图4-1
算闸基防渗的计算必须的防渗长度满足:
L=C·△H
△H为上下游最大水位差,则△H=3.9m,C为允许渗径系数值,由于为砂性土则取C=9.0。得最小允许防渗长度L=C·△H=3.9×9.0=35.1m。则地下轮廓布置见图4-1。
实际闸基防渗长度L:
L‘=0.5+0.5+0.7+11+0.7+0.5+1.2+3+1+1.4+11.0+1.4+1.0+1.5 =35.5m
则L‘=35.5>L=35.1m 闸基防渗长度满足要求
4.2渗流计算
采用改进阻力系数法进行渗流计算 4.2.1 地下轮廓线的简化
为了便于计算,将复杂的地下轮廓进行简化。由于铺盖头部及底板上下游两端的齿墙均较浅,可以将它们简化成短板的形式如下图4-2: 4.2.2 确定地基的有效深度
根据钻探资料,闸基透水层深度很大。故在渗流计算中必须取一有效深度代替实际深度。
由地下轮廓线简化图知:地下轮廓的水平投影长度L0=14+16=30m;地下轮廓的垂直投影长度S‘=S0-0.6=6.2-0.6=5.6m。 L0/ S0=30/5.6=5.4>5,故地基的有效深度Te=0.5 L0=0.5×36=15m。而地基的实际计算深度T=195.0-183.32=11.68m,
则T<Te,故地基的实际计算深度T=11.68m。
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图4-2
4.2.3 渗流区域的分段和阻力系数的计算
过地下轮廓的角点、尖点,将渗流区域分成8个典型段。如上图1、8段为进出口段,2、4、5、7则为内部垂直段,3、6、二段为内部水平段。
则相关计算的数据见下表4-1:
各流段阻力系数为ξ
流段 进口段和出口段 内部垂直段 阻力系数为ξ 段号 1 8 2 4 5 7 3 6 S 0.9 1.5 0.8 5.6 5.0 1.0 S1=0.8 S2=5.6 S1=5.0 S2=1.0 T/L 11.18 10.98 10.88 10.88 10.48 10.48 T=10.88 L=16.0 T=10.48 L=14.0 ξ 0.475 0.517 0.074 0.582 0.530 0.096 1.059 0.935 内部水平段 则
=0.475+0.517+0.074+0.582+0.530+0.096+1.059+0.935=4.268
4.2.4 渗透压力计算:
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(1)设计洪水情况下:△H=198.36-195.00=3.36m。根据水流的连续条件,经过各流段的单宽渗流流量均应相等。
A.各流段的水头损失的计算
,则得
h1 =(0.475/4.268)×3.36=0.374m h2 =(0.074/4.268)×3.36=0.058m h3 =(1.059/4.268)×3.36=0.833m h4 = (0.582/4.268)×3.36=0.458m h5 =(0.530/4.268)×3.36=0.417m h6 = (0.935/4.268)×3.36=0.736m h7 =(0.096/4.268)×3.36=0.076m h8 = (0.517/4.268)×3.36=0.407m B.进出口段进行必要的修正:进出口修正系数
为
T′=11.18m T=10.88m S‘=0.9m
则得:
=0.729<[]=1.0 故需要修正 h‘1=
×h1=0.729×0.374=0.273m
进水口段水头损失的修正为: 进口段水头损失的修正量为:
Δh= h1-h‘1=0.374-0.273=0.101m
修正量应转移给相邻各段
h2′=0.058+0.058=0.116 h3′=0.833+(0.101-0.058)=0.876m
同样对出口段修正如下
T′=10.98m T=10.48m S=1.5m 则得:
=0.884<[]=1.0 故亦需要修正 h8′= ×h8=0.884×0.407=0.361m
进口段水头损失的修正量为:
Δh= h8-h‘8=0.407-0.361=0.047m
h7′=0.076+0.047=0.123m
C.计算各角点的修正后的渗压水头:由上游进口段开始,逐次向下游从作用水头值△H中相继减去各分段的水头损失值,即可求得各角隅点的渗压水头值:
H1 = 3.36m
H2 = H1-h1‘=3.36-0.273=3.087m
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出口段的水头损失修正为
H3 = H2-h2‘ =3.087-0.120=2.971m H4 = H3-h3‘=2.971-0.876=2.095m H5 = H4-h4=2.095-0.458=1.637m H6 = H5-h5=1.637=-0.417=1.220m H7 = H6-h6=1.220-0.736=0.484m H8 = H7-h7‘=0.484-0.123=0.361m H9 = H8-h8‘=0.361-0.361=0.00m
D.作出渗透压力分布图:根据以上算得渗压水头值,并认为沿水平段水头损失呈线形变化,则作出设计洪水位是渗透压力分布图,如图4-3所示:
图4-3
单位宽度底板所受渗透压力:
P1=0.5×( H6+ H7)×14×1=0.5×(1.22+0.484)× 14×1
=11.93t=117.01kN
单位宽铺盖所受的渗透压力:
P2=0.5×( H3+ H4)×16×1=0.5×(2.971+2.095)× 16×1
=40.53t=397.58kN
(2)同样的步骤可计算出校核情况下的渗透压力分布,即
ΔH=3.9m H1 =3.9m
H2 =3.584m H3 =3.448m H4 =2.430m H5 =1.898m H6 =1.410m H7 =0.560m H8 =0.417m H9 =0.00m 根据以上计算作出校核洪水位是渗透压力分布图,如图4-4:
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