任务一 掌握重力坝工作原理、特点、类型、适用条件及布置
重力坝（图2-1）是一种古老而且广泛运用的坝型之一。目前世界上最大的水利工程——长江三峡水利工程，所采用的坝型就是混凝土重力坝。
图2-1 重力坝示意图
一、重力坝的工作原理
重力坝主要是依靠坝体自重在坝基面所产生的摩擦力和筑坝材料与坝基岩石之间化学作用所产生的凝聚力来抵御上游水压力，维持大坝稳定。
二、重力坝的特点
重力坝与其他坝型比较，具有以下特点。
1.泄洪和施工导流容易解决
重力坝采用混凝土或砌石修建，其抗冲刷能力较强，可以修建溢流重力坝泄洪，也可以修建中孔、底孔等不同高程的泄水孔辅助泄洪，不像土石坝那样一般需要增加河岸溢洪道或其他泄水建筑物来泄洪，重力坝就算发生意外情况，少量洪水漫顶，也不会危及大坝安全。同时在施工期间，还可以利用较低的坝块和预留的底孔进行导流，可以减少导流隧洞、导流渠道等工程。
2.安全可靠
重力坝不仅抗冲刷能力强，耐久性好，而且材料强度高，坝体内部应力又较低，重力坝工作安全可靠，不容易失事。
3.结构简单，受力明确
重力坝虽然体型较大，但是体型简单，不像拱坝那样复杂，设计方法也比较简单。随着大体积混凝土机械化施工的不断进步和发展，施工方法也容易掌握。运行期间检查、维修、观测比较方便。
重力坝沿着坝轴线（拱坝及重力坝一般是坝顶上游面在水平面上的投影线，土坝一般是坝顶中心线）被永久性的横缝分成若干坝段，而不是一个整体，每个坝段独立工作，互不影响，结构作用是非常明确的。
4.对地形要求相对较低
在地形上不管是窄深的河谷还是宽浅的河谷，几乎任何形状的河谷断面都可以修建重力坝。重力坝对地形要求相对较低，适应能力强，从而选择坝址较为方便。
5.材料强度一般不能充分发挥
重力坝在确定横断面时，是根据抗滑稳定要求和没有拉应力的条件得到的，加之坝体内部的压应力较小，其筑坝混凝土或砌石的强度远远能够抵抗外部应力的破坏，材料强度一般不能充分发挥。
6.受扬压力影响较大
扬压力是大坝上下游水位差在坝基面和坝体内产生渗透压力和下游水位以下断面产生浮力的合称。
重力坝能够正常工作主要依靠自重，其坝体体积大，底面积也大，而向上扬压力实际上减少了坝体一部分的自重，这对坝的稳定和应力都会产生较大影响，需要采取各种工程措施来减少扬压力。
7.水化热严重
水化热是混凝土在凝结硬化过程中水泥释放的热量。重力坝的体积大，水泥用量就多，水化热大。其外部混凝土散热条件相对较好，而内部混凝土散热条件相对差很多，那么内外就会有巨大的温差，从而带来变形的差异，这样因温度控制不当就会出现许多裂缝，有的甚至形成危害性裂缝。混凝土重力坝水化热严重，需要专门的温度控制措施；砌石重力坝由于水泥用量少，水化热不严重，可以不考虑水化热对大坝的影响。
三、重力坝的类型
1.按坝的高度分
重力坝可分为高坝、中坝、低坝三类，坝高大于70m为高坝，坝高在30～70m之间为中坝（包括30m和70m），小于30m为低坝。
注：坝高是坝顶高程与坝基最低面高程（排除局部深槽、深沟或井、洞等小范围的高程较低的部分）之差。
2.按筑坝材料分
重力坝可分为混凝土重力坝（主要包括常态混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝）、砌石重力坝。重要的和中、高重力坝大都用混凝土修建，其他重力坝可以采用砌石修建。
3.按坝体泄水条件分
重力坝可分为溢流重力坝和非溢流重力坝。坝体内设有泄水孔的坝段和溢流重力坝段可统称为泄水坝段（图2-2），非溢流重力坝段也称为挡水坝段（图2-3）。
图2-2 泄水坝段剖面图
图2-3 挡水坝段剖面图
4.按施工方法分
混凝土重力坝可以分为浇筑式混凝土重力坝和碾压式混凝土重力坝，广西龙滩水电站大坝采用的就是碾压式混凝土重力坝。
5.按坝的结构型式分
重力坝可分为实体重力坝、宽缝重力坝、空腹（腹孔）重力坝、预应力锚固坝、装配式重力坝，如图2-4所示。
图2-4 各种结构型式重力坝
四、重力坝的适用条件及布置
重力坝一般适用于河谷宽阔、地质条件较好、当地有充足的砂卵石或碎石料的场地。
重力坝一般要布置非溢流重力坝段、溢流重力坝段以及两个坝段之间的中墩、边墩、导墙（边墩向下游延伸形成导墙）、防浪墙、坝顶桥（工作桥、交通桥）、消能设施等，还有坝体内部的泄水或取水管道（孔）、廊道、闸门、排水管幕等。
重力坝轴线一般为直线，当地形地质条件限制时，也可以考虑折线或曲率不大的曲线。溢流坝段一般布置在河谷最深处的主河道上，这样有利于水流平顺，减少对下游的冲刷，两边的非溢流坝段与两岸的岸坡连接。