細河迎賓橋至氟化學總廠段堤防穩(wěn)定計算

【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。