思考题水电专业水工建筑物

'水工建筑物思考题答案1．水利水电工程包括哪些方面？　　水利水电工程包括防洪治河、水力发电、农田水利、给水排水、航运等方面。2．什么是水利枢纽，水利枢纽有哪些类型？　　水利枢纽：由若干个不同类型的水工建筑物组成的综合体，用以控制和利用水流。水利枢纽的类型有：水库枢纽、有坝取水枢纽、无坝取水枢纽。3．水工建筑物的工作条件应包括哪些内容？①河流的水文现象是随机的、使得洪水的预报、推测的困难。　　②水荷载（静水压力、浪压力、渗透力）的作用、高速水流的冲刷，对水工建筑物的稳定性、强度、耐久性影响较大。　　③地形地质条件复杂，地质构造运动形成了各种地质界面，目前的勘探测试手段不足，对地基的分析依赖于经验的判断。　　④工难度大：施工导流影响整个施工工期、地基开挖工程量大、地基处理复杂、水下施工困难。4．如何对水工建筑物分类？　水工建筑物可分为：　　①一般性（通用性）建筑物：　　　　拦、蓄、挡——坝、水闸、堤防泄——溢洪道、坝身泄水孔、泄洪隧洞　　　　取——进水闸、电站引水系统（坝身引水、管道引水）、引水隧洞输——渠道、隧洞、涵洞、管道　　　　河道整治——护岸工程、导流堤、丁坝②专门性建筑物：电站厂房、船闸等。5．为什么要对水利水电枢纽工程分等和对水工建筑物分级，分等分级的原则、方法是什么，分等分级有哪些作用？　　水利水电枢纽工程的分等就是根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性，如水库的总库容、防洪（下游城镇、工业区的重要性；保护农田的面积）、灌溉面积、排涝、供水（供给城镇及矿区的重要性）、装机容量分为五等。　　水利水电枢纽工程分级就是，将水利水电工程中的水工建筑物，根据所属枢纽工程的等别及在工程的作用和重要性，划分为五级。　　水利枢纽工程的分等和水工建筑物的分级的重要性及意义：水利枢纽工程的分等和水工建筑物的分级，有利于使建筑物的安全性、可靠性与其在社会经济中的重要性相称。有利于选取和确定工程抗御灾害的能力，如洪水标准；建筑物设计的强度与稳定计算的安全系数；建筑材料的品质；运行的可靠性，使工程达到既安全又经济的目的。第二章1.什么是水资源规划？　　水资源规划分为流域规划和区域规划。流域规划包括流域综合规划和流域专业规划；区域规划分为区域综合规划和区域专业规划。2.什么是流域综合规划？　　流域综合规划和区域综合规划体现该地区国民经济和社会发展的总要求，同时还必须与土地利用规划和环境保护规划相协调，兼顾各流域，各地区和各行业的需要和发展。3.什么是流域专业规划？　　流域专业规划指流域或区域的水文测验规划、防洪规划、水电开发规划、治涝规划、灌溉规划、航运规划、竹木流放规划、渔业规划、水土保持规划、水资源保护规划、环境保护规划等。　4.水利水电枢纽工程规划设计应进行哪些方面的研究？　　水利水电枢纽工程规划设计应进行环境影响评价、工程水文研究、工程地质研究、建筑材料研究、经济评价分析等方面的研究，最后编制设计研究报告。第三章1.什么叫作用？什么是直接作用？什么是间接作用？ 　使结构产生内力和变形的各种原因总称为结构上的作用。结构上的作用可分为直接作用和间接作用。直接作用是指直接施加在结构上的集中力或分布力，也可称为“荷载”；间接作用则是指使结构产生外加变形或约束变形的原因，如地震、温度作用等。2.作用的分类有哪些？　　作用分类有：(1)按随时间的变异分类可分为永久作用、可变作用和偶然作用。(2)按随空间位置的变异分类可分为固定作用和可动作用。(3)按引起结构的反应分类可分为静态作用和动态作用。(4)按属于安全系数设计法的规范分类可分为基本荷载和特殊荷载。3.一般如何考虑拱坝的自重作用对坝体应力的影响？　　若坝体混凝土全部浇筑完成后进行收缩缝灌浆，则假定全部自重均由悬臂梁承受，自重变位已经完成，不参加拱梁分载法中的变位调整。但对具有垂直向的双曲拱坝，往往需要限制独立浇筑块的高度以保持坝块的稳定，浇筑到该高程并冷却后先行封拱，再继续向上浇。此种情况下灌浆前的混凝土自重由悬臂梁单独承受，封拱以后浇筑的混凝土自重将在封拱高程下部的梁和拱之间进行分配。4.什么是温度应力？　当结构的温度有所改变时，它的每一部分都将由于温度的升高或降低而发生膨胀或收缩。如果这种热胀或冷缩变形受到结构外在约束或内部各个部分之间的相互约束的限制而不能自由进行时，结构内将产生相应的应力，这部分应力即是所谓的变温应力，通常又称温度应力。5.温变荷载如何影响拱坝的变位？　荷载组合：将具有合理的同时出现机率的荷载进行最不利组合，作为建筑物上的设计荷载。　温降时：拱坝的轴线缩短，向下游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相同；轴力的方向与水压力产生的方向相反--对坝体应力不利。温升时：拱坝的轴线伸长，向上游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相反，轴力的方向与水压力产生的方向相同--对坝肩稳定不利。6.什么是孔隙水压力？什么是固结过程？在饱和土体上施加荷重时，开始将全部或部分为水所承担，从而形成超孔隙水压力，有时也就简称孔隙水压力。在孔隙水因受压而逐渐排除时，所加的荷重才逐渐转移到土粒骨架上，这一过程称为固结过程。　7.什么是有效应力？什么是总应力？　　在对非饱和土体上施加荷重时，土粒骨架所承担的应力称为有效应力，孔隙水所承担的应力称孔隙水压力，两者之和称为总应力。　8.何为波浪的三要素？如何计算？波浪的三要素是指波浪的波长Ll；波浪的高度hl；波浪中心线壅高h0。在土石坝和水闸设计中，引入了与波高相对应的平均波周期Ｔ要素．由于影响波浪的因素很多，目前主要用半经验公式来确定波高和波长。有官厅水库公式，该公式为《混凝土重力坝设计规范》（SDJ21-1978）推荐，适用于山区峡谷水库，吹程1～13km，风速4～16m/s的深水波的波浪要素计算。有莆田试验站公式，该公式为《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）和《水闸设计规范》（SL265-2001）推荐，适用于浅水波和破碎波的波浪要素计算。9.泄水建筑物中的水流流速V>16~18m/s时会出现什么现象？　