水土坡地渗流稳定分析系统.doc

土质边坡渗流、稳定分析系统用户使用手册 （V 1.0测试版） 中国水利水电科学研究院 长沙远盛科技有限公司 2013-08 一、功能概述 本系统分为三部分：前处理、核心计算、后处理。目标为：用户能应用该系统对土质边坡渗流、稳定分析项目进行建模，快捷地输入边坡参数、水位、材料信息、震级等各项计算参数；系统半自动、自动进行单元网格划分；系统进行土质边坡或土坝渗流计算，稳定分析；系统自动生成设计报告并批量生成设计成果图。 二、编制原理 编制依据 （1）《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002） （2）《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007） （3）《堤防工程设计规范》（ GB 50286-98） （4）《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001) （5）《碾压式土石坝设计规范》（DL/T 5395-2007） （6）《渗流计算原理及应用》顾慰慈 编著 中国建材工业出版社 2000.08 （7）《渗流数值计算与程序应用》毛昶熙 段祥宝主编 河海大学出版社 1999.01 （8）《 HYPERLINK /book/715429.html 土质边坡稳定分析--原理.方法.程序》陈祖煜著 中国水利水电出版社 2003年 计算参数采用的单位 该系统中如无特别说明，高程、几何尺寸的单位均为米；力的单位为kN；弯矩单位为kN·m；材料容重的单位为kN/m3；应力的单位为kN/m2。 坐标系 x轴以水平指向坝体下游为正；y轴以竖直向上为正；转角以x轴正方向为起点，逆时针为正。进行应力、稳定分析时，取坝体纵向单位长度的坝段为计算单元进行分析。 波浪爬高计算 年最大风速 年最大风速系指水面上空 10m高度处 10min平均风速的年最大值；对于水面上空z（m）处的风速，应乘以表2.4-1中的修正系数 K z后采用。陆地测站的风速，应参照有关资料进行修正。 表2.4-1风速高度修正系数 风区长度（有效吹程）按下列情况确定： 1）当沿风向两侧的水域较宽时，可采用计算点至对岸的直线距离； 2）当沿风向有局部缩窄且缩窄处的宽度 b小于 12倍计算波长时，可采用 5倍 b为 风区长度，同时不小于计算点至缩窄处的直线距离； 3）当沿风向两侧的水域较狭窄或水域形状不规则、或有岛屿等障碍物时，可自计算点逆风向做主射线与水域边界相交，然后在主射线两侧每隔 7.5°做一条射线，分别与水域边界相交。如图2.4-1所示，记 D 0为计算点沿主射线方向至对岸的距离，D i为计算点沿第 i条射线至对岸的距离，α i为第 i条射线与主射线的夹角， αi=7.5i(一般取 i=±1、±2、±3、±4、±5、±6)，同时令α 0=0,则等效风区长度 D可按下式计算： （2.4-1） 图2.4-1 等效风区长度计算示意 风区内的水域平均深度 风区内的水域平均深度一般可通过沿风向作出地形剖面图求得，其计算水位应与相应设计状况下的静水位一致。 波浪要素计算 1．宜根据拟建水库的具体条件，按下述三种情况计算波浪要素： 1） 平原、滨海地区水库，宜按莆田试验站公式计算： （2.4-2） （2.4-3） 式中： hm —— 平均波高，m； Tm —— 平均波周期，s； W —— 计算风速，m/s； D —— 风区长度，m； Hm —— 水域平均水深，m； g —— 重力加速度，9.81m/s 2。 2） 丘陵、平原地区水库，宜按鹤地水库公式计算（适用于库水较深、W ＜ 26.5m/s及D ＜ 7.5km）： （2.4-4） （2.4-5） 式中： h2% —— 累积频率为2%的波高，m； Lm —— 平均波长，m。 3）内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于W ＜ 20m/s及 D ＜ 20km）： （2.4-6） （2.4-7） 式中： h——当 gD/W2=20～250时，为累积频率5%的波高 h 5%；当 gD/W2=250～1000时，为累积频率 10%的波高 h 10%。 2．累积频率为P（%）的波高h p与平均波高的关系可按表2.4-2进行换算。 表2.4-2累积频率为P（%）的波高与平均波高的比值 3．有效波高hs可取累积频率为14%的波高 h 14%。 4．风壅水面高度可按下式计算： （2.4-8） 式中e —— 计算点的风壅水面高度，m； K —— 综合摩阻系数，可取K＝3.6×10-6； W —— 设计风速，按计算波浪的风速确定； D —— 风区长度，m； β —— 风向与垂直于堤轴线的法线的夹角，度。 5．设计波浪爬高值应根据工程等级确定，1级、2级和3级坝采用累积频率为1%的爬高值R 1%，4级和5级坝采用累积频率为5%的爬高值R5%。 6．正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按式2.4-9、式2.4-10或