水工建筑物课件 重力坝

岩基上的重力坝

重力坝的工作原理及其特点

1、工作原理

①利用自重在坝基面产生的摩擦力以及坝与地基间的凝聚力来抵抗水平水压力而

维持稳定

②利用自重引起的压应力来抵消由水压力产生的拉应力

2、重力坝的特点

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

④施工导流容易解决

⑤体积大便于机械化施工

⑥结构作用明确

⑦由于体枳大，材料强度不能充分利用

⑥底部扬压力大，对稔定不利

⑨由于体积大，水化热不易散发，温控要求高

重力坝的型式

按内部结构分实体重力坝

宽缝重力坝

空腹重力坝

重力坝设计的主要内容

1、总体布置坝轴线

组成建筑物的位置

2、剖面设计

3、稳定分析

4、应力分析

5、构造设计

6、地基处理

7、溢流坝或泄水孔设计

8、监测设计

重力坝的荷载及其组合

一、荷载

荷载一作用

不随时间变化的--永久作用如自重、土压力等

随时间变化的一…可变作用如水压力、扬压力、

温度、孔隙水压力等;

偶然发生的偶然作用如地震、校核水

位下的水压力等

可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间

变化与平均值之比不可忽略的作用。

静水压力、扬压力、浪压力

1、自重

坝体自重是重力坝的主要荷载之一。

2、静水压力

1°上游面垂直

2。上游面倾斜①挡水坝段

②溢流坝段

3°水的容重①清水丫

②浑水Y（按实际情况考虑）

3、扬压力

（含坝基和坝体内扬压力）

坝基扬压力包括两部分①下游水深引起的浮托力；

②山水头差引起的渗透压力；

渗透压力从上游向下游逐渐消减，其变化呈抛物线分布。扬压力对坝体稳定不利，

为减小扬压力需采取T程措施：

设帷幕

用折减系数a表示岩体构造、性质、帷幕的深度、厚度、灌浆质量、排水孔直径、间

距、深度等因素。

帷幕灌浆（curtaingrouting）在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工

程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减

少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬

压力（见图）。20世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证

水工建筑物的安全运行起着重要作用o

设排水

规范规定：

河床坝段：a=0.2-03

岸坡坝段：a=0.3〜0.4

需要指出:原型观测资料表明：扬压力因受泥沙淤

积的影响随时间延长而减小，对稳定有利。

坝体内扬压力

4.动水压力

溢流坝泄水时，溢流面上作用有动水压力，其中坝顶曲线段和下游直线段上的动水压力

较小，可忽略不计。在反弧段上需根据水流动力方程求解动水压力。

5、冰压力

冰压力包括静冰压力和动冰压力

静冰压力：寒冷地区，水库表面将结冰，当气温升高

时，冰层膨胀，对建筑物产生的压力。

大小：取决于冰层厚度、开始升温时的气温及温

升率。见教材表2-18。（表中数据为单位面

积上的静冰压力，总的应乘上冰厚）。

