河海大學(xué)水工建筑物復(fù)習(xí)

1、第一章 總論水工建筑物：就是在水的靜力或動(dòng)力作用下工作，并與水發(fā)生相互影響的各種建筑物。水利樞紐：多種水工建筑物組成的綜合體。分類：1擋水建筑物2泄水建筑物3引水建筑物4整治建筑物5專門建筑物。引水建筑物包括取水建筑物和輸水建筑物。水利樞紐“三大件”：擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物水工建筑物的特點(diǎn)（1）由于水的作用，建筑物的工作條件復(fù)雜（2）設(shè)計(jì)獨(dú)特性（3）施工條件復(fù)雜（4）意義重大，失事后果嚴(yán)重河川水利樞紐對環(huán)境的影響：物理影響1.淤積和沖刷：上游：流速降低，泥沙淤積，下游：清水下泄，加大沖刷2.氣候變化、誘發(fā)地震、邊坡失穩(wěn)。生態(tài)影響1.水庫養(yǎng)魚，但阻礙回游2.調(diào)蓄水量，但水溫不一定適應(yīng)

2、作物生長3.增加了傳播疾病有利條件（釘螺、瘧蚊）4.庫水化學(xué)成分改變，影響生物5.大庫影響氣候變化6.大量淹沒水利樞紐分等：水利部水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水利水電樞紐工程分為五等。山區(qū)、丘陵區(qū)部分劃分依據(jù)為（1）總庫容：校核洪水位以下庫容（2）防洪：保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦區(qū)，保護(hù)農(nóng)田面積（3）灌溉面積（設(shè)計(jì)）（4）水電站裝機(jī)。平原、濱海地區(qū)劃分依據(jù)為（1）總庫容：校核洪水位以下庫容（2）防洪：保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦區(qū)，保護(hù)農(nóng)田面積（3）排澇面積（4）灌溉面積（設(shè)計(jì)）（5）供水城鎮(zhèn)、工礦區(qū)（6）水電站裝機(jī)水工建筑物分級：根據(jù)工程等別、建筑物在樞紐中的重要性（永久、臨時(shí)），確定水工建筑物的級別。在

3、特殊情況下，可適當(dāng)提高建筑物級別1-2級。（1）永久性建筑物樞紐工程運(yùn)行期間使用的建筑物。主要建筑物失事后將造成下游災(zāi)害或嚴(yán)重影響工程效益，如：壩、泄洪建筑物、輸水建筑物、電站廠房等。次要建筑物失事后對下游沒有災(zāi)害或?qū)こ绦б嬗绊懖淮螅鐚?dǎo)流墻作橋護(hù)岸等（2）臨時(shí)性建筑物樞紐施工期間使用的建筑物，如：導(dǎo)流建筑物不同級別的水工建筑物不同的要求：不同級別的水工建筑物在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工管理方面的要求不同，級別越高，要求越高。主要表現(xiàn)為四個(gè)方面：抵御洪水的能力，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，建筑材料，運(yùn)行的可靠性。第二章 水工結(jié)構(gòu)上的作用荷載分類：水工建筑物的荷載按隨時(shí)間的變異可分為三類：永久作用（基本荷載）、

4、可變作用（基本荷載）、偶然作用（特殊荷載）。永久作用：建筑物及設(shè)備自重，地應(yīng)力及圍巖壓力，土壓力和淤沙壓力，預(yù)應(yīng)力可變作用：靜水壓力，動(dòng)水壓力，揚(yáng)壓力，水錘壓力，浪壓力，外水壓力，風(fēng)荷載，雪荷載，冰壓力，凍脹力，活荷載，橋機(jī)和門機(jī)荷載，溫度（變）作用，土壤孔隙水壓力，灌漿壓力偶然作用：地震作用，校核洪水位時(shí)的靜水壓力自重：建筑物（壩體）及附屬永久設(shè)備的重量。是維持重力壩穩(wěn)定的主要荷載，由壩的體積和材料重度計(jì)算確定。較大孔洞應(yīng)扣除，永久固定設(shè)備的重量應(yīng)計(jì)入。壩面水壓力：包括靜水壓力、動(dòng)水壓力、浪壓力。靜水壓力，按水力學(xué)原理計(jì)算，沿壩面積分，可分解成水平和垂直兩部分。動(dòng)水壓力，溢流壩泄水，專門研究

5、確定，溢流壩挑流反弧段根據(jù)動(dòng)量方程計(jì)算。假定反弧段起始和末端兩斷面的流速相等，可求得總水平分力和垂直分力。揚(yáng)壓力由兩部分組成：下游水深產(chǎn)生的浮托力，上下游水頭產(chǎn)生的滲透壓力。土壓力：主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力、壩前泥沙壓力。主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力僅部分岸坡或擋土壩段出現(xiàn)，壩前泥沙壓力僅在存在淤積的壩段出現(xiàn)。泥沙淤積高程隨時(shí)間增加而增加，需要確定淤積年限（50100年）。由于逐年淤積，逐年固結(jié)，淤沙的容重和強(qiáng)度參數(shù)隨時(shí)間而變，且隨層而異，因此，計(jì)算困難。一般參照經(jīng)驗(yàn)公式按土壓力計(jì)算，斜面上的泥沙壓力還應(yīng)該考慮淤沙重力。浪壓力：波浪遇壩反射，產(chǎn)生立波（超過浪高一倍）。首先計(jì)算浪高、波長、波浪中心線超出

6、靜水面的高度。深水波和淺水波：深水波，當(dāng)壩前水深大于半波長時(shí)，波浪運(yùn)動(dòng)不受庫底的影響。淺水波，當(dāng)壩前水深小于半波長而大于臨界水深時(shí)，波浪運(yùn)動(dòng)受庫底的影響，臨界水深近似取為(3-5)倍半浪高。波峰所及高程決定壩高中要依據(jù)。冰壓力：靜冰壓力，冬季水庫表面結(jié)成冰蓋，當(dāng)氣溫升高時(shí)，冰層膨脹對壩面產(chǎn)生的擠壓力。動(dòng)冰壓力，當(dāng)冰蓋破碎后發(fā)生冰塊流動(dòng)時(shí)，流冰撞擊壩面而產(chǎn)生的沖擊力。冰壓力在高壩設(shè)計(jì)荷載中不起控制作用，特別是當(dāng)水庫操作頻繁或冬季水位長期較低時(shí)，可忽略不計(jì)。但冰凍作用會(huì)破壞材料的耐久性。對低壩、閘墩、胸墻等結(jié)構(gòu)，當(dāng)冰層較厚或水庫吹程不大時(shí)，是主要荷載，應(yīng)予以考慮。地震作用：1地震慣性力，水工建筑物

7、抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定按擬靜力法計(jì)算。在靜力法（地震力等于建筑物的質(zhì)量與設(shè)計(jì)加速度的乘積，加速度沿建筑物高度不變）的基礎(chǔ)上，考慮到地震時(shí)建筑物發(fā)生變形，加速度沿其高度分布是不均勻的，參照動(dòng)力計(jì)算結(jié)果，將加速度沿建筑物高度的分布用某種簡化的圖形（梯形或折線形）來代替，使計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際。2地震動(dòng)水壓力3地震土壓力單一安全系數(shù)法：基本荷載：出現(xiàn)概率較大的荷載（壩體及其永久設(shè)備的自重，正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位的靜水壓力，正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位的揚(yáng)壓力，泥沙壓力，正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位的浪壓力，冰壓力，土壓力，相應(yīng)于設(shè)計(jì)洪水位的動(dòng)水壓力，其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)較多的荷載）特殊荷載：出現(xiàn)概率較小的荷載（校核洪水位時(shí)的浪

