水工建筑物上机报告

'西华大学实验报告第1组.西华大学实验报告（计算机类）开课学院及实验室：能源与动力工程学院/数学与计算机实验中心实验时间：学生姓名学号成绩学生所在学院能源与动力工程学院年级/专业/班级水电班课程名称水工建筑物课程代码实验项目名称坝坡（或边坡）稳定分析软件应用项目代码指导教师项目学分一、实验目的1.通过上机，掌握一种实际工程中常用的坝坡（或边坡）稳定分析软件的应用方法；2.熟悉坝坡（或边坡）稳定分析步骤，判断坝坡（或边坡）的稳定性，并得出其稳定安全系数；3.掌握各种参数对坝坡（或边坡）稳定性的影响，以便于今后的设计或施工工作中更好地进行稳定控制，保证坝坡（或边坡）的安全。二、内容与设计思想根据指导老师提供的面板堆石坝或土石坝相关工程资料，应用理正边坡软件对坝坡进行稳定分析验证，并对上机实验结果进行分析。三、使用环境上机平台：Windowsxp及以上的系统操作平台；软件：Autocad2004版本及以上，理正岩土5.1版本及以上。四、上机实验过程1.工程名称：浙江舍网面板堆石坝上游边坡稳定分析。2.坝型：混凝土面板堆石坝。3.坝体标准剖面图：11 西华大学实验报告图1浙江舍网面板堆石坝剖面图4.坝体分区简述：坝体填料从上游至下游依饮分为4个区,即1区(垫层区)、I区(过渡层区)、I区(主堆石区)、V区(下游次堆石区)。Ⅰ区(垫层区)水平宽度1m,最大粒径80mm ,铺筑层厚度40cm , 5mm以下颗粒要求在22%到40%之间。I 区表面由5cm厚水泥砂浆保护,要求表面只亏不盈,最大亏坡值为3cm。在靠近周边缝的垫层中,设IA区为特殊填筑区,水平宽度填筑扩大到3m ,最大粒径降到50mm ,铺筑层厚度15cm。Ⅱ区(过渡层区)水平宽度3m,最大粒径300mm ,铺筑层厚度40cm。IA区为特殊填筑区,在坝顶挡墙后，堆石不能用振动碾，只能静压。此区铺筑层厚度40cm ,最大粒径300mm。Ⅲ区(主堆石区)铺筑层厚度80cm ,最大粒径600mm,下游堆石区分界线为坝轴线下2.5m处1 :0.5坡线。  Ⅳ区(下游次堆石区) ,铺筑层厚度80cm ,最大粒径600mm。  石料强度要求: I、II区要求饱和抗压强度大于50MPa; 0Ⅲ、Ⅳ区要求饱和抗压强度大于30MPa。碾压遍数严格地讲应该在碾压试验后确定,因具有同样石质的工程有附近的横山、龙溪等堆石坝的实例,因此经综合考虑后确定在12t振动碾施工下，I、I区振碾12遍,I、IV区振碾8遍。 各区碾压设计控制指标:  Ⅰ区:干密度大于2.1t/m3,孔隙率小于22%。ⅠA区:干密度大于2.13t/m3 ,孔隙率小于22%。Ⅱ、ⅡA区:千密度大于2. 09t/m3 ,孔隙率小于22%。 Ⅲ区:干密度大于2.04t/m3,孔隙率小于24%。Ⅳ区:千密度大于2.02t/m3,孔隙率小于24%。在岩土边坡稳定分析软件中，共有5个分区：①对应于剖面图垫层区，②对应于剖面图主堆石区，11 西华大学实验报告③对应于开挖后的地基区域，④对应于剖面图下游次堆石区，⑤对应于剖面图过渡层区域。5.详细记录程序操作步骤、数据输入过程。首先安装软件，找到自己的题目，阅读熟悉相关资料内容，利用AutoCAD画出大坝的轮廓线，其图为下面图2中的图形所示，将轮廓图保存为DXF文件格式。打开岩土软件后，利用辅助功能项读入CAD画好的DXF文件形成坡线、节点、土层数据，确定其坡面线起始点号以及坡面线段数。截图如下：图2基本:根据浙江舍网面板堆石坝相关材料和数据填写“基本”项内容，设置基本参数。包括采用的规范、滑裂面的形状、地震的烈度、圆弧稳定分析的方法、局部极值搜索最大迭代次数等。截图如下：图311 西华大学实验报告坡面:由导入DXF文件形成的坡线、节点、土层数据等，填写“坡面”项相应的参数。包括对应序号的超载个数、超载序号对应的定位距离和分布宽度及其超载值，要注意L形防浪墙时超载值的处理方法。截图如下：图4土层：根据所给的参数设置参考表，结合实际按照规律填写该项的相关参数，需要对将导入生成图的编号与剖面图各区对应起来，按照规律设置各编号下的天然容重、饱和容重、水上水下的粘聚力以及内摩擦角。截图如下：图511 西华大学实验报告水面:按照要求填写“水面”项参数，确定合适的坝坡低水位。截图如下：图6加筋：根据要求填写“加筋”项，填写锚杆数为0。截图如下：图711 西华大学实验报告计算：设置好所有参数后，点击计算，得出结果，结果符合要求，点击结束，反之修正参数再次计算，直到满足要求为止。截图如下:图86.程序运行的结果。