【導(dǎo)讀】dam.functionsofthedam,andcostfactors.

　　

【正文】 壩中排出多余的水到下游；吸水結(jié)構(gòu)引水到發(fā)電站或運(yùn)河、隧道，或渠道用于更遠(yuǎn)距離的使用。還可以提供從蓄水池中抽出的泥沙；同時(shí)還要允許船和魚類通過大壩。大壩因此在控制蓄水量的體系中成了中心建筑。在不發(fā)達(dá)國(guó)家中大壩更具特殊重要性，在一個(gè)小國(guó)家可以從一個(gè)簡(jiǎn) 單的大壩中獲得巨大的農(nóng)業(yè)和工業(yè)利益。 大壩從外觀和建筑材料可以分成幾個(gè)不同的級(jí)別，建哪一類的大壩的結(jié)論很大程度要根據(jù)山地的基礎(chǔ)條件和方便就地使用的建材。基本的所選的材料是混泥土，泥和碎石。大部分大壩在過去建設(shè)中采用有接縫的石木術(shù)，但是這種做法已完全被摒棄了。混泥土大壩的整體形式在側(cè)面上分為很多種類。根據(jù)水壓程度利用結(jié)構(gòu)自重或采用橫跨山谷由倆邊峽谷支撐的水平橫拱來抵抗側(cè)向位移。 大壩設(shè)計(jì)的基本問題被分為兩個(gè)基本類型： M 壩 和 E 壩 ， M 壩是用來在峽谷的峽谷中橫跨河流，如在群山中這類壩可能非常高，但所需的 總體材料受到限制。 E 壩用于寬的河流上建一座大壩需要足夠多的材料。選擇 M 或 E 壩和精確地設(shè)計(jì)都可依靠這一位置的地質(zhì)情況和構(gòu)造，大壩的基礎(chǔ)和成本因素。 地質(zhì)研究和試驗(yàn)，壩址研究包括沉降試驗(yàn)和地層鉆孔測(cè)試。用豎井和坑道代替鉆孔試驗(yàn)，因?yàn)楸M可能地節(jié)約試驗(yàn)的成本。 通過豎井的坑道試驗(yàn)可以測(cè)出強(qiáng)度、彈力，滲透系數(shù)和地層的壓力分布情況，還必須重視那些更結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)中的薄的分離或間隔地區(qū)的特性。存在的地下水對(duì)大壩的建筑材料有害的化學(xué)溶解必須評(píng)定。建筑原料需要經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)。如果連續(xù)增加高度，基礎(chǔ)條件的研究也變得更加重要。 模型 試驗(yàn)在大壩的結(jié)構(gòu)抗震和水力設(shè)計(jì)中扮演重要的角色。結(jié)構(gòu)模型在分析拱形大壩和檢驗(yàn)分析壓力計(jì)算有特殊的用途。各類建筑材料都將用于模型試驗(yàn)之中，在 Hoover 5 大壩的一些早期試驗(yàn)重，科學(xué)家常利用橡膠來作為試驗(yàn)材料模型，這需要在復(fù)雜模型中準(zhǔn)確復(fù)制應(yīng)力樣本，模型要符合使用低彈型材料的特性。 主觀上來看，大壩模型本身就是未來的設(shè)計(jì)，說明了建成模型用來記錄在荷載下的活動(dòng)，建筑材料所受的拉力，溫度和壓力改變和基本安裝的其他因素，在研究成果下，結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的，但是它們的價(jià)值在于論證所設(shè)計(jì)的假設(shè)，這是非常重要的。數(shù)字電腦已經(jīng)允許考 慮高級(jí)的分析方法設(shè)計(jì)，它處理大量的數(shù)據(jù)和解答多組包含許多變量的聯(lián)立方程的能力使得有限元分析是可行的。用這種方法，一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)被分為許多單獨(dú)的平衡條件，而且所有拉力都具有兼容性，這樣可以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的壓力的分布全面地來分析。 