【文章內(nèi)容簡介】 軟弱夾層、溶洞等不良地質(zhì)的處理。 答固結(jié)灌漿的目的：增強基巖的整體性和強度，降低地基的透水性。固結(jié)灌漿的布置位置：①應力較大的壩踵和壩趾；②裂隙發(fā)育和破碎帶范圍內(nèi)。帷幕灌漿的目的：降低壩底滲透壓力 ,防止壩基產(chǎn)生管涌 ,減少壩基滲流量。帷幕灌漿的位置：壩軸線的上游面區(qū)域，自河床向河岸延伸。 答壩基排水主要措施：于帷幕稍下游設置排水孔幕。目的在于進一步降低揚壓力。 答緩傾角順流走向斷層：淺者清除，深者形成頂賽、斜塞、水平塞骨架陡傾角順流走向斷層：頂部設砼塞。 緩傾角橫流走向斷層：選址應避免。陡傾角橫流走向斷層：選址應避免，無法避免則加大砼塞。 答軟弱夾層的影響：軟弱夾層較薄，遇水易泥化、軟化，使壩基抗剪強度降低，影響壩體抗滑穩(wěn)定性。處理方法：①對于淺埋夾層采用明挖換基，即挖去夾層回填砼的方法；②對于埋深較淺的深埋夾層可采用壩踵做砼深齒墻以切斷夾層的方法；③ 對于埋深較深的深埋夾層可采用于夾層做砼塞、壩趾后設深齒墻、壩趾下游巖體埋設預應力錨索等措施。 答滿足的性能：強度、抗?jié)B、抗凍、抗沖刷、抗侵蝕、抗裂等性能。采用組成：水泥、摻合劑、外加劑、粗骨料、細骨料、水 答分區(qū)的目的：壩體各部位的工作條件不同，對砼各種性能要求各不同，為了節(jié)約和合理利用水泥，常將壩體砼分區(qū)，各區(qū)可采用不同標號的砼。分縫有以下類型：⑴橫縫，含永久性橫縫和臨時性橫縫。分橫縫的目的：橫縫將壩體分成若干獨立工作的壩段，可減少溫度應力、適應地基不均勻變形和滿足施工要求。⑵縱縫，含鉛直 縱縫、斜縫和錯縫。設縱縫的目的：適應砼的澆筑能力；減少施工期的溫度應力。⑶水平施工縫。水平施工縫的目的：適應砼的澆筑能力；減少施工期的溫度應力 答為了滿足灌漿、排水、觀測、檢查、交通等要求，需在壩體內(nèi)布置各種不同作用的廊道，且相互連通，形成廊道系統(tǒng)。 答碾壓砼是采用自卸汽車或皮帶輸送機將超干硬性砼運到倉面，以推土機平倉，振動碾壓實的筑壩新方法，是將土石壩施工的碾壓技術應用到砼重力壩的一種筑壩方法。采用碾壓砼修筑的重力壩稱為碾壓混凝土重力壩。碾壓混凝土與常態(tài)混凝土相比的優(yōu)點：①工程程序簡單，施 工速度快；②膠凝材料用量少；③水熱化溫升大大降低，簡化了溫度控制程序；④不設縱縫，節(jié)省了模板和接縫灌漿的費用；⑤可使用大型通用機械設備，提高砼的運輸和澆筑工效；⑥降低工程造價。 答漿砌石重力壩的優(yōu)點：①就地取材，節(jié)約水泥；②水熱化溫升低，可不進行溫度控制、不設縱縫、壩段長；③節(jié)省模板，減少腳手架，模料用量少，減少了施工干擾；④施工技術容易掌握 ,施工安排靈活 ,缺少施工機械時可人工砌筑。漿砌石重力壩的缺點：①人工砌筑的質(zhì)量易不均；②石料的修整和砌筑難以機械化，需大量人力；③砌體防滲性能差，需專設防滲設施 ；④工期長。