最终得到了最危险滑裂面稳定安全系数等于1.344，当前滑面稳定安全系数为1.344。------------------------------------------------------------------------计算项目：复杂土层土坡稳定计算3------------------------------------------------------------------------[计算简图][控制参数]:采用规范:碾压式土石坝设计规范(SL274-2001)计算工期:稳定渗流期计算目标:安全系数计算滑裂面形状:折线形滑面11 西华大学实验报告不考虑地震[坡面信息]坡面线段数5坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)超载数137.4390.0000233.75425.966031.3120.0001超载1距离0.000(m)宽1.312(m)荷载(113.98--113.98kPa)270.00(度)43.0310.0001超载1距离0.000(m)宽3.031(m)荷载(113.98--113.98kPa)270.00(度)57.1970.0001超载1距离0.000(m)宽7.197(m)荷载(113.98--113.98kPa)270.00(度)[土层信息]坡面节点数6编号X(m)Y(m)00.0000.000-137.4390.000-271.19325.966-372.50525.966-475.53625.966-582.73325.966附加节点数19编号X(m)Y(m)138.7510.000243.9900.000346.136-0.736474.295-0.736586.257-1.511674.25023.080786.50023.080843.1151.374942.6390.000100.000-55.64511175.463-55.64512175.463-2.45913129.409-2.45914126.565-2.84615126.465-2.85916118.695-2.72917112.855-1.96018124.336-1.34019118.361-1.34011 西华大学实验报告不同土性区域数5区号重度饱和重度粘结强度孔隙水压节点(kN/m3)(kN/m3)(kpa)力系数编号122.20023.700120.000---(-2,-1,1,-3,)221.50022.900120.000---(2,3,4,5,6,7,-5,-4,8,9,)321.60022.000120.000---(3,2,9,1,-1,0,10,11,12,13,14,15,16,17,5,4,)421.10022.500120.000---(5,17,16,15,14,18,19,7,6,)521.90023.300120.000---(8,-4,-3,1,9,)区号粘聚力(kPa)内摩擦角(度)水下粘聚力(kPa)水下内摩角(度)粘聚力1(kPa)内摩擦角1（度）水下粘聚力1(kPa)水下内摩角1(度)16.00043.7004.00043.000------------24.00042.3002.00041.800------------30.00028.2000.00027.300------------43.00041.0001.00040.400------------55.00043.1003.00042.500------------区号十字板Γ强度增十字板Γ水强度增长系(kPa)长系数下值(kPa)数水下值1------------2------------3------------4------------5------------[水面信息]采用有效应力法孔隙水压力采用近似方法计算不考虑渗透力作用考虑边坡外侧静水压力坝坡外水位:27.000(m)水面线段数6水面线起始点坐标:(0.000,-0.500)水面线号水平投影(m)竖直投影(m)11.0000.50022.0001.00033.0001.00044.0001.00055.0001.00066.0000.500[滑面信息]滑面线段数5滑面线起始点坐标:(0.000,0.000)滑动面线号水平投影(m)竖直投影(m)矢高(m)11 