岩基上的重力坝解析
水利基础理论知识单选题100道及答案解析

水利基础理论知识单选题100道及答案解析1. 水力学中,液体的粘滞性随温度升高而()A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定答案:B解析:液体的粘滞性随温度升高而减小。
2. 静水压强的方向()A. 垂直指向受压面B. 平行于受压面C. 与受压面成一定角度D. 任意方向答案:A解析:静水压强的方向垂直指向受压面。
3. 明渠均匀流的特征是()A. 水深不变B. 流速不变C. 过水断面的形状和尺寸不变D. 以上都是答案:D解析:明渠均匀流的特征包括水深不变、流速不变、过水断面的形状和尺寸不变等。
4. 水流的流线和迹线()A. 总是重合的B. 一定不重合C. 可能重合D. 以上都不对答案:C解析:在恒定流中,流线和迹线重合;在非恒定流中,流线和迹线一般不重合。
5. 堰流的流量与堰顶水头的()次方成正比。
A. 1/2B. 3/2C. 2D. 5/2答案:B解析:堰流的流量与堰顶水头的3/2 次方成正比。
6. 渗流模型中,流速与实际渗流流速相比()A. 相等B. 大C. 小D. 无法确定答案:B解析:渗流模型中,流速大于实际渗流流速。
7. 水跃发生在()A. 陡坡渠道B. 缓坡渠道C. 平坡渠道D. 以上都可能答案:B解析:水跃通常发生在缓坡渠道。
8. 水库的兴利库容是指()A. 死水位与正常蓄水位之间的库容B. 防洪限制水位与设计洪水位之间的库容C. 校核洪水位与死水位之间的库容D. 正常蓄水位与校核洪水位之间的库容答案:A解析:兴利库容是死水位与正常蓄水位之间的库容。
9. 水利工程中,重力坝的基本剖面是()A. 三角形B. 矩形C. 梯形D. 多边形答案:A解析:重力坝的基本剖面是三角形。
10. 拱坝的受力特点主要是()A. 轴向压力B. 弯曲应力C. 剪切应力D. 以上都有答案:A解析:拱坝的受力特点主要是轴向压力。
11. 土坝的渗流分析方法主要有()A. 水力学法B. 流网法C. 有限元法D. 以上都是答案:D解析:土坝的渗流分析方法有水力学法、流网法、有限元法等。
01岩基上的重力坝解析

四、溢流面曲线和剖面设计 (一)溢流面曲线
溢流坝面曲线由顶部曲线段、中间直线段、和下部反弧段三部分组成。
(二)溢流重力坝剖面设计
五、消能工的形式与设计
(一)概述
(1)消能工的设计原则。①尽量使下泄水流的大部分动能消耗于水流内部紊动及水流与空气的摩擦 中;②不产生危及坝体安全的河床冲刷或岸坡局部冲刷;③下泄水流平稳,不影响枢纽中其他建筑 物的正常运行;④结构简单,工作可靠;⑤工程量小,经济。
-
2(4) 1(7)
-
殊
组
合
(2)地震 情况
1(1) 1(2) 1(3) 1(4) 1(5)
-
-
1(7) 2(5)
第四节 重力坝的稳定分析
岩基上的重力坝常见的失稳形式有两种。一种是沿坝体抗剪能力不足的薄弱面滑动,这种薄弱面 包括坝体与坝基的接触面和坝基岩体内有连续的断层破碎带。另一种是在各种荷载作用下,上游坝 踵出现拉应力导致裂缝,或下游坝趾压应力过大,超过坝基岩体或坝体混凝土的允许强度而被压碎, 从而产生倾覆破坏。
(2)消能工形式。常用的消能工型式有底流消能、挑流消能、面流消能及消力戽消能及联合式消能。 (3)设计洪水标准。
(二)挑流消能
挑流消能是通过挑流鼻坎将高速水流自由抛射远离坝体,并利用水舌在空中扩散、掺气以及水 舌跌入下游水垫内的紊动扩散消耗能量。
这种消能方式具有结构简单、工程造价省、施工检修方便等优点;但下泄水流会形成雾化,尾水 波动较大,且下游冲刷较严重,冲刷坑后形成堆丘等。
第二节 溢流重力坝
一、溢流重力坝的工作特点 (1)有足够的孔口尺寸、良好的孔口体型和较大的流量系数,以满足泄洪能力要求。 (2)体型和流态良好,使水流平顺地流过坝体,控制不利的负压和振动,避免产生空蚀现象。 (3)满足消能防冲要求,保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。 (4)溢流坝段在枢纽中的布置,应使下游流态平顺,不产生折冲水流,不影响枢纽中其他建筑物的正 常运行。 (5)有灵活控制水流下泄的机械设备,如闸门、启闭机等。