大壩設(shè)計(jì)的主要問題： 關(guān)于大壩材料基本上有兩種材料：混凝土和泥域填石，但是它們?cè)诖髩蔚恼_設(shè)計(jì)中都有一些弱點(diǎn)需要被克服。 混凝土的弱點(diǎn)，混凝土的弱點(diǎn)在于抗拉強(qiáng)度，因?yàn)樗苋菀妆焕?，混凝土大壩因此要被設(shè)計(jì)承受最小拉應(yīng)力和利用混凝土大的壓應(yīng)力或盡可能地承受垂直荷載。由于晶體結(jié)構(gòu)對(duì)水的吸收，水在空氣中的蒸發(fā)和從水泥水化過程中產(chǎn)生的高溫冷卻，混凝土的主要成分 水泥，在凝固和硬化時(shí)要收縮。因?yàn)榇罅炕炷劣糜诖髩紊希湛s而出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫的危險(xiǎn)。 很多快捷的方法被用于解決這方面的問題，混凝土常被分層限厚澆筑，裂口被用來散發(fā)熱量而被最后澆筑。低熱水泥也被使用。還有混合特殊添加劑而使散熱變得遲緩。在大壩內(nèi)部混凝土中的水泥要做到安全而量少。也 就是能滿足強(qiáng)度，其次能抵抗氣候和化學(xué)侵蝕。能滿足用于大石塊中的水泥可以減少用量。另外一個(gè)好的辦法是用級(jí)配好的材料，如粉煤灰（經(jīng)過研磨后的燃料）作為填料可以減少混凝土的水泥用量。另外就是使用添加劑。表面活性劑和加氣劑都被允許用于低水灰比的混凝土，用冰代替水的技巧增加了冷卻速度?；旌匣蛴醚h(huán)水通過埋入混凝土中的導(dǎo)管 而用利用直空抽出其表面過剩的水。 土和巖塊的弱點(diǎn)：土和巖塊不具備混凝土的強(qiáng)度，可滲透性大，抗流水損壞和干擾的能力差，這些缺點(diǎn)可以由低成本和能用合適填入在大壩基礎(chǔ)因運(yùn)動(dòng)毀壞的地方。假如能得到足夠的土用 于壩址的合攏在光山區(qū)域，它可能比堤壩更需要采石場(chǎng)的巖石和構(gòu)造巖石。土填當(dāng)然是最經(jīng)濟(jì)的，也常適合用于借土合攏壩址。 6 土由固體物質(zhì)，水和空氣構(gòu)成，土受荷而壓縮，如出現(xiàn)在大壩建筑，排出水和空氣導(dǎo)致增加固體物質(zhì)間的壓力，當(dāng)有很高的滲透比時(shí)，土趨向于產(chǎn)生不同的壓力和達(dá)到臨界狀態(tài)，這時(shí)它的狀態(tài)如同液體。如果達(dá)不到這個(gè)條件，通常它的結(jié)構(gòu)會(huì)變?nèi)?，而且逐步進(jìn)行計(jì)算結(jié)構(gòu)。 地震問題：大部分大壩都建在世界上地震活動(dòng)地帶，包括日本，美國(guó)西部，新西蘭，喜馬拉雅山和中東，在 1968 年，在 HonShu 的 ToKachi 大地震中毀壞了 93 座 大壩，在日本主島，所有的堤壩高度都相對(duì)較小。 盡管針對(duì)地震活動(dòng)分布，強(qiáng)地震運(yùn)動(dòng)的量測(cè)水壩對(duì)這種運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)做了大量工作，水壩的地震設(shè)計(jì)依然不夠精確，強(qiáng)的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)特征給壩址帶來不少預(yù)料性。而且不完善的彈力分析和不嚴(yán)格的衰減分析使所有類型的大壩都具有一些自由度，不過，電腦計(jì)算和模型試驗(yàn)都得到了相當(dāng)大的發(fā)展，現(xiàn)在還可以計(jì)算大壩在任何地質(zhì)運(yùn)動(dòng)下的反應(yīng)。在Tange Sdegman 大壩和南非的 HendriK Verwoerd 大壩上使用過。