水工建筑物作业答案

本文格式为Word版，下载可任意编辑——水工建筑物作业答案《水工建筑物》课程测验作业

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一．平日作业（一）绪论

1、我国的水资源丰富吗？开发程度如何？解决能源问题是否应优先开发水电？为什么？

我国水资源总量丰富，但人均拥有量少，所以应选不丰富。我国水资源开发利用程度接近25%，从全国而言，不完全一样，浮现“北高南低〞，南方特别是西南，水资源丰富而利用量少，利用程度低，而北方特别是西北干旱地区和华北地区利用程度高。

解决能源问题应优先开发水电，由于水能在可再生能源中是开发技术最成熟，开发经验最丰富，发电成本最经济。

2、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？

水利枢纽是修建在同一河段或地点，共同完成以防治水灾、开发利用水资源为目标的不同类型水工建筑物的综合体。

水工建筑物是控制和调理水流，防治水害，开发利用水资源的建筑物。

水工建筑物特点：工作条件的繁杂性、设计选型的独特性、施工建造的艰辛性、失事后果的严重性。

3、水工建筑物有哪几类？各自功用是什么？

挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如拦河坝、

拦河闸。

泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、隧洞。

输水建筑物：为浇灌、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。如：引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸等。

取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸等。整治建筑物、专门建筑物。

整治建筑物（改善河道水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道和保护河岸）。

专门性水工建筑物（为水利工程种某些特定的单项任务而设置的建筑物）。

4、河川上建造水利枢纽后对环境影响如何？利弊如何？人们应如何对待？

河流中筑坝建库后上下游水文状态将发生变化。上游水库水深加大，流速降低，河流带入水库的泥沙会淤积下来，逐渐减少水库库容，这实际上最终决定水库的寿命。较自然河流大大增加了的水库面积与容积可以养鱼，对渔业有利，但坝对原河鱼的回游成为障碍，任何过鱼设施也难以维持原状，某些鱼类品种因此消失了。水库调蓄的水量增加农作物浇灌的机遇；但水温可能不如原来状况更适应作物生长。此外，库水化学成分的改变，营养物质浓集导致水的异味或缺氧等，也会对生物带来影响。

人们应当充分考虑生态等因素及影响，合理开发河流。

5、水利枢纽、水工建筑物为何要分等分级？分等分级的依据是什么？

水利工程的作用是防洪除害与兴利，根据不同的要求棌用不同的标准，才能达到既经济，又高效的目的。

分等分级依据工程规模、效益以及在国民经济中的重要性来划分等级，依据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。

（二）重力坝

1、重力坝的工作原理和工作特点是什么？

重力坝的工作原理是在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求；同是也依靠坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度的要求。

特点：重力坝筑坝材料的抗冲能力强；重力坝结构简单，施工技术比较简单把握，有利于机械化施工，断面尺寸大，材料强度高、耐久性好，安全性较高；对地形地质条件适应性较好；坝体与地基接触面积大，受扬压力的影响也大；重力坝剖面尺寸较大，坝体内部的压应力一般不大，因此材料的强度不能充分发挥；坝体体积大，水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，散热条件差，分部浇筑，简单形成裂缝。

2、重力坝剖面比较宽厚的原因是什么？为什么说重力坝的材料强度不能得到充分利用？

依靠坝身自重在坝基面上产生摩阻力来抗争水平水压力以达到稳定的要求并在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度的要求。

重力坝剖面尺寸较大，坝体内部的压应力一般不大，因此材料的强度不能充分发挥。

3、作用在重力坝上的荷载有哪些？其计算方法如何？为什么要进行荷载组合？设计重力坝时需考虑哪几种荷载组合？

作用于重力坝上的荷载有坝体自重、上下游坝面上的水压力、扬压力、浪压力或冰压力、泥沙压力以及地震荷载等。

在进行重力坝的设计时，应当把各种荷载根据它们同时出现的机率，合理地组合成不同的设计状况，根据组合出现的概率大小，用不同的安全系数进行核算，以合理解决安全和经济的矛盾。

基本组合、长期组合、短期组合、偶然组合。

4、重力坝失稳破坏形式是什么？稳定验算有哪些公式？它们主要区别在哪里？提高重力坝稳定性的工程措施有哪些？

两种破坏类型：一种是坝体沿抗剪能力不足的薄弱层面产生滑动，包括沿坝与基岩接触面的滑动以及沿坝基岩体内连续柔弱结构面产生的深层滑动；另一种是在荷载作用下，上游坝踵以下岩体受拉产生倾斜裂缝以及下游坝趾岩体受压发生压碎区而引起倾倒滑移破坏。稳定验算公式：单一安全系数法、极限状态分析法（1）抗剪强度公式

Ks=f(∑W-U)/∑P（2）抗剪断公式

Ks’=[f’(∑W-U)+c’A]/∑P

公式主要区别：①当整个可能滑动面基本上都由柔弱结构面构成时，宜用抗剪强度公式计算，Ks值用1.05~1.3；②可能滑动面仅一部分通过柔弱结构面，其余部分切穿岩体或混凝土，有条件提供一定抗滑力的抗力体时，应采用抗剪断公式核算，Ks’>2.3~3.0。

