水工建筑物自学指导书.doc

1、水利水电工程建筑专业学习丛书水工建筑物学习指导与习题集目录第1章绪论3第2章岩基上的重力坝5第3章拱坝13第4章土石坝18第5章水闸24第6章河岸溢洪道28第7章水工隧洞及坝下涵管 30第8章过坝建筑物与渠系建筑物 33第9章水利枢纽布置38第10章水利工程管理39第 1章 绪 论一、重点要求1. 水利枢纽与水工建筑物2. 水利枢纽分等与水工建筑物分级二、一般阅读1 水资源与水利工程建设2 本门课程的学习方法和研究途径三、学习指导1 了解我国的水资源状况及特点，水利工程的任务和分类，水利工程的建设成就与 发展趋势。2 了解水利枢纽的组成，掌握水利枢纽的概念为若干个不同用途的水工建筑物 所组成的

2、综合体。3. 掌握水工建筑物的分类、特点和作用（包括名词解释）。掌握水利枢纽的分等（确 定的依据为最高等别指标） 、水工建筑物分级（注意新老规范的差别） 、洪水标准的确定。四、习题及思考题（一）填空题1地球上总水量的 %是海洋中的咸水，人类能够利用的只是江河湖海及地下水的一部分，仅占地球总水量的 % 。2. 水工建筑物按功能可以分为 、 、 、 、等几类建筑物。3为了将工程安全和工程造价合理统一起来，首先应对水利枢纽分 ，然后对枢纽中的建筑物分 。（二）选择题1、下列 指标是确定水利枢纽等别的依据。A .水库兴利库容B. 坝高C. 总库容D. 挡水建筑物类型E. 水电站的装机容量F水电站的年发

3、电量G设计灌溉面积H. 保护农田面积I. 保护城镇及工矿区2、各种坝属于哪类水工建筑物 。A .取水建筑物B. 挡水建筑物C. 泄水建筑物D. 专门建筑物（三）思考题1、我国古今水利建设成就有哪些 ?2、我国水资源的特点是什么 ?开发程度如何 ?3、什么是水利枢纽 ?什么是水工建筑物 ?与土木工程其他建筑物相比 ,水工建筑物有些 什么特点 ?4、拟建高50m的土石坝，形成总库容2.0亿m3，装机容量9.0万kW、灌溉面积20 万亩的水电枢纽工程。 试问该水利枢纽工程属几等？各主要、 次要、 临时建筑物属几级？第 2章 岩基上的重力坝一、重点要求1. 概述2. 重力坝的荷载及其组合3. 重力坝的

4、抗滑稳定分析4. 重力坝的应力分析5. 重力坝剖面设计6. 溢流重力坝7. 重力坝的材料及构造8. 重力坝的地基处理二、一般阅读1 其他形式重力坝及支墩坝三、学习指导1 本章掌握的程度，对本门课程学习情况将有较大的影响，因此要求同学们花大气 力加以学习。 通过本章的学习， 可掌握其他章节讲述的基本内容和一般规律； 重力坝上作 用的荷载、 荷载的计算方法、 组合情况， 下游消能方式等内容对其他建筑物也具有普遍性。2. 重力坝的工作原理也是重力坝设计的依据，既依靠自身重量来满足抗滑稳定和无拉应力要求。重力坝的工作特点关键在于掌握其主要优点（泄洪和施工导流容易解决）和最大缺点（扬压力大和材料强度不能

5、充分发挥）。3. 掌握重力坝上作用的荷载类型、计算方法和组合情况，重点掌握自重、水压力、扬压力、波浪要素的计算（计算单元一般为单位坝长，所有荷载均分解为水平和垂直两个方向）及荷载组合情况，难点是扬压力、浪压力和地震力的计算。 自重：按容易计算大小和确定形心位置的原则，将重力坝断面分块； 水压力：注意判定水压力的指向（水平、垂直，指向上游、指向下游）； 扬压力：根据是否有减压措施、 采用何种减压措施、减小了哪部分压力（渗透压力? 浮托力？两者都减小？）、折减点位置、折减系数多少等确定扬压力分布图；实体重力坝 坝基面上扬压力如图 21所示： 地震力：地震荷载是学习中的难点，不要求了解公式来源， 但

6、应弄清楚公式的物理L-(c)(d)意义。P161:1 11n1H1/Xi- H ? =1 -fA,f(a)(b)图21实体重力坝坝基面上扬压力分布图注：（a）图为坝基面无防渗帷幕和排水孔情况，扬压力无折减，下游无水时，分布图为三角形;(b) 图为坝基面设置防渗帷幕和排水孔情况，现已改为 (d) 图形式，既折减位置相同均在排 水孔中心处，但折减系数不同，河床段 a = 0.25，岸坡段a = 0.35 ;(c) 图为坝基面设置防渗帷幕，但无排水孔情况；(d) 图为坝基面未设置防渗帷幕，但有排水孔情况； 浪压力：浪压力计算时，要会使用双曲函数，会计算波浪要素(hi%、2Li、ho),能正确确定坝顶

7、高程。 荷载组合：掌握基本组合、特殊组合的组合类型，能根据具体情况选择组合方式。4. 了解稳定的概念，对几个稳定计算公式加以分析比较，注意区分公式的意义、参 数的选择和适用条件，掌握用“分项系数极限状态法”进行抗滑稳定计算的方法。了解特 殊情况的抗滑稳定，掌握增加抗滑稳定性的措施。5. 了解应力分析的目的， 掌握利用材料力学法进行应力计算的方法，熟记重力坝上、 下游边缘点应力的计算公式(计入和不计入扬压力) ，掌握用“概率极限状态”进行强度 校核的方法和控制标准。了解坝身内部应力的分布规律。6. 了解重力坝基本断面尺寸的拟定原则、方法，重力坝常用剖面主要参数的大体取 值范围，如上下游坡度，坝底