说明：

1°冰压力对高坝可以忽略，因为一方面水库开阔，冰易凸起破碎，另一方面在总荷载中所

占比例较小；

2°对低坝、闸较为重要，它占总荷载的比重大；

3°某些部位如闸门进水口处及不宜承受大冰压力的部位，可采取冲气措施等。

6、泥沙压力

①成因水库蓄水后，入库水流流速降低并趋

于零，挟带的泥沙随流速减小而沉积

于坝前，其过程是先沉积大颗粒，而

后沉积细颗粒。

②计算

a、淤积高程

坝前淤积逐年增高，可根据河流的挟沙

量进行仙算，估算年限通常为50-10。年。

b、指标淤积的泥沙逐年固结，容重和内摩擦角也

在逐年变化，很难算准，设计时可根据经

验取定，象黄河这样的多沙河流应由试验

定出。

7.浪压力

①成因空气流动，带动水体，形成波浪。

②波浪三要素

2hi（2hm）一波图；

2Li（2Lm）一波长；

ho（hj—波浪中心线与静水位的距离；

8、地震荷载

地震荷载包括地震惯性力

地震动水压力（激荡力）

地震动土压力

（地震对扬压力、泥沙压力的影响一般不考虑）

系数。这种分组的方法即为荷载组合。

荷载（作用）组合分类

结构设计时需对不同的作用进行组合即分基本组合和偶然组合

基本组合：

可能同时出现永久作用和可变作用的组合。分：

长期组合持久发生（持久状态）如正常挡水位

短期组合短暂发生（短暂状态）如设计洪水位

偶然组合：

基本组合与一种偶然作用同时出现的组合。

上述组合都需按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。

正常使用极限状态下分：

长期组合

短期组合

分项系数

是考虑结构安全级别他）、设计状态（巾）、作用（荷载）（"）、材料性能变异性（rm）以及计算模式不

定性（时

1.结构重要性系数（⑹

用以反映不同结构安全级别对结构可靠度的不同要求

2.设计状况系数④）

用以反映不同设计状况的目标，可靠指标不问，分别对应持久状况、短哲状况、偶然状况。

对重力坝（巾=1.0）、（6=0£5）、（巾=0.85）

3.作用分项系数%）

用以反映作用（荷载）对其标准值Fk的不利变异，由作用设计值Fd与标准值之比来定义

"随作用的概率分布不同而不同。

4.材料性能分项系数（5）

用以反映材料性能对其标准值fk的不利变异，可由材料性能设计值fd与标准值之比

的倒数来定义

5.结构系数口）

用以反应作用效应计算模式不定性和抗力计算模式不定性,还包括反映前4个分项系数

未反映的其他不定性（用计算得到）

知一承载能力极限状态基本组合的结构系数

3--承载能力极限状态偶然组合的结构系数

3一•正常使用极限状态短期组合的结构系数

正常使用极限状态长期组合的结构系数

重力坝的稳定分析

重力坝主要是依靠自重维持稳定，其可能出现的破坏型式:

浮起

倾倒

滑动

抗滑稳定是重力坝设计中的一个重要内容

计算假定

1、河床坝段作为平面问题处理，岸坡坝段按空间问题处理；

2、略去横缝作用，以单宽计；

3、假定为一根固结于基础上的变截面悬臂梁

二、稳定分析（定值安全系数法）

（一）沿坝基面的抗滑稳定分析

假定坝体与坝基的连接有三种物理模式

“触接”、“粘接”、“咬接”

1、简单接触摩擦公式

认为坝底光滑，坝基光滑，坝直接放置在基岩上“触接”

