改進(jìn)阻力系數(shù)法

1、改進(jìn)阻力系數(shù)法改進(jìn)阻力系數(shù)法是在阻力系數(shù)法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，這兩種方法的基本原理非常相似。主要區(qū)別是改進(jìn)阻力系數(shù)法的滲流區(qū)劃分比阻力系數(shù)法多，在進(jìn)出口局部修正方面考慮得更詳細(xì)些。因此，改進(jìn)阻力系數(shù)是一種精度較高的近似計(jì)算方法。1基本原理如下圖1所示，有一簡單的矩形斷面滲流區(qū)，其長度為L，透水土層厚度為T，兩斷面間的測壓管水位差為h。根據(jù)達(dá)西定律，通過該滲流區(qū)的單寬滲流量q為 （1）或 （2）令LT，則得 （3）式中稱為阻力系數(shù)，值僅和滲流區(qū)的幾何形狀有關(guān)，它是滲流邊界條件的函數(shù)。 圖1矩形滲流區(qū)圖 圖2 改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算對于比較復(fù)雜的地下輪廓，需要把整個(gè)滲流區(qū)大致按等勢線位置分成若干個(gè)典型

2、滲流段，每個(gè)典型滲流段都可利用解析法或試驗(yàn)法求得阻力系數(shù)，其計(jì)算公式見表1。如圖2所示的簡化地下輪廓，可由2、3、4、5、6、7、8、9、10點(diǎn)引出等勢線，將滲流區(qū)劃分成10個(gè)典型流段，并按表1的公式計(jì)算出各段的i。再由式 (6) 得到任一典型流段的水頭損失hi。對于不同的典型段，值是不同的，而根據(jù)水流的連續(xù)原理，各段的單寬滲流量應(yīng)該相同。所以，各段的qK值相同，而總水頭H應(yīng)為各段水頭損失的總和，于是得 (4) (5)將式(5)代人式(4）得各段的水頭損失為 (6)表1 典型流段的阻力系數(shù)區(qū)段名稱典型流段型式阻力系數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)口段和出口段內(nèi)部垂直段內(nèi)部水平段求出各段的水頭損失后，再由出口處向

3、上游方向依次疊加，即得各段分界點(diǎn)的滲壓水頭。兩點(diǎn)之間的滲透壓強(qiáng)可近似地認(rèn)為呈直線分布。進(jìn)出口附近各點(diǎn)的滲透壓強(qiáng)，有時(shí)需要修正。如要計(jì)算q，可按式（4）進(jìn)行。2計(jì)算步驟（1）確定地基計(jì)算深度。上述計(jì)算方法對地基相對不透水層較淺時(shí)可直接應(yīng)用，但在相對不透水層較深時(shí)，須用有效深度Te作為計(jì)算深度Tc。Te可按式（7）計(jì)算確定。 （7）式中 L0地下輪廓的水平投影長度，m； S0地下輪廓的鉛直投影長度，m。算出有效深度Te后，再與相對不透水層的實(shí)際深度T實(shí)相比較，應(yīng)取其中的小值作為計(jì)算深度Tc。（2）按地下輪廓形狀將滲流區(qū)分成若干典型滲流段，利用表1計(jì)算各段的阻力系數(shù)i，并計(jì)算各段的水頭損失hi。（3

4、）以直線連接各分段計(jì)算點(diǎn)的水頭值，便可繪出滲透壓強(qiáng)分布圖。（4）對進(jìn)、出口段水頭損失值和滲透壓強(qiáng)分布圖形進(jìn)行局部修正。計(jì)算公式如下： （8） （9） （10）式中 h0 進(jìn)、出口段修正后的水頭損失值，m； h0 按式（6）計(jì)算的水頭徽值，m； 阻力修正系數(shù)，按式（9）計(jì)算，當(dāng)計(jì)算的1.0時(shí)，則取=1.0； S 底板埋深與板樁入土深度之和，m，見下圖3（a）； T 板樁另一側(cè)地基透水層深度或齒墻底部至計(jì)算深度線的鉛直距離，m，見圖3； h 修正后的水頭損失減小值，m，可按式（10）計(jì)算。 圖3 進(jìn)出口滲流計(jì)算示意圖（a）有板樁的進(jìn)出口滲流計(jì)算示意；（b）有齒墻的進(jìn)出口滲流計(jì)算示意（5）當(dāng)阻力修正

5、系數(shù)1時(shí)，除進(jìn)、出口段的水頭損失需作修正外，在其附近的內(nèi)部典型段內(nèi)仍需修正。當(dāng)hxh時(shí)，可按下式修正：hxhx+h，式中hx為修正后的水平段水頭損失值；hx為水平段的水頭損失值。當(dāng)hxh時(shí)，可按下面兩種情況修正：當(dāng)hxhyh時(shí)，則hx=2 hx，hy= hy+h- hx，其中hy為內(nèi)部鉛直段的水頭損失值，hy為修正后的內(nèi)部鉛直段水頭損失值；當(dāng)hx+ hyh時(shí)，則hx2hx,hy2hy，hCD=hCD+h（hx+ hy），其中hCD為CD段的水頭損失值，hCD為修正后的CD段水頭損失值。（6）按式（11）計(jì)算出口段滲流坡降J。 （11）出口段和水平段的滲流坡降都應(yīng)滿足下表2的允許滲流坡降的要求，防止地下滲流沖蝕地基土并造成滲透變形。表2 的允許滲流坡降 J 值分段地基類別粉砂細(xì)砂中砂粗砂中礫細(xì)礫粗礫夾卵石砂壤土壤土軟粘土堅(jiān)硬粘土極堅(jiān)硬粘土水平段0.050.070.070.100.100.130.130.170.170.220.220.280.150.250.250.350.300.400.40 0.500.500.60出口段0.250.300.300.350.350.400.400.450.450.500.