巖基上的重力壩

第二章巖基上的重力壩第一節(jié)概述一、重力壩的工作原理及特點(diǎn)巖基上重力壩的基本剖面呈三角形，上游面通常是垂直的或稍傾向上游的三角形斷面。主要依靠壩體的重量，在壩體和地基的接觸面上產(chǎn)生抗滑力來抵抗庫(kù)水的推力，以達(dá)到穩(wěn)定的要求。重力壩典型布置參見三門峽水電站鳥瞰圖、萬家寨水電站鳥瞰圖、朱莊水庫(kù)砌石重力壩。重力壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、安全可靠。但剖面尺寸較大，抵抗水的滲漏，洪水漫頂，地震或戰(zhàn)爭(zhēng)破壞的能力都比較強(qiáng)，因而失事率較低。2、對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，壩體作用于地基面上的壓應(yīng)力不高，所以對(duì)地質(zhì)條件的要求也較低，低壩甚至可修建在土基上。3、樞紐泄洪容易解決，便于樞紐布置。4、施工方便，便于機(jī)械化施工。5、結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：1、剖面尺寸大，水泥石料等用量多。2、壩體應(yīng)力較低，材料強(qiáng)能充分發(fā)揮。3、揚(yáng)壓力大，對(duì)穩(wěn)定不利。4、砼體積大，溫控要求較高。第二節(jié)重力壩的荷載及組合作用于得力壩的主要荷載有：①自重；②靜水壓力；③揚(yáng)壓力；④動(dòng)水壓力；⑤冰壓力；⑥泥沙壓力；⑦浪壓力；⑧地震力；⑨溫度及其他荷載。一、自重壩體自重由壩體體積和材料的容重算出。初步設(shè)計(jì)時(shí)可取砼γc=24KN/m3，施工詳圖階段由現(xiàn)場(chǎng)砼試驗(yàn)決定，當(dāng)計(jì)算深層滑動(dòng)時(shí)，還應(yīng)考慮巖體的自重。二、靜水壓力作用在壩面上的靜水壓力可按靜水力學(xué)原理計(jì)算，分為水平及垂直力分別進(jìn)行計(jì)算。水平力：P1=(1/2)rH12P4=(1/2)rH22

垂直力：P2=(1/2)rnH12P3=(1/2)rmH22

三、揚(yáng)壓力1、壩底揚(yáng)壓力，形成原因：①上下游水位差；②砼、巖石都是透水材料。由于基巖節(jié)理裂隙很不規(guī)則，難以求出壩底揚(yáng)壓力的準(zhǔn)確分布，故通常加定揚(yáng)壓力從壩踵到壩趾成直線變化。α為揚(yáng)壓力折減系數(shù)與巖體的性質(zhì)和構(gòu)造，帷幕深度和厚度，灌漿的質(zhì)量，排水孔的直徑、間距、深度等有關(guān)。規(guī)范規(guī)定：河床壩段α=0.2-0.3岸坡壩段α=0.3-0.42、壩身?yè)P(yáng)壓力（見下右圖）。壩身排水管折減系數(shù)α3=0.15-0.3

四、動(dòng)水壓力在溢流面上作用有動(dòng)水壓力，壩頂曲線和下游面直線段上的動(dòng)水壓力很小，可忽略不計(jì)。只計(jì)算反弧段上的動(dòng)水壓力。計(jì)算時(shí)假定水流為勻速流，流速為V，如果忽略水重W，側(cè)面水壓力F1和F2，則可以直接由動(dòng)量議程求出作用于整個(gè)反弧上的水壓力水平分量。PH=rqV(Cosa2-Cosa1)/g垂直分量：取V1≈V2Pv=rqV（Sinф1+Sinф2）/g

五、冰壓力1、靜冰壓力2、動(dòng)冰壓力六、泥沙壓力水庫(kù)蓄水后，入庫(kù)水流挾帶泥沙，逐年淤積在壩前，對(duì)壩面產(chǎn)生泥沙壓力。淤積高程，根據(jù)河流的挾沙量和規(guī)定的淤積年限進(jìn)行估算，年限可取50-100年。按土力學(xué)公式計(jì)算，參照一般經(jīng)驗(yàn)取數(shù)據(jù)Pn=γnhn-tg2(45°-Φx/2)Pn—--泥沙對(duì)上游壩面壓力強(qiáng)度hn—--計(jì)算點(diǎn)以上淤沙厚度七、浪壓力力浪壓力與風(fēng)風(fēng)速和水庫(kù)庫(kù)吹程有關(guān)關(guān)。中等高高度以上的的重力壩，，浪壓力在在荷載中所所占比重較較小，通常常忽略。重力壓上游游面多為鉛鉛直（或接接近鉛直）），當(dāng)波浪浪推進(jìn)到壩壩前。由于于壩面的反反射作用產(chǎn)產(chǎn)生駐波，，波高為4Ll，而波長(zhǎng)保持持不變。具體公式見見書八、地震荷荷載根據(jù)《水工工建筑物抗抗震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》地震震慣性力和和地震動(dòng)水水壓力的計(jì)計(jì)算，一般般采用“擬擬靜力法””，對(duì)高度度大于150m的壩壩，宜進(jìn)行行動(dòng)力分析析。九、荷載組組合作用在壩上上的荷載，，按其性質(zhì)質(zhì)分為基本本和特殊兩兩種組合。。