第四章土石坝第三节-公开课件（讲义）.pptVIP

（三）有限深透水地基上土石坝的渗流计算 渗流量：可先假定地基不透水,按上述方法确定坝体的渗流量 和浸润线；然后再假定坝体不透水,计算坝基的渗流量 ；最后将 和 相加,即可近似地得到坝体和坝基的渗流量。 坝体浸润线：可不考虑坝基渗透的影响,仍用地基不透水情况下的结果。 渗流分析的手绘流网法 （一）流网的特性 l???首先确定渗流区的边界：上、下游水下边坡线AF和DE均为等势线，初拟的浸润线AC及坝体与不透水地基接触线FE均为流线。下游坡出逸段CD既不是等势线，也不是流线，所以流线与等势线均不与它垂直正交，但其上各点反映了该处逸出渗流的水面高度。 l?其次，将上、下游水头差 分成n等分，每段为 （如图中分为10等分，每段为0.1 ），然后引水平线与浸润线相交，从交点处按照等势线与流线正交的原则绘制等势线，形成初步的流网。 l???最后，不断修改流线（包括初拟浸润线）与等势线，必要时可插补流线和等势线，直至使它们构成的网格符合要求，通常使之成为扭曲正方形。 通过该网格两流线间（流带）的平均渗透流速为： 由于K、 在同一流网中为常数， 及 大小与网格的中线长 成反比，即网格小的地方坡降和流速大，反之则小。因此，从流网中可以很清楚地看出流速的分布情况和水力坡降的变化。 （3）渗透动水压力 因为任意两相邻等势线的水头差为 ，所以任一网格i范围内的土体所承受的渗透动水压力为： 土石坝的渗透变形及其防止措施 管涌 在渗流作用下，坝体或坝基中的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象称为管涌，常发生在坝的下游坡或闸坝下游地基面渗流逸出处。没有凝聚力的无粘性砂土、砾石砂土中容易出现管涌；粘性土的颗粒之间存在有凝聚力（或称粘结力），渗流难以把其中的颗粒带走，一般不易发生管涌。 流土 在渗流作用下，成块土体被掀起浮动的现象称为流土。它主要发生在粘性土及均匀非粘性土体的渗流出口处。发生流土时的水力坡降称为流土的破坏坡降。 （3）接触冲刷 当渗流沿两种不同土壤的接触面流动时，把其中细颗粒带走的现象，称为接触冲刷。接触冲刷可能使临近接触面的不同土层混合起来。（4）接触流土和接触管涌 渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面时，例如在粘土心墙（或斜墙）与坝壳砂砾料之间，坝体或坝基与排水设施之间，以及坝基内不同土层之间的渗流，可能把其中一层的细颗粒带到另一层的粗颗粒中去，称为接触管涌。当其中一层为粘性土，由于含水量增大凝聚力降低而成块移动，甚至形成剥蚀时，称为接触流土。 （二）渗透变形型式的判别 试验研究表明，土壤中的细颗粒含量是影响土体渗透性能和渗透变形的主要因素。 （三）渗透变形的临界坡降 （1）管涌的临界坡降 对中小型工程及初步设计时，当渗流方向为由下向上时，可用南京水利科学研究院的经验公式推算： （四）防止渗透变形的工程措施 (1) 反滤层的结构 反滤层一般是由２～３层不同粒径的非粘性土、砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层增加，如图所示。 （２）反滤层的材料 反滤层的材料首先应该是耐久的、能抗风化的砂石料。为保证滤土排水的正常工作，材料的布置和要求应满足如下原则： 1）被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层。但对细小的颗粒（如粒径小于0.1mm的砂土），则可允许被带走。因为它的被带走不会使土的骨架破坏，不至于产生渗透变形。 2）各层的颗粒不得发生移动。 3）相临两层间，较小的一层颗粒不得穿过较粗一层的孔隙。 4）反滤层不能被堵塞，而且应具有足够的透水性，以保证排水畅通。 5）应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而遭受破坏。 式中 ——反滤层的粒径，小于该粒径的土重占总重的15%； ——被保护土的粒径，小于该粒径的土重占总重的85%； ——被保护土的粒径，小于该粒径的土重占总重的15%。 * 水 工 建 筑 物 * 第三节 土石坝的渗流分析 一、渗流分析的目的和方法 二、渗流分析的水利学方法 三、渗流分析的手绘流网法 五、土石坝的渗透变形及其防止措施 渗流分析的目的和方法 （一）渗流分析的目的 (二)渗流分析的方法 (1)确定坝体浸润线和下游渗流出逸点的位置。 （2）确定坝体与坝基的渗流量,以便估计水库渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸。 （3）确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸坡降, ,以判断该处的渗透稳定性。 （4）确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置,估算由此产生的孔隙水压力,供上游坝坡稳定分析之用。 解析法分为流体力学法和水力学法。本节主要介绍水力学法。