合肥工业大学水工建筑物

'第一章水工建筑物的类别（按作用分）：①挡水建筑物【用以拦截江河，形成水库或壅高水位，如各种坝和水闸；以及为抗泄洪水或挡潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。】②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、渠道等，以保证坝和其他建筑物的安全。如各种溢流坝、坝身泄水孔；又如各式岸边溢洪道和泄水涵洞等。】③输水建筑物【为满足灌溉、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、引水涵管、渠道、渡槽等。】④取（进）水建筑物【输水建筑物的首部建筑，如引水隧洞的进口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。】⑤整治建筑物【用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。】⑥专门建筑物【为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物，如专为发电用的压力前池、调压室、电站厂房；专为灌溉用的沉沙池、冲沙闸；专为过坝用的船闸、升船机、鱼道、过木道等。】注：有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型，如：各种溢流坝，既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既可挡水，又可泄水，有时还可以作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物。水利工程的特点：水利工程与一般的土建工程相比，除了工程量大、投资多、工期长之外，还具有一下特点：①工作条件复杂；②受自然条件约束，施工难度大；③效益大，对环境影响也大；④失事后果严重。第二章永久性建筑物：指工程运行期间使用的建筑物。根据重要性分为：①主要建筑物【失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物，如堤坝、水闸、电站厂房及泵站等。】②次要建筑物【失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大，并易于修复的建筑物，如挡土墙、导流墙及护岸等。】临时建筑物：工程施工期间使用的建筑物，如导流建筑物、施工围堰等。极限状态：当整个结构（包括地基）或结构的一部分超过某一特定状态，结构不能满足设计规定的某种功能要求时，称此特定状态为该功能的极限状态。承载能力极限状态：当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：①失去刚体平衡；②超过材料强度而破坏，或因过度的塑性形变而不适于继续承载；③结构或结构构件丧失弹性稳定；④结构转变为机动体系；⑤土石结构或地基、围岩产生渗流失稳等。此时结构是不安全的。正常使用极限状态：当结构或结构构件影响正常使用或达到耐久性的极限值时，即认为达到了正常使用极限状态，例如：①影响构件正常使用或外观变形；②对运行人员或设备、仪表等有不良影响的振动；③对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗能力有不良影响的局部损坏等。此时结构是不适于使用的。第三章重力坝：用混凝土或石料等材料修筑，主要依靠坝体自重保持稳定的坝。按结构式，可分为实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝；按是否溢流，可分为溢流重力坝和非溢流重力坝；按筑坝材料，可分为混凝土重力坝和浆砌重力坝。重力坝中减小渗透压力的做法：蓄水后，库水会通过坝体和坝基向下游渗流。为了减小渗流对坝体稳定和应力的不利影响，在靠近坝体的上游面设排水管，靠近坝踵的地基内设防渗帷幕，帷幕后设排水孔。重力坝的优点：①结构作用明确，设计方法简便，安全可靠；②对地形、地质条件适应性强；③枢纽泄洪问题容易解决；④便于施工导流；⑤施工方便。重力坝的缺点：①坝体剖面尺寸大，材料用量多；②坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；③坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利；④ 坝体体积大，混凝土浇筑时容易产生不利的温度应力和收缩应力。重力坝承受的荷载与作用：自重（包括固定设备重）、静水压力、扬压力、动水压力、波浪压力、泥沙压力、冰压力、土压力、温度作用、风作用、地震作用等。扬压力：扬压力包括上浮了及渗流压了。上浮力是有坝体下游水深产生的浮托力；渗流压力是在上下游水位差作用下，水流通过基岩节理、裂隙而产生的向上的静水压力。波浪三要素：波高为hl，波长为L，波浪中心线高于静水面产生的壅高hz。波高、波长和壅高合称为波浪三要素。提高坝体抗滑稳定性的工程措施：利用水重；采用有利的开挖轮廓线；设置齿墙；抽水措施；加固地基；横缝灌浆；预加应力措施。重力坝的应力分析中材料力学法的基本假定：①坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料；②视坝段位固接与地基上的悬臂梁，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σ，按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。重力坝温度裂缝的分类：贯穿性裂缝和表面裂缝两类。横向贯穿性裂缝会导致漏水和渗流侵蚀性破坏，纵向贯穿性裂缝会损坏坝的整体性，水平向贯穿性裂缝会降低大坝的抗剪强度。对大体积混凝土进行温度控制的目的：一是防止由于混凝土温升过高、内外温差过大及气温骤降产生各种温度裂缝；二是为了做好接缝灌浆，满足结构受力要求，提高施工功效，简化施工程序提供依据。温度控制措施：①降低混凝土的浇筑温度Tj。用预冷骨料和加冰屑拌和等措施来降低混凝土的入仓温度；运输中注意隔热保温。②减少混凝土水化热升温Tr。混凝土硬化初期发热量最大，温升最快，采用中、低热水泥；在混凝土中埋大块石；用冷却水管进行初期冷却；减小浇筑层厚度，延长浇筑块之间的间歇时间，利用仓面天然散热；在混凝土中加入掺合料（如粉煤灰）和外加剂（如塑化剂）来尽量减少水泥用量。③加强对混凝土表面的养护和保护。在混凝土浇筑后初期需要对坝块表面加覆盖、浇水养护。冬季要抵御寒潮袭击，夏季防止热量回灌进入混凝土。以上措施，要综合考虑工程的具体条件和设计原则研究确定，并同时做好施工组织设计，安排好施工季节，施工进度，坝块浇筑顺序等。