某水庫土質(zhì)心墻土石壩的結(jié)構(gòu)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9688某水庫土質(zhì)心墻土石壩的結(jié)構(gòu)計(jì)算案例 1216771.1土石壩壩型選擇 150121.2土石壩剖面設(shè)計(jì) 225861.2.1壩頂高程設(shè)計(jì) 232041.2.2壩頂寬度 451881.2.3壩坡 4197701.2.4細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) 5312671.3筑壩材料選擇和填筑要求 8211791.3.1防滲體材料設(shè)計(jì) 8140611.3.2壩殼填料設(shè)計(jì) 9237061.4滲流計(jì)算 11246291.4.1滲流計(jì)算的基本假定、計(jì)算條件及其簡化 11299941.4.2滲流計(jì)算 1276611.5穩(wěn)定計(jì)算 14225111.1.1手算 1429311.1.2電算 171.1土石壩壩型選擇土石壩壩型選擇依據(jù)包括壩址周圍的筑壩材料、地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等因素。應(yīng)選擇集中比較優(yōu)越的壩型擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，最后選定技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理的壩型。碾壓式土石壩可分為均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩、非土質(zhì)材料防滲體壩。

（1）均質(zhì)壩：基本上是通過單一均勻的粘性涂料澆筑，沒有防滲體、壩殼之分；（2）土質(zhì)防滲體分區(qū)壩：壩的主體采用防滲性能較差的土料，防滲體體則采用防滲性能好的粘土料。粘土防滲體可分為粘土心墻和粘土斜墻。前者布置在壩體中央或者稍微靠近上游壩坡，兩端略微傾斜；后者傾斜布置在壩體上游部位，常見于高壩或中壩。（3）非土料防滲體壩。壩體包括壩殼與防滲體兩部分，但防滲體材料為\t"/hyjd/20180719/_blank"瀝青混凝土、鋼筋混凝土或他人工材料。根據(jù)本次畢設(shè)設(shè)計(jì)的要求，采用土質(zhì)斜墻壩。斜墻與壩殼之間的施工干擾相對較小，方便調(diào)配勞動(dòng)力和縮短工期。1.2土石壩剖面設(shè)計(jì)土石壩剖面設(shè)計(jì)內(nèi)容包括壩頂高程設(shè)計(jì)、壩頂寬度設(shè)計(jì)、壩坡設(shè)計(jì)、壩體防滲設(shè)計(jì)、壩體排水設(shè)計(jì)。1.2.1壩頂高程設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2020）可知，壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)當(dāng)按照以下運(yùn)用條件計(jì)算，選取其中最大值：（1）設(shè)計(jì)洪水位加上正常運(yùn)用條件的壩頂超高；（2）正常蓄水位加上正常運(yùn)用條件的壩頂超高；（3）校核洪水位加上非常運(yùn)用條件的壩頂超高；（4）正常蓄水位加上非常運(yùn)用條件的壩頂超高，再按規(guī)范規(guī)定加地震安全加高。本設(shè)計(jì)過程壩頂高程按1（設(shè)計(jì)情況）和3（校核情況）計(jì)算，取兩者的最大值作為壩頂高程參考標(biāo)準(zhǔn)。壩頂超高按式1.1確定： （1.1）式中：——壩頂超高，m；——最大波浪在壩坡上的爬高，m；——最大風(fēng)雍水面高度，m；——安全加高，m。波浪爬高計(jì)算根據(jù)中國水利水電科學(xué)研究院推薦的計(jì)算波浪在壩坡上的爬高的經(jīng)驗(yàn)公式（1.2）確定： （1.2）式中：——設(shè)計(jì)波高，m；——壩坡坡率，因斜墻壩坡較緩，初步擬定取3.0；——壩坡護(hù)面糙率，采用漿砌石并勾縫作為本次設(shè)計(jì)的壩坡護(hù)面糙率，壩坡護(hù)面糙率為0.025。其中，設(shè)計(jì)波高采用官廳水庫公式計(jì)算，該公式適用于山區(qū)峽谷水庫，吹程1-13km，風(fēng)速4-16m/s，深水波，公式（1.3）如下： （1.3）式中：

