水工建筑物知识点.doc

'第一章绪论*1，水资源具有储量的有限性、补给更新的循环性、时空分布的不均匀性、利与害的两重性，以及可储藏可输移等特点。2，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物，而不同类型水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。3，水工建筑物按其作用可以分为：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、政治建筑物、专门建筑物。*4，水利工程的特点：1，工作条件复杂；2，受自然条件制约，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水工建筑物设计综述1，现代水利工程的特点：1,受自然条件制约，工程条件复杂多变；2，施工难度大，对环境和自然的影响也大；3，社会、经济效益高，与经济系统联系密切；4，工程失事的后果严重。*2，工程设计步骤：技术预测→信息分析→科学类比→系统分析→方案设计→功能分析→安全分析→施工方案→经济分析→综合测评。3，水利水电工程分等分级的意义：水利工程失常，会直接影响经济效益，而工程失事，将给社会带来巨大的财产损失和认为的灾害。水利是过敏经济的基础产业，工作失常会导致社会经济运转受到阻滞和破坏，甚至形成社会问题。因此，应从社会经济全局的利益出发，高度重视工程安全，将之与经济性合理地统一考虑。有关规范将水利水电工程按重要性分等，将枢纽中的建筑物分级，就是体现了这种意图。4，水利水电工程按其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分成五等。永久性水工建筑物和临时性水工建筑物，根据其所属工程等别及其在工程中的作用和重要性划分为五级和三级。5，永久性建筑物系指工程运行期间使用的建筑物。根据其重要性分为：1，主要建筑物。系指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。系指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。6，为了保证建筑物安全，必须在规划、设计阶段详加分析，保证其在蓄水及泄水能力，结构强度及稳定性等方面均有一定的安全储备。表达形式：单一安全系数法和分项系数极限状态设计法。*7，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。*8，结构在给定的条件下，在基准期内完成预定功能的概率成为可靠度，或称可靠概率。9，根据经验，导致水工建筑物出现事故或失事的主要因素为：1，作用的不利性变异（偏大）；2，抗力的不良性变异（偏小）；3，状态方程变大不正确。因此，设计时一定要保持有安全储备，即令R-S>0。单一安全系数法中，如果R/S大于或等于规范给定的安全系数K，即认为结构符合安全要求。*10，分项系数极限状态设计法的基点是概率原理的结构可靠度分析理论。11，地震作用是典型的动态作用，在地基随机性运动的影响下，可能使基岩断层活化错动、砂土地层液化、库水对坝产生动水压力、建筑物震动开裂或倾倒、填土对挡土建筑物产生动土压力、水库库岸崩塌、土石坝坝坡滑动或沉降裂缝等反应，即地震作用效应，这些都需要认真对待。第三章基岩上的重力坝 1，重力坝是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。重力坝按其结构型式，可分为实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝；按其是否溢流，可分为溢流重力坝和非溢流重力坝；按建筑材料，可分为混凝土重力坝和浆砌石重力坝。2，工作原理：重力坝在水压力及其他何在作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所产生的拉应力，以满足强度要求。3，沿坝轴线用横缝将坝体分隔成若干个独立工作的坝段，纵缝将坝体分成若干个坝块。*4，重力坝的分析内容：剖面设计、稳定分析、应力分析、构造设计、地基处理、溢流重力坝和泄水孔的空口设计、检测设计。*5，作用是指外界环境对水工建筑物的影响。进行结构分析时，如果开始即可使用一个明确的外力来代表外界环境的影响，则此作用（外力）可称为荷载。作用分为：1，永久作用，如结构自重、土压力；2，可变作用，如各种水荷载、温度作用；3，偶然作用，如地震作用、校核洪水。