[科普中國(guó)]-拱形重力壩

它是平面上稍為拱向上游的重力壩，在一定程度上提高壩的超載能力或潛在安全度。這種壩運(yùn)用于地形、地質(zhì)并不完全適合于修建拱壩，但又要求，重力壩有較大安全潛力的情況。

簡(jiǎn)介英文拱形重力壩 arch gravity dam

概念拱形重力壩(areh gravity dam)在 平面上稍為拱向上游的重力壩。它的壩軸線曲率小、半徑大，工程 量與直線形重力壩相差不多，但可利用拱 的作用在一定程度上提高壩的超載能力或潛在安全 度。這種壩運(yùn)用于地形、地質(zhì)并不完全適合于修建拱 壩，但又要求重力壩有較大安全潛力的情況。拱形重 力壩既應(yīng)按重力壩進(jìn)行應(yīng)力和穩(wěn)定分析，也要按拱壩 進(jìn)行校核計(jì)算，以便進(jìn)行比較，了解其潛在能力。拱 形重力壩與重力拱壩在結(jié)構(gòu)性能上并無本質(zhì)差別，只 是拱所分擔(dān)的荷載，前者較小，后者較大，因而分別列 入重力壩和拱壩的范圍之內(nèi)。有些因地形、地質(zhì)關(guān)系 而將重力壩的局部或全部壩軸線作成微曲的拱形，但不進(jìn)行橫縫灌漿的重力壩，也可稱為拱形重力壩。但并無拱的作用。中國(guó)烏江渡拱形重力壩，壩高165米，壩體下部聯(lián)成整體，上部由于岸邊地質(zhì)差，設(shè)置了永久性橫縫。

設(shè)計(jì)原理基本原理運(yùn)用有限元方法研究了拱形重力壩在地震作用下的動(dòng)力反應(yīng)。計(jì)算分析時(shí)考慮了壩—地基—庫水動(dòng)力相互作用下拱形重力壩的模態(tài)特性，同時(shí)利用時(shí)程法計(jì)算了拱形重力壩在地震作用下的動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移及加速度，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。由結(jié)果可以得出動(dòng)水壓力采用質(zhì)量元法是行之有效的。而且較其他的方法更為簡(jiǎn)便，迅速，從而大大提高了工作效率。

吉爾壩吉爾壩又稱薩爾曼法爾西壩(SalmanEFarsiDam)，位于伊朗法爾斯省吉爾市附近的蓋拉恰伊杰(GharaChay)河上。工程具有灌溉、供水、發(fā)電和防洪等綜合效益。混凝土拱形重力壩，最大壩高130m，水庫總庫容14億m3，水電站裝機(jī)容量0.8萬kW，灌溉面積2.5萬hm2。該工程于1993年開工，預(yù)計(jì)2002年完建。壩址位于扎格羅斯山脈內(nèi)的一個(gè)狹谷之內(nèi)，兩岸巖體陡峭。壩體坐落在Asmari灰?guī)r上，巖石強(qiáng)度高，但在庫區(qū)局部區(qū)域內(nèi)有喀斯特現(xiàn)象，因此需大范圍地進(jìn)行灌漿處理，以防止?jié)B漏。1

烏江渡水電站拱形重力壩烏江渡水電站壩址為較堅(jiān)硬的下三迭統(tǒng)玉龍山灰?guī)r, 在下游與九級(jí)灘頁巖接觸，巖層走向與河流垂直，傾向上游, 傾角約65 度。在頁巖巖層中有一規(guī)模較大的沿層面發(fā)育的斷層裂隙密集帶 ，斷裂面為泥質(zhì)充填, 寬達(dá)15 米。九級(jí)灘頁巖距河床壩塊壩趾的距離較近約50 米，由于頁巖軟弱及有，壓縮變形空間，使壩基灰?guī)r在下游失去牢固支撐( 圖1, a )。如果采用重力壩壩型, 在全部靜水壓力及壩體自重作用下, 壩基深層抗滑穩(wěn)定, 按灰?guī)r抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算( f= 0. 95, c =14.50 kg/ ) ，以 作為壓縮空間不計(jì)其抗力, 得穩(wěn)定安全系數(shù) = 2.69 , 不能滿足設(shè)計(jì)要求的 > 3.5 。這是烏江渡混凝土重力壩存在的主要問題。為減輕河床壩基的承載負(fù)擔(dān)，提高壩基深層穩(wěn)定安全系數(shù)，設(shè)計(jì)考慮采用拱形重力壩在7 0 0 米高程以下橫縫灌漿，使其形成整體結(jié)構(gòu)，將河床靜水壓力部分地傳遞到兩岸。7 0 米高程至壩頂765米高程, 兩岸地質(zhì)條件較差，尤其右岸規(guī)棋較大的F 。斷層距壩基較近， ( 圖1 ,b ) 不宜承受拱向的水平推力則橫縫不灌漿，為懸臂梁結(jié)構(gòu)。壩體在平面上采用定圓心等外半徑( 5 0 米) 拱形布置。這就是烏江渡所采用的拱形重力壩。最大壩高1 65 米，最大底寬1 19 . 5 米。拱形重力壩經(jīng)試載法計(jì)算和整體結(jié)構(gòu)棋型試臉研究，當(dāng)河床及左、右岸灰?guī)r假定為均質(zhì)彈性體地羞, 其彈性模量E 分別為2 0 x , 15 x ` ,1 0x kg/ , 泊桑比解= 0 . 2 5 , 拱壩( 7 0 0 米高程以下整體結(jié)構(gòu)) 可以把50 % 左右的靜水壓力傳遞到兩岸，減輕了河床壩墓承載負(fù)擔(dān)，使壩基深層穩(wěn)定安全系致提高到4.67， 滿足了設(shè)計(jì)重求。

鑒于在壩肩巖體中存在的斷裂軟弱巖體而產(chǎn)生較大的壩肩變形, 不利于壩肩穩(wěn)定，則不考慮拱梁結(jié)構(gòu)的荷載重分配，同時(shí)對(duì)壩肩中斷裂軟弱巖體采用處理措施來控制壩肩變形及提高壩肩穩(wěn)定安全系數(shù)，增加壩肩的承載能力，以達(dá)到減輕河床壩基承載負(fù)擔(dān)及相應(yīng)提高壩羞深層穩(wěn)定安全系數(shù)的目的。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王強(qiáng) - 副教授 - 西南大學(xué)