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1、水工建筑物课程 测验作业 及课程设计 一平时作业 （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， 呈 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，而北方尤其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，因为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
2、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节水流，防治水害，开发利用水资源的建 筑物。 水工建筑物特点：工作条件的复杂性、设计选型的独特性、施工 建造的艰巨性、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：为灌溉、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
3、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。较天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
4、库调蓄的水量 增加农作物灌溉的机会；但水温可能不如原来情况更适应作物生长。 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。 人们应该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
5、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 术比较容易掌握，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，容易形成裂 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
6、靠坝身自重在坝基面上产生摩阻力来抵抗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，应该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情况，根据组合出现的概率大小，用不 同的安全系数进行核算，以妥善解决安全和经济的
7、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软弱结构面产生 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（刀W-U）/ EP (2)抗剪断公式 Ks =f (EW-U)+c A/ EP 公式主要区别：当整个可能滑动面基本上都由软
8、弱结构面构成 时，宜用抗剪强度公式计算，Ks值用1.051.3 ;可能滑动面仅一部 分通过软弱结构面，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 2.33.0。 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
9、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情况下能否满足强度的要求，并根 据应力分布情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殊结构的应力状态，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。 基本假定：坝体水平截面上的垂直正应力呈直线分布，即可按材 料力学的偏心受压公式计算。 6、 拟定重力坝剖面的主要原则是什么？何谓重力坝的基本剖面？ 如何从基本剖面修改成实用剖面？ 主要原则：“既满足稳定和强度要求，又使体积最小和施工简单 运行方便”。 重力坝的基本剖面：在主要荷载作用下满足坝基面稳定和应力控制条 件的
10、最小三角形剖面。 考虑其他荷载和运用条件，修改坝顶宽度、坝顶高程和剖面形态，使 其符合实际需要。 7、 重力坝为什么要分缝？缝有哪几种类型？横缝如何处理？止水 如何布置？纵缝有哪几种布置方式？为什么斜纵缝可以不进行水泥灌 浆？ 分缝原因：防止在运用期由于温度变化发生伸缩变形和地基可能 产生不均匀沉陷而引起裂缝，以及为了适应施工期混凝土的浇筑能力 和温度控制等。 分类：垂直于坝轴线的横缝和平行于坝轴线的纵缝。 横缝处理：高坝的横缝止水常采用两道金属止水片和一道防渗沥 青井，中低坝的止水可适当简化。 纵缝布置方式：垂直纵缝、斜缝、错缝 斜纵缝可以不进行水泥灌浆是因为缝面的剪应力很小， 可只在缝 面
11、上凿毛、加设键槽 &重力坝各部位对混凝土性能有哪些要求？如何进行坝体混凝土 标号分区？ I区：上游库水位及下游库水位以上坝体表层混凝土，主要受大气的影响， 要求该层要有较高的抗冻性，耐久性；U区：上、下游水位变化区的坝体表层混 凝土，既受水的作用也受大气的影响，要求该层有较高的抗冻和抗裂性；川区： 上、下游最低水为以下坝体表层混凝土，受水的作用，要求该层有较高的强度和 抗冻、抗裂性；W区：与地基接触的底层混凝土，受上部坝体自重和渗透扬压力 作用，要求该部位有较高的强度和抗裂性；V区：坝体内部混凝土，可以采用比 坝基部位混凝土低一标号的混凝土，但要严格控制发热量，以避免温度应力造成 坝体
12、开裂；坝体内部混凝土的标号不应低于 R901OO,W区：抗冲部位（如溢流面、 泄水孔、闸墩、导墙等处）的混凝土，受高速水流的作用，要求该部位要有高强 度，抗冻、抗冲刷、抗侵蚀性。 9、 重力坝的坝身和坝基排水的目的是什么？各如何布置？ 目的：减小渗水对坝体的有害影响，降低坝体中的渗透压力 布置方式：“在靠近上游坝面处应设置排水管，将坝体渗水由排水管 排入廊道，再由廊道汇集于集水井，用水泵排向下游”，为了收集并 排走由地基渗透进来的水，进一步降低坝底扬压力，主排水孔一般设 在基础灌浆廊道的下游侧，如基岩裂隙发育，还可在基岩表面设置排 水廊道或排水沟。 10、 坝内廊道的作用有哪些？不同用途的廊道
13、设置部位和尺寸如 何确定？廊道系统的布置原则是什么? 坝内廊道设置应兼顾基础灌浆、排水、安全监测、检查维修、运 行操作和坝内交通等多种用途。 基础灌浆廊道的断面尺寸，应根据灌浆机具尺寸和工作空间要求 确定，宽度宜为2. 53. om高度宜为3. 03. 5m。交通及监测 廊道最小宽度宜为1. 2m最小高度直为2. 2m 廊道系统的布置原则：高、中坝内必须设置基础灌浆廊道。基础灌 浆廊道的纵向坡度应缓于450,坡度较陡的长廊道，应分段设置安全平 台及扶手。当两岸坡度陡于450时，基础灌浆廊道可分层布置，并用 竖井连接。基础灌浆廊道底板混凝土厚度不宜小于 3m 11、 混凝土重力坝施工期产生裂缝的