——設(shè)計(jì)波高，m；——為庫面上的風(fēng)速，，在正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位情況下，宜采用對應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速1.5～2.0倍。本次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)工況取1.5，校核工況取1.0；——為庫面的波浪吹程，，取4km。風(fēng)雍高度計(jì)算最大風(fēng)雍水面高度計(jì)算公式如式1.4所示： （1.4）式中：——綜合摩阻系數(shù)，不同研究者建議K值有所不同，一般取值范圍為，本次設(shè)計(jì)??；——設(shè)計(jì)風(fēng)速，，取12；——吹程，，取4；——水庫水域的平均水深，；——風(fēng)向和壩軸線法線的夾角，°(因?yàn)轱L(fēng)雍高度e很小，風(fēng)向難以確定，為安全和計(jì)算取最大值，即=0°)。安全加高表1.1安全加高值壩的級別1234、5設(shè)計(jì)1.501.000.700.50校核山區(qū)、丘陵區(qū)0.700.500.400.30平原、濱海區(qū)1.000.700.500.30根據(jù)表1.1及本工程實(shí)際情況，該樞紐工程為Ⅰ級工程，土石壩是Ⅰ級建筑物，壩址是山區(qū)地貌。故安全加高在設(shè)計(jì)情況下取1.50m，校核情況下取0.70m。壩頂高程計(jì)算表如下：表1.2壩頂高程計(jì)算表設(shè)計(jì)情況校核情況河底高程/m140.5140.5上游水位高程/m199.79202.92水庫平均水深/m59.2962.42風(fēng)速V/(m/s)18（1.5）12吹程D/km44設(shè)計(jì)波高/m0.980.59壩坡坡率m3.03.0壩坡護(hù)面糙率n0.0250.025風(fēng)向與壩軸線的夾角/（°）00波浪爬高R/m0.570.34風(fēng)雍高度e/m0.001780.00169安全加高A/m1.50.70壩頂高程/m201.86203.96從表1.2得，校核情況的壩頂高程的計(jì)算結(jié)果較設(shè)計(jì)情況下的壩頂高程大，故土石壩的壩頂高程最終結(jié)果確定為204.0m（不考慮沉降超高）。1.2.2壩頂寬度根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274——2020），壩頂寬度的確定，應(yīng)綜合考慮構(gòu)造、施工、運(yùn)行和抗震等因素。一般情況下，壩高超過70m的壩頂寬度可取10～15m，壩高低于70m的壩壩頂寬度可取5～10m。該土石壩高度為204-140.5=63.5m，介于30m至70m之間，屬于中壩。考慮到斜墻頂部反濾層、過渡層的布置、上游護(hù)坡設(shè)計(jì)以及壩頂?shù)耐ㄐ行枨?，本次設(shè)計(jì)直接取壩頂寬度B=10m。1.2.3壩坡一般情況下，三種壩型陡峭程度依次為心墻壩、斜墻壩和均質(zhì)壩。影響壩坡確定因素有很多。通常參考已建工程項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)選用壩坡坡度，然后通過穩(wěn)定計(jì)算分析選用壩坡是否符合要求。土石壩壩頂高度較大時(shí)，可以在壩坡設(shè)置馬道，馬道之間高差介于20～30m之間。壩坡坡率從壩頂?shù)綁蔚滓来卧龃?。馬道要根據(jù)壩面排水、檢修、觀測、增加壩基和護(hù)坡穩(wěn)定等要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其寬度應(yīng)超過1.5米。根據(jù)上述原則，參考已建工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)上游壩坡不設(shè)馬道,從壩頂?shù)綁蔚兹我黄侣剩露葹?：3.0；下游壩坡設(shè)二級馬道，其高程分別為162m和183.0m，馬道寬度取2m。上游壩坡到排水棱體頂部高程坡度分別為1:2.25、1:2.5和1:2.75。1.2.4細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)防滲體構(gòu)造本次設(shè)計(jì)采用重壤土斜墻作為防滲體，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274——2020），土質(zhì)防滲體斷面應(yīng)當(dāng)滿足滲透比降、下游浸潤線以及滲透流量的要求。