试题库--水工建筑物[1]

'第一章 绪论自测题一、填空题1．我国人均水资源约为世界水资源的  1/4  。2．河道常用的防洪体系为 拦下排，两岸分滞”。3．水利工程按所承担的任务可分为 河道整治与防洪工程、 水力发电工程、供水和排水工程、航运工程 、农田水利工程。4．水工建筑物按用途可分为 挡水建筑物；泄水建筑物；输水建筑物；取水建筑物；整治建筑物；专门建筑物。5．水工建筑物按使用时间可分为 永久性建筑物；临时性建筑物。二、名词解释1．水利工程指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。2．水利枢纽由不同水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。3．水工建筑物为综合利用水资源，达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，修建的不同类型的建筑物，以控制和支配水流，满足国民经济的需要。三、判断题1．我国地大物博，河流众多，是一个水资源充沛的国家。（ × ）2．我国的水资源分布情况大体是南涝北旱的局面。      （ √ ）3．水工建筑物的级别越高所采用的洪水重现期越短。    （ × ）    × 四、简答题1．我国水资源分布的特点是什么？我国水资源由于地理位置和地形等原因有以下几个特点：①我国水资源总量丰富，但人均稀少：总量世界排行第六，人均占有量是世界人均占有量的1/4。水能资源总量位居世界第一。②水资源在时间、空间上分布不合理：大部分地区都有汛期和非汛期之分，汛期雨量大且集中。在空间上南部东南部很大，北部西北部极少。③与人口、耕地布局不相适应：2．水利工程按所承担的任务分为哪几类？①河道整治与防洪工程②农田水利工程③水利发电工程④供水和排水工程⑤航运工程3．水工建筑物的特点？①工作条件复杂：水压力浪压力冰压力地震动水压力渗流高速水流等对建筑物的稳定安全和耐久性影响较大。②施工条件复杂：施工需要导流，进度紧，工期长，施工技术复杂，受气候影响大，排水施工难度大，交通运输困难等③对国民经济影响巨大：水利工程不但可以防洪、灌溉、发电、航运同时还可绿化环境，改良土壤，发展旅游等。但处理不好会有反面作用，一旦失事将会给下游人民的生命财产和国家建设带来灾难性的损失，甚至是灭顶之灾。4．水工建筑物按用途分为哪几类？①挡水建筑物②泄水建筑物③输水建筑物④取水建筑物⑤整治建筑物⑥专门建筑物5．说明分等、分级的意义、对象、依据？分等分级的意义（或目的）：为贯彻执行国家经济、技术政策，达到既安全又经济的目的。对象：分等对象是水利水电枢纽工程，分级的对象是水工建筑物。29 依据：分等的依据是按工程规模、效益及其在国民经济中的重要性进行分等，分级的依据是按水工建筑物所属的工程等别、及其在枢纽中的最重性进行分级。具体见我国的《水电水电工程等级划分及洪水标准》中的表格规定。第二章重力坝自测题一、填空题1.     重力坝是指 主要依靠坝体自重所产生的抗滑力来维持稳定的挡水建筑物 。其坝轴线一般为直线，垂直于坝轴线方向设 横缝 ，将坝体分成若干个坝段，每一个坝段相当于固接于地基上的 悬臂梁 。2.    重力坝按坝体结构形式可分为 宽缝重力坝；空腹重力坝；大头坝;实体重力坝3.    重力坝承受的主要荷载是呈三角形分布的 静水压力  ，控制坝体剖面尺寸的主要指标是 稳定  、 强度要求 ，重力坝的基本剖面是 三角  形。4.    非溢流坝的坝顶或防浪墙顶必须高出库水位，其高出库水位的高度为：△h=hl+hz+hc,其中hl表示  波浪高度  ，hz表示 波浪中心线高出静水位的高度   ，hc表示  安全超高  。5.     地震烈度   表示地震对建筑物的影响程度。 烈度  越大，表示对建筑物的破坏越大，抗震设计要求越高。?6.    按承载能力极限状态设计时，应考虑 荷载的基本组合   和 偶然组合   两种作用效应组合。?7.    按正常使用极限状态设计时，应考虑 荷载的长期组合   和 短期组合   两种作用效应组合。8. 溢流坝既是 挡水建筑物  ，又是 泄水建筑物  。因此，坝体剖面设计时除满足稳定和强度要求外，还要满足 泄水   的要求，同时要考虑下游的消能问题。9. 溢流坝的溢流面由顶部的 曲线段   、中间的 直线段   、底部的 反弧段  组成。?10. 单宽流量的大小是溢流坝设计中一个很重要的控制指标。如果单宽流量越大，对  消能防冲  不利，但对 枢纽布置   有利。11. 溢流坝段的横缝有两种布置方式。其中，横缝布置在 闸墩中间   时，相邻坝段产生的不均匀沉陷不影响闸门启闭，但闸墩厚度 较大   。另一种形式，横缝布置在  溢流孔跨中  ，闸墩比较薄，但受地基不均匀沉陷的影响大。12. 闸墩的断面形状应使 水流平顺   ，减小水头损失，墩头的形状常用 半圆形  、 三角形   、  流线形  等。13. 工作闸门常在  动水  中启闭，检修闸门在 静水   中启闭，事故闸门常在  动水  中快速关闭，在 静水   中开启。14. 通气孔的上端进口不允许设在 闸门启闭室内，自由通气孔的上端进口应高于上游最高水位。29 15. 重力坝坝体排水措施是：靠近上游坝面设置 排水管幕  ，其上下端与坝顶和廊道直通。坝基排水措施是  在灌浆帷幕后设排水孔幕    。16. 坝体分缝的目的是： 防止温度变化和地基不均匀沉降导致坝体开裂 ，满足施工的要求。常见的缝有： 横缝  、 纵缝  和施工缝。17. 重力坝内的廊道的作用是 满足灌浆  、 检查、排水  和观测、交通。廊道常分为： 坝基灌浆廊道  和 检查和坝体排水廊道 。?18. 排水孔幕布置在 一层具有防渗、抗冻、抗侵蚀的砼作为坝体防渗设施   的下游，通常在防渗帷幕灌浆后施工。二、单项选择题1、溢流坝属于(  A、挡水建筑物和泄水建筑物       2、下列重力坝是按坝体的结构形式进行分类的有( C、实体重力坝                   3、下面关于坝体应力的几种说法正确的是（  a    ）。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4、重力坝的坝体廊道的主要作用是<>  排水 灌浆                6、采用以下(   帷幕灌浆 )措施主要用来降低重力坝坝基的扬压力。        8、重力坝地基处理时，顺水流方向的开挖面不宜( C、向下游倾斜       三、名词解释1．扬压力扬压力是渗透压力和浮托力的总称。，扬压力是由上下游水位差产生的渗流而在坝体内或坝基面上形成的渗透力，和由下游水深淹没坝体而产生的向上的浮托力组成。2．渗透压渗透压力是由上下游水位差产生的渗流而在坝内或坝基面上形成的向上的压力。3．浮托力是由下游水深淹没坝体计算截面而产生的向上的压力。　四、判断题1．检修闸门和事故闸门都只能在静水中关闭和开启FFTFFFTT 3．对于基本烈度为6度及其以下地区不考虑地震荷载。（ t ）4．坝内水平截面上的剪应力τ呈三次抛物线分布。（ f ）5．挑流消能适用于基岩较坚固、水头较高的情况。（  ）6．固结灌浆是深层高压水泥灌浆，其主要目的是为了降低坝体的渗透压力。（  ）7．地震烈度大，对建筑物的破坏小，抗震设计要求低。（ f ）29 8.设计洪水情况属于荷载的偶然组合。（ f ）9.按定型设计水头确定的溢流面顶部曲线，当通过校核洪水位时不能出现负压。（   ）五、简答题1．简述重力坝的特点。优点：1、工作安全，运行可靠；2、对地形、地质条件适应性强3、泄洪方便，导流容易4、施工方便，维护简单5、受力明确，结构简单　　缺点：1坝体剖面尺寸大，材料用量多2　材料的强度不能够得到充分发挥3坝底扬压力大，对坝体稳定不利4砼体积大，易产生不利的温度应力和收缩应力2．重力坝如何进行分类？　1按高度分类2按泄水条件分类；3按筑坝材料分类；4按坝体结构形式分类；5按施工方法分类3．提高重力坝抗滑稳定的工程措施有哪些？①利用水重来增加坝体自重：②采用有利的开挖轮廓线：③设置齿墙：④抽水措施：⑤加固地基：⑥横缝灌浆：4．用材料力学法计算重力坝应力的主要假定是什么？①、假定坝体混凝土为均质连续各向同性的弹性体材料②、视坝段为固接于坝基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。