(完整版)重力坝毕业设计开题报告
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水工建筑物毕业设计任务书(重力坝方向)一、设计目的和要求水工(工管)毕业设计的目的在于培养同学们了解并初步掌握水利工程的设计内容、方法和步骤。
通过毕业设计,使用和巩固该专业所学的理论,锻炼使用所学的课程知识解决实际工程的能力,培养正确的设计思想,熟悉水利建设的方针、政策及有关的规范,进一步提高同学们编写设计说明书、进行各种计算和绘制水利工程图的能力。
根据以上目的,要求每一位同学对设计内容中的各个重要环节的设计均需自己动手,做出完整的设计成果(包括编写设计计算书和说明书,绘制设计图),并要求各项设计成果概念明确,说理简明扼要,绘图正确整洁,计算准确并具有一定的精度。
二、设计内容(一)、枢纽布置1、坝址、坝轴线及坝型选择;2、导流放空及泄洪建筑物的选择和布置。
(二)水工设计1、挡水建筑物的结构布置、设计计算;2、泄水建筑物体型设计、水力计算、消能防冲设计;3、地基处理、坝体细部构造设计。
三、设计成果及要求(一)、编制设计说明书、计算书一份。
说明书、计算书要求用钢笔写,章节分明,字体清晰工整。
对于论点的依据、公式来源以及所引用的符号意义均须交待清楚。
使用程序时须附源程序说明、编制原理和程序框图、打印结果等,必要时附源程序。
(二)、图纸1、水工部分(1)大坝枢纽布置图1张。
(2)大坝横剖面图、溢洪道或溢流坝结构布置图1张。
(3)各建筑物必要的细部构造图1张。
(4)下游立视图一张图纸需用电脑绘制,要求表达正确、尺寸齐全、整齐美观,符合国家制图标准。
第一章基本资料杨溪水库总库容为2740万M³,总装机容量为2500*2KW。
第一节流域的水文气象驿前河是抚河,源区支流,源出赣闽边界武夷山脉西麓的广昌驿前镇梨木庄,流域面积474平方公里(赤水以上),赤水以下至南城段为抚河中上游段,称为江,南城以下为抚河中下游主流,杨溪水库坝址位于驿前河杨溪附近,坝址以上流域面积为138平方公里,主河道长27.8公里,平均比降0.0082。
目录摘要 (1)前言 (2)1 工程基本设计资料 (3)1.1自然条件及工程 (3)1.1.1流域概况及枢纽布置区的地理位置 (3)1.1.2水文气象特征 (3)1.1.3地震烈度 (5)1.2水库及水能主要指标 (5)1.3洪水标准 (6)2枢纽布置 (7)2.1枢纽组成建筑物及其等级 (7)2.1.1根据枢纽的任务确定枢纽组成建筑物 (7)2.1.2确定建筑物等级 (7)2.2坝址的选择 (8)2.3坝型的选择 (8)2.4拦河坝布置 (9)2.4.1布置原则 (9)2.4.2泄水建筑物型式选择 (9)2.4.3溢流坝段和非溢流坝段的布置 (10)2.5厂房的布置 (11)2.6通航建筑物 (11)3调洪演算 (12)3.1调洪演算的基本资料 (12)3.1.1坝址处设计洪水过程线 (12)3.1.2计算工况 (12)3.2调洪演算的基本原理和方法 (13)3.3方案一的洪水过程计算 (13)3.3.1水库q=f(v)关系 (13)3.3.2方案一设计洪水水库调洪计算 (15)3.3.3方案一校核洪水水库调洪计算 (17)3.4.方案二的洪水过程计算 (19)3.4.1水库q=f(v)关系 (19)3.4.2方案二设计洪水水库调洪计算 (21)3.4.3方案二校核洪水水库调洪计算 (23)3.5成果 (26)4剖面设计 (26)4.1剖面设计原则 (26)4.2.