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        細河迎賓橋至氟化學總廠段堤防穩(wěn)定計算

        2016-10-19 17:11:33夏國巖
        水能經(jīng)濟 2016年9期
        關鍵詞:穩(wěn)定計算堤防

        【摘要】典型斷面進行穩(wěn)定計算結(jié)果:滲流坡降均小于允許水力坡降,穩(wěn)定滲流期,背水坡,安全系數(shù)為1.85—1.25,洪水位驟降期,臨水坡安全系數(shù)為1.76—1.25,堤腳處沖刷深度選定為1.5m。

        【關鍵詞】堤防;邊坡;滲流;穩(wěn)定;沖刷;計算

        細河為季節(jié)性河流,汛期洪水峰高量大,洪水期歷時短,屬于不穩(wěn)定滲流。但為安全起見,按最不利情況穩(wěn)定滲流考慮。選取樁號6+000和14+800堤防斷面為典型斷面。

        1、現(xiàn)狀土的滲透性

        細河上游段勘探設計4個注水試驗鉆孔,分別為k3、k6、k12、k14采用常水頭注水試驗,試驗段分別為堤身素填土、堤基砂粒土及基巖,試驗成果見表1。

        細河下游勘探設計6個注水試驗鉆孔,采用常水頭注水試驗,鉆孔直徑為127mm,套管直徑為108mm,試驗段分別為堤身素填土、堤基砂粒土及基巖,試驗成果見表2。

        細河上游地基土主要為為單一結(jié)構(gòu)的砂粒土,發(fā)生滲透變形的可能性較大,根據(jù)綜合顆粒分析成果可知其2層中砂不均勻系數(shù)Cu小于5,為級配連續(xù)土;3層礫砂不均勻系數(shù)Cu大于5,為級配連續(xù)土,各土層按平均值繪制了級配曲線,根據(jù)級配曲線的形狀可以看出:本區(qū)內(nèi)各土層均為級配連續(xù)的土,所以,各土層的界限粒徑df按下式計算:

        根據(jù)查表可知2層粗砂的孔隙率為40%,3層礫砂的孔隙率為35%。

        2層土層界限粒徑df=0.22mm,pc=22%,因此,2層粗砂滲透變形類型為管涌。3層土層界限粒徑df=1mm, pc=45%,因此,3層礫砂滲透變形類型為流土。詳見表3。

        細河下游段堤身土層主要由粉土和細砂組成,其滲透變形類型評價為流土。堤基土主要由砂粒土組成,其中2層砂粒土的不均勻系數(shù)Cu小于5,其滲透變形類型評價為流土。3層砂粒土的不均勻系數(shù)Cu大于5,細顆粒含量25%≤PC<35%,其滲透變形類型評價為流土-管涌的過渡型。

        2、滲流計算

        2.1 判斷土的滲透變形類型

        現(xiàn)狀堤防堤身土主要由素填土組成,筑堤土料主要以灘地砂粒土和料場粘土為主,其中灘地土成分以粉土和細砂為主,其滲透變形類型評價為流土。由于現(xiàn)狀土料直接筑堤不滿足規(guī)范要求,擬在采用堤坡復合土工膜對堤身進行防滲處理的前提下,運用灘地土、料場混合料進行筑堤。

        2.2 用公式法計算坡面滲流比降及沿地基滲流比降

        透水地基均質(zhì)土堤坡面滲流比降計算公式(下游無水):滲出段

        經(jīng)計算,滲流坡降均小于允許水力坡降。滲流穩(wěn)定滿足要求。見表3。

        3、邊坡穩(wěn)定計算

        根據(jù)地質(zhì)勘測的試驗資料,確定砂礫料的設計基本數(shù),同時采用滲流計算中各種工況的相應浸潤線成果。

        3.1 計算情況與允許安全系數(shù)

        允許安全系數(shù):正常運用條件k=1.25;非常運用條件k=1.15。

        3.2 計算方法及計算程序

        穩(wěn)定分析采用了不考慮條塊側(cè)面上作用力的瑞典圓弧滑動法。

        3.2.1 計算工況選取

        根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》GB50286-98對穩(wěn)定計算控制時期和運行條件的規(guī)定,選取如下計算工況:

        正常工作條件

        設計洪水位下的穩(wěn)定滲流期的背水側(cè)堤坡穩(wěn)定

        設計洪水位驟降期的臨水側(cè)堤坡穩(wěn)定;

        3.2.2 斷面選擇

        斷面選擇:斷面6+000:右岸土堤段

        斷面14+800:右岸土堤段

        3.2.3 計算成果分析

        計算采用瑞典圓弧法。

        選取細河干流6+000和14+800兩個典型斷面計算沖刷深度,采用水流平行于岸坡沖刷計算公式計算:

        經(jīng)計算得兩個典型斷面計算沖刷深度1.48和1.34m。

        根據(jù)沖刷計算結(jié)果,選定堤腳處平均沖刷深度為1.5m。

        經(jīng)過綜合計算分析,確定護腳尺寸頂寬0.6m,底寬1.4m,深度1.5m,可以滿足護腳抗滑穩(wěn)定安全的要求。

        5、結(jié)論

        5.1 選取樁號6+000和14+800斷面為堤防典型斷面進行滲流計算,邊坡穩(wěn)定計算,沖刷計算。

        5.2 滲流坡降均小于允許水力坡降。滲流穩(wěn)定滿足要求。

        5.3 穩(wěn)定滲流期,背水坡,安全系數(shù)為1.85—1.25,洪水位驟降期,臨水坡安全系數(shù)為1.76—1.25。

        5.4 兩個典型斷面計算沖刷深度1.48和1.34m。根據(jù)沖刷計算結(jié)果,堤腳處沖刷深度選定為1.5m。

        作者簡介:夏國巖,男,1979年12月出生,現(xiàn)任阜新市水利勘測設計研究院助理工程師。

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