重力坝的基本剖面：是指坝体在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力3项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量做小的三角形剖面。泄水重力坝：既是挡水建筑物又是泄水建筑物，其泄水方式有坝顶溢流和坝身泄水孔泄水。在水利枢纽中，泄水重力坝可承担泄洪、向下游输水、排沙、放空水库和施工导流等任务。泄水建筑物的泄水方式：表面溢流式（溢流重力坝和岸边溢洪道）和深水泄流式（坝身泄水孔和河岸泄水隧洞），坝身泄水孔按高程分中孔和底孔。孔口型式：开敞溢流式（优点除宣泄洪水外，还能排出冰凌和其他漂浮物）和大孔口溢流式（优点可根据洪水预报提前放水，加大蓄洪库容）。溢流重力坝的工作特点：溢流重力坝是重力坝枢纽中最重要的泄水建筑物，用于将规划库容所不能容纳的绝大部分洪水经由坝顶泄向下游，以保证大坝安全。溢流重力坝应满足的泄洪要求包括：①有足够的孔口尺寸、良好的孔口体形和泄水时具有较高的流量系数。②使水流平顺地流过坝体，不产生不利的负压和振动，避免发生空蚀现象。③保证下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。④溢流坝段在枢纽中的位置，应使下游流态平顺，不产生折冲水流，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行。⑤有灵活控制水流下泄的设备，如闸门。启闭机等。溢流坝孔口型式：① 开敞溢流式【适用于洪水量较小，淹没损失不大的中、小型工程。设置闸门的溢流孔，其闸门顶略高于正常蓄水位，堰顶高程较低，可以调节水库水位和下泄流量，减少上游淹没损失和非溢流坝的工程量。】②大孔口溢流式【上部设胸墙，堰顶高程较低。这种型式的溢流孔可根据洪水预报提前放水，加大蓄洪库容，从而提高了调洪能力。】闸门：闸门分为工作闸门、检修闸门和事故闸门。常用的工作闸门：平面闸门【优点：结构简单，闸墩受力条件好，各孔口可共用一个活动式启门机；缺点：启门力较大，闸墩较厚，设有门槽，水流条件差。】弧形闸门【优点：启门力较小，闸墩较薄，无门槽，水流平顺；缺点：闸墩较长，且受力条件较差。】检修闸门可以采用平面闸门、浮箱闸门，也可以采用比较简单的叠梁。水流空化数σ是衡量实际水流发生空化可能性大小的指标。有哪些防空蚀措施：设计合理的溢流坝面体形、设置掺气减蚀装置、采用抗空蚀性能好的材料以及合理的运行方式等。掺气：由溢流重力坝下泄的水流，当流速超过7~8m/s时，空气从自由表面进入水体，产生掺气现象。掺气水流主要分为自掺气和强迫掺气两大类。溢流面体形设计：溢流面由顶部曲线段、中间直线段和反弧段三部分组成。设计要求：①有较高的流量系数，泄流能力大；②水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；③体型简单、造价低、便于施工等。溢流坝顶部曲线是控制流量的关键部位，其形状多与锐缘堰泄流水舌下缘曲线相吻合，否则会导致泄流量减小或堰面产生负压。顶部曲线的形式很多，常用的有克——奥曲线和WES曲线。消能工消能是通过局部水力现象，把水流中的一部分动能转换为热能，随水流散逸。消能工设计原则：①尽量使下泄水流的大部分动能消耗在水流内部的紊乱中，以及水流和空气的摩擦上；②不产生危及坝体安全的河床或岸坡的局部冲刷；③下泄水流平稳，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行；④结构简单，工作可靠；⑤工程量小。常用的消能工型式：底流消能、挑流消能、面流消能和消力戽消能。底流消能的特点及措施：底流消能是通过水跃，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。消能主要靠水跃产生的表面漩滚与底部主流间的强烈紊动、剪切和掺混作用。底流消能具有流态稳定、效能效果好、对地质条件和尾水变幅适应性强以及水流雾化很小等优点，多用于中、低水头。但护坦较长，土石方开挖量和混凝土方量较大，工程造价较高。①在护坦末端设置消力坎，在坎前形成消力池；②降低护坦高程形成消力池；③既降低护坦高程，有建造消力坎形成综合消力池。常见的辅助消能工：分流脂墩、消力墩及尾坎等。底流消能多用于中、小型工程，而用于高坝泄洪消能的则较少。挑流消能：是利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床，与下游水流相衔接的消能方式。能量耗散大体分为3部分：急流沿固体边界的摩擦消能；射流在空中与空气摩擦、掺气、扩散消能；射流落入下游尾水中淹没紊动扩散消能。面流消能：利用鼻坎将主流挑至水面，在主流下面形成反向漩滚，使主流与河床隔开。主流在水面逐渐扩散而消能，反向漩滚也消除一部分能量。【适用于下游尾水较深，流量变化范围较小，水位变幅不大，或有排水、漂木要求的情况。】消力戽：其挑流鼻坎潜设在水下，形不成自由水舌，水流在戽内产生漩滚，经鼻坎将高速的主流挑至表面，戽内的漩滚可以消耗大量能量，，因高速水股在表面，也减轻了对河床的冲刷。【优点：工程量较消力池小，冲刷坑比挑流式浅，不存在雾化问题；缺点：下游水面波动大，绵延范围长，易冲刷岸坡，对航运不利，底部漩滚将泥沙带入戽内时，磨损戽面，增加了维修费用。】其他新型消能工：①宽尾墩；②台阶式溢流坝面；③T形墩。为改善下游流态，可采取以下措施：①在枢纽布置上，尽量使溢流坝的下泄水流与原河床主流的位置和方向一致；②规定闸门操作程序，使各孔闸门同时均匀开启，或对称开启；③ 布置导流墙，使主流充分扩散；④进行水工模型试验，研究下游流态及改善措施。按水流条件，坝身泄水孔可分为有压和无压：①有压泄水孔（工作闸门布置在出口，门后为大气，可以部分开启；出口高程较低，作用水头较大，断面尺寸较小）【缺点：闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体应力和防渗都不利，常需钢板衬砌。】②无压泄水孔（工作闸门布置在进口。为了形成无压水流，需要在闸门后将孔的顶部升高。闸门可以部分开启，闸门关闭后孔道内无水。）【优缺点：明流段可不用钢板衬砌，施工简便，干扰少，有利于加快施工进度；与有压泄水孔相比，对坝体削弱较大。】进口曲线应满足的条件：①减小局部水头损失，提高泄水能力；②控制负压，防止空蚀。地基处理的主要任务是：防渗；提高基岩的强度和整体性。固结灌浆目的：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。帷幕灌浆目的：降低坝底渗流压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量。帷幕灌浆与排水孔幕在渗流控制中作用的不同：帷幕灌浆主要减小坝基渗流量，排水孔幕主要是降低扬压力。