第三章 岩基上的重力坝幻灯片.ppt

第三章岩基上的重力坝 3 1概述 一 重力坝的工作原理及特点 1 工作原理 主要依靠坝体自重产生的抗滑力满足稳定要求 依靠坝体自重产生的压应力来抵消水压力产生的拉应力 2 基本剖面 三角形 3 材料 混凝土 浆砌石 4 布置 直线 折线 拱形 分段 5 结构型式 类似于以地基为固端的悬臂梁 因为重力坝常沿坝轴线用横缝分成独立工作的若干坝段 3 1概述 四川大渡河上龚嘴水电站 3 1概述 6 重力坝的分类按结构形式分类 实体重力坝 宽缝重力坝 空腹重力坝按是否溢流分类 溢流重力坝 非溢流重力坝按筑坝材料分类 混凝土重力坝 浆砌石重力坝按施工方法 浇筑 常态砼重力坝 碾压 碾压砼重力坝 按坝高分类 高坝 大于70m 中坝 30 70m 低坝 低于30m 3 1概述 新安江大坝 3 1概述 三门峡大坝 3 1概述 丹江口大坝 3 1概述 三峡大坝 大朝山水电站 澜沧江 115m 遵义乌江渡水电站拱型重力坝 3 1概述 7 重力坝的优点对地形 Topography 地质 Geology 条件的适应性强 沙砾石地基上也能够修建高度不大的重力坝 对地基的要求比拱坝低 但比土石坝高 枢纽泄洪 flood releasing 问题容易解决 重力坝可以做成溢流坝 坝内不同高度可设泄水孔 不需另设溢洪道或泄水隧洞 布置紧凑 便于施工导流 constructiondiversion 在施工期可以利用坝体导流 不需另设导流洞 3 1概述 安全可靠 剖面大且应力低 筑坝材料强度高 耐久性好 抵抗洪水漫顶 渗漏 地震和战争破坏的能力都比较强 根据统计 在各种坝型中 重力坝的失事率是较低的 施工方便 大体积混凝土 可采用机械化施工 放样 立模 浇筑都比较方便 补强 维护和扩建也比较方便 结构作用明确 重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段 各坝段独立工作 结构作用明确 稳定和应力计算都比较简单 可采用块石筑坝 用浆砌石本身做材料筑坝 也可在混凝土加入块石 以节省水泥 3 1概述 8 重力坝的缺点剖面尺寸大 材料用量多 因为稳定靠重力 中低型重力坝的应力较低 混凝土材料的强度不能充分发挥 坝体与地基的接触面大 扬压力大 对稳定不利 坝体体积大 温度应力严重 需采取温控措施 3 1概述 剖面设计 可参照已建工程 稳定分析 分析沿地基面和地基内软弱面的抗滑稳定安全度 应力分析 分析坝体应力是否满足材料强度要求 构造设计 坝体细部设计 如廊道系统 防渗系统 排水系统 地基处理 地基防渗 排水 覆盖层 断层及软弱夹层的处理 泄洪设计 泄洪方式 能力及消能措施等设计 监测设计 埋设观测探头等 三 重力坝的设计内容 三 重力坝的建设情况 19世纪以前采用浆砌石 19世纪后期才开始采用砼 20世纪以前采用材料力学和弹性力学理论和方法 19世纪末期才考虑扬压力的影响 采用排水 防渗措施 20世纪采用开始设横 纵缝 采用施工温度控制 20世纪60年代才逐步形成现代筑坝技术 3 1概述 历史上最早的挡水坝 公元前2900年古埃及在尼罗河上造的高15m 顶长240的挡水坝 靠自重维持稳定 3 1概述 20世纪重力坝的发展进入20世纪后 筑坝材料由浆砌毛石 块石发展到混凝土 1962年瑞士建成了世界上最高的大狄克桑斯重力坝 坝高达285m 20世纪60年代开始 由于土石坝建设的迅速发展 使重力坝在坝工建设中所占的比重有所下降 入20世纪80年代 碾压混凝土技术开始运用于重力坝建设 使重力坝所占比重又有所回升 3 1概述 我国重力坝的发展从1949 1985年 在已建成的坝高30m以上的113座混凝土坝中 重力坝达58座 占总数的51 50年代 新安江 古田一级60年代 丹江口 刘家峡 三门峡70年代 黄龙滩 龚嘴重力坝80年代 乌江渡 潘家口90年代 万家寨 三峡目前我国在建或拟建的重力坝 龙滩重力坝 216m 向家坝重力坝 161m 大岗山重力坝 175m 金安桥重力坝 156m 等 世界上最高的混凝土重力坝 20世纪90年代修建的 位于瑞士的大狄克逊坝 285m 我国最高的实体重力坝 位于湖北省长江的三峡大坝 181m 最高的碾压混凝土重力坝 位于广西红水河的龙滩碾压混凝土重力坝 一期192m 最终220m 国内坝高100m以上的典型混凝土重力坝 见左表 国内外著名的重力坝 3 2重力坝的荷载及其组合 一 作用与载荷作用 指外界环境对水工建筑物的影响 荷载 在结构分析时 如果开始即可用一个明确的外力来代表外界环境的影响 此作用 外力 称为荷载 作用的分类永久作用 如自重 土压力可变作用 如水荷载 温度作用偶然作用 如地震作用 校核洪水 3 2重力坝的荷载及其组合 重力坝的荷载组成 自重 包括固定设备 水压力 包括动水和静水压力 扬压力 浪压力 泥沙压力 冰压力 土压力 地震作用 温度作用 风作用 一 自重根据大坝的体积和材料容重计算坝内较大的孔洞体积应扣除坝上的永久固定设备重量应计入沿坝基面滑动 仅计算坝体重量 沿深层滑动 需计入滑体内岩体重 用有限元法计算时 应计入地基初始应力的影响 常用材料的容重混凝土 浆砌石 浆砌条石 3 2重力坝的荷载及其组合 3 2重力坝的荷载及其组合 二 静水压力 V 压力体的体积 3 2重力坝的荷载及其组合 溢流堰ab段 bc段水压力也很小 都可以忽略不计 只计算反弧段cd上的动水压力 