非溢流坝剖面设计 (26)4.2.1计算时的公式及资料 (26)4.2.2设计洪水位时∆h计算 (27)4.2.3校核洪水位时∆h计算 (28)4.2.4坝高的确定 (28)4.2.5坝顶和坝底宽度的确定 (29)4.2.6上下游坡率的确定 (29)4.3溢流坝剖面设计 (31)4.3.1顶部曲线段 (31)4.3.2中间直线段 (32)4.3.3反弧段 (32)4.4堰面水面线 (34)4.4.1不掺气水面线的计算 (34)4.4.2掺气水深的计算 (35)4.5挑流消能水力计算 (35)4.5.1水舌挑射距离的计算 (36)4.5.2冲刷坑深度的计算 (37)4.6溢流表孔工作闸门型式选择 (38)4.7闸墩的设计 (39)5荷载计算 (39)5.1坝基面处荷载计算 (39)5.1.1计算时相关的数据 (39)5.1.2荷载组合 (40)5.1.3正常工况荷载计算 (40)5.1.4设计工况荷载计算 (43)5.1.5校核工况荷载计算 (44)5.2距坝基面10m处截面的荷载计算 (45)5.2.1正常工况 (45)5.2.2设计工况 (46)5.2.3校核工况 (48)5.3折点处平面荷载计算 (49)5.3.1正常工况 (50)5.3.2设计工况 (51)5.3.3校核工况 (52)6坝的抗滑稳定性分析 (53)6.1分析的目的 (53)6.2滑动面的选择 (53)6.3坝基面的抗滑稳定性计算 (54)6.3.1正常工况 (55)6.3.2设计工况 (55)6.3.3校核工况 (56)7应力分析 (56)7.1分析的目的 (56)7.2分析方法 (56)7.3 材料力学法的基本假设 (56)7.4荷载组合 (57)7.5应力计算 (57)7.6坝基面处的应力计算 (58)7.6.1正常工况 (58)7.6.2设计工况 (61)7.6.3校核状况 (64)7.7距坝基面10m处截面的应力计算 (66)7.7.1正常状况 (66)7.7.2设计工况 (69)7.7.3校核工况 (72)7.8折点处截面的应力计算 (75)7.8.1正常状况 (75)7.8.2设计工况 (77)7.8.3校核工况 (80)7.9 应力指标校核 (82)8细部构造设计 (83)8.1坝顶构造 (83)8.2廊道系统 (84)8.2.1基础灌浆廊道 (84)8.2.2检查排水廊道 (85)8.2.3其他廊道 (86)8.2.4排水管 (86)8.3坝体分缝 (87)8.3.1横缝 (87)8.3.2纵缝 (87)8.3.3水平施工缝 (87)8.4坝体止水与排水 (87)8.4.1止水 (87)8.4.2坝体排水 (88)8.5混凝土重力坝的分区 (89)9基础处理 (90)9.1坝基开挖 (90)9.1.1坝基开挖的目的和原则 (90)9.1.2坝基开挖要求 (90)9.2固结灌浆 (91)9.3帷幕灌浆 (92)9.4坝基断层及破碎带处理 (92)9.5软弱夹层的处理 (92)9.6溶洞的处理 (92)致谢 (93)参考文献 (94)ST混凝土重力坝设计-基于单一安全系数法的坝体应力分析和抗滑稳定分析学生:闻灿指导老师:黄耀英三峡大学大学水利与环境学院摘要:本课题依据混凝土重力坝设计规范(SL319-2005),针对ST混凝土重力坝进行设计。
长江工程职业技术学院大专学生毕业设计(论文)题目混凝土重力坝设计姓名学号系部水利工程系专业水利水电建筑工程指导教师2008年12 月25 日毕业设计任务书设计题目:混凝土重力坝设计(二)适用专业:水利水电工程指导老师:学生姓名:长江工程职业技术学院目录第一部分总则一、设计目的及要求 (2)二、设计方法 (2)第二部分设计资料和任务一、设计内容 (3)二、基本资料 (3)三、设计指导 (4)四、设计内容和时间安排 (6)五、设计成果要求 (6)六、参考文献 (7)第一部分总则一、设计目的及要求1、巩固、充实、加深、扩大学生的基本理论和专业知识通过实际工程的设计,使学生掌握混凝土重力坝的结构选型、尺寸拟定、工作条件、作用荷载及设计依据、内容、方法、步骤等。