③、假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等孔洞对坝体应力的影响。5．简述重力坝坝体和坝基应力控制标准。坝基应力控制标准：①运用期：②施工期：下游坝面允许有不大于0.1MPa的拉应力，地基容许压应力取标准试块极限抗压强度的1/25～1/5，视坝体而定坝体应力控制标准：①运用期：计入扬压力时,不计入扬压力时：②施工期：坝体内主压应力不得大于混凝土的容许压应力，下游可以有不大于0.2Mpa的主拉应力。6．溢流坝常用的消能方式有哪几种？消能机理、使用条件如何？<坝重力坝泄水方式有①、坝顶开敞溢流式、②、孔口溢流式开敞溢流式泄方式有设闸门和不设闸门之分，两者都具有结构简单，超泄能力大的特点。不设闸门时，又可自动泄洪，管理方便，适用于洪水流量小，淹没损失不大的中小型水库。孔口溢流式泄水方式有固定胸墙和活动胸墙之分，胸墙可以挡水，又可减少闸门高度，降低堰顶高程，孔口溢流式可以根据洪水预报提前放水，腾出较大的防洪库容，提高水库的调洪能力。>7重力坝为什么要进行分缝？常见的缝有哪些？重力坝设缝的目的是为了避免因坝基发生不均匀沉陷和温度变化而引坝体开裂。常见的缝有、横缝、纵缝、施工缝等。8．坝内廊道有哪些？各有什么作用？a、坝基灌浆廊道；检查和坝体排水廊道b.坝基灌浆廊道主要作用是为保证灌浆质量高灌浆压力。检查排水廊道是为了检查、观测和坝体排水方便。9．重力坝对地基有哪些要求？①、重力坝地基应具有足够的抗压和抗剪强度，以承受坝体的压力②、应具有良好的整体性和均匀性，以满足坝基的抗滑稳定要求和减少不均匀沉降③、应具有足够的抗渗性和耐久性，以满足渗透稳定的要求和防止渗渗水作用下的岩体变质恶化。10．重力坝地基处理的措施有哪些？①坝基的开挖与清理②坝基的加固处理固结灌浆断层破碎带、软弱夹层的处理措施：设置砼塞③坝基的防渗与排水帷幕灌浆设排水孔29 11．固结灌浆、帷幕灌浆各有什么作用？固结灌浆可提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。帷幕灌浆可降低渗透水压力，减少渗流量，防止坝基产生机械或化学管涌。12．简述重力坝坝基的防渗与排水措施。答为了降低渗透水压力，减少渗流量，可在重力坝的坝踵附近采用帷幕灌浆进行防渗。帷幕灌浆是在坝踵附沿坝轴线方向，打一排深孔，用高压水泥浆或水泥粘土浆进行灌浆，从而形成一道阻止水渗透的屏障。排水措施：在防渗帷幕后设一道主排水孔，在坝体的下游设置辅助排水孔将坝基透过防渗帷幕的渗水集中起来，抽排到坝体外，从而降代坝基底面的扬压力、六、计算题1．某混凝土重力坝的剖面如图所示。分别绘图并计算有排水孔、无排水孔的情况下坝底面的扬压力。（α=0.3）2．已知某重力坝剖面如图所示，上游正常高水位为50m，相应下游水位为15m，坝顶高程为60m，上游坝坡为1：0.2，下游坝坡为1：0.7，坝顶宽度为5m，在距上游坝面7m处设有排水孔幕。混凝土的容重采用γc=24kN/m3，水的容重采用γw=10kN/m3，渗透压力强度折减系数α=0.3。（浪压力忽略不计）(1)计算荷载大小；(2)画出荷载分布图，标出荷载作用的位置。(3)已知接触面的抗剪断参数f′=0.9、C′=700kPa，判别是否满足抗滑稳定要求。3．已知混凝土的强度等级为C10，基岩的允许压应力为5000kPa，其它条件同上题，试验算坝基面的垂直正应力是否满足要求？六、计算题答案1．某混凝土重力坝的剖面如图所示。分别绘图并计算有排水孔、无排水孔的情况下坝底面的扬压力。（α=0.3）     29    解：取坝长为1m无排水孔时：扬压力标准值：有排水孔时：2．已知某重力坝剖面如图所示，上游正常高水位为50m，相应下游水位为15m，坝顶高程为60m，上游坝坡为1：0.2，下游坝坡为1：0.7，坝顶宽度为5m，在距上游坝面7m处设有排水孔幕。混凝土的容重采用γc=24kN/m3，水的容重采用γw=10kN/m3，渗透压力强度折减系数α=0.3。（浪压力忽略不计）(1)计算荷载大小；(2)画出荷载分布图，标出荷载作用的位置。(3)已知接触面的抗剪断参数f′=0.9、C′=700kPa，抗滑稳定安全系数允许值[Ks]=3.0，试用抗剪强度公式求Ks并判别是否满足抗滑稳定要求。解：（1）建基面顺水流向总长度：排水孔距坝底中心O点的距离：29 ①自重：分为三块：距O点：距O点：距O点：②水重：距O点：距O点：③水平水压力：上游：距O点高：下游：距O点高：④扬压力：距O点0（m）距O点：20.25-3.5＝16.75（m）29 距O点：距O点：（3）3．已知混凝土的强度等级为C10，基岩的允许压应力为5000kPa，其它条件同上题，试验算坝基面的垂直正应力是否满足要求？解：坝趾处的压应力在计入扬压力时为式中：　　地基承载力满足要求；对砼C10抗压强度标准值为10Mpa＝10000Kpa砼抗压强度远远大于砼内压应力，因此砼强度也能满足要求。4．某一混凝土重力坝的剖面如图所示，其坝基面向上游倾斜，倾角为θ，坝与坝基面的抗剪断参数为f′、C′，设作用于坝基面的扬压力为U。请按抗剪断强度公式推求抗滑稳定安全系数。 解：当滑动面为水平时29 当滑动面倾向上游并与岩基呈θ角时，可将P、W两力分解成沿滑动面方向的分力，和垂直滑动面上分力，则：第四章 土石坝自测题一、填空题1．土石坝按施工方法可分为  水力充填坝 、 定向爆破堆石坝 、和 碾压式土石坝 等形式。2．土坝按防渗体的位置分为    均质坝；粘土心墙坝；粘土斜心墙坝；粘土斜墙坝   。3．土石坝的剖面拟定是指 坝顶高程 、 宽度；坝坡  、和  基本剖面    的拟定。4．在土石坝的坝顶高程计算中，超高值Y=   R+e+A  （写出公式）。公式中各字母代表的含义是： R:波浪在坝坡上的最大爬高 、  e:最大风雍水面高度   、   A安全加高   。5.碾压式土石坝上下游坝坡常沿高程每隔10～30m设置 马道  ，宽度不小于1.5～2.0m，一般设在   坡度变化处  。6.当有可靠防浪墙时，心墙顶部高程应高于高出设计洪水位0.3－0.6m，且不低于 校核水位 。 7.由于填筑土石坝坝体的材料为   松散体，抗剪强度低，下游坝坡平缓，坝体体积和重量都较大，所以不会产生  水平整体滑动    。8.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 浸润线  。其下的土料承受着  渗透动水压力    ，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定  不利  。9.     土石坝可能滑动面的形式有  曲线滑裂面 、 直线或折线滑裂面    和复合滑裂面。10.   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   护坡    。14.   土石坝砂砾石地基处理属于“上防”措施，铅直方向的有   粘性土截水墙  、板桩、  混凝土防渗墙     和帷幕灌浆。15.   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上土石坝的地基处理主要是解决  渗流问题      。16.   土石坝与混凝土坝、溢洪道、船闸、涵管等混凝土建筑物的连接，必须防止接触面的  集中渗流 ，防止因  不均匀沉降 而产生的裂缝，以及因水流对上下游坝坡和坝脚的冲刷而造成的危害。18.   土石坝的渗漏处理时，要遵循“ 上截下排 ”的原则，即在坝的上游坝体和坝基  防渗措施   、阻截渗水，在坝的下游面设  排水和导渗设备        排出渗水。29 二、单项选择题1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应（  B、 高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位2.关于土石坝坝坡，下列说法正确的有（  B、上游坝坡比下游坝坡缓C、粘性土料做成的坝坡，常做成变坡，从上到下逐渐放缓，相邻坡率差为0.25或0.5D、斜墙坝与心墙壁坝相比,其下游坝坡宜偏陡些,而上游坝坡可适当放缓些3.反滤层的结构应是（  B、各层次的粒径按渗流方向逐层增加4.砂砾地基处理主要是解决渗流问题，处理方法是“上防下排”,属于上防的措施有（  A、 铅直方向的粘土截水槽、混凝土防渗墙、板桩5．