重力壩(上)資料

水工建筑物2024/8/132第2章巖基上重力壩2.1概述2.2非溢流壩的剖面及布置2.3重力壩的荷載及組合2.4重力壩抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力分析2.5溢流重力壩2.6重力壩材料及構(gòu)造2.7重力壩地基處理2024/8/1332.1概述

重力壩的認識一、重力壩工作原理及特點二、重力壩類型三、重力壩的布置四、重力壩的設(shè)計內(nèi)容2024/8/134大迪克桑斯壩世界上最高的混凝土重力壩﹐壩高285m，位于瑞士羅訥河支流迪克桑斯河上。2024/8/1352024/8/136三峽水利樞紐溢流重力壩2024/8/137三峽泄洪閘泄洪2024/8/138二、重力壩工作原理及特點重力壩工作原理：在水壓力及其他荷載作用下,依靠壩體自重在壩面產(chǎn)生的抗滑力來抵抗水平水壓力產(chǎn)生的滑動力以達到穩(wěn)定要求；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)力以滿足強度要求。1-非溢流重力壩2-溢流重力壩3-橫縫4-導(dǎo)墻5-閘門6-壩內(nèi)排水管7-檢修、排水廊道8-基礎(chǔ)灌漿廊道9-防滲帷幕10-壩基排水孔二、重力壩工作原理及特點2024/8/1310二、重力壩工作原理及特點1.安全可靠。3.樞紐泄洪問題容易解決。5.施工方便。6.結(jié)構(gòu)作用明確。特點（優(yōu)點））2.對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性好。4.便于施工導(dǎo)流。2024/8/1311二、重力壩工作原理及特點1.壩底揚壓力大。2.材料的強度一般不能充分發(fā)揮。3.水泥水化熱大，容易導(dǎo)致壩體產(chǎn)生裂縫。特點（缺點）2024/8/1312三、重力壩類型高壩：壩高高于70m中壩：壩高介于70m與30m之間低壩：壩高低于30m壩高是指壩基最低面（不含局部有深槽或井、洞部位）至壩頂路面的高度。按照壩高分類2024/8/1313溢流壩：泄水壩段非溢流壩：擋水壩段按照泄水條件分類向家壩水電站樞紐2024/8/1314泄洪壩段位于河床中部，前緣總長483米。設(shè)有22個表孔和23個泄洪深孔。深孔進口高程90米，孔口尺寸為7×9米；表孔孔口寬8米，溢流堰頂高程158米。表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式進行消能。2024/8/13152024/8/1316混凝土重力壩（碾壓混凝土重力壩）、漿砌石重力壩