防滲體斜墻從頂部到底部逐漸變寬，頂部的水平寬度取值應(yīng)在3.00m以上；底部厚度應(yīng)超過水頭的1/5；正常運(yùn)用情況下防滲體頂部超高按表1.3取值；非常運(yùn)用情況下，防滲體頂部高程取值應(yīng)在對應(yīng)情況的靜水位之上，并且應(yīng)該將風(fēng)浪爬高高度的影響進(jìn)行核算檢查；如若在防滲體最上端設(shè)計(jì)防浪墻，防滲體高程只需滿足在正常運(yùn)用靜水位高程以上即可。表1.3正常運(yùn)用情況下防滲體頂部超高防滲體結(jié)構(gòu)形式超高/m防滲體結(jié)構(gòu)形式超高/m斜墻0.60—0.80心墻0.30—0.60根據(jù)上述原則，擬定防滲體高程：本次設(shè)計(jì)壩頂設(shè)防浪墻，取壩頂超高取0.8m，設(shè)計(jì)洪水位條件下的靜水位199.79m，防滲體高程為199.79+0.8=200.59m。最終取防滲體高程為200.7m。頂部保護(hù)層一般取1.5~2.5m，本次設(shè)計(jì)中取2.0m。防滲體的頂部寬度取4.0m，斜墻防滲體上游壩坡坡度取1：2.5，下游壩坡坡度取1：2.0。經(jīng)計(jì)算，斜墻底部厚度為30.10m。土石壩剖面簡圖如圖1.1所示。圖1.1土石壩剖面簡圖反濾層和過渡層根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274——2020），反濾層的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)壩址地區(qū)的材料性能，庫水位變化情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括反濾層級配和層數(shù)的計(jì)算以及方案的比選。每一層反濾層厚度的確定都應(yīng)綜合考慮材料的級配、來源、用途以及施工方法。由于冀河夾峪水利樞紐基本資料中并未給出詳細(xì)的土料顆粒級配信息，無法進(jìn)行反濾層級配和層數(shù)的計(jì)算。參考已建項(xiàng)目工程信息對防滲體斜墻和下游排水棱體進(jìn)行反濾層設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)結(jié)果如下：（1）防滲體的反濾層設(shè)計(jì)第一層用厚30cm的細(xì)砂反濾，第二層用厚40cm的粗細(xì)砂反濾。（2）排水棱體的反濾層設(shè)計(jì)第一層為40cm厚的細(xì)砂反濾層；第二層為50cm厚的粗砂反濾層。壩體排水設(shè)施布置在土石壩中，浸潤性過高、孔隙水壓力過大、滲流的運(yùn)動(dòng)方向均會導(dǎo)致壩體發(fā)生滲透破壞，為保護(hù)壩坡穩(wěn)定，需要在土石壩中布置壩體排水。壩體排水一般包括棱體排水、貼坡排水、壩內(nèi)排水和綜合型排水。由設(shè)計(jì)資料的工程地質(zhì)條件可知，壩址周圍存在有大量完整堅(jiān)硬的巖石可供使用，選擇排水棱體作為壩體的排水設(shè)施。棱體排水又稱濾水壩趾，適用于下游有水的壩。它能很好降低浸潤線，保護(hù)壩坡和壩腳，防止發(fā)生滲透破壞。排水棱體頂部留有一定寬度，方便大壩觀測檢修以及維護(hù)壩體穩(wěn)定。棱體頂部高程相比下游最高水位與波浪爬高之和有一定的超高，對1、2級壩來說，該超高1、2級大于1.0m。由4.4中調(diào)洪演算結(jié)果得，校核工況時(shí)上游有最高水位202.92m，相應(yīng)下游最高水位為149.35m。取排水棱體頂部超高1.15m。則堆石棱體壩最終高程為149.35+1.15=150.5m。參考其他工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，堆石棱取1：1.0為內(nèi)坡坡度，取1：2.0為外坡坡度，棱體頂部頂寬取2.0m。排水棱體構(gòu)造圖如圖1.2所示。圖1.2排水棱體細(xì)部構(gòu)造圖護(hù)坡設(shè)計(jì)土石壩對上下游壩坡進(jìn)行護(hù)坡設(shè)計(jì)能夠有效預(yù)防風(fēng)浪、冰層、水流對上下游壩坡得破壞作用。除此之外，護(hù)坡設(shè)計(jì)還能保護(hù)粘性土避免發(fā)生凍結(jié)、膨脹和收縮。