文獻綜述60171.doc

畢業(yè)設計（論文）文獻綜述 題 目 某電站壩下水位治理工程 樞紐重力壩設計 專 業(yè) 水利水電工程 班 級 2010級1班 學 生 倪昌義 指導教師 陳 野 鷹 重慶交通大學 2014 年 摘要：根據(jù)重力壩發(fā)展歷史以及國內外一些專家學者的看法和經驗，了解重力壩建壩的基本步驟和注意問題以及筑壩技術的寶貴意見。列舉幾點重要東西和對重力壩的基本認識，結合他們在各自具體工程的應用總結了它們的優(yōu)缺點，并對重力壩優(yōu)化設計研究的發(fā)展方向進行了展望。關鍵詞：重力壩、抗滑、措施、發(fā)展趨勢1 重力壩的基本了解 1.1 重力壩歷史 公元前2900年埃及美尼斯王朝在首都孟斐斯城附近的尼羅河上，建造了一座高15m、長240m的擋水壩。中國于公元前3世紀，在連通長江與珠江流域的靈渠工程上，修建了一座高5m的砌石溢流壩，迄今已運行2000多年，是世界上現(xiàn)存的，使用歷史最久的一座重力壩。18世紀，在法國和西班牙用漿砌石修建了早期的重力壩，橫斷面都很大，接近于梯形。1853年以后，在筑壩實踐中，設計理論逐步發(fā)展，法國工程師們開始擬出一些重力壩的設計準則，如抗滑穩(wěn)定、壩基應力三分點準則等，出現(xiàn)了以三角形斷面為基礎的重力壩斷面。20世紀初，由于混凝土工藝和施工機械的迅速發(fā)展，在美國建造了阿羅羅克壩和象山壩等第一批混凝土重力壩。1930年以后，美國修建了高183m的沙斯塔壩和高168m的大古力壩以后，重力壩的設計理論和施工技術有了一個飛躍。1950年以后，重力壩繼續(xù)得到發(fā)展，在瑞士修建了當今世界上最高的重力壩大迪克桑斯壩，壩高285m；在印度修建了高226m的巴克拉壩和高192m的拉克華壩；在美國修建了高219m的德沃夏克壩。蘇聯(lián)在寒冷地區(qū)多修建混凝土重力壩，如高215m的托克托古爾壩，在中國，60年代初建成高106m的三門峽重力壩和高105m的新安江寬縫重力壩；70年代建成了高147m的劉家峽重力壩和高90.5m的牛路嶺空腹重力壩。80年代又建成了高165m的烏江渡拱形重力壩。1970年以后，世界上創(chuàng)造出碾壓混凝土壩筑壩技術，美國威洛克里克壩（又譯柳溪壩）、日本島地川壩、中國福建坑口壩和南盤江天生橋二級水電站首部樞紐都采用了這種施工技術。坑口壩壩高56.8m,通倉澆筑，不設橫縫，但在迎水面增設防滲面,簡化了壩體構造。(福建大田坑口壩，中國第一座碾壓混凝土壩，高56.8m，1986年竣工、貴州遵義烏江渡水電站，拱型重力壩高165m，1983年竣工水電站全景、水電站主壩，中國最高的混凝土重力壩,高147m、瑞士大迪克桑斯壩,世界最高的混凝土重力壩,高285m,1962年竣工、日本島地川壩,世界第一座碾壓混凝土壩,高90m,1980年竣工) 1。 1.2 重力壩的基本原理、特點及類型工作原理（1）利用自重在壩基面產生的摩擦力以及壩與地基間的凝聚力來抵抗水平水壓力而維持穩(wěn)定；（2）利用自重引起的壓應力來抵消由水壓力產生的拉應力。工作特點（1）優(yōu)點1）安全可靠。剖面尺寸較大，抵抗水的滲漏，洪水漫頂，地震或戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強，因而失事率較低。 2）對地形、地質條件適應性強，壩體作用于地基面上的壓應力不高，所以對地質條件的要求也較低，低壩甚至可修建在土基上。 3）樞紐泄洪容易解決，便于樞紐布置。 4）適用于各種氣候，施工方便，便于機械化施工。 5）結構作用明確，應力計算和穩(wěn)定計 算比較簡單。（2）缺點1）剖面尺寸大，水泥石料等用量多。 2）壩體應力較低，材料強度不能充分發(fā)揮。 3）揚壓力大，對穩(wěn)定不利。 4）砼體積大，溫控要求較高重力壩的類型（1）按壩高來分：高壩：大于70m，中壩：30m70m，低壩：低于30m。（2）按施工方法：常態(tài)混凝土重力壩、碾壓混凝土重力壩。（3）按泄水條件: 溢流重力壩、非溢流重力壩。（4）按壩的內部結構分：實體重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩。（5）按壩軸線型式分:直線型重力壩、折線型重力壩、拱型重力壩 。2 重力壩的技術應用與研究 2.1抗滑穩(wěn)定分析和應力分析混凝土重力壩的穩(wěn)定分析，是一個具有重大技術經濟意義的問題。