《重力坝和稳定分析》课程PPT教学课件：岩基上的重力坝

第二章岩基上的重力坝 第一节概述 重力坝的工作原理及特点 岩基上重力坝的基本剖面呈三角形,上 游面通常是垂直的或稍倾向上游的三角形 析面。 主要依靠坝体的重量,在坝体和地基的 接触面上产生抗滑力来抵抗库水的推力 以达到稳定的要求

第二章 岩基上的重力坝 第一节 概述 一 、重力坝的工作原理及特点 岩基上重力坝的基本剖面呈三角形，上 游面通常是垂直的或稍倾向上游的三角形 断面。 主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的 接触面上产生抗滑力来抵抗库水的推力， 以达到稳定的要求

重力坝典型布置参见三门峡水电站鸟瞰 图、万家寨水电站鸟瞰图、朱庄水库砌石重 力坝。 重力坝的优点及缺点: 优点: 1、安全可靠。但剖面尺寸较大,抵抗水的渗 漏,洪水漫顶,地震或战争破坏的能力都比 较强,因而失事率较低。 2、对地形、地质条件适应性强.坝体作用于 地基面上的压应力不高。所以对地质条件的 要求也较低,低坝甚至可修建在土基上 3、枢纽泄洪容易解决,便于枢纽布置

重力坝典型布置参见三门峡水电站鸟瞰 图、万家寨水电站鸟瞰图、朱庄水库砌石重 力坝。 重力坝的优点及缺点： 优点： 1、安全可靠。但剖面尺寸较大，抵抗水的渗 漏，洪水漫顶，地震或战争破坏的能力都比 较强，因而失事率较低。 2、对地形、地质条件适应性强，坝体作用于 地基面上的压应力不高，所以对地质条件的 要求也较低，低坝甚至可修建在土基上。 3、枢纽泄洪容易解决，便于枢纽布置

4、施工方便,便于机械化施工。 5、结构作用明确,应力计算和稳定计 算比较简单。 缺点 1、剖面尺寸大,水泥石料等用量多。 坝体应力较低。材料强能充分发 挥 3、扬压力大,对稳定不利。 砼体积大,温控要求较高

4、施工方便，便于机械化施工。 5、结构作用明确，应力计算和稳定计 算比较简单。 缺点： 1、剖面尺寸大，水泥石料等用量多。 2、坝体应力较低，材料强能充分发 挥。 3、扬压力大，对稳定不利。 4、砼体积大，温控要求较高

第二节重力坝的荷载及组合 作用于得力坝的主要荷载有:①自重;② 静水压力;③扬压力;④动水压力;⑤冰 压力;⑥泥沙压力;⑦浪压力;⑧地震力 ⑨温度及其他荷载。 自重 坝体自重由坝体体积和材料的容重算出。 初步设计时可取砼γc=2N/m3,施工详 图阶段由现场砼试验决定。当计算深层滑 动时,还应考慮岩体的自重

第二节 重力坝的荷载及组合 作用于得力坝的主要荷载有：①自重；② 静水压力；③扬压力；④动水压力；⑤冰 压力；⑥泥沙压力；⑦浪压力；⑧地震力； ⑨温度及其他荷载。 一 、自重 坝体自重由坝体体积和材料的容重算出。 初步设计时可取砼γc=24KN/m3，施工详 图阶段由现场砼试验决定，当计算深层滑 动时，还应考虑岩体的自重

二、静水压力 作用在坝面上的静水压力可按静水力学 原理计算,分为水平及垂直力分别进行计 水平力:P1=(1/2)rH12P=(12)rH2 垂直力:P2=(1/2)rnH12P2(1/2)rmH2 4H2

二、静水压力 作用在坝面上的静水压力可按静水力学 原理计算，分为水平及垂直力分别进行计 算。 水平力：P1 =(1/2)rH1 2 P4 =(1/2)rH2 2 垂直力：P2 =(1/2)rnH1 2 P3 =(1/2)rmH2 2

扬压力 1、坝底扬压力,形成原因:①上下游水位 差;②砼、岩石都是透水材料。 由于基岩节理裂隙很不规则,难以求出 坝底扬压力的准确分布,故通常加定扬压 力从坝踵到坝趾成直线变化。 α为扬压力折减系数与岩体的性质和构造, 帷幕深度和厚度,灌浆的质量,排水孔的 直径、间距、深度等有关 规范规定:河床坝段α=0.2-0.3 岸坡坝段α=0.3-0.4

三、扬压力 1、坝底扬压力，形成原因：①上下游水位 差；②砼、岩石都是透水材料。 由于基岩节理裂隙很不规则，难以求出 坝底扬压力的准确分布，故通常加定扬压 力从坝踵到坝趾成直线变化。 α为扬压力折减系数与岩体的性质和构造， 帷幕深度和厚度，灌浆的质量，排水孔的 直径、间距、深度等有关。 规范规定：河床坝段α=0.2-0.3 岸坡坝段α=0.3-0.4

2、坝身扬压力(见下右图)。 坝身排水管折减系数α30.15-0.3 a3rh 排 水 渗透力

2、坝身扬压力（见下右图）。 坝身排水管折减系数α3 =0.15-0.3 H1 H=h1-h2 h2 帷 幕 排 水 rH1 arH rH2 浮 托 力 扬 压 渗 力 透 力 rH3 帷 幕 排 水 rH4 h4 H3 H h rh a3rh a3rH

四、动水压力 在溢流面上作用有动水压力,坝顶曲线 和下游面直线段上的动水压力很小,可忽 略不计。只计算反弧段上的动水压力。 计算时假定水流为勻速流。流速为V如 果忽略水重W,侧面水压加和F,则可 以直接由动量议程求出作用于整个反弧上 为水压力水平分量。 pHrqV(Cosa2-Cosa,)/ 垂直分量:取V1≈V P=rqV(SinΦ1+Sin中2)/g

四、动水压力 在溢流面上作用有动水压力，坝顶曲线 和下游面直线段上的动水压力很小，可忽 略不计。只计算反弧段上的动水压力。 计算时假定水流为匀速流，流速为V，如 果忽略水重W，侧面水压力F1和F2，则可 以直接由动量议程求出作用于整个反弧上 的水压力水平分量。 PH =rqV(Cosa2 -Cosa1 )/g 垂直分量：取V1≈V2 P v = rqV（Sinф1 + Sinф2）/g

五、冰压力 1、静冰压力 2、动冰压力 六、泥沙压力 水库蓄水后,入库水流挟带泥沙,逐年 於积在坝前,对坝面产生泥沙压力。 淤积高程,根据河流的挟沙量和规定的 淤积年限进行估算,年限可取50100年。 按土力学公式计算。参照一般经验取数 据

五、冰压力 1、静冰压力 2、动冰压力 六、泥沙压力 水库蓄水后，入库水流挟带泥沙，逐年 淤积在坝前，对坝面产生泥沙压力。 淤积高程，根据河流的挟沙量和规定的 淤积年限进行估算，年限可取50-100年。 按土力学公式计算，参照一般经验取数 据

P=?hntg2(45°-Φ/2) 泥沙对上游坝面压力强度 h—-计算点以上淤沙厚度

Pn =γn hn tg2(45°-Φx /2) Pn—--泥沙对上游坝面压力强度 hn—--计算点以上淤沙厚度 P hn hn p1 P2