1、岩基上的重力坝,一、对坝的认识,1-非溢流重力坝； 2-溢流重力坝；3-横缝； 4-导墙； 5-闸门； 6-坝内排水管； 7-检修、排水廊道； 8-基础灌浆廊道； 9-防渗帷幕； 10-坝基排水孔,坝的剖面详图,坝的平面布置 坝的剖面位置,用混凝土或浆砌石筑成，坝轴线一般为直线，并有垂直于坝轴线方向的横缝将坝体分成若干段,重力坝定义：依靠自身的重量产生的抗滑力维持其稳定性的坝。 重力坝的基本剖面：呈三角形，上游面通常是垂直的或稍倾向上 游的三角形断面。 受力特点：主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的接触面上产生抗滑力来抵抗库水的推力，以达到稳定的要求。 受力简图：可以视作倒置的悬臂梁,二、重力坝
2、的工作原理,优点： 1、安全可靠。但剖面尺寸较大，能抵抗水的渗漏，洪水漫顶，地震或战争破坏的能力都比较强，因而失事率较低。 2、对地形、地质条件适应性强，坝体作用于地基面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低，低坝甚至可修建在土基上。 3、枢纽泄洪容易解决，便于枢纽布置；施工导流方便，便于 机械化施工。 4、结构作用明确，应力计算和稳定计 算比较简单。,三、重力坝的优点及缺点（特点）,缺点： 1、剖面尺寸大，水泥石料等用量多。 2、坝体应力较低，材料强能充分发挥。 3、扬压力影响大，对稳定不利。 4、砼体积大，温控要求较高。易产生温度裂缝,三、重力坝的优点及缺点（特点）,四、重力坝的荷载,
3、作用于得力坝的主要荷载有：自重；静水压力；扬压力；动水压力；冰压力；泥沙压力；浪压力；地震力；温度及其他荷载。,五、溢流重力坝的消能防冲设施,底流消能 （一）水流条件及消能措施。在坝趾下游设消力池，消力坎等。底流消能工作可靠，但是工程量大。,护坦结构 护坦的作用：保护河床不受高速水流的冲刷。 长度：底流式消能延伸致水跃末端，其他型式，也需在坝 趾下游设置护坦。 厚度：满足稳定要求。上游厚，下游薄（流速小，压力 大）。为防止护坦受基岩约束产生温度裂缝、在护坦内设 置温度伸缩缝，顺河向的缝与闸墩中心线对应，横向的缝 间距1015m，护坦底下设排水系统（降低扬压力），护坦 末端做成齿墙以防水流淘刷。
4、 材料：采用抗蚀耐磨砼。,挑流消能（适用于基岩比较坚固的高、中坝）,消能特点：将下游高速水流抛向空中，使水流扩散、掺气，然后 跌入下游河床水垫中，发生旋滚和摩擦，以消耗能量； 优点：简单、经济、工期短； 缺点：尾水活动比较大，雾化大，影响电站工作。 设计内容：鼻坎型式、反弧半径、鼻坎高程、挑射角度。,面流式消能,适用于中小型工程，水头低，下游水深大且变幅小。 消能特点:利用鼻坎将主流挑至水面，在鼻坎附近表面主流与 河床之间形成逆向旋滚。使高速水流与河床隔开，避免对坝趾 附近河床的冲刷，主流在水面逐渐扩散消能，反向旋滚也可消 除一部分能量。,优点:面流消能不需设护坦和其他加固措施。 缺点:高速水
5、流在表面、伴有强烈的波浪、绵延数里，影响电站运行及下游通航，易冲刷两岸。,消力戽,适用：尾水深、变幅小、无航运要求，下游河岸有一定抗冲能力。 特点：消力戽是以模型试验为基础研究成功的一种消能方式。它是 利用一个较大的反弧半径和挑角形成的戽斗、在一定尾水深度的作 用下，使从溢流坝下游的高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚， 并使出戽的高速水股在底部及尾水中均产生旋滚。,优点：工程量较消力池小，冲刷坑比挑流式浅，不存在雾化问题； 缺点：下游水面波动大，易冲刷岸坡，不利航运，戽面磨损率高，增大了维修费用。,六、重力坝深式泄水孔,重力坝泄水孔的进口淹没在水位以下较深处，故又称 深式泄水孔。 作用：预泄库
6、水，增大水库的调蓄能能力；放空水库，以便检修；排放淤泥，减少淤积；随时放水，以满足航运和灌溉的要求；施工导流。,工作条件： 孔内水流流速高，易产生负压，空蚀和振动； 闸门在水下，承受的压力大，检修困难。 型式及布置按水流条件分：有压的、无压的；按高程分：中孔、底孔；按布置层数分：单层、多层。,六、 重力坝深式泄水孔,1、有压泄水孔 工作闸门布置在出口，可以部分开启，出口低，利用的水头大，断 面尺寸较小。 缺点：闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力对坝体应力和防渗都 不利，常需钢板衬砌。进口处设置事故检修闸门、平常用来挡水。 2、无压泄水孔 工作闸门布置在进口，为形成无压水流，需在闸门后将断面顶部