泄水建筑物中的水流流速增加到一定的程度时(V>16~18m/s)，随之出现一些高速水流如所特有的问题，如高佛氏数、大雷诺数、紊动强烈、对边界变化非常敏感，很容易产生冲击波、掺气、空穴及脉动等现象。10.什么是体内消能？什么是体外消能？　泄水建筑物的消能方式分为体内消能和体外消能。体内消能是在建筑物表面或内部产生水流紊动消能，如阶梯式消能工、宽尾墩消能工等辅助消能工。体外消能是在泄水建筑物的下游某一指定地方通过一定方式消刹水能，常用的有底流消能、挑流消能、面流消能和戽流消能。 11.如何计算作用在水工建筑物上的地震惯性力？　一般情况下,水工建筑物抗震设计只考虑水平向地震作用。水工建筑物抗震设计计算中采用拟静力法时,沿建筑物高度作用于质点i的水平向地震惯性力代表值可统一用下式计算：　　　该式中αi为质点的动态分布系数。对不同的建筑物,或在建筑物不同高度处，有不同的取值规定。12.什么是作用效应组合？如何进行作用效应组合？拱坝的泄洪方式有坝顶溢流式和坝身泄水孔。　　坝顶溢流式有：　　①自由跌落式，特点：适于基岩良好，泄流量不大的情况；结构简单，施工方便；水舌通气条件不好，不能挑流；易产生贴坡流。　　②鼻坎挑流式，特点：曲线坝顶下接一反弧鼻坎，有利于减少溢流水流的振动，避免了低水头时的贴坡流；有利于挑流。　　③滑雪道式，特点：落差大，挑距远，可达60~100M，结构复杂，工程量大，适于泄流量大，较薄的拱坝。　　坝身泄水孔可以放空水库，提前预泄洪水第五章重力坝1.结合重力坝的工作条件，分析其优缺点　　重力坝的特点有：　　①重力坝坝体材料抗冲性能好，泄洪和施工导流问题容易解决；　　②断面形状简单，结构作用明确，施工方便，安全可靠；　　③适合于在各种气候条件下修建，但在冬季，当温度低于-3℃，混凝土中水会结冰，需采用加热、保温、防冻措施等；夏季当温度高于30℃，需采用低热水泥、低温水、加冰屑、预冷骨料，掺外加剂延长初凝时间；　　④对地基的要求比拱坝低，但比土石坝高，独立的坝段适应变形能力好；　　⑤有丰富的建设，设计经验工作可靠，使用年限长；施工放样、扩建，维护简单。　　⑥坝体工程较大，材料的强度不能充分发挥；　　⑦水泥用量大，施工时，水化热不易消散，易产生温度裂缝，需设置温度伸缩缝，采取温度控制措施；　　⑧受扬压力影响大，扬压力抵消了部分坝体的重量，对坝体的稳定不利，需采取防渗排水措施。2.重力坝设计必须包括哪些主要内容？　　重力坝的设计内容有：　　①剖面设计参照已建类似工程，拟定剖面尺寸。　　②稳定计算验算坝体沿建基面或地基中软弱结构面的稳定安全度。　　③应力计算使应力条件满足设计要求，保证大坝和坝基有足够的强度。　　④溢流重力坝和泄水孔的孔口尺寸的设计孔口尺寸的设计，包括泄水建筑物体型、堰顶或泄水孔进口的高程、溢流重力坝前沿的宽度和泄水孔口的宽度。　　⑤构造设计根据施工和运行要求，确定坝体的细部构造，如廊道系统、排水系统等。　　⑥地基处理根据地质条件，进行地基的防渗、排水、断层等地质结构面的处理。　　⑦观测设计包括坝体内部和外部的观测设计。3.为什么扬压力对重力坝的应力及稳定均不利？　　在上下游水位差的作用下，水渗入坝体的孔隙内，形成孔隙水压力。所取截面上向上的孔隙水压力为扬压力。扬压力抵消了部分坝体的重量，对坝体的稳定不利，减少了上游坝踵的压应力，对坝的应力不利。5.为什么要进行荷载组合？什么是基本荷载和基本荷载组合，什么是特殊荷载和特殊荷载组合？　 　荷载组合：将具有合理的同时出现机率的荷载进行最不利组合，作为建筑物上的设计荷载。　　基本荷载：　　　①坝体及其上永久性设备重；②正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力（选择一种控制情况）；　　　③相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力；④泥砂压力；　　　⑤相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力；⑥冰压力；　　　⑦土压力；⑧相应于设计洪水位时的动水压力；⑨其他出现机会较多的荷载。　　特殊荷载：　　　①校核洪水位时的静水压力；②相应于校核洪水位时的扬压力；　　　③相应于校核洪水位时的浪压力；④相应于校核洪水位时的动水压力；　　　⑤地震荷载；⑥其他出现机会较少的荷载。　　　　·基本组合：由基本荷载组合。·特殊组合：由基本荷载和一种或几种特殊荷载组合。6.重力坝抗滑稳定计算公式有哪几种？试比较各公式的基本理论、优缺点和适用条件。　　摩擦公式和抗剪断强度公式　　摩擦公式：认为坝体与坝基为接触状态，公式形式简单，但没有考虑坝体与坝基的咬合，胶结作用，与实际情况出入较大。　　抗剪断强度公式：认为坝体与坝基为胶结状态，计入了坝基面的全部抗滑潜力，较接近实际作用情况。　　两种计算公式均为《混凝土重力坝设计规范》推荐的计算公式，其安全系数只是一个抗滑稳定的安全指标，并不能反映坝体真实的安全程度。7.提高重力坝抗滑稳定性有哪些措施？　提高坝体抗滑稳定性的措施①利用水重，将坝体上游面做成倾斜，利用水重增加向下的垂直力。　　②坝基面向上游倾斜，对抗滑稳定有利。③在坝基面设置防渗排水设施，减少扬压力。　　④坝踵深齿墙，当软弱夹层埋藏较浅时，将坝踵附近出露的软弱夹层开挖齿槽切断，并回填混凝土处理，施工简单，工程量不大，有利于坝基防渗。　　⑤混凝土洞塞，当软弱夹层埋藏较深时，厚度大且倾角较平缓，全部挖出工程量大，可在软弱夹层中放置数排混凝土洞塞，增加软弱夹层的抗剪能力。　　⑥坝趾深齿墙，在坝趾下游修建深齿墙，增加尾岩抗力体高度，增加尾岩抗力，适用于在坝基开挖过程中出，发现了原来没有预见到的夹层时采用。　　⑦钢筋混凝土抗滑桩，在坝基软弱夹层的下游坝趾、抗力体部位，布置钢筋混凝土抗滑桩，深入到滑动面以下完整岩体中，利用桩体承受推力或剪力增加尾岩抗力。　　⑧预应力锚索。8.重力坝应力分析的目的是什么？　　重力坝应力分析目的是：检验坝体在运用期和施工期是否满足强度方面的要求；　　确定坝体砼标置分区以及为配置钢筋提供依据。9.重力坝应力分析的材料力学有哪几条基本假定？　　基本假定　　①坝体材料为均质、连续、各向同性的弹性材料。　　②坝段为固结于地基上的悬臂梁，各坝段独立工作，横缝不传力。　　