6，重力坝承受的荷载与作用主要有：1，自重（包括固定设备重）；2，静水压力；3，扬压力；4，动水压力；5，波浪压力；6，泥沙压力；7，冰压力；8，土压力；9，温度作用；10，风作用；11，地震作用等。7，扬压力：扬压力包括上浮力及渗流压力。上浮力是由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。8，坝体混凝土温度变化会产生膨胀会收缩，当变形受到约束时，将会产生温度应力。结构由于温度变化产生的应力、变形、位移等，称为温度作用效应。热量的来源主要为气温、日照、水温以及水泥的水化热等。9，抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿坝基面或坝基内部缓倾角软弱结构面抗滑稳定的安全度。混凝土重力坝沿坝基面的失稳机理是：首先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝基处基岩和胶结面出现局部区域的剪切屈服，进而屈服范围逐渐增大并向上游延伸，最后，形成滑动通道，导致坝的整体失稳。10，将坝体与基岩间看成是一个接触面，而不是胶结面。抗剪强度公式KS=f(∑W-U)/∑P。抗剪断公式K’S=。c’为抗剪断凝聚力。11，提高坝体的抗滑稳定性的工程措施：1，利用水重。应注意，上游面的坡度不宜过缓，否则，在上游坝面容易产生拉应力，对强度不利。2，采用有利的开挖轮廓线。开挖坝基时，最好利用岩面自然坡度，使坝基面倾向上游。3，设置齿墙。4，抽水存世。5，加固地基。包括帷幕灌浆、固结灌浆以及断层，软弱夹层的处理等。6，横缝灌浆，以增强坝的整体性和稳定性。7，预加应力措施。12，应力分析的目的的是为了检验大坝在施工期和运用期是否满足强度要求，同时也是为研究、解决设计和施工中的某些问题。重力坝的应力状态与很多因素有关，如坝体轮廓尺寸、静力荷载、地基性质、施工过程、温度变化以及地震特性等。*13，应力分析的过程是：首先进行荷载计算和荷载组合，然后选择适宜的方法进行应力计算，最后检验坝体各部位的应力是否满足强度要求。*14，应力分析方法：模型试验法，材料力学法，弹性力学的解析法，（弹性理论的差分法、弹性理论的有限元法）*15，Tr=Tmax-Tj温差/水化热温升=最高温度-入仓温度*16，坝体浇筑块的温度变化引起体积变形，如变形受到地基或内部约束便产生温度应力。施工期的温度应力脑阔地基约束引起的应力和内外温差引起的应力。17，当坝体某部位的拉应力超过混凝土的抗拉度时，就会出现裂缝。重力坝的裂缝多是由于温度应力引起的 ，裂缝分为贯穿性裂缝和表面裂缝。为防止大坝裂缝，除适当分缝、分块和提高混凝土质量外，还应对混凝土进行温度控制。18，对大体积混凝土进行温度控制的目的：1，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；2，做好接缝灌浆，满足结构手里要求，提高施工工效，简化施工程序提供依据。*19，温度控制措施：1，降低混凝土的教主温度TJ；2，减少混凝土水化热温升Tr；3，加强对混凝土表面的养护和保护。*20，设计断面要满足稳定和强度要求，保证大坝安全，工程量要小，运用方便，优选体形，避免出现不利的应力分布状态。21，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，并使工程量最小的三角形剖面。P76图3-4422，承载能力极限状态是指坝体沿坝基面或地基中软弱结构面滑动和坝趾因超过筑坝材料抗压强度而破坏的临街状态；正常使用极限状态是指坝踵不出现拉应力。23，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分为：表面溢流式（如溢流重力坝和岸边溢洪道）和深水泄流式（如坝身泄水孔和河岸泄水隧洞等）。24，P83孔口设计——P85闸门和启闭机之前*25，溢流坝段的横缝布置：1，闸墩中间；2，溢流孔跨中。26，空化：在自然条件下，水体中含有许多很小的气核，当过坝水流中某店的压强降至饱和蒸汽压强时，气核迅速膨胀为小空泡，正中现象称为空化。空蚀：若空泡溃灭发生在靠近过水坝面，局部冲击力大于材料的内聚力时，可使坝面遭到破坏，这种现象称为空蚀。27，掺气：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。28，消能工消能时通过局部的水利现象，把水流中的一部分动能转换成热能，随水流散逸。