岩基上的重力坝

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)rH12P4=(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、浪压力力浪压力与风风速和水库库吹程有关关。中等高高度以上的的重力坝，，浪压力在在荷载中所所占比重较较小，通常常忽略。重力压上游游面多为铅铅直（或接接近铅直）），当波浪浪推进到坝坝前。由于于坝面的反反射作用产产生驻波，，波高为4Ll，而波长保持持不变。具体公式见见书八、地震荷荷载根据《水工工建筑物抗抗震设计规规范》地震震惯性力和和地震动水水压力的计计算，一般般采用“拟拟静力法””，对高度度大于150m的坝坝，宜进行行动力分析析。九、荷载组组合作用在坝上上的荷载，，按其性质质分为基本本和特殊两两种组合。。1、基本荷荷载：（1）坝体体及设备自自重（2）正常常蓄水位或或设计洪水水位时的静静水压力（3）对应应于（2））的扬压力力（4）泥沙沙压力（5）相应应的浪压力力（6）冰压压力（7）土压压力（8）相应应于设计洪洪水位时的的动水压力力（9）其他他出现机会会较多的荷荷载2、特殊荷荷载（频率率低，作用用时间短））（10）校校核洪水位位（11）相相应的扬压压力（12）相相应的浪压压力（13）相相应的动水水压力（14）地地震荷载（15）其其他出现机机会较少的的荷载第三节重重力坝的的稳定分析析重力坝主要要依靠自身身重力维持持稳定。因因此抗滑稳稳定分析是是设计中的的重要课题题。重力坝可能能沿坝基平平面滑动，，也可能沿沿地在中缓缓倾角断层层或软弱夹夹层滑动。。按照目前的的设计方法法，高度H小于100m的重重力坝，控控制剖面尺尺寸常常的的稳定而不不是应力。。目前的计算算公式大都都是半径验验性的，因因为影响因因素很多。。Ks=f(∑W-U)/∑Pb、滑动面面倾向上游游时：Ks=[f(∑∑WCosβ-U+∑PSinβ)]/(∑PSinβ+∑WCosβ)公式评价：：本公式不不考虑凝聚聚力，偏于于安全，凝凝聚力作为为安全储备备，所以规规定的安全全系数较低低。（二）抗剪剪断公式假定：认为为砼与基岩岩接触良好好，直接采采用接触面面上的抗剪剪断参数f′和c′′。公式：Ks″＝[f’(∑W-U)+C”A]/∑P安全系数Ks″,设设计规范规规定：不分分等级基本荷载组组合：采用用3.0特殊荷载组组合：（1）采用2.5；（（2）采用用不小于2.3。二、深层抗抗滑稳定分分析深层滑动：：地基内往往往存在着较较弱夹层或或缓倾角断断层，坝体体档水后，，有可能沿沿这些薄弱弱面产生滑滑动，就叫叫做深层滑滑动。目前尚无成成熟的方法法：（1）单斜斜面深层滑滑动的计算算（2）双斜斜面深层滑滑动（图见见下页）三、岸坡坝坝段的稳定定分析坝体在自重重的作用下下有沿岸坡坡下滑的趋趋势，加上上坝体上游游面的水压压力，构成成三维受力力。四、提高坝坝体抗滑稳稳定性的工工程措施（1）利用用水重（2）将坝坝基开挖成成倾向上游游的斜面（3）在坝坝踵下设齿齿墙（4）抽水水措施（5）加固固地基（6）利用用预应力第四节重重力坝的的应力分析析目的：1、为了检检验大坝在在施工期和和运用期是是否满足强强度要求；；2、为解决决设计和施施工中的某某些问题，，如砼分区区，某些部部位的配筋筋等提供依依据。应力分析的的过程：1、进行荷荷载计算及及荷载组合合2、选择合合适的方法法进行应力力计算3、检验大大坝各部位位的应力是是否满足强强度要求一、应力分分析方法综综述（1）模形形试验方法法（2）材料料力学方法法（3）弹性性理论的解解析方法（4）弹弹性理论论的差分分方法（5）弹弹性理论论的有限限单元法法二、材料料力学方方法（一）基基本假定定1、坝体体砼为均均质，连连续各向向同性的的弹性材材料。