断层破碎带的处理：①对倾角较陡的走向近于顺河流流向的破碎带，可采用开挖回填混凝土的措施，做成混凝土塞，其高度可取断层宽度的1~1.5倍，且不得小于1.0m，如破碎带延伸至坝体上、下游边界线以外，则混凝土塞也应向外延伸，延伸长度取1.5~2倍混凝土塞的高度。在选择坝址时，应尽量避开走向近于垂直河流流向的陡倾角断层破碎带，因为它将导致坝基渗流压力或坝体位移增大。如难以避开，也可用混凝土塞，但其开挖度要比近于顺河流流向的大，约1/10~1/4坝底宽度。②对走向近于顺河流流向的缓倾角断层破碎带，埋藏较浅的应予挖除；埋藏较深的，除应在坝面做混凝土塞外，还要考虑其深埋部分对坝体的影响。必要时可在破碎带内开挖若干个斜井和平洞，回填混凝土，形成由混凝土斜塞和水平塞组成的刚性骨架，封闭该范围内的破碎物，以阻止其产生挤压变形和减少地下水产生的有害作用。在选择坝址时，应尽量避开走向近于垂直河流流向的缓倾角断层破碎带。如不可避免，也可采用上述方法进行处理。软弱夹层的处理：①在坝踵部位做混凝土深齿墙，切断软弱夹层直达完整基岩，当夹层埋藏较浅时，此法施工方便，工程量不大，且有利于坝基防渗，使用得较多；②对埋藏较深、较厚、倾角平缓的软弱夹层，开在夹层内设置混凝土塞；③在坝趾处建混凝土深齿墙，切断软弱夹层直达完整基岩，以加大尾岩抗力，此法适用于在建坝过程中发现未预见到的软弱夹层或已建工程抗滑稳定的加固处理；④在坝趾下游侧岩体内设钢筋混凝土抗滑桩，切断软弱夹层直达完整基岩，由于抗滑桩的作用不十分明确，目前尚无成熟的计算方法；⑤在坝趾下游岩体内采用预应力锚索加大岩体的抗力，适用于已建工程的加固处理。由于锚固区固结灌浆影响坝基渗流，故应做好坝基排水。实践中常根据实际情况，在同一工程上采用几种不同的处理方法。溶洞的处理：开挖，回填，灌浆横缝作用：减小温度应力，适应地基不均匀变形和满足施工要求。横缝有永久性横缝【不设键槽，缝内不灌浆】，临时性横缝【缝面设键槽和灌浆系统】。纵缝作用：适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度应力。其布置形式有：铅直纵缝【纵缝缝面应设水平向键槽】、斜缝和错缝。水平施工缝的处理质量关系到大坝的强度、整体性和防渗性，处理不好将成为坝体内的薄弱面，必须予以高度重视。灌浆廊道兼有排水作用，需要在其上游侧设排水沟、下游侧设坝基排水孔幕及扬压力观测孔，并在靠近廊道的最低处设置集水井，汇集从坝基和坝体的渗水，然后经横向排水管自流或由水泵抽水排至下游坝外。碾压混凝土坝与常态混凝土坝相比的优点：① 工艺程序简单，可快速施工，缩短工期，提前发挥工程效益；②凝胶材料用量少；③水泥用量少，结合薄层大仓面浇筑，坝体内部混凝土的水化热温升可大大降低，简化了稳控措施；④不设纵缝，节省了模板和接缝灌浆等费用，有的甚至整体浇筑，不设横缝；⑤可使用大型通用施工机械设备，提高混凝土运输和填筑的工效；⑥降低工程造价。为防止碾压混凝土重力坝坝体产生温度裂缝，可用措施：①减少水泥用量，选用低热水泥，合理确定混合材料的掺量；②对原材料进行预冷却；③用冰屑代替部分拌合水；④根据工程的具体条件（季节、气温和工程量等）合理安排施工等。与混凝土重力坝相比，浆砌石重力坝具有的优点：①就地取材，节省水泥；②由于水泥用量少，水化热温升低，因而不需要采取稳控措施，也不需设纵缝，还可增大大坝段宽度；③节省模板，减少脚手架，因而木材用量较少，减少施工干扰；④施工技术易于掌握，施工安排比较灵活，可以分期施工，分期受益，在缺少施工机械的情况下，可用人工砌筑。缺点：①人工砌筑，砌体质量不易均匀；②石料的修整和砌筑难以机械化，需要大量劳动力；③砌体本身防渗性能差，需另作防渗设备；④工期较长。宽缝重力坝：为了充分利用混凝土的抗压强度，将实体重力坝横缝的中下部扩宽成为具有空腔的重力坝，称为宽缝重力坝。空腔重力坝：坝体内沿坝轴线方向设有较大空腔的重力坝。与实体坝相比的优点：①由于空腔下部不设底板，减小了坝底面上的扬压力，可节省坝体混凝土方量20%左右；②减少了坝基开挖量；③坝体前后腿嵌固于岩体内，有利于坝体的抗滑稳定；④前后腿应力分布均匀，坝踵压应力较大；⑤便于混凝土散热；⑥坝体施工可不设纵缝；⑦便于监测和维修；⑧空腔内可以设置水电站厂房。缺点：①施工复杂；②钢筋用量大；③如在空腔内布置水电站厂房，施工干扰大。支墩坝按其结构型式分为：①大头坝【不另设面板，直接由支墩的上游部分向两侧扩大，形成悬臂大头，大头相互紧贴，起挡水作用。】②连拱坝【面板是一系列倚在支墩上的拱筒，与支墩组成整体结构。】③平板坝【面板为平板，简支于支墩上。】第四章拱坝1．坝体工作特点：坝体结构既有拱作用又有梁作用，其承受的荷载一部分通过拱的作用压向两岸，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。2．拱坝坝址的地形和地质条件：（1）对地形的要求：地形条件是决定拱坝结构形式，工程布置以及经济性的主要因素。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。（2）对地质的要求：理想的地质条件是：基岩比较均匀，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。3．拱坝的类型：按建筑材料和施工方法分为常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝、砌石拱坝。按坝面曲率分为单曲拱坝（只有水平向曲率，而各悬臂梁的上游面呈铅直的拱坝）、双曲拱坝（水平和竖直都有曲率的拱坝）。4．坝的体形和布置。合理的体形应该是：在满足枢纽布置、运用和施工等要求的前提下，通过调整期外形和尺寸，使坝体材料的强度得以成分的发挥，不出现不利的应力状态，以保证坝肩岩体的稳定，而工程量最省，造价最低。5．拱冠梁的型式和尺寸。在拱坝的轴线确定以后，要拟定的尺寸有：坝顶厚度、坝底厚度、剖面形状。6．双曲拱坝，拱冠梁的上游面曲线可用凸点与坝顶的高差Z和凸度β和最大倒悬度S7．拱端的布置原则：拱端应嵌入开挖后的坚实基岩内。拱端与基岩的接触面原则上应做成全半径向的，以使拱端推力接近垂直于拱座面。8．一般情况下，温降对坝体应力不利；温降将使拱端推力加大，对坝肩岩体稳定不利。 9．拱坝的应力分析。（1）纯拱法。纯拱法假定坝体由若干层独立的水平拱圈叠合而成，每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。①由于拱坝厚度较大，拱圈的剪力也较大，当拱厚T与拱圈平均半径R之比5T>R时，忽略剪力对内力计算成果将带来较大误差；②拱坝的轴力很大，不能忽略轴向变位；③基岩变形影响显著，不能忽略。（2）拱梁分载法。