8、与坝高的比值等。掌握把基本断面修改成实用断面的方法， 并了解各种实用断面的应用条件。7. 对泄水重力坝着重了解溢流面曲线设计、孔口尺寸拟定和下游消能。 溢流面曲线设计中应了解：泄水重力坝的工作特点、 泄水方式及曲线和参数的选择； 孔口尺寸拟定应了解：单宽流量的选择， 上下游控制水位的确定， 设计流量下孔口尺寸确定方法和布置原则等； 下游消能应着重了解：常见的四种消能形式的工作原理， 优缺点及适用条件。 对挑流消能应了解挑流鼻坎参数选择、 水力计算方法及控制条件； 对底流消能应了解促成淹没 水跃的措施， 了解泄水重力坝下游的不利流态和防止措施。 本章中着重掌握挑流消能设计， 底流消能设计主要放在

9、水闸一章学习。最后，要能根据设计参数绘制泄水重力坝的剖面及进行结构布置，8. 在重力坝的材料与构造中要了解：混凝土坝对材料的要求和坝体材料分区方法； 重力坝的坝顶、廊道和竖井、分缝、止水及排水的构造特点。9. 了解重力坝对地基和要求，掌握基础开挖的要求（深度及轮廓形状），掌握坝基帷幕灌浆设计参数的确定（深度、厚度和灌浆范围） ，固结灌浆作用、设置部位、布孔方法， 了解对不同产状的软弱破碎带采用的加固和处理措施， 了解坝基排水的布置方法。本章主要为岩石地基的处理，土基的处理技术主要放在水闸和土石坝部分学习。10. 在其他形式重力坝及支墩坝一节中，重点介绍碾压混凝土重力坝，对其他形式坝 型仅需初步

10、了解其结构特点、剖面尺寸的拟定方法和构造要点。四、思考题：一）填空题1重力坝主要依靠 产生的 来满足坝体稳定要求。2重力坝按其结构形式分类， 可分为 、和 。3扬压力是上、下游水位产生的 和下游水深产生的 两部分组成。4地震基本烈度是指该地区今后 期限内，可能遭遇超越概率为的地震烈度。5抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿 或沿 抗滑稳定的安全性能。6溢流 重力 坝 挑流 消能的 设计内容， 包 括 、 、7溢流坝的消能形式有 、四种消能方式。8 重 力 坝 地 基 处 理主 要 包 括 两方 面 的 工 作： 一 是 ， 二 是9因为作用在重力坝上游面的水压力呈 分布，所以重力坝的基本剖面是 形。

11、10碾 压混凝 土重力 坝是用含量比较低的 超干硬性混 凝土， 经而成的混凝土坝。（二）选择题1、坝底扬压力等于 。A .浮托力和压力之和B. 浮托力和渗透压力之和C. 浮托力和场压力之和D. 渗透压力和坝体场压力之和2、 重力坝的基本剖面为 。A 梯形B. 三角形C. 矩形D. 正方形3、 下面关于坝体应力的几种说法正确的是 。A .正常运用期， 坝基面的最大铅直正应力应小于坝基容许压应力B. 正常运用期，坝基面的最大铅直正应力应大于坝基容许压应力C. 坝体内绝对不容许出现拉应力D. 以上说法都不对4、采用以下措施主要用来降低重力坝坝基的扬压力 A 开挖与清理B. 固结灌浆C. 帷幕灌浆D.

12、 混凝土齿墙5、SL319-2005混凝土重力坝设计规范推荐使用官厅公式计算坝前浪压力，在校核洪水位时，该公式的风速 V 宜采用相应洪水期多年平均最大风速的 A. 1. 0倍B. 1 . 5 倍C. 2. 0 倍D. 2. 5倍6、 混凝土坝防渗帷幕后设置排水幕的目的是降低 。A .渗透压力B. 浮托力C. 扬压力D. 静水压力7、溢流坝段的堰面曲线， 当采用开敞式溢流孔时可采用 A .抛物线B. 幂曲线C. 椭圆曲线D. 圆弧曲线8、重力坝在水位变化范围内表面混凝土其控制因素主要是 A. 抗冻性能B. 防渗要求C. 强度要求D .抗冲刷要求9、当重力坝与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数较大时，坝

13、体剖面尺寸一般由 控制。A .稳定条件B. 强度条件C. 工程造价D. 施工条件10、 溢流坝上不设闸门时，其堰顶高程与 齐平。A .校核洪水位B. 设计洪水位C. 正常蓄水位D. 死水位（三）思考题1、重力坝的工作原理和工作特点是什么？为什么说重力坝的材料强度不能充分发 挥？2、重力坝的基本断面是什么？3、重力坝是如何分类的？4、重力坝的主要荷载有哪些？5、什么是扬压力、渗透压力、浮托力？6、什么是基本组合？什么是特殊组合？各有哪些组合方式？7、简述重力坝的设计过程？8、稳定计算的方法有哪些？各有什么特点？9、提高重力坝抗滑稳定的工作措施有哪些？10、重力坝应力分析方法有哪些？各有什么特点？