粘性土不会发生（   A、管涌         6．下列关于反滤层的说法正确的是（  C、相邻两层间，较小层的颗粒不应穿过粒径较大层的孔隙D、各层内的颗粒不能发生移动A反滤层是由2～3层不同粒径的无粘性土料组成，它的作用是滤土排水7．土石坝上、下游坝面如设变坡，则相邻坝面坡率差值一般应为0.25-0.5         8．一般坝顶不允许溢流的坝型为（  C、土石坝                    9．不能够降低土坝坝体浸润线的排水设备有（   C、贴坡式排水               10.粘性土的填筑标准是（   D、设计干重度及相应的含水率13．当滑裂面通过无粘性土，坝坡部分浸入水中时为（  折线   ）形滑裂面。三、名词解释1．土石坝指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、碾压等方法堆砌成的挡水坝。2．流土在渗流作用下，成块土体被掀起浮动的现象称为流土。3．管涌在渗流作用下，坝体或坝基中的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象称为管涌4．流网在稳定渗流的层流中，水质点运动轨迹构成流线，各流线上测压管水头相同点的连线为等水位线或者等势线，流线与等势线组成的网状图形叫做流网。5.反滤层由耐久的、能抗风化的砂石料、非粘性土等组成的，一般为2－3层不同粒径材料排列，且垂直于渗流方向的可以保证滤土排水的设施。6.浸润线土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流，这在坝体中渗流的水面线则称浸润线29 7．褥垫排水在坝基面上平铺一层厚约0.4－0.5m的块石，用反滤层包裹，褥垫伸入至坝体内，排水向下游方向设有纵坡。8．粘性土截水槽当覆盖层深度在15m以内时，可开挖深槽直达不透水层或基岩，槽内回填粘性土而成为截水墙或截水槽。四、判断题1．上游坝坡长期处于水下饱和状态，水库水位也可能快速下降，为了保持坝坡稳定，上游坝坡常比下游坝坡为缓。（  T ）2．土石坝的坝坡特征为，上部坡缓，下部坡陡。（ F  ）3．心墙坝的上、下游坝坡均比斜墙坝的缓。（ F  ）4．有限深透水地基上的心墙坝,一般都做有截水槽以拦截透水地基渗流。心墙土料的渗透系数常比坝壳土料的小得多,故可近似地认为上游坝壳中无水头损失,心墙前的水位仍为水库的水位。（ T  ）5．在渗流作用下，坝体或坝基中的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象称为流土。（ F  ）6．粘性土的颗粒之间存在有凝聚力（或称粘结力），渗流难以把其中的颗粒带走，一般不易发生流土。（ F  ）7．反滤层一般是由2-3层不同粒径的非粘性土、砂和砂砾石组成的。层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层减小。（ F  ）8．土石坝失稳形式主要是坝坡滑动或坝坡与坝基一起滑动。（ T  ）9．滑裂面通过无粘性土时，滑裂面的形状可能是曲线。（  F ）10、用瑞典圆弧法计算土石坝坝坡稳定问题，没有考虑土条间的相互作用力，计算出的抗滑稳定安全系数偏小。（ T  ）11．简化毕肖普法计算土石坝坝坡稳定时，近似考虑了土条间相互作用力的影响。（  T）12．流土这种渗透变形主要发生在粘性土体的渗流出口处。（ T  ）14．孔隙水压力在土体滑动时能产生摩擦力，增大粘性土体的抗剪强度。（ F  ）15．心墙坝、斜墙坝作防渗设施的土料应具有足够的防渗性与坝壳材料的渗透系数之比最好不大于1／100。（  F ） 16．非粘性土料是填筑坝体或坝壳的主要材料之一，对它的填筑密度也应有严格的要求。压密程度一般用填土的干重度γd来表示。（ F  ）17．斜墙与下游坝体之间，应根据需要设置过渡层。（  F ）18．排水设施应具有充分的排水能力，不至被泥沙堵塞，以保证在任何情况下都能自由地排出全部渗水。（ T  ）29 五、简答题1．土石坝的特点是什么？试与重力坝作比较？1）可以就地取材，减小了工程造价2）对各种不同的地形、地质和气候条件适应性较强3）上下游坝坡平缓，坝体体积大，土石方量大，与重力坝相比较来说：①填筑体为松散体，抗剪强度低；②抗侵蚀能力较重力坝差；③散粒体结构，抗冲能力很低；④土石料存在很大孔隙，易产生相对移动，在自重和水压力作用下，有较大的沉陷。2．土石坝的主要类型有哪些？各有什么优缺点？主要类型：按坝高分：低坝、中坝、高坝。按施工方法分：碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。按坝体材料分：土坝、土石混合坝、堆石坝共同优点：易于取材，工程造价低，适应地形条件能力强，运用较安全可靠。共同缺点：坝体平缓，体积大，土石方工程量大，需要一定的防渗设施。3．确定土石坝坝顶高程和重力坝坝顶高程的不同点是什么？1）重力坝坝顶高程：①坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+                ②坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+                     2）土石坝坝顶高程：水库静水位+超高（Y） Y=R+e+A①设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高②校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高③正常高水位+非常运用情况的坝顶超高+地震安全加高分别计算后，取其最大值即为坝顶高程4．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？心墙坝：①堆石：上游 1：1.7~1：2.7 下游1：1.5~1：2.5②土料：上游 1：2.5~1：3.5 下游1：2~1：3.0  人工材料面板坝：①优质石料：上游1：1.4~1：1.7②良好堆石：下游1：1.3~1：1.4③卵砾石：1：1.5~1：1.6上游坝坡长期处于水下饱和状态，水库水位也可能快速下降，为了保持坝坡稳定，因此上游坝坡常比下游坝坡平缓。29 5．渗流分析的任务是什么？有哪些方法？常用的理论方法是什么？它的基本假定是什么？任务：①确定坝体侵润线和下游渗流出逸点的位置，为设计计算提供依据。②确定坝体与坝基的渗流量，以便估计设备尺寸。③确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸坡降，用以判断该处渗透稳定性④确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算孔隙水压力，用来进行上游坝坡稳定分析。方法：1、解析法（流体力学法，水利学法）2、手绘流网法3、实验法4、数值法其中，常用的理论方法是水力学法，其基本假定为达西定律和杜平假设，建立各段运动方程式，根据水流连续性再求解渗透流速，渗透流量和侵润线等。6．什么叫流网？它由哪些线构成？绘制流网的基本原则是什么？土石坝渗流域的边界各是什么线？在稳定渗流的层流中，水质点的运动轨迹（流线）和各条流线上侧压管水头相同点的连线（等水位线或等势线）组成的网状图形叫流网。流网由流线、等势线和侵润线构成。绘制流网的基本原则：1、流线和等势线均是圆滑的曲线。2、流线和等势线是互相正交的。3、流网的网格画成曲线正方形，即网格的中线互相正交且长度相等。4、边界：上、下游水下边坡线均为等势线；初拟侵润线及坝体与不透水地基接触线均为流线。下游坡出逸段即非等势线也非流线。7．土石坝渗流变形有哪几类？各自的特点是什么？（1）管涌：渗流作用下，坝体、坝基中细小颗粒被逐步带走形成渗流通道现象。常发生在坝下游坝或闸坝下游地基面渗流逸出处，无凝聚力的砂土，砾石砂土易发生临界坡降——大颗粒——破坏坡降。（2）流土：成块土体被掀起浮动，主要发生在黏土及均匀非粘性土渗流出口处，破坏坡降。（3）接触冲刷：渗流沿两不同土壤接触面流动，带走细颗粒，使临近接触面不同土层混合起来。（4）接触流土和接触管涌：渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面。