8、壓力，相應(yīng)于校核洪水位的動(dòng)水壓力，地震荷載，其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)很少的荷載，校核洪水位時(shí)的靜水壓力，校核洪水位時(shí)的揚(yáng)壓力）荷載組合有兩種：基本組合（設(shè)計(jì)情況）水庫處于正常運(yùn)用情況下可能發(fā)生的荷載組合，由基本荷載組成。特殊組合（校核情況）水庫處于非常運(yùn)用情況下可能發(fā)生的荷載組合，由基本荷載+一種或幾種特殊荷載組成。分項(xiàng)系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法：作用代表值：設(shè)計(jì)中用以驗(yàn)算極限狀態(tài)所采用的作用量值，稱為作用代表值。作用標(biāo)準(zhǔn)值是作用的基本代表值，是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)可能出現(xiàn)的最大作用值。作用組合：當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)（包括地基和圍巖）或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的功能要求時(shí)，稱該特定狀態(tài)為結(jié)構(gòu)相應(yīng)于該功能的極

9、限狀態(tài)。從工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要出發(fā)，極限狀態(tài)可劃分為“承載能力極限狀態(tài)”和“正常使用極限狀態(tài)”兩類。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀況：1持久狀況：在結(jié)構(gòu)正常使用過程中一定出現(xiàn)且持續(xù)期很長，一般與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為同一數(shù)量級的設(shè)計(jì)狀況；2短暫狀況：在結(jié)構(gòu)施工（安裝）、檢修或使用過程中短暫出現(xiàn)的設(shè)計(jì)狀況；3偶然狀況：在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小、持續(xù)期很短的設(shè)計(jì)狀況。作用組合一般分為基本組合與偶然組合兩類。持久狀況和短暫狀況下的作用效應(yīng)組合為稱為基本組合，它僅考慮永久作用與可變作用的效應(yīng)組合；偶然狀況下的作用效應(yīng)組合為偶然組合，它是永久作用、可變作用與一種偶然作用的效應(yīng)組合。第三章 水工水力學(xué)問題和水力設(shè)計(jì)常用的消能

10、方式：底流水躍消能，挑流消能，戽斗或跌坎面流消能（三滾一浪）。底流消能：是在泄水重力壩的壩趾下游設(shè)置一定長度的護(hù)坦，使過壩水流在護(hù)坦上發(fā)生水躍，通過水流的旋滾、摩擦、撞擊和摻氣等作用消能，以減輕水流對下游河床和兩岸的沖刷。底流消能原則上可用于各種高度的泄水壩以及各種河床的地質(zhì)情況，特別適用于地質(zhì)條件差，河床抗沖能力低的情況。底流消能運(yùn)行可靠，下游流態(tài)也比較平穩(wěn)，對通航和發(fā)電尾水影響較小，但土石方開挖量和混凝土澆筑量一般都較大，故當(dāng)技術(shù)上有可能采用挑流消能時(shí)，底流消能方案在經(jīng)濟(jì)對比方面往往不利。面流消能：面流消能是利用溢流末端的鼻坎將主流挑至下游水面。在主流下面形成旋滾的水體。其流速低于表面，且

11、旋滾水體的底部流動(dòng)方向指向壩趾，并使主流沿下游水面逐步擴(kuò)散，不直接沖刷河床，達(dá)到消能防沖的目的。面流消能適用于下游水深較大，水位變幅較小，有漂木、排冰等要求的情況。面流消能主要靠表層主流波浪和底部旋滾的作用，消能效率不高，下游水面波動(dòng)強(qiáng)烈。挑流消能挑流消能適用于水頭較高，下游有一定水墊深度，基巖條件良好的情況。鼻坎挑流消能包括兩個(gè)過程，一是空中消能，二是水墊消能。前者通過水舌在空中擴(kuò)散、摻氣、與空氣摩擦消能，擴(kuò)散越充分，摻氣越多，消能效果越好；后者系水流跌入下游水中以后，形成強(qiáng)烈的旋滾區(qū)，并沖刷河床，但沖刷到一定深度，水流的余能便消耗于水滾的摩擦中，沖刷就不再繼續(xù)加深。因此，下游水深愈大，對減

12、輕河床沖刷愈是有利；水頭愈大射程愈遠(yuǎn)，對壩的安全愈有保證。由于挑流消能具有結(jié)構(gòu)簡單、工程投資省、檢修施工方便等優(yōu)點(diǎn)，所以大多數(shù)巖基上的高壩泄水都采用這種消能方式。挑流消能設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇挑流鼻坎型式、反弧半徑、鼻坎高程和挑射角，估算水舌挑射距離和沖刷坑深度等。型式：連續(xù)式鼻坎，差動(dòng)式鼻坎。戽流消能：戽流消能是在溢流壩趾設(shè)置一個(gè)半徑較大的反弧戽斗，促使下泄水流在戽內(nèi)形成旋滾，主流挑向下游水面，形成一種“三滾一浪”的典型流態(tài)，即戽內(nèi)的旋滾，戽后的底部旋滾，主流涌浪及其后的表面旋滾，利用旋滾的摩擦，混摻作用達(dá)到消能防沖的目的。戽流消能適用于下游尾水深的變幅較小，無排冰、漂木要求，且下游河床和兩岸有一

13、定抗沖能力的情況。戽流消能的主要優(yōu)點(diǎn)是工程量比底流消能小，沖刷坑比挑流消能淺，且不存在霧化問題。主要缺點(diǎn)是下游水面波動(dòng)較大，易沖刷河岸，也不利于下游通航，底部旋滾可能將河床砂石帶入戽內(nèi)造成磨損?？栈阂缌鲏蚊嬖诟咚偎鞯淖饔孟?，由于外形輪廓設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工質(zhì)量不好造成建筑物表面不平整，水流在貼近邊界處可能產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)水流中的壓強(qiáng)低于飽和蒸汽壓強(qiáng)時(shí)，便產(chǎn)生空化?？瘴g：當(dāng)空化水流運(yùn)動(dòng)到高壓區(qū)時(shí)空泡就會(huì)破裂，這種破裂的過程極為短暫。但是，空泡潰滅時(shí)所產(chǎn)生的壓力卻很大，如果空泡潰滅靠近建筑物表面，則邊壁會(huì)受到巨大的沖擊力。這種沖擊力超過結(jié)構(gòu)表面材料顆粒的內(nèi)聚力時(shí)，便發(fā)生剝離狀的破壞，稱為空蝕現(xiàn)象。減蝕措

14、施：合理設(shè)計(jì)過流體型，以改善水流流態(tài)，避免水流的分離、突變，使邊界上不出現(xiàn)負(fù)壓或者使負(fù)壓較小，消除產(chǎn)生空穴的條件。提高過流表面的平整度，要求嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，如果由于施工原因造成表面的不平整凸體或凹坑，要進(jìn)行認(rèn)真的磨平、填平處理。采用工程措施，促使水流摻氣減蝕，主要有挑坎摻氣、跌坎摻氣、摻氣槽及坎槽結(jié)合等形式。提高過流表面材料的抗蝕性能，采用高標(biāo)號(hào)混凝土、鋼纖維混凝土、硅粉混凝土、環(huán)氧砂漿及各種聚合材料等。第四章 巖基上的重力壩重力壩的工作原理：穩(wěn)定，依靠壩體自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來抵抗水平水壓力，以達(dá)到穩(wěn)定的要求。應(yīng)力，利用壩體自重在水平截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力，以