实现这种能量转换的途径有：水流内部的紊动、掺混、剪切及漩滚；水股的扩散及水股之间的碰撞；水流与固体边界的剧烈摩擦和撞击；水流与周围气体的摩擦和掺混等。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动中，以及水流和空气的紊动中，以及水流和空气的摩擦上；2，不产生危及坝体安全的河床和岸坡的局部冲刷；3，下泄水流平稳，不影响水流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。29，常用的消能工型式有：底流消能、挑流消能、面流消能和消力戽消能等。挑流消能方式应用最广，底流消能方式次之。临界水跃消能效果最好，但流态不稳定，有时会产生远驱水跃，河床需要保护的范围反而加长，应设法避免，可采取措施：1，在护坦末端设置消力坎，在坎前设置消力池；2，降低护坦高程形成消力池；3，既降低护坦高程，又建造消力坎形成综合消力池。*30，挑流消能的特点与设计。挑流消能时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，与下游水流衔接的消能方式。能量耗散大体分三部分：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。挑流消能通过鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床位置、范围和流量分布，对尾水变幅适应性强，结构简单，施工、维修方便，工程量小。但下游冲刷较严重，堆积物较多，尾水波动于雾化都较大。挑流消能适用于基岩比较坚固的中、高水头各类泄水建筑物。挑流消能设计主要内容：选择鼻坎型式、确定鼻坎高程、反弧半径、挑角、计算下游挑距和下游冲刷坑深度。 31，修建在基岩上的重力坝，其坝址由于经受长期的地质作用，一般都有风化、节理、裂隙等缺陷，有时还有断层、破碎带和软弱夹层。地基处理额主要任务是：1，防渗；2，提高基岩的强度和整体性。坝基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定、坚固的地基上。32，固结灌浆（针对地基岩石）的目的：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。帷幕灌浆的目的：降低坝体渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量。防渗帷幕布置于靠近上游面轴线附近，自河床向两岸延伸。灌浆帷幕和排水孔幕在渗流控制中的作用不同，前者主要是减小坝基渗流量，后者主要是降低扬压力。33，重力坝的建筑材料主要是混凝土。混凝土要求参数：抗渗、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀、低热、抗裂。混凝土的强度等级是按混凝土立方体试块的抗压强度标准值fcb确定的。*34，为了节约和合理使用水泥，通常将坝体按不同部位和不同工作条件分区，采用不同强度等级的混凝土。35，横缝垂直坝轴线，用于将坝体分成若干个独立的坝段，横缝的划分主要取决于地基特性、河谷地形、温度变化、结构布置和浇筑能力等。其作用是：减小温度应力，适应地基不均匀变形和满足施工要求（如混凝土浇筑能力及温度控制等）。临时性横缝的缝面应设置键槽和灌浆系统。36，为了适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度应力，常在平行坝轴线方向设纵缝，将一个坝块，待其温度接近稳定温度后再进行接缝灌浆。37，用碾压混凝土筑坝是将土石坝施工中的碾压技术应用于混凝土坝，采用自卸汽车或皮带输送机将超干硬性混凝土运到仓面，以推土机平仓，振动碾压实的筑坝新方法。*38，支墩坝由一系列支墩和挡水面板组成，支墩沿坝轴线排列，前面设挡水面板。第四章拱坝1，拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上是凸向上游的拱形，其拱冠剖面是竖直向上的或向上游凸出的曲线形。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，稳定特点：坝体的稳定性主要依靠；两岸工段的反力作用。1959年12月，法国马尔巴塞拱坝溃决，就是由于左坝肩失稳造成拱坝破坏。