14、11、材料力学计算坝体应力的基本假定是什么？主要计算内容是什么？12、非溢流坝剖面设计的原则是什么？什么是基本剖面、实用剖面？13、溢流坝的剖面由哪些组成？各有何要求？14、溢流重力坝的消能常用的有哪几种， 各自优、 缺点及适用范围是什么？15、坝体为什么要分区？如何分区？16、重力坝内设置廊道系统的作用是什么？不同用途的廊道设置部位和尺寸如何？17、什么叫坝段？坝体为什么要进行分缝？18、什么叫固结灌浆、帷幕灌浆？各有何作用？19、重力坝地基处理的措施有哪些？20、其他形式的重力坝有哪些？各有什么特点？21、如图 22 分别在无排水孔和有排水孔情况下计算坝底扬压力。22、如图 23 示，一重

15、力坝基本剖面，已知坝基抗剪断参数f=1.1 ，c=1200kpa ，坝体容重 y C=24KN/m3，水的容重 丫 W=10KN/m3。试求： 1 、坝在自重，水压力及基底扬压力作用下的抗滑稳定分析（两种方法） ；2、坝底面铅直正应力6 Y的分布（计入扬压力），并图示之。*23、已知某溢流坝闸门全开泄洪时，上游水位高程45.0m，下游水位高程22.0m，堰顶高程42.0m，设计水头Hd=3m，坝上游面垂直，下游直线段坡度1: 0.75，反弧最低点最大水深0.4m，单宽流量q=80m3/（s.m），反弧半径R=4m，挑射角a =20。，鼻坎高程23m,高度3m，坝基高程20m，河底高程21.0m

16、。成果要求如下：（1 ）绘出该坝剖面图（比例1： 100或1： 200）（2）计算挑距及冲坑深度，并验算是否安全。图2-3重力坝稳定、应力计算简图图24重力坝抗滑稳定、应力计算图24、某山区砼重力坝为W级建筑物，挡水坝河床段如图 2 4。 基本资料：1 ）多年平均最大风速 v =6m/s，吹程 D=1.5km。2 ）坝顶高程231.0m，校核洪水位229.0m，正常高位 227.0m，淤沙高程204.0m，泥沙浮容重 丫 m= 7Kn/m，内摩 擦角= 18。3 ）混凝容重 丫 h= 24Kn/m。4 ）坝基岩石 f =1.0 ,C=0.9Mpa。（2 ）计算要求:1 ）坝顶高程（若设防浪墙，

17、求坝顶和墙顶高程）2 )计算作用于重力坝上的各种荷载(见表1 1)。3 )验算在正常高水位下沿坝基面的抗滑稳定。4 )计算在正常咼水位下坝基和咼程 205m处二截面上、下游边缘应力;并绘出坝基面、坝体边缘主应力矢量图。用单一系数和分项系数极限状态两种方法计算，并比较结果。表2 1重力坝荷载计算表计算情况:上游水位：下游水位：计算截面高程：荷载计算式垂直力(Kn)水平力(Kn)对截面形心的 力臂(m)力距(KN.m)自 重垂直 水压力水平 水压力浪压力泥沙 压力小计扬 压 力合计第3章 拱坝一、重点要求1. 概述2. 拱坝的布置3. 拱坝的荷载及组合4. 拱坝的应力分析二、一般阅读1拱坝的坝肩稳

18、定分析2拱坝的泄洪3拱坝的构造及地基处理三、学习指导1 了解拱坝的工作原理（拱坝是依靠拱、梁结构来承担荷载，满足强度要求，依靠作为拱座的两岸岩体来满足稳定要求，且拱的作用越大，拱坝越经济）、特点和类型。拱坝用坝底厚度与最大坝高比值即厚高比T/H分类时有：薄拱坝（T/H0.35 ）三种；若按坝体形态分有单曲拱坝、双曲拱坝两种。2拱坝的安全性和经济性很大程度上取决于坝扯的地形条件和地质条件。学习时, 要了解坝址地形条件的两个重要方面，即河谷的宽高比 L/H 与河谷的断面形状，它们直 接影响拱坝的类型； 了解坝址对地质条件的要求及坝址选择时应注意的几个问题。3. 在拱坝的布置中，首先要选择拱坝的体形

19、：单曲拱坝和双曲拱坝、圆弧拱和变曲率拱、 等厚拱和变厚拱， 并了解其悬臂梁的断面形状和尺寸的拟定方法；其次合理拟定各高程拱圈的形状参数：拱圈中心角，半径及厚度；第三要了解拱坝布置的原则、方法和步 骤，能在地形图上作出一个拱坝平面布置方案， 特别要掌握等截面圆弧双曲拱坝的布置方 法。4. 与重力坝比较，应深入理解拱坝的荷载特点，作用在拱坝上荷载有：静水压力、 扬压力、泥沙压力、浪压力、自重、地震荷载和温度荷载。由于拱坝较薄，铅直荷载常为 较次要荷载 （如自重、扬压力 ）而水压力和温度变化则是拱坝的主要荷载。由于温度荷载是 唯一与作用于重力坝荷载不同的荷载， 故应特别了解封拱温度、 温度荷载的概念

20、， 掌握其 计算方法，了解温度变化（温升、温降）对拱坝稳定应力的影响。了解荷载组合的方式。5. 在拱坝的应力分析时， 要了解有哪些计算方法， 各种方法的基本假定、 计算原理、 特点和适用条件。 利用纯拱法计算坝体应力时，要了解纯拱法的基本假定、 计算原理、 掌握纯拱法中利用数表的简化计算方法， 并弄清公式中每项符号的意义， 会查表求得各参数及计算出拱 冠、拱端内力。 利用拱冠梁法计算坝体应力时，要了解拱梁法的基本原理，了解拱梁荷载分配时， 哪些荷载需参加分配？哪些荷载不需要参加分配？并能根据拱梁交点处径向变位一致的原理， 建立协调方程。 能利用列表和查表计算等方法求出方程中各参数， 并用高斯消

