1、水力学法求解土石坝的渗流问题的基本假定一、渗流分析方法流网法试验法有限单元法解析法流体力学法水力学法F坝体土是均质的，坝内各点在各方向上的渗透系数相同；F渗透水流为二元稳定流，属于层流运动，符合达西定律；F渗透水流是渐变流，过水断面上各点的坡降和流速是常数。二、渗流计算类型1.1.不透水地基上土石坝的渗流计算不透水地基上土石坝的渗流计算u均质坝的渗流计算均质坝的渗流计算下游无排水设施下游无排水设施下游为褥垫式排水下游为褥垫式排水下游为堆石棱体排水下游为堆石棱体排水u心墙坝的渗流计算心墙坝的渗流计算u斜墙坝的渗流计算斜墙坝的渗流计算2.2.有限深透水地基土石坝的渗流计算有限深透水地基土石坝的渗流
2、计算u均质坝均质坝u有截水槽的心墙坝渗流计算有截水槽的心墙坝渗流计算u有截水槽的斜墙坝渗流计算有截水槽的斜墙坝渗流计算u有水平铺盖的斜墙坝渗流计算有水平铺盖的斜墙坝渗流计算3.3.总渗流量的计算总渗流量的计算 next1、不透水地基上土石坝的渗流计算u均质坝的渗流计算|下游无排水设施LLdxdyoMNBB”EAxyH1H2a01:m11:m21m2HmL111 xdydkkJu ydxdykq kydyqdx 坝身段：分别对x和y积分，即从EO断面到任意断面有：yHx01kydyqdx 221yH2kqx )yH(kqx2221 浸润线方程代入边界条件可得坝身渗流量：20222021HamL2
3、)Ha(Hkq a0H2xy1:m2dy下游楔形体渗流量计算a0H2xy1:m2dy1:0.5下游水位以下q2下游水位以上q1dyymykdq21 0a021mdykqdyymakdq202 dyymakq200Haa202 020202aHalnmakq 21qqq 201makq 联立坝身段和下游段求解q及a0，浸润线由浸润线方程确定并做修正。|下游为褥垫排水xh2Lh2hy00202 浸润线方程L2HLh2120 L2hHkq2021 oMNBCEAyLH1h01:m11:m2h0/2xD|下游为棱体排水L)HH(Lh222120 L2)Hh(Hkq22021 oMBCEAyLH1h01
4、:m11:m2h0/2xDu心墙坝的渗流计算1、不透水地基上土石坝的渗流计算通过心墙的渗流量为：2hHKq2e21eL2Hhkq222e 通过下游坝壳的渗流量为：MBALH1he1:m11:m2xkkey联立心墙段和下游段求解q及he浸润线方程：)yh(kqx222e u斜墙坝的渗流计算1、不透水地基上土石坝的渗流计算yMBALH1he1:m11:m2xkkeddz通过斜墙的渗流量为：sin2zhHKq202e21eL2Hhkq222e 通过下游坝壳的渗流量为：联立心墙段和下游段求解q及he浸润线方程：)yh(kqx222e 2.有限深透水地基土石坝的渗流计算u均质坝坝体与坝基分开考虑，即先假
5、设地基为不透水的，计算坝体的渗流量;然后再假定坝体为不透水，计算坝基渗流量。坝体和坝基的流量。T44.0LT)HH(kL2HHkq21T2221 2.有限深透水地基土石坝的渗流计算u有截水槽的心墙坝渗流计算通过心墙和截水墙渗流量：2)Th()TH(kq2e21e通过下游坝壳和透水地基的渗流量：TT44.0LHhkL2Hhkq2eT222e 联立求解q及he|2.有限深透水地基土石坝的渗流计算u有截水槽的斜墙坝渗流计算ThHksin2zhHkqe1ee202e21e 通过斜墙和截水墙渗流量：通过下游坝壳和透水地基的渗流量：TT44.0LHhkL2Hhkq2eT222e 联立求解q及he以坝体浸润
6、线起始为界分为上、下游两段分析。u有水平铺盖的斜墙坝渗流计算2.有限深透水地基土石坝的渗流计算T)hmL(nhHKqe1ne1T keBALH1he1:m11:m2kLnTT)hmL(nHhk)hmL(2Hhkqe12eTe1222e 联立求解q及he3.总渗流量的计算根据坝址地形和透水层厚度情况以及坝体结构，沿坝轴线方向将坝体分成若干坝段，计算通过坝体和坝基的总渗流量。nn1n1n2n22111lqlqqlqqlq21Q lnl1l2l3q1q2q3三、土石坝的渗透变形及其防止措施KJJcr 土料在渗透水流的作用下，由于机械或化学作用，使土体产生渗透变形，产生渗透破坏。最常见的渗透变形有三种
7、，分别是管涌和流土和接触冲刷。1.管涌坝体或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象。管涌多发生在非粘性土中。管涌的发生和土体的临界坡降有关。临界坡降土料的容许渗透坡降为3342nkdJcr在渗流的作用下，土从坝体或坝基表面被掀起浮动的现象流土多发生在粘性土和较均匀的非粘性土体渗流出口处。发生流土的临界坡降容许渗透坡降)n1)(1G(Jscr 2.流土KJJcr 3.接触冲刷当渗流沿两种不同的土层接触面流动时，沿层面夹带细小颗粒流失的现象，一般发生在两层级配不同的土料中。防止渗透变形的工程措施集中体现为降低渗透坡降及增加渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力。设置水平或垂直的防渗体，降低渗透坡降。设置排水沟或减压井，降低下游渗流出口处的渗压。设反滤层或加盖重4.渗透变形的防止措施本节完
