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1、擋水建筑物是水利樞紐中最重要的水工建筑擋水建筑物是水利樞紐中最重要的水工建筑物。各種壩的類型較多，下圖為幾種壩的類物。各種壩的類型較多，下圖為幾種壩的類型示意圖。型示意圖。壩的類型示意圖壩的類型示意圖（a a）重力壩重力壩（b b）拱壩拱壩（c c）支墩壩）支墩壩（d d）預應力錨固壩）預應力錨固壩（e e）樁基錨固壩）樁基錨固壩（f f）橡膠壩）橡膠壩（g g）土石壩土石壩 1 1預應力錨索預應力錨索 2 2樁樁 3 3橡膠袋橡膠袋1.重力壩概述2.重力壩的特點3.重力壩類型4.重力壩的剖面設(shè)計5.溢流重力壩6.重力壩的構(gòu)造7.重力壩的地基處理3.1 重力壩丹江口水利樞紐丹江口水利樞紐 1.

2、 重力壩概述 重力壩發(fā)展史： 1919世紀以前，毛石砌體重力壩世紀以前，毛石砌體重力壩1919世紀后期，混凝土重力壩世紀后期，混凝土重力壩2020世紀，現(xiàn)代重力壩世紀，現(xiàn)代重力壩采用有效的防滲、排水措施，施工中采用有效的防滲、排水措施，施工中分縫、灌漿、溫度等技術(shù)分縫、灌漿、溫度等技術(shù)3030年代以后，重力壩日益增多，重力年代以后，重力壩日益增多，重力壩占總壩數(shù)量的比重較大壩占總壩數(shù)量的比重較大6060年代開始，土石壩理論和施工的發(fā)年代開始，土石壩理論和施工的發(fā)展，重力壩的比例相對減少，技術(shù)上展，重力壩的比例相對減少，技術(shù)上繼續(xù)進步繼續(xù)進步早在公元前早在公元前29002900年，埃及便年，埃及

3、便在尼羅河上修建了一座高在尼羅河上修建了一座高15m15m、頂長頂長240m240m的砌石重力壩。的砌石重力壩。2. 重力壩工作原理及特點 (1) 工作原理工作原理 強度要求 穩(wěn)定要求 (2) 工作特點 為了發(fā)揚優(yōu)點克服缺點，可考慮設(shè)計方法和施工方法。上游傾斜，改善受力壩體分區(qū)，不同部位使用不同標號混凝土采用碾壓混凝土方法筑壩改進壩的結(jié)構(gòu)型式（寬縫、空腹、預應力等） 按壩高分為按壩高分為 30米 H低壩低壩70米H30米 中壩中壩70米高壩高壩H 按筑壩材料分為按筑壩材料分為漿砌石重力壩漿砌石重力壩混凝土重力壩混凝土重力壩v 按構(gòu)造不同分為 v 按泄水條件分為 非溢流重力壩非溢流重力壩溢流重力

4、壩溢流重力壩空腹重力壩空腹重力壩寬縫重力壩寬縫重力壩實體重力壩實體重力壩預應力錨固重力壩預應力錨固重力壩裝配式重力壩裝配式重力壩將實體重力壩的橫縫的中間加寬，則成為寬縫重力壩。寬縫的設(shè)置能使，可10%以上。同時寬縫的設(shè)置還改善了條件。在壩內(nèi)設(shè)置大型縱向空腔的重力壩，稱為空腹重力壩?？崭箍梢詨蔚?，還可在空腹布置水電站。但空腹重力壩， 利用或鋼桿對重力壩施加預應力，以增加壩身穩(wěn)定性，并有效地，從而減小壩體混凝土用量。 但。重力壩的基本剖面是重力壩的基本剖面是三角形三角形常用的實用剖面形態(tài)。常用的實用剖面形態(tài)。 根據(jù)工程經(jīng)驗：根據(jù)工程經(jīng)驗：l一般上游壩坡坡率一般上游壩坡坡率n=00.2，常做成鉛直或

5、上部鉛直下部，常做成鉛直或上部鉛直下部傾向上游的；傾向上游的；l下游壩坡坡率下游壩坡坡率m=0.60.8；l底寬約為壩高的底寬約為壩高的0.70.9倍。倍。 除了滿足強度和穩(wěn)定要求，溢流重力壩還涉及到孔口尺寸、除了滿足強度和穩(wěn)定要求，溢流重力壩還涉及到孔口尺寸、溢流堰形態(tài)和消能方式的合理選擇。裝設(shè)閘門的溢流壩，溢流堰形態(tài)和消能方式的合理選擇。裝設(shè)閘門的溢流壩，需用閘墩將溢流壩段分割成若干個等寬的孔口。溢流堰頂需用閘墩將溢流壩段分割成若干個等寬的孔口。溢流堰頂部曲線多采用部曲線多采用WESWES型。型。消能防沖形式（消能工）消能防沖形式（消能工）：底流消能底流消能通過水躍，消通過水躍，消除多余動

6、能的消能方式；除多余動能的消能方式；挑流消能挑流消能利用泄水建筑物出口處的挑流鼻坎，利用泄水建筑物出口處的挑流鼻坎，將下泄的急流拋向空中，然后落入離建筑物較遠的將下泄的急流拋向空中，然后落入離建筑物較遠的河床。河床。另外還有另外還有面流消能面流消能、消力戽消能消力戽消能和多種消能工聯(lián)合和多種消能工聯(lián)合消能。消能。三峽泄洪閘泄洪（1 1）壩頂構(gòu)造。壩頂構(gòu)造。一般用實體結(jié)構(gòu)，頂面按路面設(shè)計，在一般用實體結(jié)構(gòu)，頂面按路面設(shè)計，在壩頂上布置排水系統(tǒng)和欄桿或防浪墻等以及照明設(shè)備。也壩頂上布置排水系統(tǒng)和欄桿或防浪墻等以及照明設(shè)備。也可采用輕型結(jié)構(gòu)?？刹捎幂p型結(jié)構(gòu)。 設(shè)置在重力壩體內(nèi)的各種通道簡稱廊道。設(shè)置

7、在重力壩體內(nèi)的各種通道簡稱廊道。 按其按其用途用途可分為壩基灌漿廊道、排水廊道、觀測檢查可分為壩基灌漿廊道、排水廊道、觀測檢查廊道、交通廊道以及其他用于閘門操作、電纜敷設(shè)的專用廊道、交通廊道以及其他用于閘門操作、電纜敷設(shè)的專用廊道等。廊道等。 按其按其布置布置可分為縱向廊道（廊道軸線與壩軸線平行）可分為縱向廊道（廊道軸線與壩軸線平行）和橫向廊道（廊道軸線與壩軸線垂直）?？v、橫廊道及豎和橫向廊道（廊道軸線與壩軸線垂直）?？v、橫廊道及豎井互相連通形成廊道系統(tǒng)，由進出口與壩外相通，見圖。井互相連通形成廊道系統(tǒng)，由進出口與壩外相通，見圖。（1）壩基開挖與清理）壩基開挖與清理 壩基開挖與清理的目的是：使