1、基本荷荷載：（1）壩體體及設(shè)備自自重（2）正常常蓄水位或或設(shè)計(jì)洪水水位時(shí)的靜靜水壓力（3）對(duì)應(yīng)應(yīng)于（2））的揚(yáng)壓力力（4）泥沙沙壓力（5）相應(yīng)應(yīng)的浪壓力力（6）冰壓壓力（7）土壓壓力（8）相應(yīng)應(yīng)于設(shè)計(jì)洪洪水位時(shí)的的動(dòng)水壓力力（9）其他他出現(xiàn)機(jī)會(huì)會(huì)較多的荷荷載2、特殊荷荷載（頻率率低，作用用時(shí)間短））（10）校校核洪水位位（11）相相應(yīng)的揚(yáng)壓壓力（12）相相應(yīng)的浪壓壓力（13）相相應(yīng)的動(dòng)水水壓力（14）地地震荷載（15）其其他出現(xiàn)機(jī)機(jī)會(huì)較少的的荷載第三節(jié)重重力壩的的穩(wěn)定分析析重力壩主要要依靠自身身重力維持持穩(wěn)定。因因此抗滑穩(wěn)穩(wěn)定分析是是設(shè)計(jì)中的的重要課題題。重力壩可能能沿壩基平平面滑動(dòng)，，也可能沿沿地在中緩緩傾角斷層層或軟弱夾夾層滑動(dòng)。。按照目前的的設(shè)計(jì)方法法，高度H小于100m的重重力壩，控控制剖面尺尺寸常常的的穩(wěn)定而不不是應(yīng)力。。目前的計(jì)算算公式大都都是半徑驗(yàn)驗(yàn)性的，因因?yàn)橛绊懸蛞蛩睾芏?。。Ks=f(∑W-U)/∑Pb、滑動(dòng)面面傾向上游游時(shí)：Ks=[f(∑∑WCosβ-U+∑PSinβ)]/(∑PSinβ+∑WCosβ)公式評(píng)價(jià)：：本公式不不考慮凝聚聚力，偏于于安全，凝凝聚力作為為安全儲(chǔ)備備，所以規(guī)規(guī)定的安全全系數(shù)較低低。（二）抗剪剪斷公式假定：認(rèn)為為砼與基巖巖接觸良好好，直接采采用接觸面面上的抗剪剪斷參數(shù)f′和c′′。公式：Ks″＝[f’(∑W-U)+C”A]/∑P安全系數(shù)Ks″,設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)規(guī)定：不分分等級(jí)基本荷載組組合：采用用3.0特殊荷載組組合：（1）采用2.5；（（2）采用用不小于2.3。二、深層抗抗滑穩(wěn)定分分析深層滑動(dòng)：：地基內(nèi)往往往存在著較較弱夾層或或緩傾角斷斷層，壩體體檔水后，，有可能沿沿這些薄弱弱面產(chǎn)生滑滑動(dòng)，就叫叫做深層滑滑動(dòng)。目前尚無成成熟的方法法：（1）單斜斜面深層滑滑動(dòng)的計(jì)算算（2）雙斜斜面深層滑滑動(dòng)（圖見見下頁(yè)）三、岸坡壩壩段的穩(wěn)定定分析壩體在自重重的作用下下有沿岸坡坡下滑的趨趨勢(shì)，加上上壩體上游游面的水壓壓力，構(gòu)成成三維受力力。四、提高壩壩體抗滑穩(wěn)穩(wěn)定性的工工程措施（1）利用用水重（2）將壩壩基開挖成成傾向上游游的斜面（3）在壩壩踵下設(shè)齒齒墻（4）抽水水措施（5）加固固地基（6）利用用預(yù)應(yīng)力第四節(jié)重重力壩的的應(yīng)力分析析目的：1、為了檢檢驗(yàn)大壩在在施工期和和運(yùn)用期是是否滿足強(qiáng)強(qiáng)度要求；；2、為解決決設(shè)計(jì)和施施工中的某某些問題，，如砼分區(qū)區(qū)，某些部部位的配筋筋等提供依依據(jù)。應(yīng)力分析的的過程：1、進(jìn)行荷荷載計(jì)算及及荷載組合合2、選擇合合適的方法法進(jìn)行應(yīng)力力計(jì)算3、檢驗(yàn)大大壩各部位位的應(yīng)力是是否滿足強(qiáng)強(qiáng)度要求一、應(yīng)力分分析方法綜綜述（1）模形形試驗(yàn)方法法（2）材料料力學(xué)方法法（3）彈性性理論的解解析方法（4）彈彈性理論論的差分分方法（5）彈彈性理論論的有限限單元法法二、材料料力學(xué)方方法（一）基基本假定定1、壩體體砼為均均質(zhì)，連連續(xù)各向向同性的的彈性材材料。2、取單單寬壩體體作為固固結(jié)在地地基上的的懸臂梁梁計(jì)算，，且不受受兩側(cè)壩壩體的影影響。3、水平平斷面上上的垂直直正應(yīng)力力σy是直線分分布。（二）邊邊緣應(yīng)力力的計(jì)算算1、水平平截面上上的正應(yīng)應(yīng)力σyu、σσyd。。2、剪應(yīng)應(yīng)力τu和τd。壩體應(yīng)力力計(jì)算圖圖3、水平平正應(yīng)力力σxu和σxd。4、主應(yīng)應(yīng)力σ1u，σ2u和σ1d，σ2d。（三）內(nèi)內(nèi)部應(yīng)力力的計(jì)算算1、壩內(nèi)內(nèi)水平截截面上的的正應(yīng)力力σy假定和σσy在水平截截面上直直線分布布。2、壩體體內(nèi)剪應(yīng)應(yīng)力τ。。3、壩內(nèi)內(nèi)水平正正應(yīng)力σσx。4、壩內(nèi)內(nèi)主應(yīng)力力σ1和σ2。5、考慮慮揚(yáng)壓力力時(shí)的計(jì)計(jì)算方法法。