《扬州大学水工建筑物复习资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扬州大学水工建筑物复习资料（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、三大件：挡水，泄水，输水三类建筑物水工建筑物的特点：1 工作条件复杂 ：水工建筑物工作条件的复杂性主要受水的作用，水的作用对水工建筑物 的影响表现在以下几个方面： 由于水的作用，产生巨大的水压力，对水工建筑物的稳定和强度产生不利影响， 由于水的作用，形成波浪，冲击岸边、建筑物，产生波浪压力，对水工建筑物的稳定和强度 产生不利影响，由于水位差的存在，会导致建筑物以及地基内的渗流，产生渗透压力，对水 工建筑物的稳定和强度产生不利影响，渗流也可能引起建筑物及地基的渗透变形破坏，过大 的渗漏量会造成水库严重的漏水。由于水的作用，带来动水消能问题。由于水的作用，还会产生高速水流，高速水流通过建筑 物时，
2、可能出现掺气、负压、气蚀、冲击波等现象。地震影响，水库建成后，易引起诱发性地震。2. 设计选型的独特性 ：地形、地质、水文、施工等条件对选定坝址、闸址、洞线、枢纽布 置和水工建筑物的形式等都有极为密切的关系。具体到每一个工程都有自身的特定条件，因 而水利枢纽和水工建筑物都具有一定的个别性，因而水工建筑物设计选型总是只能按各自特 征进行，一般不能采用定型设计3. 施工建造的艰巨性 ：受自然条件制约，水工建筑物施工难度大。 首先，需要解决好施工导流，要求施工其间，在保证建筑物安全的前提下，让河水顺利下泄， 这是水利工程设计和施工中的一个重要课题。其次，工程进度紧迫，截流、度汛需要枪时间、 争进度，
3、否则就要拖延工期。第三，施工技术复杂。第四，地下、水下工程多，施工难度大；第五，交通运输比较困难， 特别是高山峡谷地区更为突出。第六，工程量大，工期长。第七，水工建筑物对地基要求高。 第八，水工建筑物施工受气候影响大.4. 水工建筑物兴建影响甚大 ：1、水工建筑物的兴建对周围环境影响较大. 1）、水工建筑 物建成后，形成水库，会使周围的气温会下降。2）、大型水库建成后，会引起滑坡等现象。2、水工建筑物的兴建，特别是大型水利枢纽的兴建，对国民经济，改善人民生活具有重要 意义，对美化环境也将起到重要作用。A、水工建筑物投资巨大，对国民经济影响较大B、 一旦失事后果严重.作为蓄水工程主体的坝或江河的
4、提防，一旦失事或决口，将会给下游人 民的生命财产和国家建设带来巨大的损失。水利水电工程的分等和水工建筑物的分级： 目的：为了贯彻执行国家的经济和技术政策，达到既安全又经济的目的，应把水利水电枢纽 工程按其规模、效益及其在国民经济中的重要性分等，再将枢纽中的不同建筑物按其所属工 程的等别和重要性分级。级别高的建筑物，对设计及施工的要求也高，级别低的建筑物则可 以适当降低。依据：根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2000）,将水利水电工程，根据工 程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。重力坝工作特点：（一）稳定方面：重力坝是依靠本身的自重作用来维持稳定。由于自重的作用在地基与
5、坝体 接触面上产生摩擦力。坝体与地基间有时存在粘结力。这两部分组成了阻滑力，阻止坝体滑 动，维持坝体稳定（二）应力方面：在考虑重力坝应力问题时，我们是常将其视为平面应变问题来考虑，将其 看成固结於地基上的悬臂梁用材料力学方法来考虑。一般情况下，用无拉应力来控制，也就 是说在坝截面不允许出现拉应力，这主要是因为圬工材料抗拉性能差，一旦出现拉应力就会 引起裂缝，裂缝的产生可能使坝体渗水，甚至断裂。 稳定和无拉应力是重力坝设计时两个基本准则。（三）荷载特点：重力坝受扬压力的作用，扬压力的作用减轻坝体铅直向下的力，对坝体稳 定产生危害，同时对坝体应力影响也较大。（四）重力坝的泄水以及施工导流比较容量解
