【文章內(nèi)容簡介】 模型試驗加以復(fù)核 剩余推力法、被動抗力法、等安全系數(shù)法 （1）利用水重：當(dāng)壩底基面與基巖間的抗剪強度參數(shù)較小時，常將壩的上游面略向上游傾斜。（2）采用有利的開挖輪廓線：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。（3）設(shè)置齒墻：當(dāng)基巖內(nèi)有傾向下游的軟弱面時，可在壩踵部位設(shè)置齒墻，切斷較淺的軟弱面。（4）抽水措施：當(dāng)下游水位較高，壩體承受浮托力較大時，可考慮在壩基面設(shè)排水系統(tǒng)，定時抽水以減小壩底浮托力。（5）加固地基：帷幕灌漿、固結(jié)灌漿以及軟弱夾層的處理。（6）橫縫灌漿：將部分壩段或整個壩體的橫縫進行局部或全部灌漿，以增強壩的整體性和穩(wěn)定性。（7）預(yù)加應(yīng)力措施：在靠近壩體上游面，采用深孔錨固高強度鋼索，并施加預(yù)應(yīng)力。○1壩體混凝土為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。②視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨立工作，橫縫不傳力。③假定壩體水平截面上的正應(yīng)力δy按直線分布，不考慮廊道等對壩體應(yīng)力的影響。？ 剪應(yīng)力τu=(puδyu)n（強度指標(biāo)）采用材料力學(xué)法分析時，規(guī)范規(guī)定的強度指標(biāo)：（a)正常使用極限狀態(tài)：①短期及長期組合，壩踵(計入揚壓力)不出現(xiàn)拉應(yīng)力；②長期組合，壩體上游面(計入揚壓力)垂直應(yīng)力不出現(xiàn)拉應(yīng)力；③短期組合。（b)承載能力極限狀態(tài)：基本組合和偶然組合，壩趾及選定截面下游端點的抗壓強度承載能力極限狀態(tài) 。（1）地基變形模量（2）壩體混凝土分區(qū)（3）縱縫（4）分期施工(5)溫度變化及施工過程 。（1）上游面鉛直時，縱縫對應(yīng)力分布沒有影響（2）上游面為正坡時，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，壩踵鉛直壓力增大，對壩體強度有利 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。裂縫多是由溫度應(yīng)力引起的，裂縫可分為：貫穿性裂縫和表面裂縫防止措施：合理分縫、分塊、提高混凝土質(zhì)量、溫度控制溫控措施：（1）降低混凝土的澆注溫度：骨料預(yù)冷、加冰屑拌和、埋石、減少水泥用量（2）減少水泥水化熱溫升：冷卻水管、減少澆注層厚度利用倉面散熱（3）加強對混凝土表面養(yǎng)護和保護 。重點掌握材料力學(xué)方法。應(yīng)力分析的過程：首先進行荷載計算及荷載組合，然后選擇合適的方法進行應(yīng)力計算最后檢驗大壩各部位的應(yīng)力是否滿足強度要求 分析方法：理論計算（材料力學(xué)法、懸臂梁與水平梁的分載法、有限元計算）、模型試驗 (設(shè)計)剖面基本剖面：在自重、靜水壓力、揚壓力三項主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強度要求，并使工程量最小的三角形剖面。實用剖面：（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、進口控制設(shè)備的情況（2）上游壩面上部垂直，下部傾斜，既便于布置進口設(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、溢流長度L、堰頂高程 考慮的因素：泄洪要求、閘門和啟閉機械、樞紐布置、下游水流條件 （1）空化與空蝕：水流在曲面上進行，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)水體中的壓強減小至飽和蒸汽壓強時，便產(chǎn)生空化。當(dāng)空化水流運動到壓力較高處，由于氣泡的潰滅，伴隨有聲響和巨大的沖擊作用。當(dāng)這種作用力超過結(jié)構(gòu)表面材料顆粒的內(nèi)聚力時，便產(chǎn)生剝離狀的破壞，這種破壞現(xiàn)象稱為空蝕（2）摻氣：由溢流壩下泄的水流，當(dāng)流速超過78m/s時，空氣從自由表面進入水體，產(chǎn)生摻氣。