坝基不同土层间渗流将一层细颗粒带至另一层粗颗粒（管涌）；一层为黏土，含水量大，凝聚力降低而成块移动，甚至形成剥蚀（接触流土）8．防止渗流变形的措施有哪些？常见的工程措施有：全面截阻渗流、延长渗径、设置排水设施、反滤层或排渗减压井等。9．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？重力坝：依靠重力维持稳定，失稳时，先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝址处岩基和胶结面出现局部剪切屈服，进而范围扩大向上游延伸，最后形成滑动通道，导致大坝的整体失稳。土石坝：也是依靠重力维持稳定，由于是散粒体堆筑，坝坡稳定须采用肥大的剖面，坝体不可能产生水平滑动，其失稳主要是坝坡滑动或坝颇，坝基一起滑动。影响因素：坝体滑坡猾裂面的形状，坝体结构，土料，地基的性质，坝的工作条件。10．土石坝坝坡滑裂面的形状有哪几种？在什么情况下易产生何种滑裂面？29 土石坝坝坡滑裂面的形状有三种：曲线滑裂面、直线或折线滑裂面、复合滑裂面。（1）曲线滑裂面：当滑裂面通过粘性土部位时，产生上缓下陡曲面，计算中常用圆弧代替。（2）直线或折线滑裂面：当滑裂面通过无粘性土时，可产生直线或折线形，面坡干燥或全部浸入水中时呈直线形，坝坡部分浸入水中时呈折线形。（3）复合滑裂面：当滑裂面通过性质不同的几种土料时，可产生由直线和曲线组成的复合形状滑裂面。11．怎样确定滑弧的最小稳定安全系数？利用B.B方捷耶夫及费兰钮斯法结合应用，可认为最危险的滑弧圆心在扇形面积中线附近，可按下面步骤计算出最小稳定安全系数。（1）在eg线上选取、、﹍﹍为圆心，分别作通过点的滑弧并计算各自的安全系数k，按比例将k值标在相应的圆心上，连成曲线找出相应最小k的圆心。（2）通过eg线上k最小的点，作eg的垂线，在线上选等为圆心，同样分别过点作滑弧，找出最小的安全系数，按比例将标在点的上方。（3）根据坝基土质情况，在坝坡或坝址外再选，同上述方法求出最小安全系数等，分别按比例标在点的上方，连接标注诸短线的端点，即可找出相应于计算情况的坝坡稳定安全系数，一般要计算15个滑弧才能求出12．土石料的填筑标准是什么？在土料设计中何种土料主要控制何种指标？土石料的填筑标准：对于粘性土，其指标是设计干重度及相应的含水量；对于非粘性土，其指标是相对密度；对于堆石料，其指标是孔隙率。13．土石坝为什么要设防渗体？防渗体有哪些形式？　土石坝挡水后，在坝体内会形成由上游的渗流，这会使水库损失水量，还引起管涌、流图等渗透变形，对坝颇稳定不利，必须在设计时采取防渗措施以减少渗漏，保证坝体渗透稳定性，故要设防渗体。防渗体的形式：1、黏土心墙 2、黏土斜墙 3、非土料防渗体14．土坝排水设备的作用是什么？常用的坝体排水有哪些形式?土石坝排水设备的作用是：可以降低伸入坝体内的水，有计划地排出坝外，以达到降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止渗透变形，增加坝坡的稳定性，防止冻涨破坏的目的。常用的坝体排水形式：1.贴坡排水；2.棱体排水；3.褥垫排水；4.管式排水；5.综合式排水15．土石坝为什么要设置反滤层？设置反滤层应遵循什么原则？通常应在哪些部位设置反滤层？土石坝设置反滤层，其目的是为了提高抗渗破坏能力、防止各类渗透变形特别是防止管涌。在任何渗流流入排水设施处一般都要设置反滤层。设置反滤层要遵循的原则是：1.被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层2.各层的颗粒不得发生移动3.相邻两层间，较小的一层颗粒不得穿过较粗一层的孔隙4.反滤层不能被堵塞，而且应该具有足够的透水性，以保证排水畅通5.应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而遭受破坏。29 16．为什么要进行地基处理？1.这是因为地基的性质对土石坝的构造和尺寸有很大影响。进行土石坝地基处理可控制渗流，使地基以至坝身不产生渗透变形，并把渗流流量控制在允许的范围内2.保证地基稳定不发生滑动3.控制沉降与不均匀沉降，以限制坝体裂缝的发生。17.土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物连接时应注意什么问题？土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的接触面都是防渗的薄弱部位，在连接时，必须妥善处理，使其结合紧密，避免产生集中渗流；保证坝体与河床及岸坡结合面的质量，不使其形成影响坝坡稳定的软弱层面；并不致因岸坡形状或坡度不当引起坝体不均匀沉降而产生裂缝。六、计算题1.某均质土坝修建在不透水地基上，坝体下游设有棱体排水，坝体土料的渗透系数k=1×10-8m/s，坝体断面见下图，试计算坝体的渗流量。解：①求L’，要求L’，先求：上游坝m采用平均坝坡：29  3．某均质土坝建在不透水地基上，坝高Hd=37m,上游坝坡为1：3，下游坝坡为1：2.5，坝体土料渗透系数K=5×10-8m/s,其它尺寸如图所示，已知浸润线在下游坝坡上的逸出高度为1.5m，求单位坝长的渗流量及浸润线方程。解：第五章 水闸自测题一、填空题1.   水闸是一种低水头的水工建筑物，兼有  挡水  和 泄水   的作用，用以  调节水位  、 控制流量  ，以满足水利事业的各种要求。2.   水闸按所承担的任务分为 节制   闸、 进水  闸、分洪   闸、 挡水  闸和 挡潮  闸。29 3.   水闸由 上游联接   段 闸室段 段和 下游联接  段组成。4.   水闸下游易出现的不利流态有 波状水跃   和 折冲水流   。5.   消能设计的控制条件一般是上游水位高，挖深   部分  开启和单宽流量 大 。6.   底流消能设施有 底流消能   式、 消力槛 式、 综合  式三种形式。7.   水闸防渗设计的原则是在高水位侧采用   铺盖；板桩；齿墙等防渗措施，在低水位侧设置  排水 设施。8.   闸基渗流计算的方法有  流网 法、 改进阻力系数  法和  直线比例  法。10.直线比例法有  勃莱  法和  莱因 法。11.闸底板上、下游端一般设有齿墙，因为有利于 抗滑稳定     ，并 可延长渗径   。12.闸墩的外形轮廓应满足过闸水流  平顺 、 侧向收缩  小和 过流能力   大的要求。13.工作桥的作用是 为安装启闭机和便于工作人员操作 ，交通桥的作用是 供人畜通行 。14.对于软弱粘性土和淤泥质土，应采用  供人畜通行  地基处理方法。二、单项选择题1.（宽顶堰型 ）闸孔形式结构简单、施工方便，但自由泄流时流量系数较小，易产生波状水跃。2.   验算水闸的过流能力时，计算的过流能力与设计流量的差值不得超过（ B、±5%   3.   底流消能是在水闸下游产生（ B、淹没  ）水跃来进行消能的。4.   混凝土铺盖与底板连接处设（ C、柏油油毛毡    ）止水效果较好。5.   对于密实的地基或岩基，采用（ D、分离式）底板较合适。6.   在动水中关闭静水中开启的闸门是（  C、事故闸门             7.   适用于弧形闸门侧止水的是（   B、L型8.   水闸翼墙的高度为6~10m，用（ C、悬臂式   ）形式的挡土墙较合适。三名词解释1    涵洞式水闸闸（洞）身上面填土封闭的水闸，又称封闭式水闸。常用于穿堤取水或排水的水闸，洞内水流可以是有压的或者是无压的。2.     节制闸枯水期用于拦截河道，抬高水位，以利上游取水或航运要求，洪水期则开闸泄洪，控制下泄流量。29 3.     折冲水流水流过闸后不能均匀扩散，将使主流集中，蜿蜒驼行，左冲右撞，形成折冲水流。4.     地下轮廓线水流在上下游水位差作用下，经地基向下游渗透，并从护坦的排水孔等处排出，上游铺盖，板桩及水闸底版等不透水部分与地基的接触处。5.     不平衡剪力由于底板上的荷载在顺水流方向是有突变的，而地基反力是连续变化的，所以，作用在单宽板条上及墩条上的力是不平衡的，即在板条及墩条的两侧必然作用有剪力及，并由及的差值来维持板条及墩条上的力的平衡，差值称为不平衡剪力。6.     圆弧式翼墙　从边墩开始，向上、下游用圆弧形的铅直翼墙与河岸连接。