为什么扬压力对重力坝的应力及稳定均不利

项目名称：几内亚凯勒塔（KALETA）水电站工程

项目阶段：复核阶段

计算书名称：重力坝抗滑稳定及应力计算

审查： 校核： 计算：

黄河勘测规划设计有限公司 Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd.

二〇一二年四月

目 录

1.计算说明........................................................................................................ 1

1.1 目的与要求 ......................................................................................... 1 1.2 基本数据 ............................................................................................. 1 2.计算参数和研究方法 ....................................................

作业一 重力坝的安全复核

某混凝土重力坝为三级建筑物, 坝基设有防渗帷幕及排水设备, 排水孔中线距坝踵 7.0m。挡水坝剖面体形尺寸及设计 水位如图，正常蓄水工况，下游无水。 要求: 分别用分项系数极限状态法和单一安全系数法计算分析设计状况（工况）下，挡水重力坝（单宽剖面）的强度和抗滑稳定性：

1.列表计算坝体作用荷载，分别考虑和不考虑作用分项系数。

2.用抗剪断公式校核坝基面抗滑稳定安全系数 K'是否满足要求。

3.分析坝基面抗滑稳定承载能力极限状态。 4.核算坝趾主应力抗压强度承载能力极限状态。 5. 核算坝踵竖向正应力抗拉正常使用极限状态。 表1 计算参数表 项目 名称 坝体自重 静水压力 作用 波浪压力 淤沙压力 渗透压力 混凝土抗压强度 性能 基岩 度 建基面摩擦系数 建基面凝聚力 结构重要性系数 设计状况系数 结构系数γd γo ψ 参数指标 砼容重24kN/m3 水容重10 kN/m3 吹程3000m，设计风速v=20m/s 容重6 kN/m3内摩擦角φn=18° 折减系数α=0.3 标准值9.8MPa 20MPa 抗剪f0.7，抗剪断f，0.9 C，0.7 Mpa 分项系数

第一章 基本资料

1.1 工程概况

顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立方米。水库距迁西县城35公里，有公路相通。

水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣工获得收益，尽早建成。

根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为I级建筑物，其它建筑物按II级建筑物考虑。

1.2 水文分析

1.年径流：顺河水量较充沛，顺河站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中在汛期七、八月份。丰水年时占全年50~60%，枯水年占30~40%，而且年际变化也很大。

2.洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水，其中1883年最大，由红痕估

第一章 基本资料

1.1 工程概况

顺河水量丰沛，顺河中游与豫运河上游的礼河、还乡河分水岭均较单薄，并处于低山丘陵区，最窄处仅10余公里。通过礼河、洲河及输水渠道，可通向唐山市；经还乡河、陡河可通秦皇岛市。为解决唐山市、秦皇岛市两地区用水，国家决定修建顺河水库。顺河水库位于河北省唐山、承德两地区交界处，坝址位于迁西县扬岔子村的顺河干流上，控制流域面积33700平方公里，总库容为25.5亿立方米。水库距迁西县城35公里，有公路相通。

水库枢纽由主坝、电站及泄水底孔等组成，水库主要任务是调节水量，供天津市和唐山地区工农业及城市人民生活用水，结合引水发电，并兼顾防洪要求，尽可能使其工程提前竣工获得收益，尽早建成。

根据水库的工程规模及其在国民经济中的作用，枢纽定为一等工程，主坝为I级建筑物，其它建筑物按II级建筑物考虑。

1.2 水文分析

1.年径流：顺河水量较充沛，顺河站多年平均年径流量为24.5亿立方米占全流域的53%，年内分配很不均匀，主要集中在汛期七、八月份。丰水年时占全年50~60%，枯水年占30~40%，而且年际变化也很大。

2.洪水：多发生在七月下旬至八月上旬，有峰高量大涨落迅速的特点，据调查近一百年来有六次大水，其中1883年最大，由红痕估

第四节 重力坝的应力分析

一、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: 模型试验法和理论计算法 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

1°材料力学法(重力法)

