水工建筑物期末复习

1、第一章 绪论1. 我国水利水电工程建设的历史之最；三峡：最大水利水电工程；锦屏一级：最高双曲拱坝；水布垭：最高碾压混凝土坝；糯扎渡：最高面板堆石坝；2. 各种水工建筑物的作用；1) 挡水建筑物。用以拦截江河，形成水库或雍高水位；以及为抵御洪水或挡潮，沿江河海岸的堤防、海塘等。2) 泄水建筑物。用以宣泄多余水量、排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库、渠道等，以保证坝和其他建筑物的安全。3) 输水建筑物。为满足灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。4) 取(进)水建筑物。输水建筑物的首部建筑。5) 整治建筑物。用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及防护水库、湖泊

2、中的波浪和水流对岸坡的冲刷。6) 专门建筑物。为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物；专为灌溉用的沉沙池、冲沙闸；专为过坝用的船闸、升船机、鱼道、过木道等。3. 水工建筑物、水利枢纽的定义；l 水工建筑物的定义：为了满足防洪要求，获得灌溉、发电、供水等方面的效益，需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物。l 水利枢纽的定义:不同类型水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。4. 我国水资源的特点、防洪工程的措施，水利工程的优缺点（结合十一章内容）。我国水资源的特点：总量多，人均少；地区分布不均，水土资源分布不平衡；年内、年际变化大；水污染问题严重；河流含

3、沙量大；水资源利用效率低，浪费严重；地下水开采过量； 防洪工程的措施：上拦：治本，拦蓄洪水控制泄量；下排：治标，疏通河道，提高行洪能力。两岸分滞：设蓄滞洪区分洪减流。应着重关注水土保持。同时建立洪水预报、预警系统和洪水保险制度。水利工程的优缺点：（论述题）优点：实现水资源在时间、地区上的重新分配，做到蓄洪补枯、以丰补缺、消除水旱灾、发展灌溉、发电供水、航运、养殖、旅游和维护生态环境等事业。缺点：1、工作条件复杂，2、受自然条件制约,3、施工难度大4、对环境的影响： 对库区 淹没：水位在坝前形成回水，在回水范围内，耕地、矿藏、古迹等被淹没；工厂、铁路、公路拆迁；居民迁移，城镇迁建。滑坡、坍岸：岸

4、坡浸水后，岩体的抗剪强度降低，水位降落时，可能因丧失稳定而坍滑。水库淤积：淤积不仅使库容减小，缩短水库寿命，加大淹没损失，还将影响电站和航运的正常运行 。生态变化：影响库区和下游陆地生态系统，河流水生生态系统直至河口生态系统。 水温的变化：库水温度变幅随水深增加而减小。 水质变化：如清库不彻底，会产生硫化氢，加之流入水库的P、N等盐类含量过高会造成水质恶化。 气象变化：水库形成一定的水域，大的水域能改变附近地区的小气候，使生态平衡发生变化。 诱发地震。 卫生条件：耕地盐碱化，形成沼泽地带，孽生蚊虫和其他有害的微生物。5、对水库下游 河道冲刷：河水位下降，岸边地下水位也相应降低。 河道水量变化：

5、当电站担负峰荷，泄防流量不均时，使航运不便。 影响河道水温： 河道水质：对作物生长和鱼类生存不利。6、失事后果严重：一旦失事或决口，会给下游人民的生命财产和国家建设带来重大损失。第二章 水工建筑物设计综述1.不同级别的水工建筑物在设计上的具体区别：设计基准期，抗御灾害能力，安全性，运行可靠性，建筑材料。第三章 岩基上的重力坝1重力坝的结构类型：1、按坝体的结构形式：可分为实体重力坝，宽缝重力坝，空腹重力坝和预应力重力坝、装配式重力坝等。 （2、按坝体的高度： 高坝:H70m 中坝:30mH70m 低坝：H30m 3、按筑坝材料：分砼和浆砌石重力坝。4、按施工方法：分浇筑砼和碾压砼重力坝。5、按