拱梁分载法是将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构，坝体承受的荷载一部分由拱系承担，一部分由梁系承担，拱和梁的荷载分配由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来确定。荷载分配后，梁式静定结构，应力不难计算；拱的应力可以按纯拱法计算。10．拱冠梁法是一种简化了的拱梁分载法。它是以拱冠处的一根悬臂梁为代表，与若干水平拱作为计算单元进行荷载分配，然后计算拱冠梁及各个拱圈的应力，计算工作量比多拱梁分载法节省很多。11.用结构力学方法计算拱坝应力是，采用以下几项基本假定：⑴坝体和基岩都是均匀、各项同性的弹性体。⑵忽略库岸、库底在库水压力作用下的变形影响。⑶拱的法向截面在变形后仍保持平面。⑷用付格特公式计算地基变形。12.拱梁分载法的基本原理：内外力替代原理和唯一解原理。13.拱冠梁法是按中央悬臂梁与若干层水平拱在其相交点变位一致的原则分配荷载的拱坝应力分析方法，是简化了的拱梁分载法。一般是沿坝高选取5-7层拱圈，仅考虑承受径向荷载，并假定荷载沿拱圈均匀分布。这种方法仅适用于对称或接近对称的拱坝，是一种近似的应力分析方法。14.拱坝失稳型式：坝肩岩体失稳和沿建基面及其附近软弱面的上滑失稳。滑动失稳是最常见的.坝肩岩体滑动主要原因：岩体内存在着软弱结构面和荷载作用。拱坝稳定分析方法：刚体极限平衡法、有限元法和地质力学模型试验方法。15.在拱坝坝肩岩体稳定计算中，应当考虑以下荷载：坝体传来的作用、岩体的自重和渗流水压力，其中渗流水压力是控制坝肩岩体稳定的重要因素之一。坝肩岩石稳定分析中,渗流压力的重要作用,它不仅能在岩体中形成相当大的渗流压力推动岩体滑动，而且还会改变岩体的力学性质。16.控制渗压的有效方法是在地基内设置灌浆帷幕和排水系统。17.改善拱坝稳定的措施：（1）加强地基处理，对不利的节理和构造面等进行有效地冲洗和固结灌浆，以提高其抗剪强度；（2）加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减少岩体内的渗流压力；（3）将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑裂面；（4）改善拱圈设计，使拱端推力尽可能转向正交与岸坡；（5）局部扩大拱端或设置重力墩。18.拱坝坝身的泄水方式：自由跌流式、鼻坎挑流式、滑雪道式及坝身泄水孔式。⑴自由跌流式适用于基岩较好，单宽泄洪量较小的情况。由于下落水舌距坝脚较近，坝下必须设有防护措施，堰顶设或不设闸门，视水库淹没损失和运用条件而定。⑵鼻坎挑流式⑶滑雪道式泄洪是拱坝特有的一种泄洪方式，其溢流面由溢流坝顶和与之相连接的泄槽组成，而泄槽为坝体轮廓以外的部分。适用于泄洪量大，较薄的拱坝。⑷坝身泄水孔式是位于水面以下一定深度的中孔或底孔，一般以靠近坝体半高或更高处的为中空，多用于泄洪；位于坝体下部的为底孔，多用于放空水库、辅助泄洪、排沙以及施工导流。泄水孔多采用弧形闸门。19.拱坝的消能与防冲。消能跌流消能、挑流消能、底流消能。防冲：护坦，护坡，二道坝。20.坝顶与坝面：拱坝坝顶高程不得低于校核洪水位。坝顶上游防浪墙超高值应包括风浪壅高、风浪波高、安全加高。溢流坝段坝顶工作桥、交通桥的尺寸和布置必须能满足泄洪、闸门启闭、设备安装、运行操作、交通、检修和观测等要求。21.垫座作为一种人工基础，可以减小河谷地形的不规则性和地质上局部软弱带的影响，改进拱坝的支承条件。22.防渗帷幕一般采用水泥灌浆。 23.断层破碎带或软弱夹层的处理，应根据其产状、宽度、充填物性质、所在部位和有关的试验资料，分析研究其对坝体和地基应力、变形、稳定与渗漏的影响，并结合施工条件，采用适当的方法进行处理。一般情况下，位于坝肩部位的断层破碎带比位于河床部位的断层破碎带对拱坝的安全影响大；缓倾角比陡倾角断层的危害性严重；位于坝址附近的比位于坝踵附近的断层破碎带对坝体应力和稳定更为不利；断层破碎带宽度越大，对应力和稳定的影响越大。24.造成边坡失稳的原因：内因是边坡岩体自身的缺陷，如岩体完整性差、存在不利于稳定的层面、断层、软弱夹层、破碎带、节理、裂隙等结构面以及各结构面相互切割。外因有降雨、地表水、地下水、水库水位变化、施工方法和程序、爆破震动、岩体存在较高初始应力、地震以及蓄水形成的水库诱发地震等。25.拱坝中对危坡体加固常用方法：用截、堵、排水工程措施降低地下水位；在坡体前缘设置抗滑桩，增加坡体抗滑力；在坡体后援削坡减载，减少坡体下滑力；采用预应力锚索、锚杆加固，或进行固结灌浆，以增强岩体的整体性；开挖置换软弱带或设抗滑键，提高抗剪能力；以及在坡体坡脚压载护坡，以提高坡前缘的局部稳定。26.为防止坝体开裂，可采用以下措施：⑴当气温接近年最高温度时，停止砌筑；在气温超过年平均气温的季节，可分段浇筑，到气温接近或略低于年平均气温时封拱，分段长度约为20m左右；当气温低于年平均气温时，施工不分缝。⑵坝体全年施工，砌筑时坝体分缝，在气温等于或略低于年平均气温时封拱。27.碾压混凝土拱坝的接缝有：诱导缝或短缝（作用是当坝体内拉应力达到一定数值后，它被拉开，从而松弛了坝体拉应力，以使坝体其他断面不出现裂缝）和灌浆横缝。第五章土石坝1.土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝。土石坝广泛应用的原因：⑴可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材。⑵能适应各种不同的地形、地质和气候条件。⑶大容量、多功能、高效率施工机械的发展。2.土石坝设计的基本要求：（1）具有足够的断面以保持坝的稳定；（2）设置良好的防渗和排水设施以控制渗流；（3）根据现场条件选择筑坝土石料的中类、坝的结构型式以及各种土石料在坝体内的配置；（4）坝基足够稳定；（5）泄洪建筑物具有足够的泄洪能力；（6）采取适当的构造措施，使坝运用可靠和耐久。3.土石坝的类型：按施工方法分为碾压式土石坝、冲填式土石坝、水中填土和定向爆破土石坝。按土料在坝内的配置和防渗体所使用的材料种类，碾压式土石坝可分：均质坝、土质防渗体分区坝、非土质材料防渗体坝（防渗体位于上游面为面板坝；位于坝中央为心墙坝）。4。坝坡坡率关系到坝体稳定以及工程量的大小，所以选择时应遵循：（1）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，使坝坡稳定处于不利地位，故其坡率应比下游坝坡为缓，但堆石料上、下游坝坡坡率的差别可比砂土料为小。（2）土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性的控制，所以斜墙坝的上游坝坡一般较心墙坝为缓。（3）黏性土料的稳定坝坡为一曲面，上部坡陡，下部坡缓，所以采用粘土料做成的坝坡，常沿高度分成数段，每段10至30m，从上到下逐渐放缓。