土石坝计算
土石坝沉降计算的几个问题
75土石坝沉降计算的几个问题曹国利1 李治明1[摘 要] 介绍土石坝沉降的计算方法以及不同坝型土石坝沉降计算值与测值，并对土石坝沉降计算方法进行了讨论。
[关键词] 土石坝 面板堆石坝 沉降 计算《碾压式土石坝设计规范》(SDJ 218-1984)(以下简称《规范》)规定的沉降计算方法为单向压缩分层总和法，计算出的结果与实际沉降值有一定差别。
一般说来，硬土时计算值偏大，软土时则偏小；超固结土时计算值偏大，而正常固结软土时则偏小。
我国现行工业与民用建筑地基基础规范，对大量工业与民用建筑物的沉降的实测值和计算值进行了统计分析后，提出用分层总和法算得的沉降值应乘以一个与压缩模量E s 有关的经验系数。
而水工建筑物沉降计算尚在发展中，本文简要地介绍土石坝沉降计算的现状。
1. 土石坝沉降计算方法目前土石坝沉降计算方法大致有经验公式法、单向压缩分层总和法和数值解法(有限单元法)三类。
1.1 经验公式[ 3 ]1.1.1 劳顿(Lauden)和列斯特(Leest)公式S ∞＝0.001H 3/2 (1)式中：S ∞——堆石坝的最终沉降量(m)；H ——坝高(m)。
该公式是在分析1941～1962年建成的25座堆石坝沉降量的基础上得出的。
适用于计算坝高100m 以内的堆石坝运用期的最终沉降量。
1.1.2 顾慰慈公式646.1001496.0H S c = (2)tm nt KH S 1e-= (3)式中：S C ——堆石坝在施工中的沉降量(m)；S t ——堆石坝在运用第t 年后的沉降量(m)； H ——堆石坝坝高(m)；t ——计算堆石坝沉降量的年数，自堆石坝开始运用时算起(年)； K ——系数，与坝型有关，对于表面防渗型的堆石坝K ＝0.004331、 塑性斜墙堆石坝K ＝0.0098、塑性心墙堆石坝K ＝0.0161；n 、m ——指数，与坝型有关，对于表面防渗型的堆石坝n ＝1.2045、m ＝1.746，塑1 黄河水利委员会规划勘测设计研究院。
Geostudio关于土石坝计算工程问题
Geostudio关于土石坝计算工程问题一、目前大坝安全评价中经常用到Geo-studio软件计算大坝渗流稳定性、坝坡抗滑稳定。
1、渗流计算和坝坡稳定计算，计算参数如何选取？答：对于渗流计算，需要知道土层的渗透系数，现场取样，室内进行渗透试验可得到该参数；对于稳定性计算，需要得到土层抗剪强度参数（粘聚力，内摩擦角），现场取样，室内进行三轴试验可得到该参数。
2、渗流计算主要结果与分析答：通过渗流计算主要得到坝体内浸润线、坝体单宽渗流量和最大水力比降三个结果，通过分析这三个结果，对坝体渗流安全进行复核，验算大坝是否存在管涌和潜蚀可能性，同时得到坝内浸润线为坝坡稳定性计算提供水位边界条件参数。
3、坝坡抗滑稳定性计算主要工况答：稳定性计算分两大类三种工况，每一类计算工况下对应的坝坡抗滑稳定计算安全系数应符合相关规范要求，其中正常运行条件是指水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位的稳定渗流期，非常运用条件I是指校核洪水位有可能形成的稳定渗流情况，非常运用条件II是指地震工况（即抗震安全复核）。
二、目前水库大坝安全评价依托的规范是《水库大坝安全评价导则》1、《水库大坝安全评价导则》中说明的水库大坝安全评价内容答：工程质量评价、运行管理评价、防洪能力复核、渗流安全评价、结构安全评价、抗震安全评价、金属结构安全评价以及大坝安全综合评价。
三、Seep计算问题1、计算结果的等势线在浸润线以上还存在？答：因软件认为浸润线以上存在非饱和区，故存在等势线，修改方法，将图复制到visio中，取消组合，删除浸润线以上等势线即可，如下图所示。
2、单宽渗流量与设置的渗流线有关，该怎么设置渗流线合理？答：软件认为浸润线以上是非饱和区，也存在渗流和等势线水位，与实际不符合的，因此，渗流线绘制时应略高于浸润线即可，得到的单宽渗流量符合实际。
3、计算土石坝，浸润线不合理？答：检查上下游边界条件和土层参数，坝体内不透水料设置非饱和参数，得到浸润线较合理。
论述土石坝坝体应力计算
论述土石坝坝体应力计算在国内的高心墙堆石坝建设中，某堆石坝是第一座坝高大于150m的高坝工程，其大坝建设及运行性状对于国内其他高心墙堆石坝工程将有着重要的参考意义[1]。
为此，采用了变形和渗流耦合的平面有限元程序对某主坝坝体填筑、蓄水运行的全过程进行了仿真计算[2]，综合分析了某主坝的应力变形状况，并研究、分析了坝顶顺坝轴线纵向裂缝的成因。