（3）水流脈動：泄水建筑物中的水流屬于高度紊動的水流，其基本特征是流速和壓力隨時間不斷變化。水流對泄水建筑物主要是動水壓力。（4）沖擊波：在高速水流邊界變化處，如斷面擴大、收縮、轉(zhuǎn)彎處，將產(chǎn)生沖擊波。、設(shè)計定型水頭溢流面組成：頂部曲線段、中間直線段和反弧段 頂部曲線段：關(guān)鍵部位：克－奧曲線、WES曲線。反弧段：目的：使從堰面下泄的水流能夠平順轉(zhuǎn)向。反弧半徑R應(yīng)結(jié)合下游效能設(shè)施來確定。中間直線段：與壩頂曲線和下部反弧段相切、坡度與非溢流壩段相同。剖面設(shè)計：要求與非溢流壩基本剖面適應(yīng)。？底流消能和挑流消能各有何特點？設(shè)計的關(guān)鍵是什么？ 常用消能工型式：挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能(1)挑流消能：利用泄水建筑物出口處的挑流鼻坎，將下泄急流拋向空中，然后落入離建筑物較遠(yuǎn)的河床與下游水相銜接的消能方式。適用于：基巖比較堅固的高、中水頭泄水建筑物。(2)底流消能：通過水躍將急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚?。底流消能的關(guān)鍵：設(shè)計時，要注意能產(chǎn)生一定淹沒度的水躍。適用于中、低壩，且下游水位穩(wěn)定，尾水較深。？有壓泄水孔：工作閘門布置在出口，門后為大氣，可以部分開啟；出口高程低，利用的水頭大，斷面尺少較小。缺點足閘門關(guān)閉時，孔內(nèi)承受較大的內(nèi)水壓力，對壩體應(yīng)力和防滲都不利，常需鋼板襯砌。為此，常在進口處設(shè)置事故檢修閘門，平時用來擋水。無壓泄水孔：工作閘門布置在進口。為了形成無壓水流，需在閘門后將斷面項部升高。閘門可以部分開用，閘門關(guān)閉后孔道內(nèi)無水，明流段可不用鋼飯襯砌，加工簡便，干擾少，有利于加快施工進度；缺點是斷四尺寸較大，對壩體削弱大。平壓管：設(shè)在檢修閘門和工作閘門之間。減小檢修閘門的啟門力。通氣孔設(shè)在：工作閘門之后。起補氣和排氣作用。？ 處理后的地基應(yīng)達(dá)到的要求：○1具有足夠的強度，以承受壩體的壓力。○2具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩基抗滑穩(wěn)定和減少不均勻沉陷?！?具有足夠的抗?jié)B性，以滿足滲透穩(wěn)定，控制滲流量?！?具有足夠的耐久性，以防止巖體性質(zhì)在水的長期作用下發(fā)生惡化。？○1防滲 ○2提高基巖的強度和整體性。？范圍？目的：提高基巖的整體性和強度，降低地基的透水性。？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)。帷幕位置： 帷幕灌漿范圍：河床至兩岸，帷幕應(yīng)連續(xù)帷幕深度：應(yīng)根據(jù)作用水頭和基巖的地質(zhì)情況確定，地基內(nèi)透水層厚度不大時，帷幕可伸入相對隔水層3~5m；河床至兩岸，帷幕應(yīng)連續(xù)。當(dāng)透水層埋藏較深或分布無規(guī)律時，通常取(~)倍水頭。？如何布置？壩基排水目的：充分降低壩基滲透壓力并排除滲水。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)、破碎帶進行處理？應(yīng)如何處理？斷層破碎帶強度低，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)致壩體開裂；軟弱夾層的厚度較薄，遇水易軟化或泥化，使抗剪強度降低，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。斷層破碎帶：○1規(guī)模大，影響范圍廣，且對基礎(chǔ)強度和壓縮變形有較大影響時——進行專門的處理設(shè)計 ○2規(guī)模不大，但對基礎(chǔ)強度和壓縮變形有一定影響時——混凝土塞加固 緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面：根據(jù)埋深不同，分別采用：○1混凝土置換、混凝土深齒墻、混凝土塞——提高抗剪能力○2抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、化學(xué)灌漿等——保證抗滑穩(wěn)定、斷層破碎帶（傾角較陡）、分類及處理方法。