【正文】 流消能和消力戽消能等。二十二、壩身泄水孔：有壓泄水孔；無(wú)壓泄水孔。帷幕灌漿的目的：降低壩底滲流能力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌，減少壩基滲流量。第四篇：水工建筑物知識(shí)點(diǎn)總結(jié)第一章 緒論為滿足防洪要求，獲得灌溉、發(fā)電、供水等方面的效益，需要在河流的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來(lái)控制和分配水流，這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物，而不同類型的水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。主要作用有：重力、水作用、滲透水作用、風(fēng)及波浪作用、冰及冰凍作用、溫度作用、土及泥沙作用、地震作用等 作用效應(yīng)：建筑物對(duì)外界作用的響應(yīng)。、表達(dá)方式極限狀態(tài)設(shè)計(jì)包含：；承載能力極限狀態(tài)：剛體失去平衡；超過(guò)材料強(qiáng)度；塑性變形過(guò)大；土石結(jié)構(gòu)或地基、圍巖產(chǎn)生滲透失穩(wěn)等。抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般取基本烈度作為設(shè)計(jì)烈度 抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容：抗震計(jì)算和工程抗震措施 地震作用效應(yīng)是一種典型的動(dòng)態(tài)作用，其分析方法需根據(jù)工程的抗震設(shè)防等級(jí)來(lái)選定。（重力壩在水壓力及其他荷載作用下，主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來(lái)滿足穩(wěn)定要求；同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓力來(lái)抵消水壓力所引起的拉應(yīng)力，以滿足強(qiáng)度要求）○2橫縫：為適應(yīng)地基變形、溫度變化和混凝土的澆筑能力，沿壩軸線方向用橫縫將壩體分成若干個(gè)獨(dú)立工作的壩段。動(dòng)水壓力：當(dāng)水流流經(jīng)曲面，由于流向改變，在該處產(chǎn)生動(dòng)水壓力。結(jié)構(gòu)由于溫度變化而產(chǎn)生的壓力、變形、位移等稱為溫度作用效應(yīng)。 沿壩基面的抗滑穩(wěn)定分析：采用抗強(qiáng)度公式：將壩體與基巖看成是一個(gè)接觸面，而不是膠結(jié)面。（2）采用有利的開(kāi)挖輪廓線：最好利用巖面的自然坡度使壩基面傾向上游；有意將壩踵高程降低，使壩基面傾向上游。（6）橫縫灌漿：將部分壩段或整個(gè)壩體的橫縫進(jìn)行局部或全部灌漿，以增強(qiáng)壩的整體性和穩(wěn)定性。③假定壩體水平截面上的正應(yīng)力δy按直線分布，不考慮廊道等對(duì)壩體應(yīng)力的影響。（1）上游面鉛直時(shí)，縱縫對(duì)應(yīng)力分布沒(méi)有影響（2）上游面為正坡時(shí)，壩踵合成鉛直正應(yīng)力減小，甚至產(chǎn)生拉應(yīng)力（3）上游為倒坡時(shí)，壩踵鉛直壓力增大，對(duì)壩體強(qiáng)度有利 施工期的溫度應(yīng)力包括：地基約束引起的應(yīng)力和內(nèi)外溫差引起的應(yīng)力。