【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 模型試驗(yàn)加以復(fù)核 剩余推力法、被動(dòng)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(qiáng)度參數(shù)較小時(shí)，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(shí)，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(shí)，可考慮在壩基面設(shè)排水系統(tǒng)，定時(shí)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(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。（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(qiáng)度鋼索，并施加預(yù)應(yīng)力?！?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(duì)壩體應(yīng)力的影響，并認(rèn)為各壩段獨(dú)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(duì)壩體應(yīng)力的影響。？ 剪應(yīng)力τu=(puδyu)n（強(qiáng)度指標(biāo)）采用材料力學(xué)法分析時(shí)，規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)：（a)正常使用極限狀態(tài)：①短期及長(zhǎng)期組合，壩踵(計(jì)入揚(yáng)壓力)不出現(xiàn)拉應(yīng)力；②長(zhǎng)期組合，壩體上游面(計(jì)入揚(yáng)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(diǎn)的抗壓強(qiáng)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(shí)，縱縫對(duì)應(yīng)力分布沒有影響（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。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(qiáng)對(duì)混凝土表面養(yǎng)護(hù)和保護(hù) 。重點(diǎn)掌握材料力學(xué)方法。應(yīng)力分析的過程：首先進(jìn)行荷載計(jì)算及荷載組合，然后選擇合適的方法進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算最后檢驗(yàn)大壩各部位的應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求 分析方法：理論計(jì)算（材料力學(xué)法、懸臂梁與水平梁的分載法、有限元計(jì)算）、模型試驗(yàn) (設(shè)計(jì))剖面基本剖面：在自重、靜水壓力、揚(yáng)壓力三項(xiàng)主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，并使工程量最小的三角形剖面。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。當(dāng)空化水流運(yùn)動(dòng)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(shí)，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(shí)，空氣從自由表面進(jìn)入水體，產(chǎn)生摻氣。（3）水流脈動(dòng)：泄水建筑物中的水流屬于高度紊動(dòng)的水流，其基本特征是流速和壓力隨時(shí)間不斷變化。水流對(duì)泄水建筑物主要是動(dòng)水壓力。（4）沖擊波：在高速水流邊界變化處，如斷面擴(kuò)大、收縮、轉(zhuǎn)彎處，將產(chǎn)生沖擊波。、設(shè)計(jì)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(jì)：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(diǎn)？設(shè)計(jì)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(jiān)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(jì)時(shí)，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(diǎn)足閘門關(guān)閉時(shí)，孔內(nèi)承受較大的內(nèi)水壓力，對(duì)壩體應(yīng)力和防滲都不利，常需鋼板襯砌。為此，常在進(jìn)口處設(shè)置事故檢修閘門，平時(shí)用來擋水。無壓泄水孔：工作閘門布置在進(jìn)口。為了形成無壓水流，需在閘門后將斷面項(xiàng)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(jiǎn)便，干擾少，有利于加快施工進(jìn)度；缺點(diǎn)是斷四尺寸較大，對(duì)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(bǔ)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(qiáng)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(zhǎng)期作用下發(fā)生惡化。？○1防滲 ○2提高基巖的強(qiáng)度和整體性。？范圍？目的：提高基巖的整體性和強(qiáng)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(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)。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(shí)，帷幕可伸入相對(duì)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(shí)，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(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。斷層破碎帶：○1規(guī)模大，影響范圍廣，且對(duì)基礎(chǔ)強(qiáng)度和壓縮變形有較大影響時(shí)——進(jìn)行專門的處理設(shè)計(jì) ○2規(guī)模不大，但對(duì)基礎(chǔ)強(qiáng)度和壓縮變形有一定影響時(shí)——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(dú)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(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。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(gè)壩段分成幾個(gè)壩塊，待其溫度接近穩(wěn)定后再進(jìn)行接縫灌漿?？v縫按其布置型式可分為：鉛直縱縫、斜縫、錯(cuò)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(jì)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(diǎn)：壩基滲水通過寬縫排出，滲透壓力明顯降低；作用面積小，揚(yáng)壓力小。特點(diǎn)：空腔下部不設(shè)底板，減少了壩底面上的揚(yáng)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(diǎn)：主要依靠?jī)砂豆岸说姆戳ψ饔?。?）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：拱壩屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，超載能力強(qiáng)，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(shí)，壩體的拱和梁作用將會(huì)自行調(diào)整。（3）荷載特點(diǎn)：拱壩壩身不設(shè)永久伸縮縫，溫度變化和基巖變形對(duì)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(diǎn)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?jī)砂豆岸说姆醋饔?，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(qiáng)度。？地形要求：左右兩岸對(duì)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(xiàng)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：?jiǎn)涡膱A、雙心圓、三心圓、拋物線、對(duì)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(duì)于一定寬度的河谷，拱中心角越大，拱圈厚度越小，材料強(qiáng)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(huì)使拱圈的弧長(zhǎng)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(shí)會(huì)直接影響到壩肩的穩(wěn)定，2δA較大時(shí)對(duì)壩肩穩(wěn)定不利 、溫降對(duì)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(shí)：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(duì)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(shí)，進(jìn)行封拱。原則：在滿足穩(wěn)定和建筑物運(yùn)用要求下，通過調(diào)整拱壩外形尺寸，使壩體材料強(qiáng)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(diǎn)：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(yáng)壓力、動(dòng)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(shí)，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(shí)，壩軸線伸長(zhǎng)，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(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。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(dú)立的水平拱圈疊合而成，每層拱圈可作為彈性固端拱進(jìn)行計(jì)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(shí)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(diǎn)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(jì)算方法（5）結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)（6）拱冠梁法：是按中央懸臂梁與若干層水平拱在其相交點(diǎn)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(jiǎn)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(dòng)失穩(wěn)。穩(wěn)定分析方法計(jì)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(yàn) 剛體極限平衡法基本假定：○,不考慮期間的相對(duì)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(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。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(duì)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(shí)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(diǎn)：（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(jī)械化施工；（4）各種理論、試驗(yàn)、技術(shù)的發(fā)展對(duì)土石壩的建設(shè)和推廣有促進(jìn)作用。土石壩設(shè)計(jì)基本要求