21、去法 求得拱梁上的分配荷载。拱，梁荷载分配后，拱圈按照所分配的荷载用纯拱法进行分析， 悬臂梁则由所分配的荷载用偏心受压公式计算， 由此得出拱上应力和梁上应力。6. 在拱坝坝肩稳定分析时，对坝肩局部稳定，整体稳定的计算方法作一般了解，此 时计算荷载应考虑水压力及均匀温升两种荷载迭加的最不利组合。 应着重掌握可能滑动面 的分析和改善坝肩基岩稳定的措施。7. 拱坝与重力坝一样，可以从坝顶溢流，坝身开孔泄水。了解拱坝泄洪方式、特点 和适应性，了解拱坝下游消能和防冲措施。8. 对拱坝的地基处理，首先要了解拱座的几种开挖形式及适用条件，了解一些特殊 地基的处理方法（如对溶岩，断层裂隙和软弱带地基） 。拱坝

22、构造要求，主要了解于重力 坝构造的异同点。四、思考题：（一）填空题1、温升对 不利，温降对 不利。2、拱坝的应力分析方法有 、和 等。3、拱坝坝体任意点有 6 个变位，其中 3 个为线变位， 3 个为角变位。拱冠梁法考虑 了其中的 调整。（二）选择题1、在 V 形或接近 V 形河谷中，多采用 。A 等半径拱坝B. 变半径、变中心角拱坝C. 等中心角拱坝D. 双曲拱坝2、 泄洪方式，其溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成。A .自由跌流式B. 鼻坎挑流式C. 滑雪道式D .坝身泄水孔3、 拱坝应力计算的拱冠梁法仅需满足 变位协调。A .径向B. 切向C. 竖向D. 三个方向的角变位4、 与重

23、力坝相比， 荷载上升为主要荷载。A .扬压力B. 自重C. 温度荷载D. 浪压力5、拱坝非溢流坝段坝顶宽度应根据剖面设计，满足运行、交通要求确定，不宜小于 。A3mB. 4mC. 5mD. 6m6、设计拱坝悬臂梁断面时，在满足施工期自重拉应力控制标准及坝表孔布置的要求 下，可选取较大的下游面倒悬度（水平比垂直） 。面的悬臂梁上游倒悬度不宜大于 。A0 3：1B. 0 2：1C. 0 4：1D. 0 5：17、拱坝体型设计要求拱圈内弧与该高程可利用岩体等高线间的夹角宜大于或等于 。A10B. 20C. 30D. 45 （三）思考题1、拱坝具有哪些特点？2、拱坝对坝址地形条件和地质条件的要求是什么

24、？3、拱坝设计荷载和重力坝设计荷载特点有何区别？为什么？4、拱圈中心角如何确定？5、对拱坝布置有何要求？拱坝布置的步骤是什么？6、拱坝为什么在稍低于年平均温度时进行封拱？7、纯拱法进行应力分析的原理是什么？8、拱冠梁法的基本原理是什么？9、拱坝坝肩岩体滑动面型式有哪些？10、坝肩岩体稳定分析的方法有哪几种？适用条件如何？11、改善坝肩岩体稳定的措施有哪些？12、拱坝坝身泄流方式有哪几种？各自的优缺点是什么？13、拱坝坝体为什么分缝？有几种类型？接缝如何处理？14、拱坝地基处理和重力坝地基处理有何区别？15、 已知资料：坝址可利用基岩的地形平面图(见图3- 1),两岸基岩坚硬、完整，岩性均匀，无

25、重大地质构造裂缝，拟建浆砌石拱坝，坝顶高程140m，河岸可利用基岩面最低处高程98.0m。成果要求：1) 作出拱坝平面布置图。2) 绘出拱冠梁铅直面剖面图(定为双曲拱坝)和各高程拱圈圆心位置的连线在铅直 面上的投影，标明拱冠梁主要参数。3) 列出拱坝的主要参数表(见表3- 1)。4) 用拱冠梁法进行拱坝应力计算。表3 1拱坝主要参数表高程(m)弦长(m)中心角(外半径(m)内半径(m)拱厚(m)上游偏距(m)下游偏距(m)图3 1坝址可利用基岩面地形图（1 : 1000）第4章 土石坝一、重点要求1. 概述2. 土石坝的剖面与构造3. 土石坝的筑坝材料4. 土坝的渗流分析5. 土坝的稳定分析二

26、、一般阅读1 堆石坝三、学习指导1 了解土坝的工作特点和土坝的类型，特别要了解碾压式土坝的几种剖面和结构形 式。2 在土坝的断面尺寸中， 要掌握如何确定坝顶高程 （设防浪墙和不设防浪墙） 、坝顶 宽度，拟定坝体上、下游坡度。坝体构造中要了解坝顶构造、护坡的构造（上、下游护坡 构造不同），了解坝体防渗措施，主要为土心墙和土斜墙的结构构造，了解土坝设置排水 的目的，掌握坝体排水的形式、特点和适用条件，特别是堆石棱体排水的功用、结构。3 了解土坝对筑坝土料的要求，坝体各不同部位对土料有哪些具体要求。土料设计中，可结合土力学已学的基础知识， 加深对最大干容重和最优含水量的理解。 粘性土设计 主要是确定

