重力坝
大坝的四种基本类型
大坝的四种基本类型
大坝的四种基本类型包括：
1. 重力坝：重力坝是指通过自身重力来抵抗水压力的一种坝体结构。
它通常由混凝土或石块等坚固的材料构成，具有较大的体积和重量，能够稳定地承受水压力。
2. 拱坝：拱坝是指通过拱形结构来抵抗水压力的坝体。
拱坝能够将水压力通过拱形结构传递到坝两侧的基岩上，从而实现稳定支撑。
它通常由混凝土或石块等材料构成，具有较大的强度和刚性。
3. 重力拱坝：重力拱坝是重力坝和拱坝的结合体，它既利用自身重力来抵抗水压力，又通过拱形结构来增加坝体的稳定性。
重力拱坝通常由混凝土或石块等材料构成，具有较大的体积和重量，并且能够有效地分散水压力。
4. 溢流坝：溢流坝是指通过设置溢流堰来控制水位并引导多余的水流溢出的一种坝体结构。
溢流坝通常由混凝土或土石材料构成，它的主要作用是防洪和调节水流。
溢流坝可以分为重力溢流坝和堆石溢流坝两种类型，具体结构形式各异。
第二章重力坝
第二章岩基上的重力坝教学要求：掌握重力坝的工作原理和工作特点，了解重力坝的分类；掌握作用在重力坝上荷载的种类和计算方法（特别是自重、水压力、扬压力、浪压力），掌握重力坝的荷载组合类型和方法;掌握坝体稳定及强度分析方法和控制标准；掌握非溢流重力坝剖面拟定方法；掌握溢流重力坝剖面设计、孔口拟定、消能设计方法，掌握岩石地基的处理措施；了解重力坝材料、构造和混凝土分区的依据。
第一节概述重力坝是一种古老而又应用广泛的坝型，它因主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持稳定而得名.通常修建在岩基上，用混凝土或浆砌石筑成。
坝轴线一般为直线,垂直坝轴线方向设有永久性横缝，将坝体分为若干个独立坝段，以适应温度变化和地基不均匀沉陷，坝的横剖面基本上是上游近于铅直的三角形。
如图2-1所示.一、重力坝的工作原理及特点重力坝的工作原理是在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量在滑动面上产生的抗滑力来满足稳定要求；同时也依靠坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。
与其他坝型比较,其主要特点有：⑴ 结构作用明确，设计方法简便.重力坝沿坝轴线用横缝将坝体分成若干个坝段，各坝段独立工作,结构作用明确，稳定和应力计算都比较简单。
⑵泄洪和施工导流比较容易解决。
重力坝的断面大,筑坝材料抗冲刷能力强，适用于在坝顶溢流和坝身设置泄水孔。
在施工期可以利用坝体或底孔导流。
枢纽布置方便紧凑，一般不需要另设河岸溢洪道或泄洪隧洞。
在意外的情况下，即使从坝顶少量过水，一般也不会招致坝体失事，这是重力坝最大的优点。
⑶结构简单，施工方便，安全可靠。
坝体放样、立模、混凝土浇筑和振捣都比较方便,有利于机械化施工.而且由于剖面尺寸大,筑坝材料强度高，耐久性好，因此抵抗水的渗透、冲刷，以及地震和战争破坏的能力都比较强,安全性较高。
⑷对地形、地质条件适应性强.地形条件对重力坝的影响不大，几乎任何形状的河谷均可修建重力坝。
由于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。
重力坝名词解释
重力坝名词解释
重力坝是一种大坝结构，主要依靠自身重力稳定，通常采用大块混凝土或砖石等材料建造而成。
重力坝常用于防洪、发电、灌溉等水利工程，具有结构简单、建造成本低、抗震性能好等优点。