（4）由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝，透水性较大，为了保持渗流稳定，一般要求适当放缓下游坝坡。（5）当坝基或坝体土料沿坝轴分布不一致时，应分段采用不同坡率，在各段间设过渡区，使坝坡缓慢变化。5..土石坝渗流分析内容：确定坝体内侵润线及其下游逸出点位置，绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图；确定渗流的主要参数——渗流流速与比降；确定渗流量。6.渗流分析的目的在于：①土中饱水程度不同，土料的抗剪强度等力学特性也相应地发生变化，渗流分析将成为坝体内各部分土的饱水状态的划分提供依据；②确定对坝坡稳定有重要影响的渗流作用力；③ 进行坝体防渗布置与涂料配制，根据坝体内部的渗流参数与渗流逸出比降，检验土体的渗流稳定性，防止发生管涌和流土，在此基础上确定坝体及坝基中防渗体的尺寸和排水设施的容量和尺寸；④确定通过坝和河岸的渗水量损失，并设计排水系统的容量。渗流分析可为坝型初选和坝坡稳定分析打下基础。7..渗流分析的方法：水力学方法（基本假定：渗流为缓变流动，等势线和流线均缓慢变化；渗流系数在10倍以内的竖向条带土层或是水平条带土层均可以用一等效的均质土层代替；上游三角形棱体可以用一等效的矩形体代替）、流网法、有限元法。8．流网法基本特性：①等势线和流线互相正交；②流网各个网格的长宽比保持为常数时，相邻等势线间的水头差相等，各相邻流线间通过的渗流量相等；③上游水位下的坝坡和库底，以及下游水位下的坝坡和河底均为等势线，总水头等于坝上、下游水位差；④坝底下不透水层面为以流线；⑤浸润线为一流线，线上个点按其高程确定水头；⑥渗流在下游坝坡上的逸出段与浸润线一样，其压强等于大气压强，各点水头也随高程而变化；⑦在两种渗流系数不同的土层交界面上，流线间的夹角有如下关系：tanа1/tanа2=k1/k2.9.土石坝的渗流变形型式：管涌：在渗流作用下，土中的细颗粒由骨架孔隙通道中被带走而流失的现象（主要出现在较疏松的无粘性土中）。流土：在向上渗流作用下，表层局部土体被顶起或是粗细颗粒群发生浮动而流失的现象（前者多发在表层为粘性土或其他细粒土组成的土层中，后者多发生在不均匀砂土层中）。接触冲刷：渗流沿着渗流系数不同的两种土层接触面上或是建筑物与地基接触面上流动时，将细颗粒沿接触面带走的现象。接触流土：在渗流系数相差悬殊的两种土层交界面上，由于渗流垂直于层面流动，将渗流系数较小土层中的细颗粒带入渗流系数较大土层中的现象。土石坝渗流防护：采用截、排、压、虑等措施，设置垂直或水平防渗设施；设置排水设施；盖重压措施；设置反滤层。10.土石坝的防渗设计在于选择好筑坝土料及坝的防渗结构型式、过渡区和排水反滤等，以防止渗流变形对坝的危害。防渗体用以控制渗流，减小逸出比降和渗流量。过渡区用以实现心墙或斜墙等防渗体于坝壳土料的可靠连接。并防止渗流变形。反滤则是实现坝体、坝基与排水的连接，防止管涌与流土。11.水利劈裂：由于水压力的抬高在岩体或土体中引起裂缝发生于拓展的一种物理现象。12.超过容许比降的流土型土层应设置排水盖重获排水减压井等防护措施，这种情况多发生在下游坝脚渗流逸出处。13.填筑含水率选择：上限值要求：①不影响压实和运输机械的正常运行；②施工期产生的孔隙水压力不影响坝坡稳定；③在压实过程中不产生剪切破坏。下限值要求：①填土浸水后不致产生大量的附加沉降而导致坝顶高程不满足设计要求，不致引起坝体的裂缝萌生以及在水压力作用下不会产生水力劈裂等；②不致产生松土层面难以压实。14.防渗体：指该部位土体比坝壳其他部位更不透水，它的作用是控制坝体内浸润线的位置，并保持渗流稳定。防渗体有土质防渗体、沥青混凝土防渗体（具有较好的塑性和柔性，渗流系数很小，防渗和适应变形的能力均较好，产生裂缝时能有一定的自行愈合功能。可以做成斜墙或心墙）两种。均质坝就是一个防渗体，分区坝防渗体主要型式为心墙和斜墙。15.护坡。土石坝上游面要经受波浪淘刷、冰层和漂浮物的撞击等危害作用；下游坡面要遭受雨水、大风、尾水部位的风浪、冰层和水流的损害以及动物、冻胀干裂等破坏作用。因此，上下游坝面都需设置护坡，只有石质下游坡可以例外。上游护坡的常用型式为干砌石、浆砌石或堆石，护坡范围应自坝顶或防浪墙起延伸至水库最低水位下一定距离，一般为2.5m。土石坝下游坝面为防雨水冲刷和人为破坏，一般采用简化型式的护坡，其范围应延伸至坝脚，但排水棱体不需要防护，通常采用干砌石、碎石或砾石护坡。16.土石坝渗流控制的基本原则是防、排结合，排水和反滤是其重要的组成部分。17.排水的作用：控制和引导渗流，降低浸润线，加速孔隙水压力消散，以增强坝的稳定，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。反滤层 则是保护渗流出口，防止坝体和坝基发生管涌、流土等渗流变形的最直接、最有效的措施。18．坝体排水型式：（1）棱体排水，又称滤水坝趾。适用于下游有水的各种坝型。可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护尾水范围内的下游坝脚不受波浪淘刷，还可以与坝基排水相连接。但它所需要的石料用量大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修困难。（2）贴坡排水，又称表面排水。排水顶部高程需要高出浸润线逸出点，厚度要大于当地的冰冻深度，底脚处设置排水沟或排水体，并具有足够的深度，以便在水面结冰后，其下部仍保持足够的排水断面。贴坡排水构造简单，用料省，施工方便，易于检修。其作用是防止坝坡土发生渗流破坏，保护坝坡免受下游波浪淘刷，但不能有效的降低浸润线，且易因结冰而失效。常用于土质防渗体分区坝。（3）坝内排水，包括褥垫排水层，网状排水带、排水管、竖式排水体。褥垫排水是沿坝基面平铺的由块石组成的水平排水层，外包反滤层。当下游无水时，褥垫排水能有效地降低浸润线，有助于坝基排水，加速软粘土地基的固结。主要缺点是对不均匀沉降的适应性差，易断裂，难以检修。当下游水位高过排水设施时，降低浸润线的效果将显著降低。反滤层的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处接触冲刷。反滤层的布置位置：在土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，坝壳与坝基的透水部位。过渡层主要对其两侧土料的变形其协调作用。反滤层可起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤的要求。19.反滤层的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处接触冲刷。对下游侧具有承压水的土层，还可起压重的作用。