一、计算模型由于某主坝轴线较长，坝体宽高比达到10：1，因此，采用二维有限元分析应该具有足够代表性。
计算分析选取大坝河床段的B-B断面作为分析断面，并按照坝体和坝基实际材料分区和材料性能[3]，对计算断面进行了有限元网格剖分。
计算断面网格及材料分类如图1所示，该有限元计算模型共包括2241个结点，1801个四边形等参单元（包括退化的三角形单元）。
为了保证水头模拟的精确性，心墙部位全部采用四边形单元。
计算使用的坐标系统为笛卡尔右手坐标系，x方向零点选取在坝轴线位置，以朝向下游方向为正向；y方向坐标则采用海拔高度，以竖直向上的方向为正向。
仿真计算分析遵循某主坝坝体实际的填筑、蓄水步骤，再现了坝体分级填筑、蓄水及多次水位升降的过程。
二、计算结果2.1 坝体变形图2所示为主坝填筑完成时坝体的水平位移（以朝向下游为正）和沉降（以向下为负）的分布情况。
由于心墙倾向下游，且填筑完成时坝体已经承受一定水位的库水压力作用，坝体填筑完成时最大沉降近2m，最大值位于心墙中上部及下游侧堆石区内。
同时，坝体内部大部分区域的水平变形均指向下游。
2000年底主坝坝体填筑完成，截止2006年10月中旬，枢纽已经运行近6年，经历了多次水位变动，其中包括265m高水位，较填筑完成时，坝体变形有了一定程度的发展。
由图3可见，在坝体自重、库水压力、固结、流变等多方面因素共同作用下，坝体内水平位移、竖直沉降均有所增加，坝体内最大沉降增大至约2.5m。
图4所示为计算断面283.0m高程视准线上下游侧两条视准线上控制点的计算水平、竖直位移发展趋势曲线与实测水平、竖直位移发展趋势曲线的对比。
土石坝浸润线计算
坝体渗流量 总渗流量
0 5 0.25 21 0 4.621595 37 8.4 2 2 4.621595 115.5399 115.5399
cm/s m cm/s m m m m m
X Y
-2.31 -1.63 0.394 3.775 10.82 14.59 22.03 30.82 40.96 52.46 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5
K0： T： K： H1： H2： h0： L： △L1： m1： m2： h'0： qd： q：
地基渗透系数 透水地基厚度 坝体渗透系数 坝前水深 坝后水深
褥垫始点垂线上至浸润线高（考虑渗透地基） 褥垫始点至游水位与坝坡交点垂线的水平距离
[m1/(2m1+1)]*H1 上游坝坡比1∶m1 下游坝坡比1∶m2
注：坐标原点为褥垫起始点(坝内 )(x轴向上游为正，y轴向上为正) 坝前水位至坝底距离 坝后水位至坝底距离 h0＝q/(K+K0/0.44) 褥垫起始点：褥垫在坝内最靠近上游点 复核： x=0时，y=1.7144=h0 L‘=L+△L1= 45.4 m 等于当y=H1时对应的X值
m h‘0＝[(△L1+L)2+H12]0.5-(△L1+L) cm2/s qd＝K*h0'*100 cm2/s qj＝K0*T*100*(H1-H2)/(L+m1*H1+0.88*T)
翁闹水库正常水位浸润线及渗流量计算
计算方法：有限渗透水地基上有水平排水（下游无水）的均质土坝 浸润线坐标值计算公式：X=K0T(y-h0)/q'+K(y2-h02)/(2q') q'=K0T(H1-h0)/(L+△L1)+K(H12-h02)/2(L+△L1)= 有关计算数据输入 1.1553988 翁闹水库正常水位浸润线坐标曲线表( 翁闹水库正常水位浸润线坐标曲线表(m)
土石坝坝顶高程计算例题
土石坝坝顶高程计算例题土石坝坝顶高程计算是土石坝设计和施工中非常重要的一个问题。
坝顶高程是指土石坝的最高点相对于其中一水平面的高度，它直接影响到整个坝体的稳定性和防洪能力。
在设计和施工阶段，正确计算土石坝坝顶高程非常关键，下面举例进行详细说明。
假设其中一水库的土石坝的坝顶高程需要计算，相关数据如下：水库正常蓄水位为150m边坡顺坡比为1:1.5坝体的土石比为1:2坝顶线长为400m坝顶线离均匀坝顶高程为0.5m。
根据给定的数据，我们可以按以下步骤进行计算：第一步：确定设计洪水位和安全水位。
在计算坝顶高程之前，我们需要根据水库的具体情况确定设计洪水位和安全水位。
这些数据可以从水利规划、设计文件中获取，或者根据相关经验值进行确定。
假设设计洪水位为160m，安全水位为140m。
第二步：计算最大坝顶高程。
最大坝顶高程是指在设计洪水位时，坝顶的最高点相对于其中一水平面的高度。
根据边坡顺坡比和坝体的土石比，可以计算出边坡平顶线对应的高程，即最大坝顶高程。
