现代大坝

的弱点混凝土

除非钢筋与嵌入钢酒吧、混凝土较弱抗拉强度;也就是说,它可以很容易破裂或被拉开。因此混凝土大坝设计将最低抗拉应力大坝,而是利用混凝土的抗压强度。首席组成混凝土,水泥,收缩变硬,并释放热量的化学反应发生在水泥水化过程中(或硬化)。因为大量的混凝土用于大型水坝,收缩引起的冷却会呈现出严重的开裂风险。

各种替代品用于对抗开裂的可能性,和经常注意减少热量产生的混凝土。混凝土通常是(或倒)在不同,不同块的高度(或“电梯”)不超过1.5米(5英尺)。这些块之间的差距可能会离开促进热分散,这些差距可以后来补上水泥灌浆。低热水泥也可以使用,这些是专门混合生产的热设置混凝土最小化。在一个巨大的混凝土坝的室内部分,不透过性或力量抵制气候恶化和化学属性并不是特别重要,水泥的数量可以减少混凝土混合物;反过来,这减少了热量产生。水泥含量,因此造成的热保湿,还可以减少使用总组成的大石块。还可以使用细粒度的材料,如粉煤灰(粉状燃料),作为填料,减少混凝土中的水泥总量。另一种方法是使用引气剂,允许使用低水灰比混凝土混合。技术用于加速冷却过程包括替换一些水在混合冰,循环冷水通过管道放置在混凝土(这一点技术用于很大的优势在胡佛水坝的建设),由吸尘和提取多余的水表面。

的弱点earthfill

与混凝土相比,土壤和岩石碎片缺乏力量,更渗透恶化,拥有更少的阻力和干扰流动的水。弥补这些缺点更低成本和earthfill适应能力的坝基变形引起的运动。当然,这里假定足够的可用坝址附近的土或碎石。Earthfill往往是很经济的,提供一个合适的“借”区域可以利用靠近施工现场。

土是由固体颗粒与水和空气。当土壤压缩通过加载,发生在大坝建设,空气和水发生的一些排水,导致固体颗粒之间的压力增加。当有高的速度渗流,土壤会发展微分压力和达成条件快,它充当一个流体。即使它不达到这个条件,经常有一些削弱它的结构,必须采取措施来应对这个问题。

混凝土重力大坝

混凝土重力坝通常运行在一条直线在山谷和抵抗水平推力的保留水完全由自己的体重。重力坝的三个主要力的推力是储存在水库中的水,大坝的重量和压力产生的基础。也必须考虑推力作用在淤泥沉积在水库的上游面或冰在水面,地震引起的惯性力,可以行动,特别是水的浮力上升力下渗入大坝或水平关节。

隆起的渗流造成持续讨论工程师可以追溯到1890年代。提升要求最小心的在设计和建设。大坝是建立在坚固的岩石,一个简单的下行投射的混凝土岩石通常足以切断渗流和消除上升压力。通常,然而,岩石地基渗透,有时相当的深度,所以建设一个绝对可靠的截止是困难的或不可能的。依赖必须放置在一个广泛的系统的灌浆裂缝性岩石和缓解隆起的排水压力。许多水坝拥有达标和地下排水。

重力大坝建设的另一个发展是公司的posttensioned钢结构。例如,这有助于减少横截面的Allt na Lairige大坝在苏格兰只有60%的传统重力坝相同的高度。一系列垂直的钢棒靠近上游水的脸,强调通过千斤顶和安全地固定在岩石地基,抗拒的颠覆倾向更纤细的部分。这个系统也被用于提高现有的重力大坝顶部高程较高,经济上增加一个水库的存储容量。

特殊利益三个混凝土重力坝的特征直线倾斜的下游的脸。Bratsk,建安加拉河在俄罗斯的伊尔库茨克和在1964年完成,125米(410英尺)基础水平,排除的大坝,几乎是1525米(5000英尺)长;它包含4500000立方米(5900000立方码)的混凝土。大古力水坝,在1941年完成,是在建造的哥伦比亚河在华盛顿,美国;它的主要结构是168米(550英尺)高,长1592米(5223英尺),包含近9000000立方米(12000000立方码)的混凝土。格兰德Dixence大坝在瑞士,在1962年完成Dixence穿过狭窄的山谷,有一个佳洁士长度为700米(2296英尺),包含大约5960000立方米(7790000立方码)的混凝土;在285米(935英尺),它是世界上最高的水坝,直到Nurek大坝Vakhsh河塔吉克斯坦于1980年完工,高度为317米(1040英尺)。相比之下,吉萨大金字塔在埃及有2600000立方米(3400000立方码)的砖石。