工程措施有：将坝的迎水面做成倾斜或折坡行，利用坝面上的水重来增加坝体的抗滑稳定；将坝基面开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力提高稳定性；利用地形地质特点，在坝踵或坝趾设置深入基岩的齿墙，用以增加抗力提高稳定性；采用有效的防渗排水或抽水措施，降低扬压力；利用预加应力提高抗滑稳定性

5、重力坝应力分析的目的是什么？目前应力分析的方法有哪几种？材料力学的基本假定是什么？如何应用材料力学法计算坝体的边缘应力和内部应力？

目的：检查坝体和坝基在计算状况下能否满足强度的要求，并根据应力分布状况进行坝体混凝土标号的分区；研究坝体某些部位的局部应力集中和某些特别结构的应力状态，以便采取加强措施。

理论计算和模型试验两大类，理论计算又分为材料力学法和弹性理论法等。

双曲拱坝，变外半径等中心角，变外半径变圆心。特点：拱坝应力条件较好，梁呈弯曲形状，兼有拱的作用，更经济，但有倒悬出现，设计及施工较繁杂。

适用：对于底部狭窄的“V〞字形河谷可考虑采用单曲拱坝；对“V〞、“U〞型河谷都适用双曲拱坝。

5、双曲拱坝的倒悬是怎样形成的？如何处理拱坝过大的倒悬度？因上下层拱圈半径或中心角的变化，简单形成上层坝面突出下层坝面，即产生倒悬，以两岸最为明显。

使靠近河岸坝段上游面维持直立，而河床中部坝段俯向下游；使河床中部坝段直立，而河岸坝段向上游倒悬，此时在上游侧加设临时的混凝土支撑或通过开挖做成基础支持；协调前两种方案，使河床坝段稍俯向下游，河岸坝段稍向上游倒悬。

（四）土石坝

1、设计和建造土石坝的基本要求有哪些？

坝体和坝基在施工期及各种运行条件下都应当是稳定的；不允许坝顶过流；根据上堵下排的原则，确定合理的防渗体形式，加强坝体与坝基、岸坡与其他建筑物连接处的防渗效果，布置有效的排水及反滤设施，避免大坝发生渗透破坏；对坝顶和边坡采取适当的防护措施；进行大坝安全监控系统设计，布置观测设备，监控大坝安全运行。

2、土石坝有哪些基本类型？各自的优缺点及适用的场合如何？

按施工方法可分为碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破坝、水力冲填坝和水中倒土坝。

碾压式混凝土坝按坝体横截面的防渗材料及其结构可分为均质坝、分区坝、人工防渗材料坝。

均质坝：结构简单，施工便利，当坝址附近有适合的土料且坝高不大时可优先采用，防渗性好；抗剪强度低，且施工碾压困难，在多雨地区受含水量影响更难落实，因而高坝中一般不采用。

分区坝：心墙与坝体同步上升，施工难度大，心墙料与坝壳料固结速度不同，心墙内易产生拱效应而形成裂缝；斜墙相互干扰少，但抗震性能和适应不均匀沉陷的能力均不如心墙；斜心墙坝可不同程度战胜心墙坝和斜墙坝的缺点。

人工防渗材料坝：坝坡设计较陡，土石工程量减少，工程造价低，施工便利工期短，受气候因素影响小。

抛填式堆石坝：堆石体孔隙率大，承受水压力后变形量大，石块尖角简单被压裂或减裂，抗剪强度较低，目前已很少采用。

水力充填坝：不需运输机械和碾压机械，功能高，成本低，缺点是土料的干容重较小，抗剪强度较低，需要平缓的坝坡，坝体土方量较大。

水中倒土坝：不需要专门的重型碾压设备，但由于坝体填土干容重低，孔隙水压力大，抗剪强度小，故坝坡平缓，工程量大。

定向爆破坝：适用于河谷陡峻、山体厚实、岩性简单交通运输条件极为不便的地区。

3、影响土石坝坝坡的因素有哪些？如何影响？土石坝剖面如何拟定？

上游坝坡长期处于饱和状态，加之水库水位有可能快速下降。使其处于不稳定地位。土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性控制。粘性土料的稳定坝坡为一曲面，由粉土，砂，轻壤土修建的均质坝，透水性大，为保持渗流稳定性，放缓坡度当坝基或坝体土料沿坝轴线分布不一致时，让坝坡换面变化。

根据坝高，坝的等级，坝型，筑坝材料特性，坝基状况以及施工，运行条件等参照工程的实践经验初步拟定。然后通过渗流和稳定的分析检验，最终拟定合理剖面形状。

4、如何根据土石坝的工作特点和土石料的性质来进行坝各部位的土料设计？

坝壳对土石料要求：（1）填筑坝壳的土石料，应具有较好的透水性，以减少坝体内孔隙压力和渗透力⑵具有较高的抗剪强度，以减少坝体工程量。⑶具有一定的抗渗稳定性，不易发生管涌，土石料级配要求好，不均匀系数宜大些。⑷应具有较好的抗震稳定性，不易遇震发生液化。坝壳材料采用石渣料。