6、是否溢流：分为溢流重力坝和非溢流重力坝。）2、重力坝的地基处理的基本思想及工序安排：思想：为了保证大坝的稳定、强度以及防渗性，要对地基的各种地质构造要进行处理。重力坝对地基的要求：具有足够的抗渗性、强度、整体性和均匀性、耐久性。处理工序安排：坝基的开挖与清理；基础的固结灌浆；帷幕灌浆；坝基排水设施；坝基软弱破碎带的处理3、重力坝设计基本流程：总体布置、剖面设计、稳定分析、应力分析、构造设计、地基处理、溢流坝段或泄水孔设计、监测设计。4、重力坝的工作原理、特点、基本剖面的概念；工作原理：稳定：利用自重在坝基面产生的摩擦力来抵抗水平水压力而满足稳定要求。强度：利用坝体自重在水平截面上引起的压应力来

7、抵消由坝底水扬压力产生的拉应力以满足强度的要求。特点：优点：结构作用明确，设计方法简便，安全可靠。对地形、地质条件适应性强。枢纽泄洪问题容易解决。便于施工导流。施工方便。缺点：坝体剖面尺寸大，材料用量多。坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利。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，在浇筑混凝土时，需要有较严格的温度控制措施。基本剖面：是指坝体在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力3项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。5、扬压力的基本概念及降低措施；1、 基本概念：扬

8、压力包括上浮力及渗流压力。上浮力是由坝体下游水深产生的浮托力；渗流压力是在上、下游水位差作用下，水流通过基岩节理、裂缝而产生的向上的静水压力。2、 降低措施：帷幕灌浆和坝基排水：为了减小坝体内的扬压力，通常将坝体上游坝面35m范围内的材料的防渗性能提高，以形成防渗层，在防渗层后面设置排水管。6、溢流重力坝段横缝布置：1.缝设在闸墩的中间，当各坝段间产生不均匀沉降时，不致影响闸门启闭，工作可靠，缺点是闸墩厚度较大；2.缝设在溢流孔跨中，闸墩成为整体墩可使大跨度弧形闸门支铰结构得到加强，但易受地基不均匀沉降的影响7、水利工程中工作闸门与检修闸门的相关知识点：8、过水建筑物消能的原理、途径及方法；A

9、. 原理：将急流变成缓流，把水流的动能转化成热能。B. 途径: 水流内部的紊动、掺气、剪切及漩滚。水股的扩散及水股之间的碰撞。水流与固体边界的剧烈摩擦和撞击。水流与周围气体的摩擦和掺混等。C. 方法：挑流消能、面流消能、底流消能、消力戾气消能。9、减免空蚀的措施；1、精心施工，施工后发现不平整度不符合要求，则应进行磨削处理。 2、设计合理的过流面体型。3、设置掺气减蚀装置。4、采用抗空蚀性能好的材料。5、合理的运行方式。10、气孔及平压管的位置和作用；通气孔：检修闸门与工作闸门之间。作用为排气。工作门后。作用为排气和补气。平压管：检修门和工作门之间，与水库连通，作用使检修闸门在静水中开启，减小

10、启门力。有压引水系统设在工作闸门之后与水库连通，作用为向有压引水系统充水，在静水中开启闸门，减小起门力。11、重力坝横缝、纵缝、水平缝的定义、性质；l 横缝：（永久性，临时性）定义：垂直坝轴线的竖向缝，用于将坝分成若干个独立坝段。性质：减小温度应力，适应地基不均匀变形和满足施工要求。l 纵缝:（铅直纵缝、斜缝、错缝） 定义：平行于坝轴线方向，为适应砼土的浇筑能力和减小施工期的温度应力而设置的临时缝。l 水平缝：定义：是上下新老层混凝土浇筑块之间的施工接缝，为临时缝。12、重力坝温度裂缝产生的原因；砼温度发生变化，其体积也随着胀缩，由于砼坝体不能自由伸缩，从而产生温度应力。当拉应力砼的抗拉能力时

