水工建筑物简答题及答案.doc

'重力坝重力坝断面设计应满足：（1）稳定和强度的要求，保证大坝安全（2）工程量小（3）便于施工（4）运用方便。1．简述重力坝的特点。重力坝工作原理：在水压力及其他荷载作用下，依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体之中产生的压应力来减小库水压力所引起的上游坝面拉应力以满足强度要求。适用条件：绝大部分建在岩基上，可承受较大的压应力，还可利用坝体混凝土与岩基表面之间的凝聚力，提高坝体的抗滑稳定安全度。答：优点：强度高、耐久性好、安全可靠，施工方便坝顶、坝身可溢流——便于施工导流、泄洪布置坝段受力简单、结构作用明确——应力稳定分析简单缺点：对地形、地质条件适应能力强缺点：剖面大——按应力、稳定确定砼材料抗压性能不能充分发挥坝底扬压力大——对稳定、应力不利体积大，施工温控措施复杂2．重力坝如何进行分类？答：重力坝的分类方法很多，主要有以下几种：按高度分类按坝高分：高坝:H>70m中高坝:H=30-70m低坝:H<30m按泄水条件分类；溢流重力坝，非溢流按筑坝材料分类；砼重力坝、浆砌石重力坝按坝体结构形式分类；实体~、宽缝~、空腹~、碾压砼~、预应力锚固~3．简述重力坝的设计过程。答：①枢纽布置②剖面设计——设计非溢流坝段、溢流坝段、泄水孔坝段剖面形式③稳定、应力计算—计算在荷载作用下，坝体抗滑稳定、坝底坝身应力是否满足规范要求④细部构造设计——廊道、分缝…5、消能防冲设计6、地基处理措施确定⑦若上述④⑤⑥有一项不满足，应重新拟定坝体剖面尺寸，并重新进行计算。4．提高重力坝抗滑稳定的工程措施有哪些？答：①利用水重来增加坝体自重：②采用有利的开挖轮廓线：③设置齿墙：④抽排水措施：⑤加固地基：⑥预应力措施：5．用材料力学法计算重力坝应力的主要假定是什么？答：①、假定坝体混凝土为均质连续各向同性的弹性体材料② 、视坝段为固接于坝基上的悬臂梁，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，不考虑廊道等孔洞对坝体应力的影响。6．用微分体的平衡条件推导坝体下游边缘应力分量σxd、τd（分别计算有、无扬压力两种情况）。答：1）无扬压力情况：取下游坝面的微分体，根据平衡条件　　同样由得：2）有扬压力情况：取下游坝面的微分体，根据平衡条件同样由得7．简述重力坝坝体和坝基应力控制标准。答：坝基应力控制标准：①运用期：②施工期：下游坝面允许有不大于0.1MPa的拉应力，地基容许压应力取标准试块极限抗压强度的1/25～1/5，视坝体而定坝体应力控制标准：①运用期：计入扬压力时,不计入扬压力时：②施工期：坝体内主压应力不得大于混凝土的容许压应力，下游可以有不大于0.2Mpa的主拉应力。8．溢流重力坝的泄水方式有哪些？各有什么特点？如何选择？答：溢坝重力坝泄水方式有①、坝顶开敞溢流式、②、孔口溢流式开敞溢流式泄方式有设闸门和不设闸门之分，两者都具有结构简单，超泄能力大的特点。不设闸门时，又可自动泄洪，管理方便，适用于洪水流量小，淹没损失不大的中小型水库。孔口溢流式泄水方式有固定胸墙和活动胸墙之分，胸墙可以挡水，又可减少闸门高度，降低堰顶高程，孔口溢流式可以根据洪水预报提前放水，腾出较大的防洪库容，提高水库的调洪能力。9．有压泄水孔和无压泄水孔的闸门如何布置？答：① 有压泄水孔的工作闸门布置在出口处，孔内始终保持满水有压状态，检修闸门或事故闸门布置在有压泄水孔的进口处②无压泄水孔的工作闸门布置在深孔的进口，使闸门后泄水道内始终保持无压明流，检修闸门布置在进口压力短管部分。10．通气孔、平压管的作用各是什么？答：通气孔是向检修门和工作门之间的泄水孔道内充气和排气的通道平压管是埋在坝体内部，平衡检修闸门两侧水压以减少启门力的输水管道。11.重力坝的缝主要有哪几种？各有什么作用？答案：1)横缝：是垂直坝轴线的缝，将坝体分成若干段，其作用是减小温度应力，适应地基不均匀沉陷和满足施工要求。又可分为永久性横缝和临时性横缝，临时性横缝应在缝面设置键槽和灌浆系统，待坝体降到一定温度后进行接缝灌浆。2)纵缝：是平行坝轴线方向的缝，将一个坝段分成几个坝块，作用是适应混凝土的浇筑能力和减少施工期的温度应力，为临时缝，最后进行接缝灌浆。3)水平施工缝：是浇筑块之间新老混凝土的结全面，一般浇筑块厚度为1.5～4.0米，以利散热，新混凝土浇筑前要将施工缝面清洗为干净的麻面，以便新老混凝土很好结合。12．坝内廊道有哪些？各有什么作用？答：坝内廊道主要有：1、坝基灌浆廊道；2、检查和坝体排水廊道坝基灌浆廊道主要作用是为保证灌浆质量高灌浆压力。检查排水廊道是为了检查、观测和坝体排水方便。13．重力坝对地基有哪些要求？答：①、重力坝地基应具有足够的抗压和抗剪强度，以承受坝体的压力②、应具有良好的整体性和均匀性，以满足坝基的抗滑稳定要求和减少不均匀沉降③、应具有足够的抗渗性和耐久性，以满足渗透稳定的要求和防止渗渗水作用下的岩体变质恶化。14．重力坝地基处理的措施有哪些？答：①坝基的开挖与清理②坝基的加固处理 固结灌浆 断层破碎带、软弱夹层的处理措施：设置砼塞③坝基的防渗与排水 帷幕灌浆 设排水孔15．固结灌浆、帷幕灌浆各有什么作用？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。16．简述重力坝坝基的防渗与排水措施。答：为了降低渗透水压力，减少渗流量，可在重力坝的坝踵附近采用帷幕灌浆进行防渗。