故抗滑稳定计算公式：

2、抗剪断公式

假定坝体与坝基之间涂有一层砂浆“粘接”，计算时考虑粘结力的作用

3、剪摩公式

假定坝体坝基之间凸凹不平，相互咬合在一起，计算时考虑纯剪强度

说明：

1°上述三个抗滑稳定计穿公式是在不同的假定前提下得到的

摩擦公式：形式简单，概念明确，计算方便，多年来积累了丰富的经验，公式中不考虑粘结

力与实际不符，（安全裕度含在假定中，k=1.0并不意味着处于临界状态）：

剪摩公式：考虑抗滑力时，人为地把阻滑力看作为摩擦力与抗剪能力之

和，己挖掘了维持稳定的所有潜力。因而要求的安全系数较大，在美、日等国家用得较多。

抗剪断公式：物理概念明确，也较符合实际，是近年来发展的趋势，《规范》也推荐采用，

应注意抗剪断参数的选用，

2°参数确定非常重要，f相差0.01,相差2万方。

3°可能滑动面为水平时，按上述公式计算，可能滑动面为倾斜时，需将各力向可能滑动面

分解

4"当接触面前后为不同岩性的岩体，参数分别为。、Q和f2、C2,则计算时假定变形后坝底

面仍保持平面，粗略计算地基反力（不计扬压力），分别求出作用于两种岩体上的法向作用力

£\/7］和£\/72,近似计算：

50有限单元法可以反映复杂的地基情况，利用各单元的。和I计算可能滑动面上的安全系

数

深层抗滑稳定分析

地基内一般都存在着软弱夹层或缓倾角断面，坝体挡水后，除了会沿接触面滑动外，还

有可能沿断层、夹层等薄弱而产生滑动。需讨论坝体沿深层抗滑稳定问题，目前关于深层滑

动至今尚没有成熟的方法，常用的方法有如下三种即：

刚体极限平衡法

有限单元法

地质力学模型试验法

岸坡坝段的稳定分析

对于岸坡坝段，除沿上下游方向有滑动的趋向外，坝体在自重作用下还有沿岸坡下滑的

趋势，这就构成了三维受力状态，其稳定性不如河床坝段，需进行稳定验算

二、稳定分析（分项系数极限状态计算法）

重力坝的抗滑稳定按承载能力极限状态进行计算时，把滑动力作为作用效应函数，阻滑

力（包括摩擦力和粘聚力）作为抗滑稳定抗力函数，并认为承载能力达到极限状态时愀体处

于极限平衡状态。此时阻滑力（抗力函数）与滑动力（作用效应函数）相平衡。

1、坝基面抗滑稳定的极限状态

2、坝基深层抗滑稳定的极限状态

岸坡坝段增稳措施

1°利用水重；

20将坝基开挖成向上游倾斜

的斜面（一般不这样做）：

3°当节理而倾向下游时，在坝踵下设齿墙，增加滑动体重量也增大抗力；

4°设排水系统减小扬压力：

5。加固地基（如进行固结灌浆提高强度参数）；

60予应力锚固；

重力坝的应力分析与强度校核

应力分析的目的和方法

1、目的

1°了解坝体内的应力分布情况，检验大坝在施工期和运行期是否满足强度要求；

2°为布置坝身材料（如混凝土分区）提供依据；

3°为特殊部位的配筋提供依据，如孔口、

廊道等部位的配筋；

4。为改进结构型式和科学研究提供依据；

2、分析方法模型试验法

理论计算法

①模型试验法

光测方法如：偏振光弹性试验

激光全息试验

脆性材料电测法

②理论计算法

r材料力学法（重力法）

评价：该法有长期的实践经验,目前我国重力坝

设计规范中的强度标准就是以该法为基础的。

2。弹性理论解析法

该法的力学模型和数学解法均很严密，但目前只有少数边界条件简单的典型结构才有解

答。

评价:

可用于验证其他方法的精确性,有重要价值。

3。弹性理论差分法

该法力学模型严密，在数学解法上采用差分格式，是一种近似的方法。

评价:

要求方形网格,对复杂边界适应性差。

4。弹性理论的有限单元法

与差分法相反，该法力学模型足近似的，数学解法是精确的，网格可采用二角形单元、四

边形单元或两者的组合

评价:可处理复杂的边界条件,随着计算机的发展,单元可划分得很细以模拟各种边界。目

前大型或重要的工程都需用该法计算,以了解坝体各部也的应力状态.