从而达到较全面、系统地巩固、充实、提高所学的基础理论和专业知识,使之系统化。
2、培养学生独立工作、解决实际问题的能力学生在全面了解设计任务和熟悉给定资料的基础上,学会查找规范、手册、技术文献等参考资料及前人经验。
结合工程实际,在教师的指导下,独立进行工程设计。
3、训练学生的基本技能培养学生初步掌握工程设计工作的流程和方法,在设计、计算、绘图、编写设计文件等方面得到较全面的锻炼和提高。
4、培养学生形成正确的设计思想,树立严肃认真、实事求是和刻苦钻研的工作作风。
二、设计方法1、由于设计时间短、任务紧,应尽量避免重作或返工。
但必须认识到,设计工作是逐步深入的,因此某些重作是正常的,甚至是必要的。
2、每个阶段设计中,趁进入角色之机,应及时收集资料,草写阶段设计说明并备全草图,这样既可及时校对,发现错误,又为最后的文字成果整理提供素材。
3、在学生与教师研讨问题时,学生应在充分钻研的基础上,先提出自己的看法和意见,不能请老师代作和决断。
老师只向学生提出启发性的意见、解决问题的途径和工作方向、建议等。
在采纳教师建议时,也必须自我消化、理解,但不强求一定纳用。
在设计过程中,提倡开拓精神,鼓励提出新的方案或见解,同时也要遵循严肃认真的科学态度。
基于坝基岩体结构的重力坝建基面选择的开题报告
一、研究背景及意义
重力坝是以混凝土等坚实材料为主体,利用自身重量和堵水作用承
受水压力的水力工程结构,在各类水库、水电站、灌溉工程等建设中得
到了广泛应用。
而重力坝的稳定性、安全性等关键技术问题受到了广泛
关注,其中坝基岩体结构是重力坝稳定性和安全性的重要因素之一。
因此,对于重力坝建基面的选择与坝基岩体结构的关系进行研究,有助于
完善重力坝设计理论,提高重力坝的稳定性和安全性,对于我国大型水
电工程建设及水资源开发有着积极的推动作用。
二、研究内容及研究方法
本文将重点研究坝基岩体结构与重力坝建基面选择的关系。
首先,
将对重力坝的建设背景和发展历程,以及坝基岩体结构分类和特点进行
综述,介绍坝基岩体结构在重力坝稳定性和安全性中的作用和影响。
其次,将以典型重力坝为例,通过现场调查、野外地质勘查、岩质试验、
有限元分析等手段,探究坝基岩体结构与重力坝建基面选择之间的联系,分析建基面选定的原则、方法和影响因素。
最后,根据分析结果,结合
工程实践和理论研究,提出可行性建议和对重力坝建设的优化方案。
三、预期结果及研究意义
本文研究借助岩土力学知识对坝基岩体结构与重力坝建基面选择的
关系进行了探究,对于完善重力坝设计理论,提高重力坝的稳定性和安
全性将有着积极的推动作用。
同时,该研究可为水力工程领域的决策者
和设计师提供一定的指导,提高水利工程建设的质量和效率,与我国水
资源开发及水利事业的可持续发展密切相关。
重力坝毕业设计1000字重力坝是一种常见的水利工程结构,具有结构简单、运行稳定、建造方便等优点。
本文旨在探讨重力坝设计的主要问题,包括坝体型状设计、地基处理、坝面防渗等方面。
一、坝体型状设计重力坝的重要特征是坝体具有足够的重量来承担坝下水压力。
因此,在坝体型状设计过程中,必须确保坝高和筒体厚度足够承受水压和地震力同时作用的负荷。
通常,坝体的高度应该根据下游地区所需的水压力来确定。
如果水压力较高,建议选择一种高度充足的坝体型状设计,以确保坝体足够强度承担庞大的水压力。
在此基础上,可以针对不同的山体坝体特征,采用不同的坝体型状设计。
