算围堰的容许高度H，并判断围堰边坡的稳定状态。
根据洛巴索夫的土坡稳定计算图，查得稳定系数N=0.10
由N=C/γH
可得H=10.9/（0.1*16.8）=6.5m〉3m，故判断围堰坡比为1：1的边坡是稳定的。
洛巴索夫的土坡稳定计算图
2、围堰地基承载力校核
鉴于外纳区所在地存在较多积水区域，计算时选用淤泥质土（夹细砂）的力学指标进行，计算时以满载时荷载：
（1）地基承载力：P=γH=16.8*3=50.4Kpa
（2）淤泥质土的设计允许承载力[P]=60 Kpa～90 Kpa
实际作用满载时的荷载P=50.4 Kpa
[P]=60 Kpa～90 Kpa>1.1*P=50.4*1.1=55.44 Kpa，满足要求。
土石围堰计算书
土石防水围堰计算书计算依据：1、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-20072、《海港水文规范》JTG 213-98中华人民共和国交通部发布3、《碾压式土石坝设计规范》DLT 5395-2007一、基本参数：二、围堰土堤稳定性验算：1、围堰土堤边坡按直线滑动法验算稳定性K min1=(W1×cosα1×tanφ+c×L1)/(W1×sinα1)=（322×0.95×0.36+12×16.27）/（322×0.31）=3.06＞1.25（安全系数）K min2=(W2×cosα2×tanφ+c×L2)/(W2×sinα2)=（552.95×0.98×0.36+12×15.78）/（552.95×0.19）=3.66＞1.25（安全系数）其中：W1--滑动面上的土体重和围堰顶所受荷载（滑移土层重量+围堰顶部荷载）。
故满足要求！三、围堰土堤抗倾覆稳定验算：由于此围堰由老驳岸和土堤组合而成，故不需要验算其抗倾覆稳定性。
四、围堰土堤整体滑移稳定验算：K C=μ×∑Pi/∑Ti=0.3×899.38/10×4.8=5.62＞1.3（安全系数）其中∑Pi为围堰土堤对地基土层的竖向作用力总和∑Ti为围堰土堤各水平力总和。
满足要求！五、围堰土堤断面抗剪强度计算：土和块石围堰的抗剪切能力来自于土体断面上的摩擦力，其强度为H γμ1应大于剪应力：围堰填土土面间的摩擦系数：μ1=tanφ=0.36剪切力强度：Hγμ1=5×14.9×0.36=26.82KN/㎡剪应力：T=3/2（H2 /2/B）=2.34KN/㎡Hγμ1＞T，故满足要求。
围堰边坡稳定渗流计算书
目录1.计算总说明............................... ..................... .. (2)2.设计基本资料...................... ..................... . (3)3.计算过程 (4)4.计算结果分析与结论...................... ..................... . (5)1、计算总说明1.1 计算目的与要求施工单位对充（吹）填砂取样实验，充（吹）填砂的内摩擦角与原设计计算采用的数值有差异，需用施工单位现场的实验数值对围堰边坡稳定计算进行复核。
根据充（吹）填砂施工单位实验数值，充（吹）填砂采用水下摩擦角16°，水上摩擦角20°进行边坡稳定复核。
由于东、西岸围堰设计断面一致，基础均为中、粗砂，可以采用东、西岸围堰最大断面进行复核，即东岸围堰6-6断面。
1.2 主要计算原则和方法从受力性能上说，袋装砂实质上是一种加筋土坝。
计算采用瑞典圆弧法。
计算采用北京理正边坡稳定分析软件6.0版，边坡稳定分析采用凝聚力C p 模型计算。
p C式中，C p ——拟凝聚力，R f ——单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材的极限抗拉强度；S y——土工合成材料层间距；K p——被动土压力系数。
单位厚度土工合成材料试样（纵向）中筋材的极限抗拉强度为30kn。
施工时，根据实际水位，水上土工合成材料层间距为0.7m，水下土工合成材料层间距0.5m，为简化计算，水上、水下土工合成材料层间距均按0.7m计。
砂的内摩擦角水上水下统一按16度计。
C p=30*1.33/2*0.7=28.5kpa。
1.3 主要计算内容根据GB50286-2013《堤防工程设计规范》，抗滑稳定计算分为正常运用条件和非常运用条件。
正常运用条件计算工况如下：1）临水侧为设计洪水位和防洪高水位，稳定渗流期的背水侧堤坡的稳定；2）设计洪水位和防洪高水位骤降期，临水侧堤坡的稳定。
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围堰稳定性计算
本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高37.5m，故假定水位标高达到37.5m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的作用力。
一、参数信息:
条分方法：瑞典条分法；
坝高高程36m，坝顶宽7m，坝坡为1:3；
填筑土料为中粉质壤土，土料指标为：φ=20.1，c=15kpa，湿重度γm=19.5kn/m³，浮重度γ' =10.5kn/m³，饱和重度γsat=20.5kn/m³。
由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载
二、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：
1、土条自重，
2、作用于土条弧面上的法向反力，
3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。
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，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。
示意图
三、计算公式:
K=(∑W i2cosa i tgФi+∑C i l i/b)/∑W i1sina i
式子中：
K --土坡稳定安全系数；
c i --土层的粘聚力；
l i--第i条土条的圆弧长度；
γ --土层的计算重度；
θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角；
φi --土层的内摩擦角；
b i --第i条土的宽度；
h i --第i条土的平均高度；
h1i --第i条土水位以上的高度；
h2i --第i条土水位以下的高度；
γ' --第i条土的平均重度的浮重度；
q --第i条土条土上的均布荷载；
四、稳定计算
根据上述原理按一定比例画出坝体横剖面图，采用列表的方法进行计算
1、按一定比例绘出坝体横剖面图。
2、确定危险滑弧圆心的范围，详图附后。
3、心o1的铅垂线作为0号土条的中线，向左右两侧量取土条，以左的编号为1，2，
3，4，5；以右的编号为-1，-2，各土条的sina i和cosa i值填入计算表中。
4、量出个土条中心线的各种土体高度h1，h2，等公式所需条件。
5、计算各土条的重量。
计算：tanφ=tan20.1°=0.3819；弧长∑l i=πR/180×θ=3.14×36.5÷180×54=34.383m。
6、将有关数据代入公式计算，求坝坡的稳定安全系数为。
稳定分析计算表
K=(∑W i2cosa i tgФi+∑C i l i/b)/∑W i1sina i
=1.214
由此可得K=1.214＜规范要求安全系数1.3。
经计算边坡为1:3的围堰不符合设计安全稳定性的要求。
个水闸工程的围堰是在河道里施工，河床是淤泥土，围堰顶部与底部都是4M，围堰内部用粘土填充，围堰高度自河道底部起为5M，围堰结构是俩侧打钢管，钢管距离为1M，钢管入河底4M，钢管长度为5+4=9M。
钢管内侧安放竹篱板，板面铺土工布，俩侧钢管用φ22钢筋对拉，对拉钢筋自河底起中距为1M，共五道对拉钢筋,围堰完毕后内外水位差为2M。
请问这种水中围堰的稳定性如何计算？地基稳定性如何计算？。