8、壩體能座落在穩(wěn)定、堅壩基開挖與清理的目的是：使壩體能座落在穩(wěn)定、堅固的地基上。固的地基上。（2）壩基的固結(jié)灌漿）壩基的固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿的目的是：提高基巖的整體性和強度、彈性固結(jié)灌漿的目的是：提高基巖的整體性和強度、彈性模量，降低地基的透水性。模量，降低地基的透水性。（3）帷幕灌漿）帷幕灌漿 帷幕灌漿的目的是：降低壩底滲透壓力，減少壩基滲帷幕灌漿的目的是：降低壩底滲透壓力，減少壩基滲流量，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學管涌。灌漿材料最常用流量，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學管涌。灌漿材料最常用的是水泥漿。的是水泥漿。 防滲帷幕示意圖如圖所示。防滲帷幕示意圖如圖所示。（4）壩基排水）壩基排水 為進一步降低壩

9、底面的滲透揚壓力，一般還在防滲為進一步降低壩底面的滲透揚壓力，一般還在防滲帷幕后設(shè)置排水孔幕。帷幕后設(shè)置排水孔幕。防滲帷幕和排水孔幕布置防滲帷幕和排水孔幕布置1 1壩基灌漿排水廊道；壩基灌漿排水廊道；2 2灌漿孔；灌漿孔；3 3灌漿帷幕；灌漿帷幕；4 4排水孔幕；排水孔幕；5 5100100排水鋼管；排水鋼管；6 6100100三通；三通；7 77575預埋鋼管；預埋鋼管；8 8壩體壩體作用于重力壩的主作用于重力壩的主要荷載有：要荷載有：自重；自重；靜水壓力；靜水壓力；揚壓力；揚壓力；動水壓力；動水壓力；冰壓力；冰壓力；泥沙壓力；泥沙壓力；浪壓力；浪壓力；地震力；地震力；溫度及其他荷載。溫度及

10、其他荷載。 （1）利用水重（2）將壩基開挖成傾向上游的斜面（3）在壩踵下設(shè)齒墻（4）抽水措施（5）加固地基（6）利用預應力（7）其它措施提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施 當壩底面與基巖間的抗剪強度參數(shù)較小時，常將上游當壩底面與基巖間的抗剪強度參數(shù)較小時，常將上游壩面做成傾向上游的斜面，利用壩面上的水重來提高壩面做成傾向上游的斜面，利用壩面上的水重來提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。但應注意，上游壩面的坡度不宜壩體的抗滑穩(wěn)定性。但應注意，上游壩面的坡度不宜過緩，否則，在上游壩面容易產(chǎn)生拉應力，對壩體強過緩，否則，在上游壩面容易產(chǎn)生拉應力，對壩體強度不利。度不利。1.利用水重2.采用有利的開挖輪廓線 開挖壩基時，

11、最好利用巖面的自然坡度，使壩基面傾向上游。有時，有意將壩踵高程降低，使壩基面傾向上游，但這種做法將加大上游水壓力，增加開挖量和混凝土澆筑量，故很少采用。當壩基比較堅固時，可以開挖成鋸齒狀，形成局部的傾向上游的斜面，這種方法已廣泛采用。壩基開挖輪廓 當基巖內(nèi)有傾向下游的軟弱面時，可在壩踵部位設(shè)齒墻，切斷較淺的軟弱面加大了滑動體重量，又增加了滑動面的面積，同時也增大了抗滑體抗力。3.設(shè)置齒墻 當下游水位較高，壩體承受的浮托力較大時，可考慮在壩基面上設(shè)置排水系統(tǒng)，定時抽水以減少壩底浮托力。如：我國的龔嘴工程，下游水深達30m，采取抽水措施后，浮托力只按10m水深計算，節(jié)省了壩體混凝土澆筑量。4.抽水

12、措施帷幕灌漿、固結(jié)灌漿以及斷層、軟弱夾層的處理等。5.加固地基： 在靠近壩體上游面，采用深孔錨固高強度鋼索，并施加預應力，既可增加壩體的抗滑穩(wěn)定，又可消除壩踵處的拉應力，國外有些支墩壩，在壩趾處采用施加預應力的措施，改變合力R的方向，使PV /PH增大，從而提高了壩體的抗滑穩(wěn)定性。6.預加應力措施7.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。8.防滲排水 在壩基內(nèi)布置防滲排水幕、保證排水暢通，降低揚壓力，有利于穩(wěn)定。9.空腹拋石如果是空腹重力壩或?qū)捒p重力壩，可在空腔內(nèi)填塊石，提高壩體穩(wěn)定性。其它措施巴基斯坦塔貝拉水電站左溢洪道泄洪3.2 3.2 拱壩拱

13、壩一、拱壩的發(fā)展概況一、拱壩的發(fā)展概況二、拱壩的工作原理二、拱壩的工作原理三、拱壩的特點三、拱壩的特點四、拱壩對的地形地質(zhì)條件四、拱壩對的地形地質(zhì)條件五、拱壩布置五、拱壩布置一、拱壩的發(fā)展概況一、拱壩的發(fā)展概況 1000多年以前出現(xiàn)圬工結(jié)構(gòu)，如公元655年河北趙縣趙州橋（漿砌石拱橋）。13世紀末伊朗修建了一座高60米的砌石拱壩。19世紀中葉，人們又在比較狹窄的河谷中修建了一些混凝土拱壩，高度都在40m以內(nèi)。20世紀初，美國開始修建較高的拱壩，如1910年建成的巴菲羅比爾拱壩，高99m。20-40年代，又建成若干拱壩，其中有高達221m的胡佛壩。20世紀50年代以后，修建了許多雙曲拱壩。英古里英

14、古里雙曲拱壩 壩高272m，壩底厚度86m，厚高比為0.33 二灘二灘 二灘水電站位于四川省、雅礱江干流下游河段上，距攀枝花市約40km。大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高240m，水庫總庫容58億立方米，水電站裝機容量330萬kW，多年平均發(fā)電量170億kWh。1991年9月開工，1998年7月第一臺機組發(fā)電，2000年完工。 小灣水電站小灣水電站 小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段與支流黑惠江交匯后下游段與支流黑惠江交匯后下游1.5km處，系瀾滄江中下游河段規(guī)劃八個處，系瀾滄江中下游河段規(guī)劃八個梯級中的第二級。裝機

15、容量梯級中的第二級。裝機容量420萬萬kW，年保證發(fā)電量，年保證發(fā)電量190億千瓦時，億千瓦時，電站靜態(tài)總投資電站靜態(tài)總投資223.31億元。億元。2010年年8月月6臺機組全部投產(chǎn)。臺機組全部投產(chǎn)。最大壩高292m 。 溪洛渡溪洛渡 溪洛渡水電站位于四川省雷波與云南永善的金沙江界河上，攔河壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高278米，電站裝機容量 1260萬kW。電站2003年開始籌建，2005年開工，2014年第一臺機組投產(chǎn)，2017年竣工。 錦屏一級錦屏一級錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣和木里縣境內(nèi)，是雅礱江干流下游河段的控制性水庫梯級電站裝機容量360萬。大壩為混凝土雙曲拱壩，壩

16、高305米，為世界第一高拱壩。2005年11月12日正式開工，2006年12月4日截流，2009年10月23日開始大壩澆筑，主體工程建設(shè)已全面展開。 二、拱壩的工作原理二、拱壩的工作原理 拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，在平面上呈凸拱壩是固接于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)，在平面上呈凸向上游的拱形，向上游的拱形，能夠把部分水平荷載一部分傳給兩能夠把部分水平荷載一部分傳給兩岸的壩形建筑物。岸的壩形建筑物。三、拱壩的特點三、拱壩的特點受力特點：受力特點：壩體結(jié)構(gòu)是由水平的拱圈和豎向的懸臂梁共同組成。拱壩所承受的水平荷載一部分通過水平拱的作用傳給兩岸的基巖，另一部分通過豎向的懸臂梁的作用傳到壩底基巖，如圖3-