重力坝

浅水波压力计算公式:
0 ( H1 2 hL h0 )( H1 a )
2
0 H12
2
若坝的迎水面倾斜,波浪的反射作用将减弱 当α>45°时 与铅直面情况相近 当α<45°时 按斜坡上的波浪考虑
8、地震荷载
地震荷载包括地震惯性力 地震动水压力(激荡力) 地震动土压力 ( 地震对扬压力、泥沙压力的影响一般不考虑) 计算方法:动力法 一般用拟静力法计算 F=ma a为坝址处的地震加速度 地震烈度:(表示地震时在一定地点的地面震动的强
§2-2 重力坝的荷载及其组合
一、荷载
荷载 → 作用 不随时间变化的----永久作用如自重、土压力等 随时间变化的------可变作用如水压力、扬压力、 温度、孔隙水压力等; 偶然发生的--------偶然作用如地震、校核水 位下的水压力等
可变作用是指在设计基准期内作用的量值随时间 变化与平均值之比不可忽略的作用。
静水压力、扬压力、浪压力
1、自重
坝体自重是重力坝的主要荷载之一。 W=γ×A+ω ω--坝上永久设备重 ①沿坝基面滑动,仅计坝体重量; ②沿深层滑动,需计入滑体内岩体重; ③用有限单元法计算时,应计入地基初始应 力的影响;
假定:
1°地基中任一点的垂直应力σ(y)=γh 2°水平应力σ(x)=λγh 3°剪应力τ(xy)=0
笫二章
CHAPTER 2
岩基上的重力坝
GRAVITY DAM ON ROCK FOUNDATION
横缝
上游水位
非溢流坝段
排水管
灌浆帷幕
排水孔
帷幕灌浆孔
§2-1 概述
一、重力坝的工作原理及其特点 1、工作原理
①利用自重在坝基面产生的摩擦力以 及坝与地基间的凝聚力来抵抗水平 水压力而维持稳定 ②利用自重引起的压应力来抵消由水 压力产生的拉应力
第九章岩基上的重力坝

§9-3 重力坝的稳定性分析
在任何荷载组合情况下,重力坝都应保持 稳定。 坝失去稳定一般有三种可能:(a)由于沿 某截面的抗剪能力不足而滑动;(b)由于绕下 游坝址的倾覆力矩超过抗倾力矩而倾到;(c) 由于扬压力超过自重而浮起。对于混凝土重力 坝,浮起一般不会发生;倾到除特殊情况外通 常也可不进行审查。因此,一般只需进行抗滑 稳定校核。 对于高度不超过100m的重力坝,按照目前 的设计方法控制剖面尺寸的常常是稳定而不是 应力
(四)泥沙压力 水库蓄水后,入库水流挟带泥沙逐渐淤积在 坝前,对坝面产生泥沙压力。泥沙压力一般可按 土压力公式计算。 (五)其它作用 如浪压力、冰压力、地震作用等,在需要考 虑时可参照有关规范计算。 二、荷载组合 以上所述的各种荷载,除坝体自重外,多数都有 一定的变化范围,例如,在正常运行情况,放空 水库情况或出现校核洪水时,上、 下游水位就有 所不同。水位变化,水压力、浪压力、扬压力等 也跟着变化。此外,上游水位高时,不一定出现
最大风级,更不一定刚好发生强烈地震。因此, 在进行坝的设计时,必须按照实际情况,考虑不 同的荷载组合,分别进行核算,按其出现的概率, 给予不同的安全系数。 荷载组合可分为基本组合和特殊组合两类。 基本组合属设计情况或正常情况,由同时出现的 基本荷载所组成。特殊组合属校核情况或非常情 况,由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷 载所组成。设计时,应从这两类组合中选择几种 最不利的,起控制作用的组合情况进行计算,使 之满足规范中规定的要求。
岩基上的重力坝一般都需核算沿坝基面的抗 滑稳定性;仅当在坝基内有软弱夹层、缓倾角结 构或不利的地形时,才需研究坝体带动部分基岩 的抗滑稳定。 一、重力坝的稳定性计算 (一)抗滑稳定验算 1、摩擦公式 此法把滑动面看成是一种接触面,而不是胶结面, 在滑动面上的阻滑力只考虑摩擦阻力,不考虑凝 聚力。