按照筑壩材料分類2024/8/1317實體重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩、預(yù)應(yīng)力重力壩、裝配式重力壩按照結(jié)構(gòu)型式分類三、重力壩類型2024/8/13182024/8/1319實體重力壩型式最簡單。優(yōu)點：設(shè)計施工方便、應(yīng)力分布較明確。缺點：揚壓力大、材料強度不能充分發(fā)揮，工程量大。2024/8/1320寬縫重力壩優(yōu)點：揚壓力小、能較好利用材料強度、節(jié)省工程量、便于壩內(nèi)檢修和維護。缺點：施工較復(fù)雜、模板用量較多。2024/8/1321空腹重力壩優(yōu)點：可進一步降低揚壓力，節(jié)省方量，還可以利用壩體內(nèi)空腔布置水電站廠房，壩頂可溢流，有效地解決了狹窄河谷中樞紐布置的難題。缺點：腹孔附近可能存在一定的拉力，局部配置鋼筋較多，應(yīng)力分析與施工難度加大。2024/8/1322預(yù)應(yīng)力重力壩僅在小型工程和舊壩加固工程中使用。特點是利用預(yù)應(yīng)力措施來增加壩體上游部分的壓應(yīng)力，提高抗滑穩(wěn)定性，可削減壩體剖面。2024/8/1323裝配式重力壩采用預(yù)制塊安裝筑成的壩，可改善施工質(zhì)量和降低壩內(nèi)的溫度升高；但要求施工工藝精確，以便接縫有足夠的強度和防水性能。2024/8/1324三、重力壩的布置重力壩布置重力壩通常由溢流壩段、非溢流壩段和兩者之間的連接邊墩、導(dǎo)墻組成。重力壩布置時根據(jù)地形、地質(zhì)條件結(jié)合樞紐其他建筑物綜合考慮。重力壩壩軸線一般采用直線，必要時也可布置成折線或曲線。2024/8/1325四、重力壩設(shè)計主要內(nèi)容確定水利樞紐和水工建筑物的等級、洪水標準大壩構(gòu)造設(shè)計剖面尺寸擬定應(yīng)力校核計算溢流壩剖面設(shè)計穩(wěn)定校核計算大壩地基處理2024/8/13262.2非溢流壩的剖面及布置一、剖面設(shè)計的基本原則二、剖面擬定的步驟三、重力壩的基本剖面四、非溢流重力壩的實用剖面2024/8/1327一、剖面設(shè)計的基本原則271.滿足穩(wěn)定和強度要求、保證大壩安全。3.結(jié)構(gòu)合理，運用方便。2.工程量小、造價低。4.利于施工，方便維修。2024/8/1328二、剖面擬定的步驟281.擬定基本剖面。3.對實用剖面進行穩(wěn)定和強度驗算。2.修改成使實用剖面。4.反復(fù)修正，得到合理設(shè)計剖面。2024/8/1329三、重力壩基本剖面29重力壩基本斷面一般是指在水壓力(水位與壩頂齊平)、自重和揚壓力等主要荷載作用下，滿足穩(wěn)定、強度要求的最小三角形斷面。設(shè)計原則：1、滿足穩(wěn)定和強度要求2、力求工程量少、外形輪廓簡單3、便于施工、運用方便2024/8/1330因為作用于上游面的水壓力呈三角形分布,所以重力壩基本斷面是三角形。當(dāng)a>90°時，即上游面為倒坡。庫空時，三角形重心可能超過底邊三分點在下游面產(chǎn)生拉應(yīng)力，而且倒坡不便施工。三、重力壩基本剖面2024/8/1331當(dāng)a<90°時，可以利用水重幫助穩(wěn)定。但角度太小時，庫滿時合力可能超過底邊三分點（偏下游）在上游面產(chǎn)生拉應(yīng)力。上游面坡度越緩，第一主應(yīng)力越易成為拉應(yīng)力，故a角不宜太小。三、重力壩基本剖面2024/8/1332基本剖面設(shè)計規(guī)律1）施工運用方便多做成

a=900

2）f較低時，為滿足穩(wěn)定，減小a角，利用水重。3）工程經(jīng)驗

m=0.6～0.8（下游坡）

n=0～0.2（上游坡）三、重力壩基本剖面2024/8/1333三、重力壩基本剖面2024/8/1334理論上講，基本剖面雖然經(jīng)濟，但不實用，因為：

1°壩頂不能是一個尖頂，不便于施工、運行管理和交通。

2°壩高不能剛好與水位齊平，必須有一定的超高。

3°廠房壩段需設(shè)閘門和攔污柵，希望上部做成垂直的。四、非溢流重力壩實用剖面2024/8/1335常用的實用斷面形式上游面鉛直的壩面：該形式適用于壩基抗剪斷參數(shù)較大,由應(yīng)力條件控制壩體斷面的情況，該斷面形式便于壩內(nèi)布設(shè)泄水孔或泄水管道的閘門和攔污設(shè)備。上游面向上游傾斜的壩面：它適用于混凝土與基巖之間抗剪斷參數(shù)小的情況.2024/8/1336（1）鉛直上游壩面優(yōu)點：便于布置和操作壩身過水管道進口控制設(shè)備。缺點：經(jīng)濟性不明顯。適用：壩基f′、c′較大，剖面由應(yīng)力條件控制。2024/8/1337（2）上游壩面上部鉛直、