防渗体对土石料的要求：⑴应具有一定的不透水性，要求渗透系数K下游有水和石料丰富的状况；贴坡排水，不能降低浸润线，但能提高坝坡的抗渗稳定性和抗冲刷能力。结构简单，便于维修；褥垫排水，能有效降低坝体浸润线，但对增加下游坝坡的稳定性不明显，常用于下游水位较低或无水的状况；综合式排水，兼有各种排水形式的优点。

11、为什么上下游坝面要设置护坡？护坡的型式有哪些？各自的优缺点及适用场合如何？

设置护坡的目的是为了保护上游坝坡免受波浪淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂泊物等的危害作用及下游坝坡免遭雨水冲刷、冻胀干裂等主要因素的破坏作用。

混凝土护坡：在边坡坡脚可能遭遇猛烈洪水冲刷的陡坡段；草皮护坡：在风沙坡地，应先设沙障，固定流沙，再播种草籽；干砌石护坡：坡面较缓(1.0：2.5～1.0：3.0)、受水流冲刷较轻的坡面，采用单层干砌块石护坡或双层干砌块石护坡；浆砌石护坡：坡度在1：1～1：2之间，或坡面位于沟岸、河岸，下部可能遭遇水流冲刷，且洪水冲击力强的防护地段，宜采用浆砌石护坡。

12、砂砾石地基处理有哪些工程措施？各种措施的设计要求是什么？

砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通过采取“上堵〞、“下排〞相结合的措施，达到控制地基渗流的目的。

13、土石坝产生裂缝的原因是什么？裂缝的形式有哪些？如何防止？

变形裂缝，主要由不均匀沉降引起。

干缩或冻融裂缝，干缩缝是由于土体表面失去水分而产生的，冻融裂缝是在土体冻结后，气温再骤降，表层土发生收缩，受到内部未降温土体的约束，在表层发生裂缝。

水力劈裂缝是在孔隙水压力作用下，土体局部有效应力减小至零时，拉伸破坏所形成的裂缝。

滑坡裂缝，滑坡引起的。

防止措施：设计方面：选择适合的地形和有利的地质条件并进行必要的处理；合理设计土石坝的剖面和细部；选择适合的土料和采用合理的参数。施工方面：严格控制土料的颗粒组成、含水量和密实度，精心碎土和落实；心墙待下部坝体的沉降大部完成时再填筑上部，控制土石坝的填筑速率以适应地基强度的增长速率；坝体各部分填筑顺序考虑沉陷影响；保护坝面，保证防渗体的整体性；坝内刚性建筑周边的填土严加落实涵管下游尾部应做好排渗体和反滤层，防止渗透变形；土石坝合龙段要加强碾压和防渗排水措施。

（五）溢洪道

1、水利枢纽在什么状况下须设置河岸溢洪道？在坝型、地形及其他技术经济原因有限制要求的状况。2、河岸溢洪道有哪些型式？各自的特点和适用条件如何？在布置和运用上分为正常溢洪道和十分溢洪道。

正常溢洪道一般以堰流方式泄水，有较大的超泄能力。按流态可分为正槽泄洪道、侧槽泄洪道、井式泄洪道、虹吸泄洪道。

广泛用于拦河坝为土石坝的大中小型水利枢纽。坝型采用薄拱坝或轻型支墩坝的水利枢纽，当泄洪水头较高或流量较大时，也要布置河岸溢洪道。坝身适合布置溢流段的长度尚难满足泄洪要求；为布置水电站厂房于坝后，不适于同时布置坝身溢流；坝外布置溢洪道技术经济条件更为有利，如河岸在地形上有高程恰当的适于修建溢洪道的自然垭口，地基上又为抗冲性能好的岩基。

十分溢洪道用于宣泄超过设计标准的洪水，分为自溃式和爆破引溃式。

3、溢洪道的控制堰有哪些可供选择的型式和布置方式？你对其不同的泄流特征有何认识？堰顶是否设闸门的利弊如何？

河岸溢洪道的布置及形式选择：受地形条件、地质条件、水力条件、枢纽布置要求等因素。正槽溢洪道：当溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线垂直，即过堰水流与泄槽轴线方向一致。侧槽溢洪道：溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行，即过堰水流与泄槽轴线方向接近正交。由溢洪堰、侧槽、泄槽、消能设施和出水渠等部分组成。

4、高水头河岸溢洪道的泄槽上可能有哪些水流问题要解决？他们与泄槽的体形布置有何关系？

掺气不充分，产生负压、空蚀。

主要是由于下泄槽段为陡坡段，简单出现不同程度的水翘。5、什么叫十分溢洪道？其设置方式有哪些？各有何特点？如何选用？

十分溢洪道是当遭遇十分洪水，为确保大坝安全方才启用的泄水

建筑物。

十分溢洪道一般分为漫流式、自溃式和爆破引溃式。（六）水工隧洞

1、水工地下洞室有哪些功用？其工作条件有何特点？特点：围岩应力重新分布；有压隧洞若衬砌漏水，将形成附加的渗透压力，构成岩体失稳的因素，无压隧洞的自掺气现象要求设置有足够供气能力的通气设备，否则封闭断面下的洞身见难以维持稳定无压流态；按方量计的工程量不一定很大，但工期往往很长