防滲設施主要有：①砼防滲面板或防滲墻；②水泥砂漿勾縫的漿砌石防滲層；③鋼絲網(wǎng)水泥噴漿護面 答漿砌石重力壩的材料主要有石料和膠結(jié)材料，其中石料有塊石、粗料石、細料石等，膠結(jié)材料有水泥砂漿和小石子砂漿 (細骨料砼 )等。 為了充分利用砼的抗壓強度，將實體重力壩橫縫下部擴寬成為空腔的重力壩，稱為寬縫重力壩。 答寬縫重力壩的優(yōu)點：①滲透壓力顯著降低，作用面積也減??；②壩體砼方量較實體壩少 10～ 20％；③增加了壩體的側(cè)向散熱，加快了散熱進程；④便于觀測、檢查和維修。寬縫重力壩的缺點：①立模較復 雜，且模板用量增加；②分期導流不便；③在嚴寒地區(qū)，寬縫需采取保溫措施。 答空腹重力壩：壩體內(nèi)沿壩軸線方向設有較大空腔的重力壩。空腹重力壩的優(yōu)點：①空腔壩基不設地板 ,可減少揚壓力 ,砼用量減少 20％左右；②減少壩基開挖量；③壩體前后腿嵌入巖體 ,增強穩(wěn)定；④前后腿應力分布均勻 ,壩踵壓應力較大；⑤便于砼散熱；⑥壩體施工可不設縱縫；⑦便于檢測和檢修；⑧空腔可布置電站廠房。 空腹重力壩的缺點：①施工復雜；②鋼筋用量大；③如空腔內(nèi)布置廠房 ,施工干擾大。 答支墩壩：由一系列支墩和擋水面板組成的重力壩。 支墩 壩的結(jié)構(gòu)形式：①大頭壩：支墩上游端兩側(cè)擴大 ,形成懸臂大頭 ,大頭間緊貼擋水。②連拱壩：由一系列緊連的拱筒擋水 ,并與支墩連成整體。③平板壩：由平面板簡支在支墩上擋水。 答⑴大頭壩的支墩形式：①開敞式單支墩；②封閉式單支墩；③開敞式雙支墩；④封閉式雙支墩。⑵單支墩大頭壩的頭部形式：①平頭式；②圓弧式；③折線式。⑶雙支墩大頭壩的頭部形式：一般采用折線式 四章 1 拱壩對地質(zhì)地形要求：左右岸對稱；岸坡平順突變；在平面上向下游收縮的峽谷段，壩端下游側(cè)有足夠的巖體支承。 2 答拱壩的特點⑴拱壩是固結(jié)于基巖的空間殼體結(jié) 構(gòu)；⑵壩體結(jié)構(gòu)具有拱和梁雙重作用；⑶壩體穩(wěn)定主要依靠兩岸拱座 ,其次依靠自重；⑷拱為推力結(jié)構(gòu)，拱內(nèi)彎矩小 ,應力分布均勻 ,材料強度得到充分發(fā)揮；⑸拱和梁具有自行調(diào)整應力分布的功能；⑹壩肩巖體的穩(wěn)定性是影響拱壩安全的主要因素；⑺拱壩壩身不設永久伸縮縫，溫度變化和巖體變形對壩體應力影響比較顯著，溫度作用為一主要荷載；⑻既可壩頂溢流，也可壩身孔口泄流；⑼施工質(zhì)量、材料強度、防滲等要求嚴格。與重力壩相比特點 1) 拱壩是一種推力結(jié)構(gòu)，拱圈截面上主要承受軸向壓應力，彎矩較小，有利于充分發(fā)揮壩體混凝土或漿砌石材料抗壓強度，重 力壩以受彎曲為主的靜定結(jié)構(gòu) 2) 與重力壩利用自重維持穩(wěn)定不同，拱壩將外荷載的大部分通過拱作用傳至兩岸巖體，依靠兩岸壩肩巖體維持穩(wěn)定 3) 自重和揚壓力降為次要荷載，溫度荷載和地基變形將對應力產(chǎn)生較大影響。 