2019年度全国注册土木工程师(水利水电工程)执业资格考试水工结构专业案例试卷(下午)-20页文档资料

1、2019 年度全国注册土木工程师（水利水电工程）执业资格考试水工结构专业案例试卷（下午）14.某抽水蓄能电站总装机容量为1000MW,上池总库容为3200万m3,选 定坝型为粘土斜墙坝，斜墙靠近上游，最大坝高 50m。斜墙下游采用粗砂填 筑，坝基为连续级配砂砾石，厚度约25m,为中等透水地基。砂砾石下部为 弱风化花岗片麻岩，为微透水岩体。1. 粗砂的填筑标准应以下列选项中的哪一项为设计控制标准？（ A ）压实度（ B ）相对密度（C）孔隙率（D）孔隙比答案： （ B ）主要解答过程：2. 根据使用功能的要求，在上池拦河坝左坝头坝下埋有一根混凝土涵管，涵管本身设置有永久伸缩缝和沉降缝，缝中设有止

2、水。为防止因止水破坏使斜墙下游粗砂段发生渗透变形， 需在接缝处设置反滤层。 下图为粗砂级配曲线，请按反滤设计原则选取第一层天然反滤料的D15值。以下哪一选项最接近D15-的计算值？（A） Di5=1312mm（B） Di5=1211mm（C） D15=1110mm（D） D15=97mm答案： （ D ）主要解答过程：不均匀系数Cu=d60/d10= 0.8/0.14=5.7碾压式土石坝设计规范（SL274-2019）监录B.0.4,被保护士为非粘性土, 且不均匀系数Cu<=5-8时，其第一层天然反滤料的D15=（4-5）*d85=（4-5）*1.8= 7.2-9.0mm。3. 根据已知

3、的坝基砂砾石级配曲线，如图示。计算满足可灌比的水泥粘土浆浆液材料的d85粒径。计算的d85最接近以下的哪一个值？（A） 0.2mm（B） 0.15mm（C） 0.12mm（D） 0.08mm答案： （ D ）主要解答过程：碾压式土石坝设计规范（SL274-2019） 第6.2.9条规定，可灌比可按M= D15-/d85计算，M>10可灌注水泥粘土浆。由坝基砂砾石级配曲线可知： D15=1.0mm ，故 d85<1/10=0.1mm。4. 当上池水位从正常蓄水位降落至死水位时， 上游坝坡采用计及条块间作用力的计算方法时，其坝坡抗滑稳定的安全系数应不小于多少？（A） 1.30（B） 1

4、.25（C） 1.35（D） 1.20答案： （ C ）主要解答：电站总装机容量为1000MW,为大（H）型工程，主要建筑物为2级。碾压式土石坝设计规范（SL274-2019） 第1.0.5条规定，水位从正常蓄水位降落至死水位属经常性的正常降落，为正常运行条件。第8.3.10条规定，采用计及条块间作用力的计算方法时，2级建筑物正常运行条件稳定最小安全系数为1.35。第 1 页56.某混凝土面板堆石坝建于弱风化的花岗岩上，最大坝高150m,主堆石区为花岗岩块石。5. 高坝垫层料采用连续级配，粒径符合规范要求，压实后具有内部渗透稳定性、低压缩性、高抗剪强度，并有良好的施工特性，与早期的均匀级配相比

5、具有更多优点， 以下选项中哪一选项不是采用连续级配垫层料的主要理由？（ A ）容易得到较高的密度和变形模量，能对混凝土面板有良好的支撑作用（B）连续级配垫层料能使施工配料更加简便，从而缩短工期和节省投资（C）便于整平坡面，使面板厚度更加均匀（ D ）施工期可直接利用垫层挡水度汛，可以限制进入坝体的渗流量，保证堆石体稳定答案： （ B ）主要解答过程：SL228-98混凝土面板堆石坝设计规范6. 本工程下列观测项目中哪一项是可以不设的？（ A ）坝面垂直位移和水平位移 （ B ）坝体内部垂直位移（C）坝体内部水平位移（D）接缝位移答案： （ C ）主要解答过程：SL228-98混凝土面板堆石坝设

6、计规范11.0.57.某混凝土坝采用挑流消能(见图，图中尺寸单位以m计)，库水位为70m (不 计行进水头影响)时泄水建筑物挑流坎处单宽流量q=80m3/s.m,流速系数小 =0.95,下游河床水深5m,下游基岩冲刷系数为1.4,水舌入水角为50° ,原 始河床面水平。若以L表示水舌挑距，以t表示冲坑深度，以下哪一选项与L/t 计算值最接近？(A) 2.80(B) 3.20(C) 3.60(D) 4.00答案：(C )主要解答过程：采用混凝土重力坝设计规范SL3192019附录A.4公式计算鼻坎处平均流速 v2gH00.9519.6（70 35）24.88m/s坎顶水面流速v1.1