反滤层的布置位置：在土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，坝壳与坝基的透水部位。过渡层主要对其两侧土料的变形其协调作用。反滤层可起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤的要求。20.反滤层一般由1-3层级配均匀、耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。21.过渡层可以避免刚度相差较大的两侧土料之间发生急剧变化的变形和应力。22.变形裂缝按其形态可分为：纵向裂缝，横向裂缝，内部裂缝。23.裂缝的防治措施：①改善坝体结构或平面布置②重视坝基处理③适当选用坝身土料④采用适宜的施工措施和运行方式24.土石坝坝基处理的主要要求：①控制渗流，减小渗流比降，避免管涌等有害的渗流变形，控制渗流量；②保持坝体和坝基的静力和动力稳定，不产生过大的有害变形不发生明显的不均匀沉降，竣工后，坝基和坝体的总沉降量一般不宜大于坝高的1%；③在保证坝安全运行的条件下节省投资。25.防渗措施：粘性土截水槽，混凝土防渗墙，灌浆帷幕，防渗铺盖，下游排水减压设施。第六章水闸水闸按其所承担的任务分为：（1）节制闸，拦河或在渠道上建造，用于拦洪、调节水位以满足上游引水或航运的需要，控制下泄流量，保证下游河道安全或根据下游用水需要调节放水流量。（2）进水闸，建在河道、水库或湖泊的岸边，用来控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要。（3）分洪闸，建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区或分红道。（4）排水闸，建于江河沿岸，用来排出内水和或低洼地区对农作物有害的渍水。（5）挡潮闸，建在入海河口附近，涨潮时关闸，防止海水倒灌；退潮时开闸泄水，具有双向挡水的特点。（6）冲沙闸，建在多泥沙河流上，用于排出除进水闸、节制闸前或渠系中沉积的泥沙，减少引水水流的含沙量，防止渠道和闸前河道淤积。2.水闸按闸室结构型式可分为开敞式（适用于对泄洪、过木、排冰或其他漂浮物要求的水闸）、胸墙式（适用于上游水位变幅较大、水闸净宽又为低水位过闸流量所控制、在高水位时尚需用闸门控制流量的水闸）及涵洞式（适用于穿堤取水或排水）。 3.水闸的组成.水闸一般有闸室、上游连接段和下游连接段组成。闸室是主体，包括闸门、闸墩、边墩、底板、胸墙、工作桥、检修便桥、交通桥和启闭机等。上游连接段包括两岸的翼墙和护坡以及河床部分的铺盖，防冲槽和护底。其作用是引导水流平顺地进入闸室，保护两岸及河床免遭冲刷，并与闸室等共同构成防渗地下轮廓，确保在渗透水流作用下两岸和闸基的抗渗稳定。下游连接段包括护坦、海曼、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡。其作用是消除过闸水流的剩余能量，引导出闸水流均匀扩散，调整流速分布和减缓流速，防止水流出闸后对下游的冲刷。4．防渗长度的确定。不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线，即是闸基渗流的第一根流线。其长度为水闸的防渗长度。5.地下轮廓的布置按照防渗与排水相结合的原则，在上游侧采用水平防渗或垂直防渗（齿墙、板桩、混凝土防渗墙、灌浆帷幕）延长渗径，以减小作用在底板上的渗流压力，降低闸基渗流的平均坡降；在下游侧设置排水反滤设施。如面板排水、排水孔、减压井与下游连通，是地基渗水尽快排出，防止砸渗流出口附近发生渗流变形6.防渗设施是指构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙，而排水设施则是指铺设在护坦里、浆砌石海曼底部或闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层。排水常与反滤层结合使用。7.铺盖与底板连接处为一薄弱部位，通常是：在该处将铺盖加厚；将底板前段做成倾斜面，使黏土能借自重及其上的荷载与底板紧贴；在连接处铺设油毛毡等止水材料，一段用螺栓固定在斜面上，另一端买入黏土中。8.为了防止水流对河床的有害冲刷，保证水闸的安全运行，采取的措施：选用适宜的最大过闸单宽流量；合理地进行平面布置，以利于水流扩散，避免或减轻回流的影响；消除水流的多余能量和采取相应的消能、防冲设施，保护河床及岸坡；拟定合理的运行方式，严格按规定操作运行。9.海漫的要求：表面有一定的粗糙度，以利于进一步消除余能；具有一定的透水性，以便使渗流水自由排出，降低扬压力；具有一定的柔性，以适应下游河床可能的冲刷变形。海曼结构有：干砌石海曼、浆砌石海曼、混凝土板海曼、钢筋混凝土海曼。10.闸门型式的选择，应根据运用要求、闸孔跨度、启闭机容量、工程造价等条件比较确定。闸门在闸室中的位置与闸室确定、闸墩和地基应力，以及上部结构的布置有关。平面闸门一般设在靠上游侧。平面闸门的门槽应设在闸墩水流较平顺的部位，深度决定于闸门的支承型式。闸门顶应高出最高蓄水位。11..当闸室沿基底面的抗滑稳定安全系数小于容许值时，可采取的措施：增加铺盖长度或帷幕灌浆深度，或在不影响抗渗稳定的前提下，将排水设施向水闸底板靠近，以减小作用在底板上的渗流压力；利用上游钢筋混凝土铺盖作为阻滑板，但闸室本身的抗滑稳定安全系数仍应大于1.0；将闸门位置略向下游一侧移动，或将水闸底板向上游一侧加长，以便多利用一部分水重；增加闸室底板的齿墙深度；增设钢筋混凝土抗滑桩或预应力锚固结构。12.为了减小不均匀沉降，可采取的措施：①尽量使相邻结构的重量不要相差太大；②重量大的结构先施工，使地基先行预压；③尽量使地基反力分布趋于均匀，其最大值与最小值不超过规定的容许值。13.砂垫层的主要作用是①通过垫层的应力扩散作用，减小软土层所受的附加应力，提高低级的稳定性；②减小地基沉降量；③铺设在软黏土上的砂层，具有良好的排水作用，有利于软土地基加速固结。14．底板的支撑在地基上，因其平面尺寸远较厚度为大，可将其视为地基上的一块板，按照不同的地基情况采用不同的计算方法：对于相对紧密度Dr>0.5的非黏性土地基或黏性土地基，采用弹性地基梁法；对于相对紧密度Dr≤ 0.5的非黏性土地基，因地基松软，底板刚度相对较大，变形容易得到调整，采用地基反力沿水流流向呈直线分布，垂直水流流向为均匀分布的反力直线分布法；对于小型水闸，则常采用倒置梁法。15.底板连同闸墩在顺水流流向的刚度很大，可以忽略底板沿该方向的弯曲变形，假定地基反力呈直线分布。在垂直水流流向截取单宽板条及墩条，按弹性地基梁计算地基反力和底板内力，计算步骤：①用偏心受压公式计算闸底纵向地基反力。②计算板条及墩条上的不平衡剪力。③确定不平衡剪力在闸墩和底板上的分配。④计算基础梁上的荷载。