帷幕灌浆是在坝踵附沿坝轴线方向，打一排深孔，用高压水泥浆或水泥粘土浆进行灌浆，从而形成一道阻止水渗透的屏障。排水措施：在防渗帷幕后设一道主排水孔，在坝体的下游设置辅助排水孔将坝基透过防渗帷幕的渗水集中起来，抽排到坝体外，从而降代坝基底面的扬压力、17．混凝土重力坝在运用过程中，表现出的问题有哪些？答：混凝土重力坝在运用过程中有失稳、风化、磨损、剥蚀、裂缝、渗漏等问题18．混凝土重力坝的裂缝按其成因可分为哪几种？常用的处理方法有哪些？答：裂缝按其成因可分为：沉陷缝、干缩缝、温度缝、应力缝、施工缝 处理方法：表层涂抹、喷浆修补、表层粘补、凿槽嵌补和灌浆处理。19．渗漏的危害是什么？如何处理渗漏？答：渗漏的危害主要表现在：渗漏将增加坝体、坝基扬压力而影响大坝的稳定性，由于渗水的侵蚀作用，使混凝土强度降低，缩短大坝寿命，严重的渗漏不但造成水量损失，影响水库蓄水，而且会导致大坝变形或破坏。渗漏处理的原则是“上堵下排”，对坝体渗漏处理采用迎水面封堵。当迎水面有困难且渗漏裂缝不影响正常运用时，也可在漏水出口处处理，对于裂缝漏水，还可以用内部灌浆的方法处理。对于坝基（或接触）渗漏的处理：加深加厚帷幕，接触灌浆处理，固结灌浆处理，改善排水条件。20.重力坝的地基处理：一、开挖和清理：将复盖层和风化破碎的岩石挖掉，包括清除松动石块，打掉突出的尖角。二、固结灌浆：①提高基岩的整体性和弹性模量；②减少基岩受力后的变形；③提高基岩的抗压抗剪强度；④降低坝体的渗透性减少渗流量；三、帷幕灌浆：降低坝基渗透压力，减少渗流量。四、坝基排水：因帷幕不能完全截断渗流，为进一步降低坝底的渗透压力，需设置坝基排水(打排水孔和设置基础排水廊道)。五、断层破碎带处理：断层破碎带由于强度低，弹性模量小，可能引起坝基产生不均匀沉陷和坝体开裂。六：软弱夹层的处理。21.简述溢流重力坝常用的消能方式有哪几种？各适用于何种条件、有何特点？（1）底流式消能适用于下游尾水低、变幅大、地质条件差，工作可靠，但工程量较大。（2）挑流式消能适用于基岩比较坚固的高坝或中坝。（3）面流式消能适用于下游尾水位较深、流量变化范围较小、水位变幅不大，或有排冰、浮木要求的情况。（4）消力戽适用于尾水较深、变幅较小、无航运要求，且下游河床和两岸有一定抗冲能力的情况。22.写出重力坝沿坝基面抗滑稳定分析方法中单一安全系数法的抗剪断公式，并解释公式中各项符号的含义。并说明适用情况.摩擦公式：抗剪断公式：——抗滑稳定安全系数；（——滑动面以上的总铅直力；——滑动面以上的总水平力；U——作用在滑动面上的扬压力；——抗剪断摩擦系数；——抗剪断凝聚力。我国混凝土重力坝设计规范规定，当坝基内不存在可能导致深层滑动的软弱面时，应按抗剪断公式计算。对中型工程中的中、低坝也可按摩擦公式计算。 23.采用材料力学法推导重力坝上游坝体边缘水平正力。（10分）已知：P---上游面水压力强度n---上游坡率τu---坝踵处剪应力答案：由上游坝面微分体，根据ΣFx=0，可以解出：（3分）σxudy+τudx-Pudscosφd=0（3分）σxu=Pu-τudx/dy=Pu–τun（3分）=Pu-(Pu-σyu)n(kPa)（1分）24.重力坝为何要进行材料分区，对各区混凝土性能有何要求？混凝土重力坝坝体各部位的工作条件及受力条件不同，对混凝土材料性能指标的要求也不同。为了满足坝体各部位的不同要求，节省水泥用量及工程费用，把安全与经济统一起来，通常将坝体混凝土按不同工作条件进行分区，选用不同的强度等级和性能指标。Ⅰ区：上下游最高水位以上的坝体表层混凝土，主要应提出抗冻要求。在寒冷地区多采用2~3m厚的抗冻混凝土，标号一般为C15S4D150。Ⅱ区：上下游最高与最低水位之间的坝体表层混凝土，控制因素为抗冻性能，同时对强度、抗渗、抗侵蚀性也用一定要求，多采用3~5m的抗渗、抗冻及抗侵蚀性的混凝土。Ⅲ区：上下游最低水位以下的坝体表层混凝土，对抗渗、强度要求较高，同时对低热、抗侵蚀也有一定要求，多采用2~3m厚标号为C20S12D200的混凝土。Ⅳ区：靠近坝基的基础混凝土，对强度和低热要求较高，标号可采用C20S12D200Dw。Ⅴ区：坝体内部混凝土，多采用低热、低强度混凝土，根据坝面应力大小，上部符号多采用C10S4Dw；下部多采用C15S4Dw。Ⅵ区：的抗冲刷、磨蚀要求部位的混凝土，如溢流坝面、泄水孔、导墙、闸墩等。其对抗冲刷、抗磨蚀和抗冻要求较高，一般采用高强度混凝土，90天龄期强度不低于C20~C30；严寒地区其抗冻标号应不小于D150~D250。土石坝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．土石坝的主要类型有哪些？各有什么优缺点？主要类型：按坝高分：低坝、中坝、高坝。按施工方法分：碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。按坝体材料分：土坝、土石混合坝、堆石坝共同优点：易于取材，工程造价低，适应地形条件能力强，运用较安全可靠。共同缺点：坝体平缓，体积大，土石方工程量大，需要一定的防渗设施。3．土石坝的基本剖面为什么是梯形？ 答：土石坝基本剖面为梯形。这是根据坝高和坝的等级，坝型和筑坝材料特性，坝基情况以及施工，运行条件等参照现有工程的实验初步拟定，然后通过渗流和稳定分析检验，最终确定的合理的剖面形式。4．确定土石坝坝顶高程和重力坝坝顶高程的不同点是什么？