17、1所示。穩(wěn)定：穩(wěn)定性主要依靠兩岸拱端的反力來維持。壩面應力以壓應力為主。：拱壩的優(yōu)缺點拱壩的優(yōu)缺點（1）工程量?。┕こ塘啃?拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構(gòu)。拱內(nèi)彎矩較小，應力分布比較均勻，構(gòu)。拱內(nèi)彎矩較小，應力分布比較均勻，這一特點能適應壩體材料（混凝土或漿這一特點能適應壩體材料（混凝土或漿砌石）抗壓強度高的特性，使材料的強砌石）抗壓強度高的特性，使材料的強度得到充分的發(fā)揮。對于同一壩址，壩度得到充分的發(fā)揮。對于同一壩址，壩高相同時，拱壩的體積比重力壩可節(jié)省高相同時，拱壩的體積比重力壩可節(jié)省1/3 2/3。 （2）空間整體好）空間整體好 超載能力強超載能力強

18、 拱壩四周嵌固于基巖，屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，當發(fā)拱壩四周嵌固于基巖，屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，當發(fā)生超載或產(chǎn)生局部裂縫時，壩體拱梁作用自行調(diào)整，生超載或產(chǎn)生局部裂縫時，壩體拱梁作用自行調(diào)整，壩體的應力將重新分配，原來低應力區(qū)的應力增大，壩體的應力將重新分配，原來低應力區(qū)的應力增大，高應力不再增長，裂縫停止發(fā)展甚至閉合。根據(jù)國內(nèi)高應力不再增長，裂縫停止發(fā)展甚至閉合。根據(jù)國內(nèi)外拱壩結(jié)構(gòu)模型實驗成果表明，拱壩的超載能力可達外拱壩結(jié)構(gòu)模型實驗成果表明，拱壩的超載能力可達到設(shè)計荷載的到設(shè)計荷載的5 51111倍。倍。 抗震能力強抗震能力強 拱壩是一個整體的空間殼體結(jié)構(gòu)，壩體輕韌而富有拱壩是一個整體的空間殼體結(jié)構(gòu)

19、，壩體輕韌而富有彈性。依靠巖石對地震能的吸收，會引起壩體應力重彈性。依靠巖石對地震能的吸收，會引起壩體應力重新分布。當基礎(chǔ)及壩肩巖體穩(wěn)定時，其抗震能力較強。新分布。當基礎(chǔ)及壩肩巖體穩(wěn)定時，其抗震能力較強。 實例實例：意大利瓦依昂（意大利瓦依昂（VajontVajont）雙曲拱壩，）雙曲拱壩，19611961年建成，壩頂長年建成，壩頂長190.5m190.5m，頂寬，頂寬3.4m3.4m，底寬，底寬2.7m2.7m，最大壩高最大壩高262m262m，是當時世界上最高的混凝土薄拱，是當時世界上最高的混凝土薄拱壩。壩。19631963年年1010月月9 9日晚，由于連續(xù)降雨，水庫水日晚，由于連續(xù)降雨

20、，水庫水位上漲，左岸靠壩的上游發(fā)生大體積巖石滑坡，位上漲，左岸靠壩的上游發(fā)生大體積巖石滑坡，近近3 3億億m m3 3的滑坡體以的滑坡體以40 m/s40 m/s的速度滑入水庫并沖的速度滑入水庫并沖上右岸，掀起上右岸，掀起150m150m高的涌浪，涌浪溢過壩頂，沖高的涌浪，涌浪溢過壩頂，沖向下游，致使向下游，致使26002600人喪生，但拱壩并未破壞，僅人喪生，但拱壩并未破壞，僅在壩肩附近的壩內(nèi)發(fā)生二、三條裂縫。據(jù)估算，在壩肩附近的壩內(nèi)發(fā)生二、三條裂縫。據(jù)估算，拱壩當時已承受住相當于拱壩當時已承受住相當于8 8倍設(shè)計荷載的作用力，倍設(shè)計荷載的作用力，由此可見該拱壩的超載能力。由此可見該拱壩的超

21、載能力。（3 3）拱壩荷載的特點 1.自重由誰承擔?-與封拱時間的有關(guān) 封拱封拱拱壩是分塊澆筑的，為了使其發(fā)揮拱的作用，用灌漿的方式將各澆筑塊連接起來的工程措施。 2.揚壓力由梁承擔，揚壓力的影響較小，約為應力的5%-10%，重力拱壩和中厚拱壩應考慮揚壓力的影響；對壩肩穩(wěn)定應考慮滲透壓力對抗滑巖體的影響。 3. 溫度荷載是主要荷載之一。拱壩周邊固接于基巖上，溫度荷載是主要荷載之一。拱壩周邊固接于基巖上，溫度變化及地基變形等對壩體應力有顯著影響。據(jù)實測資溫度變化及地基變形等對壩體應力有顯著影響。據(jù)實測資料分析表明，由溫度變化引起的徑向位移，約占總位移的料分析表明，由溫度變化引起的徑向位移，約占總

22、位移的1/31/32/32/3。由梁承擔由拱梁共同承擔溫度荷載溫升、溫降 a.定義：是指運行過程中任一時刻壩體空間溫度與封拱溫度之差。 b.封拱溫度的確定 封拱溫度是壩體溫升、溫降的計算基準。封拱溫度是壩體溫升、溫降的計算基準。 高一點好？低一點好？高一點好？低一點好？結(jié)論：結(jié)論：溫降對壩體應力不利溫降對壩體應力不利溫升對壩肩穩(wěn)定不利溫升對壩肩穩(wěn)定不利（5）壩身泄流及施工較為復雜）壩身泄流及施工較為復雜 拱壩壩身較為單薄，壩身溢流可能引拱壩壩身較為單薄，壩身溢流可能引起壩身及閘門振動，致使材料疲勞；壩起壩身及閘門振動，致使材料疲勞；壩身下泄水流具有向心集中作用，挑距不身下泄水流具有向心集中作用

23、，挑距不遠，易于造成對河床及河岸沖刷；壩身遠，易于造成對河床及河岸沖刷；壩身開設(shè)泄水孔會破壞拱壩作用并使孔口周開設(shè)泄水孔會破壞拱壩作用并使孔口周邊應力復雜。邊應力復雜。（6）拱壩對地形地質(zhì)要求高）拱壩對地形地質(zhì)要求高四、拱壩對地形地質(zhì)的要求四、拱壩對地形地質(zhì)的要求 地形條件是決定拱壩的結(jié)構(gòu)形式、工程布置以及經(jīng)濟性的地形條件是決定拱壩的結(jié)構(gòu)形式、工程布置以及經(jīng)濟性的主要因素。主要因素。 壩址處河谷形狀特征通常用兩個指標來表示，即河谷壩址處河谷形狀特征通常用兩個指標來表示，即河谷“寬寬高比高比”及及“河谷斷面形狀河谷斷面形狀”。河谷形狀對荷載分配及剖面的影響河谷形狀對荷載分配及剖面的影響1.地形條

24、件地形條件寬高比：寬高比：指拱壩基礎(chǔ)開挖后對應壩頂高程處的河谷的寬度指拱壩基礎(chǔ)開挖后對應壩頂高程處的河谷的寬度L 與與 最大壩高最大壩高H的比值。的比值。 L/H值小，說明河谷深窄，水平拱圈跨度較短，拱的剛度較大，值小，說明河谷深窄，水平拱圈跨度較短，拱的剛度較大， 受力大部分傳給兩岸，因而壩體較薄。受力大部分傳給兩岸，因而壩體較薄。L/H值較大時，壩體較厚。值較大時，壩體較厚。 L/H1.5的深窄河谷中可建薄拱壩；的深窄河谷中可建薄拱壩； L/H=1.53.0的中等寬度河谷可修建中厚拱壩的中等寬度河谷可修建中厚拱壩； L/H34.5的寬河谷多修建厚拱壩；的寬河谷多修建厚拱壩； 當當L/H4.