重力坝、拱坝、土石坝三种坝体的防渗处理

重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种坝体的防渗处理重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种不同坝体的防渗处理摘要:分析重⼒坝、⼟⽯坝、拱坝出现渗漏原因,采取相应措施⼀、重⼒坝渗漏分析与防渗处理⼀)、重⼒坝渗漏分析1、重⼒坝是⽤浆砌⽯(grouted rubble)或者混凝⼟(concrete)材料建筑⽽成的挡⽔建筑物,其剖⾯⼀般做成上游⾯近于垂直的三⾓形断⾯,主要依靠坝体的重量,在坝体和地基的接触⾯产⽣抗剪强度或者摩擦⼒,来抵抗⽔库的⽔平推⼒,以达到稳定的要求;同时,也依靠坝体的⾃重产⽣的压应⼒,来抵消由于⽔压⼒所引起的坝体上游侧的拉应⼒,以满⾜坝⾝强度的要求。
2、由于混凝⼟与岩体都是透⽔材料,加上施⼯⽅法、施⼯过程存在差异,故此渗流不可避免⼆)、重⼒坝防渗处理地基处理时重⼒坝防渗处理的关键,坝基的固结灌浆和帷幕灌浆是坝基防渗处理的主要措施。
1、重⼒坝坝基固结灌浆1)、⽬的:△减少坝基的渗透性(permeability),减少渗透量;△提⾼基岩的整体性和弹性模量(modulus of elasticity),减少基岩受⼒后的变形(deformation);△提⾼岩体的抗压强度和抗剪强度;△在帷幕灌浆前的固结灌浆,可提⾼帷幕灌浆的灌浆压⼒。
2)、固结灌浆的设计:①灌浆范围:依坝⾼和岩基裂隙分布情况⽽定。
—⾼坝或者裂隙发育,坝基全部灌浆,并适当加⼤范围。
—裂隙很不发育,只在坝踵或者坝趾处灌浆—只在坝踵处固结灌浆,以加⼤帷幕灌浆的压⼒—溶洞、溶槽部位,除回填外,应对顶部及周围进⾏固结灌浆。
②排孔形式:梅花形或者⽅格形,对较⼤的断层和裂隙应专门布孔。
③间距:根据地质条件,并参照灌浆试验确定,⼀般为3~6m④孔深:⼀般为5~8m,局部区域及坝基应⼒较⼤的⾼坝基础,可适当加深,帷幕灌浆区附近,与帷幕灌浆配合,可适当加深,⼀般为8~15m。
⑤灌浆压⼒:以不掀动岩⽯为原则,取较⼤值。
施⼯时,应加强监测。
⼀般⽆盖重时0.2~0.4Mpa,有盖重时0.4~0.7Mpa 2、重⼒坝坝基帷幕灌浆1)、⽬的:降低坝底渗透压⼒;防⽌坝基内产⽣机械或者化学管涌;减少坝基和坝肩渗透流量2)、灌浆材料的选择:①⽔泥灌浆●裂隙宽度>0.1mm,地下⽔流≮600m/昼夜,地下⽔对⽔泥⽆危害性的侵蚀作⽤,采⽤⽔泥灌浆。
河海大学《水工建筑学》第二章 岩基和的重力坝

第八节宽缝重力坝与空腹重力坝重力坝的主要缺点:1°扬压力大;2°材料强度不能充分利用;3°坝体体积大,水泥用量多,水化热高,散热条件差;一、宽缝重力坝宽缝重力坝的剖面型式及构造特点,见图2.35图2.35 宽缝重力坝它由实体重力坝横缝“加宽”而成,坝基渗水从宽缝处排出,使扬压力减小同时作用面积减小,比实体重力坝可节省10~20%。
②宽缝的存在增加侧向天然散热面,加快散热过程,有利于温度控制;③坝段内厚度减薄,有利于充分利用材料强度;④坝内有宽缝便于观测检查;⑤根据不同坝段的地质条件,通过改变宽缝尺寸来调节坝体重量,外观保持一致;⑥模板用量增加,倒悬模板拆装麻烦,施工复杂;⑦气温变化剧烈的地区,易产生表面裂缝;2、剖面尺寸坝段宽度L=16~24m 考虑:1°溢流坝段布置,孔数和尺寸;2°发电厂房的机组间距;3°施工条件;缝宽2S=(20~40)%L 2S↓宽缝的优点不明显;2S↑坝体腹部易产生拉应力;宽缝高: 满足施工导流、厂房引水管、稳定等要求。
–n: 可比实体重力坝略缓n=0.15~0.35–m: 可比实体重力坝略陡m=0.5~0.7–tu : 满足水力坡降和侧向传力要求;–tu=(0.08~0.12)H 不小于3m –td : 满足应力、施工和保温要求–td=3~5m 不小于2m–3、稳定和应力分析–稳定分析------方法同实体重力坝–不同之处:1°按1个坝段进行2°扬压力与实体坝不同图2.36 宽缝重力坝坝基扬压力应力分析:严格地讲是三维问题,实践经验表明:宽缝坝的应力分布接近平面状态,只是局部应力分布复杂。