二、地基处理地基处理是设计重力坝的一个重要问题。
由于地基是承受坝体上推力的主要结构,而且地基的性质和质量对于坝体的稳定性有直接影响。
因此,在设计重力坝时,应该通过预测地基衬砌和充实地基来改善地基的机械性质和减小地基破坏。
地基处理应该分为两个阶段。
第一个阶段是对预计地基状况的探究和分析,以快速确定地基状况,成本和时间。
第二个阶段是对具体地基处理的选择和实施,包括挖掘、填充、衬砌、灌浆等方面的操作。
此外,地质资料的获取也是重要的,以便更准确地分析地基状况。
这些资料可以分为岩石力学、工程地质和水文地质,以便在选择地基处理方案时做出具体的决策。
三、坝面防渗坝面防渗是设计重力坝时需要考虑的另一个重要因素。
坝面防渗可以确保坝体内水的安全,防止渗漏和水损失。
设计坝面防渗方案应考虑以下因素:1. 坝体内的压力。
防止渗漏时应确保大坝的水压符合设计要求。
2. 坝面材料。
坝面材料应具有足够的密度和合适的渗透率,以确保没有任何渗漏。
3. 水位高度的选择。
在决定大坝的设计水位高度时,应考虑到可能的最高水位,以及水压力和水荷重的影响。
综上所述,在设计重力坝时,应严格遵守技术规范、结合地质特征和环境条件,从坝体型状设计、地基处理、坝面防渗等方面统筹考虑,确保大坝的稳定性和安全性。
混凝土重力坝监测资料分析与评价的开题报告一、选题的背景和意义混凝土重力坝是指利用混凝土等重质材料在坝基上固定而自重起支撑作用的堤坝。
由于其坝体结构单一、稳定性好、施工方便、可控性强等特点,近年来越来越多的重力坝被建造。
然而,由于坝体结构的原因,混凝土重力坝在使用过程中也存在着一些问题,如坝体的裂缝、渗漏、变形等,这些问题会直接影响到坝体的安全性能。
因此,对混凝土重力坝的监测评价是十分必要的。
通过对监测数据的分析,可以判断坝体是否存在问题,及时采取措施进行修复和加固,从而保障坝体的安全性能。
本研究旨在对混凝土重力坝的监测资料进行分析与评价,为坝体的安全管理提供科学依据。
二、研究内容和方法1. 研究内容(1)混凝土重力坝的现状和安全问题分析。
(2)混凝土重力坝监测资料的分析方法。
(3)实际案例分析,对监测资料进行分析与评价。
2. 研究方法(1)系统整理混凝土重力坝有关资料,结合实际案例进行现状与安全问题分析。
(2)探讨混凝土重力坝监测资料的分析方法,确定适用的方法。
(3)选取实际案例,运用所学方法,对监测资料进行分析与评价。
三、预期成果和研究意义本研究的预期成果包括:(1)混凝土重力坝现状和安全问题的分析报告。
(2)混凝土重力坝监测资料的分析方法探讨。
(3)对实际案例进行监测数据的分析与评价,并提出相应的处理建议。
本研究的研究意义在于:(1)深入探讨混凝土重力坝监测资料的分析方法,为混凝土重力坝的安全管理提供科学依据。
(2)能够及时、精准地发现混凝土重力坝存在的问题,提出相应的修复和加固建议,从而保障坝体的安全性能和正常使用。
(3)提高了我们对混凝土重力坝结构安全管理的认识,为今后混凝土重力坝结构的设计和施工提供参考。
1.课程设计目的课程设计包括重力坝设计的主要理论与计算问题,通过课程设计可以达到综合训练的目的。
学会融会贯通“水工建筑物”课程所学专业理论知识,完成重力坝较完整的设计计算过程,以加深对所学理论的理解与应用。
培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能,全面分析考虑问题的思想方法、工作方法。
培养设计计算、绘图、编写设计文件、使用规范手册和应用计算机的能力。
提高查阅和应用参考文献和资料的能力。