實(shí)用剖面：（1）上游壩面鉛直，適合用于混凝土與巖基接觸面的f、c值較大或壩體內(nèi)有泄水洞或引水管道、進(jìn)口控制設(shè)備的情況（2）上游壩面上部垂直，下部?jī)A斜，既便于布置進(jìn)口設(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)定（3）上游壩面略向上游傾斜，適用于混凝土與基巖接觸面間的f、c值較低的情況 孔口形式：開(kāi)敞溢流式和大孔口溢流式兩種 孔口尺寸：下泄流量Q、單寬流量q、孔口寬度b、孔口數(shù)n、溢流長(zhǎng)度L、堰頂高程 考慮的因素：泄洪要求、閘門(mén)和啟閉機(jī)械、樞紐布置、下游水流條件 （1）空化與空蝕：水流在曲面上進(jìn)行，由于離心作用，或水流受不平整表面的影響，在貼近邊界處可能產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)水體中的壓強(qiáng)減小至飽和蒸汽壓強(qiáng)時(shí)，便產(chǎn)生空化。水流對(duì)泄水建筑物主要是動(dòng)水壓力。反弧半徑R應(yīng)結(jié)合下游效能設(shè)施來(lái)確定。適用于：基巖比較堅(jiān)固的高、中水頭泄水建筑物。？有壓泄水孔：工作閘門(mén)布置在出口，門(mén)后為大氣，可以部分開(kāi)啟；出口高程低，利用的水頭大，斷面尺少較小。為了形成無(wú)壓水流，需在閘門(mén)后將斷面項(xiàng)部升高。通氣孔設(shè)在：工作閘門(mén)之后?！?具有足夠的抗?jié)B性，以滿足滲透穩(wěn)定，控制滲流量。？帷幕深度、厚度、灌漿壓力如何確定？目的：降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌；減少壩基和繞壩滲漏量，使其在允許范圍內(nèi)。布置：主排水幕(帷幕后)主排水幕＋縱橫向廊道組成的副排水系統(tǒng)、破碎帶進(jìn)行處理？應(yīng)如何處理？斷層破碎帶強(qiáng)度低，壓縮變形大，易于使壩基產(chǎn)生不均勻沉降，引起不利的應(yīng)力分布，導(dǎo)致壩體開(kāi)裂；軟弱夾層的厚度較薄，遇水易軟化或泥化，使抗剪強(qiáng)度降低，不利于壩體的抗滑穩(wěn)定，特別是連續(xù)、傾角小于30度的軟弱夾層，更為不利。臨時(shí)性橫縫：壩段與基巖面的連接處理方法：臨時(shí)性橫縫：縫面設(shè)鍵槽和灌漿系統(tǒng)灌漿 永久性橫縫：縫面為豎直平面，不灌漿。工作特點(diǎn)：壩基滲水通過(guò)寬縫排出，滲透壓力明顯降低；作用面積小，揚(yáng)壓力小。拱壩是一種推力結(jié)構(gòu)——拱壩結(jié)構(gòu)上的根本特點(diǎn)壩體承受的荷載○1一部分通過(guò)拱作用——兩岸巖體，○2一部分通過(guò)梁作用——壩底基巖 壩體穩(wěn)定，主要依靠?jī)砂豆岸说姆醋饔茫恢皇强繅误w重量來(lái)維持 壩體內(nèi)力分布以壓應(yīng)力為主，壓力分布較均勻，有利于發(fā)揮材料強(qiáng)度。L/H 小拱作用大，壩體可薄。由于拱壩的最大應(yīng)力常在壩高1/3~1/2處，所以有的工程在壩的中下部采用較大的中心角，由此而向上向下中心角都減小。一般選在年平均氣溫或略低時(shí)，進(jìn)行封拱。因此，溫降對(duì)壩體應(yīng)力不利；溫升使拱端推力加大，對(duì)壩肩穩(wěn)定不利。（3)有限元法：將拱壩視為空間殼體或三維連續(xù)體，根據(jù)壩體體形，選擇不同的單元模型。、重力墩與周邊縫對(duì)于地形不規(guī)則的河谷或局部有深槽時(shí)，可在基巖與壩體之間設(shè)置墊座，在墊座與壩體間形成周邊縫。？分別適合什么樣的河谷形狀？V形河谷，可選雙曲拱壩（在水平面及鉛直面上均有曲率，各層拱圈的中心角和半徑是變化的）U形河谷，可選單曲拱壩（其上游面鉛直，下游面是斜線或折線，僅在水平面上呈曲線形）第五章 土石壩土石壩指由土石料等當(dāng)?shù)厣⒘ｓw材料填筑而成的壩。壩坡坡率的選擇遵循規(guī)律（1）上游壩坡應(yīng)比下游坡為緩（2）斜墻壩的上游壩坡一般較心墻壩為緩。滲流分析的內(nèi)容（1）確定壩體內(nèi)侵潤(rùn)線及其下游逸出點(diǎn)位置，繪制壩體及壩基內(nèi)的等勢(shì)線分布圖或流網(wǎng)圖；（2）確定滲流的主要參數(shù)——滲流流速與比降（3）確定滲流量。