14、原因为何？防止裂缝的主要 措施是什么？ 产生裂缝的原因：当混凝土块体不能自由伸缩而受到约束时，就 要产生温度应力，而当拉应力超过混凝土的抗裂能力时，则要产生温 度裂缝。 措施：加强温度控制、提高混凝土的抗裂强度、保证混凝土的施 工质量和采用合理的分缝、分块等。 12、 重力坝对地基有哪些要求？为什么有这些要求？帷幕灌浆和 固结灌浆的作用是什么？断层破碎带处理方式有哪些？ 有足够的强度，以承受坝体的压力；具有足够的整体性和均匀性， 以满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷的要求；具有足够的抗渗性， 以满足坝基渗透稳定和减少渗透的要求；具有足够的耐久性以防止在 水的长期作用下基岩性质发生恶化。 固结灌浆
15、目的：提高基岩整体性和弹性模量，减少基岩受力后的 变形，并提高基岩的抗压、抗剪强度；降低坝基的渗透性，减少渗透 量。 帷幕灌浆目的：降低坝基的渗透压力，减少渗透流量；防止坝基 内产生机械或化学管涌，即防止基岩裂隙中的充填物被带走或溶滤。 对于倾角较大或与基面接近垂直的软弱破碎带，常采用混凝土梁 或混凝土拱加固；对于倾角较小的软弱破碎带，除适当加深表层混凝 土塞外，还要在较深的部位沿破碎带开挖若干个斜井和平洞，然后用 混凝土回填密实。 （三）拱坝 1、拱坝和重力坝的工作条件有何不同？ 重力坝完全靠自重维持稳定，拱坝利用筑坝材料强度承担以轴向 压力为主的拱内力，并由两岸拱端岩体来支撑拱端推力。 2
16、、 拱坝对地形、地质条件有何要求？河谷形状对拱坝剖面和荷载 分配有何影响？ 地形指标包括坝顶高程处的河谷宽度 L和坝高H之比（称L/H为宽高 比）及河谷断面形状 较理想的地质条件是岩石均匀单一，有足够的强度，透水性小，耐久 性好，两岸拱座基岩坚固完整，边坡稳定，无大的断裂构造和软弱夹 层，能承受拱端传来的巨大推力而不致产生过大的变形，尤其要避免 两岸边坡存在向河床倾斜的节理裂隙或构造。 河谷的宽高比愈小，说明河谷愈窄深。此时拱坝水平拱圈跨度相 对较短，悬臂梁高度相对较大，即拱的刚度大，拱作用容易发挥，可 将荷载大部分通过拱作用传给两岸，坝体可设计的薄些，反之设计得 厚些；河谷的断面形状，V形河
17、谷，拱圈跨度自上而下逐渐减小，拱刚 度逐渐增强，拱可做得薄些；U形河谷，拱圈跨度自上而下几乎不变， 拱刚度不增加而水压力增加，需增加梁的刚度，做得厚些；梯形河谷 介于V形和U形之间；河谷在平面上的形状应呈喇叭口，以使两岸拱 座下游有足够厚的岩体来维持坝体的稳定。 3、 选取拱圈中心角要考虑哪些因素？这些因素之间的关系如何？ 中心角愈大，拱圈厚度愈小，说明中心角愈大，材料强度可得到 充分利用，对应力有利；反之，拱圈中心角减小，半径愈大，拱作用 减弱，要求加大拱圈厚度。加大中心角使拱圈弧长增加，在一定程度 上会抵消一部分由减小拱厚所节省的工程量。从经济和应力角度考虑， 采用较大中心角有利但拱端轴力
18、方向将向顺岩坡等高线方向偏转，对 坝肩稳定不利。 4、 单曲拱坝、双曲拱坝各有什么优缺点？各适用什么场合？ 单曲拱，又称为定外半径定中心角拱，对 U型或矩形断面的河谷， 其宽度上下相差不大，各高程中心角比较接近，外半径可保持不变， 仅需下游半径变化以适应坝厚变化的要求。特点：施工简单，直立的 上游面便于布置进水孔和泄水孔及其设备，但当河谷上宽下窄时，下 部拱的中心角必然会减小，从而降低拱的作用，要求加大坝体厚度 ，不 经济。 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， 设计及施工较复杂。 适用： 对于底部狭窄的“V字
19、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，容易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
20、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，施工方便，当坝址附近有合适的土料且坝高 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压实，因而高坝中一般不采用
21、。 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 克服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, 施工方便工期短，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 尖角容易被压裂或减裂，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，功效高，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
22、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，坝基情况以及施工， 运行条件等参照工程的实践经验初步拟定。然
23、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 具有较高的抗剪强度，以减少坝 体工程量。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。 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： 应具有一定的不透水性，要求渗透系 数KL/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
24、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、请简要叙述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
25、重新分配。 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 结构尺寸以及适宜的防渗排水设施，尤其是后一条，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，通常将坝体混凝土按 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：1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；H区一上、下游水位变化区坝体表层混凝土，即受水的作 用也
26、受大气影响；皿区一上、下游最低水位以下坝体表层混凝土；W 区一坝体基础混凝土； V区一坝体内部混凝土； W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、水库水位降落期、地震作用时 5、选定坝址要考虑那些情况？ 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
27、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、请简要叙述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