2.课程设计题目描述和要求2.1设计任务、内容及作法一、设计任务:重力坝典型剖面设计二、设计内容根据提供的水文、水利计算成果,在分析研究所提供的资料的基础上,进行水工建筑物的设计工作,设计深度为初步设计。
主要设计内容为:1、确定水利枢纽工程和水工建筑物的等级、洪水标准2、通过稳定、强度分析,拟定坝体经济断面尺寸;3、通过坝基水平截面处坝体内部应力分析,定出坝体混凝土分区方案;4、坝体细部构造设计:廊道布置、坝体止水、坝体排水及基础防渗和排水等。
要求成果:1、设计计算说明书一份;2、A3设计图纸两张。
三、设计作法从分析基本资料做起,复习消化课堂内容,参照规范[1冏各相应部分进行设计,对设计参数的选取、方案的拟定等要多加思考。
设计所需基本资料,除已给定之外,要自行研究确定。
2.2基本资料一、设计标准:某水库位于某河道的上游,库区所在位置属高山峡谷地区。
根据当地的经济发展要求需修建水库,该工程以发电、灌溉、防洪为主。
拟建的水库总库容1.33亿立方米,电站装机容量9600kw。
工程等级、建筑物级别以及各项控制标准、指标按现行的国家规范规范[4]自行确定。
二、坝基地质条件1、开挖标准:本工程坝体在河床部分的基岩设计高程原定在827.2m。
2、力学指标:坝体与坝基面接触面的抗剪断摩擦系数 f =1.04,粘结力系数c'=900kPa。
3、基岩抗压强度:1500 kg / cm 2三、特征水位经水库规划计算,坝址上、下游特征水位如下:P=0.1%校核洪水位为909.92 m,相应下游水位为861.15 m;P=1%设计洪水位为907.32 m,相应下游水位为859.80m;正常挡水位为905.70m;相应下游水位为855.70m;淤沙高程为842.20m;四、荷载及荷载组合荷载应按实际情况进行分析,决定计算内容。
高地震烈度下混凝土重力坝动力特性与抗震性能研究的开题报告一、选题意义和背景混凝土重力坝是一种广泛应用于水利工程中的大型水库坝体,其抗震性能的研究对工程的安全稳定性有着重要的意义。
高地震烈度下混凝土重力坝的动力特性是影响其抗震性能的重要因素。
因此,对混凝土重力坝在高地震烈度下的动力特性及其抗震性能进行研究,可以为相关工程的地震灾害防治提供科学依据和理论支持,推进水利工程的科学发展。
二、研究内容和思路本文所要研究的对象是高地震烈度下混凝土重力坝的动力特性及其抗震性能。
该研究将从以下几个方面展开:1. 混凝土重力坝的基本结构和设计参数介绍混凝土重力坝的基本结构和设计参数,包括坝体的高度、截面形状、坝体厚度等。
同时,还会对坝体抗震设防强度等设计要求进行介绍。
2. 混凝土重力坝在地震荷载下的动力特性分析通过对混凝土重力坝在地震荷载下的振动特性进行分析,包括谐振频率、振型等参数的计算,得到混凝土重力坝在地震中可能出现的动力响应情况。
3. 混凝土重力坝的抗震性能评估通过对混凝土重力坝抗震性能的评估,包括最大加速度、变形等参数的计算和分析,得到混凝土重力坝在地震中的破坏概率和破坏模式。
4. 抗震加固措施设计根据对混凝土重力坝的抗震性能评估结果,为提高其抗震性能进行抗震加固措施设计,包括加强坝体结构、改进坝体固结体系等措施。
三、预期研究结果1. 深入了解混凝土重力坝的动力特性和抗震性能通过对混凝土重力坝的动力特性和抗震性能进行研究,可以更深入了解其在高地震烈度下的受力情况和破坏规律。
2. 提出可行的抗震加固措施通过对混凝土重力坝抗震性能评估及加固措施设计,可以为工程实践提出可行的抗震加固措施,提高工程的整体安全稳定性。
四、研究方法1.数值分析法通过数值分析软件进行相应的参数计算,以此得到混凝土重力坝在地震荷载下的动力响应特性和抗震性能评估结果。