（四）強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)用材料力力學(xué)分析析壩體應(yīng)應(yīng)力時(shí)，，重力壩壩設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范規(guī)定定的強(qiáng)度度指標(biāo)。。1、壩基基面的σσy應(yīng)符合下下列要求求（1）運(yùn)運(yùn)用期：：在各種種荷載組組合下（（地震荷荷載除外外）（2）施施工期2、壩體體應(yīng)力要要求（1）運(yùn)運(yùn)用期（2）施施工期三、各種種因素對(duì)對(duì)壩體應(yīng)應(yīng)力的影影響壩體應(yīng)力力的實(shí)際際分布情情況比較較復(fù)雜，，受很多多因素影影響。1、地基基變形模模量對(duì)壩壩體應(yīng)力力的影響響（如圖圖）2、地基基變形彈彈模對(duì)壩壩體應(yīng)力力的影響響3、壩體體異彈模模對(duì)壩體體應(yīng)力的的影響4、縱縫縫對(duì)壩體體應(yīng)力的的影響5、分期期施工對(duì)對(duì)壩體應(yīng)應(yīng)力的影影響(見見下圖)6、壩踵踵斷裂對(duì)對(duì)壩體應(yīng)應(yīng)力的影影響第六節(jié)重重力壩壩的剖面面及優(yōu)化化設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)計(jì)原則1、滿足足穩(wěn)定和和強(qiáng)度要要求2、工程程量少3、便于于施工4、運(yùn)用用方便二、基本本剖面因?yàn)樽饔糜糜谏嫌斡蚊娴乃畨毫Τ食嗜切涡畏植?所以重重力壩面面是三角角形。當(dāng)a>90時(shí)，，即上游游面為倒倒坡。庫(kù)庫(kù)空時(shí)，，三角形形重心可可能超過過底邊三三分點(diǎn)在在下游面面產(chǎn)生拉拉應(yīng)力，，而且倒倒坡不便便施工。。當(dāng)a<90時(shí)，，利用水水重幫助助穩(wěn)定。。但角度度太小時(shí)時(shí)，庫(kù)滿滿時(shí)合力力可能超超過底邊邊三分點(diǎn)點(diǎn)（偏下下游）在在上游面面產(chǎn)生拉拉應(yīng)力。。上游面面坡度越越緩，第第一主應(yīng)應(yīng)力越易易成為拉拉應(yīng)力，，故a角角不宜太太小。規(guī)律：1）施工工運(yùn)用方方便多做做成a=902）f較較低時(shí)，，為滿足足穩(wěn)定，，減小a角，利利用水重重3）工程程經(jīng)驗(yàn)m=0.6—0.8（（下游坡坡）n=0——0.2（上游游坡）三、實(shí)用用剖面根據(jù)運(yùn)用用和交通通要求，，壩頂應(yīng)應(yīng)有足夠夠的寬度度，無特特殊要求求，壩頂頂寬=8-10%壩高高，但不不得小于于2米，，如有運(yùn)運(yùn)用和交交通要求求，應(yīng)滿滿足這些些要求。。壩頂高于于水庫(kù)水水位的高高度△h計(jì)算：：△h=hl+hz+hc壩頂高度度=設(shè)計(jì)計(jì)洪水位位+△h四、大壩壩優(yōu)化設(shè)設(shè)計(jì)即在給定定荷載條條件下采采用最經(jīng)經(jīng)濟(jì)、最最合理的的設(shè)計(jì)（一）優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)方法分分類1、傳統(tǒng)統(tǒng)重復(fù)設(shè)設(shè)計(jì)法2、準(zhǔn)則則法3、數(shù)學(xué)學(xué)法求解：①①直接最最優(yōu)法：：（試驗(yàn)驗(yàn)最優(yōu)法法）直接接對(duì)目標(biāo)標(biāo)函數(shù)進(jìn)進(jìn)行比較較，以逐逐步達(dá)到到最優(yōu)；；②間接接最優(yōu)法法：（分分析最優(yōu)優(yōu)法）把把研究對(duì)對(duì)象用數(shù)數(shù)學(xué)方程程描述，，運(yùn)用數(shù)數(shù)學(xué)解析析法求其其最優(yōu)解解。（二）結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化化設(shè)計(jì)包包括的內(nèi)內(nèi)容：１、規(guī)定定描述壩壩體體形形的設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)２、建立立目標(biāo)函函數(shù)３、確定定約束條條件４、選擇擇求解方方法第七節(jié)重重力壩壩的溫度度控制及及裂縫的的防治一、壩體體溫度的的變化情情況二、施工工期的溫溫度應(yīng)力力（一）地地基約束束引起的的應(yīng)力（二）內(nèi)內(nèi)部溫差差引起的的應(yīng)力三、重力力壩的溫溫度裂縫縫及防治治措施（一）控控制澆筑筑塊的溫溫度和濕濕度（二）提提高澆筑筑的質(zhì)量量和抗裂裂性能（三）設(shè)置橫橫縱縫第八節(jié)重力力壩的地基處處理重力壩失事有有40%是因因?yàn)榈鼗鶈栴}題造成的。地基處理主要要包含兩個(gè)方方面的工作：：一是防滲，，二是提高基基巖強(qiáng)度。