⑤考虑边荷载的影响。⑥计算地基反力及梁的内力。反力直线分布法进一步假定垂直水流流向的地基反力为均匀分布，其计算步骤是：①用偏心受压公式计算闸底纵向地基反力。②计算单宽板条和墩条上的不平衡剪力。③将不平衡剪力在闸墩和底板上进行分配。④计算作用在底板梁上的荷载，将中墩集中力P1和缝墩集中力P2化为均布荷载，其强度分别为p1=P1/d1,p2=P2/d2,同时将底板承担的不平衡剪力化为均布荷载，则作用在底板版面的均布荷载q为q=q3+q4-q1’-q2’-△Q/L.⑤按静定结构计算底板内力。16.水闸连接建筑的作用：水闸与两岸或土石坝等建筑物相接，必须设置连接建筑，包括上、下游翼墙和边墩（或边墩和岸墙），有时还设有防渗刺墙，其作用是：①挡住两侧填土，维持土石坝两岸的稳定。②当水闸泄水或引水时，上游翼墙主要用于引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均匀扩散，减少冲刷。③保护两岸或土石坝边坡不受过闸水流的冲刷。④控制通过闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土石坝产生渗流变形。⑤在软弱地基上设有独立岸墙时，可以减小地基沉降对闸身应力的影响。17．边墩可做成重力式、悬臂式、扶壁式。18．翼墙：上游翼墙除挡土外，最重要的作用是将上游来水平顺的导入闸室，其次是配合铺盖其防渗作用。下游翼墙除挡土外，其主要作用是导引出闸水流沿翼墙均匀扩散，避免在墙前出现回流漩涡等不利流态。第七章岸边溢洪道1.溢洪道作用：调节洪水流量，保证大坝等枢纽建筑物安全度汛，保护下游防洪建筑物的安全，充分发挥发电、灌溉等效益。溢洪道分类：河床式溢洪道、岸边式溢洪道（正槽式、侧槽式、井式、虹吸式）、非常溢洪道三种。岸边式溢洪道适用于土石坝或是枢纽布置的需要。河床式溢洪道适用坝身溢洪、泄水，在重力坝和拱坝中常用。2.正槽溢洪道通常由引水渠、控制段、泄槽、出口消能段及尾水渠等部分组成，溢流堰轴线与泄槽轴线接近正交，过堰水流流向与泄槽轴线方向一致。其中控制段、泄槽及出口消能段是溢洪道的主体。布置形式：直线等宽布置、收缩型布置、腰型布置、扩散型布置、弯曲型布置3.引水渠的目的：减小水头损失，使过堰水流平顺，提高流量系数。控制段包括：溢流堰和两侧的连接建筑。溢流堰的型式按其横断面的形状与尺寸可分：薄壁堰、宽顶堰和实用堰（断面形状可分为矩形、梯形或曲线形）；按其在平面布置上的轮廓形状可分：直线形堰、折线形堰、曲线形堰和环形堰；按堰轴线与水流方向可分：正交堰、斜堰和侧堰。（驼峰堰和折线形堰）3.最佳收缩偏转角的目的：对下游泄槽水流扰动最小4.宽顶堰特点：结构简单，施工方便，但流量系数较低；实用堰优点：流量系数比宽顶堰大，在相同泄流流量条件下，需要的溢流前缘较短，工程量相对较小，但施工复杂。5.泄槽在平面上宜尽可能采用直线、等宽、对称布置，这样可使水流平顺、结构简单、施工方便。抗空蚀措施有：掺气减蚀、优化体形、控制溢流表面的不平整度和采用抗空蚀材料。掺气装置主要类型：掺气槽式、挑坎式、跌坎式和联合式。6.泄槽衬砌的要求是 ：衬砌材料能抵抗水流冲刷；在各种荷载作用下能够保持稳定；表面光滑平整，不致引起不利的负压和空蚀；做好底板下排水，以减小作用在底板上的扬压力；做好接缝止水，隔绝高速水流侵入底板底面，避免因脉动压力引起的破坏；要考虑温度变化对衬砌的影响；在寒冷地区对衬砌材料还应有一定的抗冻要求。7.岩基上泄槽的衬砌可以用混凝土、水泥砂浆条石或块石以及石灰浆砌块石水泥将勾缝等型式；在土基上的泄槽通常采用混凝土衬砌。8.侧槽溢洪道由溢流堰、侧槽、泄水道和出口消能段等部分组成。与正槽相比具有的优点：可以减少开挖方量；能在开挖方量增加不多的情况下，适当加大溢流堰的长度，从而提高堰顶高程，增加兴利库容；使堰顶水头减小，减少淹没损失，非溢流坝的高度也可适当降低。9.井式溢洪道通常由溢流喇叭口、渐变段、竖井、弯段、泄水隧洞和出口消能段等部分组成。适用于岸坡陡峭、地质条件良好、又有适宜的地形布置环形溢流喇叭口。虹吸溢洪道由断面变化的进口段、虹吸管、具有自动加速发生虹吸作用和停止虹吸作用的辅助设备、泄槽及下游消能设施。优点：利用大气压强所产生的虹吸作用，能在较小的堰顶水头下得到较大的泄流量；管理方便，可自动泄水和停止泄水，能比较灵敏的自动调节上游水位。10.非常溢洪设施：非常溢洪道、破副坝泄洪第八章水工隧洞1.水工隧洞可分为泄洪隧洞、引水发电和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工导流隧洞。按隧洞内水流流态可分有压隧洞和无压隧洞。2.水工隧洞工作特点：（1）水力特点。泄水隧洞承受的水头较高，流速较大，；水流脉动会引起闸门等建筑物的振动；出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。（2）结构特点。隧洞为地下结构，开挖后破坏了原来岩体的应力平衡，引起应力的重分布，导致围岩产生变形甚至崩塌，故常需要设置临时支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。（3）施工特点。隧洞的断面小，洞线长，施工工序多而复杂，干扰大，施工条件较差。3.水工隧洞的组成：进口段（用以控制水流，包括拦污栅、进水喇叭口、闸门室及渐变段）、洞身段（用以泄放和输送水流，一般需要衬砌）、出口段（用以连接消能设施）。4.水工隧洞的布置：根据枢纽的任务、泄水建筑物总体规划、建筑物的特性和相互联系、泄洪流量、地形、地质、施工、运行等条件综合技术经济条件确定。5.水工隧洞洞线选择：（1）隧洞的线路应尽量避开不利的地质构造、围岩可能不稳定及地下水位高、渗水量丰富的地段，以减小作用在衬砌上的围岩压力和外水压力。（2）洞线在平面上应力求短直，这样既可减小工程费用，方便施工，且有良好的水流条件。（3）隧洞应有一定的埋藏深度，包括洞顶覆盖厚度和傍山隧洞靠边坡一侧的岩体厚度。（4）隧洞的纵坡，应根据运用要求、上下游衔接、施工和检修等因素综合分析比较后确定。（5）对于长隧洞，选择洞线时还应注意利用地形、地质条件，布置一些施工支洞、斜井、竖井，以便增加工作面，有利于改善施工条件，加快施工进度。6.工作闸门设在进口的深式无压泄水隧洞优点：检修闸门和工作闸门都在首部，运行管理方便；洞内不受压力水流作用，有利于山坡稳定；易于检查和维修。缺点是：过流边界水压力小，流速大的部位会因体形设计不当或施工质量不合格而发生空蚀。7工作闸门设置在出口有压隧洞优点：泄流时洞内流态平稳；门后通气条件好，便于部分开启；工作闸门的控制结构也较为简单，管理方便；隧洞线路布置适应性强。缺点是：洞内经常承受较大的内水压力，一旦衬砌漏水，对岩坡及土石坝等建筑物的稳定将产生不利影响。8.水工隧洞进水口的布置及结构型式：竖井式、塔式、岸塔式及斜坡式。