7、v 1.1 24.88 27.37 m/s坎顶平均水深h q/v 80/24.88 3.22 m坎顶垂直方向水深 h1 h/cos 3.22/cos350 3.93 m坎顶至河床面高差h2 35 m水舌挑距计算=108.49 m最大冲坑水垫厚度tk 上下水位差 H=70-5=65 m最大冲坑水垫厚度 tk=kq0.5(H)0.25=1.4 乂 800.50X 650.25=35.56 m最大冲坑深t计算t=tk-H1=35.56-5=30.56 ml/t计算L/t=108.49/30.56=3.55可能的错误解以tk代替t: L/t=108.49/35.56=3.058 . 某混凝土实体重力坝

8、河床坝段坝体断面如图所示，下游水位为0。不计扬压力时坝基面总荷载及荷载对坝基面形心距如下 （方向如图所示， 图中尺寸单位以 m计）：W=126780 kN/m ; H=81220kN/m； M=1059771 kNm/m。在坝基面设帷幕和排水孔，排水孔中心线距坝踵10m,按规范规定选取坝基面渗透压力强度系数， 计入扬压力后， 该重力坝坝趾主应力最接近以下选项中的哪一项？（A） 3.40MPa（B） 3.50MPa（ C） 3.65MPa（ D） 3.95MPa答案： （ C ）主要解答过程：1）扬压力图形及扬压力计算：根据规范SL319 2019 表 B.3.1 此情况坝基面排水孔处渗透系数0

9、.25 。坝基面扬压力图形如下：扬压力 U1=10X 88.5/2 X 10=4425 kN/m方向向上Mu1=4425X （85.6/2-10/3）=174640 kNm/m 方向顺时针U2=10X29.5X 10=2950 kN/m方向向上Mu2=2950 X （85.6/2-10/2）=111510 kNm/m方向顺时针U3=75.6X 29.5/2X10=11151 kN/m方向向上Mu3=11151 X （85.6/2-75.6/3-10）=84748 kNm/m 方向顺时针2）计入扬压力后建基面上总荷载计算：W=126780-4425-2950-11151=108254 kN/m方

10、向向下H=81220kN/m方向向下游M=1059771+174640+111510+84748=1430669 kN m/m 方向顺时针3）坝趾应力计算：坝基截面垂直正应力及主应力计算公式见SL319 2019第6.3.3条、附录C。坝趾垂直应力：6 yd=108254/85.6+6X 1430669/85.6A 2=2436 kN/m2 坝趾第一主应力：6 1d=(1+m2) 6 yd-m2(P'-Pdu)=(1+0.72) X 2436-0.72X (0-0)=3629.64kN/m2 =3.63MPa9 .如图，某混凝土拱坝，坝肩山体中存在一连续的垂直向结构面F1 （走向为NW

11、100 ）,并在某一高程存在一水平软弱面 F2,在坝肩上游存在另一垂直 结构面F3, F1、F2结构面的抗剪强度指标为f1=0.75、f2=0.55 （不计凝聚 力）。若拱座开挖方向保持不变，经拱坝试荷载应力计算，某设计工况，作 用于F1、F2、F3、拱座及下游临空面构成的滑移楔形体上的荷载（合力） 为：拱端： 法向力 EHa=867X 108kN（指向山体）剪力EVa=695X 108kN（指向下游）梁底： 垂直力 EG =356X108kN （竖直向下）剪力EVb= 78X108kN（指向下游）另外，楔形体自重： EW =909X108kN（竖直向下）作用于楔形体F1面上的渗透压力EU1=

12、191 x 108kN作用于楔形体F2面上的渗透压力E U2=35 x 108kN若不计其他荷载与影响，那么，采用刚体极限平衡法分析时，该坝肩楔形体的最小稳 定安全系数最接近以下选项中的哪一项？（A）0.80（B）0.90（C）0.95（D） 1.07答案：（A ）主要解答过程：1）、楔形体失1I时将沿F1、F2交线方向滑动， F1、F2面上的剪力也将平行于该交线。2）、坝肩开挖面与F1面的夹角为 a =35°第 5 页-10° =253)、将拱坝坝肩作用于楔形体的力分解为正交于滑移方向和垂直与滑移方向 的两个分力：法向力 N=EHax cosia -(E Va+EVb)s

