【正文】 袇膇芃薀袃 第一章 緒論1. 狹義、 廣義水資源（循環(huán)性和有限性、時空分布不均勻性 、用途多樣性、利害兩重性）（ 1．水資源短缺； 2．水污染嚴重； 3．水土流失嚴重； 4．水價偏低，水資源浪費嚴重）：防洪、農(nóng)田水利、水力發(fā)電、供水、排水、航運、水產(chǎn)等。第三章 水利樞紐：水工建筑物、水利樞紐水工建筑物：任何水利工程，在水的靜力或動力作用下工作，并與水發(fā)生相互影響的各種建筑物，這就是水工建筑物。 水利樞紐：對于開發(fā)河川水資源來說，常須在河流適當?shù)囟渭行藿◣追N不同類型與功能的水工建筑物，以控制水流并便于協(xié)調(diào)運行和管理，這一多種水工建筑物組成的綜合體就稱為水利樞紐。 水利樞紐是修建在同一河段或地點，共同完成以防治水災 、開發(fā)利用水資源為目標的不同類型水工建筑物的綜合體。 水利樞紐建成后，必然對周圍的環(huán)境、自然狀況以及社會生活發(fā)生重大影響。對上游、下游、社會經(jīng)濟的影響（受自然條件約束、受水的影響大、施工復雜、失事后果嚴重）（作用、時間）作用分（一）擋水建筑物攔截或約束水流，并可承受一定水頭作用的建筑物。如蓄水或壅水的各種攔河壩，修筑于江河兩岸以抗洪的堤防，施工圍堰等。 (二)泄水建筑物排泄水庫、湖泊、河渠等多余水量，以保證擋水建筑物和其它建筑物安全，或為必要時降低庫水位乃至放空水庫而設置的建筑物。如設于河床的溢流壩、泄水閘、泄水孔，設于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。(三)輸水建筑物為灌溉、發(fā)電、城市或工業(yè)給水等需要，將水自水源或某處送至另一處或用戶的建筑物。其中直接自水源輸水的也稱引水建筑物。如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸管、輸水涵洞等。(四)取水建筑物引水建筑物的上游首部建筑物。如取水口、進水閘、揚水站等。五)整治建筑物改善河道水流條件，調(diào)整河勢，穩(wěn)定河槽，維護航道和保護河岸的各種建筑物。如丁壩、順壩、潛堤、導流堤、防波堤、護岸等。水工建筑物按時間分類 (一)永久性建筑物，主要建筑物:指一旦失事后,會給下游帶來巨大的損害或嚴重影響工程效益的建筑物. 如:大壩、瀉水建筑物、電網(wǎng)中的主要電站、主干渠次要建筑物:失事后,不會帶來嚴重災害和效益損失,或易于恢復的建筑物. 如:下游導流墻,以防洪、灌溉為主的水電站廠房,灌溉支渠 (二)臨時性建筑物樞紐工程在建設過程中使用的建筑物,通常工程結(jié)束后會拆除. 如:導流隧洞、圍堰5水工建筑物等級劃分 6水利樞紐布置原則研究樞紐中各水工建筑物之間的相互位置(1)技術(shù)上要安全可靠；(2)不同水工建筑物在布置上有矛盾時,應就重避輕,趨利避害；(3)在滿足建筑物穩(wěn)定和強度的前提下,使工程總造價和年運轉(zhuǎn)費最省； 力求建筑物布置緊湊，一個建筑物能發(fā)揮多種作用，減少工程量和工程占地,以減小投資。(4)考慮建筑材料、施工導流、施工方法、施工工期等因素的影響；(5)盡可能使建筑物提前發(fā)揮效益。第四章 擋水建筑物和泄水建筑物第一節(jié) 重力壩1. 重力壩的工作原理和工作特點是什么？①利用自重在壩基面產(chǎn)生的摩擦力以及壩與地基間的凝聚力來抵抗水平水壓力而維持穩(wěn)定；②利用自重引起的壓應力來抵消由水壓力產(chǎn)生的拉應力。優(yōu)點：1）、安全可靠。剖面尺寸較大，抵抗水的滲漏，洪水漫頂，地震或戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強，因而失事率較低。