内部应力的计算

①坝内水平截面上的正应力

②坝内剪应力

③坝内正应力

④坝内主应力

应力分析的有限单元法

在有限元法计算中，一般把坝体作为平面应力问题，坝基作为平面应变问题进行分析。

坝基应包括主要的地质构造，要取足够大的范围，在所取范围的边缘位移应已很小，可

以忽略，可假定为固支或校支边界。所取地基范围，一般在坝蹿和坝趾分别向上、下游取一

倍坝高，坝基深度也取一倍坝高。先把坝体和地基平面离散化，得到有限个离散单元，在单

元角点或边线某些选定点作为较接，称之为节点。

非荷载因素对坝体应力的影响

①地基变形对坝体应力的影响

④纵缝对坝体应力的影响

④纵缝对坝体应力的影响

⑤分期施工对坝体应力的影响

重力坝的剖面及优化设计

一、设计原则

1、满足稳定和强度要求；

2、尽可能节省工程量，使剖面尺寸最小；

3、外部形状简单，便于施工；

4、运行管理方便；

二、基本剖面

定义：基木剖面是指胡体在白重、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。

（一）按应力条件确定坝底最小宽度

（二）按稳定条件确定坝底最小宽度

从理论上讲，基本剖面虽然经济，但不实用，因为：

1°坝顶不能是一个尖顶，不便于施工、运行管理和交通。

2。坝高不能刚好与水位齐平，必须有一定的超高。

3°厂房坝段需设闸门和拦污栅，希望上部做成垂直的。

坝顶宽度

（1）满足设备布置、运行、交通及施工的要求，非溢流坝的坝顶宽度一般可取坝高的8~10%,

并不小于2米。

（2）若作交通要道或有移动式启闭机设施时，应根据实际需要确定，当有较大的冰压力或

漂浮物撞击力时，坝顶最小宽度还应满足强度的要求。

坝顶高程

坝顶或坝顶上游防浪墙顶高出水库静水位高度

△h=2hi+h0+hc；

式中：2%一波浪高度，向一波浪中心线高出静水位高度；h一安全超高。

由于设计和校核采用的风速不同，设计和校核情况的2h、％值不同.