3 拱壩類型曲率分：單曲拱壩；雙曲拱壩水平拱圈分：圓弧拱壩；多心拱壩；變曲率拱壩（橢圓拱壩，物線拱壩） 左右對稱的 V形河谷最宜發(fā)揮拱的作用 V形河谷靠近頂部雖然跨度較大但水壓強度小，因而厚度可較薄，在靠近底部水壓強度最大，但拱跨短，因而厚度仍可較薄，這樣整個壩體都可做得較薄，拱內(nèi)力主要是軸力，彎矩較小，因 此利用砼的抗壓能力大的特性將巨大的水平水壓力通過較薄的水平拱圈傳給兩岸山體。 6 拱壩的荷載主要：靜水壓力，動水壓力，溫度荷載，自重，揚壓力，泥沙壓力，浪壓力，冰壓力和地震荷載等。 7 拱壩在稍低于年平均溫度時進行封拱建成后有利于降低壩體拉應力，避免頻繁出現(xiàn)溫升溫降對壩體的應力以及壩肩穩(wěn)定造成不利影響。 8 溫度變化對拱壩內(nèi)力及壩肩穩(wěn)定的影響。當壩體溫度低于封拱溫度稱溫降，拱圈將縮短并向下游變位，由此產(chǎn)生彎矩，剪力及位移的方向都與庫水壓力作用下所產(chǎn)生的彎矩、剪力及位移的方向相同，對壩體應力不利。當壩體溫度高于封拱 溫度時稱溫升，將使拱端推力加大，對壩肩穩(wěn)定不利。 9 拱壩平面布置形式等半徑拱壩，等中心角拱壩，變半徑，變中心角拱壩，雙曲線拱壩。 10 拱壩布置要求①基巖輪廓線連續(xù)光滑②壩體輪廓線連續(xù)光滑步驟①根據(jù)壩址地形地質(zhì)圖和地質(zhì)查勘資料，定出開挖深度，畫出可利用基巖面等高線地形圖②在地形圖上，擬定頂拱軸線位置③初擬拱冠梁剖面尺寸④切取若干鉛直剖面，檢查輪廓線是否光滑連續(xù)⑤進行應力計算和壩肩巖體抗滑穩(wěn)定校核⑥將壩體沿拱軸線展開，繪成拱壩上游下游展視圖，顯示基巖面的超伏變化對突變處應采取消平或填塞措施⑦計算壩體工程量，作為 不同方案比較的依據(jù)。 11 拱壩壩肩穩(wěn)定分析常用方法剛體極限平衡法基本假定：①將滑移體視為剛體，不考慮各部分間的相對位移②只考慮滑移體上力的平衡，不考慮力矩的平衡③忽略拱壩的內(nèi)力重分布的作用，認為作用在巖體上的力系為定值④達到極限平衡狀態(tài)時，滑裂面上剪力方向?qū)⑴c滑移的方向平行，指向相反，數(shù)值達到極限值。 12 拱壩壩肩巖體滑動面形式在壩上游面的基礎內(nèi)存在著陡傾角的上游拉裂面；滑移體內(nèi)側(cè)由于存在著陡傾角的節(jié)理裂隙，軟弱層面等形成側(cè)向滑裂面，滑移體底部由于存在著緩傾角的上述結(jié)構(gòu)面。 13 壩肩局部整體穩(wěn)定性不滿足要求 工程措施①通過挖除某些不利的軟弱部位和加強固結(jié)灌漿等壩基處理措施來提高基巖抗剪強度③深開挖，將拱總原則嵌入壩肩深處，可避開不利結(jié)構(gòu)面及增大下游抗滑體重量④加強壩肩帷幕灌漿及排水措施，減小巖體內(nèi)的滲透壓力⑤調(diào)整水平拱圈形態(tài)采用三心圓拱或拋物線等扁平的變曲率拱圈，使拱推力偏向壩肩巖體內(nèi)部⑥如壩基承載力較差，可采用局部擴大拱端厚度，增設推力墩或人工擴大基礎等措施。 