一．壩基的開開挖與清理目的：使壩體體坐落在穩(wěn)定定堅(jiān)固的地基基上。規(guī)范規(guī)定：>70m的高高壩，必須建建在新鮮、微微風(fēng)化或弱風(fēng)風(fēng)化的巖石上上。30——70m的中中壩，必須建建在微風(fēng)化或或弱風(fēng)化的巖巖石上。同一一工程中，兩兩岸較高部位位的壩段，可可比河床段適適當(dāng)放寬。二．壩基的固固結(jié)灌漿目的：提高基基巖的強(qiáng)度和和整體性，降降低地基的透透水性。固結(jié)灌漿設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)容：１．決定灌漿漿范圍：高壩壩或巖基裂隙隙發(fā)育，全壩壩基灌漿；一一般情況下在在壩踵壩趾處處灌漿（為什什么？）。２．灌漿孔的的深度：一般般5—8m；；帷幕上游區(qū)區(qū)8—15m３．灌漿孔的的間距：孔距距、排距3—6m４．灌漿孔的的排列形式：：平面上作梅梅花形或方格格形。５．灌漿孔的的鉆孔方向：：與主要裂隙隙面正交。６．灌漿的壓壓力：在不擾擾動(dòng)基巖的前前提下盡量大大。無混凝土蓋重重時(shí)為0.2—0.4MPa有混凝土蓋重重時(shí)為0.4—0.7MPa三．帷幕灌漿漿目的：降低滲滲水壓力，防防止壩基內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生機(jī)械或化化學(xué)管涌，減減小壩基滲透透水量。灌漿材料：水水泥漿、化學(xué)學(xué)灌漿四．壩基排水水目的：進(jìn)一步步降低壩底面面的滲透壓力力。設(shè)置：1.設(shè)設(shè)于防滲帷幕幕后2.有時(shí)設(shè)有有壩基面排水水。五．?dāng)鄬?、軟軟弱夾層和溶溶洞的處理第九節(jié)重力力壩的材料及及構(gòu)造一．混凝土水工混凝土除除要求有足夠夠的強(qiáng)度以外外，還有有一一定的抗?jié)B性性、抗侵蝕性性、抗凍性、、抗磨性和低低熱性等。（一）混凝土土的強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)按抗壓強(qiáng)度，，水工混凝土土分為75、、100、150、200、250、300及及400等標(biāo)標(biāo)號(hào)，75#混凝土只能能用在某些不不重要的、應(yīng)應(yīng)力很小的部部位，僅作回回填及壓重用用。壩體混凝土的的抗壓齡期一一般可取為90天，最多多不超過180天。壩體體混凝土的抗抗拉齡期一般般可取為28天，一般不不采用后期強(qiáng)強(qiáng)度。（二）混凝土土的耐久性包括抗?jié)B。抗抗凍，抗磨和和抗侵蝕等。。（見教材略略）二、壩體混凝凝土分區(qū)（圖圖見下頁(yè)）原因：壩體各各部分工作條條件不同，為為了節(jié)約和合合理使用水泥泥，通常將壩壩體按不同部部位和不同工工作條件分區(qū)區(qū)，采用不同同標(biāo)號(hào)。為了便于施工工，應(yīng)盡量減減少標(biāo)號(hào)的類類別，相鄰區(qū)區(qū)的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)號(hào)不宜超過兩兩極，免引起起應(yīng)力集中或或產(chǎn)生溫度裂裂縫。分區(qū)的的厚度一般不不得小于2-3米，以便便澆筑。壩體對(duì)各區(qū)混混凝土性能的的要求（表層層2-13））P64三、橫縫橫縫垂直壩軸軸線，將壩體體分成若干壩壩段。重力壩橫縫作作用：1）減減小溫度應(yīng)力力，2）適應(yīng)應(yīng)地基不均勻勻變形，3））滿足施工要要求（如混凝凝土澆筑能力力及溫度控制制）間距：12-20米，也也有達(dá)20米米（一）永永久性橫縫縫常做成平面，，不設(shè)鍵槽，，不進(jìn)行灌漿漿，各壩段獨(dú)獨(dú)立工作。現(xiàn)現(xiàn)在常是溫度度縫、沉降縫縫合二為一，，故留成-2cm寬的縫縫。橫縫內(nèi)需需設(shè)止水。止止水材料：紫紫銅片，橡膠膠、塑料及瀝瀝青等。對(duì)于于高壩應(yīng)采兩兩道止水，中中間設(shè)瀝青井井，中低壩適適當(dāng)簡(jiǎn)化。止水片及瀝青青井需伸入巖巖基一定深度度，約30-50cm，，井內(nèi)填滿瀝瀝青沙，止水水井延伸到最最高水位以上上，瀝青井需需延伸到壩頂頂。沿溢流面，壩壩體下游最高高水位以下和和穿越橫縫的的廊道和孔洞洞周邊均需設(shè)設(shè)止水井。（二）臨臨時(shí)性橫縫縫主要用于下述述情況:（1）河谷狹狹窄，做成整整體重力壩可可適當(dāng)發(fā)揮兩兩岸的支撐作作用，有利于于壩體的強(qiáng)度度和穩(wěn)定。（2）岸坡較較陡的各壩段段連成整體可可以改善岸坡坡的穩(wěn)定性。。（3在軟弱破破碎帶上的各各壩體，連成成整體增加壩壩體剛度。（4）強(qiáng)地震震區(qū)，如壩段段連成整體，，可提高壩體體的抗震性能能。臨時(shí)橫縫的縫縫面鍵槽和灌灌漿系統(tǒng):為增加縫面的的水平向抗剪剪能力時(shí),鍵鍵槽豎向布置置。