③地基的变形对坝体的应力没有影响。　　④水平截面上的垂直正应力呈直线分布（平面假定）。10.用材料力学法计算重力坝应力，其强度标准是什么？　　应力的控制标准：　　上游坝基面垂直正应力（计入扬压力）大于零。　　下游坝基面垂直正应力（计入或不计入扬压力）小于地基允许承载力。　　上游坝面主应力（计入扬压力）大于零。　　下游坝面主应力（计入或不计入扬压力）小于混凝土的允许压力。 11.重力坝为什么要分缝？需要分哪些缝？　　在水工建筑物中，为适应施工期和运行期的温度变化、地基不均匀沉降、施工时混凝土的浇筑能力及散热要求以及结构布置要求等设置的接缝构造。　　缝的类型按作用可分为温度缝（又称伸缩缝）、沉陷缝和施工缝，按使用期限可分为永久缝和临时缝。温度缝和沉陷缝多为永久缝，施工缝多为临时缝。12.纵缝有哪几种？各有什么优缺点？　　缝的形式：　　①错缝：浇筑块尺寸小，蕣用于低坝。　　②纵缝：缝面需要设置键槽，避免坝块之间的错动。　　③斜缝：沿主应力轨迹布置，可以减小坝块之间的错动。　　④通仓浇筑：浇筑能力大，温度应力大，是发展方向，整体性好。13.廊道有哪些作用？如何确定各种用途廊道的形式、尺寸和位置？布置廊道系统的原则是什么？　　廊道系统的作用：用于基础灌浆、排水、观测、检查、交通　　基础灌浆廊道用于防渗帷幕及排水幕的施工。　　其他用于设置排水、观测、检查设施，形成坝内交通。　　廊道布置离上游坝面距离：坝前水深的，在基岩面以上应有1.5倍廊道宽度的距离，沿坝高每隔15m～20m高程设置一层。　　廊道的断面形式：城门洞型。14.坝身排水孔的作用是什么？距上游坝面的距离、孔距如何确定？　　坝体排水作用：减少渗水对坝体的危害　　坝体排水之间的间距：沿坝轴线方向，2～3m布置一根排水管。　　坝体排水离上游坝面距离：坝前水深，以防止渗水溶滤作用。　　坝体排水的材料：采用多孔砼管，在坝体浇筑时预埋在坝体内15.重力坝对地基有哪些要求？为什么有这些要求？这些要求与天然地基的条件之间有哪些矛盾？　　重力坝对地基的要求：具有一定的承载能力，不发生显著的变形，具有一定的抗渗能力。　　天然地基经过长期的地质作用，一般都有风化、节理、裂隙等缺陷以及断层、软弱夹层等结构面。重力坝的地基处理的任务：提高地基的强度、稳定性和抗渗能力。16.试述重力坝固结灌浆的目的、设计内容、原则和方法。　　固结灌浆：在坝基受力较大范围内，钻孔进行浅层低压灌浆，用坝整体加固地基，其目的：　　①改善地基的强度、整体性、提高基岩的不透水性；　　②坝实在溶洞、断层中充当的砼与基岩间的裂隙；　　③有利于提高帷幕灌浆的压力。　　设计要求：　　固结灌浆布置范围：坝趾、坝基的较大范围内；　　钻孔布置：梅花形、方格形；　　孔距：排距3m、2m—4m；　　孔深：5—15m；　　灌浆压力；以不掀动基岩为限。17.试述重力坝防渗帷幕灌浆的目的、设计内容、原则和方法。帷幕灌浆是在坝踵附近钻孔，进行深层高压灌浆 充填地基中的裂隙和渗水通道，形成一道连续的砼地下墙。　　帷幕灌浆作用是减少坝底渗透压力；降低坝底渗流坡降，防止发生机械或化学管涌；减少渗流量。　　设计要求：　　①帷幕的深度　·帷幕应伸入相对不透水层3—5m。·当相对不透水层较深时，采用悬挂式帷幕深度（0.3～0.7）坝高。　　②帷幕的厚度满足抗渗要求。　　③灌浆材料：水泥浆和化学灌浆。　　④钻孔方向：垂直向下或倾角在10°坝内，以穿过更多的裂隙。　　⑤帷幕应伸入两岸坝肩基岩的一定范围内。1、什么是重力坝?重力坝的主要工作特点与优缺点是什么？对地基有什么要求?1、答案：⑴通常由混凝土或由浆砌石材料构成、剖面近似为上游直立的三角形、主要依靠自身重力维持稳定的挡水建筑物称为重力坝。⑵重力坝的主要工作特点有二：①在巨大水平水压力作用下，主要靠自重来维持稳定；②坝体材料具有较好的胶结性能。（提醒：重力坝的主要优缺点宜针对上述两个特点来回答较好。）根据工作特点⑴重力坝的优缺点为：①断面大，重量大，材料用量多；（缺）②坝体应力小，筑坝材料的强度不能得到充分发挥；（缺）③坝体施工期混凝土的水化热、温度应力、收缩应力均很大，温控措施复杂；（缺）④坝底面积大，坝基与坝体的扬压力均较大，对坝体稳定和应力均不利，应采取有效的防渗排水措施；（缺）⑤地基应力不很大，除有软弱和难于处理的断层外，一般岩基上均可修建重力坝。（优）根据工作特点⑵重力坝的优点为：①施工导流方便，施工期坝块顶部可临时过水；（优）②在主河槽部位宜设溢流坝段，一般可不另设河岸式溢洪道；（优）③可在坝身设发电、灌溉、泄洪、排砂、导流和放空等孔洞；（优）④可采用空腹重力坝的型式，设坝内式厂房；（优）⑤对意外情况如地震、特大洪水漫顶等抵御能力强；（优）⑥设计方法简单、施工技术易掌握、维修工作量小。（优）⑶重力坝对地基的要求：由于重力坝主要靠自重维持稳定，所以断面大，重量大，其作用水头一般较高，水平水压力大，因此地基应力也大，对地基的要求比土坝要高，所以重力坝一般应建在无难于处理的断层和破碎带的岩基上。只有高度很小的重力坝才允许建在满足承载力要求的坚硬土基上。2、重力坝主要有哪几部分组成?2、答案：重力坝一般主要由非溢流坝段、溢流坝段和二者之间的连接边墩、导墙及坝顶建筑物（如闸墩、坝顶桥等）等组成。此外，坝内常设有各种泄（取）水孔及坝内检查维修用廊道，以及溢流坝、泄水管的闸门等。有时还有坝内式电站、河床式通航建筑物（船闸或升船机）等。3、水（包括静水、动水、渗水）对重力坝产生哪些直接和间接的荷载及作用?3、答案： 静水压力、动水压力（包括时均压力和脉动压力）、波浪压力、冰荷载（静冰压力、动冰压力）、冻胀力、扬压力（包括浮托力和渗透压力）等。4.近几十年来主要发展了哪些重力式的混凝土坝型?各有何优缺点？你认为最有发展前途的是哪种坝?4、答案：宽缝重力坝、空腹重力坝、支墩坝和碾压混凝土重力坝等。宽缝重力坝是将坝段间的横缝局部加宽，仅在上下游端闭合。坝基渗透水流可从宽缝中排出，有效地减小坝基渗透压力，同时也可节省工程量10％～20％或更多。宽缝增加了施工期坝块间的侧向散热面，对施工期的温控也有一定好处。缺点是增加了施工模板用量和施工立模的难度。空腹重力坝是在坝底部沿坝轴线方向设置大尺寸的空腔。主要优点是：①渗流可从空腔中排出，减小作用于坝底的扬压力；②节省工程量20％～30％；③腹腔中的基础可不清至好的岩面，节省开挖量；④腹腔有利于施工期的混凝土散热；⑤腹腔为布置电站厂房及进行检查、灌浆和观测提供方便。