竖井式进水口 是在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁衬砌，闸门设在井的底部，井的顶部布置启闭机械及操作室。优点：结构简单，不受风浪和冰的影响，抗震和稳定性好；当地形、地质条件适宜时，工程量较小，造价较低。缺点：竖井开挖比较困难，竖井前的隧洞段检修不便。适用于地质条件较好、岩体比较完整的情况。9.塔式进水口是独立于隧洞首部而不依靠岸坡的封闭式塔或框架式塔，塔底设闸门。常用于岸坡岩石较差，覆盖层较厚，不宜采用靠岸进水口的情况。缺点：受风、浪、冰、地震的影响大，稳定性相对较差。10.岸塔式进水口是靠在开挖后洞脸岩坡上直立的或倾斜的进水塔。优点：稳定性好，可对岩坡起一定的支撑作用，施工、安装工作也较为方便，无需接岸桥梁。适用于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。11.斜坡式进水口是在较为完整的岩坡上进行平整开挖、护砌而成的一种进水口。优点：结构简单，施工、安装方便，稳定性好，工程量小。缺点：如进口不抬高，则闸门面积将加大；由于闸槽倾斜，闸门不易靠自重下降。适用于中、小型工程，或只用于安设检修闸门的进水口。12.进口段包括：进水喇叭口、闸门室、通气孔、拦污栅、平压管和渐变段组成。通气孔设置在进水口或中部闸门之后，作用：补气降低门后负压，稳定流态，避免建筑物发生振动和空蚀，减小作用在闸门上的下托力和附加水压力；检修时，在放下检修门之后放空洞内水流过程中补气；检修完成后，为了平压开启检修闸门时在检修闸门和工作闸门之间充水时排气。13.洞身断面型式：（1）无压隧洞的断面型式多采用圆拱直墙形断面；（2）有压隧洞断面多采用圆形断面，原因是圆形断面的水流条件和受力条件都较为有利。14.衬砌的功用：限制围岩变形，保证围岩稳定；承受围岩压、内水压力等荷载；防止渗漏；保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用；减小表面糙率。衬砌类型：平整衬砌（特点是衬砌不承受作用力，只起减小隧洞表面糙率，防止渗漏和保护岩石不受风化的作用）、单层衬砌、组合式衬砌。15.回填灌浆是为了冲填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密，共同受力，以发挥围岩的弹性抗力作用，并减少渗漏。固结灌浆是为了加固围岩，提高围岩的整体性，减少围岩压力，保证围岩的弹性抗力，减小渗漏。16.隧洞出口的消能设施：挑流消能、底流消能、洞中突扩消能和洞内旋流消能。17岩爆：在高地应力地区的脆性完整岩体中，有很高的额初始应力，一旦开挖出现自由边界，切向应力急剧增加，能量进一步集中，在高应力作用下，岩块会产生突发性脆性破裂、飞散，伴随着巨大的声响，形成所谓的高地应力区地下工程开挖中的“岩爆”现象。18.作用在衬砌上的力：围岩压力、内水压力、外水压力、衬砌自重、灌浆压力、温度作用和地震作用。围岩压力也称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力。19.确定围岩压力的方法：塌落拱法、围岩压力系数法、弹塑性理论法、设计中对围岩压力的考虑。围岩的弹塑性抗力是衬砌受力朝向围岩变形，围岩对衬砌呈现出的一种被动抗力。它说明了衬砌能与围岩共同工作，从而减轻由荷载特别是内水压力产生的衬砌内力，对衬砌有利。20.围岩抗力：衬砌受力朝向围岩变形，围岩对衬砌呈现出的被动抗力。围岩抗力的存在说明衬砌能与围岩共同工作，从而可以减小由荷载，特别是内水压力产生的衬砌内力，对衬砌是有利的。20.衬砌计算时的荷载组合：（1）正常运用情况。围岩压力+衬砌自重+宣泄设计洪水时的内水压力+外水压力。（2）施工、检修情况：围岩压力+衬砌自重+可能出现的最大外水压力。（3）非常运用情况。围岩压力+衬砌自重+宣泄校核洪水时的内水压力+外水压力。 21.隧洞衬砌设计中的几个问题：（1）水工隧洞沿线的地质条件及设计参数常是变化的，内外水压力也同样随断面位置的不同而不同；（2）一般有压隧洞的内水压力是主要荷载，当内水压力较大时，断面多属小偏心受拉情况，可布置同一之直径的环向受拉钢筋；（3）目前工程设计中，在设计钢筋混凝土、钢筋土衬砌时，有控制抗裂稳定性和允许开裂而限制裂缝开展宽度两种不同的考虑和要求；（4）对于高水头的有压隧洞，当围岩条件较差，单层衬砌需要的厚度过大时，可采用外层为混凝土或钢筋混凝土、内层为钢板的组合式双层衬砌。第九章闸门1.闸门组成部分：门叶、埋固部件、启闭设备。闸门类型：（1）按其工作性质分：工作闸门（在动水中启闭）、事故闸门（动水中关闭，静水中开启）和检修闸门（静水中启闭）。（2）按闸门关闭时门叶顶与水面的相对位置分：露顶式闸门（在溢流坝、水闸、溢洪道上的闸门）和潜孔式闸门（封闭带胸墙的孔口、泄水孔及水工隧洞深孔中的闸门）。（3）按闸门门叶外观形状可分：平板闸门、弧形闸门、人字闸门、扇形闸门、圆筒闸门、浮箱闸门、叠梁闸门。（4）按闸门门叶的材料分：钢闸门、钢筋混凝土闸门、钢丝网水泥闸门、木闸门、铸造闸门和组合材料闸门。（5）按闸门门叶启闭运动方式可分：垂直升降闸门、转动闸门、横拉闸门、滚动闸门和升卧式闸门。(6)按闸门门叶控制方式可分：机械操作闸门和水力自动闸门。2.闸门设计要求：运用灵活，工作可靠。设计中应注意：（1）能满足建筑物运用的各项要求，能根据需要及时启闭，能在各种开度下工作；（2）闸门的水流条件好，即泄水能力大，出流平顺，避免引起门底、门槽空蚀及闸门振动；（3）闸门与孔口周边接触处，应有固定的与活动的止水设备，封水严密，漏水量小；（4）闸门的启闭力要小，操作简便、灵活；（5）闸门各部件的设计应适应工厂的制造能力、交通运输条件、安装水平，满足运用、检修及养护等方面的要求。3.直升式平面闸门优点：门叶结构简单，便于制造、安装和运输，顺水流方向的尺寸较小；闸门可吊出孔口，便于检修和维护；互相性好，各孔闸门可以互换，工作闸门可以作检修闸门使用；闸门布置紧凑，闸墩受力条件好，配筋简便；启闭设备构造简单，便于使用移动式启闭机；深孔平面闸门有时可利用水柱压力闭门，减少门重或配重。缺点是：需要较厚的闸墩；埋固部分设在门槽内，下泄水流在门槽处产生低压漩涡，门槽易被空蚀；启闭力较弧形闸门为大，需要起重较大的启闭机；漏顶闸门泄水时，门底须高出最高水位，故工作桥排架较高，易受地震损害。4.常用的启闭机有卷扬式、螺杆式和液压式（优点是动力小、启闭力大、机体小、重量轻，并能集中操作，易于实现遥控机自动化，操作平稳、安全，并对闸门有减震效果）。按启闭机是否能移动又分：固定式和移动式。第十章过坝建筑物、渠道及渠系建筑物1.过坝建筑物是指为通航、过木、过鱼而设置的建筑物。渠首工程包括：无坝渠首枢纽和有坝渠首枢纽。渠系建筑物包括：渠道、渡槽、倒虹吸管、涵洞、跌水等。'