2、取单单宽坝体体作为固固结在地地基上的的悬臂梁梁计算，，且不受受两侧坝坝体的影影响。3、水平平断面上上的垂直直正应力力σy是直线分分布。（二）边边缘应力力的计算算1、水平平截面上上的正应应力σyu、σσyd。。2、剪应应力τu和τd。坝体应力力计算图图3、水平平正应力力σxu和σxd。4、主应应力σ1u，σ2u和σ1d，σ2d。（三）内内部应力力的计算算1、坝内内水平截截面上的的正应力力σy假定和σσy在水平截截面上直直线分布布。2、坝体体内剪应应力τ。。3、坝内内水平正正应力σσx。4、坝内内主应力力σ1和σ2。5、考虑虑扬压力力时的计计算方法法。（四）强强度指标标用材料力力学分析析坝体应应力时，，重力坝坝设计规规范规定定的强度度指标。。1、坝基基面的σσy应符合下下列要求求（1）运运用期：：在各种种荷载组组合下（（地震荷荷载除外外）（2）施施工期2、坝体体应力要要求（1）运运用期（2）施施工期三、各种种因素对对坝体应应力的影影响坝体应力力的实际际分布情情况比较较复杂，，受很多多因素影影响。1、地基基变形模模量对坝坝体应力力的影响响（如图图）2、地基基变形弹弹模对坝坝体应力力的影响响3、坝体体异弹模模对坝体体应力的的影响4、纵缝缝对坝体体应力的的影响5、分期期施工对对坝体应应力的影影响(见见下图)6、坝踵踵断裂对对坝体应应力的影影响第六节重重力坝坝的剖面面及优化化设计一、设计计原则1、满足足稳定和和强度要要求2、工程程量少3、便于于施工4、运用用方便二、基本本剖面因为作用用于上游游面的水水压力呈呈三角形形分布,所以重重力坝面面是三角角形。当a>90时，，即上游游面为倒倒坡。库库空时，，三角形形重心可可能超过过底边三三分点在在下游面面产生拉拉应力，，而且倒倒坡不便便施工。。当a<90时，，利用水水重帮助助稳定。。但角度度太小时时，库满满时合力力可能超超过底边边三分点点（偏下下游）在在上游面面产生拉拉应力。。上游面面坡度越越缓，第第一主应应力越易易成为拉拉应力，，故a角角不宜太太小。规律：1）施工工运用方方便多做做成a=902）f较较低时，，为满足足稳定，，减小a角，利利用水重重3）工程程经验m=0.6—0.8（（下游坡坡）n=0——0.2（上游游坡）三、实用用剖面根据运用用和交通通要求，，坝顶应应有足够够的宽度度，无特特殊要求求，坝顶顶宽=8-10%坝高高，但不不得小于于2米，，如有运运用和交交通要求求，应满满足这些些要求。。坝顶高于于水库水水位的高高度△h计算：：△h=hl+hz+hc坝顶高度度=设计计洪水位位+△h四、大坝坝优化设设计即在给定定荷载条条件下采采用最经经济、最最合理的的设计（一）优优化设计计方法分分类1、传统统重复设设计法2、准则则法3、数学学法求解：①①直接最最优法：：（试验验最优法法）直接接对目标标函数进进行比较较，以逐逐步达到到最优；；②间接接最优法法：（分分析最优优法）把把研究对对象用数数学方程程描述，，运用数数学解析析法求其其最优解解。（二）结结构优化化设计包包括的内内容：１、规定定描述坝坝体体形形的设计计参数２、建立立目标函函数３、确定定约束条条件４、选择择求解方方法第七节重重力坝坝的温度度控制及及裂缝的的防治一、坝体体温度的的变化情情况二、施工工期的温温度应力力（一）地地基约束束引起的的应力（二）内内部温差差引起的的应力三、重力力坝的温温度裂缝缝及防治治措施（一）控控制浇筑筑块的温温度和湿湿度（二）提提高浇筑筑的质量量和抗裂裂性能（三）设置横横纵缝第八节重力力坝的地基处处理重力坝失事有有40%是因因为地基问题题造成的。