混凝土重力坝

1.重力坝的工作原理及特点是什么？具有那些优缺点？ 工作原理及特点：

⑴ 依靠自重产生抗滑力来满足稳定要求。

⑵依靠自重产生坝踵压应力抵消水压力产生拉应力满足强度要求 ⑶结构为固结于地基上的变截面悬臂梁，把水压力作用传向地基。 优点：

? ①地形地质条件适应性强

? ②枢纽泄洪问题容易解决，布置紧凑

? ③结构作用明确，安全可靠耐久，维修量小 ? ④便于施工导流 ? ⑤施工方便 缺点：

? ①坝体剖面尺寸大，材料用量多

? ②坝体应力较低，材料强度不能充分发挥 ? ③坝体与地基接触面积大，扬压力大不利稳定 ? ④体积大施工期温度控制工程量大

⒉重力坝按高度、材料、泄水条件及坝体剖面结构各分为哪几类？ 按建筑材料分：浆砌石、混凝土、碾压砼重力坝

按坝高分：高坝 ＞ 70m 中坝 70m≥坝高≥30m 低坝 ＜30m 按泄水条件分：溢流和非溢流重力坝

按坝体构造分：实体重力坝 、宽缝重力坝（横缝宽5~8m占1/5~1/3）、空腹重力坝

⒊重力坝的主要设计内容有哪些？

①剖面设计：参考已建工程拟定剖面尺寸 ②稳定分析：验算坝体抗滑稳定

③应力分析：计算坝体应力满足强度要求 ④构造设计：根据运用要求确定细部构造

⑤地基处理：设计地基防渗、排水、软弱带处理

⑥溢流重力坝及泄水孔口设计：堰顶高程、孔口尺寸、体形消能等 ⑦大坝安全监测设计：变形渗流监测 制定运行维护监测条例 ⒋作用在重力坝上的主要荷载包括哪些？ 荷载主要有：自重、静水压力、扬压力、

泥沙压力、动水压力、波浪压力、地震作用等。

⒌ 什么是荷载组合？基本荷载组合、特殊荷载组合是指什么？各主要包括哪几类？

荷载组合：根据工程运用实际条件，把各种荷载按其可能同时出现的机率进行叠加，形成不同的设计情况，称之为荷载组合。

基本组合属设计情况或者正常情况，由同时出现的基本荷载组成。 包括：正常蓄水位情况、设计洪水位情况、冰冻情况

特殊荷载属校核情况或者非常情况，由同时出现的基本组合或者一种或几种特殊组合组成。

包括：校核洪水位情况、地震情况

⒍重力坝抗滑稳定分析抗剪强度公式、抗剪断公式及公式中符号的意义。

⑴抗剪强度公式-摩擦公式 基面水平 ：

基面倾向上游β

∑W坝基面以上总铅直力 ∑P坝基面以上总水平力 U为坝基面上的扬压力 f为坝体与基岩接触面间 ⑵、抗剪断公式

坝基面水平 ：

基面倾向上游β：

F′、c′坝体混凝土与坝基接触面间的抗剪断摩擦系数、凝聚力，

A坝底面面积。

⒎提高重力坝抗滑稳定性的工程措施有哪些？

①利用水重。抗剪强度参数较小将坝的上游面略向上游倾斜，利用坝面上的水重提高坝的抗滑稳定性。

②坝基面开挖倾向上游：基岩比较坚固时，可以开挖成锯齿状。

③设置齿墙。基岩内有倾向下游的软弱面可在坝踵部位设齿墙，切断较浅的软弱面。

④抽水措施。下游水位较高坝体承受的浮托力较大时 。

⑤加固地基。包括帷幕灌浆、固结灌浆以及断层、软弱夹层的处理等。 ⑥横缝灌浆。将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆

⑦预加应力措施。坝体上游面，采用深孔锚固高强度钢索，并施加预应力 ⒏重力坝应力分析方法主要有哪些？ 应力分析方法：

①型试验法：光测法和电测法

②材料力学法：应用最广最简便，规范要求采用法，不考虑地基变形影响，铅直应力直线分布，坝底1/3应力与实际差异大。 ③弹性理论的解析法：简单边界才有解 ④弹性理论的差分法：边界适应性差