2. 理论分析法参考经验公式和理论分析,对混凝土重力坝的动力响应和抗震性能进行理论分析。
毕业设计(论文)开题报告题目榆林王圪堵水库枢纽布置及重力坝设计专业水利水电工程班级学生指导教师2013 年一、毕业设计(论文)课题来源、类型本设计题目来源于王圪堵水库工程实际,属设计类课题。
王圪堵水库坝址位于榆林市横山县城关镇西北12km,榆靖高速公路无定河大桥以上2.5km、芦河入无定河口以上5.5km处的无定河干流上,距榆林市区60km。
按照榆林能源化工基地建设要求及治黄大局的拦沙要求,确定水库任务是供水、拦沙和灌溉等综合利用。
在本次设计中所用到的主要工程相关资料都来源于实际工程的设计资料。
二、选题的目的及意义1. 选题目的本次毕业设计是对大学四年所学知识的总结和运用,通过对王圪堵水库的了解和个人知识的掌握,本次毕业设计选择《榆林王圪堵水库枢纽布置及重力坝设计》作为题目。
本课题主要解决a.水库的枢纽布置,包括坝址选择,电站厂房的选址,各种水工建筑物的选型等一系列布置问题。
b.混凝土重力坝的专题设计,包括坝型的选择比较,大坝尺寸的设计,抗滑稳定的计算,大坝结构图的绘制等。
通过本次设计,运用几年来所学的理论知识及专业知识,结合毕业设计的任务进行思考、分析应用,提高我们独立思考与独立工作的能力,同时也加强了计算、绘图、编写设计文件、使用规范、手册能力的培养,使我们成为合格的水利人才。
2. 选题意义(1).王圪堵水利枢纽主要由大坝、泄洪洞、溢洪道、放水洞、坝后电站等建筑物组成。
它是无定河中游的一项水沙控制工程,按照《陕西省水资源开发利用规划》、《陕西省榆林能源化工基地供水水源规划》和《黄河治理开发规划纲要》对无定河开发治理的要求,项目开发的目标是在流域水土保持综合治理基础上,河流生态基流不受影响的前提下,调蓄无定河水资源,并经优化配置,以供定需就近向榆横煤化学工业区、鱼米绥盐化学工业区供水,缓解工业区近中期用水矛盾,向14.6万亩农田灌溉补水,提高灌区灌溉保证率,改善农业生产条件,支撑榆林能源化工基地建设和发展,拦蓄泥沙、减少入黄泥沙,为治黄大业作贡献。
按照无定河开发治理要求以及项目开发目标,王圪堵水库的建设任务是供水、拦沙和灌溉等综合利用。
在工程建设过程中主要存在以下几个问题:水库区存在淹没农田、村庄、道路、桥梁等现象,浸没面积约756亩,库区两岸不存在永久性渗漏问题,水库蓄水后预计塌岸总方量约9259万m3,塌岸问题较为突出;坝址区河床覆盖层厚度8~13m,河床宽度350~700m,左岸坝肩、河床覆盖层属中等-强透水土层,存在严重的渗漏问题,需进行防渗处理;坝基河床层(Q42-3al)细砂层干密度为1.59g/cm3,相对密度为0.52,易于压密固结,可考虑利用,但应采取防渗措施。
两岸斜坡堆积的坡积和漫滩冲积层应予以清除或进行工程处理,坝基基岩应进行防渗灌浆处理;溢洪道位于右坝肩冲积台地,基础位于弱风化基岩之上,地下水对工程施工开挖有一定的影响。
开挖最大坡高13m时,开挖坡比砂土层为1:1.5,基岩强风化为1:0.5,弱风化为1:0.3,泥岩易风化、崩解,开挖后需及时采取保护措施;右岸地下洞室岩性为侏罗系砂岩夹泥岩,岩体较完整—较破碎,弱~微风化,地下水位于洞顶以上,围岩类别为稳定性差的Ⅲ~Ⅳ类。
(2)重力坝是在世界上最早出现的一种坝型,它是由混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物,其基本剖面是三角形,整体是由若干坝段组成。
重力坝在水压力和其他荷载作用下主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求,同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。