護(hù)坡設(shè)計(jì)得材料應(yīng)該選擇當(dāng)?shù)馗徊氐牟牧希瑧?yīng)因地制宜。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274——2018），上游護(hù)坡包括堆石、干砌石、漿砌石、預(yù)制或現(xiàn)澆的混凝土或鋼筋混凝土板、瀝青混凝土護(hù)坡等形式，下游護(hù)坡包括干砌石、堆石、卵石或碎石、草皮、鋼筋混凝土框格填石護(hù)坡等形式。本次設(shè)計(jì)中上游采用漿砌石、碎石和粗砂墊層進(jìn)行護(hù)坡設(shè)計(jì)，漿砌石厚度45cm，碎石和粗砂墊層厚30cm；下游采用干砌石進(jìn)行護(hù)坡設(shè)計(jì)，取干砌石厚30cm。護(hù)坡細(xì)部構(gòu)造圖如圖1.3所示。圖1.3護(hù)坡細(xì)部構(gòu)造圖壩面排水設(shè)計(jì)壩頂壩面排水設(shè)計(jì)主要是為了防止雨水的沖刷作用。根據(jù)規(guī)范，在壩頂沒有防浪墻時(shí)，壩頂做成拱背狀，依靠壩頂形狀將壩頂水流排往上下游。壩頂設(shè)有防浪墻時(shí)，應(yīng)將壩頂坡面做成向下游的傾斜面，坡度介于2%~3%之間。本設(shè)計(jì)中壩頂設(shè)有超高為1.0m的防浪墻，因此采用后者作為壩頂設(shè)計(jì)方案，坡度取2%。壩頂路面采用30cm厚的瀝青混凝土墊層和30cm厚的碎石墊層。壩頂細(xì)部構(gòu)造圖如圖1.4所示。圖1.4壩頂細(xì)部構(gòu)造圖1.3筑壩材料選擇和填筑要求根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274——2020），應(yīng)根據(jù)SL251和SL237有關(guān)規(guī)定經(jīng)行筑壩土石料調(diào)查和土工試驗(yàn)，查明壩址周圍天然土石料的性質(zhì)、儲藏和分布。建筑材料的選擇綜合考慮工程的自身性質(zhì)、壩址周圍儲藏的材料以及材料的開采、運(yùn)輸和加工是否方便。1.3.1防滲體材料設(shè)計(jì)根據(jù)第3章中土料的物理力學(xué)性質(zhì)，經(jīng)計(jì)算得重壤土壩料的平均最優(yōu)含水量為19%，平均最大干容重為17KN/m3，設(shè)計(jì)干容重按式1.9計(jì)算： （1.9）式中：——設(shè)計(jì)干容重，KN/m3；——平均最大干容重，多組擊實(shí)試驗(yàn)平均；——壓實(shí)系數(shù)，根據(jù)工程實(shí)際與規(guī)范要求，m取1.0。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)干容重為12KN/m3，設(shè)計(jì)中最優(yōu)含水量為19％。 （1.10）式中：——土粒比重；——壓實(shí)土的含氣量，本設(shè)計(jì)中取0.04。計(jì)算得=1.72g/cm3，故滿足要求。設(shè)計(jì)干容重還應(yīng)當(dāng)用下式作校核： （1.11）式中：——設(shè)計(jì)干容重，KN/m3；——土場自然干容重，KN/m3。根據(jù)資料，已知=16.1KN/m3，本設(shè)計(jì)中=17KN/m3，故滿足要求。防滲土料的設(shè)計(jì)結(jié)果如表1.4所示：表1.4斜墻防滲土料計(jì)算表土粒比重最大干容重（KN/m3）最優(yōu)含水量（％）設(shè)計(jì)干容重（KN/m3）塑限（％）塑限指數(shù)（％）設(shè)計(jì)含水量（％）2.7217.2191719.51719天然含水量（％）孔隙比e濕容重（KN/m3）浮容重（KN/m3）內(nèi)摩擦角粘聚力c（）滲透系數(shù)k（cm/s）220.6020.2310.752壩殼填料設(shè)計(jì)壩體壩殼料的主要作用是保證壩體穩(wěn)定，因此對壩殼料的強(qiáng)度要求較高。相對密實(shí)度是壩殼砂礫料填筑的設(shè)計(jì)指標(biāo)，其相對密度計(jì)算公式為： （1.12） （1.13） （1.14）式中：——水的容重；——土料的比重；———土體的最大孔隙比；——土體的最小孔隙比；——設(shè)計(jì)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)下的孔隙比；——土料的最大干容重；——土料的最小干容重。