25、5的寬淺河谷，宜建重力壩或拱形重力壩。的寬淺河谷，宜建重力壩或拱形重力壩。巖石比較均勻巖石比較均勻有足夠的強度有足夠的強度透水性要小透水性要小抗風化能力強抗風化能力強堅固完整堅固完整討討 論論變形參數(shù)變形參數(shù)E、u：均勻：均勻強度參數(shù)強度參數(shù)R、c、f：抗?jié)B性抗?jié)B性K、J：滲透：滲透性小性小耐久性：抗侵蝕、抗耐久性：抗侵蝕、抗風化風化無地質(zhì)上的缺陷：沒無地質(zhì)上的缺陷：沒有大的有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層斷裂構(gòu)造和軟弱夾層等。等。2.地質(zhì)條件地質(zhì)條件理想的地形條件：理想的地形條件： V形河谷，兩岸對稱，形河谷，兩岸對稱，岸坡平順，壩肩山體雄岸坡平順，壩肩山體雄厚，寬高比小，且地形厚，寬高比小，且地形

26、在平面上向下游收縮的在平面上向下游收縮的峽谷段。峽谷段。理想的地質(zhì)條件基巖堅硬、完整、均一，有足夠的強度和剛度，透水性小，抗水的侵蝕和抗風化能力強。五五 拱壩的布置拱壩的布置拱壩布置的任務(wù)及原則拱壩布置的任務(wù)及原則拱壩斷面尺寸的擬定拱壩斷面尺寸的擬定溢流布置溢流布置壩體分縫壩體分縫拱端布置拱端布置拱壩布置的步驟拱壩布置的步驟二灘拱壩二灘拱壩（一）拱壩布置的任務(wù)及原則（一）拱壩布置的任務(wù)及原則1、重要性、重要性直接關(guān)系大壩的安全、造價、施工及美觀。直接關(guān)系大壩的安全、造價、施工及美觀。2、任務(wù)、任務(wù)泄洪方式、廠房布置情況泄洪方式、廠房布置情況壩型選擇壩型選擇拱壩斷面尺寸的擬定拱壩斷面尺寸的擬定應

27、力和穩(wěn)定分析應力和穩(wěn)定分析修改方案修改方案方案優(yōu)選方案優(yōu)選3、影響因素、影響因素自然條件，施工、運用。自然條件，施工、運用。4、具體方法、具體方法拱壩拱壩CAD，利用編制好的計算機軟件自動進行。，利用編制好的計算機軟件自動進行。半自動化方法。半自動化方法。人工方法。人工方法。5、原則、原則滿足安全要求滿足安全要求滿足運用要求：滿足運用要求：a、泄洪，、泄洪，b、引水，、引水，c交通，交通，d、廠房布置廠房布置滿足施工要求：滿足施工要求： 模板制作模板制作 倒懸度：漿砌石：倒懸度：漿砌石：1：0.11：0.16，最大，最大1：0.25；砼：；砼：1：0.3 施工期施工期經(jīng)濟：近可能使整個樞紐的總

28、投資最小，最早經(jīng)濟：近可能使整個樞紐的總投資最小，最早受益。受益。（二）拱壩斷面尺寸的擬定（二）拱壩斷面尺寸的擬定平面拱圈的中心角、半徑和厚度平面拱圈的中心角、半徑和厚度平面拱圈的形式平面拱圈的形式拱冠懸臂梁的尺寸拱冠懸臂梁的尺寸1、圓弧拱圈尺寸的擬定、圓弧拱圈尺寸的擬定要兼顧拱座穩(wěn)定和壩體應力。要兼顧拱座穩(wěn)定和壩體應力。大的中心角對應力分布有利，拱厚減??；不利于拱大的中心角對應力分布有利，拱厚減??；不利于拱座穩(wěn)定。中心角太小，對拱座的穩(wěn)定有利，對壩體座穩(wěn)定。中心角太小，對拱座的穩(wěn)定有利，對壩體應力分布不利，拉應力增加。應力分布不利，拉應力增加。頂拱中心角以頂拱中心角以90100為宜，拱端軸線

29、的切線與為宜，拱端軸線的切線與可利用基巖等高線間夾角不宜小于可利用基巖等高線間夾角不宜小于35。 (a)(a) 等厚度圓拱；等厚度圓拱； (b) (b) 拋物線拱；拋物線拱； (c) (c) 三圓心拱；三圓心拱； (d) (d) 橢圓拱；橢圓拱； (e)(e)變厚圓拱；變厚圓拱； (f) (f) 變厚非圓拱變厚非圓拱2、水平拱圈的較優(yōu)形態(tài)、水平拱圈的較優(yōu)形態(tài) 合理的拱圈形式應是壓力線接近拱軸線，使拱合理的拱圈形式應是壓力線接近拱軸線，使拱截面的壓應力分布趨于均勻。截面的壓應力分布趨于均勻。 當單獨一個拱圈在上游面承受勻布水壓力時，當單獨一個拱圈在上游面承受勻布水壓力時，其最合理的形態(tài)為圓弧拱。

30、其最合理的形態(tài)為圓弧拱。 由于其結(jié)構(gòu)性能具有水平拱和垂直梁的作用，由于其結(jié)構(gòu)性能具有水平拱和垂直梁的作用，拱梁的系統(tǒng)共同承擔外荷載，且水平拱所分擔拱梁的系統(tǒng)共同承擔外荷載，且水平拱所分擔的水壓力部分往往是非勻布的，通常是從拱冠的水壓力部分往往是非勻布的，通常是從拱冠向拱端逐漸減少的。向拱端逐漸減少的。 最經(jīng)濟合理的拱圈形態(tài)不一定是圓弧拱，實際最經(jīng)濟合理的拱圈形態(tài)不一定是圓弧拱，實際采用時需綜合考慮經(jīng)濟、設(shè)計及施工等因素。采用時需綜合考慮經(jīng)濟、設(shè)計及施工等因素。 三圓心拱三圓心拱 橢圓拱橢圓拱 拋物線拱拋物線拱3、懸臂梁尺寸的擬定、懸臂梁尺寸的擬定懸臂梁尺寸懸臂梁尺寸擬定包括壩頂、底及各個擬定包