為增加縫面的的鉛直向抗剪剪能力時(shí),鍵鍵槽水平向布布置。臨時(shí)豎縫灌漿漿高度視壩高高和傳力的需需要而定，可可全部灌，也也可局部灌。。（三）壩壩體與基巖巖面的連接意義：連接必必須緊密，以以免發(fā)生滲漏漏，影響響壩體穩(wěn)定定。作法：基巖橫向向坡（對(duì)岸方向向）緩于1:2時(shí)，壩體澆筑筑后利用帷幕灌灌漿對(duì)接觸灌漿漿封實(shí)；當(dāng)橫向向坡陡于1:2時(shí)，設(shè)接觸面面止水，在基巖巖中挖槽嵌入止止水片；當(dāng)橫向向坡陡于1:1時(shí)，按臨時(shí)橫橫縫處理，在接接觸面上布設(shè)灌灌漿系統(tǒng)，沿周周圍嵌入止水片片，待混凝土冷冷卻后進(jìn)行接縫縫灌漿。四、縱縫平行于壩軸線方方向設(shè)的縫。目的：適應(yīng)混凝凝土的澆筑能力力和減小施工期期的溫度應(yīng)力。?？v縫是臨時(shí)縫，，待壩體降到穩(wěn)穩(wěn)定溫度后進(jìn)進(jìn)行接縫灌漿漿?？v縫布置形式：：鉛直、錯(cuò)縫、、斜縫。不設(shè)縱縫——通通倉(cāng)澆注（一）鉛直縱縫縫間距15—30m。為了使縫縫面更好地傳力力，設(shè)三角形形鍵槽。槽面大大致順主應(yīng)力方方向。為保證壩面的整整體性，鉛縫面面布設(shè)灌漿系統(tǒng)統(tǒng)。待壩體溫度度冷卻到穩(wěn)定溫溫度，壩塊收縮縮，縫的張開度度達(dá)到0.5mm以上時(shí)進(jìn)行行灌漿，縫四周周設(shè)止水片。灌漿壓力太高會(huì)會(huì)使壩塊底部產(chǎn)產(chǎn)生過大的拉應(yīng)應(yīng)力，使壩體破破壞。太低又不不能保證灌漿質(zhì)質(zhì)量。一般進(jìn)漿漿管壓力0.35—0.45Mpa(0.35—0.45kg/cm2)，出漿管壓力力0.20—.25Mpa縱縫兩側(cè)的壩塊塊可以單獨(dú)上升升，丹高差不宜宜太大。若高差差太大，后澆混混凝土的溫度和和干縮變形，造造成灌漿面的擠擠壓和剪切，影影響縱縫灌漿，，反過來對(duì)后澆澆混凝土塊鍵槽槽出現(xiàn)剪切裂縫縫。（二）錯(cuò)縫縫面不作灌漿處處理。澆注塊高高度在基巖附近近1.5—2m，在壩體上部部不大于3—4m，錯(cuò)縫間距距10—15m，縫的錯(cuò)距不不超過澆注塊的的一半。錯(cuò)縫施施工簡(jiǎn)便，在低低壩上使用。（三）斜縫可大段沿主應(yīng)力力方向設(shè)置，因因縫面剪應(yīng)力很很小，可以不灌灌漿。斜縫須在在離上游面一定定距離處終止。。為防止斜縫在在終止處向上貫貫穿，須采用并并縫措施：布設(shè)設(shè)并縫鋼筋、設(shè)設(shè)并縫廊道等。。施工最好使上上下塊均勻上升升。施工復(fù)雜，，較少采用。（四）通倉(cāng)澆筑筑施工簡(jiǎn)便，有利利于加快施工進(jìn)進(jìn)度。壩的整體體性好，是發(fā)展展的方向。但是是要注意溫控。。五、施工縫（水水平工作縫）澆注塊厚度一般般為1.5—4.0m。在基基巖表面用0.75—1.0m的薄層澆注注，以利散熱、、防止開裂。上上下澆注塊之間間常間歇3—7天。新混凝土土澆注前，須清清除縫面渣、灰灰塵和水泥乳膜膜，用風(fēng)水槍或或壓力水沖洗，，使表面成為干干凈麻面。再均均勻鋪一層2——3cm的水泥泥沙漿，然后澆澆注。六、壩體排水為減小滲水對(duì)壩壩體的不利影響響，在靠近上游游面處布設(shè)排水水管。距上游面面要求小于壩前前水深的1/10—1/12，使?jié)B透坡降降在允許范圍內(nèi)內(nèi)。管距2—3m。管徑15—25cm，，太小易堵塞。。排水管與廊道連連接多采用直通通式，且多在上上游側(cè)（使廊道道干燥）。七、廊道系統(tǒng)為滿足施工和適適用要求（如灌灌漿、排水、觀觀測(cè)、檢查、交交通的需要），，須在壩體內(nèi)設(shè)設(shè)置各種廊道。。這些廊道相互互連通，構(gòu)成廊廊道系統(tǒng)。（一）基礎(chǔ)灌漿漿廊道設(shè)在壩踵部位。。利用混凝土壓壓重、提高灌漿漿壓力、保證灌灌漿質(zhì)量。一般采用城門洞洞形。斷面尺寸寸應(yīng)滿足灌漿作作業(yè)的要求。一一般底寬2.5—3.0m，，高3.0—4.0m，距上上游面可取0.05—0.1倍水頭，且且布小于4—5m（滲透坡降降問題）。廊道道底面距基巖布布小于1.5倍倍廊道寬度。廊廊道上游側(cè)設(shè)排排水溝，下游側(cè)側(cè)設(shè)排水孔及揚(yáng)揚(yáng)壓力觀測(cè)孔。。灌漿廊道沿地形形向兩岸逐漸升升高。坡度不宜宜大于40—45度，以便鉆鉆孔、灌漿操作作和搬運(yùn)灌漿設(shè)設(shè)備。（二）檢查和壩壩體排水廊道常在靠近壩體上上游面沿高度方方向隔15—20m設(shè)檢查廊廊道，最小寬度度為1.2m，，最小高度為2.2m距上游游面布小于0.05—0.07倍水頭，且且布小于3m（（寒冷地區(qū)適當(dāng)當(dāng)加厚）。上游游側(cè)設(shè)排水溝。。（三）廊道應(yīng)力力計(jì)算和配筋大孔口應(yīng)力分析析比較復(fù)雜，須須采用有限元法法電算求解，或或用結(jié)構(gòu)試算求求應(yīng)力。