地基处理主要要包含两个方方面的工作：：一是防渗，，二是提高基基岩强度。一．坝基的开开挖与清理目的：使坝体体坐落在稳定定坚固的地基基上。规范规定：>70m的高高坝，必须建建在新鲜、微微风化或弱风风化的岩石上上。30——70m的中中坝，必须建建在微风化或或弱风化的岩岩石上。同一一工程中，两两岸较高部位位的坝段，可可比河床段适适当放宽。二．坝基的固固结灌浆目的：提高基基岩的强度和和整体性，降降低地基的透透水性。固结灌浆设计计内容：１．决定灌浆浆范围：高坝坝或岩基裂隙隙发育，全坝坝基灌浆；一一般情况下在在坝踵坝趾处处灌浆（为什什么？）。２．灌浆孔的的深度：一般般5—8m；；帷幕上游区区8—15m３．灌浆孔的的间距：孔距距、排距3—6m４．灌浆孔的的排列形式：：平面上作梅梅花形或方格格形。５．灌浆孔的的钻孔方向：：与主要裂隙隙面正交。６．灌浆的压压力：在不扰扰动基岩的前前提下尽量大大。无混凝土盖重重时为0.2—0.4MPa有混凝土盖重重时为0.4—0.7MPa三．帷幕灌浆浆目的：降低渗渗水压力，防防止坝基内产产生机械或化化学管涌，减减小坝基渗透透水量。灌浆材料：水水泥浆、化学学灌浆四．坝基排水水目的：进一步步降低坝底面面的渗透压力力。设置：1.设设于防渗帷幕幕后2.有时设有有坝基面排水水。五．断层、软软弱夹层和溶溶洞的处理第九节重力力坝的材料及及构造一．混凝土水工混凝土除除要求有足够够的强度以外外，还有有一一定的抗渗性性、抗侵蚀性性、抗冻性、、抗磨性和低低热性等。（一）混凝土土的强度指标标按抗压强度，，水工混凝土土分为75、、100、150、200、250、300及及400等标标号，75#混凝土只能能用在某些不不重要的、应应力很小的部部位，仅作回回填及压重用用。坝体混凝土的的抗压龄期一一般可取为90天，最多多不超过180天。坝体体混凝土的抗抗拉龄期一般般可取为28天，一般不不采用后期强强度。（二）混凝土土的耐久性包括抗渗。抗抗冻，抗磨和和抗侵蚀等。。（见教材略略）二、坝体混凝凝土分区（图图见下页）原因：坝体各各部分工作条条件不同，为为了节约和合合理使用水泥泥，通常将坝坝体按不同部部位和不同工工作条件分区区，采用不同同标号。为了便于施工工，应尽量减减少标号的类类别，相邻区区的强度标号号不宜超过两两极，免引起起应力集中或或产生温度裂裂缝。分区的的厚度一般不不得小于2-3米，以便便浇筑。坝体对各区混混凝土性能的的要求（表层层2-13））P64三、横缝横缝垂直坝轴轴线，将坝体体分成若干坝坝段。重力坝横缝作作用：1）减减小温度应力力，2）适应应地基不均匀匀变形，3））满足施工要要求（如混凝凝土浇筑能力力及温度控制制）间距：12-20米，也也有达20米米（一）永永久性横缝缝常做成平面，，不设键槽，，不进行灌浆浆，各坝段独独立工作。现现在常是温度度缝、沉降缝缝合二为一，，故留成-2cm宽的缝缝。横缝内需需设止水。止止水材料：紫紫铜片，橡胶胶、塑料及沥沥青等。对于于高坝应采两两道止水，中中间设沥青井井，中低坝适适当简化。止水片及沥青青井需伸入岩岩基一定深度度，约30-50cm，，井内填满沥沥青沙，止水水井延伸到最最高水位以上上，沥青井需需延伸到坝顶顶。沿溢流面，坝坝体下游最高高水位以下和和穿越横缝的的廊道和孔洞洞周边均需设设止水井。（二）临临时性横缝缝主要用于下述述情况:（1）河谷狭狭窄，做成整整体重力坝可可适当发挥两两岸的支撑作作用，有利于于坝体的强度度和稳定。（2）岸坡较较陡的各坝段段连成整体可可以改善岸坡坡的稳定性。。