第三节土石坝渗流分析方法
土石坝渗流分析的 内容及目的
土石坝渗流分析的 内容, ① 确定浸润线的位置； ②
确定渗流的主要参数 —— 渗流流速与坡降； ③ 确定
渗流量 。
土石坝渗流分析的 目的,①对初选的坝的形状与尺
寸进行检验，确定渗流作用力，为核算坝坡稳定提
供依据；②进行坝体防渗布置与土料配置，根据坝
体内部的渗流参数和渗流逸出坡降，检验土体的渗
流稳定，防止发生管涌与流土，在此基础上确定坝
体及坝基中防渗体的尺寸与排水设施的容量和尺寸；
③确定通过坝和河岸的渗流水量损失并设计排水系
统的容量。 教材 209页
一、土石坝中的渗流特性
υ = κ Ｊ 1/β
二、渗流分析的基本方程
根据达西定律
教材 210页
dx
dy
kv ??
浸润线：
渗流在土坝坝体内
的自由水面与垂直坝轴
线剖面的交线。
渗流分析方法主要有：
流体力学法、水力学法、流网
法、试验法和数值解法。
三、水力学法 （基本假定）
dx
dykv ??
dx
dykyvyq ???
应用达西定律和假定, 全断
面内的平均流速等于：
设单宽渗流量为 q，则：
xkqHy 221 ??
浸润线方程：
L
HHkq
2
)( 2221 ??
矩形土体单宽渗流
量为：
下游有褥垫排水的情况
根据流体力学的分析，图所示的浸润线可用通过 E点并
以排水起点 D为焦点的抛物线表示。若 B点高度为 h0，则
C点距 D点的距离为。由于浸润线过点 B（ x=L′, y=h0）
和 C（ x=L′+h0/2,y=0），故浸润线方程可表示为：
xh hyL ????
0
2
0
2
2
又因浸润线通过点 E（ x=0,y=H1）,故：
LHLh ????? 2120
通过坝身单宽渗流量 q为：
L
hHkq
?
??
2
)( 2021
b = Hm11+2m
1
b
有棱体排水时
当下游无水时, 按上述褥垫排水情况计算 。 当下游有水
时, 可将下游水面以上部分按照褥垫式下游无水情况处
理, 即：
单宽渗流量可按下式求得：
浸润线仍按式计算。
LHHLh ?????? 22120 )(
])([2 20221 hHHLkq ????
图透水地基上带截水槽的心墙坝的渗流计算图
图 透水地基上带截水槽的斜墙坝的渗流计算图
有限深透水地基上均质坝渗流计算
首先按不透水地基上均质坝的计算方法，确定
坝体的渗流量；再假定坝体不透水，根据渗流的达
西定律，按式下式计算地基的渗流量；然后取总单
宽流量 q为两者之和。
0
1
nL
THkq T??
n
L0/T 20 5 4 3 2 1
1.05 1.18 1.23 1.30 1.44 1.87
（二）流网法
是一种图解法，渗
流场不复杂时，采用此
方法精度能满足工程要
求。
图 土坝总渗透流量计算示意图
（ 三 ） 总渗流量的计算
前面计算的是通过坝体和坝基的单宽渗流量。由于
沿坝轴线的各断面形状及地基地质条件并不相同，因此
计算通过坝体的总渗流量,可根据具体情况将坝体沿坝
轴线划分为若干段。
? ?1122111 )()21 ?? ??????? nnnnn lqlqqlqqlqQ ?（
四、土石坝渗透变形
及其防护
渗透变形的型式,一般有管
涌、流土、接触冲刷、剥离
和化学管涌等类型。工程中
以管涌和流土最为常见。
渗透变形防护标准：管涌, 流土 217页
防止渗透变形的 工程措施 有以下几种：
（ 1）设置防渗设施；
（ 2）设置排水沟或减压井；
（ 3）设置反滤层。
图 太平湖土坝减压井和透水盖重（单位,m）
土石坝渗流分析的 内容及目的
土石坝渗流分析的 内容, ① 确定浸润线的位置； ②
确定渗流的主要参数 —— 渗流流速与坡降； ③ 确定
渗流量 。
土石坝渗流分析的 目的,①对初选的坝的形状与尺
寸进行检验，确定渗流作用力，为核算坝坡稳定提
供依据；②进行坝体防渗布置与土料配置，根据坝
体内部的渗流参数和渗流逸出坡降，检验土体的渗
流稳定，防止发生管涌与流土，在此基础上确定坝
体及坝基中防渗体的尺寸与排水设施的容量和尺寸；
③确定通过坝和河岸的渗流水量损失并设计排水系
统的容量。 教材 209页
一、土石坝中的渗流特性
υ = κ Ｊ 1/β
二、渗流分析的基本方程
根据达西定律
教材 210页
dx
dy
kv ??