四、判断题1.   闸孔孔数少于8孔时，应采用奇数孔，利于对称开启闸门，改善下游水流条件。（T  ）2.   勃莱法认为渗流在水平方向流动和垂直方向流动，消能效果是不一样的，后者是前者的三倍。（ F ）3.   铺盖的厚度是根据铺盖土料的允许水力坡降值计算确定的。（  T）4.   铺盖具有较好的防渗效果，所以越长越好。（F  ）5.   水闸的侧向绕渗为有压渗流，不必考虑侧向防渗措施。（ F ）6.   闸底板的长度只与地基情况有关，与水头无关。（  F）7.   水闸进行荷载计算时，计算单元为沿水闸轴线方向取单位长度一米，计算各种荷载值的大小 （ T ）五、简答题1.   水闸有哪些工作特点？（1）稳定方向：水闸必须具有足够的重力，以维持自身的稳定。（2）渗流方向：应妥善进行防渗设计。（3）效能防冲方面：必须采取有效的效能防冲措施，以防止河道产生有害的冲刷。（4）沉降方面：采取必需的地基处理等措施，以减小过大的地基沉降和不均匀沉降。2.  闸底板的高程如何确定？：闸底板应置于较为坚实的土层上并应尽量利用天然地基，在地基强度能够满足要求的条件下，底板高程定的高些闸室宽度大两岸联接建筑物相对较低，对于小型水闸，由于两岸联接建筑在整个工程所占比重较大，因而]适当降低板高程常常是有利的。4.  海漫的作用是什么？对海漫有哪些要求？海曼的作用：以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。对海曼的要求：①表面有一定的粗糙度，以利进一步消除余能。②具有一定的透水性，以使渗水自由排除降低扬压力③具有一定的柔性，以适应下游河床可能的冲刷变形 5.  水闸闸孔有哪些型式？使用的情况如何？29  6.  对于粘性土地基和砂性土地基地下轮廓的布置有何不同？优点：弧形与平面比较，主要优点是启门力小，可以封闭相当大面积的孔口，无影响水流态的门槽，闸敦厚度较薄，机架桥的高度较低，埋件小。缺点：需要的闸墩较长，不能提出孔口以外进行检修维护，也不能在孔口之间互换，总水压力集中于支铰处，闸墩受力复杂7.  闸墩的墩顶高程如何确定？闸墩的上游部分的顶面高程应满足以下两个要求：①水闸挡水，不应低于水闸正常蓄水位加波浪计算高度与相应安全超高值之和。②泄洪时，不应低于设计或校核洪水位与相应安全超高值之和 8.  平面闸门与弧形闸门相比较各有何优缺点？优点：弧形与平面比较，主要优点是启门力小，可以封闭相当大面积的孔口，无影响水流态的门槽，闸敦厚度较薄，机架桥的高度较低，埋件小。  缺点：需要的闸墩较长，不能提出孔口以外进行检修维护，也不能在孔口之间互换，总水压力集中于支铰处，闸墩受力复杂。9.  当采用混凝土铺盖时，应如何计算作用水闸上的上游水平水压力？并绘图表示。止水片以上仍按静水压力计算，以下按梯形分布，d点取该点的扬压力值，止水片底面c点的水压力等于该点的浮托力加e点处的渗透压力，即认为c、e点间无渗透水头损失。10.   当闸室的抗滑稳定安全系数及地基承载力方面不满足要求时，应采用哪些措施?①将闸门位置移向低水位一侧，或将水闸底板向高水位一侧加长   ②适当加大结构尺寸   ③增加闸室地板的齿墙深度   ④增加铺盖长度或在不影响防渗安全的条件下将排水设施向水闸底板靠近   ⑤利用钢筋混凝土铺盖作为阻滑板，但闸室自身抗滑稳定系数应小于1.0，阻滑板应满足限裂要求。 11.  水闸连接建筑物的作用？翼墙的布置应注意哪些问题？答：作用：①挡住两侧填土，维持土坝及两岸的稳定②闸泄水或引水时，上游翼墙用于引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均匀扩散，减小冲刷。③保持两岸或土坝边坡不受出闸水流的冲刷。④控制通过闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土坝产生渗透变形。⑤在软弱地基上设独立岸墙时，可以减少地基沉降对闸身的影响。注意问题：①高程应分别高于上、下游最不利的运用水位。           ②翼墙分段长度应根据结构和地基条件确定，采15~20m。         ③在软弱地基或回填土上的翼墙分段长度可适当缩短。29 12.如何确定水闸孔口的宽度和孔口高度？第六章 河岸溢洪道自测题第六章 河岸溢洪道答案一、填空题1．河岸溢洪道的主要类型有 正槽式   、侧槽式井式和虹吸式四种。2．正槽溢洪道通常由进水渠 、   控制段、 泄槽消能防冲设施、出水渠等部分组成。3．侧槽溢洪道通常由 控制段、   侧槽 、   泄槽   消能防冲设施、出水渠等部分组成。4．非常溢洪道一般分为漫流式 、  自溃式 爆破引溃式三种。5．溢流堰的主要形式有宽顶堰 、 实用堰  驼峰堰和折线形堰。二、单项选择题1．  关于实用溢流堰上游堰高P和定型设计水头Hd的比值P/Hd与流量系数m的关系正确的是（  B）。B、高堰的流量系数m接近一个常数；2．对于正槽溢洪道的弯道泄槽，为了保持泄槽轴线的原底部高程及边墙高不变，以利施工，则应采用下列措施（  A）。A、外侧渠底抬高△h，内侧渠底降低△h（△h为外墙水面与中心线水面高差）3．陡坡泄槽i＞ik,当水深h0＜h＜hk，h0为正常水深，hk为临界水深，泄槽水面曲线为（  B）。A、a型壅水曲线                B、b型降水曲线4．为了减少侧槽的开挖量，下列措施不对的有（ C ）。A、    侧槽宜采用窄深工式，靠岸一侧边坡宜陡些B、    允许始端侧槽内水面高出堰顶0.5H(H为堰上水头)C、    侧槽宜采用宽浅式D、    b0/bl应小些，一般为0.5～1.0（b0和bl为侧槽始端与末端底宽）三、简答题1．河岸溢洪道如何进行位置的选择？应选择有利的地形条件，布置在垭口或岸边，尽量避免深挖而形成边坡。（1）应布置在稳定的地基上，并考虑岩层及地质构造的性状，充分注意地质条件的变化（2）溢洪道进出口的布置应使水流顺畅，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行，进出口不宜距土石坝太近，以免冲刷坝体（3）从施工条件考虑，应便于出渣路线及堆渣场所的布置。2．溢流堰有几种形式？各有什么特点？1.溢流堰有四种形式：宽顶堰、实用堰、驼峰堰、折线形堰。2.①宽顶堰：结构简单，施工方便，流量系数较低，荷载小，对承载力较差的土基适应能力较强②实用堰：流量系数较宽顶堰大，溢流前缘较短，工程量相对较小，施工复杂。大中型水库，岸坡较陡时，多才用这种形式。③驼峰堰：复合圆弧的溢流低堰，流量系数可达0.42以上，设计与施工简便，对地基要求低，适用于软弱地基。④折线形堰：能够获得较长的溢流前缘。3．泄槽的水力特征是什么？泄槽的底坡常大于水流的临界坡。槽内水流处于急流状态，紊动剧烈，由急流产生的高速水流对边界条件的变化敏感。当边墙有转折时就会产生冲击波，并可能向下游移动；如槽壁不平整时，极易产生掺气、空蚀等问题。29 4．泄槽衬砌应满足什么要求？泄槽衬砌应满足：表面光滑平整，不至引起不利的负压和空蚀；分缝止水可靠，避免高速水流侵入底板以下，因脉动压力引起破坏；排水系统畅通，以减小作用于底板上的扬压力；材料能抵抗水流冲刷；在各种荷载作用下能保持稳定；适应温度变化和一定的抗冻融循环能力。5．如何选择河岸溢洪道的消能方式？河岸溢洪道一般采用挑流消能或底流消能。挑流消能一般适用于较好岩石地基的高中水头枢纽，挑坎结构形式一般有重力式、衬砌式。后者适用于坚硬完整岩基，在下游常做一段短护坦，以防止水流大时产生贴流而冲刷齿墙底脚。底流消能可适用于各种地基，不适用于有排漂和排凌要求的情况。在河岸溢洪道中一般适用于土基或破碎软弱的岩基上。6．正槽溢洪道的水力计算内容包括哪些内容？（1）计算进水渠内流速，求库水位与下泄流量关系曲线，校核泄流能力，求渠内水面曲线，确定进水渠边高（2）控制段：校核溢流堰过水能力（3）过渡段水力计算①渐变槽式过渡段②缩窄陡槽型过渡段泄槽水力计算：计算泄槽内水深和流速的沿程变化，进行水面线计算，以确定边墙高度，为边墙及衬砌的结构设计和下游消能计算提供依据。7．为什么要设置非常溢洪道？非常溢洪道有哪几种形式？在建筑物运行期间可能出现超过设计标准的洪水，由于这种洪水出现机会极少，泄流时间也不长，所以在枢纽中可以用结构简单的非常溢洪道来泄洪。非常溢洪道的形式有漫流式、自溃式、爆破引溃式。第七章 水工隧洞坝下涵管自测题一、填空题1.    