来源:水利部发展研究中心微信公众号
大坝指截河拦水的堤堰,水库、江河等的拦水大堤。按照不同的分类依据可以有不同的分类法,工程上主要分为以下几种:
01
重力坝
重力坝是用混凝土或石料等材料修筑,主要依靠坝体自重保持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形,筑坝材料为混凝土或浆砌石。
重力坝的工作原理
重力坝在水压力及其他荷载作用下,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应力来抵消由于水压力所引起的拉应力,以满足强度要求。重力坝基本剖面呈三角形。在平面上,坝轴线通常呈直线,有时为了适应地形、地质条件,或为了枢纽布置上的要求,也可布置成折线或曲率不大的拱向上游的拱形。
重力坝的优点
(1)结构作用明确,设计方法简单,安全可靠。据统计,在各种坝型中,重力坝的失事率是较低的。
(2)对地形、地质条件适应性强。任何形状的河谷都可以修建重力坝。
(3)枢纽泄洪问题容易解决。重力坝可以做成溢流的,也可以在坝身不同高度设置泄水孔,一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞,枢纽布置紧凑。
(4)便于施工导流。在施工期间可以利用坝体导流,一般不需要另设导流隧洞。
重力坝的缺点
(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,施工期间混凝土会产生温度和收缩应力,因此需严格控制浇筑温度。
02
拱坝
拱坝是固接于基岩的空间壳体结构,在平面上呈凸向上游的拱形,其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。
拱坝的工作原理
拱坝坝体结构既有拱作用又有梁作用,其承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸,另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。
拱坝的优点
(1)拱坝稳定性依赖于两岸拱端反力,对地形地质条件和地基处理要求高。
(2)拱坝为高次超静定结构,超载能力强,安全度高,具有良好的抗震性能和材料强度利用。经济上,拱坝具有优势。
(3)拱坝不设永久伸缩缝,需考虑温度变化和基岩变形对坝体应力的影响。施工质量、材料强度和防渗要求严格。
03
土石坝
土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝,是历史最为悠久的一种坝型,土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。
土石坝得以广泛应用和发展的原因
(1)利用本地材料建坝,减少水泥、木材和钢材使用,降低运输成本。多种土石料适用于筑坝。
(2)土石坝适应多种地形、地质和气候,尤其在恶劣条件下是最佳选择。
(3)施工机械的进步提升了土石坝的压实度,减小了坝体尺寸,加快了建设速度,降低了成本。
(4)岩土力学理论和计算技术的提升,增强了设计的安全性和可靠性。
(5)土石坝相关工程设计和施工技术的发展,推动了土石坝建设的加速和普及。
04
堆石坝
堆石坝泛指使用石料经抛填、碾压等方法堆筑成的一种坝型,是土石坝的一种。因为堆石体是透水的,故需要用土、混凝土或沥青混凝土等材料作为防渗体。
堆石坝的特点
(1)碾压堆石坝具有高密度和抗剪强度,允许较陡的坝坡,节省填筑量,减少坝底宽度和输泄水建筑物长度,实现紧凑布局和工程量减少。
(2)堆石体可分区施工,不同区域可采用不同压实度和石料要求,利用开挖石料降低成本。面板堆石坝施工受气候影响小,可稳定进行。
(3)碾压堆石坝沉降变形小,运行和维护简便。