7、升 高。（工作闸门前仍为有压段） 优点：闸门可以部分开启，明流段不用钢板衬砌，施工简便，干扰 少，有利于加快速度进度。 缺点：断面尺寸较大，削弱坝体。 国内重力坝多采用无压泄水孔。,六、 重力坝深式泄水孔,3、双层泄水孔 受闸门结构及启闭机的限制，深式泄水孔的断面面积不能太 大，为了增大泄流量，可将泄水孔做成双层的（或将泄水孔布 置在溢流坝段）。 注意的问题： 双层泄水时对下层泄水孔泄流能力的影响； 在尾部上、下层水流交汇处可能产生空蚀。 深式泄水孔：水流流速高，边界条件复杂，应十分重视体形设 计，如进口曲线，闸门槽的型式，渐变段、竖向连接等，并注 意施工质量。,七、坝体排水,为减小渗水对坝体
8、的不利影响，在靠近上游面处布设排水管。距上游面要求小 于坝前水深的1/101/12，使渗透坡降在允许范围内。管距23m。管径1525cm， 太小易堵塞。排水管与廊道连接多采用直通式，且多在上游侧（使廊道干燥）。,八、廊道系统,为满足施工和适用要求（如灌浆、排水、观测、检查、交通的 需要），须在坝体内设置各种廊道。这些廊道相互连通，构成廊 道系统。,九、碾压混凝土坝,碾压混凝土坝：利用高效振动碾分层碾压干贫性混凝土而筑成的 大坝 碾压混凝土最早用于水利工程是1961年我国台湾省石门坝的围堰 心墙。 到20世纪80年代进入正式筑坝阶段，1980年日本建成世界上第一 座坝高89米的岛地川碾压混凝土坝
9、。 自1986年建成第一座56.8m高的坑口碾压混凝土坝以后，我国碾压 混凝土坝建设进入高潮。 到2002年为止，在短短的十几年中，建设碾压混凝土坝40多座， 高度超过100m的9座，碾压混凝土拱坝8座。其中200米级高的龙滩重 力坝和132米高的沙牌拱坝在高度上、技术上均处于国际领先水平,一、碾压混凝土坝的特点,1施工工艺简单，施工速度快 通仓薄层浇筑，施工工作面大，可交错薄层连续上升，无需间歇养护 ； 最大日上升高度1.2m ；巴基斯坦的塔贝拉水电站采用碾压混凝土坝，浇筑强度达18000m3/d 2大量节约水泥，降低工程造价 普通混凝土坝中的单方水泥用量约为180280kg/m3，如新安江
10、大坝为180kg/m3，丹江口大坝高达270kg/m3。碾压混凝土坝中单方水泥用量仅为9050kg/m3 3简化温控措施，减少坝体纵缝 水泥用量较少，坝体采用薄层交替浇筑，表面散热条件良好，使坝体内部混凝土温度升幅大大降低 。日本岛地川坝的实测资料表明，坝内最大温升仅810。可以不采取专门的降温散热措施 4简化施工导流设施，节约临时工程费用 施工强度高、速度快 ；省略了施工围堰等设施 。 我国岩滩工程中的碾压混凝土围堰，曾多次通过洪水，堰顶最大过水深达2.2米。但仍能正常运用，对施工基本无不利影响。,二、碾压混凝土坝的构筑型式,1外包常态混凝土碾压混凝土坝（金包银） 坝体内部用干贫性碾压混凝土
11、填筑，上、下游和坝基面用23m厚的常态混凝土，形成一种包裹剖面型式，俗称金包银。 坝体按常规分横缝，采用切缝技术成缝，缝内止水和排水系统与常态混凝土坝相同，并放在常态混凝土层内,十、浆砌石重力坝 是用胶结材料和块石砌筑而成的。 其特点如下：就地取材；水泥用量少（比混凝土重力坝可节省50%左右），因而发热量低，可不采取温控措施，不设纵缝，可增加坝段宽度；不需立模，施工干扰少；施工技术易为群众掌握，便于组织人工进行施工。人工砌筑，施工质量难于控制；砌体孔隙率较大，需另设防渗设备。,十一、宽缝重力坝,（1）宽缝重力坝的特点 扬压力减小，抗滑稳定性相好 工程量节省约10%20%； 坝体混凝土的散热快；
12、 宽缝部位的模板用量大和宽缝倒坡部位的立模复杂； 分期导流不便。 （2）宽缝尺寸布置 坝体上游坡通常取n=0.150.35， 下游坡取m=0.50.7，在强度容许 条件下，可适当加大缝宽比，放缓 上游坡。,十二、空腹重力坝,在坝内沿坝轴线方向开设连续的大尺寸空腔时称空腹重力坝； 较实体重力坝可节省20%30% 空腔部位不用清基，可减少坝基开挖量； 空腔有利于坝体混凝土散热； 腔内可布置水电站厂房，这时空腔底部需设置底板。 空腹重力坝的主要缺点是：腹拱（腹孔顶部的拱）设计及腹拱施工复杂，有倒悬模板，钢筋用量较多。,十三、支墩坝概述,支墩坝是由一系列顺水流方向的支墩和支承在墩子上 1、支墩坝的类型 按挡水面板的型式，支墩坝可分为平板坝、连拱坝和大头坝,万家寨水电站鸟瞰图,朱庄水库砌石重力坝,