分析时按两种问题处理:1°整体作为变厚度的平面问题来处理,整体应力分析用材力法,截面简化为工字形,假定坝体应力沿坝轴线厚度方向均匀分布,σy呈直线分布2°局部应力分析------头部二、空腹重力坝优点:1°有效地降低扬压力,节省工程量。
第一节 非溢流重力坝

(3)约束条件:求一组Xi→V(x)→最小
(4)选择求解方法:应用非线性规划问题求解法求解
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第一章 岩基上的重力坝
四、非溢流重力坝的剖面设计 (三)优化设计(了解)
第一节 非溢流重力坝
1、概念:在全部可行方案中,利用数学手段,按设计者预定的 要求,从中选择出一个最优方案。 2、内容 (1)设计变量:n、m、H、顶宽B、上、下游起坡点高度等。 其中:H、B→预定参数;n、m、yn,ym…… 设计变量 (2)目标函数:坝体体积:V(x)
震,特大洪水时抢护等要求。
2、常态砼坝坝顶最小宽度 3m ,碾压砼坝为 5m 。一般可采用B= (8%~10%)H,有交通要求时,按交通规定确定。
3、当有较大的冰压力或漂浮物撞击时,还应满足强度要求。
4、坝顶路面应具有横向坡度,并设置相应的排水系统。 5、有交通要求时,两侧宜设人行道,且高出路面 20~30cm。
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第一章 岩基上的重力坝
三、重力坝的设计内容
第一节 非溢流重力坝
5)构造设计。根据施工和运行要求,确定坝体细部构造,包括廊 道、排水、分缝、止水等。
6)地基处理。地基的开挖、防渗(帷幕灌浆)、排水、断层、破
碎带的处理等。 7)溢流重力坝和泄水孔的孔口设计。堰顶高程、孔口尺寸、体型、 消能防冲设计等。 8)监测设计。包括坝体内部和外部的观测设计,制定大坝的运行、 维护和监测条例。
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第一章 岩基上的重力坝
四、非溢流重力坝的剖面设计
第一节 非溢流重力坝
任务:重力坝剖面设计的任务是在满足稳定和强度要求
岩基上的重力坝

一.计算假定 1.河床坝段作为平面问题处理,岸坡坝段按空间问
题处理; 2.略去横缝作用,以单宽计算; 3.假定为一根固结与基础上旳变截面悬臂梁。 二.稳定分析 ㈠沿坝基面旳抗滑稳定分析 假定坝体与坝基旳连接有三种物理模式 “触接” “粘接” “咬接”
1.简朴接触——摩擦公式
以为坝底光滑,坝基光滑,坝直接放置在岩基上
y呈直线分布, x 呈三次抛物线分布, 呈二次
抛物线分布。
B.弹性理论解析法 该法旳力学模型和数学解法均很严密,但前只有 少数边界条件简朴旳经典构造才有解答。
C.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, 是一种近似旳措施。
D.弹性理论旳有限单元法 与差分法相反,该法力学模型是近似旳,数学解 法时精确旳,网格可采用三角形单元,四边形单 元或两者旳组合。
期和运营根据,如孔口,廊道等 部位旳配筋;
④为改善构造形式和科学研究提供根据。
2.分析措施
模型试验法
理论计算法
⑴模型试验法
光测措施 如:偏振光弹性试验
偏光全息试验
脆性材料电测法
⑵理论计算法
A.材料力学法(重力法)
这是一种历史悠久,应用最广最简便旳措施, 它不考虑地基变形旳影响,假定:
力三个主要荷载作用下,满足稳定和应力要求并 使其剖面最小旳三角形剖面。
三.剖面形态 有三种常用形态,如下图所示:
四.实用剖面 1.坝顶高程计算公式
h h1% hz hc
h —防浪墙至正常蓄水位或校核洪水位旳高差,m;
—累积频率为1%旳波浪高度,m;