根据动量方程 可得单宽反弧段上的动水压力分量为 三 动水压力 3 2重力坝的荷载及其组合 四 扬压力 扬压力 上浮力 渗流压力 有防渗排水时坝基面的扬压力分布 3 2重力坝的荷载及其组合 排水管幕处的折减系数为 坝体内扬压力坝体混凝土具有一定的渗透性 特别是施工缝结合不好时 防渗层 3 5m 排水管 减小扬压力的措施 设帷幕 设排水 3 2重力坝的荷载及其组合 设有抽排设施的实体重力坝坝底扬压力分布图 1 扬压力折减系数 2 残余扬压力折减系数 3 2重力坝的荷载及其组合 五 波浪压力 官厅水库公式 峡谷水库 波浪三要素 3 2重力坝的荷载及其组合 官厅水库公式的适用条件 波高的计算 3 2重力坝的荷载及其组合 波的分类深水波 浅水波 破碎波 浪压力计算深水波 浅水波 3 2重力坝的荷载及其组合 六 土压力及泥沙压力土压力 主动 被动 静止土压力泥沙压力 七 冰压力和冰冻作用静冰压力 动冰压力 冰冻作用 3 2重力坝的荷载及其组合 八 温度作用温度应力 混凝土温度变化会产生膨胀或收缩 当变形受到约束时 产生温度应力 温度作用效应 结构由于温度作用而产生的应力 位移 变形等 热量来源 气温 日照 水温 水泥水化热 对重力坝施工期进行适当温控 运用期设置永久性横缝 则温度荷载不列为主要荷载 十 地震作用地震惯性力甲等设防 采用动力法乙 丙等设防 采用动力法或拟静力法设计烈度小于8度 且坝高 70m 采用静力法对于设计烈度为8 9度的1 2级建筑物 需同时计入水平 竖向地震作用 3 2重力坝的荷载及其组合 水平向地震惯性力代表值 水平向设计地震加速度代表值 地震作用效应折减系数 取0 25 集中在质点i的重力作用标准值 质点i的动态分布系数 竖向地震惯性力计算同水平地震惯性力 约为水平向的三分之二同时计入水平 竖向地震惯性力时 竖向地震惯性力应乘以遇合系数0 5 地震动水压力重力坝铅直面上沿高度分布的地震动水压强 单位宽度上的总地震动水压力作用点位于水面以下0 54H1坝面倾斜的情况作用方向 垂直于坝面 上下游作用方向一致地震动土压力 3 2重力坝的荷载及其组合 分布系数 坝前水深 二 荷载组合 荷载性质分类 基本荷载 自重 坝体及固定设备 正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力 正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力 泥沙压力 正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力 冰压力 土压力 设计洪水位时的动水压力 其他出现机会较多的荷载 3 2重力坝的荷载及其组合 3 2重力坝的荷载及其组合 特殊荷载 校核洪水位时的静水压力 校核洪水位时的扬压力 校核洪水位时的浪压力 校核洪水位时的动水压力 地震荷载 其他出现机会很少的荷载 荷载组合 基本组合 正常或设计状况同时出现的基本荷载的组合特殊组合 校核或非常状况同时出现的基本荷载再加上一种或几种特殊荷载的组合 混凝土重力坝设计规范 水口规范 规定的组合情况见表3 3 3 2重力坝的荷载及其组合 作用在坝体上的荷载 除自重外 有一定的变化范围应根据不同载荷出现的机率 组合成不同的设计情况 然后用不同的安全系数进行核算 以妥善解决安全和经济的矛盾 3 3重力坝的抗滑稳定分析 重力坝失稳破坏的类型 示意图 沿抗剪能力不足的薄弱层面滑动 滑移破坏 刚体极限平衡法 沿建基面滑动深层滑动坝踵及以下岩体受拉开裂 坝趾受压破碎产生的倾倒滑移破坏 强度不足破坏 有限元法 重力坝稳定分析目的及意义重力坝稳定分析的计算方法沿建基面的抗滑稳定分析坝基深层抗滑稳定分析提高抗滑稳定性的工程措施 3 3重力坝的抗滑稳定分析 抗滑稳定分析是重力坝设计中的一项重要内容 目的 核算重力坝在各种可能荷载组合下的稳定安全度 建筑物设计基本原则 安全性与经济性 重力坝设计基本原则 保持稳定 抗滑稳定 应力不超过材料强度 主要是坝体不出现拉应力 剖面最小 3 3重力坝的抗滑稳定分析 沿坝基面滑动失稳过程 坝踵胶结面出现微裂松弛区 坝趾胶结面出现局部剪切屈服 屈服范围向上游延伸 整体滑动失稳 抗滑稳定分析内容 验算坝体沿坝基面的抗滑稳定安全度验算整体沿深层软弱结构面抗滑稳定的安全度 3 3重力坝的抗滑稳定分析 重力坝稳定分析的计算方法 1 刚体极限平衡法 规范使用 重点讲解 刚体极限平衡法 就是坝体 岩体或大坝与坝体组成的滑裂体看成刚体 不考虑滑裂体本身和滑裂体之间变形的影响 也不考虑滑裂面上应力分布情况 仅考虑滑裂面上的合力 正压力 重力 而忽略力矩的作用效应 2 数值方法 有限元法 块体元法 流形元法等 该方法还没有设计控制标准 3 模型试验法 计算时 计算方法 参数 标准 要配套 3 3重力坝的抗滑稳定分析 目前在进行抗滑稳定分析时 设计部门使用的规范主要是 SL319 2005 混凝土重力坝设计规范 安全系数法 DL5108 1999 混凝土重力坝设计规范 分项系数极限状况法 抗滑稳定问题分类 按平面问题分析 各坝段独立受力 河床坝段一般作为平面问题处理 按空间问题分析 当河床坝段坝基内断层多条相互切割交错构成空间滑动体时 地形陡峻的岸坡坝段 3 3重力坝的抗滑稳定分析 一 沿坝基面抗滑稳定分析 1抗剪强度公式 只接触 不胶结 接触面水平时 抗剪强度公式和抗剪断公式 