结构特点：拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或某一部位发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用会进行自行调整，使坝体自重应力重新分配。3，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。*4，拱坝属于空间壳体结构，其体形设计要比重力坝复杂得多。体形和布置要求：使坝体材料强度得以充分发挥，不出现不利的应力状态，并保证坝肩岩体的稳定，而工程量最省，造价最低。5，水平径向荷载包括：静水力学、泥沙压力、浪压力及冰压力。其中，静水压力是坝体承受的最主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可通过拱梁分载法来确定拱系和梁系上的荷载分配。6，施工中，全部自重应由悬臂梁承担，悬臂梁的最终应力是由拱梁分载法算出的应力加上由于自重产生的应力。灌浆前的自重作用应由梁系单独承担，灌浆后建筑的混凝土自重参加拱梁分载法中的变位调整。7，温度作用是拱坝设计中的一项主要荷载，根据坝体稳定温度场，可定出沿不同高程各灌浆分区的封拱温度（由梁变拱的温度），一般选在年平均气温或略低时进行封拱。*8，由于拱座嵌固在基岩中，限制坝体随温度变化而自由伸缩，于是就在坝体内产生了温度应力。上述温度改变值，即为温度作用，也就是通常所称的温度荷载。P159图4—19 9，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。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直的条件来确定。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。*10，拱梁分载法的理论基础源于力学上的两个基本原理：1，内外力替代原理；2，唯一解原理。结果是近似的是由于在计算中采用了一些简化的假定，以及拱、梁数目的有限性。应用拱梁分载法的关键是拱梁系统的荷载分配。拱系和梁系承担的荷载要根据拱梁各交点（称为共轭点）变位一致的条件来确定。*11，拱冠梁法是按中央悬臂梁（拱冠梁）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。*12，拱坝稳定是拱坝安全的根本保证。拱坝失稳包括：坝肩岩体（拱座）失稳和沿建基面及其附近软弱面的上滑失稳，最常见的失稳是坝肩岩体在拱端推力的作用下发生的滑动失稳。*13，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法。P17914，改善拱坝稳定措施：1，加强地基处理，对不利的节理和结构面等进行有效的冲洗和固结灌浆，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，这种做法对增加拱座的稳定性较为有效。4，改进拱圈设计，如采用三心拱、抛物线拱等型式，使拱端推力尽可能转向正交于岸坡。5，如拱端岩基承载力较差，可局部扩大拱端或设置重力墩。6，控制整体变形（挡墙、锚杆、预应力锚固）15，拱坝坝身泄水方式：自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式及坝身泄水孔式。*16，拱坝的消能方式主要为（本质：横向扩散，纵向拉开）：1，跌流消能。水流从坝顶表孔直接跌落到下游河床。跌流消能最为简单，但由于水舌入水点距坝趾较近，需采取相应的防冲措施。2，挑流消能。鼻坎式挑流、滑雪道式和坝身泄水孔式泄水大都采用各种不同形式的鼻坎，使水流分散、扩散、冲撞或改变方向，在空中消减那部分能量后再跌入水中，以减轻对下游河床的冲刷。17，拱坝是整体结构，为便于施工期间混凝土散热和降低收缩应力，防止混凝土产生裂缝，需要分段浇筑，各段之间设有伸缩缝，在坝体混凝土冷却到年平均气温左右、混凝土充分收缩后，再用水泥浆封填，以保证坝的整体性。伸缩缝由横缝和纵缝两类。1，收缩缝（临时）分横缝纵缝，施工结束后需灌浆。2，结构缝（改善坝体应力条件的缝）类似于周边缝、永久缝，不需灌浆，强化拱效应，弱化梁效应。3，施工缝（施工中的混凝土浇筑缝，新老混凝土接触面上的缝）18，重力墩是拱坝坝端的人工支座，可用于：河谷形状不规则。为减小宽高比，避免岸坡的大量开挖；河谷有一岸较平缓，用重力墩与其他坝段（如重力坝或土石坝）或岸边溢洪道相连接等情况。通过重力墩可将坝体传来的作用力传到基岩。