h1%—波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位旳高差,
⑶帷幕灌浆:为了降低坝基渗透压力,降低渗流量。 深度:相对隔水层浅时,打至隔水层内3~5m;相 对隔水层深时,打至(0.3~0.7)倍坝高。
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四、非溢流重力坝的剖面设计
(一)基本剖面
指坝体在自重、静水 压力(水位与坝顶齐平) 和扬压力3项主要荷载作 用下,满足稳定和强度要求, 并使工程量最小的三角形 剖面。
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(二)实用剖面 (1)坝顶宽度。 (2)坝顶高度。坝顶高于水库静水位的高度按 下式计算
hh1%hzhc
(2)消能工形式。常用的消能工型式有底流消 能、挑流消能、面流消能及消力戽消能及联合式 消能。
(3)设计洪水标准。
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(二)挑流消能
挑流消能是通过挑流鼻坎将高速水流自由抛 射远离坝体,并利用水舌在空中扩散、掺气以及水 舌跌入下游水垫内的紊动扩散消耗能量。
这种消能方式具有结构简单、工程造价省、 施工检修方便等优点;但下泄水流会形成雾化,尾 水波动较大,且下游冲刷较严重,冲刷坑后形成 堆丘等。
坝顶高程或坝顶上游防浪墙顶高程应按下式 计算,并取最大值
Z坝 顶Z设 ( 设 计 洪 水 位 ) h设 Z坝 顶Z校 ( 校 核 洪 水 位 ) h校
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(三)优化设计 1、设计变量 2、建立目标函数 3、确定约束条件 4、选择求解方法
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第二节 溢流重力坝
一、溢流重力坝的工作特点
(三)横缝的布置 溢流坝段的横缝有两种布置方式:①缝设在闸
墩中间;②缝设在溢流孔跨中。
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四、溢流面曲线和剖面设计
(一)溢流面曲线 溢流坝面曲线由顶部曲线段、中间直线段、
和下部反弧段三部分组成。
(二)溢流重力坝剖面设计
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五、消能工的形式与设计
(一)概述
(1)消能工的设计原则。①尽量使下泄水流的 大部分动能消耗于水流内部紊动及水流与空气的 摩擦中;②不产生危及坝体安全的河床冲刷或岸坡 局部冲刷;③下泄水流平稳,不影响枢纽中其他建 筑物的正常运行;④结构简单,工作可靠;⑤工 程量小,经济。
第一章 岩基上的重力坝
第一节 非溢流重力坝
第二节 溢流重力坝
第三节 重力坝的荷载及其组合
第四节 重力坝的稳定分析
第五节 重力坝的应力分析
第六节 重力坝的泄水孔
第七节 重力坝的材料及构造
第八节 重力坝的地基处理
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第一节 非溢流重力坝
重力坝因主要依
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,坝的横剖面基本 上是上游近于铅直的三 角形。
与此同时,重力坝也存在以下一些缺点:
(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,相应坝底扬压力大,对稳 定不利。
(4)坝体体积大,水泥用量多,一般均需采取温控散热 措施。
2坝的高度分类,可分为高坝、中坝、低坝 三类。
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二、孔口设计