1）重力坝坝顶高程：①坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+                ②坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+                     2）土石坝坝顶高程：水库静水位+超高（Y） Y=R+e+A①设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高②校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高③正常高水位+非常运用情况的坝顶超高+地震安全加高分别计算后，取其最大值即为坝顶高程5．土石坝的上、下游坝坡通常采用值的范围如何？为什么上游坝坡比下游坝坡平缓？心墙坝：①堆石：上游 1：1.7~1：2.7 下游1：1.5~1：2.5           ②土料：上游 1：2.5~1：3.5 下游1：2~1：3.0   人工材料面板坝：①优质石料：上游1：1.4~1：1.7                   ②良好堆石：下游1：1.3~1：1.4               ③卵砾石：1：1.5~1：1.6上游坝坡长期处于水下饱和状态，水库水位也可能快速下降，为了保持坝坡稳定，因此上游坝坡常比下游坝坡平缓。6．渗流分析的任务是什么？有哪些方法？常用的理论方法是什么？它的基本假定是什么？土石坝渗流分析的内容：①确定浸润线的位置；②确定渗流的主要参数——渗流流速与坡降；③确定渗流量。（4分）土石坝渗流分析的目的：①对初选的坝的形状与尺寸进行检验，确定渗流作用力，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和渗流逸出坡降，检验土体的渗流稳定，防止发生管涌与流土，在此基础上确定坝体及坝基中防渗体的尺寸与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。（6分）任务：①确定坝体侵润线和下游渗流出逸点的位置，为设计计算提供依据。   ②确定坝体与坝基的渗流量，以便估计设备尺寸。   ③确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸坡降，用以判断该处渗透稳定性④确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算孔隙水压力，用来进行上游坝坡稳定分析。方法：1、解析法（流体力学法，水利学法）2、手绘流网法3、实验法4、数值法其中，常用的理论方法是水力学法，其基本假定为达西定律和杜平假设，建立各段运动方程式，根据水流连续性再求解渗透流速，渗透流量和侵润线等。7．什么叫流网？它由哪些线构成？绘制流网的基本原则是什么？土石坝渗流域的边界各是什么线？在稳定渗流的层流中，水质点的运动轨迹（流线）和各条流线上侧压管水头相同点的连线（等水位线或等势线）组成的网状图形叫流网。流网由流线、等势线和侵润线构成。绘制流网的基本原则：1、流线和等势线均是圆滑的曲线。 2、流线和等势线是互相正交的。3、流网的网格画成曲线正方形，即网格的中线互相正交且长度相等。4、边界：上、下游水下边坡线均为等势线；初拟侵润线及坝体与不透水地基接触线均为流线。下游坡出逸段即非等势线也非流线。8．叙述手绘流网的方法步骤？以不透水地基上均质坝为例：首先，确定渗流区的边界：上、下游水下边坡线均为等势线，初拟的侵润线及坝体不透水地基接触线均为流线，下游坡出逸段既非等势线也非流线，其上各点反映了该处逸出渗流的水面高度。其次，将上、下游水头差分成n等分，每段为，然后引水平线与侵润线相交，从其交点处按照等势线与流线正交。依据原则绘制等势线，形成初步的流网。然后，不断修改流线与等势线，必要时进行插补，直至其构成网格符合要求（扭曲正方形）即可。9．土石坝渗流变形有哪几类？各自的特点是什么？（1）管涌：渗流作用下，坝体、坝基中细小颗粒被逐步带走形成渗流通道现象。常发生在坝下游坝或闸坝下游地基面渗流逸出处，无凝聚力的砂土，砾石砂土易发生临界坡降——大颗粒——破坏坡降。（2）流土：成块土体被掀起浮动，主要发生在黏土及均匀非粘性土渗流出口处，破坏坡降。（3）接触冲刷：渗流沿两不同土壤接触面流动，带走细颗粒，使临近接触面不同土层混合起来。（4）接触流土和接触管涌：渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面。坝基不同土层间渗流将一层细颗粒带至另一层粗颗粒（管涌）；一层为黏土，含水量大，凝聚力降低而成块移动，甚至形成剥蚀（接触流土）10．防止渗流变形的措施有哪些？常见的工程措施有：全面截阻渗流、延长渗径、设置排水设施、反滤层或排渗减压井等。11．重力坝与土石坝的稳定概念有什么不同？影响土石坝稳定的因素有哪些？重力坝：依靠重力维持稳定，失稳时，先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝址处岩基和胶结面出现局部剪切屈服，进而范围扩大向上游延伸，最后形成滑动通道，导致大坝的整体失稳。土石坝：也是依靠重力维持稳定，由于是散粒体堆筑，坝坡稳定须采用肥大的剖面，坝体不可能产生水平滑动，其失稳主要是坝坡滑动或坝颇，坝基一起滑动。影响因素：坝体滑坡猾裂面的形状，坝体结构，土料，地基的性质，坝的工作条件。12．