接触面倾斜时 f的取值对工程量的影响很大 新安江f减少0 01 砼增加2万方 3 3重力坝的抗滑稳定分析 2抗剪断公式 3参数选取 参照表3 5 4安全系数的选取 参照表3 4 3 3重力坝的抗滑稳定分析 抗剪断强度 是指在任一法向应力下 横切结构面剪切破坏时岩体能抵抗的最大剪应力 抗剪强度 是指在任一法向应力下 岩体沿已有破裂面剪切破坏时的最大应力 3 3重力坝的抗滑稳定分析 例题 某重力坝基本剖面尺寸如图 其余参数如下 混凝土容重 抗剪断强度参数 最小稳定安全系数 请按抗剪断公式验算设计洪水情况下该坝段沿坝基面的稳定性 两种公式的优缺点两种公式的适用性坝基内不存在软弱面时 采用抗剪断公式对中型工程中的中 低坝 可按抗剪强度公式计算重力坝抗滑稳定计算方法的发展趋势确定性向非确定性理论发展 采用可靠度理论设计由抗剪强度 抗剪断公式向极限状态设计法发展极限状态分项系数设计法 混凝土重力坝设计规范 电力行业 3 3重力坝的抗滑稳定分析 二 深层抗滑稳定分析 深层滑动 图 查明缺陷 确定失稳边界 产状 测定抗剪断强度参数选择计算方法和安全系数选择加固措施深层抗滑稳定分析方法刚体极限平衡法 概念清楚 计算方便 不能考虑变形有限元法 可以算出应力场 位移场和破坏 发展情况地质力学模型实验 3 3重力坝的抗滑稳定分析 3 3重力坝的抗滑稳定分析 刚体极限平衡法1单斜面深层抗滑稳定分析将坝体与软弱面以上坝基当做一个整体进行计算 计算方法与坝基面抗滑稳定分析一样 当滑动面贯穿时 宜用抗剪强度公式 ks 1 05 1 3 当滑动面未贯穿时 宜用抗剪断公式 k s 2 5 3 5 2双斜面深层抗滑稳定分析 计算原理 图 计算方法分区计算法 剩余推力法 被动抗力法 等安全系数法整体计算法 3 3重力坝的抗滑稳定分析 剩余推力法 被动抗力法 等安全系数法 等安全系数法更为合理 中间力的作用方向 取 0 偏于安全 取tan f Ks 根据有限元计算分析 3 3重力坝的抗滑稳定分析 整体计算法 求解的困难在于如何获得反力R1 R2 3 3重力坝的抗滑稳定分析 3 3重力坝的抗滑稳定分析 3 3重力坝的抗滑稳定分析 二 有限元法安全系数法应力代数和比值法超载系数法 超载倍数即为安全系数强度折减法 强度折减系数即为安全系数限制位移值法 控制夹层两侧岩体相对位移在一定范围 三 岸坡坝段抗滑稳定分析 岸坡坝段失稳的特点 坝基是倾向河床的斜面或折面 有向下游和河床滑动的双重趋势 稳定性不如河床坝段 3 3重力坝的抗滑稳定分析 四 提高重力坝抗滑稳定的工程措施 利用水重 将上游面做成倾斜面以利用水重 坡度不宜过缓 否则会产生拉应力 3 3重力坝的抗滑稳定分析 利用有利的开挖轮廓线 坝基面倾向上游 降低坝踵高程 倾向上游的锯齿 3 3重力坝的抗滑稳定分析 设置齿墙齿墙阻断软弱面 改变滑动面位置 增加抗滑力 3 3重力坝的抗滑稳定分析 充分发挥抗力体的作用 滑动面由abc a b c 抽水措施 抽去坝底渗透水 减少浮托力 抽水体内浮托力明显低于下游 不抽水的扬压力 排水廊道内水位明显低于下游水位 抽水后的扬压力 3 3重力坝的抗滑稳定分析 加固地基帷幕灌浆以减少坝基渗透能力固结灌浆以增加坝基强度和整体性断层处理以减少坝基软弱结构面 3 3重力坝的抗滑稳定分析 横缝灌浆将局部或全部横缝灌浆 增加坝体的整体稳定性 横缝灌浆 3 3重力坝的抗滑稳定分析 预加应力措施 上游面设置预应力锚索 预应力改变了合力方向 施加的预应力 3 3重力坝的抗滑稳定分析 扁千斤顶 抗力墩 锚定钢筋 五 坝基抗滑稳定分析的发展刚体极限平衡法适用于完全由剪切滑动引起的失稳问题分析 当滑动失稳由强度不足而被压碎或拉裂引起时 需采用非线性有限元法考虑变形与滑动的耦合作用 重力坝的抗滑稳定是保证大坝安全的一个重要条件 常常成为保证大坝安全的控制性因素 极限平衡法核算抗滑稳定时不能地基内及滑动面的应力与位移分布 求解时引入许多假定 对于某些具有特殊地质条件的复杂工程 可能因为忽略了某些控制性因素而得出不符合实际的结果 这种情况下 需要引入非线性有限元方法 3 3重力坝的抗滑稳定分析 问题以经验为基础 计算方法可靠 但理论研究不透 滑动破坏沿人们事先假定的方向进行 计算方法依据刚体极限平衡法 规范 混凝土重力坝设计规范 DL5109 1999 SL319 2005 分别采用极限状态设计法和单一安全系数法 设计时要对号入座 方向 可靠度理论 破坏机理的研究 断裂力学理论的研究与应用 3 3重力坝的抗滑稳定分析 可靠度理论的研究与应用 基于随机变量的统计与分析 用结构的失效概率或可靠度来度量坝体的抗滑稳定安全度 使得抗滑稳定计算具有明确的综合安全度概念 破坏机理的研究 应用数值与模型试验的方法 通过研究大坝与地基的应力与变形发展过程 研究其破坏失稳发展的全过程 进一步揭示其破坏失稳的机制 断裂力学理论的研究与应用 以大坝及地基中存在薄弱面或微裂缝为研究对象研究其扩展 连通以至导致大坝失稳的过程 3 3重力坝的抗滑稳定分析 作业 重力坝失稳破坏型式有哪几种 稳定验算有哪些公式 它们的主要区别在哪里 提高重力坝稳定性的工程措施有哪些 推导出被动抗力法的安全系数公式 推导出重力坝上游面的剪应力公式 给出过程 3 3重力坝的抗滑稳定分析 向家坝重力坝有限元模型 向家坝重力坝剪应力分布 向家坝重力坝变形图 地质力学模型试验 应力分析的目的 强度校核 砼标号分区 