水工建筑物形考及答案.doc

'水工建筑物形成性考核册作业1说明：本次作业覆盖绪论和重力坝部分内容。一、判断题（每小题2分，共16分）1．所谓水利工程，是指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。(√)2．挡水建筑物的作用是拦截河流，形成水库或雍高水位。如：各种材料和类型的坝和水闸；以及为防御洪水或阻挡海潮，沿江河海岸修建的堤防、海塘等。(√)3．输水建筑物的作用是用以宣泄多余水量、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。(X)4.为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来，水利枢纽及其组成的建筑物要进行分等分级。(√)5．重力坝的工作原理是在水压力及其它荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求。(√)6.重力坝的坝体自重是维持大坝稳定的主要荷载，包括建筑物及其永久设备的重量。(√)7．坝基设有防渗帷幕和排水幕的实体重力坝，可以减少坝基面上的浮托力。(√)8．重力坝的基本剖面呈三角形是因为考虑施工方便。(X)二、单项选择题（每小题2分，共18分）1．用以拦截江河，形成水库或壅高水位的建筑物称为(A)。a、挡水建筑物b、泄水建筑物c、整治建筑物d、输水建筑物2.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安全的建筑物，称为(B)。a、挡水建筑物b、泄水建筑物c、整治建筑物d、输水建筑物3．为满足灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物，称为(D)。 a、泄水建筑物b、输水建筑物c、整治建筑物d、专门建筑物4．用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷的建筑物，称为(C)。a、挡水建筑物b、泄水建筑物c、整治建筑物d、输水建筑物5．地球上人类可以利用的淡水总量约为(D)亿km3。a、15b、3.78c、2.5d、0.386．我国水能资源极其丰富，河川水能资源的理论蕴藏量高达(A)亿kW。a、6.76b、3.78c、2.5d、0.387．将重力坝相邻坝段间的横缝部分地拓宽而形成的坝，即为(A)。a、宽缝重力坝b、碾压式重力坝c、空腹重力坝d、实体重力坝8．在重力坝的底部沿坝轴线方向设置大尺寸的空腔，即为(A)。a、宽缝重力坝b、碾压式重力坝9．用水泥含量比较低的超干硬性混凝土，经碾压而成的混凝土坝称为(B)。a、宽缝重力坝b、碾压式重力坝c、空腹重力坝d、实体重力坝三、多项选择题（每小题2分，共14分）1.水利工程的根本任务是(BC)。a、防洪b、兴水利c、除水害d、灌溉、发电2．水利水电枢纽工程按其(ABCD)为五等。a、规模b、作用c、效益d、在国民经济中的重要性3．水利枢纽中的水工建筑物按其所属枢纽工程中的（ABC）分为五级。a、等别b、作用c、规模d、重要性4．组成水库枢纽的“三大件”包括(ABC)等三类建筑物。 a、挡水建筑物b、泄水建筑物c、整治建筑物d、引水建筑物5．作用于重力坝上的主要荷载包括(AC)。a、坝体自重b、静水压力c、扬压力d、温度荷载6．扬压力由(cd)组成。a、静水压力b、动水压力c、渗透力d、浮托力7．溢流重力坝的消能型式有(ABD)。a、挑流消能b、面流消能c、底流消能d、自由跌流式消能四、问答题（共52分）1．简述水工建筑物的特点。