11、，出现裂缝。13、从设计的角度降低重力坝造价的基本方法及提高重力坝抗滑稳定性的工程措施；降低造价的措施：1、坝上游面倾斜，减小下游面体积。2、坝内部混凝土标号可以减小（或用大石块替换）。3、地基向上游面倾斜。4、空腹重力坝。5、宽缝重力坝。6、支墩坝。提高重力坝抗滑稳定性的工程措施：利用水重：将坝上游面做成倾斜或折坡形，利用水重增加阻滑力，但倾斜坡度不宜过大，以防上游坝面出现拉应力。将坝基开挖成倾向上游的斜面或齿形：增加抗滑力，但也会增加开挖量及浇筑量，少用。开挖成齿形的坝基应注意尖角不要过于突出，以免引起应力集中。设置齿墙或抗滑桩：当节理面倾向下游时，在坝踵或坝趾下设置深入基岩的齿墙，增加抗

12、滑力及抗剪强度；为了阻止坝体连同坝基沿软弱夹层滑动，有的工程则采用大型钢筋混凝土抗滑桩。采用有效的防渗排水或抽水设施：减小扬压力。加固地基：如进行固结灌浆、帷幕灌浆及断层、软弱夹层的处理等，以提高坝基的强度参数。 横缝灌浆：将部分坝段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。 预加应力措施：利用预加应力提高抗滑稳定性。在靠近坝体上游面，采用深孔锚固高强度钢索，并施加预应力，即可增加坝体的抗滑稳定，又可消除坝踵处的拉应力。为改善岸坡坝段的稳定，可将岸坡开挖成若干高差不大且有足够宽度的平台。碾压混凝土坝的分区方法：支墩坝的类型：大头坝、连拱坝、平板坝碾压混凝土坝的防渗措施及相关

13、金包银涵义；防渗措施 ：在坝上游面采用常态砼作防渗层TH/30-H/151m。 在坝上游面3m范围内，采用高胶凝碾压混凝土形成防渗层，起加强防渗作用。 上游面用6cm厚的沥青砂浆作防渗层，再在其外表面用6cm厚的钢筋砼预制板保护，预制板与坝体之间以钢筋连接，兼做沥青砂浆灌注的模板。 上游面采用预制砼板，板背面加设防水土工织物。 在坝的上游面喷涂2mm合成橡胶防渗薄膜。金包银的定义：坝体内部用干贫性碾压混凝土填筑，上、下游和坝基面用23m厚的常态砼，形成一种包裹剖面型式，俗称金包银。 (金为常态混凝土，银为碾压混凝土）第四章 拱坝 1、拱坝对地形的要求：狭窄、左右两岸对称，岸坡平顺无突变，上游较

14、为宽阔，向下游收缩的“V”形、“U”形或梯形河谷，要避免河道的出口和转弯处。2、拱坝横缝的分缝方法：横缝一般沿径向或近于径向布置。在各分层高程处，横缝指向水平拱厚中心线的曲率中心。对于变厚度拱坝，也可用上游坝面弧线代替拱厚中心线。采用较多。横缝以某一高程的径向为准，其他高程均与其一致，此时全部横缝均为竖向平面。可用于中小型或坝面曲率变化较小的拱坝。横缝在不同高程分别采用上述两种方式，缝面将为分层连续的扭曲面和竖向平面。结合坝内泄水管道和溢流坝布置需要而采用。横缝间距一般为15-20m。横缝内应设铅直向的键槽，且上游应设止水片，可与止浆片结合。底部与地基面的夹角：不得60。3、 拱坝的定义、工作