15、滿足強(qiáng)度的要求。重力壩的特點(diǎn)1筑壩材料抗沖能力強(qiáng)，施工期可以利用較低的壩塊或底孔導(dǎo)流。壩體斷面形態(tài)適于在壩頂布置溢洪道和壩身設(shè)置泄水孔，一般不需要另設(shè)河岸溢洪道或泄洪隧洞。2結(jié)構(gòu)簡單，施工容易，有利于機(jī)械化施工。3對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性好，幾乎任何形狀的河谷都可以修建重力壩。對地基要求高于土石壩，低于拱壩及支墩壩。一般來說，具有足夠強(qiáng)度的巖基均可滿足要求，因?yàn)橹亓纬Ｑ貕屋S線分成若干獨(dú)立的壩段，所以能較好地適應(yīng)巖石物理力學(xué)特性的變化和各種非均質(zhì)的地質(zhì)。4壩基面積大，揚(yáng)壓力的影響大，揚(yáng)壓力的作用會(huì)抵消部分壩體重量的有效壓力，對壩的穩(wěn)定和應(yīng)力情況不利，故需采取各種有效的防滲排水措施，以削減揚(yáng)壓力，

16、節(jié)省工程量。5剖面尺寸大，內(nèi)部壓應(yīng)力小，材料強(qiáng)度不能充分發(fā)揮。6體積大，水泥用量大，水化熱高，散熱差重力壩的類型：實(shí)體重力壩，寬縫重力壩，空腹重力壩，預(yù)應(yīng)力重力壩，裝配式重力壩重力壩的設(shè)計(jì)內(nèi)容：總體布置，選擇壩址、壩軸線和壩的結(jié)構(gòu)型式，決定壩體與兩岸其它建筑物的聯(lián)接方式，確定壩體在樞紐中的布置。剖面設(shè)計(jì)，根據(jù)安全、經(jīng)濟(jì)和運(yùn)用等條件，參照已建成類似工程的經(jīng)驗(yàn)，通過必要分析計(jì)算，確定壩的剖面形態(tài)和輪廓尺寸。穩(wěn)定分析驗(yàn)算，壩體在荷載作用下沿壩基面或地基中軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全度，為剖面設(shè)計(jì)、地基處理和正常運(yùn)行提供依據(jù)。應(yīng)力分析，計(jì)算壩體和壩基在荷載作用下的應(yīng)力和變形，判定大壩在施工期及運(yùn)用期是否滿

17、足強(qiáng)度和變形方面的要求。為其他設(shè)計(jì)(剖面設(shè)計(jì)、地基處理、結(jié)構(gòu)布置、施工分縫等)提供依據(jù)。構(gòu)造設(shè)計(jì)，根據(jù)施工和運(yùn)用要求確定細(xì)部構(gòu)造，包括壩體材料選擇及分區(qū)，壩內(nèi)廊道布置及排水、防滲措施以及壩體分縫等。地基處理，根據(jù)壩基的地質(zhì)條件及受力情況，進(jìn)行地基開挖、防滲、排水、加固及斷層軟弱帶的處理等。泄水設(shè)計(jì)，包括溢流壩或泄水孔的孔口尺寸、體形、消能防沖及運(yùn)行控制設(shè)計(jì)等。監(jiān)測設(shè)計(jì)，研究大壩在各種荷載和環(huán)境影響下的工作狀態(tài)，對工程質(zhì)量和建筑物的安全條件作出判斷，以便采取相應(yīng)的措施，保證運(yùn)行安全可靠和提高經(jīng)濟(jì)效益。包括壩的內(nèi)部和外部的觀測設(shè)計(jì)。制定大壩的運(yùn)行、維護(hù)和監(jiān)視等方面的要求及規(guī)則。施工設(shè)計(jì)，大壩的施工

18、方法和施工組織設(shè)計(jì)。重力壩破壞模式：壩體沿抗剪能力不足的薄弱層面產(chǎn)生滑動(dòng)，包括沿壩與基巖接觸面的滑動(dòng)以及沿壩基巖體連續(xù)軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生的深層滑動(dòng)；在荷載作用下，上游壩踵以下的巖體受拉產(chǎn)生傾斜裂縫以及下游巖體受壓發(fā)生壓碎區(qū)而引起傾倒滑移破壞?？够€(wěn)定計(jì)算：可見，滑動(dòng)面傾向上游時(shí)，對壩體抗滑穩(wěn)定有利；傾向下游時(shí)，對壩體穩(wěn)定不利。在進(jìn)行壩基開挖時(shí)，應(yīng)盡量考慮這一影響。提高抗滑穩(wěn)定性的措施：1將壩的迎水面做成傾斜或折坡形，利用壩面上的水重來增加壩體的抗滑穩(wěn)定。適用于壩基摩擦系數(shù)較小的情況。過緩的坡度容易導(dǎo)致上游面出現(xiàn)拉應(yīng)力（1：0.11：0.2）。2將壩基面開挖成傾向上游的斜面，增加抗滑力。但會(huì)增加開挖

19、量。也可將壩基面開挖成若干段傾向上游的斜面，形成鋸齒狀，增加抗剪能力。3利用地形、地質(zhì)特點(diǎn)，在壩踵或壩趾設(shè)置深入基巖的齒墻，增加抗力。有的采用大型鋼筋混凝土抗滑樁。4采用有效的防滲排水或抽水措施，降低揚(yáng)壓力。5利用預(yù)加應(yīng)力提高抗滑穩(wěn)定性，如預(yù)應(yīng)力錨索加固。岸坡壩段：可采用灌漿封閉橫縫，限制其側(cè)向位移；將岸坡開挖成高差不大、寬度足夠的平臺(tái)，增加側(cè)向抗滑力。應(yīng)力分析的材料力學(xué)法：假定壩體水平截面上的垂直正應(yīng)力呈直線分布，可按材料力學(xué)的偏心受壓公式計(jì)算。結(jié)果在壩體上部2/33/4壩高范圍內(nèi)較準(zhǔn)確，靠近壩基部分不能反映地基對壩體應(yīng)力的影響，復(fù)雜部位也不能反映應(yīng)力狀態(tài)。當(dāng)上游壩面傾斜時(shí)n>0，即使

20、，但如，上游面主應(yīng)力仍會(huì)成為拉應(yīng)力。因此重力壩的上游壩面坡率n一般很小乃至為零，以防上游壩面出現(xiàn)主拉應(yīng)力。重力壩受力特點(diǎn)：在空庫時(shí)，壩踵處壓應(yīng)力最大，壩趾處壓應(yīng)力最小，甚至出現(xiàn)拉應(yīng)力。在滿庫時(shí)，壩趾處壓應(yīng)力最大，壩踵處壓應(yīng)力最小，甚至出現(xiàn)拉應(yīng)力。非荷載因素對壩體應(yīng)力的影響：1地基變形對壩體應(yīng)力的影響：壩體和基巖的彈性模量之比在12的范圍內(nèi)較合適。2地基不均勻?qū)误w應(yīng)力的影響，上游壩踵地基剛度較大，可能產(chǎn)生拉應(yīng)力；相反，下游壩趾地基剛度較大，有利于改善壩踵應(yīng)力。宜將下游壩趾布置在較堅(jiān)硬的巖石上。3施工縱縫對壩體應(yīng)力的影響，當(dāng)n=0，即上游為鉛直壩面時(shí)，不考慮縱縫與考慮縱縫的自重應(yīng)力基本相同；當(dāng)n

