拱形重力壩

拱形重力壩 arch gravity dam

拱形重力壩(areh gravity dam)在 平面上稍為拱向上遊的重力壩。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。這種壩運用於地形、地質並不完全適合於修建拱 壩，但又要求重力壩有較大安全潛力的情況。拱形重 力壩既應按重力壩進行應力和穩定分析，也要按拱壩 進行校核計算，以便進行比較，瞭解其潛在能力。拱 形重力壩與重力拱壩在結構性能上並無本質差別，只 是拱所分擔的荷載，前者較小，後者較大，因而分別列 入重力壩和拱壩的範圍之內。有些因地形、地質關係 而將重力壩的局部或全部壩軸線作成微曲的拱形，但不進行橫縫灌漿的重力壩，也可稱為拱形重力壩。但並無拱的作用。中國烏江渡拱形重力壩，壩高165米，壩體下部聯成整體，上部由於岸邊地質差，設置了永久性橫縫。

運用有限元方法研究了拱形重力壩在地震作用下的動力反應。計算分析時考慮了壩—地基—庫水動力相互作用下拱形重力壩的模態特性，同時利用時程法計算了拱形重力壩在地震作用下的動應力、動位移及加速度，對結果進行了分析。由結果可以得出動水壓力採用質量元法是行之有效的。而且較其他的方法更為簡便，迅速，從而大大提高了工作效率。

吉爾壩又稱薩爾曼法爾西壩(SalmanEFarsiDam)，位於伊朗法爾斯省吉爾市附近的蓋拉恰伊傑(GharaChay)河上。工程具有灌溉、供水、發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，水電站裝機容量0.8萬kW，灌溉面積2.5萬hm2。該工程於1993年開工，預計2002年完建。壩址位於扎格羅斯山脈內的一個狹谷之內，兩岸巖體陡峭。壩體坐落在Asmari灰巖上，岩石強度高，但在庫區局部區域內有喀斯特現象，因此需大範圍地進行灌漿處理，以防止滲漏。

烏江渡水電站壩址為較堅硬的下三迭統玉龍山灰巖, 在下游與九級灘頁岩接觸，岩層走向與河流垂直，傾向上游, 傾角約65 度。在頁岩岩層中有一規模較大的沿層面發育的斷層裂隙密集帶

，斷裂面為泥質充填, 寬達15 米。九級灘頁岩距河牀壩塊壩趾的距離較近約50 米，由於頁岩軟弱及有，壓縮變形空間，使壩基灰巖在下游失去牢固支撐( 圖1, a )。如果採用重力壩壩型, 在全部靜水壓力及壩體自重作用下, 壩基深層抗滑穩定, 按灰巖抗剪斷強度計算( f= 0. 95, c =14.50 kg/

) ，以

作為壓縮空間不計其抗力, 得穩定安全係數

= 2.69 , 不能滿足設計要求的

> 3.5 。這是烏江渡混凝土重力壩存在的主要問題。為減輕河牀壩基的承載負擔，提高壩基深層穩定安全係數，設計考慮採用拱形重力壩在7 0 0 米高程以下橫縫灌漿，使其形成整體結構，將河牀靜水壓力部分地傳遞到兩岸。7 0 米高程至壩頂765米高程, 兩岸地質條件較差，尤其右岸規棋較大的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，為懸臂樑結構。壩體在平面上採用定圓心等外半徑( 5 0 米) 拱形佈置。這就是烏江渡所採用的拱形重力壩。最大壩高1 65 米，最大底寬1 19 . 5 米。拱形重力壩經試載法計算和整體結構棋型試臉研究，當河牀及左、右岸灰巖假定為均質彈性體地羞, 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 米高程以下整體結構) 可以把50 % 左右的靜水壓力傳遞到兩岸，減輕了河牀壩墓承載負擔，使壩基深層穩定安全系致提高到4.67， 滿足了設計重求。

鑑於在壩肩巖體中存在的斷裂軟弱巖體而產生較大的壩肩變形, 不利於壩肩穩定，則不考慮拱梁結構的荷載重分配，同時對壩肩中斷裂軟弱巖體採用處理措施來控制壩肩變形及提高壩肩穩定安全係數，增加壩肩的承載能力，以達到減輕河牀壩基承載負擔及相應提高壩羞深層穩定安全係數的目的。 ^[1]