设计洪水位计算的坝顶高程h设=设计洪水位+Ah设

校核洪水位计算的坝顶高程h校二校核洪水位+Ah枚

坝顶高程=^^<（ha.hti）,同时防浪墙高度之1.2m

剖面形态

由基本剖面修改为实用剖面，有三种常用的形态。

（1）铅直上游坝面

适用：坝基f、c较大，剖面由应力条件控制。

优点：便于布置和操作坝身过水管道进口控制设备。

缺点：经济性不明显。

（2）上游坝面上部铅直、下部倾斜

优点：利用部分水重增加坝的稳定性，上部仍能便于管道

进U布置和操作。

缺点：上游折坡点要结合应力和管道进口布置高程

选定，要验算折坡点截面的强度和稳定。一-般在坝

高的1/3~2/3的范围内。

（3）上游坝面略呈倾斜

优点：增加坝体自重，利用部分水重增加坝的稳定

性，可避免库空时下游产生过大拉应力。

适用：f、c较小情况。

坝体形态优化设计

1、确定描述坝体体形的设计参数；

2、建立目标函数，一般取结构的重最和造价，因重力坝的造价主要取决于坝体碎方曷，故

取坝体体积作为目标函数；

3、确定约束条件，如稳定约束、应力约束、几何约束等；

4、优化计算方法，目标函数和约束条件都是设计参数的非线性函数，因此重力坝的优化设

计是一个非线性规划问题，

泄水重力坝设计

坝身设有溢流面、底孔、中孔的重力坝称为泄水重力坝。它既是泄水建筑物，又是挡水

建筑物。因此它除了应满足挡水建筑物的稳定强度要求外，还应满足水流条件、解决好下泄

水流对建筑物可能产生的空蚀、振动以及对下游的冲刷。

泄水重力坝的泄水方式

1、坝顶溢流式

①从坝顶过水，闸门承受水头较小，孔口尺寸可以较大；

②闸门全开时，下泄流最与水头的二分之三次方成正比；

③闸门启闭方便，易于检查修理；

④可以排冰及其他漂浮物，但不能预泄：

2、大孔口溢流式

①为满足预泄要求将堰顶高程降低；

②利用胸墙挡水减小闸门高度；

③低水位时胸墙不影响泄流，和堰顶池流相同；

④胸墙可以做成活动式的，当遇特大洪水时，可将胸墙吊起来；

⑤库水位较低时，不能供水和放空检修；

3、深式泄水孔

按孔内流态可分为：有压泄水孔，无压泄水孔

①流量与水头的二分之一次方成比例，超泄能力小；

②闸门承受水头高，操作、检修都比较好杂；

③可向下游供水、预泄、放空、排沙和施工导流；

以上三种方式各有特色，应结合具体情况比较选择，一般可配合使用，但为简化结构、

便于施工和运用，类型不宜过多；

溢流重力坝的剖面设计

1、溢流面

1°溢流面顶部曲线

视堰顶是否允许出现真空，有真空堰和非真空堰两种堰型，非真空堰曲线稍稍切入相

应于薄壁堰的溢流水舌，使其在设计条件下坝面不致发生真空；真空堰较非真空堰瘦，堰面

与自由水舌脱开，工程中常用的非真空堰有克奥曲线和易曲线（WES）

要求：①堰面压力分布合理，无负压；

②泄流能力大；

这两个要求实际上.是矛盾的，为满足这两者，出现了不同的堰曲线

2°直线段

直线段的坡度取用非溢流坝下游坡度，并作调整，使其与非溢流坝在同一平面，上部

与溢流曲线相切，下部与反弧段相切。

3°反弧段

2.溢流坝的孔口尺寸

影响因素：①设计洪水标准：

②下游防洪要求；

③地形地质条件（单宽流量）

④总泄量

3、溢流坝顶部结构布置

包括闸门、启闭机、闸墩、工作桥、公路桥等

4、溢流重力坝的稳定及强度计算

（方法同非溢流重力坝）

大孔口、深式泄水孔的布置

1、大孔口的布置

为满足预泄洪水、减小闸门高度的要求，在坝顶可布设带胸墙的大孔口泄水建筑物,

大孔口泄流视水头与孔口高度情况分为三种：

1°Hmax/D>1.5堰顶按孔口射流曲线设计

2cHmax/D<1.2堰流

3。1.2WHmax/DW1.5通过试验确定曲线型式，鼓大负压不超过3-6m水柱高

2、深式泄水孔的型式及布置

r深式泄水孔易产生的问题

①孔内流速高，易产生负压、空蚀、振动；

②闸门在水下，承受压力大，检修困难，启门力也相应加大；

③门休结构、止水和启闭都较复杂；

2°深式泄水孔的型式

按水流条件分

有压：

优点：工作闸门布置在出口，门后为大气，可部分开启，出口高程低，利用水头大，Q

大可使断面尺寸较小；

缺点：闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体的应力和防渗不利，常需钢板衬