橫縫垂直于壩軸線，將壩體分成若干獨立的壩段，橫縫的劃分主要取決于地基特征、河谷地形、溫度變化、結(jié)構(gòu)布置和澆注能力等。起作用是：減小溫度應(yīng)力，適應(yīng)地基不均勻變形和施工要求 類型：永久性橫縫：伸縮縫或沉降縫，大小1~2cm。臨時性橫縫：壩段與基巖面的連接處理方法：臨時性橫縫：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。為了適應(yīng)混凝土的澆注能力和減小施工期的溫度應(yīng)力，常在平行壩軸線方向設(shè)縱縫，將一個壩段分成幾個壩塊，待其溫度接近穩(wěn)定后再進行接縫灌漿?？v縫按其布置型式可分為：鉛直縱縫、斜縫、錯縫。？止水位置：橫縫上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下、壩內(nèi)廊道和孔洞穿過分縫處的四周等部位 ，設(shè)計上有什么不同？ 碾壓重力壩：材料：無坍落度的干硬性混凝土混凝土分區(qū)：“金包銀”(RCD)－觀音閣；全碾壓式(RCC)壩體防滲：常態(tài)混凝土防滲；瀝青砂漿防滲層 壩體分縫：不設(shè)縱縫，橫縫可減少 溫度控制：適當(dāng)減少 。工作特點：壩基滲水通過寬縫排出，滲透壓力明顯降低；作用面積小，揚壓力小。特點：空腔下部不設(shè)底板，減少了壩底面上的揚壓力。支墩壩是由一系列支墩和擋水面板組成，支墩沿壩軸線排列，前面設(shè)擋面板。支墩按照結(jié)構(gòu)分：大頭壩、連拱壩、平板壩。第四章 拱壩（1）穩(wěn)定特點：主要依靠兩岸拱端的反力作用。（2）結(jié)構(gòu)特點：拱壩屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，超載能力強，安全度高，當(dāng)外荷載增大或壩的某一部位發(fā)生局部開裂時，壩體的拱和梁作用將會自行調(diào)整。（3）荷載特點：拱壩壩身不設(shè)永久伸縮縫，溫度變化和基巖變形對壩體應(yīng)力的影響比較顯著。拱壩是一種推力結(jié)構(gòu)——拱壩結(jié)構(gòu)上的根本特點壩體承受的荷載○1一部分通過拱作用——兩岸巖體，○2一部分通過梁作用——壩底基巖 壩體穩(wěn)定，主要依靠兩岸拱端的反作用，而不只是靠壩體重量來維持 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)揮材料強度。？地形要求：左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，在平面上是向下游收縮的狹窄河谷段。（理想的）地質(zhì)要求：兩岸的基巖必須能承受由拱端傳來的推力，要在任何情況下保持穩(wěn)定。河谷的形狀特征用壩頂高程處的河谷寬度L與最大壩高H的比值，即寬高比L/H 表示——作為修建拱壩的一項指標(biāo)。L/H 小拱作用大，壩體可薄。拱壩的厚薄程度常以壩底最大厚度T和最大壩高H的比值，即厚高比T/H來區(qū)分。（1）按建筑材料和施工方法分：常規(guī)混凝土拱壩、碾壓混凝土拱壩、砌石拱壩（2）按拱圈線形分類：單心圓、雙心圓、三心圓、拋物線、對數(shù)螺旋線、橢圓拱壩等（3）按壩面曲率分：只有水平向曲率，單曲拱壩；水平豎直都有，雙曲拱壩 對于一定寬度的河谷，拱中心角越大，拱圈厚度越小，材料強度越能充分得到利用，因而適當(dāng)加大中心角是有利的。然而加大中心角會使拱圈的弧長增加，在一定程度上抵消了減薄拱圈厚度所節(jié)省的工程量。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。？中心角2δA較大時會直接影響到壩肩的穩(wěn)定，2δA較大時對壩肩穩(wěn)定不利 、溫降對壩體應(yīng)力及穩(wěn)定的影響拱壩封拱：橫縫（徑向）、縱縫，蓄水前需灌漿封填(封拱)，使壩連成整體。