（3在软弱破破碎带上的各各坝体，连成成整体增加坝坝体刚度。（4）强地震震区，如坝段段连成整体，，可提高坝体体的抗震性能能。临时横缝的缝缝面键槽和灌灌浆系统:为增加缝面的的水平向抗剪剪能力时,键键槽竖向布置置。为增加缝面的的铅直向抗剪剪能力时,键键槽水平向布布置。临时竖缝灌浆浆高度视坝高高和传力的需需要而定，可可全部灌，也也可局部灌。。（三）坝坝体与基岩岩面的连接意义：连接必必须紧密，以以免发生渗漏漏，影响响坝体稳定定。作法：基岩横向向坡（对岸方向向）缓于1:2时，坝体浇筑筑后利用帷幕灌灌浆对接触灌浆浆封实；当横向向坡陡于1:2时，设接触面面止水，在基岩岩中挖槽嵌入止止水片；当横向向坡陡于1:1时，按临时横横缝处理，在接接触面上布设灌灌浆系统，沿周周围嵌入止水片片，待混凝土冷冷却后进行接缝缝灌浆。四、纵缝平行于坝轴线方方向设的缝。目的：适应混凝凝土的浇筑能力力和减小施工期期的温度应力。。纵缝是临时缝，，待坝体降到稳稳定温度后进进行接缝灌浆浆。纵缝布置形式：：铅直、错缝、、斜缝。不设纵缝——通通仓浇注（一）铅直纵缝缝间距15—30m。为了使缝缝面更好地传力力，设三角形形键槽。槽面大大致顺主应力方方向。为保证坝面的整整体性，铅缝面面布设灌浆系统统。待坝体温度度冷却到稳定温温度，坝块收缩缩，缝的张开度度达到0.5mm以上时进行行灌浆，缝四周周设止水片。灌浆压力太高会会使坝块底部产产生过大的拉应应力，使坝体破破坏。太低又不不能保证灌浆质质量。一般进浆浆管压力0.35—0.45Mpa(0.35—0.45kg/cm2)，出浆管压力力0.20—.25Mpa纵缝两侧的坝块块可以单独上升升，丹高差不宜宜太大。若高差差太大，后浇混混凝土的温度和和干缩变形，造造成灌浆面的挤挤压和剪切，影影响纵缝灌浆，，反过来对后浇浇混凝土块键槽槽出现剪切裂缝缝。（二）错缝缝面不作灌浆处处理。浇注块高高度在基岩附近近1.5—2m，在坝体上部部不大于3—4m，错缝间距距10—15m，缝的错距不不超过浇注块的的一半。错缝施施工简便，在低低坝上使用。（三）斜缝可大段沿主应力力方向设置，因因缝面剪应力很很小，可以不灌灌浆。斜缝须在在离上游面一定定距离处终止。。为防止斜缝在在终止处向上贯贯穿，须采用并并缝措施：布设设并缝钢筋、设设并缝廊道等。。施工最好使上上下块均匀上升升。施工复杂，，较少采用。（四）通仓浇筑筑施工简便，有利利于加快施工进进度。坝的整体体性好，是发展展的方向。但是是要注意温控。。五、施工缝（水水平工作缝）浇注块厚度一般般为1.5—4.0m。在基基岩表面用0.75—1.0m的薄层浇注注，以利散热、、防止开裂。上上下浇注块之间间常间歇3—7天。新混凝土土浇注前，须清清除缝面渣、灰灰尘和水泥乳膜膜，用风水枪或或压力水冲洗，，使表面成为干干净麻面。再均均匀铺一层2——3cm的水泥泥沙浆，然后浇浇注。六、坝体排水为减小渗水对坝坝体的不利影响响，在靠近上游游面处布设排水水管。距上游面面要求小于坝前前水深的1/10—1/12，使渗透坡降降在允许范围内内。管距2—3m。管径15—25cm，，太小易堵塞。。排水管与廊道连连接多采用直通通式，且多在上上游侧（使廊道道干燥）。七、廊道系统为满足施工和适适用要求（如灌灌浆、排水、观观测、检查、交交通的需要），，须在坝体内设设置各种廊道。。这些廊道相互互连通，构成廊廊道系统。（一）基础灌浆浆廊道设在坝踵部位。。利用混凝土压压重、提高灌浆浆压力、保证灌灌浆质量。一般采用城门洞洞形。断面尺寸寸应满足灌浆作作业的要求。