下部傾斜優(yōu)點：利用部分水重增加壩的穩(wěn)定性，上部仍能便于管道進口布置和操作。缺點：上游折坡點要結(jié)合應(yīng)力和管道進口布置高程選定，要驗算折坡點截面的強度和穩(wěn)定。一般在壩高的1/3~2/3的范圍內(nèi)。2024/8/1338（3）上游壩面略呈傾斜優(yōu)點：增加壩體自重，利用部分水重增加壩的穩(wěn)定性，可避免庫空時下游產(chǎn)生過大拉應(yīng)力。缺點：不便布置和操作壩身過水管道進口控制設(shè)備適用：f′、c′

較小情況。2024/8/1339四、非溢流重力壩實用剖面2024/8/1340壩頂高程由于三角形基本斷面的頂點與上游最高水位齊平,因此,實用斷面必須要有適當(dāng)超高△h計算：式中：△h——防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）h1%——波浪高度；hc——安全超高。

hz

——波浪中心線高出靜水位的高度；

四、非溢流重力壩實用剖面2024/8/1341式中：h1%——波浪高度；

hz——波浪中心線高出靜水位的高度；

hc——安全超高。2024/8/1342壩頂高程=正常蓄水位+△h正壩頂高程=校核洪水位+△h校壩頂高程或防浪墻頂高程，按正常蓄水位、校核洪水位兩種情況分別計算，并選用較大值。2024/8/1343由于布置上的要求，有時需將壩頂部分地伸出壩外(圖a)；當(dāng)要求的壩頂較寬時，也可做成橋梁結(jié)構(gòu)型式（圖c）。壩頂防浪墻的高度一般為1.2m，采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在壩體伸縮縫處，防浪墻也應(yīng)留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)置止水。

2024/8/1344工程設(shè)計的基本任務(wù)就是尋找安全、適用而經(jīng)濟的設(shè)計方案。水工建筑的的優(yōu)化設(shè)計主要是指選擇結(jié)構(gòu)的體形、尺寸和材料時，如何從所有安全、適用和技術(shù)上可行的方案中尋求一個經(jīng)濟上最合理的方案。而該方案只有通過計算機和適當(dāng)?shù)挠嬎愠绦虿拍軐崿F(xiàn)。對于重力壩而言，就是在滿足現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求和通用設(shè)計準則的前提下求出其造價最低工混凝土方量最小的斷面，即最優(yōu)斷面。四、非溢流重力壩實用剖面2024/8/1345重力壩上的荷載2.3重力壩的荷載及荷載組合重力壩荷載組合一、自重二、靜水壓力三、動水壓力四、淤沙壓力五、浪壓力六、揚壓力七、地震作用八、冰壓力2024/8/1346一、重力壩的荷載概念指外界環(huán)境對水工建筑物的影響。2024/8/1347

（一）自重自重包括永久設(shè)備自重。建筑物的結(jié)構(gòu)自重標準值,可按結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料重度計算確定。一般混凝土的重度為：23.0～23.5kN/m32024/8/1348（二）靜水壓力作用在壩面上靜水壓力可按靜水力學(xué)原理計算，分為水平及垂直力分別進行計算。水平力：P1=（1/2）гH12

P2=（1/2）гH22垂直力：W1=гA1W2=（1/2）гmH222024/8/1349（三）動水壓力在溢流面上作用有動水壓力，壩頂曲線和下游面直線段上的動水壓力很小，可忽略不計。只計算反弧段上的動水壓力。計算時假定水流為勻速流，流速為V，如果忽略水重W，側(cè)面水壓力p1和p2，則可以直接由動量方程求出作用于整個反弧上的水壓力水平分量和垂直分量。2024/8/1350

式中：

q—相應(yīng)反弧段上的單寬流量(m3/s.m)；

r—水的密度；

v—反弧段最低處的斷面平均流速(m/s)；2024/8/1351（四）淤沙壓力成因：水庫蓄水后，入庫水流流速降低并趨于零，挾帶的泥沙隨流速減小而沉積于壩前，其過程是先沉積大顆粒，而后沉積細顆粒。淤積高程：壩前淤積逐年增高，根據(jù)河流的挾沙量和規(guī)定的淤積年限進行估算，年限可取50-100年。2024/8/1352由于壩前泥沙是逐年淤高逐年固結(jié)的，淤沙重度和內(nèi)摩擦角逐年變化，且各層不同，很難算準，設(shè)計時可根據(jù)經(jīng)驗取定，象黃河這樣多沙河流應(yīng)由試驗定出。按土力學(xué)公式計算，參照一般經(jīng)驗取數(shù)據(jù)。（四）淤沙壓力2024/8/1353（五）浪壓力2024/8/1354（五）浪壓力2024/8/1355（五）浪壓力水庫水面在風(fēng)吹下生成波浪，并對壩面產(chǎn)生浪壓力。1.波浪三要素波高hm