15、原理、特点；n 定义：固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。n 工作原理：坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载：一部分通过拱的作用压向两岸；另一部分通过竖起梁的作用传到坝底基岩。n 特点：稳定特点。稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，对地形、地质条件及坝基处理的要求较高。结构特点。拱与梁的共同作用，属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高。拱是推力结构，承受轴向压力，拱内M小，均匀，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度。拱坝坝体厚度减薄，节省工程量。(3)荷载特点：坝体不设永久性伸缩缝，设计时考虑基岩变形，将温度作用列为一项主要荷载

16、。(4)泄水特点：拱坝坝身可以泄水，设置单层或多层大孔口泄水。(5)筑坝难点。施工：施工难度大，施工质量、筑坝材料强度及防渗要求等较重力坝严格。泄流及冲刷方面：坝身溢流使材料疲劳；易造成对河床及河岸冲刷；坝身开设泄水孔会破坏拱坝。4、河谷的宽高比与拱坝厚高比的关系；宽高比：河谷宽度L与坝高H的比值。厚高比：坝厚T与坝高H的比值。 L/H1.5，薄拱坝，T/H 4.5，可修重力坝或拱形重力坝。5、拱坝封拱温度及封拱时机的选择，温升及温降对拱坝坝身及两岸山体的影响；l 封拱温度选取：一般为年平均气温或略低，可通过适当安排工期或对坝体进行降温处理实现。l 拱坝接缝灌浆时机的选择：拱坝分块浇筑并充分冷

17、却后，坝体温度趋于相对稳定，满足封拱温度条件，缝张开度0.5mm，缝两侧砼龄期4个月，在水库蓄水之前进行。l 温升：外界温度高于封拱温度。温升对坝肩稳定不利，对应力有利；温降：外界温度低于封拱温度。温降对坝肩稳定有利，对应力不利。6、拱坝的泄水方式；自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔式7、拱坝下游的防冲加固措施 泄水拱坝的下游一般都采取防冲加固措施，如建戽斗、护坦、护坡、二道坝等第五章 土石坝1、土石坝结构组成：坝身、防渗体、排水设备、护坡、反滤层、过渡层、垫层、保护层等。2、土石坝坝身横、纵、内部裂缝的位置及裂缝的修补方法位置：横向裂缝：坝顶和坝坡中部 纵向裂缝：两岸坝肩附近裂缝处

18、理1、表面裂缝:(1)砂土填塞低塑性粘土封填、夯实。(2)裂缝深度不大的也可挖除回填土料(WW最优)，分层夯实。2、深部裂缝：灌浆处理。材料：低塑性粘土或在其中加少量中、细砂、水泥。3、严重的裂缝：可在坝体内做砼防渗墙。此法效果好，但施工周期长、造价高、蓄水情况下施工有一次危险性，要慎用。3、土石坝砂砾石及细砂地基的主要问题及处理方法砂砾石地基：主要问题：地基透水性大。处理方法：上游防渗、下游排水减压。（1）垂直防渗设施(应优先采用):粘性土截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕（2）上游水平防渗铺盖 此法需要放缓上游坝坡，应用较少。（3）下游排水减压设施常用设施有：裖垫式排水 、透水盖重、排水沟、排

19、水减压井、水平排水层、透水盖重细砂地基问题：易液化。常用的处理措施：(1)砂层较薄且范围不大：明挖换基。(2)砂层较厚：可优先考虑人工加密措施，还可密封，设置盖重、砂井，加强排水等。4、土石坝与混凝土建筑物的连接 插入式：从砼坝与土石坝的连接部位开始，砼坝的断面逐渐缩小，最后成为砼心墙插入土石坝心墙内。翼墙式：一般用于较低的土石坝与溢流坝、溢洪道，水闸或船闸连接。5、土石坝的工作原理、优缺点及碾压土石坝类型、工作原理：以垂直自重力与地基摩擦抗力来抵抗水或者风沙的水平推力。、优点:(1)就地取材，降低造价。(2)适应不同地形、地质、气候条件。(3)施工技术简单，工序少，便于机械化快速施工。(4)