配筋分析应力分析的过程一 应力分析方法 重力坝应力分析方法总体上分理论计算和模型试验两类模型试验法光测法 电测法 地质力学模型等 可进行应力 温度场 动力分析等 材料力学法应用最广 最简单 是重力坝规范规定采用的方法 不考虑地基的影响 下1 3坝计算误差较大 但实践证明 中低坝可保证工程安全 3 4重力坝的应力分析 3 4重力坝的应力分析 弹性理论的解析法仅使用于边界简单的情况 较少应用 弹性理论的差分法对复杂边界的适应性差 没有有限元法普遍 弹性理论的有限元法可很好处理几何 材料 外力等复杂边界和条件 是一种综合能力很强的计算方法 用得很普遍 二 材料力学法 坝体为均质 各向同性的连续弹性体 视坝段为固结于地基上的悬臂梁 坝段独立工作 地基变形不影响坝体应力 横缝不传力 坝体水平截面上的正应力按直线分布 基本假定 3 4重力坝的应力分析 二 计算单元 计算截面 1 计算单元 沿坝轴线方向 取单位坝宽为计算单元 对溢流坝段 取一个坝段为计算单元 2 计算截面 在计算单元的横剖面上 截取若干个控制性水平截面进行应力计算 一般选取坝基面 上下游折坡处 坝体削弱部位 廊道部位等 以及需要计算坝体应力的部位 3 4重力坝的应力分析 最大最小应力均出现在坝面 首先应校核边缘应力 边缘应力计算 不计扬压力 竖向正应力 水平截面上的正应力 剪应力 上游 下游 水平正应力 竖向截面上的正应力 上游 下游 主应力 上游 下游 内部应力计算 略 3 4重力坝的应力分析 对于刚建成的或刚开始蓄水的坝 在坝体内或坝基中尚未形成稳定渗流场时 若要考虑坝踵和坝趾的应力状态 可不计入扬压力 计入扬压力的边缘应力计算 当水库正常蓄水且运行较长时间后 形成稳定渗流场 需考虑扬压力作用 计算方法 将扬压力看做外荷载 计算过程 计算包括扬压力的 W和 M yu yd 采用前述方法 计算主应力 剪应力 3 48 50 计算时需考虑不计扬压力和计扬压力两种情况 均需满足规定要求 3 4重力坝的应力分析 坝基面的铅直应力sy 强度指标 3 4重力坝的应力分析 SL319 2005 混凝土重力坝设计规范 DL5108 1999 混凝土重力坝设计规范 1 基于材料力学法的应力控制标准 坝体应力 混凝土安全系数 3 4重力坝的应力分析 四 有限元法 有限元法的弹性分析1基本原理结构离散化几何方程应力应变关系式 本构方程 虚功原理得到单元支配方程总体平衡方程组求解方程组 3 4重力坝的应力分析 3 4重力坝的应力分析 3 4重力坝的应力分析 3 4重力坝的应力分析 2计算应用步骤 划分网格 输入信息 计算 整理成果 二 有限元法的非线性分析主要用途 接触问题 安全度 抗滑稳定分析 坝踵断裂问题 三 有限元法的应力控制标准 1 坝基上游面计扬压力时 拉应力区宽度宜小于坝底宽度的0 07倍 垂直拉应力分布宽度 坝底面宽度 或坝踵至帷幕中心线的距离 2 坝体上游面计扬压力时 拉应力区宽度宜小于计算截面宽度的0 07倍或计算截面上游面至排水孔 管 中心线的距离 3 4重力坝的应力分析 四 各种因素对应力的影响 地基变形模量对坝体应力的影响 坝体混凝土分区对坝体应力的影响 纵缝对坝体应力的影响 分期施工对坝体应力的影响 温度变化及施工过程对坝体应力的影响 主要有五种因素的影响 3 4重力坝的应力分析 混凝土和岩体均为透水性材料 坝体及坝基会形成稳定的渗流场 分析坝体应力时 应加入水流渗流体积力 常假定岩体内渗流体遵循达西定律 一般采用有限元法计算分析 3 5重力坝的渗流分析 一 稳定渗流场的计算 渗流基本方程和定解条件 达西定律的平面问题的基本方程 平面问题的定解条件 图 3 5重力坝的渗流分析 二 用有限元法求解水头H 根据单元剖分和有限元原理可获得方程矩阵 K H F H 有限元法计算出来的渗流场 等势线 3 5重力坝的渗流分析 二 渗流场体积力的计算 节点渗透压力 3 5重力坝的渗流分析 单元渗透压力及其分布 逆时针编号 逆时针方法记忆 计算实例 3 5重力坝的渗流分析 一 坝体温度变化 坝体温度变化过程分三个阶段 图 第一阶段 上升期第二阶段 降温期第三阶段 稳定期 温差 Tr 15 25 Trmax 36 因外界气温低于Tmax 体内降温慢 表面降温快 图 体表随气温而变化 体内降到多年平均气温 图 3 6重力坝的温度应力 温度控制和裂缝防止 二 施工期的温度应力 1地基约束引起的应力 入仓温度Tj 最高温度Tj Tr 稳定温度Td总温降 T Tj Tr Td 混凝土收缩受限产生水平拉应力 无地基约束时变形 有地基约束时收缩变形 3 6重力坝的温度应力 温度控制和裂缝防止 2内外温差引起的应力 内外温差由内外降温速度快慢引起 表面降温快收缩受拉 内部降温慢而受压表面拉应力超过抗力强度时出现表面裂缝 3 6重力坝的温度应力 温度控制和裂缝防止 内部受压外部受拉 三 重力坝的温度裂缝和防止措施 1裂缝的分类 贯穿性裂缝 表面裂缝 横向贯穿性裂缝 导致渗漏和渗透侵蚀性破坏 图 纵向贯穿性裂缝 损坏坝的整体性水平向贯穿性裂缝 降低坝的抗剪强度 2温度控制的目的 防止因砼温升过高 内外温差过大 气温骤降产生的各种温度裂缝 为做好接缝灌浆 满足结构受力要求 提高施工工效等提供依据 3 6重力坝的温度应力 温度控制和裂缝防止 3温度控制标准 地基容许温差 T Tmax Td Tab3 9的值 上 下层容许温差 新旧浇筑的上下层砼各l 4范围内平均温差 