水工建筑物IP第4讲详解.ppt

消能工的设计原则 消能工的形式 泄水重力坝设计中高速水流的问题 空化和空蚀 泄水建筑物常见的空蚀部位 水流脉动对建筑物的影响 掺气和冲出波的影响 重力坝深式泄水孔的作用 避免折冲水流的措施 坝体混凝土分区 坝体各区对混凝土性能的要求 混凝土抗渗标号的最小允许值 混凝土抗冻标号的最小允许值 纵缝的形式 坝内廊道系统 重力坝的地基处理 地基处理的主要任务 坝基开挖与处理 坝基的固结灌浆 坝基的帷幕灌浆 断层破碎带的处理 软弱夹层的处理 软弱夹层的处理 溶洞的处理 宽缝重力坝 空腹重力坝 碾压混凝土重力坝优点 规范规定： 凡100m以上的高坝须建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；100~50m的坝可建在微风化至弱风化中部基岩上；坝高小于50m时可建在弱风化层中部或下部基岩上；同一工程中两岸较高部位的坝段，其利用基岩的标准可比河床部位适当放宽。 目的：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。 布置：梅花型，坝踵和坝趾附近及节理裂隙发育和破坏带范围内。 目的：降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量。 规范：岩体相对隔水层的透水率（q) 坝高在100m以上， q为1~3lu； 坝高在100m~50m之间， q为3~5lu； 坝高在50m以下， q为5lu。 深度：据基岩的透水性，坝体承受的水头和透水层的深度确定。深入不透水层3~5m或0.3~0.7倍的坝前水头范围内。 危害：强度低，弹模小,可能使坝基产生不均匀沉陷。或使坝底的渗透压力加大，甚至产生管涌。 方法：主要是开挖、回填混凝土---混凝土塞。 在坝踵部位做混凝土深齿墙，切断软弱夹层直达完整基岩，当夹层埋藏较浅时，施工方便，工程不大，且有利于坝基防渗； 对埋藏较深、较厚、倾角平缓的软弱夹层，可在夹层内设置混凝土塞； 在坝趾处建混凝土深齿墙，切断软弱夹层直到完整基岩，以加大尾岩抗力； 在坝趾下游侧岩体内设钢筋混凝土抗滑桩，切断软弱夹层直达完整基岩； 在坝趾下游侧岩体内采用预应力锚索以加大岩体的抗力。 危害：漏水、降低基岩的承载能力。 方法：主要是开挖、回填和灌浆等办法的配合应用。 优点： 扬压力小； 便于混凝土散热； 坝体工程量省10%~20%。 缺点： 施工模板用量多。 * * 第四讲 尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊动中，以及水流与空气的摩擦上； 不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷； 下泄水流平稳，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行； 结构简单，工作可靠； 工程量小。 挑流消能 是在泄水重力坝坝趾处设置挑流坎，把高速水流挑射到下游空中，然后扩散的掺气水流跌落到坝下游河道内，在尾水水深中发生漩涡、冲击、掺搅、紊动、扩散、剪切，以消除能量。跌落的水流冲刷河床，形成冲刷坑，在冲刷坑中水流继续消能。 挑流消能 一般适用于坚硬岩基上的高、中坝。 挑流消能设计的主要内容有：选择鼻坎形式，确定鼻坎高程、反弧半径、挑角，计算挑距和下游冲刷坑深度。 　　鼻坎挑射角度一般为　　　　；鼻坎反弧半径一般采用　　　　　，　为鼻坎上水深。鼻坎坎顶高程应高出下游水位，一般以1～2m为宜。 　　水舌挑射距离按水舌外缘计算为： 挑流消能 冲坑深度的估算公式： 式中： ━水垫厚度，自水面算至坑底； ━单宽流量； ━上、下游水位差； ━冲坑系数。 挑流消能 底流消能 是通过水跃，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。消能主要靠水跃产生的表面旋滚与底部主流间的强烈紊动、剪切和掺混作用。 底流消能 　　具有流态稳定、消能效果较好，对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，可适应高、中、低水头。但护坦较长，土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。 底流消能 　　既适用于坚硬岩基，也适用于较软弱或节理裂隙较为发育的岩基。 底流消能设计是在给定的泄流量和相应的上、下游水位条件下，选定合适的护坦高程和护坦长度。消力池的长度取决于水跃长度，一般为平底自由水跃长度的70%～80%。 底流消能 消力池的长度取决于水跃长度，一般为平底自由水跃长度的70%～80%。 消力池的深度： 式中： ━跃后共轭水深； ━下游水深； ━淹没度。 面流消能 　　利用鼻坎将主流挑至水面，在主流下面形成旋滚，旋滚流速较低，而且系沿河床流向坝趾，河床一般不需加固，但需注意防止水滚裹挟石块，磨蚀坝脚地基。 面流消能 　　适用于下游尾水较深，流量变化范围较小，水位变幅不大，或有排冰、漂木要求的情况。一般不需要作护坦。 消力戽消能 　挑流鼻坎潜没在水下，形不成自由水舌，水流在戽内产生旋涡，经鼻坎将 高速的主流