—從波峰到波谷的高差波長Lm

—從波峰到波峰的距離波浪中心線高度hz—波浪中心線距靜水面的高度2024/8/13562.波浪要素計算

對平原、濱海地區(qū)水庫宜用莆田試驗站公式。2024/8/13572.波浪要素計算對內(nèi)陸峽谷水庫，宜按官廳公式計算：波高波長2024/8/1358（五）浪壓力2.波浪要素計算對內(nèi)陸峽谷水庫，宜按官廳公式計算：波浪受風(fēng)速等影響，波浪參數(shù)并非定值。不同波高所對應(yīng)的超值累積頻率為P%的數(shù)值不同。在I、II、III級建筑物的設(shè)計中，宜用合適的累積頻率為P%的波高hp計算波浪壓力。累積頻率波高hp與平均波高hm的關(guān)系可按表2-1進行換算。2024/8/1359（五）浪壓力2.波浪要素計算對內(nèi)陸峽谷水庫，宜按官廳公式計算：2024/8/1360hp%/hmh5%/hm通過官廳公式可以計算出h5%和h10%根據(jù)

hm

/Hm

和h5%/hm通過試算計算出波高hm。2024/8/13612024/8/13622024/8/1363（五）浪壓力2024/8/13642024/8/1365作用在鉛直迎水面上的風(fēng)浪壓力計算示意圖（五）浪壓力2024/8/1366（六）揚壓力

原因：上下游水位差；混凝土和巖石的透水性?；炷梁偷鼗加幸欢ǖ耐杆?，在上下游水位差作用下，會形成一個穩(wěn)定滲流場。在此滲流場內(nèi)，如取某個計算截面以上壩體部分為對象，則該部分壩體就承受滲流場引起的揚壓力。2024/8/1367（六）揚壓力揚壓力分布圖形，要根據(jù)水工結(jié)構(gòu)的型式、地基地質(zhì)條件和防滲排水設(shè)備，分別確定。2024/8/13682024/8/13692024/8/1370（七）地震作用地震作用概念：在地震區(qū)建壩，必須考慮地震的影響。重力壩抗震計算應(yīng)考慮的地震作用為：應(yīng)包括建筑物自重及其上部永久設(shè)備自重所產(chǎn)生的地震慣性力；地震作用于庫內(nèi)水介質(zhì)后而產(chǎn)生的地震動水壓力以及地震動土壓力。一般情況下，進行抗震計算時的上游水位可采用正常蓄水位。2024/8/1371（七）地震作用地震對建筑物的影響程度，常用地震烈度表示。地震烈度分為12度。烈度越大，對建筑物的破壞越大，抗震設(shè)計要求越高。在考慮地震作用時，常用到地震基本烈度和設(shè)計烈度?；玖叶龋褐附ㄖ锼诘貐^(qū)在50年期限內(nèi)，一般場地條件下，可能遭遇超越概率P50為0.10的地震烈度。設(shè)計烈度：抗震設(shè)計時實際采用的地震烈度。一般情況采用基本烈度作為設(shè)計烈度。2024/8/1372（七）地震作用對于Ⅰ級擋水建筑物，應(yīng)根據(jù)其重要性和遭受震害后的危險性，可在基本烈度的基礎(chǔ)上提高一度。對于設(shè)計烈度為6度及其以下的地區(qū)不考慮地震荷載；設(shè)計烈度在7～9度（含7度和9度）時，應(yīng)考慮地震荷載；設(shè)計烈度在9度以上時，應(yīng)進行專門研究。對設(shè)計烈度為6度以上超過200m的高壩和設(shè)計烈度7度以上，超過150m的大（1）型工程，其抗震設(shè)防依據(jù)應(yīng)根據(jù)專門的地震危險性分析成果評定。校核烈度應(yīng)比設(shè)計烈度高1/2或1度，也可以用該地區(qū)最大可能烈度進行校核，此時允許局部破壞但不危及整體安全。2024/8/1373（八）冰壓力1.靜冰壓力：在氣候嚴寒地區(qū)，冬季水庫表面結(jié)成冰蓋，但當(dāng)氣溫回升時，冰蓋膨脹對邊界（岸坡、壩面等）產(chǎn)生的擠壓力稱靜冰壓力。2.動冰壓力：當(dāng)冰蓋解凍后，冰塊隨水流漂移，流冰撞擊壩面等建筑物上產(chǎn)生的撞擊力，稱動冰壓力。2024/8/1374二、重力壩荷載組合荷載分類重力壩主要荷載，按隨時間變異分為三類：永久荷載：壩體自重和永久性設(shè)備自重、淤沙壓力（有排沙設(shè)施時可以列為可變作用）、土壓力?？勺兒奢d：靜水壓力、揚壓力、動水壓力、浪壓力、冰壓力、風(fēng)雪荷載、機動荷載偶然荷載：地震作用、校核洪水位時的靜水壓力2024/8/1375二、重力壩荷載組合荷載組合