15 20 内外容许温差 坝心与坝面的容许温差 与基础容许温差相当 20 25 3 6重力坝的温度应力 温度控制和裂缝防止 地基容许温差 T 4温度控制措施 降低砼的入仓温度Tj预冷骨料 加冰 隔热保温 只能降低Tj Tr 无法改变Td 降低砼的水化热温升Tr采用低热水泥 冷却水初期冷却 减少浇筑高度以增加散热面 添加掺和料减少水泥 加强砼表面的养护表面加覆盖物 浇水等养护 夏季防热 冬季御寒 3 6重力坝的温度应力 温度控制和裂缝防止 四 稳定温度场与温度应力的有限元计算 选学内容 3 6重力坝的温度应力 温度控制和裂缝防止 作业 重力坝应力分析的目的是什么 目前应力分析的方法有哪几种 材料力学法的假定是什么 如何用材料力学法计算坝体的边缘应力 满足稳定和强度要求 工程量小 运用方便 便于施工 一 剖面设计原则 安全要求 经济要求 3 7重力坝的剖面设计 适用性和可行性要求 二 基本剖面 基本剖面 定义 指坝体在自重 上游静水压力 库水位与坝顶平 和扬压力三项主荷载作用下 满足稳定和强度要求的工程量最小的三角形 3 7重力坝的剖面设计 1 n 1 m 特殊情况 f c较大时 主要受坝踵不受拉应力控制 则上游面可做成铅直或倒坡 但倒坡不易施工且在空库时坝趾易受拉 f c较小时 主要受抗滑稳定控制 则上游面可做成斜坡以利用水重 但不宜过斜 以免坝踵受拉 工程经验 上游n 0 0 2 铅直或折坡 下游坡率m 0 6 0 8底宽B 0 7 0 9 H 3 7重力坝的剖面设计 三 实用剖面 1坝顶宽度 3 7重力坝的剖面设计 取坝高的8 10 且b 2mb满足交通 运行管理 设备安全等要求 基本剖面虽然经济 但不实用 尖顶不便于施工 运行管理 交通 未考虑超高 不便于布置闸门 拦污栅 3坝顶 或防浪墙顶 高程ZT的确定 计算值一般取整 3 7重力坝的剖面设计 2坝顶高程 坝顶超高 ZT 上游面铅直 适用于坝基f c较大 剖面由应力控制 或坝体布设泄排水管道 上游面上直下斜 既便于设置进口控制设备 也可增加水重以利稳定 最常用 上游面斜向上游 适用于坝基f c较小的情况 3 7重力坝的剖面设计 常用剖面形态 一 重力坝剖面设计原则 据 水利水电工程结构可靠度设计统一标准 1994 和 混凝土重力坝设计规范 DL5108 1999 规定采用概率极限状态设计原则 以分项系数极限状态设计表达式进行结构计算 3 8重力坝极限状态设计法 极限状态的内容 3 8重力坝极限状态设计法 重力坝剖面设计的原则 各基本变量均应作为随机变量 以现行规范规定的计算方法为基础建立极限状态方程 同时满足抗滑稳定 坝趾抗压承载能力极限状态和坝踵应力约束的正常使用极限状态 持久状况需考虑承载能力和正常使用两种极限状态 短暂状况和偶然状况只考虑承载能力极限状态 一 承载能力极限状态 设计状况系数 结构系数 结构重要性系数 抗滑稳定极限状态作用效应函数 抗滑稳定极限状态抗力函数 抗滑稳定极限状态设计式 3 8重力坝极限状态设计法 二 极限状态设计表达式 坝趾抗压强度极限状态作用效应函数 计入扬压力情况 坝趾抗压强度极限状态抗力函数 坝趾抗压强度极限状态设计式 承载能力极限状态的各参数应以设计值代入计算式 3 8重力坝极限状态设计法 二 正常使用极限状态 基本表达式 坝踵正常使用极限状态作用效应函数 坝踵正常使用极限状态设计式 正常使用极限状态的各参数应以标准值代入计算式 即设计状况系数 作用分项系数 材料分项系数等均为1 3 8重力坝极限状态设计法 三 实例分析 B 63 75 3 8重力坝极限状态设计法 抗剪断参数f 的计算 0 84 3 8重力坝极限状态设计法 0 2 抗剪强度c 的计算 3 8重力坝极限状态设计法 对数正态概率函数 砼抗压强度的计算 扬压力折减系数的计算 3 8重力坝极限状态设计法 波浪压力计算 泥沙压力的计算 3 8重力坝极限状态设计法 自重计算 任何状况 水重计算 3 8重力坝极限状态设计法 扬压力计算 56 55 85 40 8 17 89 42 7 17 8 85 34 17 3 8重力坝极限状态设计法 垂向合力 W计算 3 8重力坝极限状态设计法 力矩计算 水重和沙重力矩 承载持久 自重力矩 任何工况 水和泥沙推力力矩 承载持久 扬压力力矩 承载持久 波浪推力力矩 承载持久 承载能力极限状态验算 基本组合抗滑稳定 偶然组合抗滑稳定 基本组合坝趾抗压强度 偶然组合坝趾抗压强度 正常运用极限状态验算 基本组合坝踵拉应力要求 3 8重力坝极限状态设计法 课后作业 1 以P79图3 46为题进行重力坝可靠度设计验算 2 要求计算各个工况和各种极限状态的作用力 3 计算说明必须给出计算步骤和细节 包括计算公式和计算图形 4 给出是否满足设计要求的结论 5 以计算说明书的形式于10天后完成并提交 6 必需是手写的 3 8重力坝极限状态设计法 一 抗震计算 计算内容抗震强度计算抗震稳定计算计算原则荷载内容地震惯性力水平向地震动水压力地震动土压力不考虑对扬压力 泥沙压力以及竖向动水压力的影响 3 9重力坝的抗震设计 二 坝体强度及抗滑稳定分析 承载能力极限状态计算式 应力迭加 正常应力与地震应力可分别计算 然后迭加 砼抗压强度 地震作用验算时可适当提高Ra 但需 30 拉应力 容许出现瞬时拉应力 但仅校核地震引起的拉应力 且其安全系数 2 5 结构重要性系数1 1 甲乙级 1 0 丙级 0 9 丁级 