⑤弹性理论的有限元法：运用发展前景大 ⒐材料力学法应力分析的基本假定是什么？

①坝体材料为均质、连续、各向同性的弹性材料。

②坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，各坝段独立工作，横缝不传力。

③假定坝体水平截面上的正应力σy，按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。

⒑材料力学法水平截面上的边缘铅直正应力计算公式及符号意义。 水平截面上的铅直正应力σy ： 根据假定及偏心受压公式 上游 其中

下游

式中：∑w为计算截面以上全部铅直力的和； ∑M为计算截面以上全部荷载对截面形心轴力矩和 B为计算截面的长度。

⒒材料力学法边缘应力计算公式的推导原理是什么？ 边缘微元体平衡条件 莫尔圆

⒓重力坝运用期坝基面的铅直正应力的要求是什么？ 坝基面铅直应力σy要求：

运用期：坝趾最大铅直应力σy＜基岩允许应力；

坝踵计入扬压力最小铅直应力σy＞0。

施工期：下游坝趾最大铅直拉应力σy＜0.1MPa。

⒔重力坝上下游坝坡坡率常用值为多少？坝顶高程应如何确定？

上游坝坡坡率n=0~0.2，常做成铅直或者上部铅直下部倾向上游；

下游坝坡坡率m=0.6~0.8；底宽约为坝高的0.7-0.9倍，一般0.85以下。 坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游放浪墙顶高程应高于波浪顶高程 放浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差△h=h1﹪+hz+hc

h1﹪为累计频率为1﹪时的波浪高度，hz为波浪中心线高于静水位的高度，hc为安全加高

坝顶上游防浪墙顶高程按下式计算，并取二者较大的： 放浪墙顶高程=设计洪水位+△h设 放浪墙顶高程=校核洪水位+△h校

⒕溢流坝泄水方式有哪些类型？特点是什么？ 泄水方式有：坝顶溢流和坝身泄水孔泄水P82

表面溢流式：经济，泄流能力较大，又有较大的泄流潜力。

坝身泄水孔：放水放水条件好，给水库运用带来很大的灵活，深水泄水孔还具有排沙、放空水库、导流等功能。

⒖溢流坝实用堰定型水头及下游反弧半径在设计中应如何选取确定？取值大小有何影响？

顶部曲线：坝顶溢流常用WES实用堰

大孔口溢流时堰顶下游采用射流曲线，上游采用椭圆弧曲线

反弧半径R取值与下游消能结构形式和水流流速有关 挑流消能时 R=(4~10)h 底流消能时R=(8~12)h

反弧处流速小于16m/s取小值，流速大于25m/s取大值

⒗溢流坝顶设闸门与不设闸门时的堰顶高程如何确定？ 堰顶不设闸门时：堰顶高程=正常蓄水位

堰顶设闸门时： 堰顶高程=正常蓄水位-闸门高度+(0.1~0.3m）

⒘重力坝深（身）式泄水孔的类型 作用及特点是什么？布置时应注意的要求是什么？

按水流条件：坝身泄水孔可分为有压和无压 按孔口高程：中孔和底孔 按布置层数：单层和双层 作用：①辅助泄洪②预泄库水，增大调洪库容，降低洪水位 ③人防或检修放空水库④排放泥沙⑤下游供水⑥施工导流 特点：①水头大流速高，体形轮廓影响大

②闸门在深水下，受力大，检修困难 ③门体启闭机结构复杂止水易出问题

（1）有压泄水孔：工作闸门布置在出口，关闭时孔内水压大，不利坝体应力及防渗。进口布置事故检修闸门。

（2）无压泄水孔：工作闸门布置在进口，闸后断面顶部升高，水面以上净空要求：矩形断面0.3~0.5倍水深，城门洞形拱脚以下0.2~0.3倍水深 施工简单，干扰小

⒙什么是平压管、通气孔？他们的作用是什么（见P393）？布置在什么位置上？

为了减小检修闸门的启门力，应当在检修闸门和工作闸门质检设置与水库连通的平压管，开启检修闸门前先在两道闸门中间充水，这样及可以在静水中启吊检修闸门。

当工作闸门 布置在进口，提闸泄水时，门后的空气被水流带走，形成负压，因此在工作闸门后需要设置通气孔，在向两道闸门之间充水时需要将空气排出，为此，有时在检修闸门后也需设置 通气孔。