21、>0上游壩面為正坡時(shí)，考慮縱縫時(shí)上游壩踵的自重應(yīng)力減小了，與水壓力引起應(yīng)力疊加的結(jié)果，使壩踵處應(yīng)力狀況明顯惡化，可能發(fā)生拉應(yīng)力。因此上游壩坡不宜過緩；當(dāng)n<0，上游壩面形成倒坡時(shí)，考慮縱縫影響時(shí)上游壩踵的自重應(yīng)力增大了，與水壓引起的應(yīng)力疊加結(jié)果，對壩踵處應(yīng)力卻很有利。重力壩的剖面設(shè)計(jì)：擬定基本剖面，核算、修改，確定剖面。1.基本剖面，在主要荷載作用下，滿足壩基面穩(wěn)定和應(yīng)力控制條件的最小三角形剖面。任務(wù)：給定壩高H，求最小壩底寬度B，即確定三角形的上下游坡度。2.實(shí)用剖面，根據(jù)運(yùn)用要求（如壩頂超高、構(gòu)造、交通等），由基本剖面修改而成的剖面。3.剖面形態(tài)，非溢流重力壩(a)適用于壩基抗

22、剪強(qiáng)度較高且有防滲排水設(shè)施、由應(yīng)力控制剖面尺寸的情況；(b)適用于壩基抗剪強(qiáng)度較低、由穩(wěn)定條件控制剖面的情況；(c)應(yīng)用較多，既可利用部分水重幫助壩體穩(wěn)定，又便于進(jìn)水口的設(shè)備安裝和操作；(d)把基本三角形的頂點(diǎn)適當(dāng)提高，它保留了(a)的特點(diǎn)，在壩高及剖面面積相同的情況下底寬較小，當(dāng)下游水位高時(shí)能顯著減小揚(yáng)壓力，但在庫空遇上地震的情況下，下游面易出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力。溢流重力壩(a)直接以基本三角形的上、下游坡與溢流面曲線相切而成的實(shí)用剖面。(b)地基較差，且孔口溢流水頭較大，堰頂高程較低，堰頂以上去掉的體積較多，影響壩體的穩(wěn)定時(shí)，可考慮將下游壩坡略為放緩。(c)將三角形頂點(diǎn)略為抬高而仍保持下游坡為

23、基本三角形的原坡度溢流重力壩就采用這種結(jié)構(gòu)形式。(d)當(dāng)由于溢流要求，按水力條件擬定的溢流壩剖面較為寬厚，超出基本三角形剖面較多，為節(jié)省工程量并滿足泄水條件，可考慮下游溢流面與基本三角形下游坡斗一致，而將上游面頂部做成懸臂狀。溢流壩:是將溢流孔設(shè)于壩頂，泄洪時(shí)水流以自由堰流的方式過壩，其泄流量與堰頂水頭的3/2次方成正比，即隨著庫水位升高，泄量也迅速加大，所以當(dāng)遭遇意外洪水時(shí)，超泄能力較大。壩身泄水孔:是將泄流進(jìn)口布置在設(shè)計(jì)水位以下一定深度的部位。按孔口設(shè)置的高程分為中孔和深孔(底孔)，前者進(jìn)口位于壩體的中部，后者位于壩體的下部。按孔內(nèi)水流狀態(tài)又可分為有壓泄水孔和無壓泄水孔兩種。有壓泄水孔指高

24、水位閘門全開泄水時(shí)整個(gè)孔道都處于滿流承壓狀態(tài)；無壓泄水孔指泄水時(shí)除進(jìn)口附近一段有壓外其余各部分都處于明流無壓狀態(tài)。重力拱壩的溢流面：可由堰頂曲線段、中間直線段及下部反弧段組成?；炷恋哪途眯裕嚎?jié)B性：抗?jié)B標(biāo)號(hào)表示W(wǎng)，由滲透坡降確定。滲透坡降是指單位滲徑長度上的水頭損失。抗凍性：抗凍標(biāo)號(hào)表示F，混凝土在飽和狀態(tài)下，經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞、也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能?？箖鲂院玫幕炷粒癸L(fēng)化能力強(qiáng)，故在溫暖的地區(qū)也有此要求?？鼓バ裕夯炷恋挚垢咚偎骰驃A沙水流的沖刷、磨損的性能，尚無明確標(biāo)準(zhǔn)，一般用提高抗壓強(qiáng)度來處理（高標(biāo)號(hào)硅酸鹽大壩水泥，C20級以上），且骨料堅(jiān)硬、振搗密實(shí)?？骨治g性：混凝土抵抗環(huán)

25、境水侵蝕的性能，尚無明確標(biāo)號(hào)，一般選擇適當(dāng)品種水泥和骨料。如礦渣水泥或火山灰水泥。溫度應(yīng)力和溫度裂縫：混凝土溫度發(fā)生變化，其體積隨之熱脹冷縮，當(dāng)混凝土塊體受到約束、不能自由伸縮時(shí)，就產(chǎn)生溫度應(yīng)力；當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗裂強(qiáng)度時(shí)，就產(chǎn)生裂縫。1基礎(chǔ)溫差引起的應(yīng)力和裂縫。2壩塊內(nèi)外溫差引起的應(yīng)力和裂縫混凝土塊體在溫度發(fā)生變化時(shí)，其溫度分布是不均勻的。表面與周圍環(huán)境易熱交換，內(nèi)部溫度高于外部，內(nèi)部混凝土膨脹較快，表層膨脹較慢（甚至收縮）。內(nèi)部混凝土的膨脹受到約束，產(chǎn)生壓應(yīng)力，而外部混凝土受到內(nèi)部混凝土的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力，若拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，就產(chǎn)生裂縫。一般只發(fā)生在表層，不甚重要。防止溫度裂縫

26、的措施：溫度裂縫對壩體的危害性視其發(fā)展深度和出現(xiàn)的位置而不同。平行于壩軸線的貫穿性裂縫，破壞壩的整體性；在上游面出現(xiàn)的裂縫會(huì)加劇滲漏，使混凝土遭受溶蝕，且揚(yáng)壓力增大，對壩的應(yīng)力和穩(wěn)定不利；溢流壩面的裂縫將降低抵抗高速水流沖刷的能力；較深的表面裂縫也在一定程度上降低壩的整體性和耐久性。溫度應(yīng)力取決于溫差及約束條件。因此，防止壩體溫度裂縫的措施，主要有加強(qiáng)溫度控制、提高混凝土的抗裂強(qiáng)度、保證混凝土的施工質(zhì)量和采用合理的分縫、分塊等方面。溫度控制措施：減少混凝土發(fā)熱量降低混凝土入倉溫度加速混凝土熱量散發(fā)防止不利氣溫影響，保護(hù)混凝土表面橫縫及止水：橫縫垂直于壩軸線，將壩體沿壩軸線分成若干個(gè)壩段，是永久

