重力坝
坝体基本剖面为三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。
坝轴线通常为直线，有时为了适用地形、地质条件，或为了
枢纽布置上的要求也可布置成折线或曲率不大的拱向上游的
拱形。为了适用地基变形，温度变化和混凝土的浇筑能力，
坝体沿坝轴线用横缝分成若干个独立坝段。
2.1 工作原理
工作原理：依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求，依靠坝体自重产生的压应力来抵消水压力引起的上游坝面拉应力来满足强度要求。
2.2 特点
1. 优点
① 安全可靠。重力坝剖面尺寸大，坝内应力较低，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫顶、渗漏、地震等破坏的能力比较强。
② 对地形、地质条件适应性强。任何形状的河谷都适合修建重力坝。甚至在土基上也可以修建高度不高的重力坝。
③ 枢纽泄洪问题容易解决，枢纽布置紧凑。重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内不同高程设置泄水孔，一般不需另设溢洪道或泄水隧洞。
④ 便于施工导流。施工期可利用坝体导流，一般不需另设导流隧洞。
⑤ 施工方便。大体积混凝土，可采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇筑方面都比较简单，并且补强、修复、维护或扩建也比较方便。
⑥ 结构作用明确。重力坝沿坝轴线用横缝分成若干坝段，各坝段独立工作，结构作用明确，稳定和应力计算都比较简单。
2. 缺点
① 坝体剖面尺寸大，材料用量多。
② 坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。
③ 坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利。
④ 坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩应力，因此，在混凝土浇筑时需要较严格的温控措施。
2.3 适用条件
任何形状的河谷都可以修建重力坝。地质条件要求也较低，一般修建在弱风化的岩基上。
2.4 设计内容（了解）
1. 剖面设计
原则：①满足稳定和强度要求，保证大坝安全；②工程量小；③运用方便；④便于施工。
基本剖面：
指坝体在自重、库水压力和扬压力三项主要荷载作用下，满足强度和稳定要求的、最小的三角形断面。
实用剖面：
重力坝的基本剖面确定后，需考虑其他荷载和运用条件，修正基本断面。
2. 荷载分析
重力坝的荷载：自重；静水压力；扬压力；泥沙压力；浪压力；冰压力；动水压力；土压力（试坝体外是否填有土石而定）；地震荷载。
3. 稳定分析
目的：核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全度。
重力坝稳定破坏的模式：
深层滑动：当坝基内存在不利的缓倾角软弱结构面时，在水荷载作用下，坝体有可能连同部分基岩沿软弱结构面产生滑移。
4. 应力分析
目的：检验大坝在施工期和运用期是否满足强度要求，同时为研究解决设计和施工中的某些问题提供依据，如混凝土标号分区和某些部位的配筋。
5. 构造设计
根据施工和运用要求确定坝体的细部构造，如廊道系统、排水系统、坝体分缝等。
蓄水后，库水会通过坝体和坝基向下游渗透。为减小渗流对坝体稳定和应力的不利影响，在靠近坝体上游面设排水管，坝踵附近地基设防渗帷幕，帷幕后设排水孔。
6. 地基处理
重力坝对岩基的要求：有足够的强度；足够的整体性和较小较均匀的压缩性；透水性小以及耐水的侵蚀等。
地基处理的主要任务：防渗；提高基岩的强度和整体性。
7. 溢流重力坝和泄水孔设计
包括：堰顶高程、孔口尺寸、体形及消能、防护设计等。
8. 监测设计
坝体内部、外部的观测设计，制定大坝的运行、维护和监测条例。
2.5 提高坝体抗滑稳定性的工程措施
1. 利用水重。
当坝底面与基岩的抗剪强度参数较小时，常将坝的上游面做成倾向上游，利用坝面上的水重来提高坝的抗滑稳定性。注意上游坡度不宜过缓，否则在上游坝面容易产生拉应力，对强度不利。
2. 采取有利的开挖轮廓线。
开挖坝基时，最好利用岩面的自然坡度，使坝基面倾向上游。当基岩比较坚固时，可开挖成锯齿状，形成局部的倾向上游的斜面，但能否开挖成齿状，主要取决于基岩节理裂隙的产状。
3. 设置齿墙。
当基岩内有倾向下游的软弱面时，可在坝踵部位设齿墙，切断较浅的软弱面。在坝趾部位设齿墙，将坝趾放在较好的岩层上，在一定程度上改善了坝踵应力，同时由于坝趾压应力较大，坝趾下齿墙的抗剪能力也相应增加。
4. 抽水措施。
在坝基面设置排水系统，定时抽水以减少坝底浮托力。
5. 加固地基。（见后）
6. 横缝灌浆。
