水工建筑物专题（复杂坝基和地下结构）

内容简介

内容提要 本书系高等学校水工专业本科生和研究生选修课的通用教材。全 书共分5章，其内容包括：岩基重力坝抗滑稳定分析，拱坝和坝座的抗 滑稳定，岩基稳定的可靠性分析，地下结构及其喷锚支护，水工隧洞 衬砌结构计算等。 本书主要供有关院校水工专业选修课教学用书，也可作为相近专 业的教学参考书，还可供有关工程技术及科研人员学习和参考。2100433B

图书目录

目 录

前 言

专题一 泄水建筑物的高速水流问题

第一节 概述

第二节 高速水流的脉动

第三节 空穴 空蚀问题

第四节 掺气

第五节 泄水孔通气量的计算

第六节 冲击波

专题二 泄水建筑物下游的消能防冲

第一节 概述

第二节 挑流消能

第三节 面流及戽流消能

第四节 底流消能

专题三 水工建筑物的渗流计算

第一节 概述

第二节 渗流理论基础

第三节 坝基渗流计算

第四节 土石坝不稳定渗流的计算

第五节 坝下裂隙岩基的渗流分析

第六节 大坝渗流计算中的有限元法

专题四 岩基上混凝土重力坝的稳定和应力分析

第一节 概述

第二节 重力坝应力分析的有限元法

第三节 重力坝应力分析若干问题

第四节 坝基深层抗滑稳定分析

第五节 提高坝基抗滑稳定性的工程措施

专题五 拱坝坝座稳定分析

第一节 概述

第二节 拱坝坝座稳定分析的刚体极限平衡法

第三节 拱坝坝座稳定分析的有限单元法

第四节 改善拱坝坝座稳定性的工程措施

专题六 土石坝的应力和变形分析及其应用

第一节 概述

第二节 土石坝材料的应力―应变特性

第三节 双曲线模型

第四节 邓肯模型的修正与发展

第五节 线弹性有限元法的应用

第六节 非线性有限元法的应用

专题七 软基上闸坝工程的若干问题

第一节 闸墩的结构计算

第二节 反拱底板的结构计算

第三节 灌注桩闸基础的结构计算

第四节 软基处理

第五节 水工建筑物的抗冻技术

专题八 水工隧洞的喷锚支护

第一节 概述

第二节 喷锚支护的型式和构造

第三节 喷锚支护的设计

第四节 水工隧洞喷锚衬砌设计中的几个问题

专题九 水工建筑物的抗震设计

第一节 概述

第二节 单质点弹性体系的地震反应

第三节 多质点弹性体系的自由振动

第四节 多质点弹性体系的水平地震反应

第五节 地震动水压力

第六节 混凝土重力坝抗震计算的有限元法

第七节 抗震结构和工程措施

专题十 水工建筑物的结构模型试验研究

第一节 概述

第二节 相似原理及模型设计

第三节 模型材料

第四节 模型加荷与量测

第五节 结构静力模型试验

第六节 结构模型破坏试验

第七节 地质力学模型试验

第八节 动态结构模型试验简介

第九节 试验成果整理与误差分析

专题十一 坝工观测与资料分析

第一节 概述

第二节 观测技术

第三节 大坝实测性态数学模型

第四节 分析观测资料的常用数学方法

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①有足够的强度和刚度，能承受坝体传来的 力，不产生不允许的变形和裂陈。