混凝土扶壁和连拱大坝

与重力大坝,支持水坝不完全依靠自己的体重抵抗水的推力。他们的上游面,因此,不是垂直的,而是倾斜大约25°到45°,所以水的推力在上游面倾斜向基金会。在一些罗马大坝建在胚胎拱的存在西班牙,其中包括普罗塞耳皮娜。随着技术的不断发展,与薄拱大坝钢筋混凝土支持一个倾向上游面建成。在今天的支持水坝,少帐户的使用混凝土影响最大的经济体。这一趋势是减少所需的昂贵的模板区域,避免使用钢筋。随着现代支撑更大的高度,大坝必然少苗条。

一些变化可能在设计水之间的结拱的脸。没有相对运动的支持基金会预计,设计可以链接个人支持正面刚性,通过吗拱门,形成一个连拱坝。这种类型的加拿大的例子是214米(703英尺)高的连拱丹尼尔·约翰逊大坝在Manicouagan河在魁北克。的大坝在1968年完成,使用共有14拱的波峰长度1310米(4297英尺);两个更大的拱支持原始河床的结构。

在支持基础可能会屈服,设计必须允许一些自由的头拱之间的运动。这通常是通过扩大头,直到他们几乎接触,然后加入他们灵活的海豹。因此加入,固体面对水。这样的设计是用于建设Farahnaz在伊朗巴列维大坝。Tehrān修建的地区水委员会在1967年,这座大坝的最大高度为107米(351英尺),一个波峰长度近360米(1181英尺)。

比较和丹尼尔·约翰逊连拱坝Farahnaz巴列维支墩坝表明,拱得更被放置在一起,连拱坝是必要的。这允许每个支持更纤细,然而,传播更多的均匀的负载的基础。详细设计的底部Farahnaz巴列维拱由弱需要现场基础条件和需要限制每个支持的长度,减少地震作用的反应。相比之下,丹尼尔·约翰逊拱可以单独成立,利用完全支持的一个重要的优势在重力大坝水坝的小隆起的力量。

拱坝

的优势建立一个弯曲dam-thus使用水压保持砌体的关节封锁感激早在罗马时代。拱坝是一种结构弯曲的上游,水推力的直接转移到山谷两侧或间接通过混凝土桥墩。从理论上讲,理想的恒定角弓在v型谷中央角为133°的曲率。这导致了“角恒定”的发展(或变量半径)拱坝,初建在1913 - 14在阿拉斯加鲑鱼溪流。

拱坝是一种厚壳结构,力量来自其弯曲的轮廓。依赖强度在有效支持牙,其强度和刚度使它在牙敏感的动作。只有利的网站提供声音摇滚适合拱坝。

的储备力量固有的在拱坝是极大地显示在1963年水库Vaiont大坝在意大利被一个几乎摧毁了滑坡。Vaiont,当时世界上第二高的大坝,建在一个狭窄的峡谷石灰岩地基波峰,262米(858英尺)以上的山谷底部,只有190米(623英尺)长。一些大规模的不稳定山坡上面水库已经观测到的早些时候由工程师在填充;他们被允许进行非常缓慢,三年后,1963年10月9日,填充仍不完整,约2.4亿立方米(3.14亿立方码)的土壤和岩石滑进了水库,发出巨大的体积的水的高度260米(853英尺)的对面的山谷。的洪水越过大坝的深度100米(328英尺)和飙升的山谷,摧毁了几个村庄,造成巨大的生命损失。但只有表面的损伤是由于三峡大坝,约3.4米(11.2英尺)厚的波峰。

一般特征

早期堤防earthfill或碎石通常是那么简单均匀结构,用同样的材料。没有努力是在第一个细分的大坝为独立的区域在每个区最合适的材料。像一个混凝土重力坝,一个的重量路堤大坝将水压力的水平推力的基础。合成压力基础必须不会引起过度变形,这将导致失败。

与混凝土、路堤大坝材料只具有有限的抗渗水。渗透的速度取决于压力施加水库的水,的长度渗流通过大坝路径,建筑材料的磁导率。土壤和岩石从实质上不透水粘土通过砂浆和砂粗级配砾石和岩石碎片,拥有小耐水的运动。范围非常广泛;渗流速度通过干净的砾石10000倍,沙子,淤泥,10000000倍和100000000倍,通过密集粘土。

必须稳定,路堤大坝及其边坡必须不滑或幻灯片。此外,土壤必须不会发生液化,侵蚀土壤水漫溢的结果的波峰,波浪作用在上游面,或通过coarser-must渗流冲刷细材料被避免。与混凝土坝,渗流的水从水库基础和实际路堤下还必须得到控制,以确保安全。