第五章土石坝1，土石坝是指由土、石料等当地材料经抛填碾压填筑而成的坝。*2，优点：1，可就地、就近地取材。2，能适应各种不同的地形、地址和气候条件。3，机械的发展，提高了土石坝的压实密度，减小了土石坝的断面，加快了施工进度，降低了造价。4，设计进度快，大坝的安全可靠性有保障。5 ，高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和推广也起到了重要的促进作用。6，对地震的适应性较好，始终成为高坝选型的首选。3，土石坝按施工方法可分为：碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝和定向爆破土石坝。碾压式土石坝可分为均值坝、土质防渗体分区坝（心墙坝、斜心墙坝、斜墙坝等）、非土质材料防渗体坝。*4，坝坡坡率选择规律：1，上游比下游缓，但堆石料上下游坝坡坡率的差别可比砂土料小。2，斜墙坝上游坝坡一般比心墙坝缓，厚心墙坝的下游坝坡一般比斜墙坝缓。3，粘性土料做成的坝坡，常按高度分成数段。砂土和堆石的稳定坝坡为一平面，可采用均一坡率。4，由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝，一般要求放缓下游坝坡。5，当坝基或坝体土料沿轴线分布不一致时，应分段采用不同坡率。*5，渗流分析的内容包括：1，确定把体内浸润线；2，确定渗流的主要参数——渗流流速与比降；3，确定渗流量。6，浸润线：水从土石坝引水面经过坝体向下游渗透所形成的自由水面和坝体横抛面的相交线被称为浸润线。7，P220推渗流分析公式*8，流网基本特征；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线相等，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，坝体下不透水层面为一流线。5，浸润线为一流线，线上各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：tanα1/tanα2=k1/k29，管涌：指在渗流作用下，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：指在向上渗流作用下，局部表层土体被顶起或是粗细颗粒群发生浮动而流失的现象。前者多发生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。管涌和流土发生在单一土体中。10，接触冲刷：指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：指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代入深流系数较大土层中的现象。。两者发生在多土体中。*11，渗流变形取决于土的颗粒组成和级配。天然土一般包含粗、细两种颗粒，粗粒土形成骨架，细粒土填充于其中。12，固结：超过稳定渗流的孔隙水压力逐步消散，外部荷载相应地转移到土骨架上，土体的压缩变形趋于稳定。13，滑动失稳诱因：由于该处孔隙水来不及消散，孔隙水压力升高，土的有效应力基本上保持不变。但滑动力则随着坝的升高而增加，导致抗滑安全系数降低，坝和地基的稳定受到威胁。14，固结分析的目的在于了解施工期和蓄水期粘性土防渗体和坝基中孔隙水压力消散及沉降变形的发展过程，评价坝体和坝基的稳定。15，对土石坝提出的一般要求是：1，具有与使用目的相适应的工程性质。2，土石料的工程性质在长时期内保持稳定。3，具有良好的压实性质。*16，坝壳料主要用来保持坝体的稳定，应具有比较高的强度。下游坝壳的水下部位以及上游坝壳的水位变动区内则要求具有良好的排水性能。*17，对满足抗渗和稳定要求的坝的基本剖面，尚需进一步通过结构设计来保障的安全和正常运行。 18，所谓防渗体，是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。防渗体作用：1，降低浸润线。2，保证下游坝坡的稳定。3，降低渗流量。4，防止渗透变形。*19，土石坝上游护坡的常用型式为干砌石、浆砌石或堆石。下游坡面切防雨水冲刷和认为破坏，一般采用简化型式的护坡。20，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。