（3）接觸沖刷：指滲流沿著滲透系數(shù)不同的兩種土層接觸面上或是建筑物與地基接觸面上流動(dòng)時(shí)，將細(xì)顆粒沿接觸面帶走的現(xiàn)象。土石壩穩(wěn)定分析理論：摩爾庫(kù)倫理論：認(rèn)為最大剪應(yīng)力是導(dǎo)致材料破壞的控制因素，破壞面上的抗剪強(qiáng)度和極限剪應(yīng)力是法向應(yīng)力的函數(shù)。穩(wěn)定分析方法（1）簡(jiǎn)單條分法——瑞典圓弧法：該法不滿足每一土條力的平衡條件，使計(jì)算出的安全系數(shù)偏低。（4）滿足所有力和力矩平衡的方法。模型以E、B為參量表示應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，故稱為EB模型。h（γs為填土容重，h為填土深度）減小很多。1填筑標(biāo)準(zhǔn)填筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)控制指標(biāo)：壓實(shí)度、最優(yōu)含水率（指在一定的壓實(shí)功能條件下達(dá)到最佳壓實(shí)效果時(shí) 含水率）。（2）瀝青混凝土防滲體：有較好的塑像和柔性，防滲和適應(yīng)變形能力好，產(chǎn)生裂縫時(shí)，有一定自行愈合的功能，且受氣候影響小。下游護(hù)坡采用干砌石、碎石、礫石或草皮護(hù)坡。棱體排水 貼坡排水 壩內(nèi)排水 反濾層及過(guò)渡層反濾層：濾土排水，保護(hù)滲流出口，防止壩體和壩基發(fā)生管涌、流土等滲流變形破壞以及不同土層界面處的接觸沖刷。易形成：土質(zhì)斜墻壩壩 材料如壓實(shí)不足，沉降變形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墻斷裂，形成縱向裂縫；高壓縮性地基上也易形成壩坡面和壩內(nèi)部的縱向裂縫（2）橫向裂縫：走向與壩軸線近乎垂直，多發(fā)生在兩岸壩肩附近。2砂礫石壩基處理在砂礫石地基上建壩的主要問(wèn)題是進(jìn)行滲流控制，解決的主要方法是做好防滲和排水。2堆石壩主要組成：①堆石體（墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)）；②鋼筋混凝土面板及其與河床和岸坡相連接的趾板構(gòu)成的防滲系統(tǒng)。作用：閉閘：攔洪、擋潮、抬高水位以滿足上游引水和通航的需要開(kāi)閘：泄洪、排澇、沖沙或根據(jù)下游用水需要調(diào)節(jié)流量。閘孔設(shè)計(jì)（1）堰型選擇：寬頂堰（常用）、低實(shí)用堰（2）閘底板高程的選定（3）計(jì)算閘孔總凈寬（4）確定閘室單孔寬度和閘室總寬度地下輪廓線在水頭作用下，閘基內(nèi)的滲流將從護(hù)坦上的排水孔等滲出，不透水的鋪蓋、板樁及底板與地基的接觸線，即是閘基滲流的第一根流線，成為地下輪廓線，其長(zhǎng)度即為水閘的防滲長(zhǎng)度。（2）砂性土地基：在布置時(shí)應(yīng)以防止?jié)B流變形和減小滲漏為主。滲流計(jì)算的基本方法 流網(wǎng)法 改進(jìn)阻力系數(shù)法 直線法改進(jìn)阻力系數(shù)法基本原理：這是一種以流體力學(xué)解為基礎(chǔ)的近似方法。說(shuō)明，直線法比較粗略，但計(jì)算簡(jiǎn)便，對(duì)于地下輪廓比較簡(jiǎn)單的中、小型工程，還是可以采用的。當(dāng)尾水深度不能滿足要求時(shí)可采?。海?）降低護(hù)坦高程（2）在護(hù)坦末端設(shè)消力坎（3）既降低護(hù)坦高程又建消力坎等措施形成消力池，有時(shí)還護(hù)坦上設(shè)消力墩等輔助消能工海漫水流流過(guò)消力池，雖已消除了大部分多余的能量，但仍有一定剩余的動(dòng)能，特別是流速分布不均勻，脈動(dòng)仍較為劇烈。（3）海漫結(jié)構(gòu)：干砌石海漫；漿砌石海漫；混凝土板海漫；鋼筋混凝土板海漫；其他型式海漫整體式底板與分離式地板常用閘室底板有：水平底板、低實(shí)用堰底板整體式底板：橫縫設(shè)在閘墩中間，閘墩與底板連在一起的。