功能：泄水、引水、输水、放空、排沙、导流等

2、按流态分深式泄水隧洞有哪两种基本类型？工作闸门应如何布置？如何保证洞内流态的稳定和防止明满流交替现象发生？

无压和有压。设通气孔和平压管。

3、水工地下洞室的进口形式有哪些？他们各自的优缺点和适用场合？

深孔进口有竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式、组合式等。竖井式进口适用于河岸岩石稳固、竖井开挖不致坍塌的状况。优点是结构简单，不受水库风浪和结冰的影响，抗震及稳定性好，当地形地质条件适合时造价也不高，缺点是竖井前的一段隧洞检修不便塔式进口，进口处岸坡覆盖层较厚或岩石破碎。封闭式塔可在任何水库水位下检修闸门，还可在不同高程设进水口以适应库水位变化，运

行可靠但造价较贵。框架式塔结构较轻，造价较省，但只有在低水位时才能检修。塔身受风浪、结冰、地震的影响较大，稳定性相对较差岸塔式进口，进口处岩石稳固，可开挖成近于直立的陡坡时适用此种形式。其优点是稳定性较塔式好，造价也较经济。

斜坡式进口，优点是结构简单，施工便利，稳定性好，造价也低；缺点是斜坡过缓则闸门面积要加大，关门不易靠自重下降，可能要另加关门力。一般用于中小型工程或进口只设检修闸门。

4、泄水隧洞进口段设置的通气孔、平压管有何功用？

通气孔：用于检修期间关闭闸门开启工作闸门放水时向水内补气，检修完毕排气。

平压管：减小启门力，将库水引至检修闸门下游侧泄水孔内，以平衡前部分水压力。

5、水工隧洞横段面形态有哪些？各适用场合？

有压隧洞一般都用圆形断面，当岩石坚硬且内水压力不大时也可用非圆性断面。

无压隧洞多采用圆拱直墙形断面，适于承受垂直山岩压力。岩石条件差时可做成马蹄形断面。岩石条件差并由较大外水压时也可采用圆形断面。采用挖掘机开挖施工时则必需采用圆形断面

6、水工地下洞室衬砌的功用是什么？有哪些衬砌形式？衬砌是否要分缝？如何分缝？

功用：保证围岩稳定，承受山岩压力、内水压力及其他荷载；防止隧洞漏水；保护围岩免受破坏；改善水流条件。

形式：抹平衬砌、单层衬砌、组合式衬砌、预应力衬砌。

混凝土及钢筋混凝土整体式衬砌施工中要分段分块浇筑，必需设置横向和纵向工作缝。在隧洞沿线衬砌结构变化处及地质条件变化处，特别是通过断层破碎带时，为防止水平位移和不均匀沉陷造成的衬砌破碎，常需设置永久的横向伸缩缝。

7、水工地下洞室衬砌的荷载与受力状况如何？荷载怎样组合？水工隧洞的荷载组合基本荷载与特别荷载１）正常运用状况围岩压力+衬砌自重+设计洪水时的内、外水压力２）施工、检修状况围岩压力+衬砌自重+可能最大的外水压力３）十分运用状况围岩压力+衬砌自重+校核洪水时的内、外水压力。

衬砌上的荷载计算１、围岩压力：垂直围岩压力；侧向围岩压力；底部上挤力。

（七）水闸

1、试述水闸的类型、组成部分及其作用

按其承受的主要任务分，进水闸、拦河闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸、分洪闸、冲沙闸，还有排冰闸、排污闸。按闸室结构分，开敞式、胸墙式和封闭式。水闸由上游连接段、闸室和下游连接段组成。

2、试述水闸的工作特点及防止发生波状水跃和折冲水流的措施？当水闸挡水时，上下游水位差造成较大的水平水压力，是水闸有可能产生向下游一侧的滑动；同时，在上下游水位差的作用下，闸基及两岸均产生渗流，渗流将对水闸底部施加向上的渗透压力，减小水闸的

有效重量，从而降低了水闸的抗滑稳定性。当水闸开闸泄水时过闸水流流速大，可能会严重冲刷下游河床及两岸，甚至冲刷地基导致失事。软地基上建闸肯产生较大沉陷，影响水闸正常使用