2）、對地形、地質(zhì)條件適應性強，壩體作用于地基面上的壓應力不高，所以對地質(zhì)條件的要求也較低，低壩甚至可修建在土基上。 3）、樞紐泄洪容易解決，便于樞紐布置。4）、適用于各種氣候,施工方便，便于機械化施工。5）、結(jié)構(gòu)作用明確，應力計算和穩(wěn)定計 算比較簡單。缺點： 剖面尺寸大，水泥石料等用量多。 壩體應力較低，材料強度不能充分發(fā)揮。 揚壓力大，對穩(wěn)定不利。 砼體積大，溫控要求較高（作用，建材，內(nèi)部結(jié)構(gòu)）？按作用分 非溢流重力壩、溢流重力壩按建筑材料分 混凝土重力壩、碾壓混凝土重力壩、漿砌石重力壩按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分 實體重力壩寬縫重力壩空腹重力壩、預應力重力壩（砼的形成及重力壩對砼的性能要求）？重力壩的建筑材料主要是混凝土。而混凝土主要是水泥、水、砂子和石子按一定比例配合,攪拌均勻,硬化構(gòu)成。砂子和石子是骨料,水泥是潤滑劑和膠結(jié)劑水工砼的特性指標 :(一)強度 (二)抗?jié)B性 砼的抗?jié)B性是指砼抵抗壓力水滲透作用的能力。 三)抗凍性抗凍性是指砼在水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞,同時也不嚴重降低強度的能力。 四)抗磨性抗磨性是指砼抵抗高速水流或挾沙水流的沖刷和磨損的性能(五)抗侵蝕性大壩砼可能遭受環(huán)境水中某些物質(zhì)的化學作用，引起侵蝕破壞。如有抗侵蝕性要求時，應選擇恰當?shù)乃嗥贩N，并盡量提高砼的密實性 4. 作用在重力壩上的荷載有那些？為什么要進行荷載組合？設計重力壩時需要考慮幾種荷載組合？一、自重 壩體自重由壩體體積和材料的容重算出二、靜水壓力 作用在壩面上的靜水壓力可按靜水力學原理計算，分為水平及垂直力分別進行計算三、揚壓力(含壩基①下游水深引起的浮托力；②由水頭差引起的滲透壓力和壩體內(nèi)揚壓力 ) 四、動水壓力 包括脈動壓力、地震激蕩力、動水離心壓力等。五、冰壓力靜冰壓力動冰壓力六、泥沙壓力七、浪壓力 空氣流動，帶動水體，形成波浪。波浪三要素:波高, 波長, 波浪中心線距靜水面的距離.八、地震荷載 地震慣性力 地震動水壓力(激蕩力) 地震動土壓力B除自重外，作用在重力壩上的荷載有如下特點： 時大時小、時有時無、此出彼沒。荷載組合：將可能作用在建筑物上的所有荷載按出現(xiàn)的時間(機率)是否相同進行分組，然后將各組荷載分別作用在所設計的建筑物上，研究建筑物的穩(wěn)定和強度，并給以不同的安全系數(shù)。這種分組的方法即為荷載組合?；窘M合：可能同時出現(xiàn)永久作用和可變作用的組合。分為： （1）長期組合: 持久發(fā)生(持久狀態(tài))如正常擋水位 （2）短期組合: 短暫發(fā)生(短暫狀態(tài))如設計洪水位偶然組合：基本組合與一種偶然作用同時出現(xiàn)的組合 5. 重力壩為什么要分縫？縫有哪幾種類型？止水如何布置？縱縫有哪幾種布置？為適應施工期和運行期的溫度變化、地基不均勻沉降、施工時混凝土的澆筑能力及散熱要求，常常需要在水工建筑物中設置接縫構(gòu)造。接縫構(gòu)造的類型按其作用可分為溫度縫（又稱伸縮縫）、沉陷縫和施工縫。按其使用期限可分為永久縫和臨時縫。橫縫主要用于減少壩體的縱向約束，以適應運用期地基的不均勻沉降及溫度變化。橫縫一般為永久性縫縱縫平行于壩軸線方向設的縫。目的：適應混凝土的澆筑能力和減小施工期的順河向的溫度應力。縱縫是臨時縫，待壩體降到穩(wěn)定溫度后要進行接縫灌漿?？v縫布置形式：鉛直、錯縫、斜縫。