重力坝
主要依靠自重维持稳定的坝,依靠坝与地基表面的摩擦力来阻止水平力所引起的坝体滑动。坝体剖面接近三角形,大多用混凝土建造,也可用浆砌块石筑成。
重力坝按作用分类
非溢流重力坝:坝顶不溢流的重力坝。
溢流重力坝:是通过顶部宣泄洪水的重力坝。
重力坝的工作特点
优点:(1)断面尺寸大,抵抗渗漏、漫顶破坏的能力强,在各种坝型中失事率最低(2)对地形地质条件适应性强(3)泄流问题容易解决(相对拱坝和土石坝)(4)施工导流容易解决(相对土石坝,可坝身过流)(5)体积大便于机械化施工(6)结构作用明确
缺点:(1)体积大,材料强度不能充分利用(2)底部扬压力大,对稳定不利(扬压力垂直向上,减弱自重的作用,影响稳定)(3)体积大,水化热不易散发,温控要求高(内外温差大,易开裂)
重力坝设计要求
在任何一个截面上必须满足抗滑稳定要求;坝内各点均应满足强度要求。
空腹重力坝
在重力坝坝体内沿坝轴线方向布置大型纵向空腹的坝。
宽缝重力坝
将实体重力坝每个坝段的横缝中间部分扩宽成为空腔的重力坝。
硬壳坝
在砌石(或堆石)支承体表面修建混凝土(或浆砌石)溢流面的溢流坝。
重力坝的荷载
自重(包括建筑物及其附属设备的重量);水压力(包括静水压力、动水压力、浪压力和扬压力等);冰压力(包括静压力和动压力);土压力(包括主动土压力、被动土压力及淤积在坝前的泥沙压力);地震力(包括地震引起的建筑物惯性力和水的激荡力);
温度变化等。
淤沙压力
挡水建筑物前由于河流泥沙淤积而在淤积厚度范围内作用于坝面的一种土压力。
扬压力
上、下游水位差在水工建筑物及其地基内形成渗流对建筑物底面或其他截面施加的垂直指向该截面的水压力。
浪压力
由于风的作用,在水库内形成波浪,它给闸坝等挡水建筑物直接施加浪压力。
荷载
作用在建筑物上的力或具有与力有等效作用的各项影响因素(如温度、湿度、冻胀等)。
荷载组合
将可能作用在建筑物上的所有荷载按出现的时间(机率)是否相同进行分组,然后将各组荷载分别作用在所设计的建筑物上,研究建筑物的稳定和强度,并给以不同的安全系数。这种分组的方法即为荷载组合。
封拱温度
拱坝系分块浇筑,经充分冷却,当坝体温度逐渐降至相对稳定值时,进行封拱灌浆,形成整体,在封拱时的坝体温度称作封拱温度。
温升
坝体温度高于封拱温度。温升对坝肩稳定不利,对应力有利。
温降
坝体温度低于封拱温度。温降对坝肩稳定有利,对应力不利。
坝肩
坝体与两岸岩体的接触部位。
重力坝的基本剖面
指坝体在自重、库水压力和扬压力三个主要荷载作用下,满足稳定和应力要求并使其剖面最小的三角形剖面。
溢流重力坝的实用剖面
溢流坝剖面既要满足坝体稳定和强度要求,又要满足水力学要求。常用剖面其上游面尽量与非溢流坝一致,下游面可和非溢流坝不一致,溢流堰顶为一特定曲面。
重力坝的两种失稳破坏形式
(a)沿软弱面深层滑动(b)倾倒破坏
抗滑稳定安全系数
抗滑稳定安全系数=抗滑力/滑动力
抗剪强度公式
K=阻滑力/滑动力
应力验算
因混凝土抗压强度远高于抗拉强度,一般不允许出现拉应力。混凝土重力坝应按承载能力极限状态验算坝趾和坝体选定截面下游端点的抗压强度,按正常使用极限状态验算满库时坝体上游面拉应力和空库时的下游面拉应力。
坝踵
坝底的上游端部位。
坝趾
坝底的下游端部位。
压应力
指抵抗物体有压缩趋势的应力。
拉应力
材料受到的外力称为外载荷,材料内部产生的反作用力称为应力。
混凝土
简称为“砼”,是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通俗来说,混凝土由水泥、砂、石子及水经拌和、硬化而成。