土石坝坝坡滑裂面的形状有哪几种？在什么情况下易产生何种滑裂面？土石坝坝坡滑裂面的形状有三种：曲线滑裂面、直线或折线滑裂面、复合滑裂面。（1）曲线滑裂面：当滑裂面通过粘性土部位时，产生上缓下陡曲面，计算中常用圆弧代替。（2）直线或折线滑裂面：当滑裂面通过无粘性土时，可产生直线或折线形，面坡干燥或全部浸入水中时呈直线形，坝坡部分浸入水中时呈折线形。（3）复合滑裂面：当滑裂面通过性质不同的几种土料时，可产生由直线和曲线组成的复合形状滑裂面。13．圆弧法的基本假定是什么？如何用简化的毕肖普法计算坝坡稳定安全系数？圆弧法的基本假定：假定滑动面为圆柱面，将滑动面内土体视为刚性体，边坡矢稳时该土体绕滑弧圆心O作旋转运动，计算时沿坝轴线取单宽按平面问题进行分析。用简化的毕肖普法计算坝坡稳定安全系数。假设 ，略去土条间的切向力，减小了计算工作量，当土条处于稳定状态（k>1）时，求任意条内滑弧底面上抗剪强度与剪力的平衡，求出。因为各土条间相互作用力、均为大小相等，方向相反，在累加时相互抵消，由滑动体平衡条件可求出。由于中含有k，则要用试算法，一般先假定k=1，求出，再求k。若k>1，则用此k值求新的及k，反复3~4次，直到假定k接近计算k时即可。14．怎样确定滑弧的最小稳定安全系数？B.B方捷耶夫法 他认为最小安全系数的滑弧圆心在扇形bcdf范围内,此扇形面积的两个边界为由坝坡中点a引出的两条线，一条为铅直线；另一条与坝坡线成85角。另外两个边界是以a为圆心所做的两个圆弧，(2)费兰钮斯法：H为坝高，定出距坝顶为2H，距坝趾为4.5H的M1点；再从坝趾B1和坝顶A引出B1M2和AM2，它们分别与下游坡及坝顶成β1、β2角并相交于M2点，连接M1M2线，费兰钮斯认为最危险滑弧的圆心位于M1M2的延长线附近。首先在eg线上选取O1、O2、O3……为圆心，分别作通过B1点的滑弧并计算各自的安全系数K，按比例将K值标在相应的圆心上，连成曲线找出相应最小K的圆心，例如O4点。再通过eg线上K最小的点O4，作eg的垂线N-N，在N-N线上选O5、06……等为圆心，同样分别过B1点作滑弧，找出最小的安全系数，例如B1点对应K1即是。一般认为K1值即为通过B1点的最小安全系数，按比例将K1标在B1点的上方。然后根据坝基土质情况，在坝坡或坝趾外再选B2、B3……，同上述方法求出最小安全系数K2、K3……等，分别按比例标在B2、B3点的上方，连接标注K1、K2、K3诸短线的端点，即可找出相应于计算情况的坝坡稳定安全系数。一般至少要计算18个滑弧才能求得。15．土石料的填筑标准是什么？在土料设计中何种土料主要控制何种指标？土石料的填筑标准：对于粘性土，其指标是设计干重度及相应的含水量；对于非粘性土，其指标是相对密度；对于堆石料，其指标是孔隙率。16．土石坝为什么要设防渗体？防渗体有哪些形式？土石坝挡水后，在坝体内会形成由上游的渗流，这会使水库损失水量，还引起管涌、流图等渗透变形，对坝颇稳定不利，必须在设计时采取防渗措施以减少渗漏，保证坝体渗透稳定性，故要设防渗体。防渗体的形式：1、黏土心墙 2、黏土斜墙 3、非土料防渗体17．土坝排水设备的作用是什么？常用的坝体排水有哪些形式？土石坝排水设备的作用是：可以降低伸入坝体内的水，有计划地排出坝外，以达到降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止渗透变形，增加坝坡的稳定性，防止冻涨破坏的目的。常用的坝体排水形式：1.贴坡排水；2.棱体排水；3.褥垫排水；4.管式排水；5.综合式排水18．土石坝为什么要设置反滤层？设置反滤层应遵循什么原则？通常应在哪些部位设置反滤层？土石坝设置反滤层，其目的是为了提高抗渗破坏能力、防止各类渗透变形特别是防止管涌。在任何渗流流入排水设施处一般都要设置反滤层。 设置反滤层要遵循的原则是：1.被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层2.各层的颗粒不得发生移动3.相邻两层间，较小的一层颗粒不得穿过较粗一层的孔隙4.反滤层不能被堵塞，而且应该具有足够的透水性，以保证排水畅通5.应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而遭受破坏。19．简述砂砾石地基处理的目的及处理方法防渗措施。（10分）砂卵石地基一般强度较大，压缩变形也较小，对建筑在砂卵石地基上土石坝的地基处理主要是解决渗流问题。处理方法是“上防下排”。“上防”是指铅直方向的粘土截水墙。混凝土防渗墙、板桩和帷幕灌浆以及水平方向的防渗铺盖等；“下排”是指铅直方向的减压井和反滤式排水沟以及水平方向的反滤式盖重等。主要防渗措施有：（1）垂直防渗设施，包括：粘性土截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕等；（2）上游水平防渗铺盖；（3）下游排水设施，包括：水平排水层、排水沟、减压井、透水盖重等。（6分）20．为什么要进行地基处理？这是因为地基的性质对土石坝的构造和尺寸有很大影响。进行土石坝地基处理1.可控制渗流，使地基以至坝身不产生渗透变形，并把渗流流量控制在允许的范围内2.保证地基稳定不发生滑动3.控制沉降与不均匀沉降，以限制坝体裂缝的发生。21.土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物连接时应注意什么问题？