定義：將可能作用在建筑物上的所有荷載按出現(xiàn)的時間(機率)是否相同進行分組，然后將各組荷載分別作用在所設(shè)計的建筑物上，研究建筑物的穩(wěn)定和強度，并給以不同的安全系數(shù)。這種分組的方法即為荷載組合。2024/8/1376荷載組合結(jié)構(gòu)設(shè)計時需對不同的荷載進行組合即分為：基本組合和偶然組合基本組合：可能同時出現(xiàn)永久荷載和可變荷載的組合。偶然組合：基本組合與一種偶然作用同時出現(xiàn)的組合。二、重力壩荷載組合2024/8/1377二、重力壩荷載組合基本荷載：（1）壩體及永久設(shè)備自重（2）正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的靜水壓力（3）正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的揚壓力（4）淤沙壓力（5）正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的浪壓力（6）冰壓力（與浪壓力不并列）（7）大壩上下游側(cè)土壓力。（8）設(shè)計洪水位時的動水壓力（9）其他出現(xiàn)機會較多的荷載2024/8/1378二、重力壩荷載組合特殊荷載（偶然作用——頻率低，作用時間短）（10）相應(yīng)于校核洪水位時的上、下游靜水壓力（11）相應(yīng)校核洪水位時的揚壓力（12）相應(yīng)校核洪水位時的浪壓力（13）相應(yīng)校核洪水位時的動水壓力（14）地震作用（15）其他出現(xiàn)機會較少的荷載2024/8/13792024/8/13802.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2.4.2重力壩應(yīng)力分析2.4重力壩抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力分析2024/8/13812.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析重力壩的抗滑穩(wěn)定計算與應(yīng)力分析即在各種荷載組合情況下,對初擬的斷面尺寸，進行荷載效應(yīng)計算（應(yīng)力分析）、強度校核和穩(wěn)定驗算，以及最終定出滿足強度、穩(wěn)定要求的經(jīng)濟斷面。2024/8/13822.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析抗滑穩(wěn)定分析是重力壩設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。目的：核算重力壩在各種可能荷載組合下的穩(wěn)定安全度。建筑物設(shè)計基本原則：安全性與經(jīng)濟性。重力壩設(shè)計基本原則：——保持穩(wěn)定(抗滑穩(wěn)定)——應(yīng)力不超過材料強度（主要是壩體不出現(xiàn)拉應(yīng)力）——剖面最小（經(jīng)濟斷面）2024/8/13832.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析重力壩主要是依靠自重維持穩(wěn)定，其可能出現(xiàn)的破壞型式：滑動、傾倒抗滑穩(wěn)定是重力壩設(shè)計中的一個重要內(nèi)容。2024/8/13842.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析目前在進行抗滑穩(wěn)定分析時，設(shè)計部門使用的規(guī)范主要是：?SL319－2005《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》