13、in a=867 X cos 25 -(695+78) X sin25° X108=459.08X108 kN切向力 Q=EHaX sin a +(E Va+EVb)cos a=867 X sin 25 +(695+78) Xcos25° X108=1066.99 108 kN4)、全部垂直力W=EW+EG=(356+909) X108=1265 108 kN5)、考虑极限平衡条件，设破坏面F1、F2上各作用的法向力为R1、R2,切向 力为S1、S2,渗透压力为U1、U2,则：R1+U1=N ,即 R1=N-U1R2+U2=W ,即 R2=W-U2S1+S2=QS1=f1X

14、 R1/k=f1(N-U1)/kS2=f2X R2/k=f2(W-U2)/k6)、所以，安全系数：K= f1(N-U1)+ f2(W-U2)/Q=0.75 X (459.08-191)+0.55X (1265-35)/1066.99=0.821013.规划在某山区建一座2亿m3库容的水库，拦河坝修建在流向自北向南 转向正东方向的河谷弯道上，凸岸山坡坡度 45。，覆盖层厚20m,岩性为千 枚岩，岩层走向北西350°,倾向南东，倾角70 o施工期修一个北西向明流 型式的导流洞，洞径8.0m,宣泄5年一遇洪水1200m3/s,后期改建为龙抬头 式泄洪洞，并在其左侧建一输水隧洞。10 .为满

15、足洞线布置要求，下列选项中哪一项是正确的？(A)进口段走向北西330°,转角30°,转弯半径60m,出口段为北东180°(B)进口段走向北西270°,转角30°,转弯半径60m,出口段为北东120°(C)进口段走向北西285°,转角25°,转弯半径35m,出口段为北东130°(D)进口段走向北西270°,转角45°,转弯半径60m,出口段为北东135°答案：(B )主要解答过程：水工隧洞设计规范(SL279-2019) 3.1.4, 3.1.12条和水利水电工程专业 案例(水

16、工结构与工程地质篇)P249 (四)(4)本题为概念判断题，利用河道由南北转向东西流向的凸岸布置拦河坝，有利 于隧洞的布置，但要满足规范3.1.4条中洞线与岩层构造断裂面及主要软弱带 走向有较大交角，千枚岩为层间结合疏松陡倾角薄层岩。交角不宜小于45度；低流速无压洞满足转角小于60度，转弯半径不小于5倍洞径。(A)洞线与岩层交角为20度不满足不小北台加”于45度。(B )洞线与岩层交角80度满足不小于45 度。弯道转角30度小于60度，半径60米满足大 于5倍洞径40米要求。(C )出口洞线与岩层走向交角40度不满 足大于45度要求转弯半径35米不满足大 于等于5倍洞径要求40米。(D)进口洞

17、线、转角及转弯半径均满足r要求，但出口洞线与岩层交角35度，不满 足不宜小于45度要求。11 .输水洞从泄洪洞左侧开挖通过时，泄洪洞龙抬头段已开挖完毕，关于洞第7页间最小岩体厚度，下列哪一选项是正确的？（D为开挖洞径）（A） 1.5D（B） 2.0D（ C） 2.5D（ D） 3.0D答案： （ B ）主要解答过程：水工隧洞设计规范（SL279-2019） 3.1.8水利水电工程专业案例（水工结构与工程地质篇）P250 （四）（8）相邻两隧洞间岩体的厚度不宜小于2.0倍开挖洞径（或洞宽） ，泄洪洞内导流洞龙抬头型式已形成，输水洞后施工，岩体厚度以开挖的洞径确定。12. 当高水位运行时，输水洞为

18、有压洞，最大内水压力 0.40MPa, 要满足山体最小覆盖厚度要求，下列选项中哪些选项是正确的？（其经验系数K取1.1,岩体重度25kN/m3,水重度取10kN/m3）（ A ） 40m（ B） 45m（ C） 50m（ D） 35m答案： （ B C ）主要解答过程：水工隧洞设计规范（SL279-2019） 3.1.7-2， 水利水电工程专业案例 （水工结构与工程地质篇）P250 （四）（7）有压隧洞洞身的垂直和侧向覆盖厚度（不包括覆盖层）当围岩较完整无不利结构面，采用混凝土衬砌时，可按不小于0.4倍内水压力水头控制，有山谷边坡影响，按式（3.1.7）判断：vrDCos九Ky wH丫岩体重度