土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的接触面都是防渗的薄弱部位，在连接时，必须妥善处理，使其结合紧密，避免产生集中渗流；保证坝体与河床及岸坡结合面的质量，不使其形成影响坝坡稳定的软弱层面；并不致因岸坡形状或坡度不当引起坝体不均匀沉降而产生裂缝。22．土石坝的检查和养护内容是什么？土石坝的检查工作包括四个方面：经常检查、定期检查、特别检查和安全鉴定。土石坝的养护主要包括以下几方面的内容：1.保持坝面完整。2.保持排水系统畅通3.合理控制水库水位4.加强安全管理5.观测仪器设备的养护。23．土石坝裂缝分哪几种？其特征和处理方法是什么？（1）1）按分布位置分①表面裂缝；②内部裂缝。2）按走向分类①横向裂缝；②纵向裂缝；③水平裂缝；④龟纹裂缝3）按裂缝成因分类①干缩裂缝；②变形裂缝；③滑坡裂缝；④冻融裂缝；⑤水力劈裂；⑥塑流裂缝；⑦振动裂缝（2）处理：处理前，首先要根据出现部位、征兆、异常，确定具体位置，再探明其大小、走向。常用方法：①开挖回填法；②灌浆法；③挖填灌浆法24．分析土石坝运用中渗漏原因及处理措施。渗漏原因：①坝体渗漏：设计考虑不周，施工质量较差，管理不善②坝基渗漏：地基处理不当，粘土铺盖尺寸不足，排水系统堵塞，空库运用，铺盖开裂③接触渗漏：坝基处理不彻底，防渗体与坝基结合不当，坝体与刚性建筑物结合不当。④绕坝渗漏：岸坡山体单薄，岸坡岩性差，岸坡存在孔洞，岸坡天然铺盖破坏。处理措施：要遵循“上截下排”原则，即在坝的上游坝体和坝基设防渗设施、阻截渗水，在坝的下游设排水导渗设备。一般采用上游截渗法、下游导渗法。25．土石坝滑坡的主要特征是什么？如何预防滑坡，并说明处理滑坡的措施。（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。26.为何土石坝稳定分析只进行局部稳定验算，而不进行整体稳定验算？土石坝失稳的原因有哪些？答案：土石坝的坝坡较缓，在外荷载及自重作用下，不会产生整体水平滑动。由于其坝体材料为散粒体，如果剖面尺寸不当或坝体、坝基材料的抗剪强度不足，在一些不利荷载组合下有可能发生坝体或坝体连同部分坝基一起局部滑动的现象，造成失稳。土石坝失稳的原因：土石坝产生滑坡的原因往往是由于坝体抗剪强度太小，坝坡偏陡，滑动土体的滑动力超过抗滑力，或由于坝基土的抗剪强度不足因而会连同坝体一起发生滑动。滑动力大小主要与坝坡的陡缓有关，坝坡越陡，滑动力越大。27.土石坝常见的滑动破坏型式有几种形式？各发生在什么土体中？对应的稳定计算方法有哪些？（10分）答案：1）曲线滑动面，当滑动面通过粘性土部位时，其形状通常为一顶部陡而底部渐缓的曲面，在稳定分析中多以圆弧代替。稳定分析方法为圆弧滑动发。（3分）2）折线滑动面，多发生在非粘性土的坝坡中。如薄心墙坝，斜墙坝中；当坝坡部分浸水，则常为近于折线的滑动面，折点一般在水面附近。稳定分析方法为折线滑动法。（3分）3）复式滑动面，厚心墙或由粘土及非粘性土构成的多种土质坝形成复合滑动面。当坝基内有软弱夹层时，因其抗剪强度低，滑动面不再往下深切，而是沿该夹层形成曲、直面组合的复合滑动面。稳定分析方法为复式滑动法。（4分）28.简述土石坝的组成及各组成部分的作用。（10分）答案：土石坝由坝身、防渗体、排水体和护坡等四部分组成。（2分）坝身主要用来保持坝体的稳定，坝壳料应具有比较高的强度。下游坝壳的水下部分以及上游坝壳的水位变动区则要求具有良好的排水性能。（2分）防渗体的作用控制坝内浸润线的位置，并保持稳定渗流，这部分的土体比坝壳其他部分更不透水。（2分）排水体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，并保护下游免遭冻胀破坏。（2分）上游护坡为了防止风浪淘刷、顺坡水流冲刷、冬季结冰和库区漂浮物对上游坡面的破坏，下游护坡为了避免雨水冲刷，保护下游尾水部位的坝坡免受风浪、冰层和水流的作用以及动物、冻胀干裂等因素的破坏。（2分）29.什么叫土石坝的渗透变形？防止渗透变形的工程措施有哪些？（10分）答案：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。（3分）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分）(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。（2分）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。（3分）30.简述土石坝的渗透变形的形式及防止措施？管涌：流土：接触冲刷：接触流土和接触管涌：常见的工程措施有：全面截阻渗流、延长渗径、设置排水设施、反滤层或排渗减压井等。 31、土石坝为什么要设置反滤层？设置反滤层应遵循什么原则？通常应在哪些部位设置反滤层？答：土石坝设置反滤层，其目的是为了提高抗渗破坏能力、防止各类渗透变形特别是防止管涌。在任何渗流流入排水设施处一般都要设置反滤层。设置反滤层要遵循的原则是：1.被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层；2.各层的颗粒不得发生移动；3.相邻两层间，较小的一层颗粒不得穿过较粗一层的孔隙；4.反滤层不能被堵塞，而且应该具有足够的透水性，以保证排水畅通；5.应保证耐久、稳定，其工作性能32.