（2）弧形閘門(mén)（大型工程）：為不使閘墩過(guò)長(zhǎng)，需靠上游側(cè)布置。1閘室穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析方法：分別驗(yàn)算水閘在剛建成、運(yùn)行、檢修以及施工時(shí)期等不同工作情況下的穩(wěn)定，對(duì)于孔數(shù)較少而未分縫的小型水閘，可取整個(gè)閘室作為驗(yàn)算單元，對(duì)于孔數(shù)較多設(shè)有沉降縫的水閘，應(yīng)取兩縫之間的閘室單位進(jìn)行驗(yàn)算。組成：引水渠、控制段、泄槽、出口消能段、尾水渠等。溢流堰分類：低實(shí)用堰優(yōu)點(diǎn)：流量系數(shù)比寬頂堰大，在相同泄流量條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對(duì)較小，但施工復(fù)雜。泄槽的襯砌泄基本形式巖基上泄槽的襯砌 土基上泄槽的襯砌側(cè)槽溢洪道側(cè)槽溢洪道一般由溢流堰、側(cè)槽、泄水道和出口消能段組成。按隧洞內(nèi)水流流態(tài)：有壓隧洞、無(wú)壓隧洞。設(shè)計(jì)不當(dāng)就可能引起空化水流導(dǎo)致空蝕，能量集中會(huì)造成下游沖刷。水工隧洞組成（1）進(jìn)口段（2）洞身段（3）出口段洞線選擇（1）隧洞的線路應(yīng)盡量避開(kāi)不利的地質(zhì)構(gòu)造、圍巖可能不穩(wěn)定及地下水位高、滲水量豐富的地段，以減少作用于襯砌上的圍巖壓力和外水壓力。無(wú)壓隧洞縱坡臨界坡度，有壓隧洞縱坡取決于進(jìn)出口高程，要求全線洞頂在最不利的條件下保持=2m的壓力水頭。龍?zhí)ь^式的泄洪洞多為無(wú)壓隧洞，龍?zhí)ь^泄洪洞一般水頭高，流速大，反弧及其下游易遭空蝕破壞，應(yīng)做好體形設(shè)計(jì)，并選用適當(dāng)?shù)膿綒鉁p蝕措施。進(jìn)水口的型式深式泄水隧洞的進(jìn)水口按后接洞的水流流態(tài)分為：有壓隧洞進(jìn)水口、無(wú)壓隧洞進(jìn)水口。如圍巖條件較差，還可采用馬蹄形斷面。洞身襯砌方式與分縫（1）功用：限制圍巖變形，保證圍巖穩(wěn)定；承受圍巖壓力、內(nèi)水壓力等荷載；防止?jié)B漏；保護(hù)巖石免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；減小表面糙率。組合式襯砌?？v向施工縫應(yīng)設(shè)在拉、剪應(yīng)力較小的部位。回填灌漿是為了充填襯砌與圍巖之間的空隙，使之結(jié)合緊密，共同受力，以發(fā)揮圍巖的彈性抗力作用，并減少滲漏。固結(jié)灌漿目的：加固圍巖，提高圍巖的整體性，減小圍巖壓力，保證圍巖的彈性抗力，減小滲漏。脈動(dòng)壓力可加大過(guò)流面上的瞬時(shí)作用力，其負(fù)峰值會(huì)降低瞬時(shí)壓強(qiáng)，促使水流發(fā)生空化，還會(huì)引起建筑物振動(dòng)。1減蝕措施（1）做好體形設(shè)計(jì)（2）控制過(guò)流邊界的不平整度（3）人工摻氣、通氣（4）選用抗空蝕性能強(qiáng)的襯砌材料1巖體初始應(yīng)力（地應(yīng)力、巖爆）洞室開(kāi)挖前，巖體中的應(yīng)力稱為初始應(yīng)力或地應(yīng)力。伴隨著巨大的聲響，形成所謂高地應(yīng)力區(qū)地下工程開(kāi)挖中的巖爆現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。（3）內(nèi)水壓力及外水壓力：（4）襯砌自重（5）灌漿壓力：固結(jié)灌漿均勻分布于隧洞斷面周圍，固結(jié)灌漿壓力對(duì)襯砌的作用相當(dāng)于外水壓力。（2）其他荷載作用下內(nèi)力計(jì)算：考慮彈性抗力、不考慮彈性抗力。