水工隧洞进口建筑物的按其布置及结构形式分为竖井式、__塔__式、岸塔式和_斜坡___式。其中_塔式___受风浪、冰、地震的影响大，稳定性相对较差，需要较长的工作桥。2.    水工隧洞按水流状态可分为_有压隧洞____、__无压隧洞___两种形式，__无压隧洞__更能适应地质条件较差的情况，但其__流态___复杂，所以应避免平面转弯。4.    坝下涵管为了有效地防止集中渗流，在涵管1~2m的范围内用回填粘土做防渗层，这个防渗层称为 涵衣   。5.    无压隧洞多采用 圆拱直墙形   断面。6.    有压隧洞多采用  圆形   断面。9.    水工隧洞按用途可分为 泄水洞   、引水洞    、排沙洞、放空洞、导流洞口等。10. 坝下涵管的进口建筑物形式有  分级卧管式  、 塔式   、  斜拉闸门式  。11. 为防止坝下涵管产生集中渗流，常将涵管的管壁外围局部加厚，称为  截水环  。29 四、名词解释1.  水工隧洞第七章 水工隧洞与坝下涵管答案二、单项选择题1.   关于隧洞选线，不正确说法有（ B ）。A、洞线要与岩层构造断裂向及主要软弱带走向有较大交角。B、洞线应与最大水平地应力方向尽量垂直。C、对有压隧洞，当考虑弹性抗力时，围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。D、对低流速的隧洞，弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽。2.工作闸门布置在（ D ）的为有压隧洞。A、进口       B、洞身        C、中部       D、出口3.隧洞洞身的（C  ）为不受力衬砌。C、平整衬砌                     D、单层衬砌4.有压隧洞的出口断面面积应（C  ）洞身断面面积。A、大于     B、等于       C、小于        D、无法确定5.水工隧洞的回填灌浆的目的是（B  ）。B、充填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密6.弹性抗力的分布范围为（B）（考虑洞身的对称性）。A、0～π                 B、π/4～π三、判断题1.    围岩地质条件比较均一的洞身段不设施工缝。             （×）2.     无压隧洞由于内水压力较大，从水流及受力条件考虑，一般用圆形断面。                                                        （×）3.     隧洞中常需要临时性支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。（√）4.    回填灌浆的目的是加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，保证岩石的弹性抗力。                                          （×）5.    当围岩厚度超过1.5倍开挖洞径时，才考虑弹性抗力。      （×）6.    在均匀内水压力作用下，隧洞衬砌的外边缘应力是衬砌设计控制（×）7.    当围岩完好，有压隧洞的洞径小于6米时，可只考虑内水压力。（√）四、名词解释1．有压隧洞    指洞内充满水，没有自由水面，断面形状一般为圆形的过水隧洞。2．弹性抗力当衬砌承受荷载向围岩方向变形时，会受到围岩的抵抗，这个抵抗力称之为弹性抗力。3．围岩压力隧洞在岩体中开挖衬砌后，围岩的变形，滑移乃至坍塌趋势受到衬砌扼阻，此时围岩作用于衬砌的力称为围岩压力。4．单位弹性抗力系数隧洞开挖半径为100cm时的围岩抗力系数。5．涵洞在土石坝枢纽中，当由于两岸地质条件或其他原因不易开挖隧洞时，采用在土石坝下埋社涵管的方式。五．简答题1．水工隧洞进口建筑物的形式有哪些？各适用于什么情况？答：竖井式：在隧洞进口附近岩体比较坚固完整。29        塔式：岸坡岩石较差，覆盖层较薄，不宜修建靠岩进口建筑物       岸塔式：适于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。斜坡式：适于较完整的岩坡。2．水工隧洞按用途如何分类？答：泄洪洞：配合溢洪道宣泄洪水，保证枢纽安全。       引水洞：引水发电，灌溉或洪水。排沙洞：排放水库泥沙，延长水库使用年限。       放空洞：在必要的情况下，放空水库，用于人防或检修大坝。导流洞：在水利枢纽的建设施工期用来施工导流。3．什么叫隧洞的内水压力？分别写出圆形隧洞所受的均匀内水压力强度和非均匀内水压力强度计算公式并指出公式中字母的含义并画出分布图形。答：内水压力——指作用在衬砌内壁上的水压力。   均匀：γ——水的重度，。H——高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头，m。     非均匀：——衬砌内径，m。θ——计算点半径与洞顶半径的夹角。4．水工隧洞衬砌的作用是什么？衬砌有哪些种类？答：作用：①防止围岩变形，保证围岩的稳定。         ②承受围岩压力，内水压力和其他荷载         ③防止渗漏。           ④保护围岩免受水流，空气，温度，干湿变化等冲蚀破坏作用。         ⑤平整围岩，减小表面粗糙，增大过流能力。类型：1）平整衬砌；2）单层衬砌；3）喷锚衬砌；4）组合式衬砌；5）预应力衬砌。5．有压隧洞内水压力如何计算？写出计算公式并指出其中字母的含义。 答：              ——均匀内水压力,。    ——非均匀内水压力。    ——水的重度,。       ——衬砌内半径,m。h——高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头,m。6．坝下涵管与水工隧洞相比较各有什么特点？答：坝下涵管属于深式泄水或放水建筑物，后者是地下建筑物。前者结构简单，施工方便，工期较短，造价也低。   后者断面小，施工场地狭乍，工序多，干扰大，工期一般较长。7．涵管管身的细部构造有哪些？各有什么作用？答：1）伸缩缝：为适应地基变形，管身伸缩及施工要求，防止管身在温度变化时产生横向裂缝。       2）管座：防止地基不均匀沉降而导致管身断裂29        3）截水环：防止集中渗流，在外围设置，以改变水流方向，增加渗径，减小渗流。       4）涵衣：防止集中渗流。8．为什么说涵管上的土压力计算与施工方式有关？答：管身上土压力的大小主要与填土高度，填土性质等因素有关，另外，还与基础的形成以及管道的埋设方式有关。因此，土压力的计算与施工方式有关。9．什么是隧洞的空蚀破坏，如何避免？答：由于高速水流的作用和隧洞边界不平整而引起洞内产生负压，进而破坏隧洞，隧洞中产生空蚀现象，具有很大的破坏力，初期只是表层的轻度剥蚀，如处理不及时，继续发展，可能蚀穿洞壁，影响正常运用。措施：改善水流的边界条件，选用抗空蚀材料，控制闸门开度通气减蚀，掺气减蚀，加强施工质量控制。第八章 渠系建筑物答案一、填空题1.     渠系建筑物的类型较多，按其作用可以分为以下六类：控制建筑物、交叉建筑物、落差建筑物、 泄水 建筑物、冲沙和沉沙建筑物以及量水建筑物等。2.     渠道系统，一般由四 级固定渠道所组成。各自的作用不同，其中：干支   渠为输水渠道，斗农 渠为配水渠道。3.     渠道设计的任务，是在给定的设计流量之后，选择渠道的断面尺寸 、确定渠道形状、结构以及渠道 空间位置。4.     渠道的设计要求较多，如：①有足够的输水能力，以满足灌区 的需要；②有足够的水位，以满足自流灌溉 的要求；③有适宜的流速，以满足不冲不淤 的需要；等等。5.     渠道纵断面设计，主要内容是确定六条线：即①地面高程线、②    渠道纵坡、③最高水位线、④正常水位线、⑤最低水位线和⑥  渠底线 。6.   有坝取水枢纽，是指河道水量  较丰富 、但水位 较低 、不能满足 自流灌溉  要求，或引水量较大，无坝引水不满足要求的情况。7.   无坝引水枢纽中，引水角一般为300～500，引水角越小，水流条件越平顺  、冲刷越 轻 、渠首的布置也就越困难。8.   