水平施工縫水平施工縫是指上、下層澆筑塊之間的新老混凝土的結(jié)合面（止水的布置：橫縫靠近上有附近的地方可以制止水庫的水滲入橫縫）6. 重力壩的壩身和壩基排水的目的是什么？壩體排水的作用是減少滲水對壩體的危害壩基排水的目的是進一步降低壩底滲透壓力 。壩基排水是通過在灌漿廊道下游側(cè)沿壩軸線方向鉆設排水孔，形成一排排水幕 。第二節(jié) 拱壩一拱壩的工作特點拱與梁的共同作用；穩(wěn)定性主要依靠兩岸拱端的反力作用，因而對壩基的要求很高；拱是承受軸向壓力，有利于發(fā)揮砼及漿砌石材料的抗壓強度；在壩高、壩址條件相同的情況下，拱壩的體積可為重力壩的1/~1/5；拱壩壩身可以泄水；不設永久性伸縮縫；抗震性能好；幾何形狀復雜，施工難度大。二拱壩的地形地質(zhì)條件1地形條件：河谷的寬高比，河谷寬高比為L/H 當L/H〈2 可建薄拱壩，當L/H=2~3 可建中厚拱壩，當L/H 〉3 可建重力拱壩 ；河谷的對稱性 ，在對稱河谷上興建拱壩，可避免產(chǎn)生附加扭轉(zhuǎn)矩 。當河谷不對稱時，可人為改變河谷的對稱性。如在較緩的一側(cè)建造重力墩、 設置墊座及周邊縫或采用二心拱或?qū)?shù)螺旋線拱圈。河谷平面形狀 ，理想河谷形狀為地形等高線向下游呈漏斗狀,使得拱端推力方向與等高線交角較大,有利于拱端的穩(wěn)定。 不理想河谷形狀為地形等高線向下游呈發(fā)散狀， 拱端推力方向與等高線交角較小,不利于拱端的穩(wěn)定。2地質(zhì)條件：拱壩對地質(zhì)條件的要求是基巖完整均一，強度高 ，地質(zhì)構(gòu)造簡單，抗?jié)B性能好。上述條件不能滿足時，需進行固結(jié)灌漿以增加地基的整體性和牢固程度。發(fā)展趨勢：對地形地質(zhì)條件的限制有所放寬，壩更高，壩體薄，壩型多樣化，雙曲居多，壩頂泄流的單寬流量加大，最優(yōu)化設計處于實用階段。 三拱壩的主要參數(shù)及拱壩的形式（不同的標準）（一）控制拱壩形式的主要參數(shù)有:拱弧的半徑、中心角、圓弧中心沿高程的跡線和拱厚。（二）按不同的標準可對拱壩做分類：按拱圈厚度：1. 根據(jù)拱壩在最大高度處的壩底厚度和壩高的比值，即厚高比TB/H，拱壩可分為：薄拱壩 ，TB/H 。中厚拱壩， TB/H ~。重力拱壩 ，TB/H 。2. 按水平拱的厚度變化，拱壩又可分為：等厚度拱，水平截面為厚度不變的水平拱。變厚度拱，水平截面為變厚度的水平拱（變厚拱壩的應力條件較好，但設計和施工較為復雜，一般用于高、中拱壩）按拱圈軸線形式：：軸線為圓弧拱軸線的圓拱壩，水平截面是單心的圓弧水平拱，設計和施工較簡單，但拱圈中壓力線偏離中心線較大，拱端推力方向與岸坡邊線的夾角往往較小，不利于壩肩巖體的抗滑穩(wěn)定。圓拱一般適用于中、低拱壩。2. 變曲率拱壩：包括拋物線、橢圓形或?qū)?shù)螺旋形的水平拱圈，拱圈中間段曲率較大，可改善拱中部應力，近兩岸曲率較小，有利于壩肩巖體的抗滑穩(wěn)定。變曲率拱壩適用于不同河谷形式，設計和施工較為復雜，多用于高、中拱壩。3. 多心拱：包括二心拱、三心拱、四心拱，五心拱等,多心拱可以適應河谷形狀，減少或加大拱端的曲率半徑，用以改善壩身應力或增加壩肩穩(wěn)定。 按拱圈間的幾何關(guān)系：（1）定圓心 、定外（內(nèi)）半徑拱壩 在U形河谷中，采用定圓心,定外（內(nèi)）半徑拱壩較為適宜。（2）變圓心，變半徑拱壩 按拱壩的體形：（1）單曲率拱壩特點：①結(jié)構(gòu)簡單，設計、施工方便。②下部拱圈的中心角較小，拱的作用不明顯。（2）雙曲率拱壩 特點：拱冠梁在（1/5~1/3）壩高處，向上游鼓出，利用殼體結(jié)構(gòu)的力學特點，使材料的強度能充分發(fā)揮懸臂梁的倒懸造成的預壓應力，可平衡水壓力產(chǎn)生的拉應力，施工難度較大。 