以下是重力坝相关术语的解释：
1. 坝顶：重力坝的最高点，一般用来储存水库的水位。
2. 坝体：重力坝的主要承重部分，由混凝土或砖石等材料构成。
3. 溢洪道：重力坝的泄洪通道，通常位于坝体的两侧。
4. 下游坝脚：重力坝下游的坝底部分，通常需要加强防冲刷措施。
5. 上游坝脚：重力坝上游的坝底部分，通常需要加固防止滑坡。
6. 导流洞：重力坝建造过程中用来导流的洞口，通常会在坝体内部打通。
7. 坝顶道路：重力坝顶部的道路，用于维护和巡查。
8. 坝体检测设备：用于监测重力坝变形、渗漏等情况的设备，包括测斜仪、倾斜计等。
- 1 -。
第四章重力坝
1、坝顶宽度
为了满足运用、施工和交通的需要， 坝顶必须有一定的宽度。当有交通 要求时，应按交通要求布置。 一般情况坝顶宽度可采用坝高的 8~10%，且不小于3m。 碾压混凝土坝坝顶宽不小于5m； 当坝顶布置移动式启闭机时，坝顶 宽度要满足安装门机轨道的要求。
2、坝顶布置
坝顶结构布置的原则是安全、经济、合理、实 用。有下列型式： ①坝顶部分伸向上游； ②坝顶部分伸向下游，并做成拱桥或桥梁结构 型式； ③坝顶建成矩形实体结构，必要时为移动式闸 门启闭机铺设隐型轨道。 坝顶排水一般都排向上游。坝顶常设防浪墙， 高度一般为1.2m，厚度应能抵抗波浪及漂浮物 的冲击，与坝体牢固地连在一起，防浪墙在坝 体分缝处也留伸缩缝，缝内设止水。
堰顶设有闸门
当堰顶设有闸门时，闸门顶高程虽 高于水库正常蓄水位，但堰顶高程较低， 可利用闸门不同开启度调节库内水位和 下泄流量，减少上游淹没损失和非溢流 坝的高度及坝体的工程量。 与深孔闸门比较，堰顶闸门承受的 水头较小，其孔口尺寸较大，由于闸门 安装在堰顶，操作、检修均比深孔闸门 方便。在大、中型水库工程中得到广泛 的应用。
重力坝的特点
1、便于泄洪和施工导流容易。重力坝所用的材料抗冲能力强，剖面尺 寸较大，适于坝顶溢流和在坝身设置泄水孔，施工期可以利用坝体分期 导流。 2、混凝土重力需要温控散热措施。重力坝体积大，水泥用量多，水泥 水化热量大，需要温控散热措施，否则会产生温度裂缝，影响坝体的整 体性、耐久性及外观等。 3、材料的强度不能充分发挥。重力坝材料的允许压应力相对较大，而 坝体内部和上部的实际应力较小，因此坝体不同区域应采用不同强度等 级和耐久性要求的材料。 4、受扬压力影响大。重力坝的坝体和坝基有一定的透水性，在较大的 水头差作用下，产生渗透压力。渗透压力和浮托力合称扬压力，它会减 轻坝体的有效重量，对坝体的稳定不利，因此要采取有效措施减小扬压 力。 5、对地形、地质条件适应性好。几乎任何形状的河谷断面都可修建重 力坝，重力坝对坝基地质条件的要求虽然比土石坝高，但由于横缝的存 在，能很好地适应各种非均质的地基，无重大缺陷的一般强度的岩基均 能满足建坝要求。
第三章 重力坝
4、设计状况
根据“水利水电工程结构可靠度设计统一标准”（GB5019994)，结构设计按以下三种状况设计： （1）持久状况：正常使用过程中，一定出现且持续时间很长。 （2）短暂状况：施工、检修或使用过程中短暂出现。 （3）偶然状况：出现几率很小，持续时间短。 三种状况均应按承载能力极限状态进行设计。同时 （1）持久状况，尚应按正常使用极限状态设计； （2）短暂状况，可根据需要按正常使用极限状态设计； （3）偶然状况，可不按正常使用极限状态设计；
4、浪压力
（1）波高2hL、波长2LL及h0
