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淤沙压力

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所属类别:水工建筑物

基本信息

中文名称:淤沙压力
外文名称:

淤积泥沙作用于水工建筑物表面的压力。水流入库后,流速减小,挟沙能力降低,所挟带的泥沙将由粗到细逐渐下沉。淤积在坝、闸前的泥沙,形成作用于坝、闸面上的淤沙压力。

计算坝面的淤沙压力,先要确定坝前的淤沙高程。它与水流挟沙量、泥沙颗粒级配、水流特性、水库地形、淤泥计算年限以及工程布置、泄洪排沙方式等多种因素有关。淤沙计算年限一般取50~100年。当进行了充分论证、特别是有可靠的排沙措施时,应考虑将一部分入库泥沙排至下游。淤沙年限确定后,应通过数学模型计算或物理模型试验,并参照类似水库的淤积情况,综合分析确定淤沙高程。

坝前淤沙逐年增高,逐年固结,淤沙容重和内摩擦角既随时间而变化,又因层而异。淤沙的内摩擦角与淤沙粒径、淤沙的级配和颗粒形状有关。淤沙内摩擦角宜通过实际测试确定,一般粒径越大,孔隙率越小,内摩擦角越大。无实测资料时,对于淤积时间较长的粗颗粒泥沙,其内摩擦角可取为18°~20°;黏土质淤积物,其内摩擦角可取为12°~14°;淤泥、黏土、胶质颗粒和孔隙率大于0.7的淤沙,其内摩擦角可取为0。中国的刘家峡、官厅等水库多年淤沙取样试验得出,其内摩擦角高达25°~35°。设计中,一般不考虑淤沙的黏结力。

作用在坝、水闸等挡水建筑物单位长度上的水平淤沙压力,可按下式计算:

式中,Ps为淤沙压力,kN/m;γs为淤沙浮容重,kN/m3;hs为泥沙的淤积厚度,m;φs为淤沙的内摩擦角,(°)。

斜面上铅直的淤沙压力即为淤积在其上的泥沙重力(按浮容重计算)。

按分项系数极限状态法设计时,淤沙压力属可变作用。淤沙压力的设计值为作用分项系数乘以标准值。淤沙压力标准值采用上式计算的Ps,作用分项系数按中国1997年颁布的DL 5077—1997《水工建筑物荷载设计规范》规定采用1.2。

  
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