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，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。21，坝体排水型式：1，棱体排水，又称为滤水坝趾。在下游坝脚处用块石堆成的棱体。2，贴坡排水，又称为表面排水。用1-2层堆石或砌石家反滤层直接铺设在下游坝坡表面。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。22，堆石坝泛指用石料经抛填、碾压等方法堆筑成的一种坝型。第六章水闸1，水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、湖泊岸边（软基）。P301图6-1。水闸按闸室结构形式可分为开敞式、胸墙式及涵洞式等。2，水闸一般由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。闸室是水闸的主体，包括闸门、闸墩、边墩（岸墙）、底板、胸墙、工作桥、检修便桥、交通桥、启闭机等。闸门用来挡水和控制流量。上游连接段包括两岸的翼墙和护坡以及河床部分的铺盖，有时为保护河床免受冲刷，还加做防冲槽和护底。下游连接段包括护坦、海漫、防冲槽以及两岸的翼墙和护坡等。3，水闸既可建在岩基上，也可建立在软土地基上。建在软土地基上的水闸工作特点：1，软土地基的压缩性大，承臷能力低，细砂容易液化，抗冲能力羌。2，水闸泄流肘，尽管流速不高，但水流仍具有一定的剩余能量，而土基的抗冲能力低，可能引起下游冲刷。3，土基在渗透水流作用下，容易产生渗流变珍，特别是粉、细砂地基，在闸后易出现翻砂冒水现象，严重时闸基和两岸会被淘空，引起水闸沉降、倾斜、断裂甚至倒坍。*4，闸孔设计包括：选择堰形、确定堰顶或底板顶面高程和单孔尺寸及闸室总宽度。*5，水闸建成后，由于上、下游水位差，在闸基及边墩和翼墙的背水一侧产生渗流。*6，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，称为地下轮廓线，其长度即为水闸的防渗长度*7，渗流计算的目的，在于求解渗流区域内的渗流压力、渗流坡降、渗流流速及渗流量。闸基渗流属于有压渗流，假定地基是均匀、各向同性的。*8，防渗设施是指构成地下轮廓的铺盖、板桩基齿墙，而排水设施是指欧舍在护坦、浆砌石海漫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。9，铺盖主要用来延长渗径（主要目的是降低水力坡度），应具有相对的不透水性；为适应地基变形，也要有一定的柔性。*10，板桩长度视地基透水层的厚度而定。若透水层较薄，则可用板桩截断，并插入不透水层至少1m。闸底板的上、下游端一般均设有、浅齿墙，用来增强闸室的抗滑稳定，并可延长渗径。齿墙一般在1m。*11，为了防止对河床的有害冲刷，保证水闸的安全运行，首先要选用适宜的最大过闸单宽流量；其次是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；第三是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；第四是拟定合理的运行方式，严格按规定操作运行。*12，过闸水流特点：闸下易形成波状水跃，当下游河床与底板顶面齐平时，在共轭水深比h’’/hc≦2及当1.00.5的非粘性土地基或粘性土地基，可采用弹性地基梁法；对于相对紧密度Dr≦0.5的非粘性土地基，可采用反力直线分步法；对于小型水闸，常采用倒置梁法。25，水闸与两岸的连接建筑，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：挡土护岸、平顺水流、护底防冲、防止渗透变形、削弱岸坡影响。第七章岸边溢洪道1，设置岸边溢洪道原因：1，土石坝本身不能溢流或泄流。2，河谷狭窄，厂坝争位。3，坝身泄水能力不足。2，马道作用：连接左右岸交通、变坡、设置检测设备、拦截雨水。 3，正槽溢洪道通常由引水渠、控制端、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。*4，溢洪道的控制端包括：溢流堰及两侧的连接建筑。溢流堰是水库下泄洪水的口门，是控制溢洪道泄流能力的关键部位。溢流堰按其断面的形状与尺寸可分为：薄壁堰、宽顶堰、实用堰。按堰轴线与上游来水方向的相对关系可分为：正交堰、斜堰、侧堰。*5，溢流堰体形设计的要求时：尽量增大流量系数，在泄流时不产生空穴水流或诱发危险振动的负压等。