“水闸必需有足够的重量以维持自身的稳定，降低渗流带来的影响。采取有效的消能放冲措施。降低地基沉陷产生的影响。选择适合的坝址〞。

3、闸孔形式有哪些？各有什么特点？为什么平底堰流孔口被广泛采用？

4、如何决定闸底板高程？

5、为什么闸下水流一般采用底流水跃的连接方式？消能防冲设计的控制条件如何确定？

一方面要尽可能消除水流的动能，消除波状水跃，并促使水流横向扩散，防止产生折冲水流；另一方面要保护河床和河岸，防止剩余动能引起的冲刷。

弗劳德数Fr较小，易产生波状水跃；进口流态不对称时会产生折冲水流。

6、粘土和砂沙土地基上水闸防渗布置所要解决的主要矛盾和防渗布置方式有何不同？不同的防渗布置对水闸的抗滑稳定及地基渗透稳定有何影响？

黏性土地基，防渗措施一般常用铺盖，排水设施一般布置在闸室下游护坦的下面，也可布置在闸室底板下面。由于土壤颗粒之间具有凝聚力，不易产生管涌，但土壤与闸底板之间的摩擦系数小，不利于闸室稳定。

砂性土地基，采用铺盖和板桩相结合，排水设备布置在闸底板之后的护坦下。由于土壤与底板之间的摩擦系数较大，对闸室抗滑稳定有利，土壤颗粒之间无黏聚力，简单产生管涌

7、试述改进阻力系数法计算闸基渗流的基本原理？

把闸基渗流区域按可能的等水头线划分为几个典型流段，根据渗透连续性原理，流经各流段的渗流量相等，各段水头损失与其阻力系数成正比，各段水头损失之和等于上下游水头差

8、闸室稳定计算包括哪些内容？如何进行闸室稳定计算？提高闸室抗滑稳定性的措施有哪些？

平均基地压力小于地基允许压力。

可采取增加上部结构重量、加长或者加厚底板、增设阻滑板、增设抗滑桩或预应力锚固等措施来提高闸室抗滑能力；对于挡土墙抗滑不稳定的，可采取墙后增设排水设施、墙后换填摩擦角较大、重度较小的回填料，或者降低墙后填土高程等措施，减小墙后土压力；或者在底板下增设阻滑桩、墙后增设锚杆等措施加强挡土墙抗滑能力。

9、计算闸墩应力应考虑哪些状况？如何计算？特别状况和一般状况。

10、整体式平底板的强度计算有哪些方法？试述计算假定及计算

要点？

极限形式，假定形式，组合形式。（八）渠系建筑物

1.渠系建筑物的种类有哪些？

渠首，调理及配水建筑物，交织建筑物，落差建筑物，泄水建筑物，冲沙及沉沙建筑物，量水建筑物。

2.渡槽的水面衔接如何计算？

在渡槽的进出口需要设置渐变段，渐变段长度分别采用进出口渠首水深的4倍和6倍。

3.渡槽是如何分类的？梁式渡槽和拱式渡槽。

4.影响拱式渡槽的纵向和横向稳定的因素分别有哪些？跨度距离，建筑材料，截面形式。5．拱式渡槽的拱轴线是如何确定的？由槽底、槽身、护坡向上依次确定。6．论述倒虹的组成。进口段、管身、出口段。7．论述跌水的组成。

进口连接段、跌水口、跌水墙、消力池、出口连接段。

二、测验作业一

（一）填空题

1、水工建筑物根据其作用可分为：挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物、输水建筑物、整治建筑物和专门建筑物6类。2、水工建筑物上的作用有：重力、水作用、扬压力、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度、土及泥沙作用、地震作用等。3、水工建筑物设计的两类极限设计状态为：正常使用极限状态和(承载能力极限状态。

4、重力坝是其基本剖面是直角三角形，整个坝体是由若干坝段组成。5、重力坝沿水平坝底面的抗滑稳定计算公式有抗剪强度公式（纯摩）和抗剪断强度公式（剪摩公式）。

6、一般状况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面。7、为提高岩基上重力坝的坝基整体强度采用固结灌浆，而为了坝基防渗采取帷幕灌浆。

8、根据工程经验当河谷的宽高比在1.5～3.0范围时，适合修建拱坝。

9、水荷载和温升荷载组合对坝体受力有利，而对坝肩稳定不利。10、土石坝的边坡和坝基稳定是大坝安全的基本保证。11、碾压式土石坝下游坝坡沿高程每隔10-30m设置一条马道，其宽度不小于1.5~2.0m,用于拦截雨水，防止冲刷坝面，同时也兼作交通、检修、观测之用。

12、当坝前水深大于半波长，即Ｈ>Ｌ／２时，波浪运动不受库底的约

束，这样条件下的波浪称为深水波。

13、土坝排水体的基本型式有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。

14、渗流会对土石坝带来____管涌_____、_____流土____和影响_接触___冲刷、接触流土______三类问题。

15、用拱梁法进行拱坝应力分析时，对水平荷载的拱梁分载是基于梁和拱的___交点变位一致___条件。（二）简答题

1、请简要表达拱坝的结构特点与受力特点？

答：受力特点：坝体结构是由水平的拱圈和竖向的悬臂梁共同组成。拱坝所承受的水平荷载一部分通过水平拱的作用传给两岸的基岩，另一部分通过竖向的悬臂梁的作用传到坝底基岩。

结构特点：拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝的某一部分发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用将会自行调整，使坝体应力重新分派。2、土坝为什么要进行渗流计算？