（安全系數(shù)法）?DL5108－1999《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》

（分項系數(shù)極限狀況法）（規(guī)范是行業(yè)標準，是工程師進行設(shè)計的準則）2024/8/13852.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析一、抗滑穩(wěn)定計算截面的選取重力壩可能沿壩基平面滑動，也可能沿地基中緩傾角斷層或軟弱夾層滑動。2024/8/13862.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析二、重力壩沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析常用的計算公式：摩擦公式和抗剪斷公式1、摩擦公式（抗剪強度公式）——認為壩體與壩基為接觸狀態(tài)。——把滑動面看成是一種接觸面，而不是膠結(jié)面。——滑動面上的阻滑力只計摩擦力，不計凝聚力。2024/8/1387（1）當(dāng)壩基面為水平時：

抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K為∑W——作用于壩基面以上的合力在垂直方向投影的代數(shù)和。∑P——作用于壩基面以上的合力在水平方向投影的代數(shù)和。U——作用于壩基面上的揚壓力。f——壩基面上的摩擦系數(shù)（壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)）。采用一般的摩擦試驗取得。2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1388（2）壩基面為傾斜時抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K為α——滑動面與水平面的夾角。注意揚壓力U應(yīng)垂直于所計算的滑動面。2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1389由上式看出：滑動面傾向上游時，對壩體抗滑穩(wěn)定有利；（微傾向上游對K有利）傾向下游時，sinα角由正變負，滑動力（分母）增大，抗滑力（分子）減小，對壩的穩(wěn)定不利。

2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1390二、重力壩沿壩基面抗滑穩(wěn)定分析常用的計算公式：摩擦公式和抗剪斷公式2、抗剪斷強度公式——認為壩體與壩基為膠結(jié)狀態(tài)?！朔ㄕJ為壩體與基巖膠結(jié)良好，滑動面上的阻滑力包括摩擦力和凝聚力?！苯油ㄟ^膠結(jié)面的抗剪斷試驗確定建基面抗剪斷強度的參數(shù)f′和c′。2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1391壩基面上的抗滑安全系數(shù)K′式中：

f′——壩基面上的抗剪斷摩擦系數(shù)；c′——壩基面上的抗剪斷凝聚力；A——壩基面上的面積；K′——按抗剪斷公式計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1392設(shè)計抗滑安全系數(shù)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K、K′設(shè)計要求值：2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/13932.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析三、壩基深層抗滑穩(wěn)定計算在很多情況下，重力壩的最危險滑動面往往不在壩身與地基的接觸面，而是在地基內(nèi)部。因為基巖內(nèi)經(jīng)常有各種形式的軟弱面存在，壩體將帶動一部分基巖沿這些軟弱面滑動，即所謂的深層滑動。2024/8/1394三、壩基深層抗滑穩(wěn)定計算計算時選擇幾個比較危險的滑動面進行試算，然后做出比較分析判斷。目前尚無成熟的方法：單斜面深層滑動的計算雙斜面深層滑動2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1395（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(yù)應(yīng)力（7）其它措施四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施除了增加壩體自重外，提高壩體抗滑穩(wěn)定的工程措施，主要圍繞著增加阻滑力、減少滑動力的原則，通過多方案技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最佳方案組合。常采用以下工程措施：2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1396四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施1.利用水重

當(dāng)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體的抗滑穩(wěn)定性。

但應(yīng)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(yīng)力，對壩體強度不利。2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/1397

四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施2.采用有利的開挖輪廓線開挖壩基時，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(dāng)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。2024/8/1398

