1、第四章排水閘穩定及結構計算1各排水閘概況1.1水文資料根據龍門縣城堤防總體規劃，縣城河堤共有5個排水閘，西林河有兩個排水 閘：龍門中學排水閘和老干局排水閘，白沙河有三個排水閘：師范排水閘、石龍頭 排水閘、及羅江圍排水閘。河堤上的排水閘主要作用是：平時能正常排泄內積水， 洪水到來時關閘擋水，不讓洪水涌入。根據水文資料，排水閘排澇標準按十年一遇 (P二10%)洪水，24小時暴雨產生的洪水總量，24小時排干計算。根據龍門縣城 區防洪工程洪水計算書可知各排水閘的水位資料，詳見排水閘洪水成果表1. 1- 1。表1. 1-1各排水閘洪水成果表編號河流名稱支流名稱排水 閘名 稱樁號地面控制水 位(m)外江洪

2、水位(m)內江洪水成果(P=10%)Q 設(m3/s)P=2%P 二 20%1西林河樟洞水龍門中學西左2+567. 5668. 6069. 0767. 98972江水、龍洞水老干局西左3+548. 5368. 1068. 4467. 50873白沙河郭村水師范學校白右5+949. 9270. 8072. 4570. 26221熱水鍋水石龍頭白右8+203. 8473. 4074. 1672.82435盤龍水、 王賓水羅江 圍白左1+191. 0066. 9068. 4466. 6543. 41. 2地質資料根據龍門縣城區防洪工程地質勘探可行性研究報告，可知各排水閘地基主要物理指標表1.2-lo

3、表1. 2-1各排水閘地基土質主要物理指標表排水閘名稱閘底高程閘基土質承載力標準值（kPa）摩擦系數滲透情況備注龍門中學64.90殘積土2000. 350.40弱透水層老干局64. 40砂礫層1800. 350. 40強透水層師范學校66. 30中粗砂1800. 350. 40強透水層石龍頭68. 70中粗礫砂1800. 350.40強透水層羅江圉61.90中細砂1300. 300. 35強透水層1.3等級與安全系數根據龍門縣城堤防加固工程可行性研究報告西林河、口沙河大堤加固工 程等級為三等，水閘為主要建筑物，其等級為三等，根據水閘設計規范SL265- 2001，水閘整體抗滑穩定安全系數為：基

4、本組合：1.25；特殊組合I： l.lOo 土 基上閘室基底應力最大值與最小值之比的允許值為：基本組合：2. 50；特殊組合 3. 0.閘基抗滲穩定性要求水平段和出口段的滲流坡降必須小于規范要求，見下表 6. 0. 4。表6. 0.4水平段和出口段允許滲流坡降值地基類別允許滲流坡降值水平段出口段粉砂0. 050. 070. 250. 30細砂0. 07 0. 100. 300. 35中砂0. 10 0 130. 350.40粗砂0. 13 0 170. 400. 45中礫、細礫0. 17 0. 220. 450. 50粗礫夾卵石0. 220. 280. 500. 55砂壤土0. 150 250

5、. 400. 50壤土0. 250. 350. 500. 60軟粘土0. 300. 400. 60 0. 70堅硬粘土0. 400. 500. 700. 80極堅硬粘土0. 50 0. 600. 800. 901.4地震烈度龍門縣基本地震烈度為VI,按水閘設計規范SL265-2001，設計時不考慮 地震作用。2.主要汁算公式及工況2. 1閘孔凈寬B0汁算公式根據水閘設計規范SL265-2001,水閘的閘孔凈寬B0可按公式(A. 0. 1-1)(A. 0. 1-6)計算：B=-r(TfHyl2gH7o(A. 0. 1-1)單孔閘(A. 0. 1-2)多孔閘，閘墩墩頭為圓弧形時(A. 0. 1-3

6、)(A. 0. 1-4)(A. 0. 1-5)兮(N-1)8N列=1-0.171，=231糾1 仏I0.4。丿(A. 0. 1-6)式中-一閘孔總寬度(m):Q過閘流量(m3/s)；計入行近流速水頭的堰上水深(m),在此忽略不計;g一一重力加速度,可釆用9.81 (m/s2):ill堰流流量系數，可采用0. 385；堰流側收系數，對于單孔閘可按公式（A. 0. 1-2）計算求得或由表A. 0. 1-1查 得；對于多孔閘可按公式（計算求得；b0閘孔凈寬（m）:bs上游河道一半水深處的寬度（in）:N閘孔數；中閘孔側收系數，可按公式（計算求得或由表A. 0. 1-1查得，但表 中 bs 為 bO+