2hL 0.0166 V f5 / 4 D1/ 3 2LL 10.4(2hL ) 0.8
（1）坝前水深H1>LL
PL
0 ( LL 2 hL h0 ) LL
2
0 L 2L
2
（书P21公式2-6） • 注：静水面处波浪压强最大
PL
3、计算参数确定
f′、c′和f的大小对抗滑稳定影响很大 ，若取大则安全没有保证，取小了浪费。 如何选取C、f值是计算稳定安全系数的关键。 f′、c′和f值以野外现场试验成果为基础，结合室内试验结果， 由地质、试验和设计人员共同分析确定。其中现场试验成果，f′、 c′采用测定峰值的小值平均值；f采用屈服极限值或比例极限值。
一般可按“水工建筑物抗震规范”的拟静力法计算。
7、冰压力（ice pressure）
（1）静冰压力 目前还没有系统的理论分析，可查表2-5（P26）。可从表中选 用单位面积的冰压力乘以冰厚即为作用在每米坝长的静冰压力 P冰=f(T0,VT,h) 式中：T0,VT,h分别为升温时气温、升温速率和冰厚。
第三节 重力坝的稳定分析
一、稳定分析(stability analysis against sliding）的目的
重力坝知识点总结
重力坝知识点总结一、重力坝的分类根据不同的特点和用途，重力坝可以分为多种不同的类型。
常见的重力坝类型包括：1. 混凝土重力坝：这是最常见的重力坝类型，由混凝土块构成，能够承受水压力并抵抗地震力。
混凝土重力坝通常用于大型水利工程中，如水电站和灌溉工程。
2. 石块重力坝：这种重力坝由大块石头或石块构成，通过石块之间的摩擦力和重力来抵抗水压力。
石块重力坝通常用于较小规模的水利工程和防洪工程中。
3. 土坝：土坝是一种以土壤和岩石为主要材料构成的重力坝，具有一定的柔性和可塑性，能够适应地基变形和水压力的影响。
土坝常用于较低的水位和较小规模的水利工程中。
二、重力坝的结构特点1. 基础结构：重力坝的基础结构通常由混凝土块或大块石头构成，能够承受来自坝体的重力和水压力。
合理的基础结构设计是重力坝安全稳定运行的基础。
2. 坝体结构：重力坝的坝体由混凝土或石块构成，以抵御水压力和抗震力。
坝体结构的设计和施工质量对重力坝的安全运行至关重要。
3. 泄洪设施：重力坝通常需要配备泄洪设施，用于调节坝体和下游水位，保护坝体和下游地区免受洪水侵袭。
4. 式样结构：重力坝的式样结构包括坝头、坝身和坝尾三个部分，其中坝头通常设有溢流坝段，坝身是坝的主体部分，坝尾则通常设有泄洪设施。
5. 加强结构：为了提高重力坝的安全性和稳定性，通常需要在坝体和基础结构中设置加强措施，如锚杆、钢筋混凝土板等。
三、重力坝的设计原则1. 安全性原则：重力坝的设计必须以安全为首要考虑，保证其在水压力和地震力的作用下不发生破坏和滑坡。
2. 稳定性原则：重力坝的设计必须保证其稳定性，不受地基沉降和水压力的影响，能够长期安全运行。
3. 经济性原则：重力坝的设计必须兼顾成本和效益，尽可能降低建设和维护成本，提高水资源的综合利用效益。
4. 耐久性原则：重力坝的设计必须考虑其耐久性，能够在长期使用和恶劣环境的情况下保持良好的结构性能。
5. 灵活性原则：重力坝的设计必须具有一定的灵活性，能够适应地基变形和水位变化的影响，保证其安全稳定运行。
重力坝介绍与简介
第一节 概
复习思考题
述
１、重力坝的优缺点有哪些？ ２、重力坝如何分类？
第一节 概
四、重力坝的组成与布置
述
节省工程量
重力坝坝址一般选在狭窄河谷