27、干容重和含水量，非粘性土料设计的主要指标是相对密度Dr。4 能用水力学法对土坝渗流进行计算，渗流计算所达到的目的为：一确定坝体浸润 线置，二计算坝体坝基的渗流量，三是计算渗流逸出区的渗透坡降。具体计算时，主要掌 握对不透水地基上的均匀坝、 心墙坝、斜墙坝的渗流计算。 了解土石坝渗透破坏的类型 （最 常见的为管涌和流土） 、判别方法和防止渗流破坏的工程措施。要了解反滤层的作用、设 置位置及对反滤层的要求，并会设计反滤层。5 土坝的稳定计算中，首先要了解土坝的滑裂面形式及相应的计算方法。了解土坝 稳定计算时主要考虑的荷载及组合情况。 具体计算时， 着重掌握圈弧法的基本原理、 计算 公式和计算方法

28、（列表法计算） ，特别要掌握稳定渗流期按有效应力简化法计算坝坡稳定。 理解稳定计算公式中各符号的意义， 了解圆弧法最小稳定安全系数的确定方法。 对折线法 要了解斜墙和保护层的稳定计算方法，但不作为重点。6. 在土坝的地基处理中，要进行渗流、稳定和变形三方面的控制。相应的坝基防渗措施有：粘土截水墙，混凝土防渗墙及各种材料的灌浆（水泥灌浆，粘土灌浆，水泥粘土 灌浆，沥青灌浆，化学材料灌浆） ，水平铺盖；排水措施有：排水沟和减压井。了解其他 土地基，如淤土和软土地基、细沙地基的处理，湿陷性黄土地基的处理措施。7. 了解土坝与坝基的连接形式，土坝与岸坡的连接形式及土坝与混凝土的连接形式。8. 堆石坝中

29、要了解堆石坝由堆石体与防渗体两部分组成。了解堆石坝的断面尺寸拟定， 稳定计算与坝体构造， （试与一般土坝相比较） 。还应了解钢筋混凝土面板堆石坝的构 造特点。堆石坝不作重点。四、思考题（一）填空题1在土石坝的坝顶高程计算中，超高值 Y= 。公式中各字母代表的含义是： 、 、 。2碾压式土石坝上下游坝坡常高程每隔1030m 设置 ，宽度不小于1.52.0m，般设在 。3当有可靠防浪墙时，心墙顶部高程应 ，否则。心墙顶部高程应不低于 。4由于填筑土石坝坝体的材料为 ，抗剪强度低，下游坝坡平缓，坝体体积和重量都较大，所以不产生 。5土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。坝体内渗流的水面线叫做

30、 。其下的土料承受着 ，并使土的内摩擦角和黏结力减小， 对坝 坡稳定 。6土石坝可能滑动面的形式有 、和复合滑裂面。7土石坝 管涌渗 透变形 中 使个别小颗 粒土在孔 隙内开始移动 的水力坡 降称；使更大的土粒开始移动，产生渗透通道和较大范围内破坏的水力坡降称8在土石坝的坝坡稳定计算中，可用替代法考虑渗透动水压力的影响，在计算下游水位以上，浸润线以下的土体的滑动力矩时用重度，计算抗滑力矩时用 重度。9土石坝的上游面，为防止波浪淘刷、冰层和漂浮物的损害、顺坝水流的冲刷等对坝坡的危害，必须设置 。10砂砾石地基一般强度较大， 压缩变形也较小， 因而对建筑在砂砾石地基土石坝的 地基处理，主要解决 。

31、（二）选择题 1土石坝的黏土防渗墙顶部高程应 。A 高于设计洪水位B. 高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位C. 高于校核洪水位D. 高于校核洪水位加一定超高2 关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有 。A 上游坝坡比下游坝坡陡B. 上游坝坡比下游坝坡陡C. 黏性土料做成的坝坡， 常做成变坡， 从上到下逐渐放缓， 相邻坡率差为 0.25 或 0.5D. 斜墙坝与心墙坝相比， 其下游坝坡宜偏陡些， 而上游坝坡可适当放缓些3 砂砾石地基处理主要是解决渗流问题，处理方法是“上堵下排”，属于上堵的措施有 。A .铅直方向的黏土截水墙、混凝土防渗墙、板桩B. 止水设备C. 排水棱体D. 坝体防渗墙4

32、 黏性土不会发生 。A .管涌B. 流土C. 管涌或流土D. 不确定5般坝面不允许溢流的坝型 。A .拱坝B. 浆砌石坝C. 土石坝D. 混凝土重力坝6黏性土的填筑标准是 。A .最优含水率B. 孔隙率C. 相对密度D. 设计干重度及相应的含水率（三）思考题1、土石坝的特点是什么？试与重力坝、拱坝作比较。2、土石坝的主要类型有哪些？各有哪些优缺点？3、土石坝的基本剖面为什么是梯形的？4、确定土石坝坝顶高程和重力坝坝顶高程的不同点是什么？5、土石坝的上、 下游坝坡通常采用值的范围如何？为什么上游坝坡比下游坝坡平缓？6、土石坝为什么要设防渗体？防渗体有哪些形式？7、土坝排水设备的作用是什么？常用的

33、坝体排水有哪些形式？8、土石坝为什么要设置反滤层？设置反滤层应遵循什么原则？通常应在什么部位设 置反滤层？9、渗流分析的任务是什么？常用的理论方法是什么？10、土石坝渗流变形有哪几类？各自的特点是什么？11、防止渗流变形的措施有哪些？12、重力坝与土石坝的稳定概念有什么不同？影响土石坝稳定的因素有哪些？13、怎样确定滑弧的最小稳定安全系数？14、为什么要进行地基处理？15、简述土坝砂卵石地基的处理方法。（四）计算题1某均质土坝建在不透水地基上，坝高37m，坝顶宽4m，上游坝坡为1: 3,下游坝坡为1: 2.5，坝前水深为33m，下游无水，坝体土料渗透系数 K=6 x 10-8m/s,且下游 无