②有足够的整体性和 均匀性，满足坝基抗滑稳定要求。

③有足够的抗渗性， 满足渗流稳定性要求。

④有足够的抗震稳定性，在地震 等动力作用下坝基岩土不产生滑动、沉陷、液化等现 象。

⑤有足够的耐久性，坝基岩土性能在水的长期作用 下不恶化。 当坝基不能满足某些要求时，可对坝基岩土进行 处理，使其达到上述要求(见岩基处理和软基处理)。 坝基可分为岩质、非岩质和非均质3种。另外在地 质条件复杂的坝址常遇复杂坝基。 岩质坝墓可分为坚岩坝基和软岩坝基。一般 坝基岩石抗压强度大于30MPa为坚岩坝基;小于30 MPa为软岩坝基。坚岩和软岩坝基又均可按岩性分为 不同类型。同类岩性的坝基还有风化程度、岩体结构 (块状、碎裂、层状)、受地质构造破坏的程度的不 同。 非岩质坝基分为砂砾石坝基、砂质坝基和土质 坝基.级配良好的砂砾石坝基具有较高的承载能力，可 做高土石坝及坝高40余m以下的混凝土坝的坝基。 砂质坝基抗管涌能力弱，承载能力和沉陷性能因颗粒 组成、级配、密实度等的不同有很大的变化.均匀的中 细砂层遇地震容易液化。土质坝基防渗性能好，内摩擦 系数小，沉陷过程长。

土质坝基

土质坝基种类繁多，性能相差很 大，因颗粒组成、生成条件等而异。主要有猫土坝基、 壤土坝基等。 非均质坝墓不挖除河床覆盖层的岩质坝基、岩 性不均一的坝基、具有多种沉积物的非岩质坝基均属 此类，其变形、强度、抗渗流等性能往往不均匀，需要 在坝和坝基的设计中妥善处理。 复杂坝墓指有重大地质问题，需要进行复杂处 理的坝基。

岩质复杂坝基

岩质复杂坝基有缓倾角软弱夹层的坝 基、深覆盖层坝基、有深槽的坝基、喀斯特发育的坝基、 有大的断裂构造的坝基等。非岩质复杂坝基有:黄土坝 基、有细砂层或淤泥透镜体的坝基等。 (l)有缓倾角软弱夹层的坝基。坝基岩体中夹有曾 受地质构造破坏，相对软弱的薄岩层，其力学强度低， 遇水易软化或泥化，连续性强，倾角小于30。。这种软 弱夹层对坝基德定最为不利。软弱夹层埋藏于地下，其 分布和性状很不易查清，需根据勘探资料和地质背景、 生成条件等加以综合分析判定。

影响软弱夹层抗剪强度的因素

主要有夹层界面中的软弱物质、界面的状态 (糙度、起伏度)等。根据所夹物质性状，软弱夹层可 分为猫泥型、泥含粉粒碎屑型、碎屑夹泥型、碎屑型等 类型，一般含泥多的界面光滑，起伏度小的软弱夹层抗 剪强度最低。 (2)深筱盖层坝基。有的坝基极盖层深度超过百 米，著名的有巴基斯坦塔贝拉(Tarbela)坝基、加章 大马尼克一3(Manic一3)坝基。这种坝基只能修建土石 坝和低的混凝土坝，需采取复杂的防渗措施。 (3)有深槽的坝基。坝基岩体中有窄而深的槽，充 填软弱物质.需要清除或处理，例如中国姻街子水电站 玄武岩坝基中有深达70余m的深槽。 (4)喀斯特发育的坝基。喀斯特主要发育在灰岩 中，查清其分布规律一般需进行大量勘探工作。防渗处 理不好，可能大量漏水。中国乌江渡重力拱坝，坝高 165m，两岸喀斯特及暗河发育，坝肩附近洞穴回填混 凝土总体积达8万多m”，左岸部分地段沿断层发育的 溶洞深达河床以下200m，用高压灌浆等措施进行大 量复杂的处理，得到成功。 (5)有大断裂构造的坝基。例如河床和岸坡有顺河 断层、横河及斜交断层，甚至活动性断层，对坝基的稳 定、变形、防渗等都有极大影响。 (6)黄土坝基。黄土属大孔隙土，含大量水溶盐， 遇水丧失强度，产生大量沉陷。黄土成因复杂、其湿陷 性有显著差异，对这种坝基要仔细研究处理。 (7)有细砂层或淤泥透镜体的坝基。细砂层有可能 液化，淤泥密度小，沉陷量大、都需仔细研究处理。 2100433B