27、縫?？p面為平面，不設(shè)鍵槽，不灌漿，使各壩段獨(dú)立工作。縫寬12cm，縫內(nèi)用瀝青油毛氈或?yàn)r青瑪蹄脂填充?？p內(nèi)上游設(shè)止水。縱縫和水平施工縫：縱縫平行于壩軸線，是為適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期溫度應(yīng)力而設(shè)置的臨時(shí)縫?？v縫有垂直縱縫、斜縫、錯(cuò)縫三種布置。蓄水前，混凝土充分冷卻收縮、壩體達(dá)到穩(wěn)定溫度的條件下進(jìn)行灌漿，使壩段成為整體?？p面設(shè)鍵槽。壩基開挖清理：高壩應(yīng)挖到新鮮或微風(fēng)化下部的基巖；中壩宜挖到微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖；對兩岸地形較高部位的壩段，其開挖基巖的標(biāo)準(zhǔn)可比河床部位適當(dāng)放寬。壩基開挖的邊坡必須保持穩(wěn)定；在順河方向，不宜開挖成向下游傾斜的斜面，必要時(shí)可挖成分級平臺(tái)或向上游傾斜面；兩岸岸坡應(yīng)

28、開挖成臺(tái)階形，以利于壩塊的側(cè)向穩(wěn)定；基坑開挖輪廓應(yīng)盡量平順，避免有高差懸殊的突變，以免應(yīng)力集中；當(dāng)?shù)鼗杏熊浫鯅A層存在，且用其他措施無法解決時(shí)，也應(yīng)挖除。為保持基巖完整、避免開挖爆破震裂，基巖應(yīng)分層開挖?；鶐r開挖后，在澆筑混凝土前，需進(jìn)行徹底的清理和沖洗，清除松動(dòng)的巖塊，打掉突出的尖角。基坑中原有的勘探鉆孔、井、洞等均應(yīng)回填封堵。固結(jié)灌漿：淺孔低壓灌注水泥漿的加固處理。目的：提高巖體的整體性和彈性模量，減少基巖受力后的變形，并提高基巖的抗壓、抗剪強(qiáng)度；降低壩基的滲透性，減少滲漏量；帷幕旁邊的固結(jié)灌漿可提高帷幕的灌漿壓力。帷幕灌漿：靠近上游壩基設(shè)一排或幾排鉆孔，利用高壓灌漿填塞基巖內(nèi)的裂隙和孔隙

29、等滲水通道，在基巖中形成一道相對密實(shí)的阻水帷幕。目的：降低壩基的滲透壓力，減少滲流量；防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌。帷幕深度根據(jù)基巖的透水性、水頭、降低滲壓的要求確定。一般達(dá)到相對不透水層，需專門研究。兩岸帷幕：減少兩岸繞壩滲流的不利影響，保證岸邊壩塊穩(wěn)定。達(dá)到相對不透水層，與壩基防滲帷幕形成封閉防滲系統(tǒng)。壩基排水系統(tǒng)：目的：收集并排走由地基滲透過來的水，進(jìn)一步降低壩基揚(yáng)壓力。因?yàn)椋簤位m然已經(jīng)進(jìn)行帷幕灌漿，但并不能完全截?cái)酀B流。軟弱破碎帶處理：目的：提高力學(xué)性能，防止壩基承受荷載時(shí)因局部承載能力低而使壩體產(chǎn)生應(yīng)力集中、不均勻沉陷或滑動(dòng)失穩(wěn)；提高軟弱帶的抗?jié)B能力，以防止庫水沿軟弱帶發(fā)生嚴(yán)重滲漏

30、、管涌或增加壩基揚(yáng)壓力。寬縫重力壩：(1)壩基揚(yáng)壓力減小，壩體混凝土減少1020%(2)壩段內(nèi)部減薄，材料強(qiáng)度能較好利用(3)天然散熱面，有利于溫控(4)寬縫有利于觀測和檢查(5)模板增加，施工復(fù)雜（有倒懸）(6)氣溫變化劇烈，易產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)寒地區(qū)保溫空腹重力壩(1)壩基揚(yáng)壓力減小(2)空腹內(nèi)可設(shè)廠房(3)前后退分別澆筑，天然散熱，有利于溫控(4)前腿深嵌，有利于穩(wěn)定(5)有利于檢查、檢測(6)可加快前期施工(7)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度加大(8)鋼筋用量大，模板多碾壓混凝土壩RCCD：既具有混凝土體積小、強(qiáng)度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點(diǎn)，又具有土石壩施工程序簡單、快速、經(jīng)濟(jì)、可使用大

31、型通用機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)(1)構(gòu)造簡單（通倉澆筑、不分縫）(2)水泥和模板用量?。ǔ捎残曰炷粒?3)施工速度快（連續(xù)澆筑）。(4)工程造價(jià)低第五章 拱壩拱壩的工作原理：拱壩是拱向上游三向固定的空間殼體擋水建筑物,它將水壓力、泥沙壓力的大部分通過拱的作用傳到兩岸巖體，而將另外的通過懸臂梁的作用傳給底部基巖。它不象重力壩那樣依靠自重來維持穩(wěn)定，而是由兩岸巖體的支撐和砼的抗壓強(qiáng)度來維持拱壩的穩(wěn)定和安全。經(jīng)濟(jì)中心角：中心角愈大，拱圈厚度愈小，說明中心角愈大，材料強(qiáng)度可得到充分利用，對應(yīng)力有利；反之，拱圈中心角減小，半徑愈大，拱作用減弱，要求加大拱圈厚度。加大中心角使拱圈弧長增加，在一定程度上會(huì)抵消一部分由

32、減小拱厚所節(jié)省的工程量。所以從節(jié)省工程量的角度存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)中心角，即單位高度拱圈的工程量最小時(shí)所對應(yīng)的中心角。設(shè)單位高度拱圈工程量為V時(shí)有最大值，此即經(jīng)濟(jì)中心角。這是按圓筒公式推得的，工程實(shí)際中，中心角時(shí)拱截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力。從經(jīng)濟(jì)和應(yīng)力角度考慮，采用較大中心角有利但拱端軸力方向?qū)⑾蝽槑r坡等高線方向偏轉(zhuǎn)，對壩肩穩(wěn)定不利。拱壩布置的一般步驟：1）根據(jù)壩址地形地質(zhì)資料，繪出壩址新鮮基巖面等高線圖，綜合考慮地形、地質(zhì)、水文、施工及運(yùn)用條件選擇適宜的拱壩壩型，并擬定出拱冠梁剖面。2）利用新鮮基巖等高線，綜合考慮應(yīng)力和壩肩穩(wěn)定兩方面的要求，定出拱圈形式，試定頂拱軸線的位置。盡量使拱軸線與等高線在拱端處的夾

33、角不小于35，同時(shí)應(yīng)使頂拱對稱中心線盡可能對稱于河谷兩岸，左半中心角與右半中心角之差5，并使兩端夾角大致相近，按適當(dāng)?shù)闹行慕呛蛪雾敽穸犬嫵鲰敼皟?nèi)外緣弧線。3）根據(jù)初擬的拱冠梁剖面尺寸，選取510層拱圈，繪制各層拱圈平面圖，各層拱圈的圓心在平面上的連線盡可能對稱于河谷可利用基巖面等高線，在立面上，這種圓心連線應(yīng)是光滑的曲線。4）每層拱圈的兩拱端與巖基的接觸原則上應(yīng)做成全徑向拱座，使拱端推力接近垂直于拱座面，以減小向下游滑動(dòng)的剪力。5）自對稱中心線向兩岸切取若干個(gè)垂直梁剖面，檢查各剖面輪廓是否連續(xù)光滑，倒懸度是否滿足要求，若不滿足要求，應(yīng)適當(dāng)修改拱圈的半徑、中心角及圓心位置，直至滿足要求為止。6）