主要缺点是施工复杂，钢筋和模板用量大。支墩坝是由倾斜挡水面板和支撑面板的支墩组成。主要优点是：①渗流可从支墩间排出，扬压力很小；②倾斜面板上的水重对大坝稳定有利，可节省工程量；③面板单薄，可充分发挥其材料的强度。主要缺点是：支墩应力大，对地基要求高；支墩单薄，侧向稳定性差，抗震性能差。碾压混凝土坝的出现是混凝土坝工设计和施工的一场技术革命，发展势头迅猛，在国内已得到迅速应用和发展，前景无限。碾压混凝土重力坝的最大优势是克服常规混凝土重力坝施工期的温度应力高，需要采取严格的温控措施，不仅施工工序复杂，投资大，也严重影响施工速度。碾压混凝土施工技术较好地解决了这一问题。5、注出图1中1～5的名称。5、答案：1——上游坝面；2——观测或检查廊道；3——排水廊道；4——坝基防渗帷幕；5——坝基排水管。6、何谓浮托力、渗透压力和扬压力?为什么扬压力对重力坝的稳定和应力不利?6、答案：浮托力：由大坝下游水而对大坝底面或该水位以下坝体某一截面产生向上的作用力称为作用于坝底面或坝体某一截面的浮托力；渗透压力：在大坝上下游水位差作用下，渗入坝基或坝体某一截面、自上游向下游流动的水流对坝底面或坝体某一截面产生向上的水压力称为作用于坝底面或某一截面上的渗透压力；扬压力：浮托力与渗透压力的和称为扬压力；由于扬压力是作用于坝底面或坝体某一截面且为方向向上的力，它减小了主要靠坝体自重维持稳定的有效重力，所以其对坝体的稳定不利。作用于坝基或坝体计算截面上的扬压力对该截面产生的力矩与水平水压力产生的力矩方向相同，二者产生的应力叠加使应力更大，所以扬压力对重力坝的应力也不利。7、选择渗透压力折算系数时应考虑哪些因素?7、答案：重力坝的坝基一般为岩石，选择渗透压力折算系数时应考虑下列因素：岩体中的节理、裂隙、岩层的走向与倾角、溶洞以及固接灌浆、帷幕灌浆与排水等。8、试解释重力坝水平地震总惯性力计算式： 中等号右边各符号的意义。8、答案：式中右边各符号的意义：——水平向地震系数，为地面水平最大加速度的统计平均值与重力加速度的比值；——综合影响系数，是为了弥合理论计算与宏观震害实践之间的差异而取用的系数，可取1/4；——地震惯性力系数，为由动力法求得的总地震惯性力与按静力法求得的总地震惯性力的比值；——产生地震惯性力的建筑物总重力。9、为何要进行荷载组合?何谓基本荷载及特殊荷载?何谓基本荷载组合及特殊荷载组合?9、答案：各种荷载出现的机会不同，且大多数都有一定的变化范围，为了设计的需要，根据工程的具体条件，将各种荷载按其可能出现的机会组合成几种情况，并按其出现的概率给予不同的安全系数，分别不同情况对稳定、应力等进行核算。基本荷载：在建筑物运用过程中始终或出现机会较多的荷载。如自重；正常蓄水位或设计洪水位情况下的静水压力、扬压力、浪压力、动冰压力；泥沙压力；冰压力；土压力等出现机会较多的荷载。特殊荷载：在建筑物运用过程中出现机会很少的荷载。如校核水位情况下的静水压力、扬压力、浪压力、动冰压力；地震荷载和其它出现机会很少的荷载。基本荷载组合：由设计情况或正常情况下的基本荷载形成的荷载组合。特殊荷载组合：由基本荷载和一种或几种特殊荷载形成的荷载组合。地震与校核洪水不能组合在一起。10、非溢流重力坝的基本剖面设计应满足哪些要求和确定哪几个主要参数?10、答案：非溢流重力坝的基本剖面设计应满足：①稳定和强度要求；②工程量少、造价低；③外形轮廓简单、便于施工；④运行要求。非溢流重力坝的基本剖面设计需要确定的主要参数：①坝顶高程与宽度；②上游坝坡坡比（n=0~0.2）；③下游坝坡坡比（m＝0.6～0.8）；④坝底宽度（约为坝高的0.7～0.9倍）。11、重力坝常用的泄水方式有哪几种?各自的适用条件如何？11、答案：重力坝常用的泄水方式：溢流坝段、坝身泄水孔和河岸式溢洪道。溢流坝段：也称表孔，孔口尺寸大，泄流量大，超泄能力强，水头小，对闸门与启闭设备要求低，易维修等，是重力坝的主要泄洪方式。坝身泄水孔：一般分为中孔和底孔。孔口尺寸小，超泄能力低，水头高，对闸门与启闭设备要求高，维修难等，是重力坝的辅助泄洪方式。河岸式溢洪道：当河床狭窄、泄流量大，溢流坝段和坝身孔口的泄流能力无法满足泄流要求时才采用。12、重力坝为什么要分缝?临时缝有哪些特点?12、答案：由于地基不均匀沉降和温度变化，施工期的温度应力以及施工浇筑能力等原因，一般要对坝体进行分缝。 临时缝是施工期临时设的，其存在将影响坝的整体性和正常工作，在大坝挡水之前应进行处理（一般为灌浆）。13、重力坝的横缝的作用是什么？影响横缝间距的主要因素有哪些？横缝的间距一般多宽？13、答案：横缝是垂直于大坝轴线的竖直缝，其作用主要是适应坝基的不均匀沉陷和温度变化。横缝的间距主要取决于坝基的好坏、温度变化的幅度与速率、坝体混凝土标号、坝体的散热性能、施工的温控措施等。横缝间距一般为15～20m。14、重力坝抗滑稳定的计算公式有哪几种?试比较各公式的基本理论、优缺点和适用条件?14、答案：①抗剪强度公式（纯摩公式）：忽略坝体与基岩间的胶结作用，认为坝体仅靠其与坝基面间产生的摩擦力维持稳定。它不反映坝体与坝基接触面上的实际情况，求得的安全系数偏小。公式简单，并有一定的使用经验，对无试验条件的小型工程可采用。②抗剪断强度公式（剪摩公式）：考虑了坝体与基岩间的胶结作用，较接近实际情况。相关参数应由试验研究确定。15、对于坚硬完整岩基上的混凝土重力坝，提高抗滑稳定性的措施有哪些?15、答案：提高岩基上重力坝抗滑稳定的措施：①上游坝面向上游倾斜，利用作用于坝面上的部分水重增加坝体的稳定性；②设防渗帷幕与坝基排水，或在坝基面设置不与下游水连通的纵横向廊道，并用泵定期抽地基中的渗水，以减小作用于坝底面上的扬压力；③将坝基面开挖成倾向上游的倾斜面；④在坝踵下做防滑齿墙。图2坝底面不同倾角对其稳定性的影响（a）基岩面水平的重力坝（b）基岩面倾角为的重力坝16、下图为两重力坝的剖面，作用于坝基面上的铅直总荷载和水平向总荷载分别相等，在同样地质条件下，试分析哪一种对沿坝底面的抗滑稳定有利?为什么？