一一般底宽2.5—3.0m，，高3.0—4.0m，距上上游面可取0.05—0.1倍水头，且且布小于4—5m（渗透坡降降问题）。廊道道底面距基岩布布小于1.5倍倍廊道宽度。廊廊道上游侧设排排水沟，下游侧侧设排水孔及扬扬压力观测孔。。灌浆廊道沿地形形向两岸逐渐升升高。坡度不宜宜大于40—45度，以便钻钻孔、灌浆操作作和搬运灌浆设设备。（二）检查和坝坝体排水廊道常在靠近坝体上上游面沿高度方方向隔15—20m设检查廊廊道，最小宽度度为1.2m，，最小高度为2.2m距上游游面布小于0.05—0.07倍水头，且且布小于3m（（寒冷地区适当当加厚）。上游游侧设排水沟。。（三）廊道应力力计算和配筋大孔口应力分析析比较复杂，须须采用有限元法法电算求解，或或用结构试算求求应力。小孔口时，用弹弹性力学中平面面问题（无限平平板中孔口的应应力计算）求解解。第十节溢流重重力坝一、工作特点：：既挡水又泄水。。除满足稳定和和强度外，还须须满足泄洪要求求：1.满足泄洪要求求。2.水流平顺流过过坝体。布产生不不利的负压和振振动，避免发生空空蚀现象。3.保证不产生危危及坝体安全的冲冲刷。4.不影响枢纽中中其他建筑物的正正常运行。5.有灵活控制水水流下泄的机械设设备。如闸门、启启闭机等。二、孔口设计涉及因素很多：洪洪水设计标准、下下游防洪要求、库库水位雍高有无限限制、是否利用洪洪水预报、过水方方式以及枢纽地形形、地质条件等。。设计步骤：选定泄泄水方式，拟定若若干种泄水布置方方案。初步确定空空口高程、尺寸，，按工程等级相应应的洪水设计标准准进行洪水调节演演算。求出各方案案的防洪库容，设设计和校核洪水位位及相应的下泄洪洪量等。然后估算算淹没损失和枢纽纽造价，进行技术术经济比较，选出出最优方案。（一）洪水标准洪水标准，包括洪洪峰流量和洪水总总量。是确定孔口口尺寸进行凋洪演演算的重要依据。。选用标准见P70表2—14。。（二）孔口型式1、坝顶溢流式优点：①闸门承受的水头头较小，孔口尺寸寸可以较大。②闸门全开时，下下泄流量与堰顶水水头H03/2成正比，超泄能力力强。③闸门在顶部，操操作方便，易于维维修，安全可靠。。④能排水及其他漂漂浮物。堰头设闸门——大大中型——调节库库水位和下泄流量量堰头不设闸门———小型——结构简简单，管理方便2、大孔口溢流式式：上部设胸墙，，降低堰顶高程。。胸墙：固接胸墙，，活动胸墙优点：可根据洪水水预报提前放水，，提高了调洪能力力。2.孔口尺寸装设闸门的溢流坝坝,常用闸门将溢溢流坝段分割成若若干个等宽的溢流流孔口.确定孔口尺寸时应应考虑的因素:1．满足泄洪要求求2．孔口宽度越大大,闸门尺寸越大大,启门力越大,启门和启闭机的的构造就较复杂.3．孔口高度越大大,q大,溢流坝坝段越短;孔口宽宽度越小,孔数多多、闸门多，溢流流段总长也相应加加大。4.q大，消能能困难，为了对称称均衡开启闸门，，以控制下游河床床流态，孔口数目目最好采用奇数。。（四）闸门和启闭闭机闸门分为：工作、、检修。

工作门门：平面门和弧形形门。

检修门：：平面门、叠梁门门。

平面门优点点：结构简单、闸闸门受力条件较好好，闸门较短，多多孔口共用一台活活动门机。缺点：：启闭力较大，闸闸墩较厚。

弧门门优点：启闭力小小、闸墩薄、无门门槽水流平顺缺缺点：闸墩较长，，受力条件差。弧弧形门用固定式式启闭机。

平面面门：活动门机（（工作、检修平门门共用）（五）闸门和工作作桥闸门的断面形状应应使水流平顺。上游端常采用：椭椭圆形，半圆形或或流线型型。上游端：采用：收收缩成流线形现有：方形宽宽尾墩（六）横缝的布置置①墩中分缝：墩墩厚、工作可靠、、不均匀沉降不影影响启闭②孔中分缝：墩薄薄，受地基不均匀匀沉降影响启闭，，水流过横缝，局局部不平顺。三．溢流坝设计中中有关高速水流的的几个问题（一）