它具有:相对安全可靠,耐久性好,抵抗渗漏、洪水漫溢、地震等性能较强;设计、施工技术简单,易于机械化施工;对不同的地形和地质条件适应性强,任何形状河谷都能修建重力坝,对地基条件要求相对来说不太高;在坝体中可布置引水、泄水孔口,解决发电、泄洪和施工导流等问题的优点。
因此本次毕业设计选择混凝土重力坝作为题目,在老师的指导下完成设计任务,将会为我之后走上工作岗位有很大帮助。
三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势(1)我国水利枢纽工程的发展现状及发展趋势水利兴天下定,天下定人心稳。
60年来,一项项重点水利工程发挥效益,一片片绿洲奇迹般诞生,一个个民生水利工程润泽山峁,水利为农业乃至经济发展奠定了坚实的基础,成为促进国家协调可持续发展的重要举措,成为造福人民群众的历史丰碑。
60年的成就充分说明,水利是国民经济和社会发展的基础地位不可动摇。
新中国成立以来,尤其是改革开放的二十多年来,长江、黄河、乌江、澜沧江、红水河等大江大河和一大批中、小型河流的水电开发状况发生了巨大的变化。
在借鉴国外先进的管理经验和工程技术的同时,我们依靠自己的力量,在深山峡谷、大流量河流、复杂地形地质条件、恶劣气候条件、高地震烈度和高海拔地区,建起了一座座高坝和大型水电站,解决了设计和施工中的技术难题;建立了从勘测、规划、设计、科研到施工、运行管理和安全监测的一整套标准化技术体系,形成了具有中国特色的水电建设技术。
尤其是三峡、二滩、小浪底、天生桥一级等水电工程的成功建设,标志着我国水电技术已经迈上新的台阶,达到世界先进水平。
(2)国外水利枢纽工程的发展趋势国际河流与国内河流一样,在开发模式上具有一定的共性。
如在上游建以发电为主要目标、对河流径流进行调节的高坝水库,上中游水库蓄洪可减少下游洪水;在下游地区,则建设多利用目标的水库。
尽量减少淹没损失等。
然而,由于国际河流流域跨越了国界,其开发利用所产生的社会、生态、环境影响将呈国际化,远比国内河流复杂,国界作为最高级别的行政界线对流域整体的分割,各国间难以形成国际河流开发与保护共识或达成共识的时间较长[1]。
各国水利都在随社会经济进步而不断发展,大致可以按以下几个阶段进行划分,即:工业化之前、工业革命开始至二次世界大战前、二次世界大战后至20世纪70年代中期、20世纪70年代中期至80年代末、20世纪90年代以后五个阶段。
(3)我国混凝土重力坝的建设现状在我国的大坝建设中,混凝土重力坝是主要的坝型之一,因为它的枢纽布置较为紧凑,对基础地质条件要求比拱坝、支墩坝低一些。
50年代到80年代,我国的重力坝大多采用实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝等3种坝型。
我国的丹江口电站,丰满工程的大坝,三峡大坝等,均采用了混凝土重力坝,而且在建的许多大型工程,如龙口水电站、向家坝、锦屏二级水电站等大坝也是混凝土重力坝。
其中已建成的三峡大坝是世界第一大的水电工程,三峡水利枢纽大坝为混凝土重力坝,其挡水前沿总长2345米,最大坝高181米,坝体总混凝土量为1700 万立方米,其大坝总方量居世界第一。
三峡工程是迄今世界上综合效益最大的水利枢纽,在发挥巨大的防洪效益和航运效益外,其2240万千瓦的装机容量为世界第一,1000多亿千瓦时的年发电量居世界第一。
三峡水利枢纽工程的成功建设表明我国混凝土重力坝的设计、建设以经达到国际先进水平。
(4)当前混凝土重力坝建设中的几个问题1.大坝安全是混凝土重力坝的关键问题1975年,板桥、石漫滩两水库的溃决,给人民的生命财产造成了巨大损失。