31、括壩頂、底及各個高程的厚度；上下游面曲線的方程。高程的厚度；上下游面曲線的方程。拱冠梁拱冠梁定義：貫穿各層拱圈頂點的懸臂定義：貫穿各層拱圈頂點的懸臂梁。梁。壩頂、底及各個高程的厚度；壩頂、底及各個高程的厚度；上下游面曲線的方程。上下游面曲線的方程。龍羊峽龍羊峽 白山白山 風灘風灘 響洪甸響洪甸 (1) (1) 壩頂厚度壩頂厚度T Tc c 壩頂厚度壩頂厚度T Tc c基本上代表了頂拱的剛度。基本上代表了頂拱的剛度。 a. a.加大壩頂厚度不僅能改善壩體上部下游面加大壩頂厚度不僅能改善壩體上部下游面的應力狀態(tài)，還能改善梁底上游面應力，有的應力狀態(tài)，還能改善梁底上游面應力，有利于降低壩踵拉應力利于

32、降低壩踵拉應力; ; b. b.壩頂厚度應根據(jù)剖面設(shè)計確定，并滿足壩頂厚度應根據(jù)剖面設(shè)計確定，并滿足運行交通要求，一般不小于運行交通要求，一般不小于3m3m， 初擬時，可先按下列經(jīng)驗公式估算：初擬時，可先按下列經(jīng)驗公式估算： T Tc c=0.01H+=0.01H+（0.0120.0240.0120.024）L L1 1(2) 壩底厚度TB 壩底厚度壩底厚度T TB B是表征拱壩厚薄的一項指標，主要是表征拱壩厚薄的一項指標，主要取決于壩高、壩型、河谷形狀等。設(shè)計時可參考已取決于壩高、壩型、河谷形狀等。設(shè)計時可參考已建成的壩高和河谷形狀大致相近的拱壩來初步擬定，建成的壩高和河谷形狀大致相近的拱壩

33、來初步擬定，再通過計算和修改布置定出合適的尺寸。作為拱壩再通過計算和修改布置定出合適的尺寸。作為拱壩優(yōu)化的初始方案，壩底厚度可用下式估算：優(yōu)化的初始方案，壩底厚度可用下式估算： TB= 3122/21122/0012.0HHLHL對于一般的雙曲拱壩，為近似確定上游面曲線，設(shè)221HyxHyxZ2112xx12122BTx并滿足： 當 y = 0 時，Z = 0當 y = H 時，BTxxZ2210dydZ當 時,Hy1式中 、 為經(jīng)驗系數(shù)，通?？扇?=0.600.65=0.30.612214、拱壩的型式、拱壩的型式厚高比厚高比TB/H壩體形態(tài)壩體形態(tài)結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征水平拱圈的形式水平拱圈的形式

34、水平拱的厚度變化水平拱的厚度變化清江隔河巖拱壩清江隔河巖拱壩（）按厚高比分（）按厚高比分厚拱壩厚拱壩中厚拱壩中厚拱壩薄拱壩薄拱壩厚高比厚高比 拱壩的型式拱壩的型式 BTH0.2B0.2TH0.35BTH0.35（2）按壩體形態(tài)分）按壩體形態(tài)分按照拱壩的拱弧半徑和拱中心角，可將拱壩分為：按照拱壩的拱弧半徑和拱中心角，可將拱壩分為：單曲拱壩（單曲拱壩（singlecurvature arch dam）雙曲拱壩（雙曲拱壩（doublecurvature arch dam）中心角的影響中心角的影響: 中心角大一些, 拱圈厚度小一些, 拱圈內(nèi)力小一些, 因此適當加大中心角是有利的. 但過大的中心角將使拱

35、端弧面的切線與河岸等高線的夾角變小,降低拱座的穩(wěn)定形性.單曲拱壩（單曲拱壩（singlecurvature arch dam）定義：定義：只在水平截面上呈拱形，懸臂梁斷面不彎曲或曲率很小。只在水平截面上呈拱形，懸臂梁斷面不彎曲或曲率很小。適用：適用：接近矩形或較寬的梯形、接近矩形或較寬的梯形、U型河谷。型河谷。特點：施工簡單，便于布置進水孔和泄水孔及其設(shè)備；特點：施工簡單，便于布置進水孔和泄水孔及其設(shè)備；當河谷上寬下窄時，降低拱的作用，加大壩體厚度，不當河谷上寬下窄時，降低拱的作用，加大壩體厚度，不經(jīng)濟，工程量大。經(jīng)濟，工程量大。定外半徑定中心角拱壩（定外半徑定中心角拱壩（U型河谷）型河谷）（

36、僅下游弧面半徑改變）（僅下游弧面半徑改變） 等外半徑等中心角拱壩等外半徑等中心角拱壩(U) 等外半徑變內(nèi)中心角拱壩等外半徑變內(nèi)中心角拱壩對于底部狹窄的“V”字形河谷適用。此時，各層拱圈自拱冠向拱端逐漸變厚。雙曲拱壩（雙曲拱壩（doublecurvature arch dam）定義：定義：在水平和鉛直截面上都呈拱形。在水平和鉛直截面上都呈拱形。特點：懸臂梁兼有垂直拱的作用，對降低壩體拉應力有利。在水壓力特點：懸臂梁兼有垂直拱的作用，對降低壩體拉應力有利。在水壓力作用下，雙曲拱壩中部垂直梁的應力是上游面受壓，下游面受拉，與作用下，雙曲拱壩中部垂直梁的應力是上游面受壓，下游面受拉，與自重產(chǎn)生的梁應力

37、相反，可相互抵消自重產(chǎn)生的梁應力相反，可相互抵消 雙曲拱壩雙曲拱壩 變外半徑等中心變外半徑等中心角角 對底部狹窄的“V”字形河谷，宜將各層拱圈外半徑,由上至下逐漸減小，可大大減少壩體方量。 特點：拱壩應力條件較好，梁呈彎曲形狀,兼有拱的作用, 更經(jīng)濟，但有倒懸出現(xiàn)，設(shè)計及施工較復雜，對“V”、“U”型河谷都適用. 變外半徑變圓心變外半徑變圓心 讓梁截面也呈彎曲形狀，因此懸臂梁也具有拱的作用；讓梁截面也呈彎曲形狀，因此懸臂梁也具有拱的作用；這種形式更能適應這種形式更能適應“V”、梯形及其他形狀的河谷，布置更、梯形及其他形狀的河谷，布置更加靈活，結(jié)構(gòu)復雜，施工難度大。加靈活，結(jié)構(gòu)復雜，施工難度大。

38、特點：應力狀態(tài)盡一步改善，節(jié)省工程量，結(jié)構(gòu)更加復雜，特點：應力狀態(tài)盡一步改善，節(jié)省工程量，結(jié)構(gòu)更加復雜，施工難度更大，被廣泛采用。施工難度更大，被廣泛采用。（三）按壩的結(jié)構(gòu)分（三）按壩的結(jié)構(gòu)分拱座嵌固的拱壩最常用拱座嵌固的拱壩最常用設(shè)周邊縫的拱壩設(shè)周邊縫的拱壩改善受力條件改善受力條件空腹拱壩空腹拱壩壩體較厚時，壩身內(nèi)設(shè)空腔壩體較厚時，壩身內(nèi)設(shè)空腔有重力墩的拱壩有重力墩的拱壩在壩的兩岸端部設(shè)重力墩，保證壩肩穩(wěn)定在壩的兩岸端部設(shè)重力墩，保證壩肩穩(wěn)定（三三）溢流布置）溢流布置泄洪消能與重力壩相同的問題：泄洪消能與重力壩相同的問題： 泄洪型式選擇泄洪型式選擇 孔口尺寸及布置孔口尺寸及布置 體形設(shè)計體形