34、排水设施,求单位坝长的渗流量及浸润线方程。2、某均质土坝修建在不透水土基上，坝体土料渗透系数K=1 x 10 cm/s,坝体断面尺寸见图 41 ，试计算坝体的单宽渗透流量，并按比例画出坝体浸润线。3、某均质土坝设计的资料和要求如下：设计资料：1）地形资料。坝址地形图如图4 2所示。图4 1均质坝坝体断面示意图图4 2均质坝地形图2）地质资料。水库位于山区峡谷内，两岸地势高竣，河谷为老年期梯形河谷，库区 及坝址一带均为第四纪周口店原生黄土，库区底部有深68m的第三纪三趾马红色粘土，为一天然隔水层，河槽底部有深45m的砂卵石。砂卵石浮容重为10.2Kn/m3，内摩擦角 为30,粘性力为 0,渗透系

35、数为1.7X 10 3cm/s;坝基红粘土浮容重为10.06Kn/m3 ,内摩擦角为20,粘性力为21Kpa。水文水利计算资料：正常高水位：526.00m设计洪水位： 527.90m ，相应下游水位为 495.90m；校核洪水位： 528.60m ，相应下游水位为 496.40m；死水位： 516.62m；总库容： 569 万 m3；溢洪道宽20m，堰顶高程为526.00m ;灌溉引水量2m3/s，浇地4.5万亩；气象地理资料：水库最大吹程 1.7Km； 多年平均最大风速 11 m/s；多年平均最大冻土厚度 0.64 m；地震烈度 5 度；建筑材料资料：该坝址附近壤土比较丰富，蕴藏量约为500

36、万m3，河床中有砂砾料可供开采，运距约1.5Km，但储量仅为15万m3，距坝址5Km处可开采块石，交通较方便；天然状态下壤土的主要物理力学性质：天然含水量16%18%,天然容重为15Kn/m3 ,比重2.7 Kn/m3，塑限含水量17%，塑性指数16，易溶盐含量0.5%，有机质含量0.4%;壤土试验有关指标：干容重为16.5Kn/m3 ，浮容重为 10.6Kn/m3 ，饱和容重为20.6Kn/m3，内摩擦角为18，渗透系数为 2.4 X 10- 3cm/s，粘性力为19 Kpa；可供作堆石体的石料指标：比重2.71 Kn/m3 ，干容重为 19.5Kn/m3 ，浮容重为12.3Kn/m3，饱和

37、容重为 22.30Kn/m3，湿容重为 20.30Kn/m3，内摩擦角为 31 ，渗透系 数为 2X 10- 2cm/s。设计内容： 分析资料，确定坝轴线，确定枢纽等别和建筑物级别，拟定大坝的剖面尺寸，渗透计 算，稳定计算，确定大坝的细部构造。成果要求：设计说明书一份，设计图一张。第5章 水 闸一、重点要求1.概述2闸址选择和闸孔设计3. 水闸的防渗排水设计4. 水闸的消能防冲设计5闸室的布置和构造6闸室的稳定分析、沉降校核和地基处理二、一般阅读1 闸室的结构计算 水闸与两岸的连接建筑物3 其他形式的水闸三、学习指导1 了解水闸的工作特点，即水闸作为挡水建筑物、泄水建筑物及土质地基上建筑物 的

38、特点。了解水闸的类型、水闸的组成部分及各组成部分的作用。 对水闸的孔口尺寸及泄流能力，应着重掌握水闸设计流量及上下游水位的确定， 堰型选择， 闸底板高程及孔口尺寸的拟定， 要能够在拟定的孔口尺寸下进行水闸泄流能力 险算（根据堰流与孔流的不同，正确选择计算公式） 。3 水闸下游消能防冲，着重了解水闸下游水流流态的特点及消能防冲措施。当跃后 水深大于下游水深时，采用消力池、辅助消能工、海漫及防冲槽等措施，消力池一一通 过水力计算， 确定池深、 池长，了解消力池构造； 辅助消能工消力坎与消力墩的位置、 功用；海漫及防冲槽一一尺寸及构造。当跃后水深小于下游水深时， 将产生波状水跃， 此时可采用在闸底板

39、末端设置小坎的 方法，予以消除。了解水闸下游折冲水流的产生和防止措施。4. 掌握水闸地下轮廓线的布置原则、方式和地下轮廊线长度的拟定，地下轮廓线的 设计还包括防渗排水（辅盖、板桩、反滤层、排水孔）的确定。在闸下渗流计算中，要了 解用直线比例法计算闸底板渗压力的原理、 方法， 掌握公式中各参数的意义， 特别是地下 轮廓线长度的计算和闸底板下渗压力分布图的绘制方法。 重点掌握改进阻力系数法的计算 原理和方法。5闸室的布置和构造主要掌握闸室各组成部分（重点是闸底板）的形式、构造、特 点、适用性及各自在闸室中的位置，了解止水设备的形式与构造。6闸室的稳定计算首先要了解作用在闸室上的荷载及组合（与重力坝