（7分）答：①受自然条件制约多，地形、地质、水文、气象等对工程选址、建筑物选型、施工、枢纽布置和工程投资影响很大。　　②工作条件复杂，如挡水建筑物要承受相当大的水压力，由渗流产生的渗透压力对建筑物的强度和稳定不利；泄水建筑物泄水时，对河床和岸坡具有强烈的冲刷作用等。　　③施工难度大，在江河中兴建水利工程，需要妥善解决施工导流、截流和施工期度汛，此外，复杂地基的处理以及地下工程、水下工程等的施工技术都较复杂。　　④大型水利工程的挡水建筑物失事，将会给下游带来巨大损失和灾难。2．何为水利枢纽?何为水工建筑物?（7分）答：为了综合利用水资源，最大限度地满足各用水部门的需要，实现除水害兴水利的目标，必须对整个河流和河段进行全面综合开发，利用和治理规划。为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的水工建筑物，用来控制和支配水流，这种建筑物统称为水工建筑物。集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体称为水利枢纽。3.为什么要对水利枢纽及水工建筑物进行分等分级？如何进行分等分级？（7分） 答：为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当的统一起来，水利枢纽及其组成的建筑物要进行分等分级，首先按水利枢纽工程的规模，效益及其在国民经济中的作用进行分等，然后根据对各组成建筑物按其所属枢纽的等别，建筑物在枢纽中所起的作用和重要性进行分级。水利枢纽和水工建筑物的等级不同，对其规划、设计、施工、运行管理等的要求不同，等级越高者要求也越高，这种分等分级区别对待的方法也是国家经济政策和技术要求相统一的重要体现。3.提高重力坝抗滑稳定的工程措施有那些？（7分）答：(1)将坝体的上游面做成倾向上游的斜面或折坡面，利用坝面上的水重增加坝的抗滑力。(2)将坝基面开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力。(3)当坝基内有倾向下游的软弱面时，可在坝踵部位设置深入基岩的齿墙切断较浅的软弱面，迫使可能滑动面沿齿墙底部或连同部分基岩一起滑动。(4)当下游水位较高，可考虑在坝基面设置排水系统，定时抽水以减少坝底扬压力。(5)设计和施工时，应保证混凝土与基岩结合良好，对于坝基岩石完整性比较差时，则应采用固结灌浆加固地基。并做好帷幕灌浆和断层、破碎带及软弱夹层的处理等。(6)对于岸坡坝段或坝基岩石有破碎带夹层时，将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆，以增强坝体的整体性和稳定性。(7)在靠近坝体上游面，采用深孔锚固高强度钢索，并施加预应力，既可增加坝体的抗滑稳定性能，又可消除坝踵处的拉应力。5．重力坝的抗滑稳定分析方法有哪几种?其各自的适用条件如何?（8分）答：抗剪强度公式计算法和抗剪断公式计算法。抗剪强度分析法把坝体与基岩间看成是一个接触面，而不是胶结面，验算其抗滑稳定性，并满足规范中关于抗滑稳定安全度的要求。该方法适应于中小型工程中的中、低坝的抗滑稳定分析。当坝基内不存在可能导致沿基础岩石内部滑动的软弱结构面时，应按抗剪断强度公式计算坝基面的抗滑稳定安全系数。此方法认为，坝与基岩胶结良好，滑动面上的阻滑力包括抗剪断摩擦力和抗剪断凝聚力，并直接通过胶结面的抗剪断试验确定抗剪断强度参数f’和C6．简述溢流坝常用的消能方式挑流消能和底流消能的消能原理和适用条件。（8分）答：挑流消能是利用鼻坎将下泄的高速水流向空中抛射，使水流扩散，并掺人大量空气，然后跌入下游河床水垫后，形成强烈的旋滚，并冲刷河床形成冲坑，随着冲坑逐渐加深，水垫愈来愈厚，大部分能量消耗在水滚的摩擦中，冲坑逐渐趋于稳定。