39、設(shè)計 泄洪能力泄洪能力 消能防沖消能防沖 高速水流的問題高速水流的問題拱壩特有的問題：拱壩特有的問題： 單薄單薄 a、不能形成完整的溢流面、不能形成完整的溢流面產(chǎn)生新的型式產(chǎn)生新的型式 b、 壩體削弱壩體削弱 c、 泄水振動泄水振動 曲線曲線向心集中產(chǎn)生新的消能型式向心集中產(chǎn)生新的消能型式 高低坎及平面對沖消能高低坎及平面對沖消能 拱壩一般地處高山峽谷拱壩一般地處高山峽谷 要解決廠泄爭位及泄洪沖刷岸坡的問題。要解決廠泄爭位及泄洪沖刷岸坡的問題。溢流溢流方式方式1、壩頂溢流布置、壩頂溢流布置跌流跌流挑流挑流滑雪道式滑雪道式2、壩身泄水壩身泄水中孔中孔底孔底孔1、壩頂溢流布置、壩頂溢流布置跌流跌流

40、、挑流、滑雪道式。、挑流、滑雪道式。壩頂?shù)鲏雾數(shù)鹘Y(jié)構(gòu)最簡單，多用結(jié)構(gòu)最簡單，多用于單寬流量較小的拱于單寬流量較小的拱壩。壩。下跌水流落點據(jù)壩下跌水流落點據(jù)壩址較近，壩下沖刷容址較近，壩下沖刷容易危及壩基，需有較易危及壩基，需有較好的基巖、較深的水好的基巖、較深的水墊，并應經(jīng)常采取保墊，并應經(jīng)常采取保護措施。護措施。湖南半江拱壩湖南半江拱壩壩頂挑流壩頂挑流溢流堰頂適當向上溢流堰頂適當向上下游懸臂挑出。下游懸臂挑出。挑流落水點較跌流挑流落水點較跌流遠，但離壩仍近，仍遠，但離壩仍近，仍需有一定的水墊，必需有一定的水墊，必要時采取河床底部的要時采取河床底部的防沖措施，單寬流量防沖措施，單寬流量仍需

41、加以限制。仍需加以限制。流溪河拱壩流溪河拱壩滑雪道式挑流滑雪道式挑流適用于下泄流量較適用于下泄流量較大，要求下泄水流落大，要求下泄水流落點遠離壩址，或利用點遠離壩址，或利用廠房頂溢流的拱壩。廠房頂溢流的拱壩。我國已建的烏江渡我國已建的烏江渡重力拱壩、東江拱壩、重力拱壩、東江拱壩、緊水灘拱壩等都采用緊水灘拱壩等都采用了這種形式。了這種形式。烏江渡拱壩烏江渡拱壩2、壩身泄水、壩身泄水按其在壩身高度上的相對位置分中孔、底孔兩種。按其在壩身高度上的相對位置分中孔、底孔兩種。中孔中孔在壩身的中、在壩身的中、上部；其特點是當庫上部；其特點是當庫水位低時仍有一定泄水位低時仍有一定泄流能力。流能力。底孔底孔設(shè)

42、置在壩身底設(shè)置在壩身底部，用來放空水庫、部，用來放空水庫、沖沙排淤、輔助泄洪沖沙排淤、輔助泄洪及施工導流等。及施工導流等。（四四）壩體分縫）壩體分縫1、類型：、類型：（1）收縮縫：防止裂縫而設(shè)的臨時縫。）收縮縫：防止裂縫而設(shè)的臨時縫。 橫縫橫縫 縱縫縱縫（2）結(jié)構(gòu)縫：改善壩體應力而設(shè)的永久性縫。）結(jié)構(gòu)縫：改善壩體應力而設(shè)的永久性縫。 周邊縫周邊縫 底縫底縫（3）施工縫：施工中砼的澆筑面。）施工縫：施工中砼的澆筑面。2、收縮縫、收縮縫橫縫、縱縫是為散熱、降低溫度應力。均要水泥灌漿，橫縫、縱縫是為散熱、降低溫度應力。均要水泥灌漿，保證壩體成為一個整體。保證壩體成為一個整體。（1）橫縫一般徑向布置，

43、）橫縫一般徑向布置，橫縫間距一般為橫縫間距一般為1520m，橫縫內(nèi)應設(shè)鍵槽橫縫內(nèi)應設(shè)鍵槽。（2）斷面較薄，可不設(shè)縱）斷面較薄，可不設(shè)縱縫。當壩體厚度大于縫。當壩體厚度大于4050m時，則需設(shè)置縱縫。各時，則需設(shè)置縱縫。各壩段間的縱縫在平面上宜壩段間的縱縫在平面上宜錯開。錯開。龍羊峽拱壩縱縫布置圖 （五五） 拱端布置拱端布置 原則：保證拱端能很好地嵌入堅實的基巖，有充分的巖體承受施加的荷載，并應考慮巖石內(nèi)節(jié)理的傾向,以保證在各種荷載條件下壩肩的穩(wěn)定。 全徑向拱座：每層拱圈的兩拱端與巖基的接觸原則每層拱圈的兩拱端與巖基的接觸原則上應做成全徑向拱座，上應做成全徑向拱座，使拱端推力接近垂直于拱座面，以

44、減小向下游滑動的剪力。 * 半徑向拱座：當采用全徑向拱座使上游側(cè)可利用巖體開挖過多時，此時可采用1/2徑向拱座?？可嫌蝹?cè)的拱座面與基準面的交角應大于等于10。 * 非徑向拱座：當采用全徑向拱座使下游側(cè)可利用巖體開挖過多時，可采用非徑向拱座，此時拱座面與基準面的夾角應 80。 開 始可 行 方 案 之 一N oN oy e sy e s（六六） 拱壩布置的步驟拱壩布置的步驟 確定可利用巖石等高線確定可利用巖石等高線 選定壩型：選定壩型：由由L/H確定確定T/H（薄、中、厚拱壩）（薄、中、厚拱壩）河谷形狀河谷形狀單、雙曲單、雙曲地形、地質(zhì)等綜合地形、地質(zhì)等綜合平面拱形式平面拱形式 尺寸初擬；尺寸初

45、擬； 倒懸度及壩面光滑度檢查；倒懸度及壩面光滑度檢查； 應力、穩(wěn)定校核；應力、穩(wěn)定校核； 壩體方量計算，方案比較。壩體方量計算，方案比較。封拱封拱拱壩是分塊澆筑的，為了使其發(fā)揮拱的作用，用灌漿的方式將各澆筑塊連接起來的工程措施。單曲拱壩單曲拱壩 可施工到壩頂而后封拱，由梁承擔；可施工到壩頂而后封拱，由梁承擔；雙曲拱壩雙曲拱壩 需邊施工邊封拱（可以蓄水），拱需邊施工邊封拱（可以蓄水），拱梁共同承擔。梁共同承擔。3.3 土石壩 土石壩是指由土、石料等當?shù)夭牧辖ǔ傻膲?，也叫當?shù)赝潦瘔问侵赣赏?、石料等當?shù)夭牧辖ǔ傻膲?，也叫當?shù)夭牧蠅?，是歷史最為悠久的一種壩型。土石壩是世界范圍內(nèi)材料壩，是歷史最為悠久的