、土石坝筑坝土料的选择：一般土料原则上均可作为碾压式土石坝的筑坝材料，或经处理后用于坝的不同部位。但下列土料不宜采用：沼泽土、斑脱土、地表土及含有未完全分解有机质的土料。1、均质坝对土料的要求2、防渗体对土料的要求3、坝壳对土石料的要求（坝壳保持大坝稳定）4、排水、护坡对土石料的要求5、反滤料及过渡层土料6、关于风化料及特殊粘土料的采用.水闸1．水闸有哪些工作特点？答（1）稳定方向：水闸必须具有足够的重力，以维持自身的稳定。（2）渗流方向：应妥善进行防渗设计。（3）效能防冲方面：必须采取有效的效能防冲措施，以防止河道产生有害的冲刷。（4）沉降方面：采取必需的地基处理等措施，以减小过大的地基沉降和不均匀沉降。2．闸底板高程的确定对于大型水闸和小型水闸有何区别？为什么？答：闸底板应置于较为坚实的土层上并应尽量利用天然地基，在地基强度能够满足要求的条件下，底板高程定的高些闸室宽度大两岸联接建筑物相对较低，对于小型水闸，由于两岸联接建筑在整个工程所占比重较大，因而]适当降低板高程常常是有利的。3．底流消能在闸下产生的淹没水跃的淹没度为多少？能变大或变小吗？答：底流消能的作用是通过在闸下产生一定淹没度的水跃来保护水跃范围内的河床免遭冲刷，淹没度过小，水跃不稳定，表面旋滚前后摆动，淹没度过大，较高流速的水舌潜入底层，由于表面旋滚的剪切，掺混作用减弱，消能效果反而减小。4．海漫的作用是什么？对海漫有哪些要求？答：海曼的作用：以使水流均匀扩散，调整流速分布，保护河床不受冲刷。对海曼的要求：①表面有一定的粗糙度，以利进一步消除余能。②具有一定的透水性，以使渗水自由排除降低扬压力  ③具有一定的柔性，以适应下游河床可能的冲刷变形5．采取哪些工程措施可以防止闸下产生波状水跃及折冲水流？答：波状水跃的措施，对于平底板水闸可在消力池斜坡的顶部上游预留一段0.5~1.0m宽的平台，其上布置一道小槛，使水流越坎入池，使成底流式水跃，若水闸底板采用低实用土堰型。6．对于粘性土地基和砂性土地基地下轮廓的布置有何不同？答：对粘性土地基，布置轮廓线时，排水设施可前移到闸底板下，以降低板下的渗透压力，并有利于粘性土加速固结，以提前闸室稳定性，防渗常用水平铺盖而不用板桩。7．闸墩的墩顶高程如何确定？答：闸墩的上游部分的顶面高程应满足以下两个要求：①水闸挡水，不应低于水闸正常蓄水位加波浪计算高度与相应安全超高值之和。②泄洪时，不应低于设计或校核洪水位与相应安全超高值之和8．平面闸门与弧形闸门相比较各有何优缺点？答：优点：弧形与平面比较，主要优点是启门力小，可以封闭相当大面积的孔口，无影响水流态的门槽，闸敦厚度较薄，机架桥的高度较低，埋件小。  缺点：需要的闸墩较长，不能提出孔口以外进行检修维护，也不能在孔口之间互换，总水压力集中于支铰处，闸墩受力复杂。9．当采用混凝土铺盖时，应如何计算作用水闸上的上游水平水压力？并绘图表示。 答：止水片以上仍按静水压力计算，以下按梯形分布，d点取该点的扬压力值，止水片底面c点的水压力等于该点的浮托力加e点处的渗透压力，即认为c、e点间无渗透水头损失。10．水闸的抗滑稳定安全系数不满足要求时，应采用哪些措施？答：①将闸门位置移向低水位一侧，或将水闸底板向高水位一侧加长   ②适当加大结构尺寸   ③增加闸室地板的齿墙深度   ④增加铺盖长度或在不影响防渗安全的条件下将排水设施向水闸底板靠近   ⑤利用钢筋混凝土铺盖作为阻滑板，但闸室自身抗滑稳定系数应小于1.0，阻滑板应满足限裂要求。11．水闸联接建筑物的作用？翼墙的布置应注意哪些问题？答：作用：①挡住两侧填土，维持土坝及两岸的稳定②闸泄水或引水时，上游翼墙用于引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均匀扩散，减小冲刷。③保持两岸或土坝边坡不受出闸水流的冲刷。④控制通过闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土坝产生渗透变形。⑤在软弱地基上设独立岸墙时，可以减少地基沉降对闸身的影响。注意问题：①高程应分别高于上、下游最不利的运用水位。           ②翼墙分段长度应根据结构和地基条件确定，采15~20m。         ③在软弱地基或回填土上的翼墙分段长度可适当缩短。12.水闸地下轮廓线的布置原则是什么？砂性土地基和粘性土地基地下轮廓线的布置有何不同？（6分）防渗设计一般采用防渗与排水相结合的原则。即在高水位侧采用铺盖、板桩、齿墙等防渗设施，用以延长渗径减小渗透坡降和闸底板下的渗透压力；在低水位侧设置排水设施，如面层排水、排水孔或减压井与下游连通，使地基渗水尽快排出，对粘性土地基，布置轮廓线时，排水设施可前移到闸底板下，以降低板下的渗透压力，并有利于粘性土加速固结，以提前闸室稳定性，防渗常用水平铺盖而不用板桩。对于砂性土地基，当砂层很厚时，采用铺盖与板桩相结合的型式，排水设施布置在护坦上。必要时，铺盖前端再加设一道短板桩；当砂层较薄，下面有不透水层时，将板桩插入不透水层。13、水闸下游冲刷破坏的主要部位是哪些？如何进行处理？（6分）水闸下游冲刷破坏的主要部位是下游河床、下游岸坡。下游河床：设置消力池、消力槛、海漫、防冲槽等下游岸坡：①在消力池斜坡段顶部上游预留平台，上设小槛；②使上游引渠具有较长的直线段，并对称布置翼墙；③下游布置翼墙，并控制翼墙扩散角；④下游设置护坡；⑤制订合理的闸门开启程序。14、水闸的哪些部位需要分缝？缝的作用是什么？