*6，为获得较长的溢流前沿，在平面上将溢流堰做成折线形。*7，泄槽纵剖面这几主要是决定纵坡。泄槽纵坡必须保证泄流时，溢流堰下必须是自由出流和槽中不发生水跃，使水流始终处于急流状态。8，水流沿泄槽下泄，流速沿程增大，即水流空化系数沿程递减。于是水流经过一段流程后，将产生水流空化现象。空化水流到达高压区，因空泡溃灭而使泄槽边壁遭受空蚀破坏。抗空蚀措施：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等。9，掺气装置：1，借助于低挑坎、跌坎或掺气槽，在射流下面形成一个掺气空间=。2，通气系统，为射流线面的掺气空间补给空气。*10，溢洪道出口的消能方式与溢流重力坝基本相同。11，侧槽溢洪道（侧向进水，纵向泄流）一般由溢流堰、侧槽、泄水道和出口消能段等部分组成。溢流堰大致沿河岸等高线布置，水流经过溢流堰泄入与堰大致平行的侧槽后，在槽内转向月900，经泄槽或泄水隧洞流入下游。12，侧槽溢洪道优点：1，可以减少开挖方量；2，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；3，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。13，井式溢洪道通常由溢流喇叭口、渐变段、竖井、弯段、泄水隧洞和出口效能段等部分组成。当水位上升，喇叭口溢流堰顶淹没后，堰流即转变为孔流，所以井式溢洪道超泄能力较小。当宣泄小流量，井内的水流连续性遭到破坏时，水流很不稳定，容易产生振动和空蚀。第八章水工隧洞1，概念：在地基内开挖而成，四周被围岩包围起来，为满足水利水电工程各项任务而设置的水工建筑物。2，水工四栋可分为泄洪隧洞、引水发电和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工导流隧洞等。按隧洞内的水流流态，又可分为有压隧洞和无压隧洞。3，泄水隧洞3个主要部分：1，进口段。位于隧洞进水口部位，用以控制水流。包括拦污栅、进水喇叭口、闸门室及渐变段等。2，洞身段。用以泄放和输送水流。一般都需进行衬砌。3，出口段，用以连接消能设施。无压泄水隧洞的出口仅设有门框，有压泄水隧洞的出口一般设有渐变段及工作闸门室。4，洞线选择的一般原则和要求：1，隧洞的线路应尽量避开不利的地质结构、围岩可能不稳定及地下水位高、渗水量丰富的地段，以减小作用于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，具有良好的水流条件。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（统称为围岩厚度）。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。5，深式泄水隧洞的进水口按其后接洞内的水流流态可分为有压隧洞进水口和无压隧洞进水口。按进水口的布置及结构型式，可分为竖井式、塔式、岸塔式及斜坡式等。竖井式进水口是在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井。 6，进口段包括：进水喇叭口、闸门室、通气孔、拦污栅、平压管和渐变段几个部分。*7，无压隧洞的断面型式，多采用圆拱直墙形（城门洞形）断面。如果围岩条件较差，还可以采用马蹄形断面。当围岩条件差，又有较大的外水压力时，也可采用圆形界面。8，衬砌的功用：1，限制围岩变形，保证围岩稳定；2，承受围岩压力、内水压力等荷载；3，防止渗漏；4，保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用；5，减小表面糙率。9，隧洞衬砌类型：1，平整衬砌，亦成为护面或抹平衬砌。2，单层衬砌。3，组合式衬砌。选择洞身衬砌类型，应根据隧洞的任务、地质条件、断面尺寸、受力状态、施工条件等因素，通过综合分析比较后确定。10，当围岩坚硬、完整、裂隙少、稳定性好切不易风化时，对于流速低、流量较小的引水发电隧洞或导流隧洞，可以不加衬砌。11，隧洞灌浆分为回填灌浆和固结灌浆（无衬砌混凝土）两种。回填灌浆是为了充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。固结灌浆的目的在于加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，保证围岩的弹性抗力，减小渗漏。