空化和空空蚀。1．基本概念：空空化（空穴化）：：由于边界突变造造成水流和壁面分分离等各种原因，，在边界处产生负负压使水流中某一一点的压力降低到到水的蒸汽压力时时，水流内部开始始出现蒸汽空泡，，称为“空穴”即即“空化”。空蚀：当空化水流流运动到压力较高高处，由于汽泡的的溃破，伴随着声声响和巨大的冲击击作用，当这种作作用力超过结构表表面材料颗粒的内内聚力时，便产生生剥离状的破坏，，这种现象称为““空蚀”。防蚀、抗腐的措施施：①控制过水表面的的不平整度。②掺气减蚀,:当当流速超过36m/s时,即使采采取表面平整度处处理,仍可能产生生空蚀,故应考虑虑其它安全措施。。③采用抗蚀抗磨性性强的材料。（二）掺气水自由表面产生掺掺气现象使水深增增大。在确定溢流流坝边墙高度时，，应予考虑。（三）脉动紊动水流均产生掺掺气边界条急剧变变化处尤为严重，，脉动对建筑物的的影响。1．引起结构振动动甚至共振。2．加大压强可达达40%。可能大负压，从而而增大了空蚀的可可能性。（四）

冲击波波在高速水流边界发发生变化处：断面面扩大、收缩、转转弯等，将产生冲冲击波。四．溢流面曲线及及剖面设计（一）溢流曲线：：组成：①有较高的的流量系数；②水流平顺，不产产生空蚀。溢流面常用曲线：：①WES曲线；；②克一奥曲线。（二）剖面设计五．消能工的设计计原则及型式1．设计原则：①尽量使下泄水流流的动能消耗于水水流内部的紊动中中，以及水流与空空气的摩擦上。②不产生危及坝体体安全的河床或岸岸坡的局部冲刷。。③下泄水流平稳，，不影响其他建筑筑物的运行。④结构简单，工作作可靠。⑤工程量小，经济济。2．消能工的型式式：底流式、排流流式、面流、消力力肩。3．选择消能工的的依据：地形、地地质、枢纽布置、、水头、流量、下下游水深及其变幅幅等进行技术经济济比较。重要工程程应作模型试验。。六．底流消能（一）

水流流条件及消能措施施。在坝趾下游设消力力池，消力坎等。。底流消能工作可可靠，但是工程量量大。下泄不同流量产生生的跃后水深h””与下游实际水深深t的关系，有以以下五种情况：Q——h”和Q———t重合。①表明任何情况下下均产生临界水跃跃，无须修消力池池，只须在水跃范范围内修护坦即可可。这是最理想情况，，实际很少见。②何情况他t<h”,产生远驱驱式水跃。需要消消力池、消力坎及及综合消力池，以以促使在坎趾处产产生淹没水跃。③表明在各种流量量下t>h”,均均产生淹没水跃。。淹没度大时，产产生高速潜流，水水跃长度加大。消消能采用消力戽或或斜坡式（逆坡式式）护坦，（计算算方法不成熟）④小Q时，Q<Qk时t<h”，下游游水深不足，产生生远驱水跃。Q>Qk时，t>h”,下下游水深大，产生生淹没水跃。这时时采用斜坡式护坦坦与消力池相结合合得方式（并称消消力护）。⑤与④相反。也用用消力戽消能，消消力池按最大流量量设计。（一）护坦结构护坦的作用：保护护河床不受高速水水流的冲刷。长度：底流式消能能延伸致水跃末端端，其他型式，也也需在坝趾下游设设置护坦。厚度：满足稳定要要求。上游厚，下下游薄（流速小，，压力大）。为防止护坦受基岩岩约束产生温度裂裂缝、在护坦内设设置温度伸缩缝，，顺河向的缝与闸闸墩中心线对应，，横向的缝间距10~15m，护护坦底下设排水系系统（降低扬压力力），护坦末端做做成齿墙以防水流流淘刷。材料：采用抗蚀耐耐磨砼。七、挑流消能（适适用于基岩比较坚坚固的高、中坝））消能特点：将下游游高速水流抛向空空中，使水流扩散散、掺气，然后跌跌入下游河床水垫垫中，发生旋滚和和摩擦，以消耗能能量，本消能方式式优点：简单、经经济、工期短；缺缺点：尾水活动比比较大，雾化大，，影响电站工作。。