挑流消能工比较简单经济，但下游局部冲刷不可避免，一般适用于基岩比较坚固的高坝或中坝。底流消能是在坝趾下游设消力池、消力坎等，促进水流在限定范围内产生水跃，通过水流内部的旋滚、摩擦、掺气和撞击消耗能量。底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱的河道。 6．重力坝地基处理时，进行帷幕灌浆和固结灌浆的作用是什么?（8分）答：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。作业2说明：本次作业覆盖拱坝和土石坝部分内容。一、判断题（每小题2分，共16分）1．拱坝超载能力强、安全度高主要是由于坝体厚度较薄、材料均匀性好。(X)2.如果拱坝封拱时混凝土温度过高，则以后温降时拱轴线收缩对坝肩岩体稳定不利。(√)3．当封拱温度较低此后温度升高，拱轴线伸长，变位方向与水压引起的相反。(√)4．在拱坝的应力分析方法中，拱冠梁法在荷载分配时仅考虑了径向变位的调整。(√)5.心墙土石坝的防渗体一般布置在坝体中部，有时稍偏向上游，以便同防浪墙相连接，通常采用透水性很小的粘性土筑成。(√)6．反滤层中各层滤料的粒径顺渗流方向布置应由粗到细。(X)7．当筑坝材料相同时，土坝上游坝坡通常比下游坝坡陡。(x)8．为了克服心墙坝可能产生的拱效应和斜墙坝对变形敏感等问题，有时将心墙设在坝体中央向上游倾斜，成为斜心墙。(x)二、单项选择题（每小题2分，共16分）1．与重力坝相比，拱坝的(c)荷载必须计入，并且上升为主要荷载。a、扬压力b、自重c、温度d、水压力2.(a)将拱坝视为有一系列各自独立、互不影响的水平拱圈所组成。a、纯拱法b、拱梁法c、有限单元法d、拱冠梁法3．(d)将拱坝视为由一系列水平拱圈和拱冠处的一根悬臂梁所组成。a、纯拱法b、拱梁法c、有限单元法d、拱冠梁法4．双曲拱坝是指坝体在(c)方向上呈拱形。 a、水平b、铅直c、水平和铅直d、a与b和c均不对5．土石坝中(c)的排水体伸入坝体内部，能有效的降低浸润线，常用于下游水位较低或无水情况。a、棱体排水b、贴坡排水c、褥垫排水d、组合式排水6．(c)排水不能降低浸润线，但能提高坝坡的抗渗稳定性和抗冲刷能力，其优点是结构简单，便于维修。a、棱体排水b、贴坡排水c、褥垫排水d、组合式排水7.工程中常用于均质土坝的坝坡稳定分析方法是(b)。a、有限元法b、圆弧滑动法c、折线滑动法d、复式滑动法8.工程中常用于斜墙坝的坝坡稳定分析方法是(a、)。a、有限元法b、圆弧滑动法C、折线滑动法d、复式滑动法三、多项选择题（每小题3分，共18分）1．工程中常用的拱坝应力分析方法有(abc)。a、拱梁法b、拱冠梁法c、有限元法d、材料力学法2．与重力坝相比拱坝的(abd)荷载，降为次要荷载。a、水压力b、自重c、温度荷载d、扬压力3．拱坝坝身泄水的方式有(abc)。a、自由跌流式b、鼻坎挑流式c、滑雪道式d、底流消能式4．按土料在坝体中的配置和防渗体所用的材料土石坝可分为：(bcd)。a、均质坝b、心墙坝c、水坠坝d、斜墙坝5．在土石坝中常见渗透变形的形式有(abc)。a、管涌b、流土c、接触冲刷d、沉陷6.根据土石坝施工方法的不同，可将土石坝划分为以下几种：(abc)。 a、碾压式b、均质坝c、抛填式堆石坝d、定向爆破堆石坝四、问答题（共50分）1．拱坝的工作原理与重力坝有何不同？（7分）答：（1）拱坝是一种推力结构，在外荷载作用下，拱圈截面上主要承受轴向压应力，弯矩较小，有利于充分发挥坝体混凝土或浆砌石材料抗压强度，而重力坝以受弯曲为主，无法充分发挥材料的抗压强度。