文献综述60171.doc

毕业设计（论文）文献综述 题 目 某电站坝下水位治理工程 枢纽重力坝设计 专 业 水利水电工程 班 级 2010级1班 学 生 倪昌义 指导教师 陈 野 鹰 重庆交通大学 2014 年 摘要：根据重力坝发展历史以及国内外一些专家学者的看法和经验，了解重力坝建坝的基本步骤和注意问题以及筑坝技术的宝贵意见。列举几点重要东西和对重力坝的基本认识，结合他们在各自具体工程的应用总结了它们的优缺点，并对重力坝优化设计研究的发展方向进行了展望。关键词：重力坝、抗滑、措施、发展趋势1 重力坝的基本了解 1.1 重力坝历史 公元前2900年埃及美尼斯王朝在首都孟斐斯城附近的尼罗河上，建造了一座高15m、长240m的挡水坝。中国于公元前3世纪，在连通长江与珠江流域的灵渠工程上，修建了一座高5m的砌石溢流坝，迄今已运行2000多年，是世界上现存的，使用历史最久的一座重力坝。18世纪，在法国和西班牙用浆砌石修建了早期的重力坝，横断面都很大，接近于梯形。1853年以后，在筑坝实践中，设计理论逐步发展，法国工程师们开始拟出一些重力坝的设计准则，如抗滑稳定、坝基应力三分点准则等，出现了以三角形断面为基础的重力坝断面。20世纪初，由于混凝土工艺和施工机械的迅速发展，在美国建造了阿罗罗克坝和象山坝等第一批混凝土重力坝。1930年以后，美国修建了高183m的沙斯塔坝和高168m的大古力坝以后，重力坝的设计理论和施工技术有了一个飞跃。1950年以后，重力坝继续得到发展，在瑞士修建了当今世界上最高的重力坝大迪克桑斯坝，坝高285m；在印度修建了高226m的巴克拉坝和高192m的拉克华坝；在美国修建了高219m的德沃夏克坝。苏联在寒冷地区多修建混凝土重力坝，如高215m的托克托古尔坝，在中国，60年代初建成高106m的三门峡重力坝和高105m的新安江宽缝重力坝；70年代建成了高147m的刘家峡重力坝和高90.5m的牛路岭空腹重力坝。80年代又建成了高165m的乌江渡拱形重力坝。1970年以后，世界上创造出碾压混凝土坝筑坝技术，美国威洛克里克坝（又译柳溪坝）、日本岛地川坝、中国福建坑口坝和南盘江天生桥二级水电站首部枢纽都采用了这种施工技术。坑口坝坝高56.8m,通仓浇筑，不设横缝，但在迎水面增设防渗面,简化了坝体构造。(福建大田坑口坝，中国第一座碾压混凝土坝，高56.8m，1986年竣工、贵州遵义乌江渡水电站，拱型重力坝高165m，1983年竣工水电站全景、水电站主坝，中国最高的混凝土重力坝,高147m、瑞士大迪克桑斯坝,世界最高的混凝土重力坝,高285m,1962年竣工、日本岛地川坝,世界第一座碾压混凝土坝,高90m,1980年竣工) 1。 1.2 重力坝的基本原理、特点及类型工作原理（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。工作特点（1）优点1）安全可靠。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）适用于各种气候，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。（2）缺点1）剖面尺寸大，水泥石料等用量多。 2）坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。 3）扬压力大，对稳定不利。 4）砼体积大，温控要求较高重力坝的类型（1）按坝高来分：高坝：大于70m，中坝：30m70m，低坝：低于30m。（2）按施工方法：常态混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝。（3）按泄水条件: 溢流重力坝、非溢流重力坝。（4）按坝的内部结构分：实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝。（5）按坝轴线型式分:直线型重力坝、折线型重力坝、拱型重力坝 。2 重力坝的技术应用与研究 2.1抗滑稳定分析和应力分析混凝土重力坝的稳定分析，是一个具有重大技术经济意义的问题。