40、比较，特别是 与重力坝不同荷载的计算） ，在这些荷载的作用下，掌握以下三种不同形式的抗滑稳定计 算公式： 底板下不设齿墙： K c = f刀W/刀P 底板下有较深齿墙，水闸沿齿墙底连同齿墙间土壤一齐滑动，按下式计算：Kc =foE W + CA 刀 P 底板上游设置有阻滑板并用钢筋与闸底板连接时，闸室将同底板一齐滑动， 此时计算公式为： Kc=f EW/EP0.8 f EW1/EPE Wi 为阻滑板上自重、水重和扬压力之和。水闸地基应力仍用偏心受压公式计算， 顺水流方向近似直线分布， 但此时的计算单元 为一个闸室段； 受侧压力作用的闸室段， 还要考虑用双向偏心受压公式计算。 同时水闸地 基应力

41、的控制标准与重力坝不同。了解水闸地基处理一般采用的方法。7闸室的结构计算着重掌握闸室受力后的工作特点，闸底板结构计算中，掌握倒置 梁法的计算过程， 了解弹性地基梁法原理， 不平衡剪力的由来及计算方法。 对闸墩、 牛腿、 闸门、胸墙 、工作桥等了解如何选取计算简图及内力计算与配筋。8. 在两岸连接建筑物这一节中着重了解两岸连接建物的布置形式，边墩的形式及边 墩和翼墙的结构形式和计算，注意边墩往往是挡土墙。本章主要是讲叙土基上的水闸，对于岩基上的水闸可参照重力坝一章的相关内容。四、思考题：（一）填空题1、水闸按结构型式可分为 和 。2、对水闸工作影响最大的因素是 和 。3、闸室的主要作用是 。4、

42、消 力 池 的 池 长 要 满 足 条 件 ， 池 深要 满 足条件。5、胸墙的主要荷载是 和 。6、闸基渗流计算的 方法主要有 、 、7、闸基渗流出口处短板桩的作用是 和 。8、工作 闸门 可 以在 启 闭 ， 检 修闸 门 只能 在启闭。（二）选择题1枯水期下闸挡水， 洪水期开闸泄水， 这个水闸可能是 。A .节制闸B. 进水闸C. 分洪闸D. 挡潮闸2. 海漫的构造要求是 。A .光滑性B. 粗糙性C. 透水性D. 柔性3. 翼墙的平面布置型式有 等。A .圆弧式B. 扭曲面式C. 反翼墙D. 扶壁式4可能设排水孔的位置是 。A 上游翼墙B. 下游翼墙C. 铺盖D. 护坦5水闸的消能设施

43、是 。A .消力池B. 铺盖C. 海漫D. 防冲槽（三）简答题1、水闸是如何分类的？2、水闸的各组成部分及作用是什么？3、水闸的工作特点是什么？4、水闸最常见的消能方法及主要消能设施有哪些？5、增加闸室稳定的措施有哪些？6、闸门分类有哪些？* 7、某进水闸主要作用为引水灌溉，该闸所在的干渠底宽28m，边坡1: 2,渠底高程为44.0m。根据规划要求，在春灌期，当闸上水位为 46.30m时，需引流量42.0m3/s，此 时相应的闸下干渠水位为46.24m。在夏灌期，当闸上水位为46.62m时，需引流量120.0m3/s，此时，相应的闸下干渠水位为46.58m。试确定该闸的孔口尺寸（已选定该闸的底

44、板为平底板） 。8、 某节制闸位于人工河道上。河底宽32.0m，河底高程为一2.5m，边坡为1: 2.5,孔口设计水位、流量分别为：闸上水位2.0m，闸下水位1.91m，下泄流量75.7 m3/s，试确定该闸的孔口尺寸。9、 采用第8题资料，并补充消能设计水位：闸上水位为2.0m，闸下水位为0.0m，下 泄流量为75.7 m3/s。试进行消力池设计。26、仍用第 8、 9 题中的有关资料,并补充下列资料： （ 1）稳定计算水位组合：闸上 水位2.5m，闸下水位0.5m。（2）据钻探报告：水闸地基土自高程一2.5一18.5m间为砂壤土，渗透系数为 K = 2.4X 10-4 cm/s。自高程18

45、.5m以下为坚硬粉质粘土，渗透系数 K = 1 X 10 6 cm/s。试拟定地下轮廓线，并用直线比例法和改进阻力系数法计算闸底板下的渗透压力分布。27、某水闸为不设胸墙的平底板宽顶堰，上游水头H1=12.5m，下游水头H2=2.5m ,地下轮廓线布置如下图所示，闸基土允许渗透坡降J=0.6，试用直线比例法计算闸底板上的渗透压力并校核闸基土的抗渗稳定性。图5 1水闸地下轮廓线布置图第6章河岸溢洪道一、重点要求1. 概述2. 正槽溢洪道二、一般阅读1侧槽溢洪道2非常泄洪措施三、学习指导优缺点及适用条件。正槽式溢洪道的组成及各组本章重点内容为河岸式溢洪道类型, 成部分设计要点。1、了解河岸式溢洪道

46、的工作特点和类型及适用条件。2、 着重了解正槽式溢洪道的组成部分及布置，掌握正槽溢洪道各组成部分设计要点。 了解弯曲段、收缩段、扩散段的水流特点。3、对侧槽溢洪道主要了解侧槽中的水流特点和侧槽设计的基本原理，其次了解侧槽 式溢洪道的优缺点及适用条件。4、溢洪道的泄流能力计算参见水闸一章。四、思考题：（一）填空题1、河岸溢洪道一般适用于 以及 等水利枢纽。2、选择 溢洪道位置时， 主要考 虑的因 素是 、 、 、 和。3、正槽溢洪道一般由 、 、和组成。4、正槽溢洪道泄槽的平面布置应尽量采用直线、等宽和对称，而实际工程中经常采用 收 缩 段 是 为 了 ； 采 用 弯 曲 段 是 为 了 ；采用