（2）与重力坝利用自重维持稳定的特点不同，拱坝将外荷载的大部分通过拱作用传至两岸岩体，主要依靠两岸坝肩岩体维持稳定，坝体自重对拱坝的稳定性影响不大。（3）自重和扬压力降为次要荷载，而温度荷载和地基变形将对拱坝应力产生较大影响。2．温度荷载对拱坝的应力和稳定有何影响？（7分）答：拱坝封拱后，坝体就成为整体，当坝体温度高于封拱温度时，即温度升高，拱圈伸长并向上游位移，由此产生的弯矩、剪力的方向与库水位产生的相反，但轴力方向相同。．当坝体温度低于封拱温度时，即温度降低，拱圈收缩并向下游位移，由此产生的弯矩、剪力的方向与库水位产生的相同，但轴力方向相反。因此一般情况下，温降对坝体应力不利，温升对坝肩稳定不利3．简述拱坝应力分析中拱冠梁法的基本原理。（6分答：拱冠梁法的基本原理是将拱坝分为一系列的拱系统，只取拱冠处一根悬臂梁，根据各层拱圈与拱冠梁交点处径向变位一致的条件求得拱梁荷载分配；且拱圈所分配到的径向荷载，从拱冠到拱端为均匀分布，认为拱冠梁两侧梁系的受力情况与拱冠梁一样。荷载分配后拱按纯拱法计算拱应力，梁按悬臂梁计算其应力4.简述拱坝的坝身泄水的方式和适用条件。（6分）答：拱坝坝身泄水方式主要有自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔式等。自由跌落式：适用于基岩良好，泄量不大，坝体较薄的双曲拱坝或小型拱坝。鼻坎挑流式：适用于坝体较高，单宽流量较大的情况。滑雪道式：适用于泄洪量大、坝体较薄的拱坝枢纽中。坝身泄水孔式：适用于坝体较高的双曲薄拱坝。5.土坝渗流计算的目的是什么?计算方法有哪几种?（6分） 答：土石坝渗流分析的目的是：①确定坝体浸润线和下游逸出点位置，绘制坝体及地基内的等势线分布图或流网图，为坝体稳定核算、应力应变分析和排水设备的选择提供依据；②计算坝体和坝基渗流量，以便估算水库的渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸；③确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降，以判断该处的渗透稳定性；④确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算由此产生的孔隙压力，供上游坝坡稳定分析之用。根据这些分析成果，对初步拟定的坝体断面进行修改。土石坝渗流的分析方法主要有：流体力学法、水力学法、流网法、试验法和数值解法。6.什么叫土石坝的渗透变形？防止渗透变形的工程措施有哪些？（6分）答：土石坝坝身及地基中的渗流，由于物理或化学的作用，导致土体颗粒流失，土壤发生局部破坏，称为渗透变形。防止渗透变形的工程措施有：(1)采取水平或垂直防渗措施，以便尽可能地延长渗径，达到降低渗透坡降的目的；(2)采取排水减压措施，以降低坝体浸润线和下游渗流出口处的渗透压力。对可能发生管涌的部位，需设置反滤层，拦截可能被渗流带走的细颗粒；对下游可能产生流土的部位，可以设置盖重以增加土体抵抗渗透变形的能力。7.土石坝常见的滑动破坏型式有哪些？各发生与什么情况？（6分）（1）破坏形式：脱落，塌陷，崩塌，滑动，挤压，鼓胀，溶蚀。（2）破坏原因：①对波浪的冲击破坏考虑不周②护坡结构不合理③护坡施工质量控制不严，干砌石不密实，空袭偏大，甚至出现架空④护坡材料选择不当⑤在管理运用中，因库水位骤降，护坡背面将形成较大的渗透压力，导致护坡膨胀、破裂、掀起和滑动而破坏，维修不及时，破坏由小而大⑥严寒地区的冰冻影响。8．简述土石坝砂砾石地基处理的目的、原则和措施。