20、设计理论、试验技术及工程技术的发展，加快了土石坝的建设步伐。(5)土石坝结构简单，工作可靠，便于管理、维修、扩建。、缺点:(1)一般 需在河岸上另设泄水建筑物。(2)施工导流不如混凝土坝方便。(3)粘性土料的填筑受气候条件影响较大。(4)坝体断面大，体积大，工程量也较大。、碾压土石坝的类型:均质坝、土质防渗体分区坝、非土质材料防渗体坝。6、土石坝坝坡滑动面的类型与坝身材料的关系：1、曲线滑动：多为滑动面通过粘性土情况,滑动面常可简化为圆弧面。2、折线滑动：多为滑动面通过无粘性土情况。 直线：土料为干的或完全浸水。 折线：折点在水面附近。3、复合滑动：当滑动面通过多种土质坝时或坝基中存在软弱夹层

21、时。7、土石坝的坝项高程的确定方法坝项高程=水库静水位h+相应的超高d,按以下4种运用条件计算，取其最大值1、设计洪水位+d正常运用2、正常蓄水位+ d正常运用3、校核洪水位+ d非常运用4、正常蓄水位+ d非常运用+地震安全加高。 注： 当坝顶设防浪墙时，关注坝面高程、防渗体顶部高程与上游水位之间的关系。 公式计算出的为设计坝顶高程，施工时的坝顶高程应预留1%的沉陷超高。8、土石坝防渗体、排水体的类型及适用条件防渗体：1、土质防渗体：均质坝身、土质心墙、土质斜墙。2、沥青混凝土防渗墙：包括沥青砼心墙和沥青砼斜墙(又称面板)。3、混凝土和钢筋混凝土防渗体；4、土工合成材料：排水体：（1）贴坡排

22、水：适用于中小型工程且下游无水的均质坝和浸润线较低的心墙、斜墙坝。(2)堆石棱体排水，多用在较高的坝和石料比较丰富的地区。（3）坝体内排水：竖式排水，一般顶部通到坝顶附近，底部与坝底水平排水层连接。水平排水，适用：粘性土等弱透水材料填筑的均质坝或分区坝为加速坝壳内孔隙水压力消散、降低浸润线的情况。褥垫式排水，适用于下游无水、坝体和坝基土壤的透水性较小的情况。网状排水。（4）综合排水9、土石坝的垫层、反滤层、保护层的位置及作用1）、反滤层作用：滤土排水。位置：排水体与坝体及地基之间，土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，坝壳与坝基的透水部位之间，地基防渗排水措施的四周，土质防渗体坝下涵管四周。2）、

23、保护层作用：防止冰冻和干裂。位置：土质防渗体顶部和土质斜墙上游，粘土铺盖上。3）、垫层：作用：找平层；使护坡适应坝体变形。位置：护坡底部。10、土石坝上下游护坡的基本类型1）、上游护坡形式：堆石（抛石），干砌石，浆砌石，预制或现浇的砼或钢筋砼板，沥青砼，水泥土等。2）、下游护坡形式：干砌石、堆石、卵石或碎石、草皮、钢筋混凝土框格填石、土工合成材料等。第六章 水闸1、水闸按任务来分类：(1)节制闸 (2)进水闸 (3)分洪闸 (4)排水闸（排涝闸、泄水闸、退水闸） (5)挡潮闸(6) 冲沙闸(排沙闸) (7)排冰闸 (8)排污闸：排漂浮物 (9)船闸（专门建筑物）。2、水闸地下轮廓线涵义及布置的

24、基本原则地下轮廓线：自铺盖前端开始，到排水前端为止，不透水的铺盖、板桩及底板等 与地基的接触线，称地下轮廓线。即闸室渗流的第一根流线，其长度即为水闸的防渗长度。地下轮廓的布置原则闸室下及两岸容易产生渗流，地下轮廓的布置按照防渗与排水相结合的原则为：上游侧：采用水平防渗(如铺盖)或垂直防渗(如齿墙、板桩、砼防渗墙、灌浆帷幕等) 。下游侧：设置排水反滤措施，如面层排水、排水孔、减压井等。3、水闸组成及各组成部分从上游到下游的具体组成结构；上游连接段：（组成：上游防冲槽、护底、铺盖、上游两岸护坡和翼墙），闸室段：（组成：底板、闸墩、边墩、闸门、胸墙、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机），下游连接段：（

