《巖基上的重力壩》ppt課件

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1、第二章巖基上的重力壩第一節(jié)概述一、重力壩的工作原理及特點(diǎn)巖基上重力壩的基本剖面呈三角形，上游面通常是垂直的或稍傾向上游的三角形斷面。主要依靠壩體的重量，在壩體和地基的接觸面上產(chǎn)生抗滑力來抵抗庫水的推力，以達(dá)到穩(wěn)定的要求。重力壩典型布置參見三門峽水電站鳥瞰圖、萬家寨水電站鳥瞰圖、朱莊水庫砌石重力壩。重力壩的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、安全可靠。但剖面尺寸較大，抵抗水的滲漏，洪水漫頂，地震或戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強(qiáng)，因而失事率較低。2、對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，壩體作用于地基面上的壓應(yīng)力不高，所以對地質(zhì)條件的要求也較低，低壩甚至可修建在土基上。3、樞紐泄洪容易解決，便于樞紐布置。4、施工方便，便于機(jī)械化

2、施工。5、結(jié)構(gòu)作用明確，應(yīng)力計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算比較簡單。缺點(diǎn)：1、剖面尺寸大，水泥石料等用量多。2、壩體應(yīng)力較低，材料強(qiáng)能充分發(fā)揮。3、揚(yáng)壓力大，對穩(wěn)定不利。4、砼體積大，溫控要求較高。第二節(jié)重力壩的荷載及組合作用于得力壩的主要荷載有：①自重；②靜水壓力；③揚(yáng)壓力；④動水壓力；⑤冰壓力；⑥泥沙壓力；⑦浪壓力；⑧地震力；⑨溫度及其他荷載。一、自重壩體自重由壩體體積和材料的容重算出。初步設(shè)計(jì)時(shí)可取砼γc=24KN/m3，施工詳圖階段由現(xiàn)場砼試驗(yàn)決定，當(dāng)計(jì)算深層滑動時(shí)，還應(yīng)考慮巖體的自重。二、靜水壓力作用在壩面上的靜水壓力可按靜水力學(xué)原理計(jì)算，分為水平及垂直力分別進(jìn)行計(jì)算。水平力：P1=(1/2)rH

3、12P4=(1/2)rH22垂直力：P2=(1/2)rnH12P3=(1/2)rmH22三、揚(yáng)壓力1、壩底揚(yáng)壓力，形成原因：①上下游水位差；②砼、巖石都是透水材料。由于基巖節(jié)理裂隙很不規(guī)則，難以求出壩底揚(yáng)壓力的準(zhǔn)確分布，故通常加定揚(yáng)壓力從壩踵到壩趾成直線變化。α為揚(yáng)壓力折減系數(shù)與巖體的性質(zhì)和構(gòu)造，帷幕深度和厚度，灌漿的質(zhì)量，排水孔的直徑、間距、深度等有關(guān)。規(guī)范規(guī)定：河床壩段α=0.2-0.3岸坡壩段α=0.3-0.42、壩身揚(yáng)壓力（見下右圖）。壩身排水管折減系數(shù)α3=0.15-0.3四、動水壓力在溢流面上作用有動水壓力，壩頂曲線和下游面直線段上的動水壓力很小，可忽略不計(jì)。只計(jì)算反弧段上的動水

4、壓力。計(jì)算時(shí)假定水流為勻速流，流速為V，如果忽略水重W，側(cè)面水壓力F1和F2，則可以直接由動量議程求出作用于整個(gè)反弧上的水壓力水平分量。PH=rqV(Cosa2-Cosa1)/g垂直分量：取V1≈V2Pv=rqV（Sinф1+Sinф2）/g五、冰壓力1、靜冰壓力2、動冰壓力六、泥沙壓力水庫蓄水后，入庫水流挾帶泥沙，逐年淤積在壩前，對壩面產(chǎn)生泥沙壓力。淤積高程，根據(jù)河流的挾沙量和規(guī)定的淤積年限進(jìn)行估算，年限可取50-100年。按土力學(xué)公式計(jì)算，參照一般經(jīng)驗(yàn)取數(shù)據(jù)Pn=γnhntg2(45°-Φx/2)Pn—--泥沙對上游壩面壓力強(qiáng)度hn—--計(jì)算點(diǎn)以上淤沙厚度七、浪壓力浪壓力與風(fēng)速和水庫吹程

5、有關(guān)。中等高度以上的重力壩，浪壓力在荷載中所占比重較小，通常忽略。重力壓上游面多為鉛直（或接近鉛直），當(dāng)波浪推進(jìn)到壩前。由于壩面的反射作用產(chǎn)生駐波，波高為4Ll，而波長保持不變。具體公式見書八、地震荷載根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》地震慣性力和地震動水壓力的計(jì)算，一般采用“擬靜力法”，對高度大于150m的壩，宜進(jìn)行動力分析。九、荷載組合作用在壩上的荷載，按其性質(zhì)分為基本和特殊兩種組合。1、基本荷載：（1）壩體及設(shè)備自重（2）正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的靜水壓力（3）對應(yīng)于（2）的揚(yáng)壓力（4）泥沙壓力（5）相應(yīng)的浪壓力（6）冰壓力（7）土壓力（8）相應(yīng)于設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的動水壓力（9）其他出現(xiàn)機(jī)會較

6、多的荷載2、特殊荷載（頻率低，作用時(shí)間短）（10）校核洪水位（11）相應(yīng)的揚(yáng)壓力（12）相應(yīng)的浪壓力（13）相應(yīng)的動水壓力（14）地震荷載（15）其他出現(xiàn)機(jī)會較少的荷載第三節(jié)重力壩的穩(wěn)定分析重力壩主要依靠自身重力維持穩(wěn)定。因此抗滑穩(wěn)定分析是設(shè)計(jì)中的重要課題。重力壩可能沿壩基平面滑動，也可能沿地在中緩傾角斷層或軟弱夾層滑動。按照目前的設(shè)計(jì)方法，高度H小于100m的重力壩，控制剖面尺寸常常的穩(wěn)定而不是應(yīng)力。目前的計(jì)算公式大都是半徑驗(yàn)性的，因?yàn)橛绊懸蛩睾芏?。Ks=f(∑W-U)/∑Pb、滑動面傾向上游時(shí)：Ks=[f(∑WCosβ-U+∑PSinβ)]/(∑PSinβ+∑WCosβ)公式評價(jià)：本公式

7、不考慮凝聚力，偏于安全，凝聚力作為安全儲備，所以規(guī)定的安全系數(shù)較低。（二）抗剪斷公式假定：認(rèn)為砼與基巖接觸良好，直接采用接觸面上的抗剪斷參數(shù)f′和c′。公式：Ks″＝[f’(∑W-U)+C”A]/∑P安全系數(shù)Ks″,設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：不分等級基本荷載組合：采用3.0特殊荷載組合：（1）采用2.5；（2）采用不小于2.3。二、深層抗滑穩(wěn)定分析深層滑動：地基內(nèi)往往存在著較弱夾層或緩傾角斷層，壩體檔水后，有可能沿這些薄