(一)洪水标准 (二)孔口型式
溢流坝常用的孔口型式有坝顶溢流式和大孔口 溢流式。 (三)溢流孔口尺寸的确定 1、单宽流量的确定 2、孔口尺寸的确定
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三、溢流坝的结构布置
(一)闸门和启闭机
水工闸门按其功用可分为工作闸门、事故闸 门和检修闸门。工作闸门在动水中启闭,检修闸门 在静水中启闭,事故闸门要求能在动水中关闭。
常见的闸门形式有平面闸门和弧形闸门。
启闭机有活动式和固定式两种。活动式启闭 机多用于平面闸门。固定式启闭机有螺杆式、卷 扬式和液压式三种。
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(二)闸墩和工作桥 闸墩的作用是将溢流坝前缘分隔为若干个孔
口,并承受闸门传来的水压力,也是坝顶桥梁和启 闭设备的支承结构。
工作桥多采用钢筋混凝土结构,工作桥的平 面布置应满足启闭机械的安装和运行的要求。
底流消能原则上适用于各种高度的坝以及各 种河床地质情况,尤其适用于地质条件差,河床 抗冲能力低的情况。底流消能运行可靠,下游流 态比较平稳。对通航和发电尾水影响较小。但工 程量较大,且不利于排冰和过漂浮物。
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(四)面流消能
面流消能是在溢流坝下游面设置低于下游水 位、挑角不大的鼻坎,使下泄的高速水流既不挑离 水面也不潜入底层,而是沿下游水面的上层流动。 水舌下有一水滚,主流在下游一定范围内逐渐扩 散,使水流流速分布逐渐接近正常水流情况,故 此称为面流式消能。
(1)有足够的孔口尺寸、良好的孔口体型和较大的流量 系数,以满足泄洪能力要求。 (2)体型和流态良好,使水流平顺地流过坝体,控制不 利的负压和振动,避免产生空蚀现象。 (3)满足消能防冲要求,保证下游河床不产生危及坝体 安全的局部冲刷。 (4)溢流坝段在枢纽中的布置,应使下游流态平顺,不 产生折冲水流,不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。 (5)有灵活控制水流下泄的机械设备,如闸门、启闭机 等。
(2)按筑坝材料分类,可分为混凝土重力坝和 浆砌石重力坝。
(3)按泄水条件分类,可分为溢流坝和非溢流 坝。
(4)按施工方法分类,可分为浇筑式混凝土重 力坝和碾压式混凝土重力坝。
(5)按坝体的结构型式分类,可分为实体重力 坝、宽缝重力坝、空腹重力坝。
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三、重力坝的设计内容
(1)总体布置。 (2)剖面设计。 (3)稳定分析。 (4)应力分析。 (5)构造设计。 (6)地基处理。 (7)溢流重力坝和泄水孔的孔口设计。 (8)监测设计。
适用于水头较高、下游有一定水垫深度、基 岩条件良好的高、中坝,低坝经过严格论证也可 采用这种消能方式
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(三)底流消能
底流消能是在溢流坝坝趾下游设置一定长度 的护坦,使过坝水流在护担上发生水跃,通过水流 的旋滚、摩擦、撞击和掺气等作用消耗能量,以 减轻对下游河床和岸坡的冲刷。
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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。
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与其他坝型比较,重力坝的主要优点包括如下方面: (1)结构作用明确,设计方法简便。 (2)泄洪和施工导流比较容易解决。 (3)结构简单,施工方便,安全可靠。 (4)对地形、地质条件适应性强。