25、组成：消力池、海漫、下游防冲槽、下游翼墙、两岸护坡）。4、水闸各种铺盖与底板的连接：1、粘土和粘壤土铺盖：铺盖加厚，底板前端做成倾斜面，连接处铺设油毛毡等止水材料，一端用螺栓固定在斜面上，另一端埋入粘土。2、沥青砼铺盖：多用搭接，且应加厚。为增加C，可在砼底板接触面先涂一层稀释的沥青乳胶，再涂一层纯沥青。3、钢筋砼铺盖：与底板接触处应加厚至0.8-1.0m，并用沉降缝分开，缝中设止水。5、水闸两岸连接建筑物的剖面结构类型：边墩和岸墙 岸墙布置形式常有以下三种。1、岸墙与边墩结合，即用边墩做岸墙2、岸墙与边墩分开，即在边墩后再修一道岸墙3、边墩部分挡土，即边墩作岸墙两岸连接建筑物1重力式 2悬臂

26、式 3扶壁式 4空箱式 5连拱空箱式上下游翼墙1、曲线式(反翼墙)2、扭曲面式3、斜降4、斜坡式 刺墙第七章 岸边溢洪道1、四种正常岸边溢洪道的基本定义正槽溢洪道：溢流堰轴线与泄槽轴线接近正交，过堰水流方向与堰下泄槽纵轴线方向一致。 侧槽溢洪道：水流过堰后，在槽内短距离内急转约90，经泄槽或斜井、隧洞下泄的形式。 井式溢洪道：水流从平面上呈环形的溢流堰四周向心汇入，再经竖井、隧洞泄往下游的形式。虹吸式溢洪道：利用虹吸作用，使水流翻越堰顶的虹吸管，再经泄槽下泄的一种形式。2、非常溢洪道的启用条件；一般情况下，在稀遇洪水时才启用，宣泄超过设计标准的洪水。3、岸边溢洪道的适用条件；拦河坝为土石坝或堆

27、石坝。在薄拱坝或轻型支墩坝的水库枢纽中，当Q较大，H较高时。河谷狭窄，泄量大，布置河床溢洪道困难或和坝后电站有矛盾等。有垭口地形。利用施工导流洞改建。 4、正槽溢洪道的组成部分及各部分的作用；正槽溢洪道由引水渠（进水段）、控制段、泄水槽、消能段及尾水渠组成。其中控制段、泄槽、消能段为主体。引水渠作用：使水流平顺地进入控制段，改善堰身及泄槽的流态。控制段作用：控制水库水位和下泄流量的关键部位，故而又称控制堰。泄槽段作用：泄槽段布置在溢流堰后，与出口消能段相接，将过堰洪水安全地泄往下游河道(上游水位下游水位)。泄槽底纵坡常取较陡，故又称陡槽。消能段作用：避免下游河床和岸坡就会遭受冲刷，保证大坝的安全。尾水渠作用：将经过消能后的水流，比较平稳地泄入原河道。5泄槽段剖面上变坡处地形的处理（填空题）由缓变陡，采用竖向射流抛物线来连接由陡变缓，需用反弧连接，反弧半径R可采用边坡起始处36倍的断面水深，流速大时宜取大值。 变坡位置应尽量与泄槽在平面上的变化错开，尤其不要再扩散段变坡。第八章 水工隧洞1. 水工隧洞进口建筑物的类型及适用条件；竖井式：适用于地质条件良好的地区；塔式：适用于地质条件差的地区，土石坝（坝下涵管进水口）岸塔式：地质条件较好斜坡式：一般只用于中、小型工程，或