考虑渗透系数变化时土石坝的固结计算_顾慰慈.pdf

2021-08-03 6下载 459.59KB

考虑渗透系数变化时土石坝的固结计算


����年第 �期 河北水利水电技术
考虑渗睡系数变化时土石坝的固结计算
顾慰慈
�华北电力大学管理系 北京 �������
摘 要 在土石坝的固结过程中

渗透系数将随着固结的过程而减小

土的固结速度将减缓

固结时间将增长

因此

在土石坝的固
结计算时应考虑渗透索数变化对固结过程的影响

文中提出了一个渗透系数随固结度变化的计算公式

并据此导得单向排水固结
的情况下

固结孔隙水压力的计算公式

计算简单

并具有一定的精度

关键词 渗透系数 固结 固结度 固结孔隙压 力
高土石坝和建于软土地基上的土石坝

往往需要计算坝
体和坝基的孔隙压力

以确定坝体和坝基的固结情况及其稳
定性

土石坝坝体和坝基的孔隙压力

在荷载刚作用时最大

随着土的固结而逐渐减小

其递减的速度与固结过程中土的
渗透系数的变化有着密切的关系

试验表明

土在固结过程
中其渗透系数随固结度的增大而逐渐减小

在相同的固结时
间内

考虑土的渗透系数变化和不考虑土的渗透系数变化所
计算得的孔隙压力

其值可相差达两倍以上

同样

在固结
过程中

随着土的固结

土的孔隙比在不断减小

而孔隙比的
减小则影响到孔隙水的排出及其排水的速度

因而也影响到
土的固结进程和固结速度

但是在土的固结过程中

孔隙比
的变化幅度远不及渗透系数对固结影响大

因此在进行土
石坝的固结计算时

必须考虑土的渗透系数在固结过程中变


在工程设计中考虑土的渗透系数变化对土的固结影响
办法

一般是在固结计算中渗透系数采用固结前后渗透系数
的平均值

这种方法并不可取

因为渗透系数在固结过程中
的变化幅度很大

且其变化与固结历时之间并非是线性关


在固结初期渗透系数变化较大

后期则变化较小

其次

在计算固结过程中某一时刻而非固结终了时的孔隙压力时

采用固结前后渗透系数的平均值计算更是错误的

将给计算
带来很大的误差

因此正确的方法应该是在固结计算中考虑渗透系数随
固结过程而变化

且其随固结历时的变化规律是非线性的


, � ��

��一 ��� ���
式中 �— 系数

由试验资料得 � � �

����
由图中可见

试验点分布在该直线的两侧

并且极其靠
近该直线

所以用公式��� 表示土在固结过程中渗透系数与
固结度的关系是完全符合实际的

这将给计算带来极大的方
便

土的固结度 �� 可用下式表示

� �一 兰
砚 �
���
式中 ��— 七在固结度为
� ,
时的孔隙压力
上的初始孔隙压力
将公式��� 代入公式���

则得土在固结过程中渗透系数
�‘
孔隙压力
“ ,
的关系如 下
�、 ,
�,� �杀� ���
入入入入入入入
���������������产产产产
���
又�������
���
洲尹尹��� ������ ���
����������
� ���
��一 � ���

书�,况


� �

� �

� �

� �

� �


掩� 二 走

��一 认 �
’ �����一铁
� � �,� 。
��一 �


图 � 土在固结过程中渗透系数 �与固结度 � 的关系
� 固结计算中土的孔隙比
固结过程中渗透系数与固结度的关系
根据试验资料的分析

土在固结过程中渗透系数 �与固
结度的关系如图 �所示

由图 �可见

渗透系数 �与固结度 � 的关系是 一条很平
缓的指数曲线

并可用下式表示

龙‘ � 无

��一 ���
’��� ���
式中 气— 土在固结过程中 �时刻的渗透系数
��— 土在固结过程中 �时刻的固结度
气— 土在固结前的初始渗透系数
由图 �可见

上述指数曲线极其接近于一条直线

该直线
可用下列方程表示

在固结过程中

上的孔隙比随土的固结而逐渐减小


于其变化的幅度不大

固结对 土的孔隙比的影响

可以用下
列近似的方法来考虑

即在固结过程中

土的孔隙比

按固结
前后孔隙比的平均值来计算

‘ � �� 一 ����沪 ���
式中

— 考虑固结对孔隙比的影响时

土的计算孔隙

��— 土的初始孔隙比
��— 土的压缩系数

— 作用在土上的压缩应力
� 渗透系数为常量时土石坝的固结计算
DOI :10.19733/j .cnki .1672—9900.1998.04.008
顾慰慈

考虑渗透系数变化时土坝的固结计算 ����年第 �期
力匆���时��
在土石坝施工期间

坝体和坝基在单向排水情况下


渗透系数为常量时

坝体和坝基的固结孔隙压力按下列公式
计算

集中加荷情况
�� � ����一 ���
� 。
一 丝

些二兰���

� �� 、 ,
“ ‘ 一 二 乙山
� � �


,,
生 ���髻孚


,�
。 �
��� 子的情况

当在 ‘
� 。 己忿

则由于该荷载产
连续均匀加荷情况
对于连续均匀加荷
� 二
后的�� 时间内作用荷载由
生的孔隙压力为

��
气 二 妥丽 习
� � �




人�
�一 。

,�
。 �
����孚 ���
�����

艺 粤
���


’ “ 。 ‘
�‘,�
式中

— 集中一次加荷的荷载强度

— 均匀连续加荷的荷载强度�即坝体的填筑速
度�
�— 从坝的上游面到计算点的水平距离�计算坝
、 体时�

或从计算

勃到坝基面的垂直距离�计
算坝基时�
��— 坝体计算平面宽度�计算坝体时�或坝基计
算深度的两倍�计算坝基时�
�— 参数

其值为

当从 ��时刻开始作用连续均匀荷载

直到 �时


则在 �时刻末

土中的固结孔隙压力为

二 � 一£“
“ ’


二 �



��·
鄂 ‘�

” ’ �“
����
���







�— 坝体或坝基土的渗透系数

— 坝体或坝基土的孔隙比
气— 坝体或坝基土的压缩系数
、— 水的容重

— 圆周率
土的 固结度计算


计算土层�剖面�的平均固结度
��� 土的固结度
在集中加荷

的情况下土的固结度为

二 一
卜 。其 女 典

一�
。 ,
��
兀 一 , 一
币乃 � �
在连续均匀加荷

的情况下土的固结度为

�一�兀一�
一一�
�— 饱和土体的固结系数

其值为

����


����� ����
�� � �一 〔
砂�碑
, 二
息六
“ � 。

,�
· ‘
��万 ����
� 考虑渗透系数变化时土的固结计算
考虑渗透来数变化时土 的 固结徽分方程形式

考虑渗透系数变化时土石坝的固结计算_顾慰慈.pdf的评论0条

    暂无评论
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