19、KN/m3 ; 丫便<的重度KN/m3 ;D 最小岩体覆盖厚度m；K 经验系数：a心间倾角水利规范a >4度时取45度，水电规范a >6度时取60度；明确取 : K=1.1D > K T w H/ T rCos45,D > 1.1*10*40/25* Cos45, D > 24.9m岩体覆盖厚度再加上山坡岩体上覆盖层厚 20米，近似为45m,答B,C为正确。13.假设导流洞为7mx9m （宽>S）的矩形断面，平均底高程为 830m,工程后期将导流洞改建为泄洪洞（水库最高蓄水位890m）,采用混凝土封堵，下列选项中哪一个选项满足规范对封堵体设计的要求？（

20、A）封堵体长度为3.7m,顶部回填灌浆，接触灌浆，封堵体周边岩体进行固 结灌浆（B）封堵体长度为3.0m,顶部回填灌接触灌浆，封堵体周边岩体进行固 结灌浆（C）封堵体长度为4.5m,顶部回填灌浆，封堵体周边岩体进行固结灌浆（D）封堵体长度为5.5m,接触灌浆，封堵体周边岩体进行固结灌浆答案： （ A ）主要解答过程：水工隧洞设计规范（SL279-2019） 6.8.3, 6.8.5, 及9.1.9。 水利水电工程专业案例（水工结构与工程地质篇）P272 （四）（50）及P274六、（一）（3）按6.8.3条（6.8.3）公式L=P/ p 计算封堵体长度P 封堵体迎水面承受总水压力， MN ；r

21、 容许剪应力取0.20.3MPa；A 封堵体剪切面周长， m。89m-830m-4.5m=55.5mP=0.555MN/m2X 7mx 9m=34.97MNA=7+9 >2=32mL=34.97MN/32mx（0.2-0.3）MN/m2 =5.46m3.64mA, C, D封堵长度均满足规范要求。（ A ） ， （ C） ， （ D ） 选项的封堵长度均满足规范要求， 相当于2.53的安全系数。按规范6.8.5条（强制性条文），封堵体必须进行回填灌浆，并按9.1节规定的内容进行， 不仅顶部进行回填灌浆， 还应注意封堵体与原衬砌砼间， 由于砼干缩等各种原因造成的缝隙， 因此对周围进行接触灌

22、浆， 由于围岩为千枚岩岩体，节理构造密集，封堵蓄水后，在50多米水头作用下，导流洞衬砌与岩体间的缝隙， （而这些缝隙在导流期间显不出问题） ， 会产生并增加缝隙渗漏量， 进而导致围岩渗透破坏， 造成封堵承载力下降。 为保证封堵体正常工作第 11 页和安全，应对围岩进行固结灌浆；(A)方案是最可靠安全的封堵方案。1415.某泄洪闸共10孔，每孔净宽10m,闸底板高程为-6.0m。正常蓄水位 为1.5m,设计流量为2500 m3/s,相应闸上、闸下水位分别为2.0m和1.7m, 闸前行进流速为1.2m/s。14.当流量系数为0.385时，侧收缩系数为0.95,下 面哪一选项最接近计算的过流量值?(

23、A) 1600m3/s(B) 2400m3/s(C) 3200m3/s(D) 3600m3/s答案：(B )主要解答过程：过流能力计算公式hs=7.7由hs/h0=7.7/8.07=0.95查规范得宽顶堰的淹没系数n =0.66,总过流宽度B=100m将m、e、 n、B、H0代入公式Q 0.385 0.95 0.66 100 . 2g 8.071.5 =2452m3/s15.当计算的风浪高为0.8m时，下面哪一选项最接近计算的闸顶高程？(A) 2.0m(B) 2.8m(C) 3.0m(D) 3.8m答案：(C )主要解答过程：由设计过闸流量2500 m3/s,查得水闸工程为II等2级建筑物由闸

24、的级别查规范表4.2.4得正常蓄水为条件下安全超高为0.5m,泄水设计洪 水位安全超高为1.0m。计算蓄水位时闸顶高程为正常蓄水位+风浪计算高度+蓄水位安全超高，计算 结果值为2.8m,计算过设计洪水时，闸顶高程为上游设计洪水位+相应的安第11页全超高，计算结果值为 3.0m以上两者取高值，确定闸顶高程为 3.0m。16 . 有一河口防潮闸，其功能是泄洪、排涝、挡潮并防止海潮带沙淤积闸上游河道。 该闸设计泄洪流量4640m3 /s， 相应上游水位3.0m， 下游水位 2.75m；校核行洪流量5800 m3 Is,相应闸上水位3.50m,闸下水位3.20m；闸上正常 蓄水位为2.0m,相应闸下游