哪些缝内需设止水？答：水闸需要分缝的部位有：凡相临结构荷重相差悬殊或结构较长、面积较大的地方。缝的作用：防止因不均匀沉陷和温度变化产生裂缝。需设置止水的缝：凡具有防渗要求的缝内。15下游翼墙的扩散角应满足什么要求? 答：1）下游翼墙的扩散角应使出闸水流均匀扩散，不产生折冲水流；2）若扩散角过小，水流扩散不充分，导致水流的单宽流量大，对消能不利；若扩散角过大，易产生折冲水流，容易对下游造成冲刷。一般取扩散角不大于7～12°。16.水闸的构造组成有哪些？上游连接段→闸室段→下游连接段（引导水流平顺进入闸室）（调节水位和流量）（消能、防冲）⒈闸室：底板、闸墩、闸门、（胸墙）、工作桥、交通桥。⒉上游连接段：翼墙、铺盖、护底、上游防冲槽、上游护坡。⒊下游连接段：翼墙、护坦、海漫、下游防冲槽、下游护坡、下游排水（反滤、排水孔）。17.水闸的地基处理内容：预压加固，水闸修之前，在软地基表面上加荷对地基进行预压，待地基沉降稳定后，移去荷载。换土垫层，适于软弱粘性土，包括淤泥质土，当出现在基面附近较薄时，采取挖出，当较厚时将表层挖出，换沙砾土层。桩基法，沉井基础，振冲砂石桩，强夯法，爆炸法，高速旋喷法。18.水闸与两岸连接的建筑物有：上下游的翼墙、边墩和岸墙、刺墙。19.解释什么是阻力系数？试用改进的阻力系数法推导任一流段的水头损失为。（10分）答案：把渗流区段，渗流段长度（L）与透水层厚度（T）的比值，称为阻力系数（），值仅与渗流区的几何形状有关，它是渗流边界的函数。（4分）任一流段的水头损失可表示为：（1）（2分）根据水流的连续原理，各段的单宽流量相同，所以，各段的值相同，而总水头H应为各段水头损失的总和，因此，H=由该式可得：（2）（2分）将（2）式代入（1）式，可得（2分）20.水闸由哪些部件组成？各组成部分的作用有哪些？（8分）答案：水闸一般由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。（3分）闸室：是水闸的主体，起着控制水流和连接两岸的作用，包括闸门、闸墩、底板、工作桥、交通桥等几部分。（2分）上游连接段：作用是引导水流平稳地进入闸室，保护上游河床及岸坡免于冲刷，并有防渗作用，包括有上游防冲槽、铺盖、上游翼墙及两岸护坡等。（2分）下游连接段：主要作用是消能、防冲和安全排出经闸基及两岸的渗流，包括有：护坦、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及两岸护坡等。（2分）21.闸墩强度计算应计算哪几种情况？闸墩底部应力应如何计算？（8分）答案：验算闸墩强度时，应考虑以下两种情况： 1、运用情况：闸门关闭，闸墩承受的荷载有最大水头时的水压力、闸墩的自重及其上部结构与设备自重，属设计情况，计入地震荷载后为校核情况。（3分）2、检修情况：一孔检修，相邻孔过水，多属校核情况。闸墩承受侧向水压力、闸墩自重及上部结构荷重，交通桥上车辆刹车的制动力等。（2分）闸墩底部应力计算，可将闸墩视为固结在底板上的悬臂梁，按偏心受压公式计算。（2分）22.简述按照水闸底板与闸墩的连接方式可分为哪两种型式，各自有何作用。（10分）答案：两种底板型式有：整体式底板和分离式底板。（3分）整体式底板具有将结构自重和水压等荷载传给地基及防冲、防渗等作用，故底板较厚。（3分）分离式底板闸室上部结构的重量和水压力直接由闸墩传给地基，底板仅有防冲、防渗和稳定的要求，其厚度可根据自身稳定的要求确定。（3分）分离式底板一般适用于地基条件较好的砂土或岩石基础。由于底板较薄，所以工程量较整体式底板省。（1分）22.水闸的类型：⒈担负的任务（作用）分节制闸（拦河闸）：拦河兴建，调节水位，控制流量。进水闸（渠首闸）：在河、湖、水库的岸边兴建，常位于引水渠道首部，引取水流。排水闸（排涝闸、泄水闸、退水闸）：在江河沿岸兴建，作用是排水、防止洪水倒灌。分洪闸：在河道的一侧兴建，分泄洪水、削减洪峰洪、滞洪。挡潮闸：建于河流入海河口上游地段，防止海潮倒灌。冲沙闸：静水通航，动水冲沙，减少含沙量，防止淤积。排冰闸：在堤岸上建闸防止冬季冰凌堵塞。按闸室结构分（1）开敞式：闸室露天，又分为有胸墙；无胸墙两种形式涵洞式：闸室后部有洞身段，洞顶有填土覆盖。（有压、无压）3、按操作闸门的动力分（1）机械操作闸门的水闸（2）水力操作闸门的水闸23.选择水闸闸址应注意哪些问题？初步设计水闸孔口尺寸一般应考虑哪些因素？应尽量避开淤泥质土和粉、细砂地基，选取壤土、中砂和砾石地方。1.确定闸孔型式2.拟定闸底板高程（即堰顶高程）3.计算孔口尺寸及溢流前沿总宽4.泄流能力验算24、为什么对水闸作渗流分析？如何做好水闸的防渗设计和排水设计？渗流对建筑物的不利影响：降低了闸室的抗滑稳定性及两岸翼墙和边墩的侧向稳定性；引起地基的渗透变形，严重会使地基破坏；损失水量；使地基中的可溶物质加速溶解。处理措施：上游采用水平防渗或者垂直防渗，延长渗径以减小作用在底板上的渗透压力，降低闸基渗流的平均坡降；下游设置排水反虑设施，如排水孔，减压井等防止渗流出口变形。25.水闸的地基处理内容：预压加固，水闸修之前，在软地基表面上加荷对地基进行预压，待地基沉降稳定后，移去荷载。换土垫层，适于软弱粘性土，包括淤泥质土，当出现在基面附近较薄时，采取挖出，当较厚时将表层挖出，换沙砾土层。桩基法，沉井基础，振冲砂石桩，强夯法，爆炸法，高速旋喷法。26.水闸下游冲刷破坏的主要部位是哪些？如何进行处理？（6分）水闸下游冲刷破坏的主要部位是下游河床、下游岸坡。