噴錨支護(hù)：噴混凝土支護(hù)與錨桿支護(hù)的總稱。（2）類型：噴混凝土支護(hù)錨桿支護(hù)噴混凝土錨桿聯(lián)合支護(hù)噴錨加鋼筋網(wǎng)支護(hù)。巖基穩(wěn)定性較強(qiáng)時(shí)需做帷幕灌漿?？稍陂l室上游設(shè)置水平防滲，而將排水設(shè)施布置在閘底板下游段或消力池地板下。當(dāng)砂層較薄時(shí)，采用齒墻或板樁切斷砂層，并在消力池下設(shè)排水。設(shè)計(jì)要求：（1）有足夠小的孔隙防止被保護(hù)土層發(fā)生管涌等有害滲流變形（2）有足夠大孔隙保證透水性大于被保護(hù)層來(lái)順暢排出滲透水流。（2）深層抗滑穩(wěn)定分析：?jiǎn)涡泵嫔顚涌够€(wěn)定計(jì)算：地基內(nèi)只有一個(gè)軟弱面，計(jì)算中將軟弱面以上的壩體和地基視作剛體。受自然條件制約,施工難度大。一層為黏土,含水量大,凝聚力降低而成塊移動(dòng),甚至形成剝蝕(接觸流土).灌漿:回填灌漿(充填襯砌與圍巖之間的空隙,使之結(jié)合緊密,共同受力,以發(fā)揮圍巖的彈性抗力作用,并減少滲漏.)和固結(jié)灌漿(加固圍巖,提高圍巖的整體性,減小圍巖壓力,保證圍巖的彈性抗力,減小滲漏).水工隧洞:為滿足水利水電工程各項(xiàng)任務(wù)的需要,石料或混合料,經(jīng)過(guò)拋填,:,下游水位差產(chǎn)生,:土石壩擋水后,在壩體內(nèi)形成由上游向下游的滲流,:枯水期用于攔截河道,抬高水位,以利上游取水或航運(yùn)要求,洪水期則開(kāi)閘泄洪,垂直于壩軸線方向設(shè)橫縫,將壩體分成若干個(gè)壩段,沒(méi)有自由水面,隧洞內(nèi)壁承受較大的內(nèi)水壓力,:(1)分等分級(jí)的意義(目的):為貫徹執(zhí)行國(guó)家經(jīng)濟(jì),技術(shù)政策,達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的.(2)將水利水電工程按其工程規(guī)模,效益和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性分為5等。水閘下游沖刷破壞主要部位是下游河床,：下游河床：設(shè)置消力池,消力檻,海漫,防沖槽等下游岸坡：①在消力池斜坡段頂部上游預(yù)留平臺(tái),上設(shè)小檻；②使上游引渠具有較長(zhǎng)的直線段,并對(duì)稱布置翼墻；③下游布置翼墻,并控制翼墻擴(kuò)散角；④下游設(shè)置護(hù)坡；⑤:L=C△H壩基加固處理有開(kāi)挖,清理,:豎井式,塔式,岸塔式,:優(yōu)點(diǎn):1工作安全,運(yùn)行可靠2對(duì)地形,地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)3泄洪方便,導(dǎo)流容易4施工方便,維護(hù)簡(jiǎn)單5,受力明確,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn):1壩體剖面尺寸大,材料用量多2材料的強(qiáng)度不能夠得到充分發(fā)揮3壩底揚(yáng)壓力大,對(duì)壩體穩(wěn)定不利4砼體積大,:按壩高分為低壩,中壩,高壩三類。設(shè)置齒墻。②壩基固結(jié)灌漿:提高基巖的整體性和強(qiáng)度,降低地基的透水性。適應(yīng)地形條件能力強(qiáng)。壩身一般不能溢流,需另設(shè)溢洪道。②校核洪水位+非常運(yùn)用情況的壩頂超高。加強(qiáng)防滲排水措施。方便機(jī)械化施工,有利于加快施工工期和減少沉降。常用壩體排水形式:1貼坡排水2棱體排水3褥墊排水4管式排水5綜合式排水土壩按防滲體的位置分為均質(zhì)壩。:河床式溢洪道,:按結(jié)構(gòu)形式分為正槽式,側(cè)槽式 ,井式和虹吸式四種。隧洞沿線應(yīng)有一定的埋置深度。內(nèi)水壓力(無(wú)壓隧洞,有壓隧洞)。為人防或檢修建筑物的要求而放空水