根据给定数据，边坡顺坡比为1:1.5，坝体的土石比为1:2，可以计算出最大坝顶高程为：最大坝顶高程=水库正常蓄水位+边坡平顶线高程=150+1.5*坝顶线长=150+1.5*400=750m。
第三步：计算工作洪水位对应的坝顶高程。
工作洪水位是指在工作状态下，即一般正常蓄水时，坝顶的最高点相对于其中一水平面的高度。
根据边坡顺坡比和坝体的土石比，可以计算出边坡平顶线对应的高程，即工作洪水位对应的坝顶高程。
根据给定数据，边坡顺坡比为1:1.5，坝体的土石比为1:2，可以计算出工作洪水位对应的坝顶高程为：工作洪水位对应的坝顶高程=水库正常蓄水位+边坡平顶线高程=150+1.5*坝顶线长=150+1.5*400=750m。
第四步：确定均匀坝顶高程。
均匀坝顶高程是指坝顶线上各点的平均高程。
根据给定数据，坝顶线离均匀坝顶高程为0.5m，可以计算出均匀坝顶高程为：均匀坝顶高程=工作洪水位对应的坝顶高程-坝顶线离均匀坝顶高程=750-0.5=749.5m。
土石坝渗流计算
土石坝渗流计算
土石坝的渗流计算是指根据土石坝的各种参数来计算渗透水量的过程。
渗流计算的目的是通过对土石坝渗流过程的分析，来评估坝体渗流对工程安全的影响，以及指导坝体防渗措施的设计和施工。
土石坝的渗流计算主要包括以下几个方面的内容：
1. 渗透系数计算：渗透系数是描述土石坝岩土渗透性的指标，表示单位渗流量通过单位截面积的能力。
常用的计算方法有直接法、积分法和透水曲线法等。
2. 平均渗流速度计算：平均渗流速度是指坝体截面上单位时间流过的渗透水量与截面积之比，可以通过渗透系数和水头差来进行计算。
3. 渗流线计算：渗流线是指渗流过程中水的流动路径，通过渗流线的计算可以得到渗流场的空间分布情况，用于评估坝体内的渗流情况。
4. 渗流量计算：渗流量是指单位时间内通过某一截面的渗透水量，可以通过渗透系数、水头差和截面积的乘积来计算。
在进行土石坝渗流计算时，需要根据具体的工程条件和坝体参数，选择合适的计算方法和公式，进行合理的近似和假设，以得到较为准确的计算结果。
同时，还需要对渗流计算结果进行
分析和评估，判断渗流对工程安全的影响，并提出相应的措施来进行防渗处理。
土石坝力学法渗流计算(无敌版)
4114:24.02.764.2上游坝面边坡系数m 11.计算依据：4.1 均质土坝坝高H(m)4.已知参数:教材 河海版水工建筑物p122-131 水力学 吴持恭主编 下册 p233 水平不透水层上均质土坝的渗坝高H（m）坝顶最小宽度B min (m)注：上下游如为变坡时，则分别取各自下游坝面边坡系数m 21:2.25～1:2.751:2.5～1:3.01:3.0～1:3.51:1.5～1:2.0～20～30>301:2～1:2.5表1.土坝坝坡边坡系数参考值坝高（m）上 游 坝 坡下 游<1010～201:2.25～1:2.5～表2.坝顶最小宽度值4.3坝顶宽度B (m) （不透水地基上的均质坝）表3.土的渗透系数参考值5.0～20.0<0.00.0000060.0001～0.0003～0.00060.001～0.006中 砂渗透系数km/d cm <0.0050.005～0.10.1～0.50.25～0.50.5～1.01.0～5.0轻亚粘土黄 土粉 砂细 砂 注：本表资料引自中国建筑工业出版社1975年出版的《工程地4.5下游水位H 2(m)4.4上游水位H 1(m)<306土 名4.6渗透系数k(cm/s)粘土亚粘土均质中砂0.04～0.02～0.07～粗 砂均质粗砂35～5020～5060～7530～100>1004.1>=3.05.计算过程：5.1坝体的分段采用两段法是采用三段法的简化，把上游锲形体ABE用一个矩形体AEB'A'去取代,(1)等效的矩形体的宽度△L为:(2)第二、三两段的底宽和（线段DE长度）L为：2…………下游坝面边坡系（5-2）5.2上游段的计算渗流从过水断面A'B'至CG的水头差ΔH=H 1-h K ,两过水断面之间平均渗透路程Δs=L+ΔL-m 2h k ,m 2为坝下故上游段的平均水力坡度k …………逸出点高度根据杜比公式，上游段的平均渗流流速很显然要用上式计算渗流量还不可能，因其中逸出水h k 是位知数，所以还必须要对下游段建立计算公式 行联解。
土石坝(黏土心墙)毕业设计说明书、计算书
目录摘要 0Abstract (1)前言 (2)第1章设计的基本资料 (4)1。
1概况 (4)1.2基本资料 (4)1.2。
1地震烈度 (4)1.2。
2水文气象条件 (4)1.2。