在一个大坝设计中，坝体断面决定于滑动的稳定要求，按照技术设计阶段的计算，摩擦系数相差0.01，混凝土工程量即相差2万方，折合投资达7万多元之距。另一方面、坝体的稳定又关系着整个工程，以及下游无数人民生命财产的安全。因此，如何正确合理、既握济又安全地解决重力坝的滑动稳定问题，就成为目前大家所关心和争论的一个问题2。抗滑稳定分析是重力坝设计当中的一项重要内容，其目的是核算坝体沿坝基面或坝基内部缓倾角软弱结构面抗滑稳定的安全度。失稳机理：首先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝趾处基岩和胶结面出现局部区域的剪切屈服，进而屈服范围逐渐增大并向上游延伸，最后，形成滑动通道，导致坝的整体失稳。混凝土重力坝应力计算的方法有理论计算和模型实验两类, 但由于模型实验周期长、费用高, 只在重要工程或复杂地质条件下才有必要进行。理论计算法分为材料力学法、解析法( 弹性理论法和弹塑性理论法) 和有限元法等。解析法理论上是精确的, 但对实际工程复杂的边界条件几乎无法计算, 往往也是简化边界条件而使计算也不精确。而在稳定分析方面，其分析方法也包含几种方法：刚体极限平衡法、有限单元法、模型试验法、分项系数法、可靠度法。2.2 混凝土重力坝的裂缝和温度控制裂缝分类：贯穿裂缝和我表面裂缝两预冷骨料类。为了防止温度裂缝的产生,采取了各种温度控制措施。 这些措施是:（1）降低混凝土浇筑温度，用预冷骨料和加冰屑拌和等措施来降低混凝土入仓温度；运输中注意隔离保温。（2）减少混凝土水化热温升。混凝土硬化初期发热量大，温升快，采用中低热水泥；在混凝土中埋大块石；用冷却水管进行初期冷却；减小浇筑层厚度；延长浇筑块之间的间歇时间，利用仓面天然散热；在混凝土中加入掺合料和外加剂来尽量减少水泥用量。（3）加强对混凝土表面的养父和保护。在混凝土浇筑后初期需要对坝块表面覆盖、浇水养护。冬季要抵御寒潮袭击，夏季防止热量回灌进入混凝土3。2.3 重力坝的防渗措施构造防渗帷幕,除要保证其质量外,帷幕设置的位置则是一个需要研究的问题。通常都是把防渗墙紧挨坝踵布置,这样布置比较紧凑,便于防渗帷幕与坝体的结构连结。但是,防渗墙的设置还需考虑坝的深层稳定问题。在坝基抗滑力较弱或存在软弱夹层时，为保证深层稳定，可能要求防渗帷幕移向上游,此时防渗帷幕与坝之间需设置铺盖。防渗施工时，要求： （1）严把上游面的混凝土防渗面板质量关，处理好帷幕灌浆和坝肩接触灌浆，以保证第一道的预期防渗目的，该部位也是控制防渗的关键。 （2）抓好坝腹砌筑质量，保证坝腹砌体的振捣密实度，以确保大坝主体的第二道防渗效果。 （3）利用坝体不定期挖坑检查混凝土的振捣密实度的机会进行补强灌浆，以保证坝体防渗效果，这相当于第三道防渗关。3 混凝土重力坝发展趋势采取各种措施增加碾压混凝土量在坝体混凝土量中的比例,提高碾压混凝土坝的经济性。美国碾压混凝土坝平均碾压混凝土量占平均坝体混凝土量的92.5 % ,是比例最高的。将材料力学法和有限元等效应力法相结合, 对坝体应力计算采用材料力学法,对坝基采用有限元等效应力法, 从而使应力数值解趋于稳定、计算结果精确、抗滑稳定性分析更为全面, 使计算过程简单化和计算结果精确化。用经济，技术上可行的处理措施来取代纵缝灌浆甚至是取消纵缝。扩大活性掺和料的范围,不仅掺用粉煤灰,而且还掺用石灰石粉、粒化高炉矿渣。有的甚至只采用高钙粉煤灰、石灰石粉和粒化高炉矿渣混合的活性掺和料,而没有水泥成分4。4 结束语重力坝的优化设计研究无论是在理论还是在实践当中都已经取得了很大进展。各位专家学者提出的各种优化方法都在具体的工程都进行了应用，并得到了很好的结果。通过这些文献可以看出对于重力坝优化设计的理论研究已经比较成熟了，但是对于实践，可以看出大部分优化方法是用Fortran语言开发的，而且很多方法只能适用于一种或某一种具体工程，目前还没有开发出通用、可视、满足各种工况的程序5。为此，今后重力坝的优化设计可以根据现有比较成熟的理论，进行优化设计通用、可视化、满足所有重力坝工程的程序。在今后的研究当中还可以把现有的重力坝优化设计理论推广到各种坝工的