答：土坝（土石坝）的渗流计算是为了确定经济可靠地坝型、合理的结构尺寸以及适合的防渗排水设施，特别是后一条，是水工设计的依据

3、重力坝坝体材料分哪几个区？对材料有什么要求？

答：混凝土重力坝坝体各部位的工作条件及受力条件不同，对混凝土材料性能指标的要求也不同。为了满足坝体各部位的不同要求，节省

水泥用量及工程费用，把安全与经济统一起来，寻常将坝体混凝土按不同工作条件进行分区，选用不同的强度等级和性能指标。一般分为，下面6个区：Ⅰ区一上、下游水位以上坝体表层混凝土，其特点是受大气影响；Ⅱ区一上、下游水位变化区坝体表层混凝土，即受水的作用也受大气影响；Ⅲ区一上、下游最低水位以下坝体表层混凝土；Ⅳ区一坝体基础混凝土；Ⅴ区一坝体内部混凝土；Ⅵ区一抗冲刷部位的混凝土如溢流面、泄水孔、导墙和闸墩等)4、土坝的坝坡稳定分析要分析哪些工况？

答：施工期、稳定渗流期、水库水位下降期、地震作用时5、选定坝址要考虑那些状况？答：简单说来：

1、首先要了解地形、地质条件。

地形：河谷狭窄的适合建拱坝，河床宽的适合建重力坝和土石坝。地质：覆盖层浅，适合混凝土坝；覆盖层深，适合土石坝。地质条件基本要求：没有大的地质构造，整体稳定；对于拱坝，要求坝肩坝基岩石条件较好。2、综合考虑。

交通条件：有没有适合的地形、足够的条件可以运输建坝物资。流域总体规划：一般不到下游水库的尾水回水范围内；本水库的尾水与上游电站的关系同样考虑。

枢纽布置：是否适合电站厂房、泄洪建筑、航道等建筑物的布置。建筑材料：坝址附近需要有充足的混凝土骨料、坝体填筑料。

总体造价：多个坝趾方案进行造价比较，选择较经济、技术可行的坝趾。

6、请简要表达拱坝的结构特点与受力特点？

答：受力特点：坝体结构是由水平的拱圈和竖向的悬臂梁共同组成。拱坝所承受的水平荷载一部分通过水平拱的作用传给两岸的基岩，另一部分通过竖向的悬臂梁的作用传到坝底基岩。

结构特点：拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝的某一部分发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用将会自行调整，使坝体应力重新分派。7、拱坝坝址对地形地质的要求有哪些？

答：理想的地形应是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支承以保证坝体的稳定。对地质的要求：岩体比较均匀、稳固完整、有足够的强度、透水性小、能抗争水的侵蚀、耐风化、岸坡稳定、没有大断裂等。

8、拱坝温度荷载的定义是什么？简述温度荷载对拱坝坝体的作用？答：拱坝的温度荷载是指坝体封拱形成整体后的温度变化。当坝体温度低于封拱温度时，坝轴线收缩，使坝体向下游变位，由此产生的弯矩和剪力的方向与水压力作用所产生的一致，但轴力方向相反。当坝体温度高于封拱温度时，坝轴线伸长，使坝体向上游变位，由此产生的弯矩和剪力的方与水压力产生的相反，但轴力方向一致。9、简述拱坝建基面设计中应当注意的几个问题是什么。答：1）岩体质量分级与合理选取力学参数；

2）弱风化岩体的可利用问题；3）建基岩体的稳定性问题；4）建基面岩体的强度问题；5）高地应力区建基岩体的选择。10、简述土坝地基处理的内容。

答：1）、完全清除坝基砂卵石层，开挖至基岩2）、土石坝填筑好后，做混凝土防渗墙3）、帷幕灌浆、接触灌浆（三）计算题

1、某重力坝坝体尺寸和比较分析的坝基防渗帷幕、排水孔幕等布

置如图1所示。请分别计算扬压力大小，并分析应采用的坝基防渗、排水布置和原因。

图1（单位：m）1－帷幕中心线；2－排水孔中心线；3－水平止水2、．已知实体重力坝坝体混凝土容重为23．5kN／m3，水容重为9．8kN／m3，坝与地基间的摩擦系数f＝0.7，要求的大坝抗滑稳定安全系数为1．05，试问：

(1)当坝底扬压力折减系数分别为1.0和0.3时，坝的基本三角形剖面尺寸各是多少?

(2)计算上述状况的工程量相差多少?(3)应如何依照实用要求修改基本剖面?