28、体的拱和梁作用将会自 行调整，使坝体应力重新分配。 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、坚固完整、有足够的强度、透水性小、 能抵抗水的侵蚀、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相同，但轴力方向相 反。当坝体温度高于封拱温度时，
29、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，但轴力方向相同。 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）、彻底清除坝基砂卵石层，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
30、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) 计算上述情况的工程量相差多少？ (3) 应如何按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：岩石的饱和容重为27.0kN /m3坝与基岩间的f = 1.0、c = o.7MPa,建基面下10.0m有水平软 弱夹层，其摩擦系数f = 0.
31、2，在坝趾区有倾向上游、倾角150的密布 节理裂隙；荷载只考虑自重(坝体自重8.3万kN)静水压力和扬压力； 扬压力在排水孔幕处折减系数为 0.25;地基岩体不能承受拉应力， 允许抗压强度为30MPa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) 沿建基面和软弱夹层面的抗滑稳定安全系数为多少 ？ (2) 如果KcKc，请提出可能的处理措施，并分析哪种措施更为 经济合理。 4、试说明图4所示重力坝坝面A、B两点的两个主应力方向和 其中一个主应力大小。 位：m 图4 (高程单位：m 5、请根据以下原始资料选择坝型.拟定坝体轮廓尺寸 (含排水设 备)。河床基岩0m地基表面5m,该
32、5m厚为砂砾石覆盖，干容重丫 d=21.6kN/m3,k=1.5 x 10-2cm/s, =40 ,c=0.。岩基为弱风化岩层 k=10-6cm/s。坝址区上游10.5km范围内有丰富的重壤土，压实后 干容重为 16. 2kN/m3( =20%), k=3.5 x 10-5cm/s,。坝址下游 1 2km范围内河床有丰富的砂砾石，压实后丫 d=21.6kN/m3,k=1.5 x 10-2cm/s, =40 ,c=0。；两岸有供开采的丰富的花岗台风化料、压 实后丫 d=21.0kN/m3, k=3.0 x 10-2cm/s, =42 ,水位规划指标 为：正常高水位70. o m相应尾水位5. 5
33、m设计洪水位72. 5m相 应尾水位8.0 m 校核洪水位74.5m，相应尾水位11.0 m 死水位40.0 汛期多年平均最大风速15. 5m/s,方向垂直坝面，水库吹程5. o km,坝顶无交通要求。 、,HI Ji： 、- 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
34、,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，以提咼闸室的抗滑稳定性。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，容易产生管涌。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
35、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，通常采用封闭式布置。 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
36、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） 改善特殊土的不良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土 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
37、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 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）枢纽的外观应与周围的环境协调，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
38、、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、施工方便。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：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。 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
39、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 有抵抗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，承担着补气、排气的双重任务，对 改善流态、避免运行事
40、故起着重要的作用。 通气孔进口必须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。检修工作结束后，在开启检修门之前，先打开平 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
41、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围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
42、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，有待进一步探索和改进。 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，运行方便。 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
43、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) 运行管理灵活方便 如坝下灌溉埋管，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
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