《水工建筑物》

'《水工建筑物》复习题及参考答案一：填空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.拱坝是一空间壳体结构,其坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的__水平拱圈__和一系列竖向_悬臂梁__所组成,坝体结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。3.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 。4.拱坝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。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:选择1、关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有（ A ）。A、上游坝坡比下游坝坡陡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2、下列说法正确的是（ A ）A、对于一定的河谷、一定的荷载，当应力条件相同时，拱中心角2φA愈大（即R愈小），拱圈厚度T愈小，就愈经济。B、很大的中心角容易满足坝肩稳定的要求。C、当拱厚T一定，拱中心角愈小，拱端应力条件愈好D、从经济和应力考虑，采用较小中心角比较有利。3、下列重力坝是按坝体的结构形式进行分类的有( C )。A、混凝土重力坝          B、浆砌石重力坝C、实体重力坝           D、溢流重力坝4、土坝护坡的临时紧急抢护措施之一是(  C )。A、填补翻修       B、干砌石缝粘结C、砂袋压盖       D、框格加固5、重力坝地基处理时，顺水流方向的开挖面不宜( C )。A、成台阶状      B、成锯齿状       C、向下游倾斜     D、向上游倾斜6、（  D ）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。6/6 A、驼峰堰型              B、曲线堰型C、胸墙孔口型            D、宽顶堰型7、不能够降低土坝坝体浸润线的排水设备有（ C ）。A、堆石棱体排水        B、褥垫式排水C、贴坡式排水             D、管式排水三：名词解释1、温度荷载拱坝为超静定结构，在上下游水温、气温周期性变化的影响，坝温度将随之变化，并引起坝体的伸缩变形，在坝体内将产生较大的温度应力。2、水利工程水利工程是运用科学知识与技术手段，为满足社会兴利除害的需求而修建的工程。3、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。4、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。5、渗透压力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。6、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。7、水利枢纽为了满足防洪要求,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，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物，而由不同类型建筑物组成的综合体称为水利枢纽。8、土石坝土石坝是指由土、石料等当地材料建成的坝，是历史最悠久的一种坝型。四：简答及论述1、土石坝的特点是什么？试与重力坝、拱坝作比较？答：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、重力坝的地基处理主要任务及措施有哪些？（10分）答：天然地基，由于经受长期的地质作用，一般都由奉化、节理、裂隙等缺陷，有时还有断层、破碎带和软弱夹层，所有这些都需要采取适当的处理措施。主要任务是：一：防渗；二：提高基岩的强度和整体性。6/6 相应的措施有：一：坝基的开挖与清理：目的是使坝体坐落在稳定、坚固的地基上。二：坝基的固结灌浆：目的是提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。三：帷幕灌浆：目的是降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗透流量。四：坝基排水：可以进一步的降低坝底面的扬压力。五：断层破碎带、软弱夹层和溶洞的处理1）断层破碎带的处理：对于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1m；倾角较缓时埋藏较浅的应予挖除，埋藏较深的，除应在顶面作混凝土塞外，还应考虑深埋部分对坝体稳定的影响，必要时需开挖斜井和平洞，回填混凝土。2）软弱夹层的处理：a：对埋藏较浅的夹层，多用明挖换基法，将夹层挖除，回填混凝土；b：对于埋藏较深的根据其具体情况采用不同的处理方法，有在坝踵部位作混凝土深齿墙，切断软弱夹层的；c：对软弱夹层较深、较厚、倾角平缓的软弱夹层，可在夹层内设置混凝土塞；d：在坝址处建混凝土深齿墙，切断软弱夹层；e：在坝址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；f：在坝址下游岩体内采用预应力锚索以加大掩体的抗力，适用于已建工程的加固处理。六：溶洞处理：主要措施是开挖、回填和灌浆等方法的配合应用。对于浅层溶洞，可直接开挖，清除充填物并冲洗干净后，用混凝土回填。对于深层溶洞，如规模不大，可进行帷幕灌浆，孔深需要深入溶洞以下较不透水的岩层。3、拱坝对地质条件的要求？地质条件也是拱坝建设中的一个重要问题。河谷两岸的基岩必须能承受由拱端传来的推力，要在任何情况下都能保持稳定，不致危害坝体的安全。