聯(lián)立式1.12、1.13、1.14計(jì)算得壩殼砂礫料的相對密度如表1.5所示。表1.5壩殼填料計(jì)算表大于5mm的粗顆粒比重最大于容重(KN/m3)最小于容重(KN/m3)實(shí)驗(yàn)采用干容重(KN/m3)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)滲透系數(shù)K（M/sec）相對密度水上水下摩擦角φ（度）咬合力C（）摩擦角φ（度）咬合力C（）2.6818.514.4017.029027.504×10-40.6917.53002903×10-40.8018.031.503002×10-40.9019.03303101×10-41.09根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274——2020）可知，砂礫石的相對密度應(yīng)該在0.75以上，地震區(qū)的相對密度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB51247。根據(jù)上表計(jì)算結(jié)果，相對密度為0.69＜0.75的土料不符合規(guī)范要求，由于壩址區(qū)域地震烈度為7度，相對密度0.80的土料也并不安全。余下的兩種涂料中，綜合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，最終壩殼砂礫料采用相對密度等于0.90的土料。表1.6壩殼填料參數(shù)表土粒比重最大干容重（KN/m3）最小干容重（KN/m3）設(shè)計(jì)干容重（KN/m3）設(shè)計(jì)含水量（％）孔隙比e2.6818.514.418.018.240.49濕容重（KN/m3）浮容重（KN/m3）水上內(nèi)摩擦角（°）水下內(nèi)摩擦角（°）粘聚力c（）滲透系數(shù)k（cm/s）20.711.2831.53001.4滲流計(jì)算滲流計(jì)算的目的是使壩型、結(jié)構(gòu)尺寸以及防滲和排水設(shè)施的布置更為經(jīng)濟(jì)合理。本次設(shè)計(jì)中滲流計(jì)算內(nèi)容主要是確定確定壩體浸潤線、確定壩體滲流量，以及估算水庫滲漏量。1.4.1滲流計(jì)算的基本假定、計(jì)算條件及其簡化滲流計(jì)算的基本假定（1）土體中滲流流速不大且處于層流狀態(tài)、滲流服從達(dá)西定律，；（2）發(fā)生滲流量時(shí)土體孔隙尺寸不變，飽和度不變，滲流為連續(xù)，對于任一單元，入流等于出流。滲流計(jì)算的計(jì)算條件滲流計(jì)算應(yīng)包括以下水位組合情況：

（1）上游正常蓄水位與下游相應(yīng)的最低水位；（2）上游設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位；（3）上游校核洪水位與下游相應(yīng)的水位；（4）庫水位降落時(shí)上游壩坡穩(wěn)定最不利的情況。?。?）、（2）、（3）作為本次滲流計(jì)算的計(jì)算內(nèi)容。由第4章調(diào)洪演算計(jì)算結(jié)果可得，正常蓄水位191.8m，對應(yīng)下游水位146.30m；設(shè)計(jì)洪水位199.79m，對應(yīng)下游水位148.89m；校核洪水202.92m，對應(yīng)下游水位149.35m。滲流計(jì)算條件的簡化本次設(shè)計(jì)中，防滲體斜墻采用滲透系數(shù)為的重壤土，壩殼材料采用滲透系數(shù)為的砂礫料。兩種土料滲透系數(shù)相差近10000倍，可以把斜墻看作相對不透水層。1.4.2滲流計(jì)算本次設(shè)計(jì)中，按透水地基上有截水墻的斜墻壩進(jìn)行滲流計(jì)算。計(jì)算簡圖如圖1.5所示。圖1.5滲流計(jì)算簡圖滲流計(jì)算公式通過壩體和壩基的滲流量按下列公式計(jì)算： （1.15） （1.16）式中：，——分別為上游水深和下游水深；，——分別為斜墻和截水墻的滲透系數(shù)；，——分別為壩體和壩基的滲透系數(shù)；——斜墻的平均厚度，；——截水墻的平均厚度；——斜墻內(nèi)邊坡（下游邊坡）的坡腳，本設(shè)計(jì)中為；——從斜墻的內(nèi)邊坡坡腳到下游水面與排水體上游坡交點(diǎn)的水平距離，；——從浸潤線與斜墻下游邊坡交點(diǎn)處到下游水面與排水體上游坡交點(diǎn)的水平距離；——壩身浸潤線與斜墻內(nèi)邊坡交點(diǎn)處的浸潤線高度；——浸潤線與斜墻內(nèi)邊坡的交點(diǎn)到上游水深與斜墻上游邊坡交點(diǎn)的豎直距離；——上游水面與斜墻相交處的斜墻厚度；——透水地基厚度，12m。