设计状况系数取0 85 永久作用分项系数 永久作用标准值 可变作用分项系数 可变作用标准值 地震作用分项系数 地震作用代表值 几何参数标准值 结构系数抗压1 9抗拉0 85抗滑0 6 3 9重力坝的抗震设计 三 抗震工程措施 1 震后损害位置 坝顶和断面突变处易出现裂缝 原有裂缝易扩展延伸 孔口及廊道附近易开裂 接缝止水易破坏 3 9重力坝的抗震设计 2工程措施 作好地基处理 加强施工质量控制和养护 防止出现早期裂缝 重量 刚度 地形 地质条件等突变部位设缝 增加坝顶强度 刚度以及布筋 孔口 廊道附近布筋 坝后设置检修桥 3 9重力坝的抗震设计 3 10泄水重力坝 泄水重力坝 挡水 泄水合二为一 泄水方式 坝顶溢流 坝身泄水孔 任务 泄洪 输水 排沙 放空 导流 一泄水重力坝设计要点稳定验算 强度验算 位置选择泄水方式 表面溢流式 深水泄流式泄量分配堰顶型式及高程孔口大小及位置 二 溢流重力坝 溢流重力坝的工作特点 功能 将规划库容不能容纳的洪水经由坝顶泄向下游 以满足防洪和大坝安全要求 要求 水流平顺 不产生负压和振动 避免发生空蚀 保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷 下泄水流不产生折冲水流等 不影响其他建筑正常运行 有灵活控制下泄水流的设备 足够的孔口尺寸 良好的孔形 较高的流量系数 3 10泄水重力坝 孔口设计 孔口设计的步骤洪水标准孔口形式 开敞溢流式 大孔口溢流式4 孔口尺寸 单宽流量 单孔宽度和孔数 堰顶高程 影响因素 实例计算5 闸门和启闭机 闸门 启闭机6 闸墩和工作桥7 横缝的布置 3 10泄水重力坝 泄水重力坝设计中的高速水力学问题 1空化和空蚀2掺气3水流脉动4冲击波 断面突变引起 第七章溢洪道讲 3 10泄水重力坝 溢流面体形设计 设计要求体形组成顶部曲线段设计 开敞溢流式 大孔口溢流式反弧段设计中间直线段设计剖面设计 3 10泄水重力坝 消能防冲设计 消能工的设计原则和型式底流消能挑流消能面流消能消力戽消能新型消能工多种消能方式联合消能下游折冲水流及防护措施 3 10泄水重力坝 四种消能方式对比 三 坝身泄水孔 坝身泄水孔的作用和特点 作用预泄库水 增强调蓄能力放空检修排沙减淤调节下泄流量以满足通航 灌溉需要施工导流 3 10泄水重力坝 坝身泄水孔的特点孔口全部淹没 随时可放水孔内流速高 易发生负压 空蚀 振动等检修困难闸门承压大 启闭力较大门体结构止水 启闭设备复杂 造价高 3 10泄水重力坝 坝身泄水孔的类型及布置 主要型式有压泄水孔无压泄水孔双层泄水孔 3 10泄水重力坝 三 进口曲线 进口曲线的要求减少局部水头损失 提高泄水能力控制负压 防止空蚀 实例 进口曲线方程 3 10泄水重力坝 四 闸门与门槽 常采用平面闸门和弧形闸门 较小的孔可用阀门 水流扩散收缩易产生负压和空蚀 宽深比W d 1 6 1 8 常规门槽 收缩型门槽 收缩型门槽 错距 0 05 0 08 W 圆角半径r 0 1d 下游边墙坡率1 8 1 12 3 10泄水重力坝 五 孔身 有压泄水孔 多用矩形断面 过流小时常用圆形断面 孔身需布筋和衬砌 无压泄水孔 常用矩形断面 孔顶需高出水面30 50 h0 最大流量时的无掺气水深 门后孔底曲线可用射流水舌曲线设计 图 3 10泄水重力坝 y 六 渐变段 闸门处需做成矩形断面 即进口或出口为矩形 如孔身为圆形 则需渐变 目的 使水流平顺过渡 防止负压和空蚀 3 10泄水重力坝 七 竖向连接 变底坡处需竖曲线连接对于有压泄水孔 采用圆弧连接 R 5d对于无压泄水孔 采用抛物线连接 x 15 5y0 5 3 10泄水重力坝 八 平压管和通气管 平压管布置在检修闸门和工作闸门之间 用以在检修闸门提起前冲水平压 减小启门力 进口工作闸门提起后 后面的空气被水流带走而形成负压 需于工作闸门后设通气管充气 平压管 通气管 3 10泄水重力坝 九 泄水孔的应力分析 应力状态较复杂 属三维应力状态 常采用三维有限元和结构模型试验确定 3 10泄水重力坝 3 11重力坝的地基处理 除少数较低的溢流重力坝可建在土基上 重力坝一般均需建在岩基上 1974年统计 重力坝失事有40 是地基问题 重力坝地基处理的主要任务 防渗 提高岩基的强度和整体性 一 坝基的开挖和清理 坝基开挖的深度 依据 综合考虑坝体应力 地基强度和完整性 地基处理效果及工期 经费等 开挖深度 应根据大坝的工程等级 坝高和基岩条件确定2005规范要求 H 100m的坝需建在新鲜 微风化至弱风化下部岩基上 H 50 100m的坝可建在微风化至弱风化中部岩基上 H 50m时 可建在弱风化中部至上部岩基上 两岸较高时 岸坡坝段的地基处理可比河床坝段适当放宽 3 11重力坝的地基处理 坝基开挖和清理的注意事项 尽可能清除坝基面附近的缓倾角软弱夹层 基岩面尽量挖成略向上游倾斜 以增强坝体稳定性 坝基面避免较大的突变 以免应力集中 避免放大炮 以免造成新裂隙及原有裂隙的扩展和延伸 开挖的最后0 5 1 0m 应采用小药量 对于易风化的页岩 泥岩等 浇砼前应留保护层 岸坡坝段沿轴向可挖成台阶状 确保坝体侧向稳定 浇筑砼前 需清理松动岩块 打去尖角 封堵钻孔 3 11重力坝的地基处理 岸坡坝段的开挖 台阶开挖 3 11重力坝的地基处理 需接触灌浆 二 坝基的固结灌浆 固结灌浆的目的 在坝基的较大范围内钻孔 进行浅层低压灌浆 