34、按上述初擬的壩體形狀和尺寸，進(jìn)行壩體應(yīng)力分析和壩肩穩(wěn)定核算，如不滿足要求，應(yīng)重復(fù)上述步驟修改尺寸并布置。7）計(jì)算壩體工程量，作為不同方案比較的依據(jù)。溫度荷載a.定義：是指運(yùn)行過程中任一時(shí)刻壩體空間溫度場與封拱溫度之差。b.封拱溫度的確定，封拱溫度是壩體溫升、溫降的計(jì)算基準(zhǔn)。當(dāng)t>t封時(shí)：壩體膨脹，壩軸線伸長，使壩體向上游變形，拱端上游側(cè)和拱冠下游側(cè)受壓，產(chǎn)生的彎矩和剪力的水壓影響相反，軸力與水壓影響相同。當(dāng)t<t封時(shí)：壩體收縮，壩軸線縮短，使壩體向下游變形，拱端上游側(cè)和拱冠下游側(cè)受拉，產(chǎn)生的彎矩和剪力的水壓影響相同，軸力與水壓影響相反。結(jié)論：溫降對壩體應(yīng)力不利，溫升對壩肩穩(wěn)定不利地

35、基變形計(jì)算：延長壩高法：延長壩高法是設(shè)想壩體向基礎(chǔ)延伸一定距離后，認(rèn)為想象中的壩底固結(jié)在剛性地基上，利用壩體延長段的變位來近似的反映原來的彈性地基的變位。經(jīng)過上述延長處理后的拱壩，可以按剛性地基上的拱壩進(jìn)行分析，從而使分析工作大為簡化。伏格特法：用伏格特法計(jì)算基礎(chǔ)變位有如下幾個(gè)基本假定：1礎(chǔ)變位與建基面形狀無關(guān)，即將壩體與基巖的接觸面（建基面）沿弧線展開攤平后的不規(guī)則平面用一個(gè)當(dāng)量矩形a×b來代替，且假定a×b為均質(zhì)各向同性半無限體的表面.2假定壩基某一單元面積（T×1）在壩底力系P（廣義荷載）的作用下所產(chǎn)生的位移與矩形a×b面積上作用的均布荷載P（廣義

36、荷載）所產(chǎn)生的平均位移值相等，并認(rèn)為ba=b/a，其中a即為所取計(jì)算單元處的壩體厚度T純拱法a.單獨(dú)用于拱壩設(shè)計(jì)b.用于拱梁法中分配給拱的荷裁求拱的內(nèi)力。純拱法將拱壩視為由一系列各自獨(dú)立，互不影響的水平拱圈所組成。它們承擔(dān)作用在拱壩上的全部荷載，并將每層拱圈均簡化為結(jié)構(gòu)力學(xué)中的彈性固端拱進(jìn)行計(jì)算。拱冠梁法：只取拱冠處一根懸臂梁，根據(jù)各層拱圈與拱冠梁交點(diǎn)處徑向變位一致的條件求得拱梁荷載分配，且拱圈所分配到的徑向荷載從拱冠到拱端為均勻分布，認(rèn)為拱冠梁兩側(cè)梁系的受力情況與拱冠梁一樣。因該法僅計(jì)入徑向變位，故溫度荷載引起的拱圈變形由拱圈單獨(dú)承擔(dān)，但該變形能影響水平荷載的分配；按拱冠梁與各層拱圈相交處徑

37、向位移一致的條件，可建立拱梁徑向位移一致協(xié)調(diào)方程組。梁的徑向變位系數(shù)aij的計(jì)算易產(chǎn)生滑動(dòng)的節(jié)理走向及傾角：壩肩穩(wěn)定分析：評價(jià)壩肩穩(wěn)定的方法有二類：數(shù)值計(jì)算法:包括剛體極限平衡法（如剛性塊法、分塊法、赤平投影法等）和有限元法；模型試驗(yàn)法:包括線彈性結(jié)構(gòu)應(yīng)力模型試驗(yàn)和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)。改善拱座穩(wěn)定的措施：a.對不利的節(jié)理等進(jìn)行有效的沖洗和固結(jié)灌漿，以提高其抗剪強(qiáng)度。b.加強(qiáng)壩肩巖體的灌漿和排水措施，減少巖體的滲透壓力。c.將拱端向岸壁深挖嵌進(jìn)，以擴(kuò)大下游的抗滑巖體，也可避開不利的滑裂面。這種做法對增加拱座的穩(wěn)定性較有效。d.改進(jìn)拱圈設(shè)計(jì)，如采用三心拱、拋物線等形式，使拱端推力盡可能趨向正交于岸坡

38、。e.如拱端基巖承載能力較差，可局部擴(kuò)大拱端或設(shè)置推力墩。雙曲拱壩的倒懸是怎樣形成的？如何處理拱壩過大的倒懸度？因上下層拱圈半徑或中心角的變化，容易形成上層壩面突出下層壩面，即產(chǎn)生倒懸，以兩岸最為明顯。使靠近河岸壩段上游面維持直立，而河床中部壩段俯向下游；使河床中部壩段直立，而河岸壩段向上游倒懸，此時(shí)在上游側(cè)加設(shè)臨時(shí)的混凝土支撐或通過開挖做成基礎(chǔ)支持；協(xié)調(diào)前兩種方案，使河床壩段稍俯向下游，河岸壩段稍向上游倒懸拱壩的應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)如何？為什么重力壩要嚴(yán)格限制壩面產(chǎn)生的拉應(yīng)力，而拱壩允許相當(dāng)可觀的拉應(yīng)力？容許壓應(yīng)力等于混凝土極限抗壓強(qiáng)度除以安全系數(shù)，對于基本荷載，1、2級壩的安全系數(shù)為4.0，3級拱壩的

39、安全系數(shù)采用3.5；對于非地震情況的特殊組合，1、2級壩的安全系數(shù)為3.5，3級拱壩的安全系數(shù)采用3.0；當(dāng)考慮地震荷載時(shí)，混凝土的容許壓應(yīng)力可比靜荷載情況適當(dāng)提高，但不超過30%；容許拉應(yīng)力，對于基本荷載不大于1.2MPa，對于非地震情況特殊荷載組合，不大于1.5MPa。當(dāng)考慮地震荷載時(shí)，其處理原則同容許壓應(yīng)力拱壩屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，且混凝土抗壓強(qiáng)度較高，拱壩斷面設(shè)計(jì)常受拉應(yīng)力控制，拉應(yīng)力較大的部位常在拱冠梁的上游面壩底處，實(shí)際上這個(gè)部位的梁向拉應(yīng)力并非最危險(xiǎn)，因?yàn)榱合蚶瓚?yīng)力大時(shí)可自行調(diào)整給拱結(jié)構(gòu)。拱冠梁法分析拱壩應(yīng)力時(shí)，自重荷載由拱還是梁承擔(dān)？對于分塊澆筑的混凝土拱壩，壩體自重由梁單獨(dú)承擔(dān)