16、答案：（a）图中抗剪强度公式（纯摩——摩擦公式）：（1） （b）图中因滑动面与水平面呈倾角，将和分解为垂直和平行于基岩面的力，并代入上式得：（2）将（2）式的分子分母同除以cos得：（3）因为：＜90°，所以：＞0，则＞0，＞0；将式（3）与式（1）比较，式（3）的分子增大，分母减小；所以：＞＝可见：坝基面向上游倾斜时，对坝体抗滑稳定有利。17、重力坝应力分析的目的是什么?17、答案：重力坝应力分析的目的：①确定坝体在各种规定的工况下各部位的应力状态是否满足强度要求；②根据坝体应力分布，确定坝体材料分区；③确定坝内廊道和孔口的位置以及局部应力集中部位的配筋。18、重力坝应力分析主要有哪几种方法?它们的适用条件如何?18、答案：（1）重力坝应力分析主要方法：①模型试验法；②材料力学法；③弹性理论解析法；④弹性理论差分法；⑤弹性理论有限元法。（2）适用条件：①模型试验法目前有光测法和脆性材料电测法；光测法又分偏光弹性试验和激光全信息试验；近年来发展起来的地质力学模型试验方法可进行复杂地基的试验。因为模型试验方法非常费时、费力、耗材，所以主要用于对重要大坝理论计算成果的验证。②材料力学法应用最广、最简便、也是重力坝设计规范中规定的计算方法。由于未考虑地基的影响，假定水平截面上的正应力直线分布，计算结果在地基附近约1/3坝高范围与实际出入较大。目前主要用于中低坝。对于高坝特别是地基复杂的情况下，还应用其它精确方法分析。③弹性理论解析法的力学模型和数学解法都很严格，但目前只有边界条件简单的才有解。④弹性理论差分法力学模型是严格的，数学解法的差分格式是近似的，应用上远不如有限元法普及。⑤弹性理论有限元法力学模型是近似的，数学解法是严格的，它可以处理复杂的边界，包括几何形状、材料特性和静力条件。目前已从求解应力场扩大到求解磁场、温度场和渗流场等。不仅能解弹性问题，还能解弹塑性问题；不仅能解静力问题，还能解动力问题；不仅能计算单一结构，还能计算复杂的组合结构；有限元法已成为综合能力很强的计算方法。19、重力坝应力分析的材料力学法有哪几条基本假定?19、答案：①坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料； ②视坝段为固接于地基上的悬臂梁，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按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。20、根据材料力学法计算上游坝面上的第一主应力的公式（其中：n、分别为上游坝坡的坡比、水平截面上的正应力、水平水压力和扬压力）说明上游坡愈缓愈容易出现拉应力的原因?20、答案：由式知，在n>0时，即使,如果,主应力仍小于0，即0，为拉应力，为消除拉应力。所以n不宜过大，即上游面坡度不宜太缓，缓到一定程度时即出现拉应力。21、重力坝的稳定和应力若不满足《规范》要求时，应如何修改剖面?21、答案：重力坝的稳定不满足要求时，应将上游坝面向上游倾斜，以利用部分水重增加稳定性，但若上游面过缓又会使上游坝面产生拉应力。应在上游坝面不产生超过允许拉应力的条件下变缓下游坝面的坡比，这样既增加了坝体的稳定性又因坝体截面加大而减小坝体和坝基应力。22、分别叙述重力坝进行固结灌浆、帷幕灌浆和设排水系统的目的?22、答案：固结灌浆是为了将破碎的基岩用浆液固结在一起，以提高地基的承载力；帷幕灌浆是通过灌浆浆液的作用在坝踵下部的基岩中形成一道竖直的防渗帷幕，以延长坝底渗径，减小作用于坝基面上的渗透压力；排水是在紧接灌浆帷幕后打一排深度与帷幕孔相当的排水孔，以顺利排出从帷幕下端渗过的水流，从而进一步减小渗透压力。23、试述溢流重力坝剖面的设计原则、方法和步骤?23、答案：溢流重力坝既是挡水建筑物又是泄水建筑物。故在满足大坝的稳定和强度要求的同时，还应满足以下泄流的要求：①有足够的孔口尺寸以满足泄流能力的要求；②溢流坝面及闸墩等有较好的体形，以适应过坝水流要求，不产生不利的负压、振动，以避免产生空蚀现象；③保证下游不产生危及大坝及其它建筑物安全的冲刷；④泄流不影响其它建筑物的正常运行；⑤如设有闸门，其控制和运用应灵活可靠。24、何谓碾压混凝土坝？24、答案： 碾压混凝土坝是采用超干硬性混凝土经碾压建成的混凝土坝。超干硬性混凝土的塌落度近于零；施工方法为大面积薄层摊筑，不分缝、不分块，用碾压的方法进行振动压实。一般情况，坝体与坝基接触部位设厚度1～3m的常规混凝土垫座；坝顶和上下游坝面设2～3m的常规混凝土保护层。(红色字体部分为农水重力坝部分习题)第六拱坝1.简述拱坝的结构特点和工作特点。　　拱坝的特点为：　　①在空间上，拱坝是一种三维壳体结构，属于高次超静定结构　　高次超静定结构具有超载能力（当拱坝局部开裂，拱坝拱和梁的作用会自行调整，坝体的应力会重分配。国内外拱坝的破坏试验表明，在坝肩稳定的条件下，混凝土拱坝的超载能力可达设计荷载的5~11倍）　　温度变化和地基变形对坝体的应力的影响不能忽略　　抗震性能好　　②拱坝是推力结构，坝体的应力状态以受压为主　　采用拱坝坝型，建筑材料的抗压强度可以充分发挥，混凝土的抗压强度约为抗拉强度的10倍。　　拱坝承受的荷载主要通过拱的作用传至两岸，拱坝的稳定取决于两岸坝端岩体的的稳定；重力坝是依靠自己的重量维持自身的稳定。因此拱坝的体积可小，在坝高、坝址条件相同的情况下，拱坝的体积可为重力坝的1/1.5～1/5。　　③拱坝可以看作是“拱”和“梁”的交织体，即坝体结构既有拱的作用，又有梁的作用，拱坝的荷载可由水平拱圈和垂直悬臂梁共同承担，水平拱圈将荷载传至两岸山体，垂直悬臂梁将荷载传至河床基岩。　　④拱坝的泄洪问题容易解决。2.拱坝对地形、地质条件有哪些要求？　　地形条件决定拱坝的混凝土方量。兴建拱坝的地形条件应为：①河谷的宽高比小，河谷狭窄，拱圈短而粗，刚度大，竖直梁长而细，刚度小，拱的作用大，坝体可薄。　　②河谷的对称性好，避免产生附加扭转矩。　　③河谷的断面形状为V形河谷，底部拱的跨度小，拱的作用大，拱圈厚度可薄。　　④河谷平面形状向下游呈漏斗状。　　地质条件确定拱坝的稳定性，应为基岩完整均一，地质构造简单，抗渗性能好。3.拱坝可分有哪些类型？　　拱坝的分类按拱圈厚度分类：可分为薄拱坝、中厚拱坝、重力拱坝。　　按拱圈轴线形式分类：可分为圆弧拱、二次曲线拱、三心圆拱。按拱圈间的几何关系分类：可分为定圆心、等外（内）半径拱坝、圆心单曲率拱坝、变圆心双曲率拱坝。　　