（6分）答：土石坝修建在砂卵石地基上时，地基的承载力通常是足够的，而且地基因压缩产生的沉降量一般也不大。总的说来，对砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通过采取“上堵”、“下排”相结合的措施，达到控制地基渗流的目的。土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗、水平防渗和排水减压等。前两者体现了“上堵”的基本原则，后者则体现了“下排”的基本原则。垂直防渗可采取粘性土截水槽、混凝土截水墙、混凝土防渗墙、水泥粘土灌浆帷幕、高压喷射灌浆等基本型式，水平防渗常用防渗铺盖 作业3说明：本次作业覆盖水闸和岸边溢洪道部分内容。一、判断题（每小题4分，共28分）1．泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行的岸边溢洪道，称为侧槽溢洪道。(√)2．侧槽溢洪道的过堰水流方向与泄槽轴线方向一致。(x)3．溢洪道泄槽中的水流均为急流。(x)4．分离式闸底板具有将结构自重和水压力等荷载传给地基的作用，故底板较厚。(√)5．在水闸闸室的渗流分析时，假定渗流沿地基轮廓的坡降相同，即水头损失按直线变化的方法称为直线法。(√)6.水闸闸室的稳定计算方法与重力坝相同均是取一米的单宽作为荷载计算单元。(x)7．在水闸中海漫的作用是进一步消减水流剩余能量，保护护坦安全，并调整流速分布，保护河床、防止冲刷。(√)二、单项选择题（每小题3分，共12分）1．过堰水流约转90度后，再经泄槽泄入下游的岸边溢洪道，称为(C)。a、竖井式溢洪道b、正槽式溢洪道c、侧槽式溢洪道d、虹吸式溢洪道2.枯水期下闸挡水，洪水期开闸泄水，这个水闸可能是(A)。a、节制闸b、分洪闸c、进水闸d、挡潮闸3.在水闸的闸室中，用于分割闸孔和支撑闸门的部件是(B)。a、底板b、闸墩c、胸墙d、翼墙不透水的铺4．盖、板桩及底板与地基的接触线，即第一根流线，称为(A)。a、地下轮廓线b、防渗长度c、护坦d、防渗设施三、多项选择题（每小题5分，共10分）1.正槽溢洪道的溢流堰可选用(BD)。a、薄壁堰b、宽顶堰c、实用堰d、驼峰堰 2．对水闸海漫的构造要求为(cd)。a、光滑性b、不透水性、c、透水性d、柔性四、问答题（每小题10分，共50分）1．简述水闸底板的型式和作用。答：水闸底板一般有整体式和分离式两种。整体式：闸孔两侧闸墩之间不会出现过大的不均匀沉降，对闸门起闭不利。分离式：闸室上部结构的重量将由闸墩或同部分底板传给地基，使底板表面平整，并具有良好的防冲性能。2．不同地基上的水闸，地下轮廓线的布置有什么不同?为什么?答：(1)粘性土闸基地下轮廓线的布置：主要考虑如何降低闸底渗透压力，以增加闸室稳定性。为此，防渗设施常采用水平铺盖，而不用板桩，以免破坏天然±的结构，造成集中渗流。排水设施可前移到闸底板下，以降低底板上的渗透压力并有利于粘土加速固结。(2)砂性土闸基地下轮廓线的布置：以防止渗透变形和减小渗漏为主。对砂层很厚的地基，如为粗砂或砂砾，可采用铺盖与悬挂式板桩相结合，而将排水设施布置在护坦下面；如为细砂，可在铺盖上游端增设短板桩，以增加渗径，减小渗透坡降。当砂层较薄，且下面有不透水层时，。最好采用齿墙或板桩切断砂层，并在护坦下设排水。对于粉砂地基，为了防止液化，大多采用封闭式布置，将闸基四周用板桩封闭起来。(3)特殊地基的地下轮廓线布置：当弱透水地基内有承压水或透水层时，为了消减承压水对闸室稳定的不利影响，可在消力池底面设置深入该承压水或透水层的排水减压井3．提高闸室的抗滑稳定措施有哪些?答：(1)增加铺盖长度，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透压力。