设计内容：鼻坎型型式、反弧半径、、鼻坎高程程、挑射角度。。（一）连续式鼻坎坎主要优点是：构造造简单，射程远，，水流平顺，很少少产生空蚀。鼻坎挑射角一般θθ=20~25°°，深水河槽θ=15~20°。。(在45以内，角角度愈大，挑射距距离愈远，但入水水角度也大，冲刷刷坑也愈深)，要要求>2.5~5.0反弧半径R=（8~10）h，h鼻坎上水深。R大小，水流转向向不平顺；过大时时，鼻坎向下游延延伸太长，增大工工程量。鼻坎高程：一般高高出下游最高水位位1~2m，现有有低鼻坎挑流低于于下游最高水位，，如浸窝。挑距及冲坑计算公公式见P83（2-104），（（2-105）。。（二）差动式挑流流鼻坎优点：使挑射水舌舌扩散，分成两段段，相互撞击、加加大掺气量，加大大空中耗能，减小小入水的单位面积积上的能量，减小小冲刷，下游波动动也小些。型式：矩形和梯形形齿坎（见P84图）；缺点：矩形侧壁易易产生较大负压；；梯形施工复杂。。八、面流式消能适用于中小型工程程，水头低，下游游水深大且变幅小小。消能特点:利用鼻鼻坎将主流挑至水水面，在鼻坎附近近表面主流与河床床之间形成逆向旋旋滚。使高速水流流与河床隔开，避避免对坝趾附近河河床的冲刷，主流流在水面逐渐扩散散消能，反向旋滚滚也可消除一部分分能量。优点:面流消能不不需设护坦和其他他加固措施。缺点:高速水流在在表面、伴有强烈烈的波浪、绵延数数里，影响电站运运行及下游通航，，易冲刷两岸。九、消力戽适用：尾水深、变变幅小、无航运要要求，下游河岸有有一定抗冲能力。。特点：消力戽是以以模型试验为基础础研究成功的一种种消能方式。它是是利用一个较大的的反弧半径和挑角角形成的戽斗、在在一定尾水深度的的作用下，使从溢溢流坝下游的高速速水流在戽斗内产产生激烈的表面旋旋滚，并使出戽的的高速水股在底部部及尾水中均产生生旋滚，以达到较较好的消能效果。。30年首先在美美国大苦力坝中采采用，我国安康采采用。优点：工程量较消消力池小，冲刷坑坑比挑流式浅，不不存在雾化问题；；缺点：下游水面波波动大，易冲刷岸岸坡，不利航运，，戽面磨损率高，，增大了维修费用用。十、下游折冲水流流及其防止发生原因：开启部部分泄水孔，下游游水流不能迅速在在平面上扩散，在在主流两侧容易形形成回流，主流受受到压缩，使水流流单宽流量增加，，流速在长距离内内不能降低，引起起河床冲刷。如两两侧回流强度不同同，水位不同，还还可将主流压向一一侧，形成折冲水水流。危害：（详见下页）危害：1、冲刷河床和河河岸；2、影响航运；3、电站尾水形成成回流，抬高尾水水，损失电能（落落差减小），采取取防止措施：①布置上，尽量使使溢流坝下游水流流与原河床主流位位置方向一致；②运用管理，闸门门均可开启，或对对称开启；③布置导流墙。第十一节重力力坝深式泄水孔一、作用及工作条条件进口高程常接近死死水位或靠近河床床。作用：①预泄库水，增大大水库的调蓄能力力；②放空水库，以便便检修；③排放淤泥，减少少淤积；④随时放水，以满满足航运和灌溉的的要求；⑤施工导流。工作条件：①孔内水流流速高高，易产生负压，，空蚀和振动；②闸门在水下下，承受的压压力大，检修修困难。二、型式及布布置按水流条件分分：有压的、、无压的；按高程分：中中孔、底孔；；按布置层数分分：单层、多多层。1、有压泄水水孔工作闸门布置置在出口，可可以部分开启启，出口低，，利用的水头头大，断面尺尺寸较小。缺点：闸门关关闭时，孔内内承受较大的的内水压力对对坝体应力和和防渗都不利利，常需钢板板衬砌。为此此进口处设置置事故