其它形式的拱壩 ：周邊縫拱壩 ，空腹拱壩 拱壩上的荷載可分為：①水平荷載 ——水壓力、泥砂壓力、浪壓力；②鉛直荷載 —— 自重、揚壓力、水重；③溫度荷載和地震荷載。一般荷載的計算方法與重力壩基本相同，這里只強調(diào)作用在拱壩上荷載的某些特點。1， 自重荷載，對薄拱壩而言，自重的影響很小，幾乎可忽略不計，對中等厚度拱壩和重力拱壩來說，應考慮自重的作用，自重荷載由梁承擔。2，溫度荷載，在水壓力和溫度荷載共同引起的徑向變位中，溫度荷載約占據(jù)1/3至1/2，對壩頂部分的影響更大。通常假定溫度荷載由拱圈承擔。 產(chǎn)生溫度荷載的兩個原因是：（1）混凝土施工過程中水化熱的散發(fā)；（2）外界氣溫的變化。3，揚壓力，由于拱壩壩底厚度很小，作用于壩底的揚壓力較小，除厚拱壩和中厚拱壩需考慮揚壓力的作用外，對薄拱壩揚壓力可忽略不計。五．溫度的升降壩體應力的變化1，溫升：拱壩的軸線伸長，向上游變位，由此產(chǎn)生的剪力、彎矩的方向與水壓力產(chǎn)生的剪力、彎矩的方向相反，軸力的方向與水壓力產(chǎn)生的方向相同。對壩肩穩(wěn)定不利；2，溫降：拱壩的軸線縮短，向下游變位，由此產(chǎn)生的剪力、彎矩的方向與水壓力產(chǎn)生的剪力、彎矩的方向相同；軸力的方向與水壓力產(chǎn)生的方向相反。對壩體應力不利。 六．拱座巖體可能發(fā)生的滑動條件 ，改善拱座穩(wěn)定性的措施1．條件：①在壩的上游面基礎內(nèi)存在水平拉應力區(qū)，有產(chǎn)生鉛直裂縫的可能，因此滑動體的上游邊界一般假定從拱座上游面開始(圖a)；若壩肩附近有順河向斷層破碎帶，則有可能在斷層破碎帶與拱座間的巖體處發(fā)生破裂，然后沿斷層破碎帶向下游滑移。②滑動巖體下游具有滑動位移的空間，這可能是河流轉(zhuǎn)彎突然擴大或沖溝形成的臨空面，也可能是下游有斷層破碎帶或較寬的風化軟弱巖脈受力壓縮變形后形成的滑移空間。③滑動巖體底部有緩傾角節(jié)理裂隙或軟弱夾層面。 ①加強地基處理，對不利的節(jié)理等進行有效的沖洗和固結(jié)灌漿，以提高其抗剪強度。②加強壩肩巖體的灌漿和排水措施，減小巖體的滲透壓力。③將拱端向岸壁深挖嵌進，以擴大下游的抗滑巖體，也可避開不利的滑裂面。這種做法對增加拱座的穩(wěn)定性較有效。④改進拱圈設計，如采用三心拱、拋物線拱等形式，使拱端推力盡可能趨向正交于岸坡。⑤如拱端基巖承載能力較差，可局部擴大拱端或設置推力墩。七．拱壩的泄水消能方式（自由跌落、鼻坎挑流 、滑雪道、孔口泄洪）及其特點1. 自由跌落式 自由跌落式的結(jié)構(gòu)型式有平頂式及曲線頂式。特點：適于基巖良好，泄流量不大的情況。結(jié)構(gòu)簡單，施工方便。 鼻坎挑流式的結(jié)構(gòu)型式有低落差式和高落差式。特點: 曲線壩頂下接一反弧鼻坎，有利于減少溢流水流的振動；可以避免低水頭時的貼坡流；有利于挑流。低落差式結(jié)構(gòu)緊奏，適于較薄拱壩。高落差式挑流距離遠，要求壩體有足夠的厚度。 滑雪道式的溢流壩由堰頂曲線、泄水槽、挑流鼻坎組成。 特點:適合落差大、泄流量大，較薄的拱壩；泄水挑距遠，可達60~100m；結(jié)構(gòu)復雜，工程量大。 在拱壩的中部、底部開設孔口過流泄洪，是拱壩泄水布置中較為廣泛應用的方式。在壩身開設孔口，應盡量避開壩體應力狀態(tài)不利之處，或考慮適當?shù)募庸檀胧?。特點:采用中孔或底孔的結(jié)構(gòu)型式,有利于水庫的提前預泄洪水；并可用于施工導流、放空水庫、排砂等方面；中孔或底孔的結(jié)構(gòu)布置復雜，深水閘門操作困難，不能排漂。第三節(jié) 支墩壩一． 支墩壩的組成、傳力方式、工作原理 ①組成 支