47、扩散段是为了 。5、正槽溢洪道的溢流堰常用型式有 、 ，也可采用 。6、泄槽衬砌的接缝形式有 ，简图是:,简图是;简图，是7、当河 岸溢 洪道下 游采用 挑流 消能时 ， 其 挑流坎 的 结构型 式 一般有 ， 简 图是 ， 适用于 ； ，简图是 ，适用于 。（二）思考题1、溢洪道在水利枢纽中的作用是什么？2、河岸溢洪道分为哪几种主要型式？其运用特点如何？3、简述正槽溢洪道与侧槽溢洪道的区别。4、非常溢洪设施的形式有哪些？各自具有什么特点？5、在什么情况下启用非常溢洪设施？第 7章 水工隧洞及坝下涵管一、重点要求1. 概述2. 水工隧洞的布置及线路选择3. 进口段、出口段和消能设施4洞身段5.

48、 隧洞衬砌的荷载及其组合二、一般阅读1 衬砌计算2 水工隧洞的构造三、学习指导1 弄清水工隧洞的功用、工作特点（特别注意与表孔泄流的建筑物比较）和类型。2 了解水工隧洞的线路选择和总体布置的基本原则（特别注意地质条件对线路选择的影响），因为隧洞线路选择和工程布置不仅直接关系到工程的造价和运用，还影响施工 的安全与进度以及建成后的运行管理。3. 在水工隧洞各组成部分的型式和构造中，首先要掌握进口建筑物的形式和构造。 了解进口建筑物的四种形式（竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式） ，其优缺点及适用条件。 了解进口建筑物的构造，即进水口、门后渐变段、闸门、平压管、通气孔、拦污栅各构件 的构造。 其次要掌握

49、洞身横断面型式和尺寸的确定方法， 注意有压隧洞断面型式及尺寸与 无压隧洞断面型式和尺寸确定上的区别，在隧洞洞身构造中要着重掌握隧洞衬砌的功用 （目的），了解衬砌的型式，各型式的适用条件，衬砌的分缝、止水、灌浆和排水等。在 出口建筑物中了解出口一般的连接方式（消能方式） 。4. 作用在水工隧洞衬砌上的荷载及组合，应着重了解山岩压力及弹性抗力的概念、 计算理论和计算方法。 了解各种荷载对隧洞衬砌的影响， 合理选择荷载组合方式。5. 对水工有压隧洞衬砌的结构计算，需掌握隧洞衬砌设计的步骤（即一般先拟定衬砌的形式、断面尺寸和衬砌的厚度、材料标号；再根据不同荷载计算内力，并按不同荷载 组合将内力迭加；最

50、后校核拟定的衬砌厚度，计算配筋，并做抗裂或限裂校核）。着重了解圆形有压隧洞衬砌的计算方法， 计算公式， 明确计算概念， 如在均匀内水压力作用下的 内力计算和在其它荷载作用下的内力计算，以及在不同荷载作用下弹性抗力分布的假定， 在荷载组合时如何合理地计入弹性抗力等。 对于钢筋砼衬砌要掌握配筋计算及抗裂、 限裂 校核的方法及计算公式。6. 对无压隧洞衬砌计算，着重了解简图的选取和内力M、N的计算步骤，不必死 记公式。此部分内容不作主要要求。7. 要注意外水压力如何确定，根据在荷载组合中对衬砌作用不利的原则考虑外水压 力的大小。四、习题及思考题：（一）填空题1、 水工隧洞一般由 、 、 三部分组成。

51、2、 水工隧洞路线选择注意的原则是 、 、3 、 无 压 隧 洞 的 断 面 形 状 常 采 用 4 、 坝 下 涵 管 的 进 口 型 式 有 5、坝下涵管线路选择应注意的问题是6、截渗环是为防止 、 、而设置的。（二）判断题1无压隧洞要避免有压流和无压流交替出现的状态。（ ）2有压隧洞断面一般为圆形。 （）3隧洞的衬砌主要为了防渗。 （）4圆拱的中心角越小，产生的拱角推力就越大。（ ）5隧洞衬砌的变形缝是为了防止不均匀沉陷而设置。（）6隧洞的固结灌浆与回填灌浆两者的作用是一样的。（）7围岩弹性抗力不是独立的荷载，而是依附于其他荷载产生的。 （ ）（三）思考题1、水工隧洞布置时如何将“临时变

52、永久”？2、水工隧洞有哪些特点？3、深式进水口建筑物有哪些形式？各自有哪些优、缺点以及适用什么情况？4、简述隧洞衬砌的作用以及类型。5、什么是围岩压力？围岩压力的大小与什么因素有关？6、隧洞衬砌结构计算要考虑哪些工况？要考虑哪些荷载的组合？7、弹性抗力的定义以及产生的条件。8、某隧洞的资料和计算要求如下：（1）设计资料：1） 计算断面：选取某引水发电隧洞桩号0 + 3160 + 340段，洞内径4.5m （圆形断 面）。2） 衬砌。钢筋砼单层整体式衬砌，双层配筋。衬砌厚度初拟为60cm,超挖按30cm 计。砼标号为 200#, Eh= 18X 103 Mpa ,尸1/6,混凝土容重 Y = 25Kn/m3，钢筋为3号 钢，Eh= 2.1 X 105 Mpa , Rg = 240 Mpa，保护层厚度取 5cm，隧