按拱坝的体形分类：可分为圆筒拱坝、单曲率拱坝、双曲率拱坝。4.什么叫拱圈的最优中心角？　　满足坝体应力分布均匀、拱坝的体积较小、拱端稳定性好的拱圈中心角。5.在河谷高宽比相同时，河谷断面形状为V、U、形时，拱坝布置有何不同？　　V形河谷底部拱的跨度小，拱的作用大，拱圈厚度可薄。　　U形河谷底部拱的跨度大，拱的作用小，梁承担的水压力大，拱圈厚度较大。　　梯形河谷介于两者之间。6.说明拱坝布置的原则、方法和步骤。　　拱坝平面布置的任务是：　　拟定拱冠梁剖面和拱圈的尺寸，通过平面布置，确定各高程拱圈的半径、中心角和厚度。　　具体步骤：　　①在坝址地形图上，确定基岩的可利用等高线及河谷对称中心线。　　② 拟定拱冠梁剖面，进行分层，确定各层拱圈的高程及厚度。　　③布置顶层拱圈，要求拱轴线与基岩等高线的交角α≥30　　④布置其他各层拱圈，检查拱轴线与基岩等高线的交角，要求α≥30　　⑤坝面检查，拱冠梁处的圆心轨迹线平顺、光滑，坝面倒悬度/H〈0.3。　　⑥应力稳定计算7.拱坝的应力分析方法有哪几种？其精度和适用条件各如何？　　拱坝是一个变厚度、变曲率，边界条件十分复杂的壳体结构，目前的理论计算，需作必要的假定和简化。拱坝的应力计算方法有：　　①纯拱法　　假定：坝体由若干层独立的水平拱圈迭和而成，将问题简化为结构力学的弹性拱的计算问题。　　与实际弹性拱相比：拱圈的厚度大，所承受的轴力、剪力大；拱圈轴力大，将引起较大的轴向变形；基岩变形显著，不能忽略。　　纯拱法存在的问题是：忽略了拱圈间的相互作用，全部荷载由拱承担，使计算应力大于实际应力。　　纯拱法的适用条件：狭窄河谷上的薄拱坝，拱的作用大。　　②拱梁法　　假定拱坝是由许多水平拱圈和竖直悬臂梁组成，拱坝的外荷载一部分由拱系承担，一部分由梁系承担，拱和梁各自承担荷载比例，按变形协调条件分配。一般将拱坝分为七拱十三梁、五拱九梁（梁站在拱端上）。拱冠梁（七拱一梁、五拱一梁）是拱梁法的简化计算方法。　　拱冠梁的适用条件：大体对称、比较狭窄河谷上的拱坝；高坝的初步设计，中低坝的技术设计。　　③有限单元法　　有限单元法是更简便、有效、极有发展前途的方法。该法能模拟拱坝逐级加荷的施工过程，多种材料拱坝和复杂的边界条件，能求解空间问题。8.拱坝应力分析中为什么要计入地基变形？有哪些计算地基变形方法？　　拱坝是超静定结构，地基变形对坝体的变形和应力的影响很大，所以应计入地基变形对拱坝应力的影响。目前国内采用的是1952年由挪威F.伏格特提出的近似计算方法。由于作出了一些假定，该方法计算复杂且与实际情况有较大的出入。9.拱冠梁法和多拱梁法有何不同？精度如何？适用情况呢？　　拱梁法是假定拱坝是由许多水平拱圈和竖直悬臂梁组成，拱坝的外荷载一部分由拱系承担，一部分由梁系承担，拱和梁各自承担荷载比例，按变形协调条件分配。一般将拱坝分为七拱十三梁、五拱九梁（梁站在拱端上）。拱冠梁（七拱一梁、五拱一梁）是拱梁法的简化计算方法，计算精度低于拱梁法，适用条件：大体对称、比较狭窄河谷上的拱坝。10.试写出拱冠梁法变位协调方程，并说明各符号的意义。　　+=（）+----荷载分配方程组　　其中：　　：单位均布荷载作用在第i层拱圈上，使之在拱冠处产生的径向变位------拱的变位系数　　：第i层拱圈由于温度荷载作用，在拱冠处产生的径向变位　　：梁的i点在竖直荷载作用下，产生的径向变位　　：j点作用着单位水平荷载在i点产生的径向变位11.根据温降内力与水平水压力内力的关系，解释温降对应力不利，温升对应力有利的敪因。　　温降时：拱坝的轴线缩短，向下游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相同；轴力的方向与水压力产生的方向相反，对坝体应力不利。　　温升时：拱坝的轴线伸长，向上游变位，由此产生的剪力、弯矩的方向与水压力产生的剪力、弯矩的方向相反，轴力的方向与水压力产生的方向相同，对坝肩稳定不利。 12.拱坝有哪些泄水方式?试述其特点和适用条件。拱坝的泄洪方式有坝顶溢流式和坝身泄水孔。　　坝顶溢流式有：　　①自由跌落式，特点：适于基岩良好，泄流量不大的情况；结构简单，施工方便；水舌通气条件不好，不能挑流；易产生贴坡流。　　②鼻坎挑流式，特点：曲线坝顶下接一反弧鼻坎，有利于减少溢流水流的振动，避免了低水头时的贴坡流；有利于挑流。　　③滑雪道式，特点：落差大，挑距远，可达60~100M，结构复杂，工程量大，适于泄流量大，较薄的拱坝。　　坝身泄水孔可以放空水库，提前预泄洪水。第七章土石坝1.从防渗材料的种类、防渗位置以及施工方法等方面看，土石坝各有哪些类型？　根据施工方法分为碾压式土坝、水力冲填、水中倒土坝等。　　碾压坝是用机械将土料分层碾压密实，是应用最广泛的施工方法。碾压式土坝又分为：　　①均质坝坝体基本由透水性小的土料填筑而成，不需设置专门的防渗设备。一般采用透水性较小的砂质粘土或壤土，也可以采用几种土料配置的混合料。　　②分区坝由土质防渗体和若干种透水性不同的土石料分区填筑而成。在坝体中央采用弱透水性士料，自中央向上下游侧的土石料透水性逐渐增大，称为心墙坝；上游侧坝体采用弱透水性土料做成防渗斜墙，坝主体采用较透水的土料，其透水性可由上游向下游侧逐渐增大，称为斜墙坝。为了便于施工，改善坝体应力避免裂缝，近代修建的高土石坝多采用斜心墙土石坝。2.根据建筑材料性质及工作条件，分析土石坝应由哪些部分组成？各自作用是什么？　土石坝的组成有坝体：　　①坝的主体；　　②防渗体：控制坝体浸润线位置，保持坝体渗流稳定性。　　③排水设施：安全地排出坝体的渗水，加速孔隙水压力的消散，防止下游坝坡的渗透破坏。　　④护坡：防止波浪、气温、雨水等自然现象对坝坡的危害。3.土石坝剖面基本尺寸包括哪些内容？它们各自的设计原则、方法是什么？　土石坝的剖面尺寸是根据坝高和坝等级、筑坝材料、坝型、坝基情况及施工、运行等条件，参照工程经验初步拟定坝顶高程、坝顶宽度和坝坡，然后通过渗流、稳定分析，最终确定的合理的剖面形状。　　坝顶高程确定设计洪水位+坝顶高程在设计洪水位以上的超高，或校核洪水位+坝顶高程在核洪水位以上的超高，两者中取大值。　　坝项宽度的确定根据运行、施工、构造、交通和防汛等方面的要求综合确定。我国《碾压式土石坝设计规范》要求的坝顶最小宽度为10~15m。　　