小孔口時(shí)，用彈彈性力學(xué)中平面面問題（無限平平板中孔口的應(yīng)應(yīng)力計(jì)算）求解解。第十節(jié)溢流重重力壩一、工作特點(diǎn)：：既擋水又泄水。。除滿足穩(wěn)定和和強(qiáng)度外，還須須滿足泄洪要求求：1.滿足泄洪要求求。2.水流平順流過過壩體。布產(chǎn)生不不利的負(fù)壓和振振動(dòng)，避免發(fā)生空空蝕現(xiàn)象。3.保證不產(chǎn)生危危及壩體安全的沖沖刷。4.不影響樞紐中中其他建筑物的正正常運(yùn)行。5.有靈活控制水水流下泄的機(jī)械設(shè)設(shè)備。如閘門、啟啟閉機(jī)等。二、孔口設(shè)計(jì)涉及因素很多：洪洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、下下游防洪要求、庫(kù)庫(kù)水位雍高有無限限制、是否利用洪洪水預(yù)報(bào)、過水方方式以及樞紐地形形、地質(zhì)條件等。。設(shè)計(jì)步驟：選定泄泄水方式，擬定若若干種泄水布置方方案。初步確定空空口高程、尺寸，，按工程等級(jí)相應(yīng)應(yīng)的洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)演演算。求出各方案案的防洪庫(kù)容，設(shè)設(shè)計(jì)和校核洪水位位及相應(yīng)的下泄洪洪量等。然后估算算淹沒損失和樞紐紐造價(jià)，進(jìn)行技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選出出最優(yōu)方案。（一）洪水標(biāo)準(zhǔn)洪水標(biāo)準(zhǔn)，包括洪洪峰流量和洪水總總量。是確定孔口口尺寸進(jìn)行凋洪演演算的重要依據(jù)。。選用標(biāo)準(zhǔn)見P70表2—14。。（二）孔口型式1、壩頂溢流式優(yōu)點(diǎn)：①閘門承受的水頭頭較小，孔口尺寸寸可以較大。②閘門全開時(shí)，下下泄流量與堰頂水水頭H03/2成正比，超泄能力力強(qiáng)。③閘門在頂部，操操作方便，易于維維修，安全可靠。。④能排水及其他漂漂浮物。堰頭設(shè)閘門——大大中型——調(diào)節(jié)庫(kù)庫(kù)水位和下泄流量量堰頭不設(shè)閘門———小型——結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，管理方便2、大孔口溢流式式：上部設(shè)胸墻，，降低堰頂高程。。胸墻：固接胸墻，，活動(dòng)胸墻優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)洪水水預(yù)報(bào)提前放水，，提高了調(diào)洪能力力。2.孔口尺寸裝設(shè)閘門的溢流壩壩,常用閘門將溢溢流壩段分割成若若干個(gè)等寬的溢流流孔口.確定孔口尺寸時(shí)應(yīng)應(yīng)考慮的因素:1．滿足泄洪要求求2．孔口寬度越大大,閘門尺寸越大大,啟門力越大,啟門和啟閉機(jī)的的構(gòu)造就較復(fù)雜.3．孔口高度越大大,q大,溢流壩壩段越短;孔口寬寬度越小,孔數(shù)多多、閘門多，溢流流段總長(zhǎng)也相應(yīng)加加大。4.q大，消能能困難，為了對(duì)稱稱均衡開啟閘門，，以控制下游河床床流態(tài)，孔口數(shù)目目最好采用奇數(shù)。。（四）閘門和啟閉閉機(jī)閘門分為：工作、、檢修。

工作門門：平面門和弧形形門。

檢修門：：平面門、疊梁門門。

平面門優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、閘閘門受力條件較好好，閘門較短，多多孔口共用一臺(tái)活活動(dòng)門機(jī)。缺點(diǎn)：：?jiǎn)㈤]力較大，閘閘墩較厚。

弧門門優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)㈤]力小小、閘墩薄、無門門槽水流平順缺缺點(diǎn)：閘墩較長(zhǎng)，，受力條件差。弧弧形門用固定式式啟閉機(jī)。

平面面門：活動(dòng)門機(jī)（（工作、檢修平門門共用）（五）閘門和工作作橋閘門的斷面形狀應(yīng)應(yīng)使水流平順。上游端常采用：橢橢圓形，半圓形或或流線型型。上游端：采用：收收縮成流線形現(xiàn)有：方形寬寬尾墩（六）橫縫的布置置①墩中分縫：墩墩厚、工作可靠、、不均勻沉降不影影響啟閉②孔中分縫：墩薄薄，受地基不均勻勻沉降影響啟閉，，水流過橫縫，局局部不平順。三．溢流壩設(shè)計(jì)中中有關(guān)高速水流的的幾個(gè)問題（一）