46、一種壩型。土石壩是世界范圍內(nèi)應用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。世界上興建的百米以應用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。世界上興建的百米以上的高壩中，土石壩比例達到上的高壩中，土石壩比例達到75%。其主要優(yōu)點是：。其主要優(yōu)點是：l可以就地、就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，可以就地、就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地外線運輸量；減少工地外線運輸量；l能適應各種不同地形、地質(zhì)和氣候條件，任何不良壩能適應各種不同地形、地質(zhì)和氣候條件，任何不良壩址地基，經(jīng)處理后均可筑壩，特別對氣候惡劣、工程地址地基，經(jīng)處理后均可筑壩，特別對氣候惡劣、工程地質(zhì)條件復雜和高地震烈度區(qū)的情況，土石壩是最適宜的質(zhì)條件

47、復雜和高地震烈度區(qū)的情況，土石壩是最適宜的壩型。壩型。世界最高的土石壩：羅貢壩世界最高的土石壩：羅貢壩(335m(335m，塔吉克斯坦，塔吉克斯坦) )中國最高的土石壩：小浪底中國最高的土石壩：小浪底(154m)(154m)（中國建成的最高面板堆石壩，清江水布埡，（中國建成的最高面板堆石壩，清江水布埡， 233m233m）小浪底土石壩-119-結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：散粒體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定靠土體的抗剪強度來控制；散粒體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定靠土體的抗剪強度來控制；只會出現(xiàn)局部滑動而失穩(wěn)，不會出現(xiàn)整體滑動失穩(wěn)或傾只會出現(xiàn)局部滑動而失穩(wěn)，不會出現(xiàn)整體滑動失穩(wěn)或傾覆失穩(wěn)問題；覆失穩(wěn)問題；坡度大，斷面大，體積大。坡度大，斷

48、面大，體積大。優(yōu)點：優(yōu)點：1 1 筑壩材料就地取材，造價低；筑壩材料就地取材，造價低；2 2 適應地基變形能力強；適應地基變形能力強；3 3 施工方法靈活，技術(shù)簡單；施工方法靈活，技術(shù)簡單；4 4 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護方便。結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護方便。缺點：缺點：1 1 壩頂不能溢流；壩頂不能溢流；2 2 施工導流不如混凝施工導流不如混凝土壩方便；土壩方便；3 3 粘土防滲體施工受粘土防滲體施工受氣候影響。氣候影響。二、二、 土石壩的類型土石壩的類型按施工方法分：按施工方法分：（1 1）碾壓式土石壩應用最多）碾壓式土石壩應用最多（2 2）拋填式堆石壩）拋填式堆石壩（3 3）定向爆破堆石壩

49、）定向爆破堆石壩（4 4）水中填土壩）水中填土壩廣東南水定向爆破堆石壩廣東南水定向爆破堆石壩(81.3m)按土石料在壩體中的配置及防滲設(shè)施位置和材料分：按土石料在壩體中的配置及防滲設(shè)施位置和材料分：（1 1）均質(zhì)壩）均質(zhì)壩 絕大部分由一種土料組成絕大部分由一種土料組成（2 2）分區(qū)壩）分區(qū)壩 由不同滲透特性的料區(qū)組成由不同滲透特性的料區(qū)組成分區(qū)壩：分區(qū)壩：心墻壩心墻壩 把防滲體放在壩體中部，斷面比均質(zhì)壩小。把防滲體放在壩體中部，斷面比均質(zhì)壩小。斜墻壩斜墻壩 把防滲體放在靠近上游壩面處，有效降低壩體浸潤把防滲體放在靠近上游壩面處，有效降低壩體浸潤線，但適應地基變形的能力比心墻壩差。易產(chǎn)生縱向裂線

50、，但適應地基變形的能力比心墻壩差。易產(chǎn)生縱向裂縫，抗震性能不如心墻壩?？p，抗震性能不如心墻壩。土石混合壩土石混合壩 土石各占相當比例；越靠近防滲體，土料性能越接土石各占相當比例；越靠近防滲體，土料性能越接近防滲體。近防滲體。土質(zhì)材料心墻壩土質(zhì)材料心墻壩 人工材料心墻人工材料心墻壩壩土質(zhì)材料斜墻壩土質(zhì)材料斜墻壩 人工材料斜墻人工材料斜墻壩壩斜斜 心心 墻墻 壩壩-128-岳城土壩以禮河毛家村水電站（云南會澤，以禮河）主壩壩型為粘土心墻土石壩，最大壩高80.5m，壩頂長度467m，主要泄洪方式為隧洞。以禮河土石壩岳城水庫（河北磁縣，漳河）主壩壩型為均質(zhì)土壩，最大壩高53m，壩頂長度3570m。主要

51、泄洪方式岸邊溢洪道，大壩特點是壩下泄洪洞（涵管）。小浪底土石壩小浪底土石壩各種壩型的優(yōu)缺點各種壩型的優(yōu)缺點（1 1）均質(zhì)壩與分區(qū)壩比較）均質(zhì)壩與分區(qū)壩比較 均質(zhì)壩：均質(zhì)壩：施工簡單，適合于低壩施工簡單，適合于低壩; ; 分區(qū)壩：分區(qū)壩：兼用粘性土與無粘性土的優(yōu)點，用于高壩能兼用粘性土與無粘性土的優(yōu)點，用于高壩能節(jié)省工程量，縮短工期，但構(gòu)造和施工比均質(zhì)壩復雜。節(jié)省工程量，縮短工期，但構(gòu)造和施工比均質(zhì)壩復雜。（2 2）心墻壩、斜墻壩、斜心墻壩比較）心墻壩、斜墻壩、斜心墻壩比較 心墻壩心墻壩 優(yōu)點：由壩身沉降導致的防滲體裂縫可能性較小，心優(yōu)點：由壩身沉降導致的防滲體裂縫可能性較小，心墻與壩基及兩岸防

52、滲結(jié)合好。墻與壩基及兩岸防滲結(jié)合好。 缺點：心墻與壩體需同步施工，相互干擾。缺點：心墻與壩體需同步施工，相互干擾。 斜墻壩斜墻壩 優(yōu)缺點與心墻壩相反。優(yōu)缺點與心墻壩相反。 斜心墻壩斜心墻壩 綜合心墻壩和斜墻壩的優(yōu)點，克服心墻壩可能產(chǎn)生的綜合心墻壩和斜墻壩的優(yōu)點，克服心墻壩可能產(chǎn)生的拱效應和斜墻壩對變形敏感，對改善壩體應力狀態(tài)、拱效應和斜墻壩對變形敏感，對改善壩體應力狀態(tài)、避免裂縫有利。避免裂縫有利。代表性的工程：代表性的工程：u淮河上游河南省境內(nèi)的石漫灘、板橋、白沙、薄山、淮河上游河南省境內(nèi)的石漫灘、板橋、白沙、薄山、南灣等水庫大壩；南灣等水庫大壩；u北方有永定河上的官廳水庫，遼寧渾河上的大伙

53、房北方有永定河上的官廳水庫，遼寧渾河上的大伙房水庫大壩等。水庫大壩等。唯一的一座堆石壩是獅子灘工程（鋼筋混凝土斜墻壩）。唯一的一座堆石壩是獅子灘工程（鋼筋混凝土斜墻壩）。 代表性工程：代表性工程：u均質(zhì)土壩均質(zhì)土壩：松濤水庫大壩（海南，：松濤水庫大壩（海南，80.1m80.1m）、岳城水）、岳城水庫大壩（河北，庫大壩（河北，53m53m）等；）等；u心墻壩：碧口水電站大壩（甘肅，心墻壩：碧口水電站大壩（甘肅，101.8m101.8m），毛家村），毛家村水電站大壩（云南，水電站大壩（云南，82.5m82.5m）等；）等；u斜墻壩：密云水庫白河主壩（北京，斜墻壩：密云水庫白河主壩（北京，66.4m

