科斯拉的水工结构理论
在研究了大量坝体溃坝的基础上布莱的理论科斯拉公布了自己的发现。以下是其中的一些要点科斯拉的理论
通过对根据Bligh理论设计的虹吸管的观察，通过实际测量压力，在两个虹吸管的地板上插入管道，并没有显示出与根据Bligh理论计算的压力的任何关系。这导致了下列临时结论:
- 端板桩的外端面比内端面和底板的水平长度更有效。
- 中间桩长度较小，除局部压力重分布外，其余均无效。
- 破坏的地板上从尾部开始。
- 在下游端有一个合理深度的垂直切断是绝对必要的，以防止破坏。
- 科斯拉和他的同事们考虑了水工建筑物不透水基座下的流动模式，来计算上升压力和出口梯度。
- 从一个简单的水平流动情况开始，其厚度可以忽略不计。(对各种案例进行了数学分析。)
- 水工建筑物下面的渗水并不像Bligh所说的那样遵循不透水层的底部轮廓，而是每个粒子沿着一系列的流线轨迹。
对于垂直地板下的二维流动情况:
因此，对于接触地面轮廓的第一条流线AB，可以通过在方程中放入不同的x值来获得压力。图中为方程4和Bligh理论下的压力分布直径。从图中可以得出以下结论:
压力图的斜率:在无穷大的A点和B点，因此理论上A点的地板向下的作用是无穷大，B点的地板向上的作用也是无穷大。这将导致砂沸腾，因此应在下游端降低底板或切断底板。
复合简介:
科斯拉的理论考虑了以下一般形式的具体原因
- 垂直水平流，厚度可忽略不计，在上游或下游一端有桩。
- 垂直水平楼板，厚度可忽略不计，中间有桩。
- 平直的地板，压在床下，但没有隔断。
自变量法:
- 大多数设计不符合基本轮廓(具体情况)。在实际情况中，我们可能在上游水平、下游水平和中间点有一些桩，底板也有一定的厚度。
- 科斯拉用一种被称为自变量法的经验方法解决了实际问题。
- 这种方法包括将一个复杂的剖面分解成若干个简单的剖面，每一个都独立地适于数学处理。然后根据底板的坡度进行修正。
- 作为一个例子，图中所示的复杂剖面被分解为下面的简单剖面和关键点的压力。
- 可忽略厚度的直地板，在上游端有桩。
- 可忽略厚度的直地板，在下游端有桩。
- 厚度可忽略不计的直楼板，中间有桩。
- 通过简单剖面计算得到了关键部位的压力。
针对水工建筑物地基下渗流的确定，提出了自变量法。
在这种方法中，a的实际轮廓堰它是复杂的，被分成几个简单的轮廓，每一个都可以在数学上解决，没有多少困难。考虑的最有用的简介是:
一种厚度可忽略不计的竖直水平底板，其上游端有板桩或下游端有板桩。
ii)床下平直的水平地板，但没有任何垂直的隔断。
- 一种垂直的水平地板，厚度可以忽略不计，在某些地方有一堆薄板
中间点
并以曲线的形式给出了上述剖面流网的数学解。从曲线中确定各关键点E、C、E1、C1等处的百分压。需要注意的重点是:
- {E, C(下)，E1, C1(上)}
- 桩底点(D)，和
- 底部角(D, D’)的连接，以防止地板塌陷
只要进行以下修正，简单表格各关键点上的压力百分比将适用于任何复杂的剖面图:
- 桩间相互干扰校正
- 地板厚度的修正
- 对楼板坡度的修正
科斯拉理论的修正解释
桩间相互干扰的校正
设b1 = 1和2两堆之间的距离
D =桩线(2)的深度，必须确定其深度D对邻桩(1)的影响
B =不透水楼板的总长度
C =由于干扰引起的校正。
校正是作为头部的百分比来应用的
当该点被认为在干扰桩的后方时，该修正为正，而当该点被认为在干扰桩的正向或流动方向上时，该修正为负。
楼板厚度修正
标准配置，假设地板的厚度可以忽略不计。因此，从曲线中计算出的压力百分比值对应于地面的顶层(E1*， C1*)。而楼板与桩的交点在楼板底部(E1, C1)
实际点E1和C1处的压强是通过假设从E1*到D1和从D1到C1处的压强是直线变化来插值的
E1处的修正压力应小于计算压力t E1*。因此，E1处的压力修正值将是负的。C1的压强也是一样。
底板坡度修正
对倾斜不透水底板的修正，在水流方向上的下坡为正，在水流方向上的上坡为负。
不。 |
斜率=版本:水平的 |
修正为压力的% |
1 |
1：1 |
11.2 |
2 |
1：2 |
6．5 |
3. |
1：3 |
4．5 |
4 |
1：4 |
3．3 |
5 |
1：5 |
2．8 |
6 |
1：6 |
2．5 |
7 |
1:7 |
2．3 |
8 |
1：8 |
2．0 |
修正系数必须乘上斜坡的水平长度，再除以有斜坡的楼板存在的两极之间的距离。在上图中，只能对E2点进行斜率修正。当E2点在流动方向的下降斜率处终止时，修正为正。修正值为:
多严峻x bs / b1
其中C.F. =校正因子
倾斜地板的水平长度
B1 =堆线之间的水平距离
出口和临界梯度
每一粒水在渗入底土时，在任何位置都会施加一种力f,它在任何一点都与流线相切。当流线向上弯曲时，切向力f会有竖直分量吗f1。在这一点上，也会有一个向下的力W由于土壤颗粒的沉水重量。因此在那一点，粒子上有两个力;一个向上的垂直的分量f,另一个是水下的重量。很明显，如果土壤颗粒不被移动，那么淹没重量必须大于向上的垂直分量f．任何一点向上的垂直分力与水的压力梯度dp/dx成正比。
因此对土壤的稳定性和防止水土流失和管道,渗出的水出现在下游端,在出口处位置,f1的力应小于水下重量w .换句话说出口梯度在下游端必须是安全的。
如果在下游的出口点，出口梯度是这样的，力f1刚好等于土壤颗粒的沉水重量，则称该梯度关键的梯度。安全出口梯度= 0.2到0.25的关键出口梯度。
安全出口梯度可取为:
- 细砂为0.14 - 0.17
- 粗砂为0.17 ~ 0.20
- 木瓦0.20至0.25
对于长度为b的底板和深度为d的垂直截距组成的标准形式，其下游端出口梯度为:
出口梯度GE = (H/d) x