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。实际上很难找到没有节理、裂隙、软弱夹层或局部断裂破碎带的天然坝址，但是比须查明工程的地质条件，必要时，采用妥善的地基处理措施。随着经验积累和地基处理技术的不断提高，在地质条件较差的地基上也建成了不少拱坝。4、土坝排水设备的作用是什么？常用的坝体排水有哪些形式？并有什么特点？土坝排水的作用是控制和引导渗流，降低浸润线，加速孔隙水压力消散，以增强坝的稳定性，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。常用的形式有1）棱体排水：这是一种可靠的、被广泛采用的排水设施。它可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游坝脚不受尾水淘刷且有支持坝体增加稳定性的作用。但石料用量很大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修也困难。2）贴坡排水：排水结构简单，用料节省，施工方便，易于检修。但不能降低浸润线，且易因冰冻而失效。常用于中小型工程下游无水的均质吧或浸润线位置较低的中等高度坝。3）坝内排水：包括褥垫排水层、网状排水带、排水管、竖式排水体等。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，它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，以断裂，且难以检修。当下游水位高过排水设备时，降低浸润线的效果将显著降低。网状排水由纵向和横向排水带组成。6/6 为了有效地降低坝体浸润线，控制不正常的渗流，在均质坝内还可设置铅直的、向上游或下游倾斜的竖直排水，顶部可伸到坝面附近。对于由粘性土等弱透水材料填筑的均质坝或分区坝，为了加速坝壳内孔隙水压力的消散，改变渗流方向，防止渗流沿坝体的某些层面渗出坝外，以增加坝的稳定，可在不同高程处设置坝内水平排水层。在实际工程中常根据具体情况将几种不同形式的排水组合在一起成为综合式排水，以兼取各种形式的优点。如当下游高水位持续时间不长时，为了节省石料，可考虑在正常水位以上用贴坡排水，以下用棱体排水；在其它情况下，还可采用褥垫排水与棱体排水组合或贴坡、棱体与褥垫排水组合的形式等。5、对拱坝布置有何要求？拱坝布置的步骤是什么？答：拱坝布置要求：①基岩轮廓线连续光滑②坝体轮廓线连续光滑。布置步骤：①根据坝址地形图、地质图和地质查勘资料，定出开挖深度，画出可利用基岩面等高线地形图。②在可利用基岩面等高线地形图上，拟定顶拱轴线的位置③初拟拱冠梁剖面尺寸④切取若干铅直剖面，检查其轮廓线是否光滑连续。⑤进行应力计算和坝肩岩体抗滑稳定的校核。⑥将坝体沿拱轴线展开，绘成拱坝上游或下游展视图，显示基岩面的超伏变化对于突变处应采取消平或填塞措施。⑦计算坝体工程量，作为不同方案的比较的依据。6、渗流分析的目的是什么？有哪些渗流分析的方法？常用的理论方法是什么及它的基本假定是什么？答：渗流分析的目的在于：1）对初选的坝的形式与尺寸进行检验，确定对坝坡稳定有重要影响的渗流作用力，为核算坝坡稳定提供依据。2）进行坝体防渗布置与土料配置，根据坝体内部的渗流参数与渗流溢出坡降，检验土体的渗流稳定，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，3）确定通过坝和河岸的渗流水量损失并设计排水系统的容量。渗流分析的方法：水力学法，流网法，有限元法和电模拟法。常用的理论方法是水力学法，它的u基本假定是1）渗流为缓变流动，等势线和流线均缓慢变化。2）不同渗透系数的竖向条带土层或是水平条带土层均可以一等效的均质土层代替。3）上游三角形棱体可以用一等效的矩形体代替，当坝体和坝基渗透系数相同时，可以足够精确地认为等效矩形的宽度b=0.4H1。4）当坝体和坝基渗透系数相同时，浸润线在下游坡面上的一处高度可近似确定。7、重力坝的地基处理的主要任务及措施有哪些？答：天然地基，由于经受长期的地质作用，一般都由奉化、节理、裂隙等缺陷，有时还有断层、破碎带和软弱夹层，所有这些都需要采取适当的处理措施。主要任务是：一：防渗；6/6 二：提高基岩的强度和整体性。相应的措施有：一：坝基的开挖与清理：目的是使坝体坐落在稳定、坚固的地基上。二：坝基的固结灌浆：目的是提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。三：帷幕灌浆：目的是降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗透流量。四：坝基排水：可以进一步的降低坝底面的扬压力。五：断层破碎带、软弱夹层和溶洞的处理1）断层破碎带的处理：对于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1m；倾角较缓时埋藏较浅的应予挖除，埋藏较深的，除应在顶面作混凝土塞外，还应考虑深埋部分对坝体稳定的影响，必要时需开挖斜井和平洞，回填混凝土。2）软弱夹层的处理：a：对埋藏较浅的夹层，多用明挖换基法，将夹层挖除，回填混凝土；b：对于埋藏较深的根据其具体情况采用不同的处理方法，有在坝踵部位作混凝土深齿墙，切断软弱夹层的；c：对软弱夹层较深、较厚、倾角平缓的软弱夹层，可在夹层内设置混凝土塞；d：在坝址处建混凝土深齿墙，切断软弱夹层；e：在坝址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；f：在坝址下游岩体内采用预应力锚索以加大掩体的抗力，适用于已建工程的加固处理。六：溶洞处理：主要措施是开挖、回填和灌浆等方法的配合应用。对于浅层溶洞，可直接开挖，清除充填物并冲洗干净后，用混凝土回填。对于深层溶洞，如规模不大，可进行帷幕灌浆，孔深需要深入溶洞以下较不透水的岩层。五：计算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）解：取坝长为1m6/6 无排水孔时：扬压力标准值：有排水孔时：6/6'