54、66.4m）等；）等；u定向爆破壩：南水水電站大壩（廣東，定向爆破壩：南水水電站大壩（廣東，80.2m80.2m），石），石砭峪水庫大壩（陜西，砭峪水庫大壩（陜西，82.5m82.5m）等。）等。 最具代表性的工程：u天生橋一級水電站的混凝土面板堆石壩(178m)u黃河小浪底水利樞紐的土質(zhì)斜心墻堆石壩(154m)天生橋一級小浪底大型土石壩大型土石壩樞紐名稱樞紐名稱省份省份河流河流壩型壩型最大壩高（最大壩高（m m）糯扎渡糯扎渡 云南云南瀾滄江瀾滄江 心墻堆石壩心墻堆石壩258 258 瀑布溝瀑布溝 四川四川大渡河大渡河心墻堆石壩心墻堆石壩186186（20092009）苗家壩苗家壩 甘肅甘肅白

55、龍江白龍江面板堆石壩面板堆石壩111111三板溪三板溪 貴州貴州清水江清水江面板堆石壩面板堆石壩 185.5 185.5 （20062006）洪家渡洪家渡 貴州貴州六沖河六沖河面板堆石壩面板堆石壩 179.5 179.5 （20042004）水布埡水布埡面板堆石壩面板堆石壩（20092009，233m 233m ）-137-四、四、 土石壩的工作特點和設(shè)計要求土石壩的工作特點和設(shè)計要求散粒體結(jié)構(gòu)，導致以下問題：散粒體結(jié)構(gòu)，導致以下問題：（1 1）穩(wěn)定問題）穩(wěn)定問題（2 2）滲流問題）滲流問題（3 3）沉降問題）沉降問題（4 4）沖刷問題）沖刷問題（5 5）凍害、冰害、地震等）凍害、冰害、地震等

56、（1 1）穩(wěn)定問題）穩(wěn)定問題壩體為散粒結(jié)構(gòu)，抗剪強度低，易滑動。壩體為散粒結(jié)構(gòu)，抗剪強度低，易滑動。土石壩的失穩(wěn)一般是壩坡滑動或壩坡連同地基一起滑土石壩的失穩(wěn)一般是壩坡滑動或壩坡連同地基一起滑動的剪切破壞（特有）。動的剪切破壞（特有）。設(shè)計要求：應保證在施工期和各種可能的工作條件下都設(shè)計要求：應保證在施工期和各種可能的工作條件下都是穩(wěn)定的。是穩(wěn)定的。（2 2）滲流問題）滲流問題散粒體結(jié)構(gòu)，在上下游水位差作用下經(jīng)壩體和地基向下散粒體結(jié)構(gòu)，在上下游水位差作用下經(jīng)壩體和地基向下游滲透，產(chǎn)生滲透壓力和滲透變形，嚴重時會導致壩體游滲透，產(chǎn)生滲透壓力和滲透變形，嚴重時會導致壩體失事。失事。-140-1 1

57、）浸潤面）浸潤面滲透水流穿過壩體，在土體中形成的自由面稱浸潤面。滲透水流穿過壩體，在土體中形成的自由面稱浸潤面。2 2）浸潤線）浸潤線土石壩橫斷面和浸潤面的交線稱浸潤線。土石壩橫斷面和浸潤面的交線稱浸潤線。-141-3 3）飽和區(qū)、濕區(qū)、干區(qū)）飽和區(qū)、濕區(qū)、干區(qū)飽和區(qū)：土體受上浮力和滲透水壓力，在荷載作用下飽和區(qū)：土體受上浮力和滲透水壓力，在荷載作用下可能滑動倒塌。可能滑動倒塌。濕區(qū)：毛細水，處于變化中。濕區(qū)：毛細水，處于變化中。干區(qū)：干燥，可能出現(xiàn)裂縫。干區(qū)：干燥，可能出現(xiàn)裂縫。-142-4 4）滲流的主要危害）滲流的主要危害 滲漏；滲漏； 減輕土體有效重力，降低摩擦角及凝聚力，減輕土體有效

58、重力，降低摩擦角及凝聚力，滲透動水壓力，增加滑坡的可能；滲透動水壓力，增加滑坡的可能； 滲透變形：土石壩及地基中的滲流，由于物滲透變形：土石壩及地基中的滲流，由于物理和化學作用，土體顆粒流失，導致土壤發(fā)生局部破理和化學作用，土體顆粒流失，導致土壤發(fā)生局部破壞，稱為壞，稱為滲透變形滲透變形。5 5）常見滲透變形的型式）常見滲透變形的型式 管涌、流土；管涌、流土； 接觸流失、接觸沖刷等。接觸流失、接觸沖刷等。 -143-管涌管涌：壩體或地基中的土壤細顆粒被滲透水流帶走，并壩體或地基中的土壤細顆粒被滲透水流帶走，并逐步形成滲流通道的現(xiàn)象。在缺乏中間粒徑的非粘性土逐步形成滲流通道的現(xiàn)象。在缺乏中間粒徑

59、的非粘性土中極易發(fā)生。中極易發(fā)生。流土：滲透坡降足夠大時，滲流出逸處的土體被掀動浮流土：滲透坡降足夠大時，滲流出逸處的土體被掀動浮起的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在粘性土及均勻非粘性土體的滲起的現(xiàn)象。它主要發(fā)生在粘性土及均勻非粘性土體的滲流出口處。流出口處。-144-接觸流失：接觸流失：滲流垂直于滲透系數(shù)相差較大的接觸面流動滲流垂直于滲透系數(shù)相差較大的接觸面流動時，將滲透系數(shù)較小土層中的細顆粒帶入滲透系數(shù)較大時，將滲透系數(shù)較小土層中的細顆粒帶入滲透系數(shù)較大的另一土層。的另一土層。接觸沖刷：接觸沖刷：當滲流沿粗細兩種土層的接觸面或建筑物與當滲流沿粗細兩種土層的接觸面或建筑物與地基的接觸面流動時，沿層面帶走細

60、顆粒的現(xiàn)象。地基的接觸面流動時，沿層面帶走細顆粒的現(xiàn)象。設(shè)計要求：按設(shè)計要求：按“上堵下排上堵下排”的的原則采取有效防滲、排水的的原則采取有效防滲、排水措施。措施。-146-（3 3）沉降問題）沉降問題土粒間存在孔隙，土體顆粒之間易產(chǎn)生相對位移，在壩土粒間存在孔隙，土體顆粒之間易產(chǎn)生相對位移，在壩體自重和水壓力作用下，土石壩會有明顯的沉降變形。體自重和水壓力作用下，土石壩會有明顯的沉降變形。危害：危害： 引起擋水高度不足；引起擋水高度不足； 不均勻沉降使壩體開裂，威脅壩安全。不均勻沉降使壩體開裂，威脅壩安全。設(shè)計要求：設(shè)計要求： 確定壩頂高程時考慮所有可能的沉降；確定壩頂高程時考慮所有可能的沉