40、，且不影響水平荷載；對整體砌筑的漿砌石拱壩或邊澆筑邊封拱的混凝土拱壩，由梁單獨(dú)承擔(dān)，但能通過拱冠梁各斷面在其作用下所產(chǎn)生的徑向位移來影響水平荷載分配第七章 土石壩土石壩的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：就地取材。適應(yīng)地基變形的能力強(qiáng)，對地基的要求比混凝土壩低。施工方法靈活性大。結(jié)構(gòu)簡單，便于維修和加高。缺點(diǎn)：壩頂不能溢流，壩身不便開孔泄洪，需另設(shè)岸邊溢洪道。施工導(dǎo)流不如混凝土壩便利，需另設(shè)溢洪道宣泄施工期洪水。壩體斷面大，工程量相應(yīng)增大。壩體防滲設(shè)施：1人工材料防滲體：瀝青砼，鋼筋砼，土工膜2土質(zhì)防滲體a土質(zhì)心墻位置：位于壩體中央或稍偏上游；材料：透水性很小的粘土或壤土；厚度：自上而下逐漸加厚，底部厚度不宜小于水

41、頭的1/4，頂部的水平寬度不宜小于3m；高程：頂部在靜水位以上的超高，在正常運(yùn)用情況下不小于0.30.6m，非常運(yùn)用情況下不得低于非常運(yùn)用的靜水位；預(yù)留竣工后沉降超高。坡度：1：0.151:0.3土質(zhì)心墻施工時(shí)應(yīng)注意：頂部應(yīng)設(shè)砂性土保護(hù)層，防冰凍；施工時(shí)心墻的上升高度一般略高于壩殼，在鋪筑時(shí)，心墻上下游應(yīng)留有余量，待兩側(cè)削坡后再填筑過渡層及壩體；心墻與上下游壩體之間應(yīng)設(shè)反濾層起反濾和排水作用。b土質(zhì)斜墻位置：位于壩體上游面；厚度：底部水平厚度應(yīng)滿足抗?jié)B穩(wěn)定的要求，不宜小于水頭的1/5；高程：頂部在靜水位以上的超高，在正常運(yùn)用情況下不小于0.60.8m，非常運(yùn)用情況下不得低于非常運(yùn)用的靜水位；預(yù)

42、留竣工后沉降超高。坡度：外坡根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算決定，內(nèi)坡視壩體材料及施工情況決定，若壩體為砂礫石，內(nèi)坡一般不陡于1：2土質(zhì)斜墻施工時(shí)應(yīng)注意：上游應(yīng)設(shè)保護(hù)層，防冰凍，應(yīng)分層碾壓；施工時(shí)壩體施工不受斜墻限制，可先行施工；斜墻下游面應(yīng)設(shè)置反濾層。c斜心墻比較土質(zhì)心墻、斜墻、斜心墻：施工干擾問題；工程量；拱效應(yīng)；對變形的敏感性、抗震性能d粘土鋪蓋位置：與斜墻相連材料：透水性很小的粘土或壤土厚度： 前端由構(gòu)造及施工要求決定， 前端，末端長度：一般為水頭的46倍壩體排水設(shè)備：主要作用：降低壩體浸潤線及孔隙壓力，改變滲流方向，增加壩體穩(wěn)定；防止?jié)B流逸出處的滲透變形，保護(hù)壩坡和壩基；防止下游波浪對壩坡的沖刷及凍脹破

43、壞，起到保護(hù)下游壩坡的作用。影響因素：壩型、地基條件、下游水位、氣候、材料及施工條件。組成：壩體排水設(shè)備由礫石、塊石或排水管做成的排水體和由數(shù)層粒徑沿滲流方向逐漸增大的砂礫料做成的反濾層兩部分組成。主要形式（1）貼坡排水位置：設(shè)在下游壩坡底部。作用：防止?jié)B透破壞，保護(hù)下游壩腳，但不能降低浸潤線。要求：由12層堆石筑成，在石塊與壩坡間應(yīng)設(shè)反濾層。頂部應(yīng)高出浸潤線逸出點(diǎn)并高于下游最高水位1.52.0m，并應(yīng)超過波浪沿坡面的爬高。適用條件：適用于中小型下游無水的均質(zhì)壩以及有良好防滲體而壩內(nèi)浸潤線較低的中等高度土石壩。（2）棱體排水位置：在下游壩腳處設(shè)排水棱體。作用：可降低浸潤線，并可防止壩坡凍脹破壞

44、和滲透變形，保護(hù)下游坡腳。要求：頂部高程應(yīng)超出下游最高水位0.51.0m，應(yīng)大于波浪沿坡面的爬高。在排水與壩體及壩基之間應(yīng)設(shè)置反濾層。排水棱體其內(nèi)坡約為1：11：1.5，外坡約為1：1.51：2。頂部寬度不小于1m。適用條件：適用于下游有水的情況。（3）褥墊排水位置：用塊石平鋪在下游的壩基面上，并用反濾層包裹。作用：下游無水時(shí)可有效降低浸潤線，并有助于壩基排水。要求：伸入壩體的長度不超過1/31/4的壩體寬度，一般向下游做成0.0050.01的坡度，厚度一般為0.40.5m。適用條件：適用于下游無水或下游水位很低的情況。（4）綜合式排水豎式排水位置：頂部通到壩頂附近，底部與壩底水平排水層連接。

45、作用：有效降低壩體的浸潤線，并防止?jié)B透水在壩坡出逸。適用條件：適用于均質(zhì)壩和下游壩殼由弱透水材料填筑的土石壩，宜優(yōu)先選用豎式排水，其底部可用褥墊排水將滲水引出。壩的反濾層應(yīng)符合下列要求：使被保護(hù)土不發(fā)生滲透變形；滲透性大于被保護(hù)土，能通暢地排出滲透水流；不致被細(xì)粒土淤塞失效；在防滲體出現(xiàn)裂縫的情況下，土顆粒不會(huì)被帶出反濾層，能使裂縫自行愈合。護(hù)坡1上游護(hù)坡：作用：主要是防止風(fēng)浪淘刷厚度：其厚度選擇時(shí)應(yīng)考慮波浪因素材料：砌石、堆石、混凝土或鋼筋混凝土、瀝青混凝土等護(hù)坡范圍：從壩頂至水庫最低水位以下1.52.5m。下游護(hù)坡：作用：防止雨水沖刷、干裂、動(dòng)物破壞及下游有水部位的波浪、冰凍和水流作用2下

46、游護(hù)坡：材料：砌石、堆石、碎石、草皮、鋼筋混凝土框格填石等護(hù)坡范圍：壩頂至排水棱體，無排水棱體時(shí)護(hù)至坡腳均質(zhì)壩對土料的要求(1)強(qiáng)度指標(biāo)、c較大；(2)滲透系數(shù)k較小，<10-4cm/s；（3)要有一定的塑性：塑性指數(shù)Ip=L-P=717；能適應(yīng)壩基變形而不會(huì)產(chǎn)生裂縫；(4)有機(jī)雜質(zhì)含量（按質(zhì)量計(jì)）5%；(5)土質(zhì)：絕大多數(shù)采用粘性土。防滲體對土料的要求(1)滲透系數(shù)k較小，<10-5cm/s；抗?jié)B性(2)有較好的塑性適應(yīng)壩體及壩基變形(3)有機(jī)質(zhì)含量按質(zhì)量計(jì)2%，水溶鹽含量按質(zhì)量計(jì)3%，有良好級配；(4)浸水和失水時(shí)體積變化較??；(5)土質(zhì)：粘粒含量（粒徑<0.005mm）