砌；

无压：

优点：工作闸门在进口，可以部分开启，关闭后孔道内无水，明流段可不用钢板衬砌，

施工简便，干扰少，有利于加快进度；

缺点：断面尺寸大，削弱坝体；

按所处高程分：中孔--位于坝高1/3-2/3范围内

底孔-…位于坝高底部1/3范围内

按布置的层数分：单层、多层（双层）

深式泄水孔的布置

A、进口曲线

要求：a、水头损失小，泄水能力大；

b、控制负压，防止空蚀；

B、管身

有压：用圆形，过水能力强，周边应力较好；

无压：用矩形，留足够的净空顶部距水面矩离取最大流量不掺气水深的30一50%

C、渐变段由方圆（进口段用）由圆f方（出口段用）

因施工较复杂，不宜太长，为满足水流平顺要求又不宜太短，故常取L=（1.5-2.0）D

D、竖向连接

由缓变陡时，

用抛物线

由陡变缓时，

用反弧

E、平压管和

通气孔

泄水重力坝的下游消能

通过坝体的下泄水流具有很大的能量，当水位差为40m时，单宽流量q=50秒立方米,

1米宽河床内的水流动能可达24000匹马力，如此巨大的能量主要消耗于两个方面：

1、水流的内部损耗，如摩擦、冲击、紊动、漩涡；

2、水流与固体边界作用，如摩擦、冲刷等；

当冲刷扩展到坝基时，就会危及坝体安全；

消能设计原则：1°尽量增加水流的内部紊动

2°限制水流对河床的冲刷范围

消能方式：（底流消能、挑流消能、面流消能、消力应消能）

1、底流消能

1°工作原理

在坝趾下游设消力池、消力坎等，促使水流在限定范围内产生水跃，通过水流的内部摩

擦、掺气和撞击消耗能量，

2°产生底流消能的条件

3。岩基上护坦的构造

要求：护坦厚度应满足稳定要求，在扬压力和脉动压力作用下不浮起。

荷载：①水重集度P

②平均脉动压强A，

③动水压力（比较复杂，由试验确定）

④场压力强度U（设排水时，仅有浮任力，不设排水时，除考虑浮托力外还有渗透压

力）

2、挑流消能

r工作原理

利用鼻坎将水流挑向空中，并使其扩散，掺入大量空气，然后落入下游河床水垫，形成

旋滚，消耗能量约20%。起初冲刷河床，形成冲坑，达一定深度后，水垫加厚冲坑趋于稳

定。

20设计内容

选择鼻坎型式

反弧半径

鼻坎高程

挑射角度

3°连续式挑坎

Rt水流转向容易，但鼻坎向下游延伸较长，工程量增加；

4。对坝体安全的评估

挑距

冲坑

50差动式挑坎

使水流通过高低坎分为两股射出，在垂直方向有较大的扩散，水舌入水宽度增加，减

少了单位面积上的冲刷能量，两股水流在空中互相撞击、渗气加剧。因此冲坑较连续式的浅，

约减少35%,但挑距将有所减小。

主要缺点：高坎侧面极易形成负压而产生空蚀。

缺点：消能效率不高：下游水面波动大；影响电站稳定运行和通航。

3、面流消能

工作原理：利用鼻坎将水流挑至水面（不是空中），在主流下面形成旋滚，从而达到消能的目

的。

结构尺寸：同挑流鼻坎

不同之处：▼鼻坎低一些（下游水位附近）；

0小一些（=0）

适用场合：①下游水位较深，单宽流量变化范围小，水位变幅不大；

②有排冰和漂木要求；

4、消力庠消能

工作原理：利用庠坎在水下的特点，使水流分别在庠内和庠后漩滚，形成“三滚一浪”，进

而达到消能目的。

设计内容：确定反弧半径R

Rt坎上水流出流条件好，扉内漩滚水体相应加大，对消能有利，但.R太大，效果不显著，

且庠体工程量加大。

优点：工程量比消力池省，冲刷坑比挑流消能

小，不存在劣化问题。

缺点：下游水位波动较大，延绵范围较长，易冲

刷河岸，对航运不利，底部漩滚会把河床

砂石带入庠内，磨损库面，增加维修费用。

5、宽尾墩与挑流联合消能

6、不利流态--折冲水流的产生及其防止

折冲水流：闸坝泄向下游的水流，主流在平面上不能均匀扩散，两侧形成回流，使主流

受挤压，单宽流量增加，当两侧回流强度不同、水位不同时，可能将主流压向一侧，并沿下

游河道或左或右摆动的现象。

参见教材Page441图106

防止措施：

1°在枢纽布置上尽可能使下泄水流与原河道

主流一致；

2。规定闸门操作程序，均匀对称开启；

3°设分水墙，布置消力墩、扩散槛和齿槛等

4。进行水工水力学模型试验;