四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施3.設(shè)置齒墻當(dāng)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的抗力。2024/8/1399四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施4.抽水降壓措施當(dāng)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。2024/8/13100四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施5.加固地基帷幕灌漿、固結(jié)灌漿以及斷層、軟弱夾層的處理等。2024/8/13101四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施5.加固地基帷幕灌漿、固結(jié)灌漿以及斷層、軟弱夾層的處理等。2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/13102四、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施6.其他措施橫縫灌漿：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。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。2.4.1重力壩抗滑穩(wěn)定分析2024/8/131032024/8/131042.4.2重力壩應(yīng)力分析一、重力壩應(yīng)力分析的目的和方法1.檢驗壩體在施工期和運用期是否滿足強度方面要求。2.確定壩體混凝土材料分區(qū)。3.為壩體的某些部位配置鋼筋提供依據(jù)。2024/8/131052.4.2重力壩應(yīng)力分析一、應(yīng)力分析的目的和方法2024/8/131062.4.2重力壩應(yīng)力分析二、材料力學(xué)法計算重力壩應(yīng)力（一）基本假定①壩體材料為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料。②視壩段為固結(jié)于地基上的懸臂梁，各壩段獨立工作，橫縫不傳力。③地基的變形對壩體應(yīng)力沒有影響。④水平截面上的垂直正應(yīng)力呈直線分布（平面假定）。2024/8/13107二、材料力學(xué)法計算重力壩應(yīng)力（二）計算單元、計算截面①計算單元：沿壩軸線方向，取單位壩寬為計算單元。（對溢流壩段，取一個壩段為計算單元。）②計算截面：在計算單元的橫剖面上，截取若干個控制性水平截面進行應(yīng)力計算。?一般選取壩基面、上下游折坡處、壩體削弱部位（廊道部位等）以及需要計算壩體應(yīng)力的部位。2024/8/13108二、材料力學(xué)法計算重力壩應(yīng)力作用力與應(yīng)力的正方向規(guī)定：如右圖所示。XY坐標系原點在下游壩面，X坐標軸指向上游，Y坐標軸向下為正；取水平外力以指向上游為正，鉛直外力以向下為正，力矩以逆時針方向為正；正應(yīng)力以壓為正（與彈力符號相反），剪應(yīng)力以微分體的拉伸對角線在一、三象限為正（與彈力符號相同）。為便于區(qū)別，上下游邊緣應(yīng)力分別用上標“′”和“″”加以標注。2024/8/13109計算規(guī)定：鉛直外力向下為正，水平外力向上游為正；力矩以逆時針方向為正；正應(yīng)力以壓力為正。2024/8/131102.4.2重力壩應(yīng)力分析二、材料力學(xué)法計算重力壩應(yīng)力1.壩體邊緣應(yīng)力計算在一般情況下，壩體的最大應(yīng)力和最小主應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面上下游邊緣，同時要計算壩體內(nèi)部應(yīng)力也需要以邊緣應(yīng)力作為邊界條件。因此，依據(jù)重力壩規(guī)范，應(yīng)該首先校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強度要求。2024/8/131112.4.2重力壩應(yīng)力分析二、材料力學(xué)法計算重力壩應(yīng)力1.壩體邊緣應(yīng)力計算（1）水平截面上的邊緣正應(yīng)力σy/、σy

//：（2）邊緣剪應(yīng)力：（3）鉛直截面上的邊緣應(yīng)力σx

/、σx

//

：（4）邊緣主應(yīng)力σ/、σ

//：（5）有揚壓力時邊緣應(yīng)力計算：2024/8/13112（1）水平截面上的正應(yīng)力ΣW——作用在計算截面以上全部荷載的鉛直分力總和。ΣM——作用在計算截面以上全部荷載對截面形心的力矩總和。T——計算截面沿上下游方向的寬度。2024/8/13113（1）水平截面上的正應(yīng)力----截面核心概念2024/8/13114（1）水平截面上的正應(yīng)力----截面核心概念水平截面寬度T的中間三分之一是“截面核心”。當(dāng)合力R作用線交于“截面核心”以內(nèi)時，上下游邊緣的垂直正應(yīng)力均為正值，即壓應(yīng)力；當(dāng)合力R作用線交于“截面核心”以外時，靠近交點一側(cè)的邊緣上垂直正應(yīng)力為壓應(yīng)力，遠離交點一側(cè)邊緣上的垂直正應(yīng)力為拉應(yīng)力。2024/8/13115（2）邊緣剪應(yīng)力τˊ

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