空化和空空蝕。1．基本概念：空空化（空穴化）：：由于邊界突變?cè)煸斐伤骱捅诿娣址蛛x等各種原因，，在邊界處產(chǎn)生負(fù)負(fù)壓使水流中某一一點(diǎn)的壓力降低到到水的蒸汽壓力時(shí)時(shí)，水流內(nèi)部開始始出現(xiàn)蒸汽空泡，，稱為“空穴”即即“空化”。空蝕：當(dāng)空化水流流運(yùn)動(dòng)到壓力較高高處，由于汽泡的的潰破，伴隨著聲聲響和巨大的沖擊擊作用，當(dāng)這種作作用力超過結(jié)構(gòu)表表面材料顆粒的內(nèi)內(nèi)聚力時(shí)，便產(chǎn)生生剝離狀的破壞，，這種現(xiàn)象稱為““空蝕”。防蝕、抗腐的措施施：①控制過水表面的的不平整度。②摻氣減蝕,:當(dāng)當(dāng)流速超過36m/s時(shí),即使采采取表面平整度處處理,仍可能產(chǎn)生生空蝕,故應(yīng)考慮慮其它安全措施。。③采用抗蝕抗磨性性強(qiáng)的材料。（二）摻氣水自由表面產(chǎn)生摻摻氣現(xiàn)象使水深增增大。在確定溢流流壩邊墻高度時(shí)，，應(yīng)予考慮。（三）脈動(dòng)紊動(dòng)水流均產(chǎn)生摻摻氣邊界條急劇變變化處尤為嚴(yán)重，，脈動(dòng)對(duì)建筑物的的影響。1．引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)動(dòng)甚至共振。2．加大壓強(qiáng)可達(dá)達(dá)40%。可能大負(fù)壓，從而而增大了空蝕的可可能性。（四）

沖擊波波在高速水流邊界發(fā)發(fā)生變化處：斷面面擴(kuò)大、收縮、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎等，將產(chǎn)生沖沖擊波。四．溢流面曲線及及剖面設(shè)計(jì)（一）溢流曲線：：組成：①有較高的的流量系數(shù)；②水流平順，不產(chǎn)產(chǎn)生空蝕。溢流面常用曲線：：①WES曲線；；②克一奧曲線。（二）剖面設(shè)計(jì)五．消能工的設(shè)計(jì)計(jì)原則及型式1．設(shè)計(jì)原則：①盡量使下泄水流流的動(dòng)能消耗于水水流內(nèi)部的紊動(dòng)中中，以及水流與空空氣的摩擦上。②不產(chǎn)生危及壩體體安全的河床或岸岸坡的局部沖刷。。③下泄水流平穩(wěn)，，不影響其他建筑筑物的運(yùn)行。④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作作可靠。⑤工程量小，經(jīng)濟(jì)濟(jì)。2．消能工的型式式：底流式、排流流式、面流、消力力肩。3．選擇消能工的的依據(jù)：地形、地地質(zhì)、樞紐布置、、水頭、流量、下下游水深及其變幅幅等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)比較。重要工程程應(yīng)作模型試驗(yàn)。。六．底流消能（一）

水流流條件及消能措施施。在壩趾下游設(shè)消力力池，消力坎等。。底流消能工作可可靠，但是工程量量大。下泄不同流量產(chǎn)生生的躍后水深h””與下游實(shí)際水深深t的關(guān)系，有以以下五種情況：Q——h”和Q———t重合。①表明任何情況下下均產(chǎn)生臨界水躍躍，無須修消力池池，只須在水躍范范圍內(nèi)修護(hù)坦即可可。這是最理想情況，，實(shí)際很少見。②何情況他t<h”,產(chǎn)生遠(yuǎn)驅(qū)驅(qū)式水躍。需要消消力池、消力坎及及綜合消力池，以以促使在坎趾處產(chǎn)產(chǎn)生淹沒水躍。③表明在各種流量量下t>h”,均均產(chǎn)生淹沒水躍。。淹沒度大時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生高速潛流，水水躍長(zhǎng)度加大。消消能采用消力戽或或斜坡式（逆坡式式）護(hù)坦，（計(jì)算算方法不成熟）④小Q時(shí)，Q<Qk時(shí)t<h”，下游游水深不足，產(chǎn)生生遠(yuǎn)驅(qū)水躍。Q>Qk時(shí)，t>h”,下下游水深大，產(chǎn)生生淹沒水躍。這時(shí)時(shí)采用斜坡式護(hù)坦坦與消力池相結(jié)合合得方式（并稱消消力護(hù)）。⑤與④相反。也用用消力戽消能，消消力池按最大流量量設(shè)計(jì)。（一）護(hù)坦結(jié)構(gòu)護(hù)坦的作用：保護(hù)護(hù)河床不受高速水水流的沖刷。長(zhǎng)度：底流式消能能延伸致水躍末端端，其他型式，也也需在壩趾下游設(shè)設(shè)置護(hù)坦。厚度：滿足穩(wěn)定要要求。上游厚，下下游?。魉傩?，，壓力大）。為防止護(hù)坦受基巖巖約束產(chǎn)生溫度裂裂縫、在護(hù)坦內(nèi)設(shè)設(shè)置溫度伸縮縫，，順河向的縫與閘閘墩中心線對(duì)應(yīng)，，橫向的縫間距10~15m，護(hù)護(hù)坦底下設(shè)排水系系統(tǒng)（降低揚(yáng)壓力力），護(hù)坦末端做做成齒墻以防水流流淘刷。材料：采用抗蝕耐耐磨砼。