封拱溫度：壩體處于溫升狀態(tài)時：壩體受力(M、Q)與水壓力作用剛好相反，有利于降低壩內(nèi)應(yīng)力，軸力N方向相同，對壩端的推力加大，不利穩(wěn)定。故封拱溫度通常選得較低。一般選在年平均氣溫或略低時，進行封拱。原則：在滿足穩(wěn)定和建筑物運用要求下，通過調(diào)整拱壩外形尺寸，使壩體材料強度得到充分發(fā)揮，控制拉應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，而壩體工程量最省。？最合理的拱圈形式應(yīng)當(dāng)是：變曲率、變厚度、扁平的 ○1其壓力線接近拱軸線，使截面壓應(yīng)力分布趨于均勻；○2傳到兩岸巖體上的合力方向與巖體的交角較大，以利壩肩穩(wěn)定。拋物線拱的優(yōu)點：曲率變化連續(xù)、壓應(yīng)力分布均勻、利于壩肩巖體穩(wěn)定 ？自重、靜水壓力、揚壓力、動水壓力、泥沙壓力、冰壓力、浪壓力、溫度荷載及地震荷載 當(dāng)壩體溫度低于封拱溫度時，壩軸線收縮，使壩體向下游變位，由此產(chǎn)生的彎矩和剪力的方向與水壓力產(chǎn)生的相同，但軸力方向相反；當(dāng)壩體溫度高于封拱溫度時，壩軸線伸長，使壩體向上游變位，由此產(chǎn)生的彎矩和剪力方向與水壓力產(chǎn)生的相反，但與軸力方向相同。因此，溫降對壩體應(yīng)力不利；溫升使拱端推力加大，對壩肩穩(wěn)定不利。在拱壩分析中，溫度荷載分為：均勻溫差（主要部分），等效線性溫差，非線性溫差 、應(yīng)力指標(biāo)（1）純拱法：假定壩體由若干層獨立的水平拱圈疊合而成，每層拱圈可作為彈性固端拱進行計算。由于純拱法沒有反應(yīng)拱圈之間的相互作用，假定荷載全部由水平拱承擔(dān)，不符合拱壩的實際受力狀況，因而求出的應(yīng)力一般偏大。（2）拱梁分載法：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)，壩體承受的荷載一部分由拱系承擔(dān)，一部分由梁系承擔(dān)，拱和梁的荷載分配由拱系和梁系在各交點處變位一致的條件來確定。（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。（4）殼體理論計算方法（5）結(jié)構(gòu)模型試驗（6）拱冠梁法：是按中央懸臂梁與若干層水平拱在其相交點變位一致的原則分配荷載的拱壩應(yīng)力分析方法。是一種簡化了的拱梁分載法應(yīng)力指標(biāo)：容許壓應(yīng)力、容許拉應(yīng)力？剛體極限平衡法的基本假定是什么？拱壩失穩(wěn)形式：壩肩巖體（拱座）失穩(wěn)；沿建基面及附近軟弱面的上滑失穩(wěn)，最常見的失穩(wěn)方式是壩肩巖體在拱端推力作用下發(fā)生的滑動失穩(wěn)。穩(wěn)定分析方法計算分析法:剛體極限平衡法○2有限元法：地質(zhì)力學(xué)模型試驗 剛體極限平衡法基本假定：○,不考慮期間的相對位移○，不考慮力矩平衡○○，滑裂面上的剪力達(dá)極限 壩身泄水方式：（1）自由跌流式（2）鼻坎挑流式（3）滑雪道式—拱壩特有的一種泄洪方式（4）壩身泄水孔式 消能方式：（1）跌流消能（2）底流消能（深式泄水孔）（3）挑流消能 ？如何處理？在一定條件下，可將橫縫的一部分保持為永久性的明縫。、重力墩與周邊縫對于地形不規(guī)則的河谷或局部有深槽時，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。周邊縫一般可做成二次曲線或卵形曲線，使墊座以上壩體盡量對稱。重力墩是拱壩壩端的人工支座。在拱壩建設(shè)中，確定建基面時多以巖體風(fēng)化標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，一般是：高壩應(yīng)開挖至新鮮或微風(fēng)化的基巖；中壩應(yīng)盡量開挖至微風(fēng)化或弱風(fēng)化中下部的巖體。？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。特點：（1）就地取材，節(jié)省三材；（2）適應(yīng)各種地形、地質(zhì)和氣候條件；（3）適應(yīng)機械化施工；（4）各種理論、試驗、技術(shù)的發(fā)展對土石壩的建設(shè)和推廣有促進作用。土石壩設(shè)計基本要求