在一個大壩設計中，壩體斷面決定于滑動的穩(wěn)定要求，按照技術設計階段的計算，摩擦系數(shù)相差0.01，混凝土工程量即相差2萬方，折合投資達7萬多元之距。另一方面、壩體的穩(wěn)定又關系著整個工程，以及下游無數(shù)人民生命財產的安全。因此，如何正確合理、既握濟又安全地解決重力壩的滑動穩(wěn)定問題，就成為目前大家所關心和爭論的一個問題2。抗滑穩(wěn)定分析是重力壩設計當中的一項重要內容，其目的是核算壩體沿壩基面或壩基內部緩傾角軟弱結構面抗滑穩(wěn)定的安全度。失穩(wěn)機理：首先在壩踵處基巖和膠結面出現(xiàn)微裂松弛區(qū)，隨后在壩趾處基巖和膠結面出現(xiàn)局部區(qū)域的剪切屈服，進而屈服范圍逐漸增大并向上游延伸，最后，形成滑動通道，導致壩的整體失穩(wěn)。混凝土重力壩應力計算的方法有理論計算和模型實驗兩類, 但由于模型實驗周期長、費用高, 只在重要工程或復雜地質條件下才有必要進行。理論計算法分為材料力學法、解析法( 彈性理論法和彈塑性理論法) 和有限元法等。解析法理論上是精確的, 但對實際工程復雜的邊界條件幾乎無法計算, 往往也是簡化邊界條件而使計算也不精確。而在穩(wěn)定分析方面，其分析方法也包含幾種方法：剛體極限平衡法、有限單元法、模型試驗法、分項系數(shù)法、可靠度法。2.2 混凝土重力壩的裂縫和溫度控制裂縫分類：貫穿裂縫和我表面裂縫兩預冷骨料類。為了防止溫度裂縫的產生,采取了各種溫度控制措施。 這些措施是:（1）降低混凝土澆筑溫度，用預冷骨料和加冰屑拌和等措施來降低混凝土入倉溫度；運輸中注意隔離保溫。（2）減少混凝土水化熱溫升。混凝土硬化初期發(fā)熱量大，溫升快，采用中低熱水泥；在混凝土中埋大塊石；用冷卻水管進行初期冷卻；減小澆筑層厚度；延長澆筑塊之間的間歇時間，利用倉面天然散熱；在混凝土中加入摻合料和外加劑來盡量減少水泥用量。（3）加強對混凝土表面的養(yǎng)父和保護。在混凝土澆筑后初期需要對壩塊表面覆蓋、澆水養(yǎng)護。冬季要抵御寒潮襲擊，夏季防止熱量回灌進入混凝土3。2.3 重力壩的防滲措施構造防滲帷幕,除要保證其質量外,帷幕設置的位置則是一個需要研究的問題。通常都是把防滲墻緊挨壩踵布置,這樣布置比較緊湊,便于防滲帷幕與壩體的結構連結。但是,防滲墻的設置還需考慮壩的深層穩(wěn)定問題。在壩基抗滑力較弱或存在軟弱夾層時，為保證深層穩(wěn)定，可能要求防滲帷幕移向上游,此時防滲帷幕與壩之間需設置鋪蓋。防滲施工時，要求： （1）嚴把上游面的混凝土防滲面板質量關，處理好帷幕灌漿和壩肩接觸灌漿，以保證第一道的預期防滲目的，該部位也是控制防滲的關鍵。 （2）抓好壩腹砌筑質量，保證壩腹砌體的振搗密實度，以確保大壩主體的第二道防滲效果。 （3）利用壩體不定期挖坑檢查混凝土的振搗密實度的機會進行補強灌漿，以保證壩體防滲效果，這相當于第三道防滲關。3 混凝土重力壩發(fā)展趨勢采取各種措施增加碾壓混凝土量在壩體混凝土量中的比例,提高碾壓混凝土壩的經濟性。美國碾壓混凝土壩平均碾壓混凝土量占平均壩體混凝土量的92.5 % ,是比例最高的。將材料力學法和有限元等效應力法相結合, 對壩體應力計算采用材料力學法,對壩基采用有限元等效應力法, 從而使應力數(shù)值解趨于穩(wěn)定、計算結果精確、抗滑穩(wěn)定性分析更為全面, 使計算過程簡單化和計算結果精確化。用經濟，技術上可行的處理措施來取代縱縫灌漿甚至是取消縱縫。擴大活性摻和料的范圍,不僅摻用粉煤灰,而且還摻用石灰石粉、粒化高爐礦渣。有的甚至只采用高鈣粉煤灰、石灰石粉和?；郀t礦渣混合的活性摻和料,而沒有水泥成分4。4 結束語重力壩的優(yōu)化設計研究無論是在理論還是在實踐當中都已經取得了很大進展。各位專家學者提出的各種優(yōu)化方法都在具體的工程都進行了應用，并得到了很好的結果。通過這些文獻可以看出對于重力壩優(yōu)化設計的理論研究已經比較成熟了，但是對于實踐，可以看出大部分優(yōu)化方法是用Fortran語言開發(fā)的，而且很多方法只能適用于一種或某一種具體工程，目前還沒有開發(fā)出通用、可視、滿足各種工況的程序5。為此，今后重力壩的優(yōu)化設計可以根據(jù)現(xiàn)有比較成熟的理論，進行優(yōu)化設計通用、可視化、滿足所有重力壩工程的程序。在今后的研究當中還可以把現(xiàn)有的重力壩優(yōu)化設計理論推廣到各種壩工的