6、决，重力坝材料为圬工材料，耐冲，强度大 其截面较大，可允许坝顶溢流。（五）重力坝对气候、地形、地质等条件适应性较强，抗震性能较好。 重力坝材料分区以及要求：1 区：上下游水位以上坝体表层混凝土，以抗冻性能控制。2 区：上下游水位变化区的坝体表层混凝土，以抗冻性能控制。3 区：上、下游最低水位以下坝体表层混凝土，以抗渗性能控制。4 区：坝基部位混凝土，以强度性能控制。5 区：坝体内部混凝土，以强度性能控制。6 区：有抗冲刷要求部位的混凝土（例如溢流面，泄水孔，导墙和闸墩等），以抗冲刷性能 控制。Y浅水波HkH l /2hl厂h0Hyi/r/zj/修/影pPJ拱坝拱坝的特点：结构特点：拱坝是一空间
7、壳体结构，坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的水平拱圈和 一系列竖向悬臂梁所组成。坝体结构既有拱作用又有梁作用。其所承受的水平荷载一部分由 拱的作用传至两岸岩体，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。拱坝两岸的岩体部分称 作拱座或坝肩；位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称作拱冠梁，一般位于河谷的最深处。 稳定特点：拱坝的稳定性主要是依靠两岸拱端的反力作用。内力特点：拱结构是一种推力结构，在外荷作用下内力主要为轴向压力，有利于发挥筑坝材 料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度，从而坝体厚度就越薄。性能特点：拱坝坝体轻韧，弹性较好，整体性好，故抗震性能也是很高的。拱坝是一种安全 性能较高的坝型。荷载特点：拱坝坝
8、身不设永久伸缩缝，其周边通常是固接于基岩上，因而温度变化和基岩变 化对坝体应力的影响较显著，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。 泄洪特点：在泄洪方面，拱坝不仅可以在坝顶安全溢流，而且可以在坝身开设大孔口泄水。 目前坝顶溢流或坝身孔口泄水的单宽流量已超过200m3/ （s.m） 设计和施工特点：拱坝坝身单薄，体形复杂，设计和施工的难度较大，因而对筑坝材料强度、 施工质量、施工技术以及施工进度等方面要求较高.拱坝对地形和地质条件的要求（一）对地形的要求 左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支承，以保证坝体的稳定以厚高比”T/H来区分拱坝的
9、厚薄程度。当T/H0.35时，为厚拱坝或重力拱坝。坝址处河谷形状特征用河谷宽高比L/H及河谷的断面形状两个指标来表示L/H值小，说 明河谷窄深，拱的刚度大，梁的刚度小，坝体所承受的荷载大部分是通过拱的作用传给两岸， 因而坝体可较薄。反之，当L/H值很大时，河谷宽浅，拱作用较小，荷载大部分通过梁的作 用传给地基，坝断面较厚。在L/H4.5的宽浅河谷中，一般只宜修建重力坝或拱形重力坝。左右对称的V形河谷最 适宜发挥拱的作用，靠近底部水压强度最大，但拱跨短，因而底拱厚度仍可较薄； U 形河谷靠近底部拱的作用显著降低，大部分荷载由梁的作用来承担，故厚度较大； 梯形河谷的的情况则介于这两者之间。（二）对
10、地质的要求 基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性和耐风化等。 两岸坝肩的基岩必须能承受由拱端传来的巨大推力、保持稳定并不产生较大的变形。土石坝土坝的工作特点及设计要求:土坝的剖面形状，一般为梯形断面。这是因为土坝主要由松散体结构（由土、砂、石）填筑 而成，颗粒间联结强度小，抗剪强度小，上下游坝坡如不维持一定的坡度就可能发生坍塌现 象，所以土坝剖面采用梯形断面。稳定方面:土坝失稳形式一般坝坡滑动或坝坡连同部分地基（土基）一起滑动的剪切破坏。 总之，土坝不可能发生整体滑动失稳，一般情况下都是局部稳定破坏边坡破坏，所以在设 计时必须给坝体上下游以足够的边坡来维持坝体稳定。 一般情况下，上游