七、挑流消能（適適用于基巖比較堅(jiān)堅(jiān)固的高、中壩））消能特點(diǎn)：將下游游高速水流拋向空空中，使水流擴(kuò)散散、摻氣，然后跌跌入下游河床水墊墊中，發(fā)生旋滾和和摩擦，以消耗能能量，本消能方式式優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)經(jīng)濟(jì)、工期短；缺缺點(diǎn)：尾水活動(dòng)比比較大，霧化大，，影響電站工作。。設(shè)計(jì)內(nèi)容：鼻坎型型式、反弧半徑、、鼻坎高程程、挑射角度。。（一）連續(xù)式鼻坎坎主要優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)造造簡(jiǎn)單，射程遠(yuǎn)，，水流平順，很少少產(chǎn)生空蝕。鼻坎挑射角一般θθ=20~25°°，深水河槽θ=15~20°。。(在45以內(nèi)，角角度愈大，挑射距距離愈遠(yuǎn)，但入水水角度也大，沖刷刷坑也愈深)，要要求>2.5~5.0反弧半徑R=（8~10）h，h鼻坎上水深。R大小，水流轉(zhuǎn)向向不平順；過大時(shí)時(shí)，鼻坎向下游延延伸太長(zhǎng)，增大工工程量。鼻坎高程：一般高高出下游最高水位位1~2m，現(xiàn)有有低鼻坎挑流低于于下游最高水位，，如浸窩。挑距及沖坑計(jì)算公公式見P83（2-104），（（2-105）。。（二）差動(dòng)式挑流流鼻坎優(yōu)點(diǎn)：使挑射水舌舌擴(kuò)散，分成兩段段，相互撞擊、加加大摻氣量，加大大空中耗能，減小小入水的單位面積積上的能量，減小小沖刷，下游波動(dòng)動(dòng)也小些。型式：矩形和梯形形齒坎（見P84圖）；缺點(diǎn)：矩形側(cè)壁易易產(chǎn)生較大負(fù)壓；；梯形施工復(fù)雜。。八、面流式消能適用于中小型工程程，水頭低，下游游水深大且變幅小小。消能特點(diǎn):利用鼻鼻坎將主流挑至水水面，在鼻坎附近近表面主流與河床床之間形成逆向旋旋滾。使高速水流流與河床隔開，避避免對(duì)壩趾附近河河床的沖刷，主流流在水面逐漸擴(kuò)散散消能，反向旋滾滾也可消除一部分分能量。優(yōu)點(diǎn):面流消能不不需設(shè)護(hù)坦和其他他加固措施。缺點(diǎn):高速水流在在表面、伴有強(qiáng)烈烈的波浪、綿延數(shù)數(shù)里，影響電站運(yùn)運(yùn)行及下游通航，，易沖刷兩岸。九、消力戽適用：尾水深、變變幅小、無航運(yùn)要要求，下游河岸有有一定抗沖能力。。特點(diǎn)：消力戽是以以模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)礎(chǔ)研究成功的一種種消能方式。它是是利用一個(gè)較大的的反弧半徑和挑角角形成的戽斗、在在一定尾水深度的的作用下，使從溢溢流壩下游的高速速水流在戽斗內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生激烈的表面旋旋滾，并使出戽的的高速水股在底部部及尾水中均產(chǎn)生生旋滾，以達(dá)到較較好的消能效果。。30年首先在美美國(guó)大苦力壩中采采用，我國(guó)安康采采用。優(yōu)點(diǎn)：工程量較消消力池小，沖刷坑坑比挑流式淺，不不存在霧化問題；；缺點(diǎn)：下游水面波波動(dòng)大，易沖刷岸岸坡，不利航運(yùn)，，戽面磨損率高，，增大了維修費(fèi)用用。十、下游折沖水流流及其防止發(fā)生原因：開啟部部分泄水孔，下游游水流不能迅速在在平面上擴(kuò)散，在在主流兩側(cè)容易形形成回流，主流受受到壓縮，使水流流單寬流量增加，，流速在長(zhǎng)距離內(nèi)內(nèi)不能降低，引起起河床沖刷。如兩兩側(cè)回流強(qiáng)度不同同，水位不同，還還可將主流壓向一一側(cè)，形成折沖水水流。危害：（詳見下頁(yè)）危害：1、沖刷河床和河河岸；2、影響航運(yùn)；3、電站尾水形成成回流，抬高尾水水，損失電能（落落差減?。扇∪》乐勾胧孩俨贾蒙?，盡量使使溢流壩下游水流流與原河床主流位位置方向一致；②運(yùn)用管理，閘門門均可開啟，或?qū)?duì)稱開啟；③布置導(dǎo)流墻。第十一節(jié)重力力壩深式泄水孔一、作用及工作條條件進(jìn)口高程常接近死死水位或靠近河床床。作用：①預(yù)泄庫(kù)水，增大大水庫(kù)的調(diào)蓄能力力；②放空水庫(kù)，以便便檢修；③排放淤泥，減少少淤積；④隨時(shí)放水，以滿滿足航運(yùn)和灌溉的的要求；⑤施工導(dǎo)流。工作條件：①孔內(nèi)水流流速高高，易產(chǎn)生負(fù)壓，，空蝕和振動(dòng)；②閘門在水下下，承受的壓壓力大，檢修修困難。二、型式及布布置按水流條件分分：有壓的、、無壓的；按高程分：中中孔、底孔；；按布置層數(shù)分分：?jiǎn)螌?、多多層?、有壓泄水水孔工作閘門布置置在出口，可可以部分開啟啟，出口低，，利用的水頭頭大，斷面尺尺寸較小。缺點(diǎn)：閘門關(guān)關(guān)閉時(shí)，孔內(nèi)內(nèi)承受較大的的內(nèi)水壓力對(duì)對(duì)壩體應(yīng)力和和防滲都不利利，常需鋼板板襯砌。為此此進(jìn)口處設(shè)置置事故