土石坝坝坡确定的原则：　　①在满足稳定要求的前提下，应可能采用较陡的坝坡，以减少了工程量。　　②上游坝坡长期处于饱和状态，同时受水库水位骤降的影响，上游坝坡应缓于下游坝坡；　　③从坝体上部到下部，坝坡逐步防缓，以满足抗渗稳定和结构稳定性的要求。　　④适当设置马道，用以拦截雨水、防止坝面冲刷。4.土石坝渗流分析的目的是什么？有哪些计算方法？各自有哪些优缺点？　渗流分析的目的在于：①对初选的坝的形式与剖面尺寸进行检验，为核算上下游坝坡稳定提供依据。②根据坝体内部的渗流要素与渗流逸出坡降，检验土体的渗流稳定性，进行坝体防渗布置与土料配置，防止渗流逸出处发生管涌和流土。③计算通过坝体和河岸的渗流水量损失，并设计排水系统的容量和尺寸。　　渗流分析的方法有：　　① 流体力学法：根据达西定律和稳定渗流的连续性条件方程求解，由于土石坝的边界条件复杂，不容易找出一个势函数H=f(x，y，z)，与H共轭的渗函数q=ψ(x，·y，·z)的解析式。　　②水力学法：在流体力学基础上，做若干假定、简化，求解渗流区域内的平均渗流要素。本章主要讨论渗流计算的水力学法。③有限单元法：流体力学的数值解法，可以解决复杂边界条件及不稳定渗流问题。是深入研究渗流问题的必不可少的重要手段。④手工绘制流网法：利用流网的性质（曲线正方形），绘制渗流区域的流网图，求解渗流区域内的渗流要素。　　⑤实验法：常用的有电模拟法、电网络等模拟试验法。5.渗流分析的水力学法有哪些基本假定？水力学法的基本假定　　①坝体的土料为均质，各向同性材料；　　②渗流为缓变流（等势线和流线均缓慢变化），渗流场中任何铅直线上各点的流速和水头相等。6.两个均质坝除坝身材料渗透系数不同外其它均相同，则它们的浸润线相同而渗透流量不同，渗透系数大则渗流量大。为什么？由达西定律可得杜平公式：　　浸润线方程：　　式中，H1、H2——分别为上下游水深，m；　　L——渗流区的长度，m；　　K——渗透系数，m／d。　　由上述公式可知通过坝体的渗透流量与坝身材料渗透系数有关，渗透系数大则渗流量大。坝体的浸润线与坝身材料渗透系数无关。7.解释下列名词：①管涌；②流土。①管涌　　破坏形式：坝体和地基土体中的部分颗粒被渗流逐步带走。　　特点：发生在无粘性砂土，砾石中。从发生到破坏，持续较长的时间。　　②流土破坏形式：在渗流的作用下，粘性土和均匀的非粘性土体被浮起。　　特点：发生在粘性土及均匀非粘性土中，发生即破坏。8.试述设计反滤层的原则、方法和步骤。　反滤层作用是排水滤土。反滤层由1~3层级配均匀、耐风化的砂、砾、软石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。　　反滤层设计的原则：　　①被保护土层不发生管涌等有害的渗透变形。　　②透水性大于被保护土层，能通畅地排除渗透水流，同时不致被细颗粒淤塞而失效。9.土石坝坝坡稳定分析的目的是什么？　土石坝坝坡稳定分析是确定坝的设计剖面和评价坝体安全的主要依据，稳定分析的可靠程度对坝的经济性和安全性具有重要影响。10.圆弧滑裂面的基本原理　①假定不同的半径及圆心位置，画出一系列的假定圆弧滑裂面。　　②对所假定的每一圆弧上的土体进行受力分析，求出坝体上的各力，对圆心的抗滑力矩和滑动力矩。圆弧面上的抗滑安全系数为滑裂面上全部抗滑力矩与滑动力矩之比。　　③比较一系列圆弧上的抗滑安全系数，最小的抗滑安全系数所对应的圆弧面为最危险滑弧，要求最小的抗滑安全系数满足设计规范的要求。11.土石坝边坡稳定分析有哪几种计算情况？各计算情况应考虑哪些力？对于凝聚性土类组成均质坝坡或非均质坝坡，坝坡的土体的稳定平衡状态遭到破坏发生滑坡时，滑裂面为圆柱面，稳定分析方法采用的是简单而实用的条分法，如瑞典圆弧法、毕肖普（Bishop）法，坝坡稳定安全系数用滑裂面上全部抗滑力矩与滑动力矩之比来定义。无粘性土坝坡或以心墙、斜墙为防渗体的砂砾石坝体 ，其坝坡的稳定分析，常采用楔体平衡理论（直线法或折线法）。　　各计算情况应考虑的荷载有自重、渗透水压力、孔隙压力和地震惯性力。12.试述用圆弧滑动法计算坝坡稳定有哪些方法。各种方法的精度和适用条件如何？　圆弧滑动法计算坝坡稳定的方法有瑞典圆弧法，该法假定土坡失稳破坏可简化为一平面应变问题，破坏滑动面为一圆弧形面，将面上作用力相对于圆心形成的阻滑力矩与滑动力矩的比值，定义为土坡的稳定安全系数。计算时将可能滑动面以上的土体划分成若干铅直土条，略去土条间相互作用力的影响简单条分法不满足每一土条力的平衡条件，一般使计算出的安全系数偏低，个别情况可达60％。毕肖普法同样假定土坡失稳破坏可简化为一平面应变问题，破坏滑动面为一圆弧形面，但在计算时近似考虑了土条间相互作用力的影响，较瑞典圆弧法更为严格，采用毕肖普法算出的安全系数要比用瑞典圆弧法算出的大10％左右。13.土石坝排水设备有哪些类型？各有什么作用？试说明它们的优缺点和适用条件？　排水设施的组成：由砾石、碎石、卵石做成的排水体和反滤层两部组成。　　①贴坡排水特点：简单、省料、易检修；保护下游坝坡不受尾水冲刷，防止下游坡坝渗透变形；不能降低浸润线。　　贴坡排水的适用条件：浸润线较低的坝型。　　②堆石棱体排水　　特点：能降低坝体浸润线；对下游坝坡有防冲、支撑作用；用料多，施工干扰大。　　堆石棱体排水的适用条件：高坝、石料多的地区。　　③褥垫式排水　　特点：降低坝体浸润线，有助于软粘土地基的固结排水；适应不均匀变形能力差，易断裂，检修困难，施工干扰大。　　褥垫式排水的适用条件：下游无水。　　④综合式排水　　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：当高水位持续时间不长时，采用贴坡排水与堆石棱体排水结合；褥垫式排水和堆石棱体排水结合等14.砂砾石地基处理主要解决什么问题？有哪些处理方法？其优缺点和适用条件是什么？　砂砾石地基处理的主要要解决的问题是砂砾石地基透水性大。处理方法就是采取防渗排水措施。　　常用的防渗排水措施：　　①垂直防渗设施：如粘土截水墙、混凝土防渗墙、帷幕灌桨等。　　②上游水平防渗铺盖。　　③下游排水措施：如水平排水层、排水沟、减压井、透水盖重等。15.细砂和粉砂的地基处理须要解决什么主要技术问题？从防止液化和渗透变形出发，应任何进行理措施？　