14 拱壩壩身泄流方式 1 自由跌流式，落水點距壩趾較近適用于基巖良好，單寬泄流量較小，壩體較薄的雙曲拱壩或小型拱壩 2 鼻坎挑流式：落水點距壩趾較遠，泄流量大 ，結(jié)構(gòu)復雜，施工困難。適用于壩體較高，單寬流量較大的情況 3 滑雪道式：落水點距壩趾較遠，落差大，挑距遠，泄量大，拱壩較薄。結(jié)構(gòu)復雜，施工困難適用于泄洪量大、壩體較薄的拱壩樞紐中4 壩身泄水孔式：壓力流，流速大，挑距遠，結(jié)構(gòu)復雜，施工困難。適用于壩體較高的拱壩。 15 拱壩泄流特點①流過壩后向心集中，水舌入水處單位面積能量大，造成河床集中沖刷②拱壩河谷一般較窄，當泄流量集中在河床中部時，兩側(cè)形成強力回流，淘刷岸坡，消能防沖設計比須嚴格。 16 拱壩消能形式①跌流消能②挑流消能③底流消能 18 拱壩壩體分縫壩體不設永久性 橫縫，為便于施工期間混凝土散熱和降低收縮應力，防止混凝土產(chǎn)生裂縫，需分段澆筑，各段之間應設收縮縫，收縮縫有橫縫、縱縫。接縫處理應預埋灌漿系統(tǒng)。 19 拱冠梁法按中央懸臂梁與若干層水平拱在其交點變位一致的原則分配荷載的拱壩應力分析方法。沿壩高選取 5~7 層水平拱圈，僅考慮承受徑向荷載，假定荷載沿拱圈均勻分布。適用于對稱的拱壩，是一種近似的應力分析方法 20 拱梁分載法用于拱壩應力分析的基本方法，把拱壩看成由一系列水平拱圈和鉛直梁所組成，荷載由拱和梁共同承擔，各承擔多少荷載由拱梁交點處變位一致條件決定。荷載分配后，梁 按靜定結(jié)構(gòu)計算應力，拱按純拱法計算應力 答拱壩的特點⑴拱壩是固結(jié)于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)；⑵壩體結(jié)構(gòu)具有拱和梁雙重作用；⑶壩體穩(wěn)定主要依靠兩岸拱座 ,其次依靠自重；⑷拱為軸向受力 ,應力分布均勻 ,材料強度得到充分發(fā)揮；⑸拱和梁具有自行調(diào)整應力分布的功能；⑹壩肩巖體的穩(wěn)定性是影響拱壩安全的主要因素；⑺溫度作用為一主要荷載；⑻既可壩頂溢流，也可壩身孔口泄流；⑼施工質(zhì)量、材料強度、防滲等要求嚴格。理想地形：①兩岸對稱，岸坡平順無突變，逐漸收縮的峽谷段；②壩體兩側(cè)具有足夠的巖體支撐。 理想地質(zhì)：①基巖比較均勻、堅固完整 、強度足夠；②基巖能抵抗水的侵蝕、耐風化；③岸坡穩(wěn)定、沒有大斷裂。 答 V形河谷：最易發(fā)揮拱作用，底部水壓力大，但拱跨短，拱較薄。 U形河谷：底部水壓力大，但拱跨長，拱作用顯著降低，拱較厚。 答中心角越大，拱圈厚度越薄。一般可用公式 表示。 答拱壩主要有單曲拱和雙曲拱兩種形式。對于單曲拱：①對于上下相差不大的矩形河谷 ,各高程拱圈跨度和中心角相差不大 ,可用定圓心、定外弧半徑、變內(nèi)弧半徑的以增加厚度的拱形。