增强基岩的整体性和强度 降低地基的透水性 固结灌浆的布置位置应力较大的坝踵和坝趾裂隙发育和破碎带范围内 固结灌浆的布置方式平面上呈梅花状或方格状孔距 10 20m开始 逐渐加密到3 4m孔深 一般5 8m 帷幕上游区8 15m 孔向 一般铅直 也可垂直主要裂隙面 但倾斜不能太大灌浆压力 0 2 0 4MPa Fig3 81 3 11重力坝的地基处理 三 帷幕灌浆 帷幕灌浆的目的降低坝底渗透压力 防止坝基产生管涌 减少坝基渗流量 帷幕灌浆的材料 水泥浆 化学灌浆 帷幕灌浆的位置坝轴线的上游面区域 自河床向河岸延伸 Fig3 77 河床坝段由灌浆廊道钻孔灌浆 岸坡坝段可从坝顶钻孔灌浆 Fig3 75 3 11重力坝的地基处理 帷幕灌浆 在靠近上游坝基布设一排或几排钻孔 利用高压灌浆填塞基岩内的裂缝和孔隙等渗水通道 在基岩中形成一道相对密实的阻水帷幕 3 11重力坝的地基处理 帷幕灌浆的深度应根据基岩的透水性 坝体承受的水头和降低坝基渗透压力的要求来确定 透水层不厚时 深入相对不透水层3 5m 否则通常要求0 3 0 7倍坝高 相对不透水层由单位吸水率鉴别 w 单位吸水率 1m长的钻孔在0 1Mpa压力作用下 1分钟内的吸水量 单位 公升 分米 高坝 w 0 01 中坝 w 0 01 0 03 低坝 w 0 03 0 05 帷幕灌浆的厚度满足抗渗稳定要求 即J J容许 Tab3 16 灌浆能达到的厚度与钻孔排数有关 Fig3 83 灌浆排数 高坝2排 中 低坝1排 地质差者可增加孔距 排距要求 Fig3 83 帷幕灌浆的时机和压力必须在砼浇筑到一定厚度才能帷幕灌浆 即 浇混凝土坝块压重 固结灌浆 帷幕灌浆 灌浆压力 表层段 1 0 1 5倍坝前静水头 但 基岩强度孔底段 2 0 3 0倍坝前静水头 但 基岩强度 3 11重力坝的地基处理 四 坝基排水 坝基排水目的 进一步降低扬压力 排水孔幕位置 设在帷幕下游不小于2m处 Fig3 84 排水孔幕方向 倾向下游 与帷幕成10 15 Fig3 84 排水孔孔距 2 3m 排水孔孔径 150 200mm 排水孔钻设时机 预埋钢管 在帷幕灌浆完成后钻孔 排水途径 排水孔幕 排水廊道排水沟 集水井 坝体外 Fig3 85 高坝排水措施 还应另设抽排水降压措施 Fig3 85 3 11重力坝的地基处理 五 不良地质的处理 1断层破碎带的处理 断层的影响易产生不均匀沉降 引起坝体应力不均而开裂连通坝体 增大渗流压力 甚至产生管涌危及大坝安全 处理方法陡倾角顺流走向断层 顶部设砼塞 Fig3 79a 陡倾角横流走向断层 选址应避免 无法避免则加大砼塞 Fig3 79b 缓倾角顺流走向断层 浅者清除 深者形成顶赛 斜塞 水平塞骨架缓倾角横流走向断层 选址应避免 3 11重力坝的地基处理 2软弱夹层的处理 软弱夹层的影响 软弱夹层较薄 遇水易泥化 软化 使坝基抗剪强度降低 影响坝体抗滑稳定性 处理方法 浅埋夹层 明挖换基 即挖去夹层回填砼 深埋夹层 砼齿墙 砼塞 抗滑桩 锚索 图 3 11重力坝的地基处理 溶洞的影响 岩溶地区存在的溶洞 漏斗 溶槽 暗河等降低地基的承载能力 处理方法 选址应尽量避免开挖回填 适用于浅层溶洞帷幕灌浆 适用于深层小规模溶洞洞挖回填 适用于深层大规模溶洞 3溶洞的处理 3 11重力坝的地基处理 工程实例 乌江渡水电站 1970 1982年 坝高165m 岩溶问题严重 一 混凝土 强度 常用砼的强度等级为C10 C15 C60共11个等级 一 混凝土的性能 3 12重力坝的材料和构造 抗渗性 用抗渗等级表示 表3 16 抗冻性 指混凝土在饱和状态下 经多次冻融循环而不破坏 也不严重降低强度的性能 以抗冻标号表示 表3 17 抗冲刷性 抗侵蚀性 主要指砼承受水中化学物质侵蚀的性能 抗裂性 主要指砼承受温度变化致裂的性能 混凝土的耐久性 定义 混凝土抵抗环境介质作用 并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性 3 12重力坝的材料和构造 二 混凝土的材料 水泥 常采用中热水泥 大坝水泥 如矿渣水泥 掺和料可改善砼的抗渗与和易性 节约水泥用量 常采用粉煤灰 外加剂 常有加气剂 塑化剂 减水剂等 可减少水泥用量 改善和易性 有利抗渗 抗冻 粗骨料 主要指d 0 5 15cm的砾石 卵石和碎石 细骨料 主要指d 0 5cm的砂 水 不含酸 碱等有害物质 3 12重力坝的材料和构造 二 坝体混凝土分区 j2 分区的目的坝体各部位的工作条件不同 对砼各种性能要求各不同 为了节约和合理利用水泥 常将坝体砼分区 各区可采用不同标号的砼 坝体砼的分区 图3 82 坝体砼各区对砼性能的要求 表3 17 3 12重力坝的材料和构造 注意 分区数尽量少 以利施工 相邻区的强度标号相差不宜超过两级 以免引起应力重分布或产生裂缝 分区的厚度 一般不得小于2 3m 目的满足施工要求 砼浇筑能力 温度控制等 防止温度应力产生裂缝 防止不均匀沉降产生裂缝 坝体分缝类型按作用 温度缝 又称伸缩缝 沉陷缝和施工缝 按使用期限 永久缝和临时缝 按走向 横缝 纵缝 温度缝和沉陷缝多为永久缝 施工缝多为临时缝 三 重力坝的分缝 分块 3 12重力坝的材料和构造 横缝的作用 将坝体分成若干独立工作的坝段 可减少温度应力 适应地基不均匀变形和满足施工要求 永久性横缝缝宽1 2cm 不灌浆 不设键槽 夏天挤紧 