渡槽，是指渠道跨越河、沟、渠、路或洼地时修建的过水桥，一般由槽身 、支撑结构和 基础及进出口建筑物部分组成。9.     渡槽的适用条件，一般是所跨越的河渠相对高差较大，河道的岸坡 较陡，洪水流量较大 的情况。10. 渡槽根据支撑结构的情况可分为：梁式渡槽及拱式渡槽 两大类。11. 梁式渡槽，根据其支承点位置的不同，可分为： 简支梁 式、  双悬臂梁 式和单悬臂梁  式三种形式。12. 双悬臂式梁式渡槽，按照其悬臂的长度不同，可以分为 等跨双悬臂     式和  等弯矩双悬臂 式两种形式，其中等跨双悬臂式的跨中弯矩为零，底板受压，抗渗较为有利。13. 拱式渡槽，根据主拱圈的结构形式（支撑结构特点），分为 板拱 式渡槽、肋拱 式渡槽和 双曲拱式渡槽。14. 渡槽的水力计算方法是：当槽身长度L≥（15～20）（H为槽内水深），其流态属于明渠均匀流，流量公式为Q=A﹡C﹡；当L＜（15～20）H时，其流量按淹没宽顶堰流公式计算。15. 梁式渡槽槽身纵向结构计算时，一般按 满槽水情况设计；横向结构计算时，一般沿 槽长 方向取单位长度，按 平面   问题设计。16. 梁式渡槽的支撑形式，有槽墩式、排架式两种。对于后者，主要包括：单排架、 双排架、A字形排架、和组合式排架等。17. 渡槽的基础形式较多，按照结构和受力特点，一般分为  刚性基础 、整体板基础 29 、钻孔桩以及沉井基础等。18. 桥面是直接承受各种荷载的部分，桥面的构造主要包括：行车道板 桥面铺装、人行道 、 栏杆、变形缝等。19. 倒虹吸管一般由进口段、管身段、出口段三部分组成。进口段主要包括：  进水口、拦污栅、闸门、启闭机、进口渐变段、沉沙池等，设计要求为 具有平顺的轮廓，应满足稳定、防冲和防渗等要求 ；出口段主要设置有闸门和渐变段等。20. 倒虹吸管的纵剖面布置形式，主要有以下几种： 竖井式、斜管式、曲线式 、桥式倒虹等。21. 倒虹吸管的管身埋设深度，对于跨河情况，管顶应在  冲刷线 以下0.5m；对于穿越公路情况，管顶应在路面以下  1.0m。22. 渠系建筑物中，陡坡是指上游渠道水流沿陡槽槽身下泄到下游渠道的    落差建筑物。二、名词解释1．渠系建筑物在灌排渠道上为了满足控制水流，分配水量，上下游连接和水流的交叉等要求而修建的水工建筑物。2．渠道属渠系建筑物。灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。干支渠主要起输水作用，称输水渠道，斗农渠主要起配水作用，称为配水渠道。3．渡槽输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物。4．跌水在落差建筑物中水流呈自由抛射状态跌落于下游消力池的叫跌水。可分为两种形式：单级跌水，多级跌水。5．陡坡属于落差建筑物的一种，是水流受陡槽约束而仍沿槽身下泄的建筑，由进口连接段、控制堰口、陡坡段、消力池和出口连接段组成。根据地形条件和落差大小，也可建成单级或多级。6．倒虹吸设置在渠道与河流、山沟、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。7．双曲拱桥是常见的桥梁之一，它由路面、主拱圈、拱上结构和墩台所组成。8．桥面铺装层在行程道板上面铺设，其作用在于防止车辆轮胎或履带对行车道板的直接磨损，此外对车的集中荷载还有扩散作用，常用5－8cm的混凝土、沥青混凝土或用15－20cm的碎石层做成，与连接道路路面一致。9．等代荷载为减少计算工作量，在同号影响线范围内假想布满一均布荷载q，并在某指定截面产生的弯矩或剪力值，与一行车辆荷载按最不利位置在桥上时对该截面产生的最大弯矩或剪力值相等，这一假想的均布荷载q则称等代荷载。三、判断题1.   渠系建筑物中，陡坡、跌水都是落差建筑物。           （√）2.   渠道的线路最好选择为直线，但是必须转弯时，对于不衬砌的渠道其转弯半径一定要比衬砌的渠道大。（√）3.   渠道设计的任务是：选定渠道的路线，确定渠道的纵、横断面及渠道的构造，确定渠道的设计流量和糙率等。     （×）4.   位于弯道凹岸的取水枢纽，其位置应设在弯道的顶点处，以便于利用弯道环流作用，引取表层清水，防止泥沙进入渠道。（×）5.   河道中的取水枢纽当中，引水闸的引水角越小越好。     （×）6.   在双悬臂式梁式渡槽中，对于等弯矩式结构，由于跨中弯矩与支座弯矩相等，所以结构合理，配筋较少，较为经济。（×）      7.   梁式渡槽的槽身侧墙，在纵向起着梁的作用，所以，加高侧墙可以提高墙身的纵向承载能力。（×）29 8.   渡槽的整体板基础，一般为钢筋混凝土结构，对于变形有一定的抵抗能力，也称柔性基础。  （√）9.   在同样的条件下，铰结桥板比无横向联系的桥板受力条件要好。（√）10.   桥与渡槽的主要区别是：在构造上，除桥面结构外，其余部分二者基本相似；在荷载上，桥除承受恒载外，还承受活载；在基础处理上，无冲刷问题。                                                      （√）11.   桥梁上的汽车制动力，是指车辆在刹车时，为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间所发生的滑动摩擦力。（√）12.   修建渡槽，比修建填方渠道的涵洞过流能力大，但是，比修建倒虹吸管水头损失也大。（√）13.   倒虹吸管的镇墩，一般采用混凝土或钢筋混凝土重力式结构形式，其位置不宜设置在倒虹吸管的转弯处。    （×）14.   倒虹吸管水力计算的任务是：根据渠道水力要素和上游渠底高程，选定合理的管径，确定下游渠底高程和进出口的水面衔接形式。                                                           （√）15.   跌水一般由进口连接段、控制缺口、陡坡段、消力池和下游连接段组成。                      （×）16.   陡坡由进口连接段、控制缺口、跌水墙、消力池、出口连接建筑物组成。 （×）                                        四、选择题1.    渡槽、倒虹吸和涵洞，属于（ C ）。A、控制建筑物                 B、落差建筑物C、交叉建筑物                 D、泄水建筑物2.    跌水与陡坡，属于（ B ）。A、控制建筑物                 B、落差建筑物C、交叉建筑物                 D、泄水建筑物3.    下列渠系建筑物中，属于控制建筑物的是( A )。A、节制闸                     B、渡槽C、跌水陡坡                   D、泄水闸4.    为了满足防洪要求，获得发电、灌溉、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，用来控制和支配水流，这些建筑物通称为（B  ）。A、挡水建筑物                B、水利枢纽C、大坝                      D、水工建筑物5.    当上一级渠道的水量丰富、水位较高时，则其引水方式应采用( A )。A、无坝取水                  B、有坝取水C、蓄水取水                  D、抽水取水6.    无坝引水枢纽的组成，不应包含( B )。A、引水闸                    B、节制闸C、冲沙闸                    D、排沙闸7.      梁式渡槽的支承形式有墩式和排架式两种，排架式支承结构一般有( A )。A、单排架、双排架、          B、U型排架、组合式排架C、升卧式排架；              D、半地下式排架。8.    渡槽的基础形式较多，属于刚性基础的形式为（ A ）。A、混凝土基础                B、钢筋混凝土基础C、钻孔桩基础                D、以上都是（A+B+C）9.    道路与渠道相交叉，因高差较小（渠高路低），应采用（D  ）方案。A、渡槽                     B、桥梁C、涵洞                     D、倒虹吸10.单级跌水的落差，一般不超过(  B  )。