平压管和通气孔

? 平压管：向事故、检修闸门下游充水，到达闸门前后水压平衡 ? 检修闸门下游排通气孔，平压过程中排气和充气

事故闸门、无压泄水孔工作闸门下游通气孔

⒚重力坝混凝土材料有哪些指标要求？坝体怎样进行防渗排水？布置时的要求是什么？

强度等级C10、C15、C20、C25~C60 龄期90天或180天

②抗渗性抗渗： W2 W4 W6 W8 W10

坡降：内部 ＜10 10~30 30~50 ＞50

③抗冻性：抗冻级别F50、F100、F150、F200、F250、F300 ④抗冲刷性：过流表面强度不低于C25

⑤抗裂性：采用低热水泥，合理分缝，采取温控措施 ⑥抗侵蚀：环境水具有侵蚀性时采用抗侵蚀水泥骨料

坝体防渗： 永久横缝

缝面为平面，设置止水，无键槽不灌浆。

基岩较差：用沥青油毡或聚酯闭孔板预留1~2cm宽 基岩良好：相邻坝段不留间隙。

止水要求：高坝两道紫铜止水，中间沥青井；

中低坝一道紫铜止水，一道橡胶或塑料止水

止水下部伸入基岩0.3~0.5m，上部到防浪墙顶。 ②临时横缝

缝面设置键槽及灌浆系统，坝体温度接近稳定温度后灌浆封缝成为整体坝，增加抗滑稳定和抗震性。

坝体排水管：作用：减小坝体扬压力

要求：距上游坝面0.1~0.07倍水头，并大于2m。

无砂砼排水管间距2~3m，内径0.15~0.25m，

⒛重力坝地基处理方法包括哪些？

1坝基开挖2固结灌浆3帷幕灌浆4坝基排水5断层、软弱层处理

21坝基灌浆廊道构造尺寸设计要求有哪些？ 坝基灌浆廊道：

城门洞形宽2.5~3.0m，高3~4m，底板距基岩大于1.5倍廊道宽， 距上游坝面0.05~0.1倍水头大于4~5m，坡度＜45°方便施工

地基防渗：

防渗：地基固结灌浆、帷幕灌浆。

固结灌浆布置在应力较大的坝踵和坝址附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内，灌浆孔呈梅花状或方格状布置孔距、排距采用内插逐步加密的方法10-20m逐步加密到3-4m，孔深5~8m，帷幕区孔深8~15m。 灌浆压力0.2~0.4MPa 防渗帷幕布置于靠近上游坝轴线附近，自河床向两岸延伸。 ①深度 透水层深度小，伸入相对不透水层3~5m 透水层深度大，取0.3~0.7倍坝高

②帷幕区质量及相对不透水基岩单位吸水率q

坝高＞100m q≤1~3Lu J=20~15 k=2×10-5 100≥坝高≥50m q≤3~5Lu J=15~10 k=6×10-5

坝高＜50m q≤5Lu J=10 k=1×10-4 ③孔距逐步加密到c=1.5~4.0m

④排距视坝高地质条件可用单排或双排，排距小于孔距 多排时仅一排达到设计深度，其它为0.5~0.7设计深 ⑤压力 表层1~1.5倍水头，深层2~3倍水头。

⑥帷幕厚度 单排 L=(0.7~0.8)孔距 多排 L=排距+(0.7~0.8)孔距

排水：在防渗帷幕后设置排水孔幕，排水孔与防渗帷幕下游面的距离，在坝基面处不宜小于 2米，排水孔幕一般略向下游倾斜，与帷幕成10°~15°交角。排水孔孔距2~3m，孔径约150~200mm，孔深为帷幕深度的0.4~0.6倍， 主排水孔深 ＞10m

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