将部分或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆，以增强坝的整体性和稳定性。
7. 预应力措施。
靠近坝体上游面，采用深孔锚固高强度钢索，并施加预应力，可增强坝体的抗滑稳定，又可消除坝踵处的拉应力。
2.6 温度裂缝和防止措施
1. 裂缝的分类
表面裂缝、深层裂缝、贯穿性裂缝三类。
横向贯穿性裂缝会导致漏水和渗透侵蚀性破坏，纵向贯穿性裂缝会损坏坝的整体性，水平向贯穿性裂缝会降低大坝的抗剪强度。横向和纵向贯穿性裂缝多发生在降温过程因混凝土收缩受到基岩约束的情况下。
为防止大坝裂缝，除适当分缝、分块和提高混凝土质量外，还应对混凝土进行温度控制。
2. 温度控制目的
对大体积混凝土进行温度控制的目的，一是防止由于混凝土温升过高、内外温差过大及气温骤降产生各种温度裂缝；二是为做好接缝灌浆，满足结构受力要求，提高施工工效，简化施工程序提供依据。
3. 温度控制标准
基础容许温差；上、下层容许温差；内外容许温差。
4. 温度控制措施
① 降低混凝土的初浇温度。
预冷骨料、加冰屑拌和；采用合理的混凝土分区，埋设块石，掺用适宜的外加剂和塑性剂等尽量减少水泥用量；采用低热水泥；并在运输中注意隔热保温。
② 减少混凝土水化热温升。
混凝土硬化初期发热量最大，温升最快，采用冷却水管进行初期冷却或减小浇筑层厚度，利用仓面天然散热，可以有效地减小水化热温升。
③ 加强对混凝土表面的养护和保护。
在混凝土浇筑后初期需要对坝块表面加覆盖、浇水养护。冬季要抵御寒潮袭击，夏季要防止热量回灌进入混凝土。
综合考虑工程的具体条件和设计原则研究确定以上措施，并同时做好施工组织设计、安排好施工季节、施工进度、坝块浇筑顺序等。
2.7 地基处理
主要任务：①防渗；②提高基岩的强度和整体性。
1．坝基的开挖与清理：使坝体座落在稳定、坚固的地基上。
开挖深度根据坝基应力、岩石强度及完整性，结合上部结构对地基的要求和地基加固处理的效果、工期和费用等研究确定。《混凝土重力坝设计规范》（SDJ21-78）要求：H>70m的高坝需建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；30m<H<70m的中坝可建在微风化至弱风化上部基岩上；同一工程中两岸较高部位的坝段，利用基岩的标准可比河床部位适当放宽。
2．固结灌浆：提高基岩的整体性和强度，降低地基透水性。
固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。灌浆孔呈梅花状或方格状布置，孔距、排距、和孔深取决于坝高和基岩的构造情况。孔距内差逐步加密，钻孔方向垂直于基岩面，或尽可能正交于主要裂隙面，但倾角不能太大。
3．帷幕灌浆：降低坝底渗透压力，防止坝基发生管涌，减少坝基渗流量。
灌浆材料常用为水泥，另外还有化学灌浆。防渗帷幕布置于靠近上游面坝轴线附近，自河床向两岸延伸。防渗帷幕要有一定的深度、厚度，依据规范而定，灌浆压力依试验确定。灌浆孔的排数，一般高坝设2～3排，中坝设1～2排，低坝设1排，对地质条件较差的地段可适当增加。帷幕灌浆必须在浇筑一定厚度的坝体混凝土后施工。钻孔和灌浆常在坝体内的廊道内进行，靠近坝坡处可在坝顶、岸坡或平洞内进行。
4．坝基排水。
为进一步降低坝底面的扬压力，在防渗帷幕后设置排水孔幕。排水孔幕在混凝土坝体内的部分要预埋钢管，待帷幕灌浆后才能钻孔。对较高的坝，当下游尾水较深时，可采用抽排降压措施，在主排水帷幕后，沿坝基面设辅助排水帷幕、纵、横向廊道相连通，构成坝基排水系统。
5．断层破碎带、软弱夹层和溶洞的处理
开挖回填混凝土。
2.8 重力坝的分缝、分块
1. 横缝
垂直于坝轴线，将坝体分为若干独立坝段。作用是：减小温度应力、适应地基不均匀变形和满足施工要求如：混凝土浇筑能力及温度控制等。
(1) 永久横缝：做成竖直平面，不设键槽，缝内不灌浆，需设止水，止水后设排水井。
(2) 临时性横缝：缝面设键槽和灌浆系统。
(3) 坝段与基岩面的连接：
当基岩横向（对岸方向）坡度缓于1：2时，用帷幕灌浆对接触面进行灌浆封实；当横向坡度陡于1：2时，设接触面止水；当横向坡度陡于1：1时，按临时性横缝处理，进行接缝灌浆。
2．纵缝
为适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度应力，在平行坝轴线方向设纵缝，将一个坝段分成几个坝块，待温度降到稳定温度后再进行接缝灌浆。
纵缝按布置型式可分为：铅直纵缝，斜缝和错缝。
纵缝为临时缝，缝面设水平向三角形键槽，并布设灌浆系统。
3．水平施工缝
上、下层浇筑块之间的结合面。
要传力、防渗, 必须处理好——清洗、凿毛、铺水泥沙浆（2～3厘米厚）。
2.9 泄水重力坝
坝顶溢流或坝身泄水孔。
消能工：底流消能――消力坎、消力池、护坦
挑流消能――挑流鼻坎
面流消能与消力戽消能
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