细砂和粉沙地基的主要问题是液化。液化就是在震动荷载作用下，土坝内孔隙水来不及排出，土体内孔隙压力上升，使土体颗粒间的连接强度降低，而处于流动状态。　　处理方法有：打板桩封闭；对浅层土，可采用表面振动方法加密；对深层土，采用震冲、强夯的方式加固。有关重力坝部分习题（把正确答案前的编号填在“”上）1.一般情况下重力坝的底宽由B。A、强度条件控制；B、稳定条件控制；C、构造条件控制。2.重力坝一般由A。A、非溢流坝段、溢流坝段、坝身泄水与取水孔等组成；B、溢流坝段、河岸式溢洪道等组成；C、非溢流坝段坝身泄水与取水孔等组成； 3.中等高度以上的重力坝可建在A或B上。A、坚硬、完整的岩基；B、无难于处理的断层、破碎带的岩基；C、坚硬的土基。4.不设闸门的溢流重力坝的坝顶高程A；设置闸门的应C。A、等于水库正常蓄水位；B、高于水库正常蓄水位；C、低于水库正常蓄水位。5.某非溢流重力坝，设计洪水位为190.00m，相应的超高（含波浪高度，下同）△h为1.80m；校核洪水位为191.20m，相应的超高△h为1.20m，该坝顶高程应选用B。A、191.80m；B、192.40m；C、193.00m。6.重力坝的横缝是A。A、垂直坝轴线设置的竖直缝；B、平行坝轴线设置的竖直缝；C、平行坝轴线设置的水平缝。7.当考虑地震情况时，作用于重力坝上的静水压力、扬压力、浪压力等应按A计算。A、正常蓄水位；B、设计洪水位；C、校核洪水位。8.浪压力计算公式中，吹程是指C。A、由坝前沿水面至迴水末端的最大曲线距离；B、由坝前沿垂直坝轴线方向至对岸的最大直线距离；C、沿风向，由坝前至水库对岸的水面最大直线距离；若长度大于坝前库面平均宽度的5倍时，则取库面平均宽度的5倍。9.作用在重力坝上的荷载，按其性质可分为A和B两种，地震荷载属于B，坝体自重属于A。荷载组合可分为C和D两类，包含地震荷载的情况属于F，包含校核洪水的情况属于E。A、基本荷载；B、特殊荷载；C、基本组合；D、特殊组合；E、特殊组合Ⅰ；F、特殊组合Ⅱ。10.当重力坝上游面倾斜且铅直正应力＞0时，坝体B。A、上游边缘不可能出现主拉应力；B、上游边缘有可能出现主拉应力；C、上游边缘将出现主拉应力。11.上游面铅直的三角形剖面重力坝，仅在B，坝底宽才由强度条件控制。A、坝体与坝基间摩擦系数f值较大时；B、设有很好的防渗排水设施，且坝体与坝基间的摩擦系数f值较大时；C、地基允许抗压强度较大时。12.砼重力坝的上游坝坡愈缓，对抗滑稳定愈B，对坝体上游边缘应力愈A。A、不利；B、有利；C、无影响。 1、某山区Ⅱ等水库枢纽的挡水建筑物为重力坝，该地区的地震烈度低于6度，坝顶交通要求宽度为5m。根据以下有关资料拟定该重力坝非溢流坝段的剖面型式和尺寸。⑴设计洪水位300.00m，校核洪水位302.00m；⑵开挖后坝底面高程200.00m，坝底岩层基本水平；⑶库区多年平均最大风速V＝16m／s，吹程D＝5km。1、答案：设计情况：风速取多年平均最大风速的1.5倍。波高：＝0.0166×245/4×51/3＝1.51m波长：＝10.4×1.510.8＝14.46m波浪中心线高度：＝＝0.50m安全超高：2级建筑物取hc＝0.5m坝顶高程：300＋1.51＋0.50＋0.50＝302.51m校核情况：风速取多年平均最大风速。波高：＝0.0166×165/4×51/3＝0.91m波长：＝10.4×0.910.8＝9.64m波浪中心线高度：＝＝0.27m安全超高：2级建筑物取hc＝0.4m坝顶高程：302＋0.91＋0.27＋0.4＝303.58m由于工程比较重要，考虑到某些不可知的因素，取坝顶高程304.00m。由于坝基岩性不太好，取下游坝坡的坡比为0.8，根据交通要求和基岩面情况，初步拟定该重力坝的非溢流剖面见图3。2、对题1所拟定的重力坝非溢流坝段，根据下述已知条件用抗剪断强度公式复核设计洪水条件下沿坝底面的坑滑稳定安全系K′，并说明所得K′值是否满足规范要求。已知：地基和坝体接触面的=1，=0.9MPa；坝体砼和水的容重分别为24kN/m3、10kN／m3，扬压力折减系数＝0.25。 2、答案：计算公式：坝体自重：W＝×100×100×0.8×24＋4×5×24＋×5×5/0.8×24＝96000＋480＋375＝96855kN静水压力：P＝×10×1002＝50000kN浪压力：H1>Ll，属于深水波；＝＝72.66kN扬压力：U＝（100＋25）×10×6/2＋25×10×74/2＝3750＋9250＝13000kN则：＝3.11>＝3.0故所拟定非溢流坝剖面在设计条件下的抗滑稳定性满足规范要求。3、对题1所拟定的重力坝非溢流坝段，用材料力学法复核设计洪水条件下坝底上游坝面A点（坝踵点）的铅直正应力、水平正应力、剪应力及主应力和的大小（以压为正），并说明A点的主应力方向及所得应力值是否满足规范要求。3、答案：自重对坝底面中点产生的力矩：M1＝96000×80/6＝1280000kN-m(基本三角形部分)M2＝480×（40－2.5）＋375×（40－5×2/3）＝18000＋13750＝31750kN-m（其他部分）水平水压力对坝底面中点产生的力矩：M3＝＝10×1003/6＝1666666.67kN-m扬压力对坝底面中点产生的力矩：M4＝25×10×6×（40－3）＋75×10×6/2×（40－6/3）＋25×10×74/2×（74×2/3－40）＝55500＋85500＋86333＝227333kN-m＝（1666666.67＋227333－1280000－31750）＝582249.67kN-m（顺时针为正）A点铅直正应力：＝＝1210.69－545.86 ＝664.83kN/m2＝（1000－1000－664.83）×0＝0＝1000－（1000－1000－664.83）×02＝1000kN/m2第一主应力可按下式求：＝（1＋02）×664.83－（1000－1000）×02＝664.83kN/m2因为水平面上的＝0，所以水平面为一主应力作用面，其上面的正应力即为主应力：＝664.83kN/m2第二主应力，因为上游坝面上的＝0，所以上游坝面为一主应力作用面，其上面的水压力即为主应力：＝＝1000kN/m2由于第一、二主应力均为压应力，即不产生拉应力，所以坝底截面上的混凝土强度满足规范要求。'