②對于上寬下窄的河谷 ,各高程拱圈跨度和中心角相差較大 ,可用定外弧圓心和半徑、變內(nèi)弧圓心和半 徑以增加厚度。③上游面鉛直，僅水平面曲線，稱單曲拱。其特點是施工簡便，上游面鉛直有利于布置泄、排水設施的控制設備。對于雙曲拱：①對于 V 形河谷，如仍采用單曲拱會使底部中心角過小而加大拱厚 ,為使上下中心角差異不大，可將下部的內(nèi)外弧半徑逐漸減??；②壩體在水平面和鉛直面均成曲線，成雙曲線。其特點是①適應河谷廣；②梁具有拱的作用③水壓應力與自重應力相反；④水壓位移與梁位移趨勢相反。 答水壓和溫度變化引起的總變位中，溫度變位占 1/3~1/2，溫度作用為主要荷載之一。溫降對壩體應力不利：溫降時，軸線收縮，壩體下移， 產(chǎn)生的彎矩和剪力與水壓作用相同，與軸力相反。溫升使拱端推力加大，對壩肩巖體穩(wěn)定不利：溫升時，軸線伸長，壩體上移，產(chǎn)生的彎矩和剪力與水壓作用相反，與軸力相同。 答拱壩的合理體形滿足的條件：①滿足樞紐布置、運用和施工的要求；②壩體材料強度得到充分發(fā)揮 ,不出現(xiàn)不利的應力狀態(tài)；③保證壩肩巖體穩(wěn)定；④工程量最省、造價最低。壩體尺寸包括的內(nèi)容：①拱圈的平面形式；②各層拱圈軸線的半徑和圓心角；③拱冠梁上下游壩面的形式；④拱冠梁各高程的厚度。 答①凸點位置：最凸向上游點距壩頂?shù)母叨?；②凸度：凸點與壩軸線間的水平 距離與壩高的比值；③最大倒懸度：凸點與上游壩底點之間的水平距離與垂直距離的比值。 答最合理的拱圈形式：壓力線接近拱軸線，應為變曲率、變厚度和扁平的?，F(xiàn)有拱圈形式①圓拱；②三心拱；③雙心拱；④拋物線拱；⑤橢圓拱；⑥對數(shù)螺旋線拱 答拱端與拱座面應盡量做成全徑向，使推力垂直拱端面。倒懸易使另側(cè)出現(xiàn)拉應力。 答應力分析方法共有五種⑴純拱法；⑵拱梁分載法；⑶有限元法；⑷殼體理論計算方法；⑸結(jié)構(gòu)模型試驗。 拱梁分載法的原理：①將拱壩視為由若干水平拱圈和豎直懸臂梁組成的空間結(jié)構(gòu)，荷載由梁系和拱系分擔， 荷載分配由變位一致來確定；②算法是首先將總荷載試分配到梁、拱，按各自的方法算各自的變位，如變位一致則分配正確，否則調(diào)整直到一致。 答用純拱法只能計算三個內(nèi)力，而分載法需考慮 12 個內(nèi)力，有些內(nèi)力可忽略，主要有六個內(nèi)力，拱圈三個，懸臂梁三個。拱梁分載法中六個變位不易調(diào)整，略去影響微小的和合并非獨立的，一般只需調(diào)整三個主要變位來進行荷載分配，即徑向變位、切向變位、扭轉(zhuǎn)變位。 答⑴壩肩巖體發(fā)生滑動破壞，為主要形式；⑵壩肩巖體變形量過大，引起壩體的不利應力。 答拱壩穩(wěn)定分析主要有剛體極限平衡法 、有限元法、地質(zhì)力學模型試驗三種方法。剛體極限平衡法的假定條件：①滑移體為剛體；②僅考慮滑移體力的平衡 ,不考慮力矩平衡；③忽略拱壩的內(nèi)力重分布，受力為定值；④達到極限