7、dz；dz中閘墩厚度（m）；Sh邊閘孔側收系數，可按公式（計算求得或曲表A. 0. 1-1查得，但表 中bs為勺）十牛十仏bb邊閘墩順水流向邊緣線至上游河道水邊線之間的距離（ID）:（J堰流淹沒系數，可按公式（計算求得或由表A. 0. 1-2查得；hs由堰頂算起的下游水深（m） o2. 2整體穩定及應力訃算公式2. 2.1整體穩定及應力計算公式根據水閘設計規范SL265-2001，利用閘室基底應力和閘室抗滑穩定安全 系數計算公式可分別訃算各工況下排水閘的整體穩定及基底應力。閘室基底應力(7. 3. 4-1)抗滑穩定安全系數(7. 3. 6-1)式中閘室基底應力的最大值或最小值(kPa)；作用在

8、閘室上的全部豎向荷載(包括閘室基礎底面上的揚壓力在內，kN)；作用在閘室上的全部豎向和水平荷載對于基礎地面垂直水流方向的形心軸的力矩(kN. m)；A閘室基底面的面積(m2)；W閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩(m3):Kc沿閘室基底面的抗滑穩定安全系數；f閘室基底面與地基之間的摩擦系數；作用在閘室上的全部水平向荷載(kN) 2. 2. 2計算工況根據每個排水閘的具體運行惜況，西林河兩個排水閘的計算工況為：完建期,上下游無水；下游常年蓄水位67.0m,上游無水，關閘清淤；下游P二2%洪水 位，上游水位至孔洞頂。白沙河四個排水閘的計算工況為：完建期，上下游無 水；下游P二2%洪水

9、位，上游水位至孔洞頂。2. 2. 3主要荷載 自重：水閘、設備自重 靜水壓力 浮托力、滲透壓力、水重2. 3消能計算2. 3. 1計算工況初步擬定，消能防沖計算工況為：上游十年一遇的過閘設計流量，上游設計 水位與地面控制水位齊平，相應下游五年一遇的洪水位。2. 3. 2消力池計算公式先根據水力計算手冊(武漢水利電力學院水力學教研室編)判別是否需要建立消力池：如躍后水深h：V出池河床水深罠，則不需建立消力池；如躍后水深h：出池河床水深瓦，則需建立消力池，根據水閘設計規范(SL265-2001)附錄B,消力池深度 可按公式(B. 1. 1-1B. 1. 1-4)計算：d =(rQh _ 方；_ A

10、Z(B. 1. 1-1)(B. 1. 1-2)(B. 1. 1-3)2g 員 g； 2gh?（B. 1. 1-4）式中d消力池深度（m）；oO水躍淹沒系數，可采用1.031. 10,取o0 = 1.1；4孔流流量系數，可采用0.931.0,取4=1.0；h；躍后水深（m）；he收縮水深（m）；a水流動能校正系數，可采用1.01. 05,取a =1.05；q過閘單寬流量（m2/s） , q = Q/B0；bl消力池首端寬度（m）:b2消力池末端寬度（m）；T0山消力池底板頂面算起的總勢能（m）,這里，不計行近流速; Z出池落差（m）:出池河床水深（m）。2. 4防滲計算2. 4. 1計算工況西林

11、河兩個排水閘的計算工況為：建設期，上游無水，下游施工洪水；下 游常年蓄水位67. Om,上游無水，關閘清淤；下游P二2%洪水位，上游水位至孔洞 頂。白沙河三個排水閘的計算工況為：建設期，上游無水，下游施工洪水；下 游P二2%洪水位，上游水位至孔洞頂。2. 4. 2計算公式2. 4. 2. 1滲徑長度計算水閘滲徑長度必須滿足閘基防滲長度要求，因此按下式汁算：L = CxA/Z式中：L閘基防滲長度（m） H上、下游水位差（m）C滲經系數閘基抗滲穩定計算利用改進阻力系數法計算水閘各段的滲透壓力，得出水閘水平段和出口段的 的滲流坡降值。C.2. 1 土基上水閘的地基有效深度可按公式（C.2. 1-1）

12、或公式（C.2. 1-2）計算:如時705g乩5時一5厶式中：Te地基上水閘地基的地基有效深度（m）；L0地下輪廓的水平投影長度（m）；SO地下輪廓的垂直投影長度（m） o分段阻力系數可按公式計算:1進、出口段+ 0.441(C. 2. 2-1)式中：40進出口段的阻力系數;S板樁或齒墻的入土深度（m）；r,2+ 2+ 0.059 W 丿= 1.21-瓜=A/=11進岀口段修正后的水頭損失值可按公式（1）式（3）計算(C. 2. 4-1)(C. 2. 4-2)(C. 2. 4-3)式中：hO進、出口段修正后的水頭損失值（m）;hO進、出口段水頭損失值（m）;卩阻力修正系數，當計算的0 2 1.