(2)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．O。(3)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。(4)增加闸室底板的齿墙深度。4．水闸整体式平底板内力计算的方法有哪两种?它们各自的优缺点是什么?答：常用的计算方法有：倒置梁法和弹性地基梁法。 倒置梁法的优点是计算简便。其缺点是没有考虑底板与地基变形的协调条件，假定底板垂直水流方向地基反力均匀分布是不符合实际的；支座反力与竖向荷载也不相符。弹性地基梁法考虑了地基反力和闸墩和底板上的不平衡剪力，计算模型更符合实际情况，计算结果更准确。5.将溢洪道分为正常溢洪道和非常溢洪道的原因是什么？它们各自宣泄什么标准的洪水？答：溢洪道按泄洪标准和运用情况，分为正常溢洪道和非常溢洪道。前者用以宣泄设计洪水，后者用于宣泄非常洪水。按其所在位置，分为河床式溢洪道和岸边溢洪道。河床式溢洪道经由坝身溢洪。岸边溢洪道按结构形式可分为：①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。②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。③井式溢洪道。洪水流过环形溢流堰，经竖井和隧洞泄入下游。④虹吸溢洪道。利用虹吸作用泄水，水流出虹吸管后，经泄槽流向下游，可建在岸边，也可建在坝内。岸边溢洪道通常由进水渠、控制段、泄水段、消能段组成。进水渠起进水与调整水流的作用。控制段常用实用堰或宽顶堰，堰顶可设或不设闸门。泄水段有泄槽和隧洞两种形式。为保护泄槽免遭冲刷和岩石不被风化，一般都用混凝土衬砌。消能段多用挑流消能或水跃消能。当下泄水流不能直接归入原河道时，还需另设尾水渠，以便与下游河道妥善衔接。溢洪道的选型和布置，应根据坝址地形、地质、枢纽布置及施工条件等，通过技术经济比较后确定。作业4说明：本次作业覆盖教材第7、8、9、10章内容。一、判断题（每小题3分，共36分）1．泄水隧洞的线路选择是确定一条隧洞长度最小的路线。(x)2.无压隧洞断面尺寸的确定，主要是满足泄流能力和洞内水面线的要求。(√)3．围岩的弹性抗力与衬砌上作用的荷载无关。(x)4.无坝取水的进水口一般设置在河道的凸岸。(x)5.一般来说，当落差较大时，陡坡比跌水经济。（√）6．与升船机相比，船闸运输量大、运行费用低廉，但耗水量大。(√) 7．升船机是利用机械力量将船只送过坝(闸)，其耗水量极小、运送速度快、适用范围大。(√)8.漂木道与筏道的布置组成类似，也包括进口段、槽身段和出口段。（√）9.倒虹吸管与渡槽相比，前者水头损失较小，并且运行管理比渡槽方便。（x）10.弯道环流原理都应用在有坝引水枢纽中。（x）11.无坝取水口一般设置在河道的凸岸。（x）12.无坝引水与有坝引水的位置选择原则相同。（x）二、单项选择题（每小题3分，共12分）1.水工隧洞的工作闸门要求在(d)。a、静水中启闭b、动水中关闭，静水中开启c、静水中关闭，动水中开启d、动水中启闭2．(A)是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等架空式输水建筑物。a、渡槽b、涵洞c、倒虹吸d、跌水3．(C)是输送渠道水流穿越河流、道路、山谷等而设置的压力管道。a、渡槽b、陡坡c、倒虹吸d、跌水4．取水建筑物中的事故闸门要求在(A)。a、动水中启闭b、静水中启、动水中闭c静水中启闭d、动水中启、静水中闭三、多项选择题（每小题4分，共12分）1．