《岩基上的重力坝》ppt课件

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1、第二章岩基上的重力坝第一节概述一、重力坝的工作原理及特点岩基上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。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。重力坝典型布置参见三门峡水电站鸟瞰图、万家寨水电站鸟瞰图、朱庄水库砌石重力坝。重力坝的优点及缺点：优点：1、安全可靠。但剖面尺寸较大，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。4、施工方便，便于机械化

2、施工。5、结构作用明确，应力计算和稳定计算比较简单。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、扬压力大，对稳定不利。4、砼体积大，温控要求较高。第二节重力坝的荷载及组合作用于得力坝的主要荷载有：①自重；②静水压力；③扬压力；④动水压力；⑤冰压力；⑥泥沙压力；⑦浪压力；⑧地震力；⑨温度及其他荷载。一、自重坝体自重由坝体体积和材料的容重算出。初步设计时可取砼γc=24KN/m3，施工详图阶段由现场砼试验决定，当计算深层滑动时，还应考虑岩体的自重。二、静水压力作用在坝面上的静水压力可按静水力学原理计算，分为水平及垂直力分别进行计算。水平力：P1=(1/2)rH

3、12P4=(1/2)rH22垂直力：P2=(1/2)rnH12P3=(1/2)rmH22三、扬压力1、坝底扬压力，形成原因：①上下游水位差；②砼、岩石都是透水材料。由于基岩节理裂隙很不规则，难以求出坝底扬压力的准确分布，故通常加定扬压力从坝踵到坝趾成直线变化。α为扬压力折减系数与岩体的性质和构造，帷幕深度和厚度，灌浆的质量，排水孔的直径、间距、深度等有关。规范规定：河床坝段α=0.2-0.3岸坡坝段α=0.3-0.42、坝身扬压力（见下右图）。坝身排水管折减系数α3=0.15-0.3四、动水压力在溢流面上作用有动水压力，坝顶曲线和下游面直线段上的动水压力很小，可忽略不计。只计算反弧段上的动水

4、压力。计算时假定水流为匀速流，流速为V，如果忽略水重W，侧面水压力F1和F2，则可以直接由动量议程求出作用于整个反弧上的水压力水平分量。PH=rqV(Cosa2-Cosa1)/g垂直分量：取V1≈V2Pv=rqV（Sinф1+Sinф2）/g五、冰压力1、静冰压力2、动冰压力六、泥沙压力水库蓄水后，入库水流挟带泥沙，逐年淤积在坝前，对坝面产生泥沙压力。淤积高程，根据河流的挟沙量和规定的淤积年限进行估算，年限可取50-100年。按土力学公式计算，参照一般经验取数据Pn=γnhntg2(45°-Φx/2)Pn—--泥沙对上游坝面压力强度hn—--计算点以上淤沙厚度七、浪压力浪压力与风速和水库吹程

5、有关。中等高度以上的重力坝，浪压力在荷载中所占比重较小，通常忽略。重力压上游面多为铅直（或接近铅直），当波浪推进到坝前。由于坝面的反射作用产生驻波，波高为4Ll，而波长保持不变。具体公式见书八、地震荷载根据《水工建筑物抗震设计规范》地震惯性力和地震动水压力的计算，一般采用“拟静力法”，对高度大于150m的坝，宜进行动力分析。九、荷载组合作用在坝上的荷载，按其性质分为基本和特殊两种组合。1、基本荷载：（1）坝体及设备自重（2）正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力（3）对应于（2）的扬压力（4）泥沙压力（5）相应的浪压力（6）冰压力（7）土压力（8）相应于设计洪水位时的动水压力（9）其他出现机会较

6、多的荷载2、特殊荷载（频率低，作用时间短）（10）校核洪水位（11）相应的扬压力（12）相应的浪压力（13）相应的动水压力（14）地震荷载（15）其他出现机会较少的荷载第三节重力坝的稳定分析重力坝主要依靠自身重力维持稳定。因此抗滑稳定分析是设计中的重要课题。重力坝可能沿坝基平面滑动，也可能沿地在中缓倾角断层或软弱夹层滑动。按照目前的设计方法，高度H小于100m的重力坝，控制剖面尺寸常常的稳定而不是应力。目前的计算公式大都是半径验性的，因为影响因素很多。Ks=f(∑W-U)/∑Pb、滑动面倾向上游时：Ks=[f(∑WCosβ-U+∑PSinβ)]/(∑PSinβ+∑WCosβ)公式评价：本公式

7、不考虑凝聚力，偏于安全，凝聚力作为安全储备，所以规定的安全系数较低。（二）抗剪断公式假定：认为砼与基岩接触良好，直接采用接触面上的抗剪断参数f′和c′。公式：Ks″＝[f’(∑W-U)+C”A]/∑P安全系数Ks″,设计规范规定：不分等级基本荷载组合：采用3.0特殊荷载组合：（1）采用2.5；（2）采用不小于2.3。二、深层抗滑稳定分析深层滑动：地基内往往存在着较弱夹层或缓倾角断层，坝体档水后，有可能沿这些薄