混凝土的强度
采用符号C与立方体抗压强度标准值(以N/mm2; 或 MPa计)表示。
混凝土的耐久性
抗渗性、抗冻性、抗磨性、抗侵蚀性。
龄期
从混凝土中加入水时开始计算达到的天数。
混凝土标号
重力坝常用C10、C15、C20、C25等级别,标号后面的数字表示该等级混凝土的抗压强度(单位 Mpa,兆帕),如C10 表示可承受10 Mpa的压力( 1兆帕=10.2千克/平方厘米)。
分缝
为适应施工期砼的浇筑能力和温度控制以及防止地基可能产生不均匀沉陷而引起裂缝,因而要分缝。
横缝
垂直于坝轴线的缝,属于永久缝,需设止水。
纵缝
平行于坝轴线的缝,属于临时缝,需要灌浆处理。
施工缝
是水平缝属于临时缝,灌浆处理。
廊道系统
为满足帷幕灌浆、排水、监测、交通、检查维修要求,要在坝体内设置廊道。坝内廊道可沿纵向、横向及竖向布置,并互相连通,构成廊道系统,各种廊道相互结合,力求多用。
坝体防渗
重力坝通过横缝止水,提高坝体上游面混凝土标号等措施,组成大坝的完整的防渗阻水系统。
坝体排水
为减少渗水对坝体的影响,降低坝体中的渗透压力,在靠近上游坝面处应设置排水管,将坝体渗水由排水管排入廊道,再由廊道汇集于集水井,用水泵排到下游。
灌浆
亦称注浆,它是将某种浆液,一般是具有流动性、凝固后具有胶结力的浆液,注入到地层或结构物的裂隙、空隙或孔洞内,以提高其整体性和密实性,改善其力学和抗渗性能的一种工程手段。
基础灌浆
灌浆材料在压力作用下注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中,达到增加承载能力、防止渗漏及提高构筑物整体性能等效果的流体材料。
帷幕灌浆
将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙,形成连续的阻水帷幕,以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。
固结灌浆
指对破碎的或不连续的岩体灌入水泥浆,使其形成整体,加强岩石的各项力学指标及抗渗性等。
岩基
巨大的岩体(一般大于100km^2,甚至可超过数万km^2)。岩基几乎都是由酸性和中性岩浆构成的,像花岗岩,闪长岩。
边坡系数
以其底宽度B与其高度H之比表示:m=B/H。也称放坡系数。
前堵后排
即在上游布置防渗帷幕,在下游进行排水。
碾压混凝土重力坝
碾压混凝土重力坝是二十世纪八十年代以来发展较快的一种新的筑坝技术,其是把土石坝施工中的碾压技术应用于混凝土坝,采用自卸汽车或皮带输送机将干硬性混凝土运到仓面,以推土机平仓,分层填筑,振动压实成坝。
碾压混凝土坝材料
采用少灰超干硬性混凝土经碾压密实凝结而成,在材料和工艺上做了重大改进。(普通混凝土坝要振捣密实,不能机械碾压)
碾压混凝土分类
低胶凝材料碾压混凝土;中胶凝材料低掺粉煤灰碾压混凝土;高胶凝材料高掺粉煤灰碾压混凝土
水化热
物质与水发生反应生成水化物的过程中所放出或吸收的热量。
振捣器
利用激振装置产生振动,并将振动传给混凝土,使其密实的设备。
通仓薄层浇筑
浇筑大坝混凝土时,坝段内不设纵缝,只按水平分层进行整坝段混凝土浇筑的方法。
坝身背管
这种引水管道的布置形式曾在拱坝枢纽中采用,这种布置形式为考虑在进水高程以下部分坝体采用碾压混凝土施工,在埋管部分仍采用常态混凝土。
坝基卧管
将电站引水管置于坝基部分常态混凝土垫层内,其顶部以上采用碾压混凝土施工。