3坝址地形、地质与河床覆盖条件 (5)1。
2。
4建筑材料概况 (6)1。
2.5其他资料 (7)第2章工程等级及建筑物级别 (8)第3章坝型选择及枢纽布置 (9)3。
1 坝址选择及坝型选择 (9)3.1.1 坝址选择 (9)3。
1。
2 坝型选择 (9)3。
2 枢纽组成建筑物确定 (9)3。
3 枢纽总体布置 (9)第4章大坝设计 (10)4.1 土石坝坝型选择 (10)4。
2 坝的断面设计 (10)4。
2.1 坝顶高程确定 (10)4。
2.2 坝顶宽度确定 (13)4。
2.3 坝坡及马道确定 (13)4.2.4 防渗体尺寸确定 (13)4。
2.5 排水设备的形式及其基本尺寸的确定 (14)4。
3 土料设计 (15)4。
3.1 粘性土料设计 (15)4.3.2 石渣坝壳料设计(按非粘性土料设计) (16)4。
4 土石坝的渗透计算 (17)4。
4.1 计算方法及公式 (17)4.4。
2 计算断面及计算情况的选择 (18)4.4.3 计算结果 (18)4。
4。
4 渗透稳定计算 (19)4.5 稳定分析计算 (20)4。
5。
1 计算方法与原理 (20)4。
5。
2 计算公式 (20)4.5。
3 稳定成果分析 (21)4。
6 地基处理 (21)4.6。
1 坝基清理 (21)4.6。
2 土石坝的防渗处理 (21)4。
6。
3 土石坝与坝基的连接 (22)4.6.4 土石坝与岸坡的连接 (22)4.7 土坝的细部结构 (22)4。
7。
1 坝的防渗体、排水设备 (22)4.7.2 反滤层设计 (23)4。
7.3 护坡及坝坡设计 (23)4.7.4 坝顶布置 (25)第5章溢洪道设计 (26)5.1 溢洪道路线选择和平面位置的确定 (26)5。
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四、结果分析
（二）渗流分析过程：
3.计算临界水力坡度，判断是否会发生渗透 变形；采用流土渗透变形的临界水力坡度 计算公式：
• 允许水力坡降［J］：
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四、结果分析
（二）渗流分析过程：
3.计算临界水力坡度，判断是否会发生渗透 变形。
从分析比降图中查出： 出溢点的渗透比 降为0.1<Jcr=0.36,所以坝体不会发生渗透破 坏。
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四、结果分析
（二）渗流分析过程： 1.分析坝体土料级配情况： 土的不均匀系数Cu和曲率系数Cc：
•经判断：坝体土级配不良 。
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四、结果分析
（二）渗流分析过程：
2.判断坝体发生渗透破坏形式：管涌、 流 土； 求解几何平均粒径：
• 从土样颗粒级配曲线得出：大于 0.26mm的土粒为粗粒径，反之为细粒径 。根据Cu＜5判断，坝体土属于流土型。
土石坝计算
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二.土石坝稳定分析的目的： 1.确定坝体剖面设计经济安全的主要 依据； 2.保证土石坝在自重、孔隙压力、外 荷载的作用下、具有足够的稳定性， 不致发生通过坝体或坝基的整体破坏 或局部剪切破坏。 分析方法：stab软件
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•三、一）渗流分析： 1.分析坝体、坝基土料级配情况：良好 、还是不良； 2.判断坝体发生渗透破坏形式：管涌、 流土； 3.计算临界水力坡度，判断是否会发生 渗透变形。
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四、结果分析
（二）稳定分析： 1.分析计算结果：稳定安全系数K与［ K］（允许值为1.25）的大小关系， 若 K＞［K］满足稳定要求； 若K＜［K］不满足稳定要求 ，重新 设计尺寸。
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四、结果分析
（二）稳定分析： 2.从分析计算结果： K=1.345＞［K］=1.25 满足稳定要求，坝体不会发生破坏。
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