从统计资料来看,混凝土重力坝的失事率比土石坝要低一些,但混凝土重力坝的安全问题也是大坝建设中的一个核心问题。
坝的应力水平与坝的高度大体成正比,坝体越高,应力越大,特高混凝土重力坝的安全问题是当前坝工技术的焦点[2-5]。
我国特高混凝土重力坝不但水头高,而且库容大,其安全问题实际上还关系到下游数座水库。
2.混凝土重力坝破坏条件混凝土重力坝的破坏是从局部破坏开始的,局部破坏之后,坝体应力重新布 , 破坏范围是否进一步发展,也取决于应力状态。
混凝土重力坝的破坏条件可表示为kσ=f 式中:σ为实际拉、剪或压应力;f为实际抗拉、抗剪或抗压强度;k为实际安全系数。
以拱坝为例,实际应力可表示如下σ=σ1+σ2+σ3+σ4+σ5+σ6+σ7+σ8式中:σ1为坝体自重引起的应力;σ2为作用于坝体表面的水荷载引进的应力;σ3为运行期坝体平均温度和等效线性温差引起的应力;σ4为施工期温度变化引起的应力;σ5为非线性温差引起的应力;σ6为运行期温度场边界条件的变化(主要为上游水位变化)所引起的应力;σ7为库区水荷载变化引起的应力;σ8为其他因素如地应力、基础开挖与处理等引起的应力[6]。
3.混凝土重力坝振捣密实度的无损检测由于大量机口取样和少量仓面取样,在人仓以前由于原材料、配合比、拌制、运输等原因引起的混凝土质量问题一般都可以得到较好的控制,但入仓以后,由于平仓、振捣而引起的质量问题,很难检测,实际上难以控制,特别是夜间浇筑混凝土,如现场监理稍有松懈,很容易出问题,如某重力坝,在纵缝灌浆时,耗浆量异常,经钻孔检查,发现坝内大范围因欠振而不密实,只得采取钻孔灌浆补强,坝体实际上吸纳了大量水泥浆液。
如果没有发现问题,其后果是比较严重的。
目前在碾压混凝土坝施工中,已普遍采用无损探测方法检查混凝土密实度,常态混凝土因浇筑层厚度较大,目前还缺乏有效的现场无损检测方法,急需进行研究[6]。
4.做好全面温控、永久保温、结束“无坝不裂”历史到20世纪50年代,混凝土重力坝温控措施包括分缝分块、水管冷却、预冷骨料及表面保温已相继提出,但实际上仍然是“无坝不裂”,Dworshak、Revelstoke 等坝的裂缝还相当严重。
经较深入研究发现,主要原因是人们对表面保护在认识上存在误区,由于施工中往往是一次大寒潮后出现一批裂缝,因此长期以来人们只重视混凝土早期的表面保护,而忽略后期的表面保护。
研究结果表明,如果在严格控制基础温差、做好水平浇筑层面和接缝面的短期表面保护外,还能做好上下游表面的长期表面保护,就能防止裂缝的出现,结束“无坝不裂”的历史[7-9]。
(5)混凝土重力坝施工中的关键技术问题1.坝踵区岩体非均质性对重力坝坝踵应力的影响混凝土重力坝坝踵应力及其开裂分析一直是坝工界非常关心的复杂课题,如对拱坝的分析[10-12]和对重力坝的分析[13-16]。
就研究性质而言,大体可分为两类:(1) 研究坝型、坝体和坝基相对弹模等要素对坝踵应力的影响。
(2)寻求可表征坝踵应力开裂的应力代表值以克服坝踵应力的奇异性,如应力强度因子、线性等效应力或按某种规则确定的等效应力[10-13]等。
这些方法尽管着眼点有所不同,但都假定坝踵处混凝土和岩体为均质材料。
这一假定对混凝土来说是合适的,但对坝踵岩体是需要进一步推敲的。
岩体为高度非均质材料,工程中采用的岩体质量分级方法将岩体视为均匀连续的材料,由此给出岩体力学参数。
显然,这种方法及参数只是对大范围岩体(代表性体积)的一个平均描述,适用于应力变化平缓的岩体区域,对坝踵区所处的高梯度应力区,显然不太合适。
一尤其是节理岩体的裂隙扩展很大程度受节理网络控制。