为了布置河床式溢洪道、坝后式水电站厂房和通航船闸， 有时也选择在比较宽的河谷建坝（葛洲坝工程＋三峡工程） 因坝体重量大，水平水压力大。一般应修建岩石地基上，
地质条件好：基岩坚硬、完整
抗渗性能好 无难于处理的断层 重力坝的坝轴线一般采用直线布置，与河流流向垂直 避免不良的受力条件
述
第一节 概
述
二、工作特点（重点掌握内容）
（1）重力坝可采用河床式溢洪道 （2）设计、施工都比较简单 （3）抵御特殊灾害（地震、恐怖袭击）能力比强 有关数据统计，各种坝型中，重力坝失事率相对较低 优点：坝顶允许溢流 遇到超标准洪水不易溃坝 坝体厚实、体积大、采用胶结材料（混凝土） 抗震能力强 （2）＋（3）是重力坝普遍应用、特别是在重大 工程常被大坝全长2309.5m，最大坝高181m，混凝土总量2800万m3， 装机容量2240万kw，是世界上最大的水利枢纽工程，标志着中国大坝建 设技术已处于世界先进水平 防洪、发电、航运是三峡工程的三大任务，相应的建筑物规模宏大。 为了避免相互干扰，影响工程效益发挥，枢纽布置研究中，首先将通航 建筑物中尺寸规模较大的船闸布置在左岸的半山坡中，避免船闸与其他 建筑物争前缘。泄水和发电两大建筑物都置于河槽内。通航与泄水和发 电三大建筑物分开排列布置
第一节 概
四、重力坝的组成与布置
述
溢流坝段宜布置在河道主流位置，两端以非溢流 坝段与岸坡连接
设永久性横缝：为了防止不均匀沉降、温度应力 控制要求，沿垂直于坝轴线设永久性横缝，各段 坝型应尽量保持一致
名词解释重力坝
名词解释重力坝重力坝是一种常见的水利工程建筑，是指由混凝土等材料制成的大型坝体，用于拦截河流水流并积累水能，是水电站的主要组成部分。
以下将从定义、构造、特点和应用等方面对重力坝进行介绍。
一、定义重力坝是由混凝土等材料构成的大型坝体，其主要特点是坝体自重成为防洪和固土的基本保证。
其横断面呈三角形、梯形或圆弧形，下部较宽，上部较窄。
二、构造重力坝的构造主要由以下几个部分组成：1.坝墙：是坝体的主体结构，负责承受水压力和坝体重量。
坝墙通常由连续的混凝土墙体组成，其底部焊接蛇形钢条，以增强坝体的稳定性。
2.泄洪道：负责坝体的控制洪水，防止坝体崩塌。
泄洪道通常位于坝体中央或附近，其主要部分为凸缘闸门或波形闸门。
3.坝顶：是重力坝的顶部，通常用于放置一些机械装置或人工设施。
坝顶上通常有测量或监测设备，以便监测坝体的运行状况。
三、特点1.稳定性高：重力坝体重较大，地基反力小，能承受较大的水压力，在防洪和固土方面具有很高的稳定性和抗洪能力。
2.施工周期长：由于坝墙需要通过混凝土浇筑进行建造，因此重力坝的施工周期长，一般需要数年时间才能完工。
3.施工成本高：重力坝坝墙体积大，需要大量混凝土等材料，因此建造成本较高。
四、应用重力坝广泛应用于水力发电站、灌溉工程、防洪工程和供水工程等领域。
水力发电站利用重力坝积累水能、控制水流，以驱动水轮发电，是常见的水电站形式。
灌溉工程和供水工程利用重力坝控制水流和积水，为农业和城市供水提供了可靠的保障。
在防洪工程中，重力坝通过拦截河流流量和积存水量，保护周边的平原地区，防止洪水灾害的发生。
总之，重力坝是一种重要的水利工程建筑，具有较高的稳定性和抗洪能力，广泛应用于水力发电站、灌溉工程、防洪工程和供水工程等领域。
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水平施工缝
碾压混凝土重力坝图
横缝
碾压层
官地水电站－－可研