水工隧洞一般由(abd)部分组成。a、进口段b、洞身段c、闸室段d、出口段2．水工隧洞进水口的形式有(abc)。a、塔式b、竖井式c、岸塔式d、斜坡式3．作用在隧洞衬砌上的基本荷载有：（abcd）。a、围岩压力b、衬砌自重c、设计水位下洞内的静水压力d、温度应力 四、问答题（每小题10分，共40分）1．常见的水工隧洞有哪几种？其作用和工作特点如何？答：水工隧洞可以分为发电引水隧洞、尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、施工导流隧洞、泄洪隧洞、排沙隧洞和放空隧洞，这些隧洞可以归纳为两类;引水隧洞和泄水隧洞，根据隧洞的工作条件，又可将其分为有压隧洞和无压隧洞。作用：配合溢洪道宣泄洪水，有时也可以作为主要泄洪建筑物使用，引水发电或为了灌溉、供水、航运等目的的输水；排放水库泥沙，放空水库，用于战备或检修建筑物，在水利枢纽施工期间用来施工导流。特点：水流特点：引水隧洞的水流流速一般较低，但这类隧洞一般要求有光滑的外形，尽量减小水头损失，从而保证隧洞出口的水头。对于泄水隧洞来说，其流速一般很高，当流速大于16-20m/s时，水流开始掺气，并可能发生气蚀，因此如果隧洞在弯道、渐变段等处的断面形式不合适，或衬砌表面不平整，或在门槽处断面有突变，都可能出现负压或气蚀破坏。在泄水隧洞的出口，水流的流速和单宽流量很大，水流能量集中，需注意采取有效的消能措施。结构特点：隧洞是在山体中开挖出来的建筑物，开挖后破坏了岩体原有的平衡，从而导致岩体的变形，严重者会导致岩石崩坍，所以一定要做好勘探工作，在设计中，选择洞线时要避开软弱夹层和不利的地质构造。要求围岩有足够的厚度。为了保证水工建筑物的安全，要求闸门运用灵活，安全可靠。施工特点：隧洞是地下结构，而且断面小，洞线长，工序多，干扰大。因此，虽然工程量不一定很大，但因施工条件差，工作面受限制，往往工期长，因此，改善施工条件改进施工方法加快施工进度提高施工质量是隧洞建设的重要课题。2．有隧洞和无压隧洞的断面尺寸确定有何不同？如何确定？答：无压隧洞断面尺寸的确定，首先应满足运用的要求，主要应满足泄流能力和洞内水面线，当洞内水流流速大于15—20m/s时，还应研究由于高速水流引起的掺气、冲击波及空蚀等问题。隧洞按无压明流工作状态设计时，为了防止发生满流工作情况，水面以上需留有足够的空间余幅。有压隧洞的断面尺寸也是根据水力计算确定，其水力计算的主要任务是核算泄流能力及沿程压坡线。有压隧洞的压坡线，应根据能量方程分段推求。为了保证洞内水流始终处于有压状态，洞顶应有2m以上的压力余幅。对于高流速的有压泄水隧洞，压力余幅应适当提高。 3.隧洞衬砌的作用是什么？在什么情况下可以采用不衬砌隧洞？答：衬砌的功用是：①承受荷载：衬砌承受山岩压力、内水压力等各种荷载；②加固围岩共同承受内、外水压力和其它荷载等，使围岩保持稳定，不至于塌落；减小表面糙率：③由衬砌形成的光滑、平整的表面，可以减小隧洞的糙率和水头损失，改善水流条件；④保护围岩：衬砌可以防止水流、空气、温度、湿度变化等对围岩的冲刷、风化和侵蚀等破坏作用；⑤防止渗漏。当围岩坚硬完整，开挖不需要支护，岩石抗风化能力强，透水性较小时，有些导流隧洞也可以不做衬砌或只在开挖表面喷混凝土。如在水流及其他因素长期作用下，岩石不致遭到破坏时，引水隧洞也可考虑不衬砌。4．山岩压力与弹性抗力有何不同？答：山岩压力是作用在衬砌上的主动力，而弹性抗力则是被动力，并且是有条件的，围岩考虑弹性抗力的重要条件是岩石本身的承载能力，而充分发挥弹性抗力作用的主要条件是围岩与衬砌的接触程度。弹性抗力的作用表明围岩能与衬砌共同承受荷载，从而使衬砌的内力得以减小。'