細(xì)河迎賓橋至氟化學(xué)總廠段堤防穩(wěn)定計(jì)算

【摘要】典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)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(guān)鍵詞】堤防；邊坡；滲流；穩(wěn)定；沖刷；計(jì)算

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

1、現(xiàn)狀土的滲透性

細(xì)河上游段勘探設(shè)計(jì)4個(gè)注水試驗(yàn)鉆孔，分別為k3、k6、k12、k14采用常水頭注水試驗(yàn)，試驗(yàn)段分別為堤身素填土、堤基砂粒土及基巖，試驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

細(xì)河下游勘探設(shè)計(jì)6個(gè)注水試驗(yàn)鉆孔，采用常水頭注水試驗(yàn)，鉆孔直徑為127mm，套管直徑為108mm，試驗(yàn)段分別為堤身素填土、堤基砂粒土及基巖，試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

細(xì)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(jí)配連續(xù)土；3層礫砂不均勻系數(shù)Cu大于5，為級(jí)配連續(xù)土，各土層按平均值繪制了級(jí)配曲線，根據(jù)級(jí)配曲線的形狀可以看出：本區(qū)內(nèi)各土層均為級(jí)配連續(xù)的土，所以，各土層的界限粒徑df按下式計(jì)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(lèi)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(lèi)型為流土。詳見(jiàn)表3。

細(xì)河下游段堤身土層主要由粉土和細(xì)砂組成，其滲透變形類(lèi)型評(píng)價(jià)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(lèi)型評(píng)價(jià)為流土。3層砂粒土的不均勻系數(shù)Cu大于5，細(xì)顆粒含量25%≤PC<35%，其滲透變形類(lèi)型評(píng)價(jià)為流土-管涌的過(guò)渡型。

2、滲流計(jì)算

2.1 判斷土的滲透變形類(lèi)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(chǎng)粘土為主，其中灘地土成分以粉土和細(xì)砂為主，其滲透變形類(lèi)型評(píng)價(jià)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(fù)合土工膜對(duì)堤身進(jìn)行防滲處理的前提下，運(yùn)用灘地土、料場(chǎng)混合料進(jìn)行筑堤。

2.2 用公式法計(jì)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(jì)算公式（下游無(wú)水）：滲出段

經(jīng)計(jì)算，滲流坡降均小于允許水力坡降。滲流穩(wěn)定滿足要求。見(jiàn)表3。

3、邊坡穩(wěn)定計(jì)算

根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)的試驗(yàn)資料，確定砂礫料的設(shè)計(jì)基本數(shù)，同時(shí)采用滲流計(jì)算中各種工況的相應(yīng)浸潤(rùn)線成果。

3.1 計(jì)算情況與允許安全系數(shù)

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

3.2 計(jì)算方法及計(jì)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(dòng)法。

3.2.1 計(jì)算工況選取

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-98對(duì)穩(wěn)定計(jì)算控制時(shí)期和運(yùn)行條件的規(guī)定，選取如下計(jì)算工況：

正常工作條件

設(shè)計(jì)洪水位下的穩(wěn)定滲流期的背水側(cè)堤坡穩(wěn)定

設(shè)計(jì)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(jì)算成果分析

計(jì)算采用瑞典圓弧法。

選取細(xì)河干流6+000和14+800兩個(gè)典型斷面計(jì)算沖刷深度，采用水流平行于岸坡沖刷計(jì)算公式計(jì)算：

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

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

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

5、結(jié)論

5.1 選取樁號(hào)6+000和14+800斷面為堤防典型斷面進(jìn)行滲流計(jì)算，邊坡穩(wěn)定計(jì)算，沖刷計(jì)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(gè)典型斷面計(jì)算沖刷深度1.48和1.34m。根據(jù)沖刷計(jì)算結(jié)果，堤腳處沖刷深度選定為1.5m。

作者簡(jiǎn)介：夏國(guó)巖，男，1979年12月出生，現(xiàn)任阜新市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院助理工程師。