流域 / 地址：雅砻江 / 四川；
坝型：砼重力坝； 最大坝高：168m； 总库容：7.83亿m3； 总装机容量：180万kw。
（2）宽缝重力坝剖面图
A A
防渗帷幕 排水管 宽缝
A
A
A
盐锅峡水电站，坝型为混凝土宽缝重力坝，最大 坝高57m。
泄洪坝段位于河 床中部，即原主河槽 部位，两侧为电站坝 段和非溢流坝段。水 电站厂房位于两侧电 站坝段后，另在右岸 留有后期扩机的地下 厂房位置。永久通航 建筑物均布置于左岸。
2 水电站
水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房。 共安装26台水轮发电机组，其中左岸厂房14台，右岸厂房12台。 水轮机为混流式，机组单机额定容量70万千瓦。
工期安排
第一阶段（1993-1997年）：施工准备 及一期工程，工期为5年。利用中堡岛修建 一期土石围堰围护右岸叉河。一期基坑内 修建导流明渠和混凝土纵向围堰。同时， 在左岸岸坡修建临时船闸。江水及船舶仍 从主河槽通过。
第二阶段（1998-2003年）：二期工 程，工期为6年。修建二期上下游横向围 堰，与混凝土纵向围堰形成二期基坑。 进行河床泄洪坝段、左岸电站坝段和左 岸电站的建设。同时，在左岸修建永久 通航建筑物。二期导流期间，江水经导 流明渠下泄，船舶经导流明渠或临时船 闸通行。
新安江水电站，混凝土宽缝重力坝，缝宽为坝段宽的40 ％，最大坝高105m。
（3）空腹重力坝剖面图
廊道
排水管
空腹
防渗帷幕
排水孔
三、三峡水利工程实例
（一）三峡工程总体概况
三峡工程由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部 分组成。大坝坝顶总长3035米；电站安装26台单机容量 70万kw机组，总装机容量1820万kw；通航建筑物位于 左岸，永久船闸为双线五级，升船机为单线一级垂直提 升式。
第三阶段（2003-2009年）：三期工程， 工期为6年。修建三期碾压混凝土围堰， 拦断导流明渠。水库蓄水至135米高程。左 岸电站及永久船闸开始投入运行。三期围 堰与混凝土纵向围堰形成三期基坑，基坑 内修建右岸大坝和电站。三期导流期间， 江水经由泄洪坝段的永久深孔和22个临时 导流底孔下泄，船舶经永久船闸通行。
图 3 –1
重力坝的布置
二.重力坝各坝型剖面
（1）实体重力坝剖面图
8 校核洪水位 正常蓄水位
403.11 400.00
406.50 坝顶高程
排水管
1: 0. 70
270.00
河床高程
190.00
1 :0 .2 0
廊廊道
262.30
校核洪水位
171m
灌浆帏幕 灌浆 排水孔
常态混凝土重力坝图
横缝
纵缝
2.５ 三峡工程资金来源
三峡工程所需投资，静态（按1993年5月 末不变价）900.9亿元人民币，动态（预测 物价、利息变动等因素）为2039亿元。
2.6三峡工程综合效益
三峡工程是当今世界最大的水利水电枢纽 工程，具有巨大的综合效益。
防 发 航
航道单向年通过能力可由现在的约 1000万吨提高到5000万吨，运输成本可降低3537%。
枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建筑物等3大部 分组成。左岸14台机组，右岸12台。选定的枢纽总体布置 方案为：
一、重力坝的特点