*12，泄水隧洞大都采用挑流消能，其次是底流消能，洞内突扩消能、洞内旋流消能等。当出口高程高于或接近于下游水位，且地形、地质条件允许时，采用扩散式挑流消能。挑流消能也可采用收缩式窄缝挑坎。洞中突扩消能是在有压隧洞中分段造成出流突然扩散，与其周围水体之间形成大量漩涡、掺混而消能。13，高速水流给建筑物带来的问题：水流脉动压力及脉动可能引起建筑物的震动、伴随水流的空化而产生的空蚀破坏、水流的掺气和冲刷等。14，防止和减轻空蚀的主要措施有：做好形体设计，控制过流边界的不平整度，人工掺气、通气，选用抗空蚀性能强的衬砌材料等。*15，地下岩体中任何一点都处于受力状态中。洞室开挖前，岩体中的应力称为初始应力或地应力。初始应力场主要有：以自重为主的重力应力场和以构造运动为主的构造应力场。*16，洞体开挖后产生应力重分布的岩体称为围岩。在围岩中开挖洞室，破坏了洞室周围岩体原有的应力平衡状态，引起围岩应力重分布，在洞室周边及其附近出现应力集中，对围岩稳定不利。*17，作用在衬砌上的力有：围岩压力、内水压力、外水压力、衬砌自重、灌浆压力、温度租用和地震作用等。18，围岩压力也称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或坍落作用在支护上的压力。围岩压力主要有铅直围岩和侧向围岩压力。*19，围岩的弹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。弹性抗力对衬砌是有利的。20，衬砌结构计算的目的在于核算在设计规定的荷载组合下衬砌强度能否满足设计要求。目前采用的衬砌计算方法：一类是将衬砌与围岩分开，另一类是将衬砌与围岩作为整体进行计算。*21，喷锚支护是喷混凝土支护与锚杆支护的总称。根据不同的工程地质条件和对支护的要求，可以单独或联合使用，还可在喷层中加设的钢筋网。喷锚支护类型：喷混凝土支护，锚杆支护，喷混凝土锚杆联合支护，喷锚加钢筋网支护。第十章过坝建筑物、渠首及渠系建筑物和河道整治建筑物1，过坝（闸）建筑物是指为通航、过木、过鱼而设置的建筑物。2，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。 3，通航建筑物分为船闸和升船机两大类。4，船闸由闸室、闸首、输水系统和引航道等几个基本部分组成。P465页图10-1*5，输水系统是供闸室灌水和泄水的设备，使闸室内的水位能上升或下降至与上游或下游水位平齐。引航道时连接船闸闸首与主航道的一段航道，设有导航及靠船建筑。*6，常用的过木建筑物（设施）由：筏道、漂木道和过木机。7，为满足农田灌溉、水力发电、工业及生活用水的需要，在河道的适宜地点建造由数个建筑物组成的水利枢纽，称为水利枢纽或引水枢纽。因其位于引水渠之首，又称为渠首或渠首工程。取水枢纽按其有无拦河坝（闸），可分为有坝取水枢纽和无坝取水枢纽两种类型。*8，当引水比（引水流量与天然河道流量之比）不大、防沙要求不高、取水期间河道的水位和流量能够满足或基本满足要求时，只需在河道岸边的适宜地点选定取水口。即可从河道侧面引水，而无需修建拦河坝（闸）的取水方式，称为无坝取水。*9，当河道水量丰沛，但水位较低或引水量较大，无坝引水不能满足要求时，应建拦河闸或溢流坝，用于抬高水位，以保证引取需要的水量。10，当渠道与山谷、河流、道路相交，为连接渠首而设置的过水桥，称为渡槽。渡槽设计的主要内容有：选择适宜的渡槽位置和型式，拟定纵横断面，进行细部设计和结构设计等。11，渡槽由进口段、槽身、出口段及支撑结构等部分组成。支撑结构可以是重力墩或排架。重力墩可以是实体，也可以是空心。根据基础的埋置深度可分为浅基础和深基础，深基础多为桩基和沉井。第十二章水工建筑物管理1，水工建筑物监测概念：在坝工建设和运行管理中，运用监测仪器和监测设备定期系统地测量水工建筑物，岸坡和地基以及所在环境的各种有关结构性态的物理量，并对物理量的监测结果进行整理、计算和分析研究得出一定结论的全过程。*2，水工建筑物管理的目的在于：保持建筑物和设备经常处于良好的技术状态，正确使用工程设施，调度水资源，充分发挥工程效益，防止工程事故。*3，主要工作：1，检查与观测。2，养护修理。3，调度运用。4，水利管理自动化系统的运用。5，科学实验研究。6，积累、分析、应用技术资料，简历技术档案。4，为降低垮坝率，保证工程安全，必须采用有效的措施，包括：1，改进大坝设计方法；2，加强大坝安全监测；3，重视工程的规划和勘探特别是水文分析和地质、地基勘探工作；4，严格大坝运行管理、除险加固。'