A、1米                     B、5米C、3米                     D、10米29 五、问答题1．渠系建筑物有哪些特点？1）数量多，分布广；2）单个建筑物工程量不大，但总体工程量大；3）同类建筑物的工作条件相似；4）布置上受地形影响较大，与群众的生产和生活关系密切。2．倒虹吸管的适用条件主要是什么？1）渠道跨越宽深河谷，修建渡槽，填方渠道或绕线方案困难或造价高时；2）渠道与原有渠、路相交，因高差较小不能修建渡槽、涵洞3）修建填方渠道影响原有河道泄流等。3．说明单级跌水有哪几部分组成？各自的作用是什么？单级跌水常由进口连接段、跌水口、消力池和出口连接段组成。作用：进口连接段：使渠水平顺进入跌水口，使泄水有良好的水利条件。跌水口：控制缺口，是设计跌水和陡坡的关键。消力池：使下泄水流形成水跃，以消减水流能量。出口连接段：改善水利条件，防止水流对下游冲刷。4．渡槽与填方渠道连接的方式有哪几种？有两种：1）斜坡式，他包含有刚性连接和柔性连接       2）挡土墙式5．根据跌差大小，跌水可分为哪几种类型？跌水口的作用是什么？根据跌差的大小，跌水可分为单级跌水和多级跌水两种形式。一般单级跌水的跌差小于3~5m。跌水口作用：控制缺口，用以设计跌水和陡坡。6．渠系建筑物的主要类型有哪些？其作用是什么？（1）控制建筑物：用以调节水位和分配流量。（2）交叉建筑物：使渠道与山谷、河流、道路相交所修。（3）落差建筑物：避免渠道落差过于集中。（4）泄水建筑物：保护渠道及建筑物的安全或进行维修，用于放空渠水（5）冲沙和沉沙建筑物：防止和减小淤积。（6）量水建筑物：用以计量输配水量。7．渠系建筑物的布置原则有哪些？（1）其位置和形式，应根据渠系平面布置图，渠道纵横面图以及当地的具体条件，合理布局，使建筑物的位置和数量恰当，工程效益最大。（2）满足渠道输水、配水、泄水和量水的需要，保证其安全运行，提高灌溉效益和灌水质量，最大限度地满足作物需水要求。（3）尽量减少其数量，尽可能联合修建，形成枢纽，节约投资，便于管理。（4）应便利交通，便利生产，为提高劳动效率和繁荣农村经济创造条件。8．渠道设计的要求有哪些？在设计时如何考虑？设计要求：有足够的输水能力以满足灌区需要；有足够的水位，以满足自流灌溉的需要；渠道流速要满足不冲、不淤的要求；边坡稳定，不坍塌，不滑坡；渗透损失小，灌溉水利用系数高；适当满足综合利用要求；工程量小，总投资少；施工容易，管理方便。设计时根据灌溉水位要求确定渠道段面尺寸、形状、结构和空间位置，要遵循实用，安全和经济的原则。9．梁式渡槽的支承形式有哪几种？各有何优缺点？适用条件是什么？支承形式有槽墩式和排架式两种。槽墩一般为重力墩，有实体和空心墩两种形式，实体墩构造简单，施工方便，但其重力大，用料多，要求地基承载力大，空心墩节省材料，与槽架比，可节省钢材，自身重力小，刚度大，适用于修建较高的槽墩，一般用浆砌石或混凝土建造。槽架是钢筋混凝土排架结构，有单排架，双排架，A字形排架，组合式排架。单排架体积小，重量轻；双排架为空间框架结构；A字形排架稳定性能好，适应高度大，但施工较复杂，造价较高，组合式29 槽架适用于跨越河道主槽部分。10．试说明渡槽常用基础的种类及适用范围。（1）刚性基础：常用于重力式实体墩和空心墩基础，一般用浆砌石或混凝土建造。（2）整体板基础：钢筋混凝土梁板结构，其底面积大，可弹性变形，适应不均匀沉陷能力好，常用作排架基础。（3）钻孔桩（井柱）基础：适用于荷载大，承载能力低的基础。（4）沉井基础：也适用于荷载大，承载能力低的基础。11．桥梁与渡槽相比，在构造上、荷载上的主要区别是什么？渡槽主要是输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物。由槽身、支撑结构、基础及进出口建筑物等部分组成，槽身置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础，再传给地基。而桥梁是渠道穿越公路或生产道路时，为了便利交通和农业生产而修建的，且由桥面直接承受各种荷载。桥梁的荷载主要有：恒荷载、车辆荷载、其他荷在及外力；而渡槽无车辆荷载。12．桥面包括哪些部分？交通桥的桥面铺装层有何作用？桥面是直接承受各种荷载的部分，它主要包括行车道板，桥面铺装，人行道，栏杆，变形缝，排水设施等。交通桥桥面铺装层作用：防止车辆轮胎或履带对行车道板的直接损失，对车的集中荷载有扩扩散作用。设计要求：常用5~8cm的混凝土，沥青混凝土或用15~20cm厚的碎石层组成，要求与连接的道路路面尽量一致，以便于行车和养护。13．如何考虑作用在桥梁上的荷载及其组合？作用在桥梁上的荷载：①恒载：包括桥上部结构物自重及附属设备重，填土重及土压力等；②车辆荷载及其影响力：包括车辆荷载及其产生的冲击力，制动力以及土侧压力等；③其他荷载及外力：包括人群荷载、温度变化及混凝土收缩影响力、支座摩阻力、水的浮力、冰压力、漂浮物的撞击力以及施工荷载等。荷载组合：①主要荷载组合：由恒荷载、车辆荷载、汽车荷载的冲击力、车辆荷载引起的土侧压力及人群荷载组成②附加荷载组合：由恒荷载和平板挂车或履带车荷载组成；由主要荷载组合中的一种或几种荷载与可能同时作用的一种或几种荷载和外力组成。14．若桥梁的计算荷载为汽－10级，其具体含义是什么？其验算荷载用什么？这是标准公路桥，汽-10级表示汽车型号，该车载重为100kN，计算时可用汽-10级，也可用汽车-10级的一辆车。其验算荷载及横向和车队纵向排列。15．等代荷载的作用是什么？桥梁设计时，等代荷载可以减少计算的工作量，它是一种假想，即在同号影响线范围内假象布满一均布荷载q,此q在某指定截面产生的弯矩或剪力值，与一行车辆荷载按最不利位置在桥上时对该截面产生的最大弯矩或最大剪力值相等。工程上常利用已计算编制的等代荷载来计算各级汽车车队产生的弯矩和剪力。16．倒虹吸管的作用是什么？比较渡槽与倒虹吸管的工作特点和适用条件。设置在河道上，在渠道与河流、山河、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。与渡槽相比，它造价低，施工方便，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。适用条件：①渠道跨越宽深河谷，修建渡槽，填方渠道或绕线方案困难或造价高时；②渠道与原有渠、路相交，因高差较小不能修建渡槽，涵洞时；③修建填方渠道影响原有河道泄流等。17．倒虹吸管的布置形式有哪几种？各自的特点是什么？（1）竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸，构造简单，管路短，水利条件差，施工容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。（2）斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道，河流的情况，构造简单，施工方便，水利条件好。（3）曲线式：可现浇也可预制安装，管身常埋于地下，不易过深，适用于岸坡较缓情况。（4）桥式倒虹吸：当渠道通过较深的复式断面或榨深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。29 18．如何考虑作用在倒虹吸管上的荷载及其组合？管身结构设计时，一般根据荷载大小分为若干段进行计算，50m以下压力水头的以10m高差为一级，50m以上以50m的高差为一级，对于中小型的，内水压力等荷载的变化范围不大时可不分段。埋在河槽部分的管道，可能出现如下荷载组合：①河道枯水时期管内正常输水，荷载有重力、土压力、内水压力及管内外温差等；②河道洪水期管内无水，作用荷载有管的重力、内水压力及管内外温度差等；③管内正常输水，管外无水也无填土，荷载有管的重力、内水压力及管内外温度差等。19．跌水与陡坡有何区别？跌水是指在落差建筑物中水流呈自由抛射状态跌落于下游消力池的。陡坡：水流受陡槽约束而仍沿槽身下泄的。20．跌水一般有几部分组成？各部分作用是什么？（1）进口连接段：使水平顺进入跌水口，使泄水有良好的水利条件。（2）跌水口：控制缺口，设计陡坡和跌水的关键。（3）跌水墙：支撑作用。（4）消力池：使下泄水流形成水跃，以消减水流能量。（5）出口连接段：改善水利条件，防止水流对下游冲刷。29'