（1）依靠自重维持稳定； 1–溢流坝段；2–非溢流坝段；3–横缝 （2）体型特点：呈三角形； （3）筑坝材料：砼、浆砌石； （4）对地基要求：比拱坝低，比土坝高； （5）泄洪建筑物布置：可布置于坝身； （6）施工：体积大，可采用机械化施工；渡汛条件好； （7）缺点：坝体中部材料强度没有充分利用，材料浪费 大；坝底面积大，扬压力大，对大坝稳定不利；施工期需采 取温控措施。
结合施工期通航的要求，三峡工程采取分三期导流的方 式施工。一期围中堡岛以右的支汊，主河槽继续过流、通航。 在一期土石围堰保护下，开挖导流明渠，修建混凝土纵向围 堰及三期碾压混凝土的基础部分，同时在左岸修建临时船闸， 并进行升船机、永久船闸及左岸1-6号机组厂、坝的施工。一 期工程包括准备工程在内共安排工期5年。二期围左部河床、 截断大江主河床，填筑二期上下游横向土石围堰，在二期围 堰保护下修建河床泄流坝段、左岸厂房坝段及电站厂房，继 续修建永久船闸和升船机，江水改由右岸导流明渠宣泄，船 舶由明渠和左岸临时船闸通过。二期工程具备挡水和发电、 通航条件后，进行明渠截流，利用明渠的碾压混凝土围堰及 左岸大坝挡水，蓄水至135米时，永久船闸及左岸部分机组开 始投入运行。二期工程共安排工期6年。三期封堵明渠时，先 填筑三期上下游土石围堰，在其保护下，浇筑三期上游碾压 混凝土围堰至140米高程，水库水位由已建成的河床泄流坝段 的导流底孔及永久深孔调节。在三期围堰保护下修建右岸厂 房坝段、电站厂房及非溢流坝段，直至全部工程竣工。三期 工程安排工期6年。
２.4 工期安排
三峡工程分三个阶段完成全部施工任务，全部 工期为17年。 第一阶段（1993-1997年）为施工准备及一期 工程，施工需5年，以实现大江截流为标志。 第二阶段（1998-2003年）为二期工程，施工 需6年，以实现水库初期蓄水、第一批机组发电和 永久船闸通航为标志。 第三阶段（2004-2009年）为三期工程，施工 需6年，以实现全部机组发电和枢纽工程全部完建 为标志。
（二）世界上最大的水利枢纽工程 2.1 坝址
三峡工程大坝坝址选定在宜昌市三斗坪，坝址区 河谷开阔，两岸岸坡较平缓，江中有一小岛（中堡 岛），具备良好的分期施工导流条件。枢纽建筑物基 础为坚硬完整的花岗岩体，岩体内断层、裂隙不发育， 且大多胶结良好、透水性微弱。
2.2 枢纽布置
枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建筑物等3大部 分组成。左岸14台机组，右岸12台。选定的枢纽总体布置 方案为：
2.3 主要水工建筑物
1 大坝 拦河大坝为混凝土重力坝，坝顶高程185米，最大 坝高181米。泄洪坝段位于河床中部，前缘总长483米， 设有22个表孔和23个泄洪深孔，其中深孔进口高程90 米，孔口尺寸为7×9米；表孔孔口宽8米，溢流堰顶 高程158米，表孔和深孔均采用鼻坎挑流方式进行消 能。电站坝段位于泄洪坝段两侧，设有电站进水口。 进水口底板高程为108米。压力输水管道为背管式， 内直径12.40米，采用钢衬钢筋混凝土联合受力的结 构型式。
洪 电 运
年平均发电量846.8亿千瓦时
其他效益
3 通航建筑物
通航建筑物包括永久船闸和升船机，均位于左岸山体内。
永久船闸为 双线五级连续梯 级船闸。单级闸 室有效尺寸为 280×34×5米 （长×宽×坎上 最小水深），可 通过万吨级船队。
三峡双线五级船闸
三 峡 船 闸 通 航
升船机为单线一级垂直提升式，承船厢有效尺寸为 120×18×3.5米，一次可通过一条3000吨