这是一种历史悠久、应用最广、最简便的方法。它不考虑地基变形的影响，假定： σy呈直线分布； σx呈三次抛物线分布； τ呈二次抛物线分布；

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

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

目录

第一章 基本资料................................................. 2

第一节 工程概况及工程目的................................... 2 第二节 基本资料............................................. 2 第二章 枢纽布置................................................. 9

第一节 工程等级和建筑物等级及洪水标准....................... 9 第二节 坝轴线选择........................................... 9 第三节 坝型确定............................................. 9 第四节 枢纽布置............................................ 10 第三章 坝体剖面设计............................................ 12

第一节 坝顶高程确定...................

山东科技大学学士学位论文 摘要

摘要

喜河水电站位于汉江上游陕西省安康地区石泉、汉阴两县交界处。枢纽工程采用凝土重力坝，枢纽建筑物包括主坝、泄水设备及电站等。 本设计主要是对重力坝进行设计，主要分为以下几部分内容： ⑴ 枢纽布置的设计枢纽布置的主要任务是对该枢纽的总体设计，全面整体的规划，为以后的设计作宏观的指导。

⑵ 坝体剖面的设计从局部开始对坝体进行设计，其中包括挡水坝剖面设计，溢流坝剖面设计，以及水力计算的内容。

⑶ 挡水坝的稳定分析及应力计算这是对剖面设计完后的坝段进行稳定、强度等方面的计算和演算，如果能够满足规范要求就可以按上面的设计施工，如果不满足还要重新进行设计。荷载计算往往以正常运用情况作为控制情况。此次还进行了断面优化设计。

⑷ 细部构造的设计为了满足坝体的结构及运用情况的要求，需要对坝体进行细部构造设计，细部构造设计的内容主要有坝体的的分区、分缝，廊道系统，止水排水，以及地基处理等。

本设计所有设计内容均是按所学水工建筑物基本知识所设计，所有设计均符合现行设计的有关规范规定。

设计成果包括设计说明书一份、设计

目录

摘 要 ............................................................... Ⅳ ABSTRACT ............................................................ Ⅴ 第一章非溢流坝设计计算 .............................. 错误！未定义书签。 1.1堤顶及防浪墙高程确定 ............................................. 1 1.1.1堤顶高程计算公式 ........................................... 1 1.1.2安全加高 ................................................... 1 1.1.3波高及雍高计算公式 ......................................... 1 1.1.4坝顶超高计算 .............................................. 2 1.2重力坝

重力坝、拱坝、土石坝的地基处理

梁亚杰

（西藏大学农牧学院 水利水电本科班10级）

【摘要】在水利工程中地基的处理相当重要，只有处理好地基，才能使大坝安全稳定，因此采取正确的处理措施确保建筑物安全，是水利工程中的重中之重。 【关键词】重力坝；拱坝；土石坝；地基；处理措施 第一部分：重力坝地基处理措施

重力坝承受较大的荷载，对地基要求较高。然而天然地基经受长期地质构造运动及外界因素的作用，多少存在着风化、节理、裂隙、破碎带等缺陷，在不同程度上破坏了基岩的整体性，降低了基岩的强度和抗渗能力。因此，必须对地基进行处理，以满足重力坝对地基的要求。 断层破碎带和软弱夹层等地质缺陷的处理措施 1.1混凝土塞

沿断层破碎带开挖出一定深度的倒梯形槽，将其中软弱构造岩及两侧破碎岩体清除，然后回填混凝土，其作用是使坝体荷载经混凝土塞传到两岸新鲜完整基岩上。对顺河向的软弱带，除坝基内作混凝土塞子外，并应向上下游伸出坝外，以改善坝基承载能力。

1.2混凝土拱（或梁）、混凝土垫层

对于很宽的断层破碎带，采用混凝土拱的处理型式，将坝体应力传送到两侧的完整岩体上，避免断层破碎带产生过大的压缩变形。也可以采用混凝土梁的处理型式。当大小断层密集交错