浸润线：
渗流在土坝坝体内
的自由水面与垂直坝轴
线剖面的交线。
渗流分析方法主要有：
流体力学法、水力学法、流网
法、试验法和数值解法。
三、水力学法 （基本假定）
dx
dykv ??
dx
dykyvyq ???
应用达西定律和假定, 全断
面内的平均流速等于：
设单宽渗流量为 q，则：
xkqHy 221 ??
浸润线方程：
L
HHkq
2
)( 2221 ??
矩形土体单宽渗流
量为：
下游有褥垫排水的情况
根据流体力学的分析，图所示的浸润线可用通过 E点并
以排水起点 D为焦点的抛物线表示。若 B点高度为 h0，则
C点距 D点的距离为。由于浸润线过点 B（ x=L′, y=h0）
和 C（ x=L′+h0/2,y=0），故浸润线方程可表示为：
xh hyL ????
0
2
0
2
2
又因浸润线通过点 E（ x=0,y=H1）,故：
LHLh ????? 2120
通过坝身单宽渗流量 q为：
L
hHkq
?
??
2
)( 2021
b = Hm11+2m
1
b
有棱体排水时
当下游无水时, 按上述褥垫排水情况计算 。 当下游有水
时, 可将下游水面以上部分按照褥垫式下游无水情况处
理, 即：
单宽渗流量可按下式求得：
浸润线仍按式计算。
LHHLh ?????? 22120 )(
])([2 20221 hHHLkq ????
图透水地基上带截水槽的心墙坝的渗流计算图
图 透水地基上带截水槽的斜墙坝的渗流计算图
有限深透水地基上均质坝渗流计算
首先按不透水地基上均质坝的计算方法，确定
坝体的渗流量；再假定坝体不透水，根据渗流的达
西定律，按式下式计算地基的渗流量；然后取总单
宽流量 q为两者之和。
0
1
nL
THkq T??
n
L0/T 20 5 4 3 2 1
1.05 1.18 1.23 1.30 1.44 1.87
（二）流网法
是一种图解法，渗
流场不复杂时，采用此
方法精度能满足工程要
求。
图 土坝总渗透流量计算示意图
（ 三 ） 总渗流量的计算
前面计算的是通过坝体和坝基的单宽渗流量。由于
沿坝轴线的各断面形状及地基地质条件并不相同，因此
计算通过坝体的总渗流量,可根据具体情况将坝体沿坝
轴线划分为若干段。
? ?1122111 )()21 ?? ??????? nnnnn lqlqqlqqlqQ ?（
四、土石坝渗透变形
及其防护
渗透变形的型式,一般有管
涌、流土、接触冲刷、剥离
和化学管涌等类型。工程中
以管涌和流土最为常见。
渗透变形防护标准：管涌, 流土 217页
防止渗透变形的 工程措施 有以下几种：
（ 1）设置防渗设施；
（ 2）设置排水沟或减压井；
（ 3）设置反滤层。
图 太平湖土坝减压井和透水盖重（单位,m）