25、水位-2.0m；闸下正常防潮位为3.8m,对应闸上 蓄水位为-2.0m。下列哪一选项是防潮闸抗滑稳定的控制工况？（ A ）校核泄洪工况（ B ）正常蓄水工况（C）正常挡潮工况（D）设计泄洪工况答案： （ C ）主要解答过程：.防潮闸过设计或过校核洪水时，过闸水头差较小，分别为0.25m和0.30m,不是 抗滑稳定控制工况， 比较正常蓄水和正常挡潮工况， 挡潮水头差大， 为抗滑 稳定控制工况。1718.某水闸建在岩基上，共8孔，每孔净宽10m,两孔一联浮筏式，每联 底宽25m,闸室顺水流长20m,闸前钢筋混凝土铺盖长10m,厚1.0m,止水 设在板厚中间。闸室底板顶高程0.00m,厚2.0m,上

26、游水位10.0m,下游水位2.0m。17 .渗透压力按直线分布法计算，闸底板-2.0m高程以上每联闸室垂直荷载总重115000kN,不计风浪、泥沙压力，下列哪个选项最接近单联闸底板的总垂直力值?(A) 85500kN(C) 72500kN答案：(B )主要解答过程：1点的渗透压力为80KN80 212点的渗透压力=3180 203点的渗透压力=31(B) 82500kN(D) 65500kN54.19 54.2KN51.61 51.6KN4点的渗透压力为0已知作用在闸底板20m高程以上的垂直荷载为115000KN,首先用直线分布法计算作用在底板上的垂直向上的力：120 51.61 25 129

27、03渗透压力=2KN浮托力=40 20 25 20000 KN合计上7?力为32903 KN12 G = 115000-3290” 82097 KN第17页(B) 12250kN(D) 14250kNh=止水带止水带下的水压力 H0= 54.20-T h=54.2-10X 0.5=49.2 KN(1)上游止水以上水压力 Hi12H110 10.525 13781.3 KN2(2)上游止水以下水压力H21H2 (49.2 54.2) 0.5 25 (54.2 51.6)2646.25 1322.5 1968.75 KN1 1.0-25 KN 218 .下列哪个选项最接近单联闸室总水平推力值?(A

28、) 13750kN(C) 13670kN 答案：(A ) 主要解答过程：(3)下游向上游的水压力1 2Hi 10 425 2000 KN212 H = 13781.3+1968.75-2000= 13750.1KN1920. 2019年年底竣工的某河床式电站位于多沙河流上，总装机容量 450MW。电站坝段坝高42m,坝基底宽75m,建基面高程860m,上游设计 洪水位896.5m,下游设计洪水位865.0m,坝前淤沙高程866.0m,清水重度 10kN/m3,淤沙饱和重度22kN/m3,内摩擦角10度。灌浆帷幕和主排水孔设 在坝体上游灌浆排水廊道内， 帷幕中心线在建基面处距上游坝踵5.0m，

29、主排水孔距帷幕中心线2.0m。19. 本工程坝基为中等透水的奥陶纪灰岩，裂隙发育，有多层泥化夹层，下部有一层厚约58m的泥质白云岩、页岩互层构成的相对隔水层。当坝基帷 幕采用两排孔时， 其中一排孔进入相对隔水层 3.0m， 满足设计深度要求。 另 一排帷幕孔孔深取设计深度的 1/2 ，满足规范规定要求，下列选项中哪一项 是这一规定的主要依据？（ A ）基岩透水率沿深度减小（ B ）节省工程量（C）渗透比降降低（D）减小钻孔施工难度答案： （ C ）主要解答过程：20. 本工程副厂房位于中等坚实的土基上，建基面为水平面，根据地基勘察资料， 选定地基土的允许承载力为 0.3Mpa。 经计算，基本组合时，副厂房基底最小应力为0.17MPa,副厂房基底最大应力不超过下列选项中的哪一项？B） 0.34MPaD） 0.30MPa（A） 0.36MPa（ C） 0.32MPa答案： （ B ）主要解答过程：21. 某电站厂房尾水管简图见图（a） ， 其中垂直水流向尾水管A-A 横剖面见图（ b） 。若 A-A 剖面处顶板的外荷载为400kN/m ，基础扬压力图形见图（a） ，混凝土重度以25kN/m3计，则A-A剖面上总的不平衡剪力最接近以下选项中的哪一项？（A） 980kN（B） 950kN（ C） 930kN（ D） 90