西华大学实验报告粘聚力(kPa)内摩擦角(度)粘聚力1内摩擦角1(度)13.0000.5000.00010.00030.000--------24.0001.0000.00010.00030.000--------34.0003.0000.00010.00030.000--------43.0001.0000.00010.00030.000--------56.0002.5000.00010.00030.000--------[计算条件]稳定计算目标:自动搜索最危险滑面稳定分析方法:摩根斯顿—普赖斯法土条宽度(m):10.000条间力函数类型:常量非线性方程求解容许误差:0.00001非线性方程组求解容许误差:0.00010方程求解允许的最大迭代次数:50搜索有效滑面数:20起始段夹角上限(度):5起始段夹角下限(度):45段长最小值(m):8.655段长最大值(m):17.311出口点起始x坐标(m):-25.966出口点结束x坐标(m):71.193入口点起始x坐标(m):0.000入口点结束x坐标(m):82.733------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------[计算结果图]滑动安全系数=1.344最危险滑裂面线段标号起始坐标(m,m)终止坐标(m,m)1(24.442,0.000)(38.738,-5.253)11 西华大学实验报告2(38.738,-5.253)(49.402,-4.973)3(49.402,-4.973)(59.139,-2.500)4(59.139,-2.500)(69.274,10.157)5(69.274,10.157)(75.065,22.368)6(75.065,22.368)(75.493,25.966)7.上机实验结果分析（计算结果与规范对比分析）。设置参数后，通过岩土软件分析计算，最终得到了最危险滑裂面稳定安全系数等于1.344，当前滑面稳定安全系数为1.344，.该安全系数在合适的范围内，大于坝坡正常运行条件下的稳定安全系数，滑面稳定，结构安全。五、总结在本次水工建筑物上机实验中，我上机的工程内容是浙江舍网面板堆石坝上游边坡稳定分析。在实验的过程中，安装软件后是我们所熟悉的CAD绘图，如何绘是我遇到的第一个大问题，首先是不知从何处下手，其次是需要绘出哪些线条和如何让绘出的坡度满足要求，最后遇到了一个L形防浪墙如何处理的问题，这个问题阻碍了我相当长一段时间，最后还是在询问老师后才得到了解决。接下来是导入dxf图后相关参数的设置，这里就很关键了，各参数的设置要符合各自的规律和要求。参数设置完成后就是计算了，得出的结果必须符合规范，否则需要修正参数重新计算。从上机到实验报告的撰写，虽然遇到了许多的问题，但是这些问题都在老师的指导、同学的互帮互助以及自己查阅相关资料中得到了较好的解决。通过本次上机实验，我获益良多：同学间的思维交流协作得到促进，且CAD的运用更加清楚；大致掌握了一-种实际工程中常用的坝坡(或边坡)稳定分析软件的应用方法；熟悉了坝坡(或边坡)稳定分析步骤，判断坝坡(或边坡)的稳定性，并得出其稳定安全系数；基本掌握各种参数对坝坡(或边坡)稳定性的影响，以便于今后的设计或施工工作中更好地进行稳定控制，保证坝坡(或边坡)的安全。总之，本次上机实验让我懂得了更多的专业相关知识，对以后的学习工作大有裨益。六、附录1.上机实验操作过程中出现的问题及解决方法。首先绘制大坝轮廓线如何处理L形防浪墙的问题，这个问题阻碍了我相当长一段时间，最后还是在询问老师后才得到了解决。L形防浪墙不用再轮廓线中绘制出来，需要我们转换思维，将其看作荷载。在荷载参数设置时不但需要交通方面的荷载，还需要加上防浪墙处的等效荷载。其次是导入dxf图后“土层”选项下相关参数的设置，这里就很关键了，各参数的设置要符合各自的规律。我们可以根据资料中所给的参数设置参考表来绘制。最后是在自己的电脑上运行计算时，总是会在最终“计算”的那一步出现各种问题，以致于无法得到最终结果。尝试多次无果后，我们想选择了到学校机房里面进行操作，最终得到的符合要求的结果。2.回答上机实验指导书上的思考题。（1）坡面起始点号和坡面线段数变化后，导入的工程断面DXF图会有什么不同？坡面起始点号和坡面线段数变化后，导入的工程断面DXF图从图形上看来没有什么太大的不同，但是点的编号以及坡面段数的改变，计算结果就会发生一些改变。11 西华大学实验报告（2）计算工况改变后，各参数设置时会有什么变化？计算工况改变可能会引起同一位置重度的不同。设置参数时要以浸润线为准，浸润线以上是干重度，以下就是饱和重度。（3）上下滑点的位置可以判断导入的DXF图是否正确吗？可以判断导入的DXF图是否正确。11'