3、重力坝削面尺寸如图3所示。已知：①岩石的饱和容重为27.0kN／m3，坝与基岩间的f'＝1.0、c'＝0.7MPa，建基面下10.0m有水平柔弱夹层，其摩擦系数f＝0.2，在坝趾区有倾向上游、倾角150的密布节理裂隙；②荷载只考虑自重(坝体自重8．3万kN)静水压力和扬压力；③扬压力在排水孔幕处折减系数为0．25；④地基岩体不能承受拉应力，允许抗压强度为30MPa⑤坝为2级建筑物，按规范规定选取抗滑稳定安全系数。试问：

(1)沿建基面和柔弱夹层面的抗滑稳定安全系数为多少?(2)假使Kck=10-6cm／s。②坝址区上游1~0.5km范围内有丰富的重壤土，落实后干容重为16．2kN／m3(ω=20%)，k=3.5×10-5cm／s,。坝址下游1—2km范围内河床有丰富的砂砾石，落实后γd=21.6kN／m3,k=1.5×10-2cm／s,φ=40φ,c=0。；两岸有供开采的丰富的花岗台风化料、落实后γd=21.0kN／m3,k=3.0×10-2cm／s,φ=42φ,②水位规划指标为：正常高水位70．om，相应尾水位5．5m；设计洪水位72．5m，相应尾水位8.0m；校核洪水位74.5m，相应尾水位11.0m；死水位40.0m。④汛期多年平均最大风速15．5m／s，方向垂直坝面，水库吹程5．okm，坝顶无交通要求。成果要求：

(1)说明书一份。描述与论证坝型选择；论述主要构造与尺寸；计算坝顶高程

(2)土坝横断面设计图一张(用方格纸绘制)。主要构造：如坝顶、护坡、马道

设备和坝基防渗等中的一项。

6、某斜墙土坝剖面如图6所示，上下游坝M护坡、斜墙上下游反滤层、截水墙反滤和与地基连接末画出；上下游水位均系正常水位。要求：

(1)计算渗透流量；

(2)计算浸润线，并用方格纸画出；

(3)斜墙最大渗透坡降在何处为最大？最大值为多少？(4)说明采用贴坡排水的合理性。

图6图注：单位：m；

三、测验作业二(一)简答题：

1、如何布置水闸的地下轮廓？

答：粘土地基渗透系数小，土粒间具有粘着力，不易管涌；但摩擦系数小，不利于闸室稳定，。所以在粘土地基上，防渗布置主要应考

虑如何降低渗透压力，以提高闸室的抗滑稳定性。因此，可以考虑将排水设备延伸到闸底板下。粘土地基一般只用水平铺盖而不用板桩。

砂性土的特性是摩擦系数大，对抗滑稳定有利，但渗透性较强，简单产生管涌。因此防渗布置主要考虑如何延长渗径来降低渗透流速或坡降，以防止渗透变形，而对降低渗透压力的要求则相对较低。当砂层较厚时,可采用铺盖与板桩相结合的布置形式，排水设施布置在闸底板之后的护坦下.必要时还可以在铺盖始端增设短板桩.如砂层较薄，下面有相对不透水层时，应用板桩将砂层切断。

对于粉砂地基，为防止地基液化，寻常采用封闭式布置。2、水闸由那几部分组成其作用是什么？答：水闸的组成：

1）闸室段：主要作用是控制水位、连接两岸和上下游，它是水闸的主体。由底板、闸墩、胸墙、排架、工作桥、启闭机房、闸门、启闭机、交通桥、检修便桥组成。

2）上游连接段：由铺盖、护底、翼墙、护坡组成。主要作用是引导水流平顺地进入闸室，防止水流冲刷洒床和岸坡、降低渗透水流在闸底和侧旁两个方面对水闸的不利影响。

3）下游连接段：由消力池、护坦、海漫、防冲槽、翼墙、护坡组成。主要作用是引导水流平顺地出闸和均匀地扩散，防止下游河床及岸坡的冲刷。

3、对软基进行地基处理的目的是什么？分别说明不同目的所常用的地基处理方法。

答：地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。（1）提高地基的抗剪强度（2）降低地基的压缩性（3）改善地基的透水特性（4）改善地基的动力特性

（5）改善特别土的不良地质特性地基处理的对象是柔弱地基和特别土地基。

预压加固、换土垫层、桩基础、沉井基础

4、发生在泄水建筑物上的不良水力现象有哪些？答：高速水流、空蚀、负压、洞身振动和破坏5、蓄水枢纽布置要考虑哪些因素？

答：1)坝址、坝型选择和枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限等结合考虑，要在较顺利的条件下缩短工期。

2）枢纽布置应满足建筑物在布置上的要求，保证各个建筑物在任何条件下都能正常工作。

3）在满足建筑物强度和稳定的条件下，降低枢纽总造价和年运转费用。

4）枢纽中各个建筑物布置紧凑，尽量将同一工种的建筑物布置在

一起，以减少连接建筑物。

5）尽可能使部分建筑物早期投产，提前发挥效益。

6）枢纽的外观应与周边的环境协调，在可能条件下注意美观。6、过坝建筑物都有哪些种类？答：通航、过木、过鱼建筑物。

7、正槽式溢洪道泄槽最好采用直线、等宽、定坡布置，为什么?而实际工程经常采用收缩段、弯道段、扩散段、变坡，为什么?