冬天张开 需设止水 Fig 一 横缝 3 12重力坝的材料和构造 临时性横缝建成后缝内灌浆形成整体 设键槽 有利于增强整体性 刚度 抗震性能 临时性横缝常在下述情况下设置 对狭窄河谷 经过比较 做成整体式重力坝 可适当发挥两侧山体的支撑作用 确实比较经济时 为保证岸坡坝段的稳定 需将各坝段或靠近岸坡的坝段联成整体时 座落在软弱破碎带上的各坝段 需联成整体增加坝体刚度时 3 12重力坝的材料和构造 二 纵缝 沿坝轴线布置 属临时缝 布设纵缝的目的适应砼的浇筑能力减少施工期的温度应力 坝块的连接 待温度降到稳定温度时再进行接缝灌浆 纵缝的分类 Fig3 91 铅直纵缝 15 30 要灌浆 不宜过多斜缝 沿主应力方向 可不灌浆 不宜贯通错缝 不需灌浆 整体性差 纵缝的构造缝距 键槽 灌浆压力 灌浆系统 3 12重力坝的材料和构造 三 水平施工缝 水平施工缝的目的适应砼的浇筑能力减少施工期的温度应力 施工要求每层厚1 5 4m上层浇筑时间间隔3 7天纵缝两侧相邻坝块水平施工缝不设在同一高程上层浇筑前需将缝面处理干净并铺设2 3cm厚的水泥砂浆 如处理不好会成为坝体内的薄弱面 影响坝的强度 整体性和防渗性 3 12重力坝的材料和构造 四 坝体排水 减少渗水对坝体的不利影响 需靠上游面坝体内设排水管幕 坝体排水的布设方法 3 12重力坝的材料和构造 1 10 1 12 H并 2m管距2 3m管径15 25cm 五 廊道系统 3 12重力坝的材料和构造 布设目的 满足灌浆 排水 观测 检查 交通等要求 3 12重力坝的材料和构造 3 12重力坝的材料和构造 六 坝顶 防浪墙高1 2m 悬臂结构 桥梁结构 3 12重力坝的材料和构造 1 非溢流坝 工作闸门 检修闸门 平面闸门 门式启闭机 卷扬机 闸墩 交通桥 交通桥 便桥 工作桥 卷扬机 门式启闭机 交通桥 工作闸门 弧形闸门 2 溢流坝坝 3 12重力坝的材料和构造 一 概述 碾压混凝土 是一种干硬性贫水泥的混凝土 使用硅酸盐水泥 火山灰质掺和料 水 外加剂 砂和分级控制的粗骨料拌制成无塌落度的干硬性混凝土 采用与土石坝施工相同的运输及铺筑设备 用振动碾分层压实 图 3 13碾压混凝土重力坝 重力坝的主要缺点 扬压力大 材料强度不能充分利用 坝体体积大 水泥用量多 水化热高 散热条件差 碾压混凝土坝的特点 坝既具有混凝土坝强度高 防渗性能好 坝身可溢流等特点 又具有土石坝施工程序简单 快速 经济 可使用大型通用机械的优点 3 13碾压混凝土重力坝 碾压砼重力坝的发展1980年日本建成90m高的岛地川碾压砼坝 1982年美国建成52m高的柳溪碾压砼坝 1986年我国建成56 8m高的福建坑口碾压砼坝 我国目前已建和在建的有32座 其中龙滩216m 碾压砼的优点 工程程序简单 施工速度快 胶凝材料用量少 水热化温升大大降低 简化了温度控制程序 不设纵缝 节省了模板和接缝灌浆的费用 可使用大型通用机械设备 提高砼的运输和浇筑工效 降低工程造价 3 13碾压混凝土重力坝 二 碾压砼重力坝的设计 剖面设计 结构计算与常态混凝土坝相同抗剪断强度参数材料胶凝材料用量远少于常态砼 粉煤灰占胶凝材料的30 60 骨料d 80mm 且级配良好 以防止骨料分离水胶比0 45 0 7 外加剂占胶凝材料的0 25 稠度作为施工控制指标 振动密实时间VC 15 20s 3 13碾压混凝土重力坝 砼分区碾压砼坝体没有一个统一的分区模式日本采用 金包银 式 RCD 碾压砼于体内 四周常态砼作防渗 保护 垫层 Fig3 96a 全碾压混凝土坝 RCC 美国柳溪坝采用钢筋砼预制模板 全剖面采用碾压砼 Fig3 96b 福建坑口坝 坝底 上游面 下游面 溢流面不尽相同 Fig3 96c 我国已建坝高超过100米的2座坝 岩滩 水口 是部分坝段采用碾压混凝土 另外3座高104至128米的坝 江垭 大朝山 棉花滩 均为全断面的碾压混凝土 3 13碾压混凝土重力坝 坝体防渗坝体上游面浇筑常态砼作防渗体富胶凝材料碾压砼作防渗层 设在距上游面3m附近其它材料作防渗层 如喷涂合成橡胶薄膜 沥青砂浆 3 13碾压混凝土重力坝 坝体排水碾压砼重力坝一般均需设排水排水管可设在上游常态砼内 也可设在碾压砼内 排水管可用预留砂柱然后清除或采用拔管造孔 3 13碾压混凝土重力坝 坝体分缝通仓浇筑 不设纵缝横缝可比常态砼少 3 13碾压混凝土重力坝 坝内廊道廊道可比常态砼坝少 中低坝可只设坝基灌浆 排水廊道 100m以内高坝可设两层廊道 满足灌浆 排水和交通需要 廊道用砼预制件拼装而成 温度控制碾压砼虽有利于温度控制 但其水化热增温过程缓慢且高温持续时间长 坝体不设纵缝等 仍需要采用温度控制措施 减少水泥用量 选用低热水泥 合理确定混合料掺量 预冷却冰屑代替部分拌和水合理安排施工 3 13碾压混凝土重力坝 一 浆砌石重力坝 浆砌石重力坝的发展公元前883年我国浙江大溪河建成长140m 高27m的溢流坝 它山堰 目前我国最高的是河北朱庄水库重力坝 高95m 目前世界最高的是印度纳加琼纳萨格坝 高125m 浆砌石重力坝的优点 就地取材 节约水泥 水化热温升低 可不进行温度控制 不设纵缝 坝段长 节省模板 减少脚手架 模料用量少 减少了施工干扰 施工技术容易掌握 施工安排灵活 缺少机械时可人工砌筑 3 14其他形式重力坝 浆砌石重力坝的缺点 人工砌筑的质量易不均 石料的修整和砌筑难以机械化 需大量人力 砌体防