潜在的弱点

有三个部分的一个大坝,削弱土壤结构和可能发生液化。在前图通过均匀填充大坝渗流的模式。下游附近的脚趾,孔隙水压力的梯度是陡峭的,和约束保持土壤结构较低;这是一个领域的弱点在路堤大坝。一个解决方案是引入排水在底部显示图,陡峭的渗透梯度的区域已经被转移到附近的土壤是受限的,三峡大坝的中心。

第二个领域潜在的弱点是上游的脸,水储层迅速画下来。如果孔隙水压力不能足够快速地调整自己,以这种变化在自由水面水库,严重的渗流梯度开始;这些可能会导致失败。区域的自由排水的粗级配可以放置在上游面计数器。

水的渗流储层通过大坝下的基础是另一个潜在的弱点。因为他们的伟大的基础宽度、路基大坝可以建在不利的网站,如open-joined岩石或较弱,可能当地透水粘土。然而,它是必要的检查或无害的渗流水枯竭会削弱大坝的下游部分,在极端的情况下,导致它失败。几个对策,可能在组合,可以使用:可以将基础灌浆或截止沟开挖和回填不透水材料;可以构造一个排水层底部的下游大坝的一部分,和个人排水井、画廊可以挖掘;大坝下的渗流路径的长度可以通过扩展一个不透水的毯子放在大坝的上游侧;或额外的自流排水填充可以放置在下游大坝的脚趾。

施工技术

今天所有的大型路堤大坝附近的低渗透率的核心建立他们的中心。核心的宽度限制,需要足够的孔隙压力降低下游大坝的一部分。尽管顶部的核心必须是大坝的波峰,核心本身不需要垂直。一些堆石坝核心斜率可以期待一个极端位置位于上游面。

渗透是不可避免的,使用细粒级核心材料接近粗材料是可以避免的。乐队在中间的分级材料必须插入防止细粒级材料浸出通过粗区。过滤区分级每个乐队比前面的4到5倍粗乐队。

一个典型的部分阿斯旺水坝在埃及,于1970年竣工,显示了一个堤111米(365英尺)高的沙丘砂和碎石建在一个渗透深度的基础冲积层。中央粘土心墙是垂直的;这种渗流屏障是扩展到原来的河床如下灌浆沙子和河床的深度225米(740英尺)灌浆帷幕。一层瓦楞粘土在大坝上游延伸的基础核心。在上游和下游围堰,部分的碎石,大部分充填压实砂。过滤层分离围堰填料的外层自由排水碎石。排水井下面观察到下游的脚趾。建设的早期阶段进行下深water-hence灌浆的使用粗砂和粘土心墙之间的灌浆帷幕。

直到完成317米(1040英尺)高的Nurek大坝在塔吉克斯坦1980年,奥罗维尔坝在加州(1968年完成)是世界上最高的路堤大坝,在236米(774英尺)。与阿斯旺水坝奥罗维尔并不是建立在深透水覆盖层,也有必要的地方填满水下的一部分。一个不寻常的特性的混凝土砌块底部倾斜的核心设计填写羽毛的切入峡谷河峡谷。灌浆帷幕,而与阿斯旺水坝的名义上的深度。两边倾斜的核心,过渡区分开的核心从主质量更能接受的灌装。下游过渡区是由窗帘排水选择透光材料连接到排水层下游一侧。大坝上游面防止波浪作用是1米(3英尺)的碎石层(体)。

非常高效。压实土壤需要干燥粒子的最大密度符合经济经过压实设备的数量。压实土壤,揉捏它涉及的过程排出的空气是可行的;含水量一般不明显降低。最优含水量最大的干密度,导致最大力量实现给定数量的工作完成在压实的土壤。在干旱的气候条件下,水必须经常被添加到挖掘土壤。然而,在温带气候,含水量通常过高,除了深入挖掘和排水性良好的土壤。

通常情况下,土壤放置在路堤大坝在薄层分别由滚压实。更好的土壤,如用于核心,滚动之前可能是痛心。粗的土壤,包括岩石碎片,由振动压实,然后滚。粗糙的岩石碎片(碎石)在一定程度上压实特性的影响被倾倒建设工厂。的过程中水力充填,金沙疏浚借坑,水通过管道运送至填充区域,并沉积在消耗掉盈余水。水力充填广泛在海上工作,它也被用于路堤水坝。20世纪初,这是一个广泛使用的施工技术对大坝,但实践后失宠佩克堡坝在整个密苏里河在东北蒙大拿经历了一次失败部分施工在1930年代末。