聯(lián)立式（1.15）和式（1.16），即可求得和。溢出水深及單寬流量的計(jì)算計(jì)算斷面取河床最低處斷面。計(jì)算工況選擇正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位的穩(wěn)定滲流期。正常蓄水位情況上游水深，下游水深，經(jīng)計(jì)算得；設(shè)計(jì)洪水位情況上游水深，下游水深，經(jīng)計(jì)算得；校核洪水位情況上游水深，下游水深，經(jīng)計(jì)算得?？倽B流量的計(jì)算總滲流量計(jì)算公式為 （1.17）式中：——大壩沿軸線長；——考慮到壩寬、壩厚和滲流量沿壩軸線不均勻性的折減系數(shù)，取0.8，根據(jù)地形圖得到近似為2010m。不同工況下的總滲流計(jì)算結(jié)果如下：（1）正常蓄水位情況；（2）設(shè)計(jì)洪水位情況（3）校核洪水位情況浸潤線方程 （1.18）正常蓄水位情況浸潤線方程：；設(shè)計(jì)洪水位情況浸潤線方程：；校核洪水位情況浸潤線方程：1.5穩(wěn)定計(jì)算作為土石壩剖面設(shè)計(jì)和壩體安全的重要依據(jù)，穩(wěn)定分析是否可靠決定了土石壩是否安全經(jīng)濟(jì)。至今人們對土的認(rèn)識還不夠充分，因此在穩(wěn)定分析過程中，在許多方面還需依靠工程經(jīng)驗(yàn)。1.1.1手算手算計(jì)算方法采用瑞典圓弧法作為手算的計(jì)算方法。假設(shè)滑動(dòng)面是一個(gè)圓弧，安全系數(shù)K為土條在滑裂面上的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩的比值。將滑動(dòng)面上的土體劃分為若干鉛直土條，忽略土條間相互作用力的影響，計(jì)算出作用于各土條底面的切向力和法向力，最后求出穩(wěn)定安全系數(shù)K。手算計(jì)算公式瑞典圓弧滑動(dòng)法的計(jì)算公式為： （1.20）式中：——下標(biāo)，代表土條編號；——第塊塊土條重量，浸潤線以上壩體用天然容重，以下用浮容重，因浸潤線與下游水位相近，故近似取浸潤線為下游水位水平線（同上），；——第塊土條重量，浸潤線以上按天然容重計(jì)算；浸潤線以下，下游水位以上用飽和容重計(jì)算，下游水位以下用浮容重計(jì)算，；——第塊土條沿滑裂面的長度，m；

——第塊土條沿滑裂面的坡角；——總應(yīng)力抗強(qiáng)度指標(biāo)。圓弧面選擇在穩(wěn)定計(jì)算的手算過程中，選擇選擇壩剖面上游頂點(diǎn)作為滑動(dòng)面起點(diǎn)，選擇排水棱體外坡最低點(diǎn)作為滑動(dòng)面終點(diǎn)，滑動(dòng)面半徑R取200m，從左往右依次對滑動(dòng)面上的土條進(jìn)行編號，依次為1，2，3，……，9，10?；瑒?dòng)面選擇如圖1.6所示。圖1.6穩(wěn)定分析簡圖計(jì)算工況選擇本次設(shè)計(jì)手算只計(jì)算一種工況：上游正常高水位+下游相應(yīng)低水位。計(jì)算過程及結(jié)果表1.7穩(wěn)定分析手算計(jì)算表土條編號12345678910水上面積A1129.55268.32337.86371.45392.77372.02284.91190.0891.056.5水下面積A2000002.9649.7692.42111.3473.19水上2681.75554.26993.77771.88130.37734.26458.94977.23140.7960.1水下2681.75554.26993.77771.88130.37734.26458.94977.23140.7960.14438322621161161-30.69470.61570.52990.43840.35840.27560.19080.10450.0175-0.0520.71930.78800.84800.89880.93360.96130.98160.99450.99980.998631.531.531.531.531.531.5303030300.61280.61280.61280.61280.61280.61280.57740.57740.57740.57741.270000000001