答：泄槽在平面上尽可能采用直线、等宽、对称布置，这样可使水流平顺、结构简单、施工便利。但在实际工程中，由于地形、地质等原因，或从减少开挖、处理洪水归河有利效能等方面考虑，常需设置收缩段、扩散段或弯曲段。

8、简述侧槽溢洪道与正槽溢洪道的不同点。

答：①正槽溢洪道。泄槽与溢流堰正交，过堰水流与泄槽轴线方向一致。

②侧槽溢洪道。溢流堰大致沿等高线布置，水流从溢流堰泄入与堰轴线大致平行的侧槽后，流向作近90°转弯，再经泄槽或隧洞流向下游。

9、深式泄水隧洞有哪些工作特点？

答：水力特点：泄水排沙隧洞为深式进口，作用水头大、流速高，泄流量增加慢。

结构特点：地下结构扩建困难；开挖后围岩变形产生围岩压力需设施工临时支护和衬砌，地下水位引起外水压力。同时有压洞围岩具有抗争衬砌受内压向外变形作用。

施工特点：工作面小、工序多、干扰大。

10、在水工隧洞闸门处为什么要设置平压管和通气管？答：1）通气孔，当闸门部分开启时，孔口处的水流流速很大，门后的空气会被水流带走，形成负压区，引起空蚀破坏使闸门振动，危及工程的安全运行。因此，对设在泄水隧洞进口或中部的闸门之后应设通气孔，通气孔在隧洞运用中，承受着补气、排气的双重任务，对改善流态、避免运行事故起着重要的作用。

通气孔进口必需与闸门启闭机室分开设置，以免充气或排气时，因风速太大，影响工作人员的安全。通气孔在洞内出口应仅靠闸门的下游面，并尽量在洞顶，以保证在任何流态下都能充分通气。通气孔管身应顺直，减少转弯突变，以减小阻力。

2）平压管，为了减小启门力，往往要求检修门在静水中开启。为此，应设置平压管。检修工作终止后，在开启检修门之前，先开启平压管的阀门，将水放进两道门之间，使检修门两侧的水压平衡，此时在静水中开启检修门，可大大减小启门力。

11、隧洞一般采用的断面形式？并说明其适应条件。

答：断面形式有：圆形、马蹄形、方圆形，对于有压隧洞一般采用圆形断面，对于无压隧洞一般采用门洞形或马蹄形。

12、什么是围岩压力？什么是弹性抗力？它们对衬砌各有什么影响？

答：围岩压力指引起地下开挖空间周边岩体和支护变形或破坏的作用力。它包括由地应力引起的围岩力以及围岩变形受阻而作用在支护结构上的作用。

弹性抗力是使洞室围岩产生一个单位径向变形所需要的压力或所引起的岩体反力。

作用在衬砌上的主要是铅直向下的围岩压力，侧向围岩压力只在松软破碎的岩层中才需要考虑。

弹性抗力的存在，说明衬砌能与围岩共同工作，从而减少由荷载特别是内水压力产生的衬砌内力，对衬砌是有利的。

13、喷锚衬砌的工作原理是什么？

喷锚支护在洞室开挖后，支护及时，与围岩密贴，柔性好，有良好的物理力学性能。它能侵入围岩裂隙，封闭节理，加固结构面和层面，提高围岩的整体性和自承能力，抑制变形的发展。在支护与围岩的共同工作中，有效地控制和调整围岩应力的重分布，避免围岩松动和坍塌，加强围岩的稳定性。它不像传统的模筑混凝土衬砌那样，只是在洞室开挖后被动地承受围岩压力，而是主动地加固围岩。对喷锚支护作用原理的研究还不完善，有待进一步摸索和改进。

14、坝下埋管的线路选择和工程布置应考虑哪些因素？答：坝下埋管的线路选择与工程布置的一般原则：经济合理，安全可靠，运行便利。

在进行埋管线路选择及布置时，应综合考虑埋管的用途与作用、工程地质、地形条件、水力条件等因素，进行多方案经济技术分析比

较确定在具体线路选择及工程布置时，主要应从以下几方面进行考虑。

(1)地形、地质条件在平面上埋管的轴线应尽可能地与坝轴线垂直，而且直线布置，这样管道水流条件较好。但有时为了适应地形条件和利用岩石基础，也可稍有弯曲。但弯曲段应以光滑曲线连接，其曲率半径不得小于5倍的洞径。

为了减少沿埋管轴线不均匀沉陷，埋管应尽可能地建在岩石地基或均匀土基上。一定要避免将管身一部分放在岩基上而另一部分放在软基上，切忌从坝体填土中通过。

(2)运行管理灵活便利如坝下浇灌埋管，多放在坝的两端，并布置在灌区同一侧，以免建过河建筑物埋管尽可能地离溢洪道远些，以免相互干扰；泄洪排沙或放空水库的坝下埋管，尽量布置在主河槽部位，其轴线与河流的主流方向一致，以获得良好的水流条件；为了避免管身漏水影响土石坝安全，坝下埋管最好设计成无压的。在运用中，必需严格按设计规定的水流状态进行工作，不能任意将无压管变成有压管。

(3)经济合理坝下埋管应尽可能地选择较短的轴线，节省工程量，降低工程造价，而且减少了管道的水头损失，提高其过水能力。

15、坝下埋管的埋设方式有那几种？其填土压力的计算有何不同？

答：卧管式、塔式及浮子式对于矩形箱式