重力坝的材料

重力坝的材料主要是混凝土，山区也有用石块砌

水土混凝土的特点

①抗压性能好多用于承受压力的结构；

②可塑性好可以制成结构所需要的形状

③能抗渗、抗侵蚀

④可进行机械化施工，节省劳动力

⑤可进行水下施工，大大改善施工条件

⑥可制成预制件

混凝土的耐久性

耐久性包括抗渗、抗冻、抗磨、抗侵蚀

抗渗：指抵抗压力水渗透的性能，用抗渗标号表示，可根据作用水头与抗渗砂层厚度的

比值（渗透坡降）选定。

抗冻：指碎在饱和状态下，经过多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能。

抗磨：指抵抗高速水流或挟沙水流的冲刷磨损的性能。目前尚未订出明确的技术标准,

通常有抗磨要求的碎其抗压强度不得低于200号。

抗侵蚀：某些物质的化学作用，需进行水质分析

二、坝体混凝土分区

理由：因坝体各部位受力条件不同，为节约和合理使用水泥而为之。

分区：I--上下游水位以上坝体表层睑

II--上下游水位变化区的坝体表层险

III上下游最低水位以下坝体表层碎

IV.一・靠近地基的碎

V坝体内部碎

VI抗冲刷部位破（如溢流面、泄水孔周边导墙闸墩等）

为便于施工，应尽量减少混凝土标号的类别，相邻区的强度标号不应超过两级，以免引

起应力集中或产生温度裂缝。分区厚度不小于2-3m。

三、坝顶构造

四、施工温度控制及裂缝的防止

混凝土在施工过程中，由于水泥水化热的影响，引起体积变化，如果体积受到外部或

内部的约束，便产生温度应力，当应力值超过初期混凝土的抗拉能力时（破初期抗拉强度是

很低的）便出现裂缝。因此应严格控制温度。

1、温度变化规律

为了深入理解混凝土块体内温度裂缝的成因，首先需了解坝体碎温度的变化规律的浇筑

入仓后，其温度将有一个更杂的变化过程，它与以下三个因素有关：

1°砂在硬化过程中散发水化热成为内部热源；

2°流态碎入仓时的温度与当时周围介质的温

度不同，即存在“初始温差”；

30周围气温随时间在变化；

由于上述三个因索的存在，碎内部各点之间以及硅与周围介质存在温差，热量在其间

流动传导，大体上讲，碎入仓后任一点的温度变化过程为：

混凝土的温度变化过程

大体积混凝土的温度变化过程，可分为3个阶段：温升期，降温期（冷却期），和稳定

期。

2、温度应力及裂缝成因

温度变化后，碎产生体积变形，当变形不能自由发生而受到约束时即产生温度应力。

根据约束的特点，温度应力可分为：

基础约束温度应力一易导致贯穿性裂缝

碎自身约束温度应力一易导致表面裂缝等

混凝土坝温度裂缝

3、温度裂缝的控制与防止

1°注意浇筑块的温度、湿度控制减少碎水化热温升是降低温度应力防止裂缝的重要方法,

包括：

①减少水泥用量如分区采用不同标号碎、埋块石、在水泥中加掺合剂

②降低位的入仓温度，如预冷骨料，加冰拌和。

③采取措施散发热量，包括人工冷却和天然散热

2°提高碎的浇筑质量和抗裂性能

①高坝靠近地基部位28天龄期税不低于C15-C20,坝内90天龄期不低于C10

②中低坝，上述标号可适当降低，但不低于90天龄期C10

③提高碎浇筑质量，合格率不低于80%,离差系数应尽量小于0.15

30分缝（横缝和纵缝）

目的：a、适应施工能力的要求

b、防止温度应力产生裂缝

c、防止不均匀沉降产生裂缝

型式：横缝：垂直于坝轴线，相隔12-20m,有时顾及溢流孔口尺寸和厂房机组间距。

永久缝一缝面为平面，缝宽l-2cm,缝内设止水，止水材料可用金属片（如紫铜片）、

橡胶、塑料和沥青等。

横缝键槽的方向可竖向布置也可水平向布置。

纵缝：沿坝轴线布置，属于临时缝；待坝体温度降到稳定温度后，进行接缝灌浆。

纵缝型式：

绐直纵缮-最常用的一种，间距15-30m,为更好地传力，需在缝面上设三角形键槽，缝面主

要受正应力，剪应力较小，

斜缝…大致沿主应力方向设置，缝面剪应力小，亦不必灌浆，斜缝不应直通上游面,

为防止斜缝在终止处沿缝顶向上贯穿，需采取并缝措施，如布设骑缝钢筋，设并缝廊道等。

斜缝施工更杂，较少采用，

逋仓境疑-由于温控和施工技术水平提高，加之施工简便，可以加快速度，采用薄层通仓浇

筑，为防止水泥水化热引起温度应力，故采取降低水汉用量添加粉煤灰，采用碾压技术提

高容重碾压混凝土坝。

坝体排水

1、作用：降低坝体内的渗透压力。

廊道

1、作用：灌浆、排水、检修、交通、检查等

2、型式

基础廊道：

尺寸:城门洞型2.5mX3.5m满足灌浆要求;距上游面：应满足碎渗透坡降要求，取（O.O5-11）H

距坝基面：满足帷幕灌浆时盖重的要求，一般取4-5m

坝身廊道：

尺寸：满足交通检查等要求，上圆下方＞1.2mX2.2m距上游面距离：同排水管，（0.05-0.07）H

且不小于3m沿高程：每隔15-20m设一层。

重力坝的地基处理

重力坝的失事有40%是因为地基问题造成的。实际上，完整无缺的地基也是很难找到

的。基岩中存在着节理、裂隙、断层、夹层等软弱结构面，它们都会不同程度地破坏或降低

了岩体的稳定性、强度及抗渗能力。所以在具有缺陷的岩基上修建重力坝应对地基进行处

理。它包括两方面的工作：一是防渗;二是提高基岩强度（承载力）。其处理措施有：

一、开挖和清理

将复盖层和风化破碎的岩石挖掉，包