47、為15%30%或塑性指數(shù)為1017的中、重壤土以及粘粒含量30%40%或塑性指數(shù)為1720的粘土較合適。壩殼對土石料的要求(1)強(qiáng)度指標(biāo)、c較大，具有抗震、抗滑穩(wěn)定性；(2)排水性能好，k>103×k防滲體。經(jīng)過防滲體后，迅速降低浸潤線；(3)有良好級配：級配連續(xù)；不均勻系數(shù)=d60/d1030 100；(4)土質(zhì)：級配良好的無粘性土（砂、礫石、卵石、碎石等），料場開采的石料、開挖的石渣。排水、反濾層對土石料的要求（1）質(zhì)地致密，抗水性和抗風(fēng)化性滿足要求（2）具有要求的級配（3）具有要求的透水性（4）反濾料和排水體料中粒徑小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)不超過5%（5）材料：反濾

48、料應(yīng)盡量采用天然砂礫篩分，也可用人工砂和碎石；3級低壩經(jīng)過論證可采用土工織物作為反濾層。土石壩滲流分析的任務(wù)1確定壩體浸潤線及其下游逸出點(diǎn)的位置，繪制壩體和壩基內(nèi)的流網(wǎng)圖；為穩(wěn)定分析、應(yīng)力應(yīng)變分析及排水設(shè)備選擇提供依據(jù)；2確定壩體與地基滲流量；用于估計(jì)水庫滲漏損失并校核壩的排水尺寸；3確定在下游壩坡或地基出逸處的滲透坡降以及不同土層之間的滲透坡降；用于驗(yàn)算抗?jié)B穩(wěn)定性；4確定庫水位驟降時(shí)上游壩殼內(nèi)浸潤線位置獲孔隙水壓力；供上游壩坡穩(wěn)定分析用;5確定壩肩的等勢線、滲流量和滲透坡降。滲透變形：土石壩及其地基在滲流的物理作用和化學(xué)作用下發(fā)生土體顆粒流失的局部破壞現(xiàn)象稱滲透變形。（1）管涌:滲流作用下不

49、均勻無粘性土中細(xì)顆粒從孔隙通道中的連續(xù)移動(dòng)和帶出；管涌可能發(fā)生的部位：非粘性土的滲流逸出點(diǎn)和進(jìn)入排水處；（2）流土:滲流作用下，土體的同時(shí)浮起或流失；流土發(fā)生的部位：多發(fā)生粘性土坡和顆粒較均勻的非粘性土坡中；（3）接觸沖刷:順著兩種土壤的接觸面的滲流對接觸面顆粒的沖刷；（4）接觸流失:滲流垂直于滲透系數(shù)相差較大的兩相鄰?fù)翆拥慕佑|面流動(dòng)時(shí)，將滲透系數(shù)較小土層中的細(xì)顆粒帶入滲透系數(shù)較大的另一土層。防止?jié)B透破壞改善滲透穩(wěn)定性的工程措施1提高土的抗?jié)B性：土料設(shè)計(jì)時(shí)需考慮；2降低滲透坡降：設(shè)置水平與垂直防滲體，調(diào)整防滲結(jié)構(gòu)的型式和尺寸；3降低下游滲流出口處的滲透壓力：設(shè)置排水溝或減壓井；4對可能產(chǎn)生流土

50、的地段加蓋重，蓋重與被保護(hù)土體之間也要設(shè)反濾層。反濾層(1)反濾層的主要作用：排水濾土，防止壩體和壩基在滲流逸出處產(chǎn)生滲透破壞；(2)壩的反濾層必須符合下列要求：使被保護(hù)土不發(fā)生滲透變形；滲透性大于被保護(hù)土，能通暢地排出滲透水流；不致被細(xì)顆粒淤塞失效；在防滲體出現(xiàn)裂縫的情況下，土顆粒不會(huì)被帶出反濾層，能使裂縫自行愈合。土石壩失穩(wěn)破壞狀態(tài)通常有三種形式：滑坡：由于壩坡過陡或筑壩土料抗剪強(qiáng)度不夠，使某一滑動(dòng)面以上土體所受滑動(dòng)力或滑動(dòng)力矩超過了其下相應(yīng)土體可能施加的抗滑力或抗滑力矩；由于壩基土體抗剪強(qiáng)度不夠，使部分壩體連同壩基一起滑動(dòng)，尤其當(dāng)壩基有軟弱夾層時(shí)，滑動(dòng)往往在該層發(fā)生。液化：易發(fā)生在由不緊

51、密均勻細(xì)砂構(gòu)成的壩體或壩基中。發(fā)生的原因：飽和松砂受振動(dòng)或剪切而發(fā)生體積收縮，但孔隙中的水分不能立即排出，砂礫相互接觸的有效應(yīng)力部分或全部轉(zhuǎn)化為沒有抗剪強(qiáng)度的孔隙水壓力，砂粒就隨水流動(dòng)而“液化”。塑性流動(dòng)：指壩體或壩基土的剪應(yīng)力超過土體實(shí)有的抗剪強(qiáng)度，變形遠(yuǎn)超過彈性限值，失去承載能力，壩坡或壩腳土被壓出或隆起，或壩體、壩基發(fā)生嚴(yán)重裂縫，過量沉陷等情況。壩體或壩基由軟粘土構(gòu)成又設(shè)計(jì)處理不當(dāng)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。提高壩坡抗滑穩(wěn)定的工程措施1加大斷面，放緩邊坡；2提高壩體填筑標(biāo)準(zhǔn)；3合理減壓減小下滑力和滑動(dòng)力矩；設(shè)加壓重增加抗滑力和抗滑力矩；4提高導(dǎo)滲、排水。土石壩裂縫的成因和種類：1干縮、凍融裂縫干

52、縮裂縫：由于土體表面失水干縮但受到內(nèi)部不收縮土體的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力，形成的裂縫。凍融裂縫：凍土收縮但受到內(nèi)部未降溫土體的約束而產(chǎn)生的裂縫。都是表層裂縫，呈龜裂狀，縱橫交錯(cuò)，一般不至于威脅壩的安全。常發(fā)生于含水量較高的細(xì)粒土體中。2變形裂縫由不均勻沉降引起，是破壞壩體完整性的主要裂縫，防滲體中的拉伸縫，對壩的危害性較大。根據(jù)裂縫的走向和位置可分為：a棕向裂縫b橫向裂縫縫的走向垂直于壩軸線，是由于壩體在壩軸線方向的不均勻沉降引起的。橫縫常貫穿防滲體，危害很大。c水平裂縫多發(fā)生于較薄的心墻壩中，是由于心墻的拱效應(yīng)引起的內(nèi)部裂縫，危害大。3滑坡裂縫4水力劈裂縫是由于孔隙水壓力的作用而使土體局部有效應(yīng)力減小至小于0時(shí)拉伸破壞所引起的垂直或水平裂縫，多發(fā)生于水庫初次蓄水時(shí)，危害性很大。拱效應(yīng)使心墻的垂直正應(yīng)力小于該