11、边坡要比下游边 坡缓，其原因是上游边坡长期浸于水下，土体抗剪强度下降，易失稳。由以上分析，我们可知一般情况土坝滑坡失稳一般发生在下游，只有在游水位突然变化时， 上游边坡才发生滑动失稳。渗流问题: 渗流的影响：1、漏水现象 在上下游水位差作用下，由于渗流的作用，产生漏水现象，影响水库蓄水。易产生集中渗流的地方有：坝 体与坝基（包括两岸）的结合面，坝体与混凝土建筑物的结 合面。2、渗透变形 在渗透作用下，土坝坝身坝基容易发生渗透变形 渗透变形形式主要有流土与管涌。管涌：无粘性或少粘性土体中，土颗粒被渗流逐渐冲走的现象 流土：由于渗流对土体渗透水压力的作用，使得一定范围的土体从坝体或坝基表面掀起或浮
12、 起的现象。3、下游坝面浸水（渗流结果及下游有水）使得土体的抗剪强度降低这样易滑坡。浸润线的概念:渗流在坝体内的自由水面叫浸润面，它与垂直于坝轴线的剖面的交线一浸润 线（Infiltration Curve）。浸润线与上游边坡垂直，与上游水位相交，浸润线与下游坝面相切。 切点为渗流逸出点，逸事出点高于下游水面，高于下游的距离称为逸出高度。设计土坝时应 尽量采用有效的防渗排水设备。冲刷问题:土坝是由散粒体结构材料组成，其抗剪强度小，抗冲刷能力很低，当上游坝面受 到风浪作用时，将使上游坝面发生淘刷，天然雨水降到坝面后，部分渗入坝体内降低坝 体稳定性，而另一部分将沿坝坡下流而冲刷坝面，这会使坝高降低
13、而致使发生坝顶溢流 易发生溃坝事故. 所以在设计时应保证土坝有足够的超高，另外坝面还有采取防护排水措 施。沉陷问题: 还是因为土坝是由散粒体结构材料组成，颗粒与颗粒间存在孔隙，且土粒间易 发生相对位移，在坝体自重及水压力的作用下，坝体坝基都会由于压缩而产生沉陷。沉陷包 括坝身沉陷和坝基沉陷，皆会造成坝高不够。不均匀沉陷会引起坝体产生裂缝影响大坝运行 安全，据水利部统计1000起土坝事故中，因大坝裂缝引起的事故占129 起，而这其中90% 以上都是由于不均匀沉降引起的。所以在设计土坝时，要注意坝顶高程问题，应使施工时的 坝顶高程大于设计的坝顶高程，另为防止不均匀沉陷必须加强压实，特别注意接头处漏
14、夯， 漏压。其它问题: 1、气候问题:严寒季节，冻结膨胀融化，使坝体产生坍塌。高温干旱季节，坝 坡会干裂引起坝体破坏。2、动物打洞问题:动物（老鼠、白蚁）对土坝危害较大，动物打洞致使大坝破坏“。千里之 堤，溃于蚁穴”就是讲述白蚁危害。3、细砂液化问题:饱和细砂在振动荷载作用下易发生液化。4、地震影响问题:地震震动细砂液化，地震惯性力增加坝坡坍塌可能 坝顶溢流、边坡失稳、渗流是土坝失稳三大原因，据不完全统计土坝破原因中，坝顶溢流破 坏占 30%，边坡坍塌 25%，渗流破坏 25%。土石坝的剖面尺寸及构造坝剖面的基本尺寸包括：坝顶高程、坝顶宽度、上下游边坡。那冷亠工口 正常（设计）水位+相应情况下
15、超高d 由#土由土土坝顶咼程 斗”半仁、丄、八丄宀4 十” +、 取两者中大者非常圾核 水位+相应情况下的超高d坝坡: 土石坝坝坡选择的原则： 在满足稳定要求的前提下，应可能采用较陡的坝坡，以减少了工程量。上游坝坡长期处于饱和状态，同时受水库水位骤降的影响，上游坝坡应缓于下游坝坡。从坝体上部到下部，坝坡逐步防缓，以满足抗渗稳定和结构稳定性的要求心墙坝两侧坝壳采用非粘性土料，土体颗粒的内摩擦角较大，透水性大，上下游坝坡可陡 些，坝体剖面较小，但施工干扰大。斜墙坝上游坝坡应缓于心墙坝的上游坝坡，斜墙坝施工干扰小，但斜墙易断裂渗水。均质坝的坝体采用均匀的粘性或壤土土料，土体颗粒的内摩擦角较小，透水性小，上下游 坝坡需缓些，坝体剖面较大，但施工最简单。土石坝的组成： 土石坝一般由以下几部分组成： 坝体：坝的主体。防渗体：控制坝体浸润线位置，保持坝体渗流稳定性。 排水设施：安全地排出坝体的渗水，加速孔隙水压力的消散，防止下游坝坡的渗透破坏。 护坡:防止波浪、气温、雨水等自然现象对坝坡的危害。反滤层：排水滤土防止土体在