下游河床：设置消力池、消力槛、海漫、防冲槽等下游岸坡：①在消力池斜坡段顶部上游预留平台，上设小槛；②使上游引渠具有较长的直线段，并对称布置翼墙；③下游布置翼墙，并控制翼墙扩散角；④下游设置护坡；⑤制订合理的闸门开启程序。拱坝1.简述拱坝应力分析的拱冠梁法。（8分）答案： 拱坝应力分析的拱冠梁法是按中央悬臂梁（拱冠梁）与若干层水平拱在其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。（4分）一般是沿坝高选取5~7层水平拱圈，仅考虑承受径向荷载，并假定荷载沿拱圈均匀分布。（3分）这种方法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。（1分）2.温度荷载对拱坝的应力和坝肩岩体的稳定有何影响？（8分）答案：封拱后，拱坝形成整体，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。（4分）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。（4分）3.拱坝的工作原理与重力坝有何不同？（10分）答案：(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的静定结构。（4分）(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分）(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。4.拱坝坝身泄水的方式有哪些？说明各种方式的适用条件。答案：拱坝的坝身泄水方式主要有自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔等。自由跌落式：适用于基岩良好，单宽泄流量较小，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：适用于坝体较高的拱坝。5.拱坝的工作特点有哪些？（从结构、受力、稳定三方面说明）答案：(1)拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直或向上游凸出的曲线形；(2)坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平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；(3)坝体的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用，并不全靠坝体自重来维持。6.简述用拱冠梁法进行拱坝应力分析的基本原理。（8分）答案：拱坝应力分析的拱冠梁法是按中央悬臂梁（拱冠梁）与若干层水平拱在其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。（4分）一般是沿坝高选取5~7层水平拱圈，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。7.拱坝荷载组合：（一）基本组合：有以下几种情况：1、水库正常蓄水位及相应的尾水位和设计正常温降，自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力。2、水库死水位（或运行最低水位）及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升，自重，扬压力（或不计），泥沙压力，浪压力。特殊组合：分以下几种情况：1、校核洪水位及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升，自重，扬压力，泥沙压力，动水压力，浪压力。2、基本组合1+地震荷载。3、施工期的荷载组合，包括接缝未灌浆和分期灌浆两种情况。8.改善拱坝拱座稳定的措施：①加强地基处理，对不利的节理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，减小岩体的渗透压力。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有效。④改进拱圈设计，如采用三心拱、抛物线拱等形式，使拱端推力尽可能趋向正交于岸坡。⑤如拱端基岩承载能力较差，可局部扩大拱端或设置推力墩。9.结构特点平面上拱向上游三面固结于坝基空间整体结构（坝身无分缝）高次超静定　工作特点：双向传力拱——坝肩梁——坝基。推力结构，径向荷载下，拱内主要为压力，充分发挥材料抗压性能，与同高度重力坝相比，省工程量1/3-1/2、超载能力强 u高次超静定结构，当坝体某部位因超载局部开裂时，拱梁作用会自行调整，应力产生有利的重新分布or使裂缝终止。u试验表明，拱坝超载能力可达到设计荷载的5-11倍。抗震能力强u坝体薄、轻韧、富有弹性、整体性好，可借助坝基吸收地震能量。–见溪洛渡坝坝肩稳定性要求高上述诸多优点均以拱座肩稳定为前提条件缺点：温度荷载、地基位移均产生坝体应力，不可忽略对地形地质条件要求苛刻结构复杂，设计工作量大、施工技术要求高坝身泄流量大时可能会引起坝体振动，故多采用多种方式泄洪。10.1、按坝高分：高坝——H≥70m中高坝——H=30-70m低坝——H＜30m2、按厚高比分：TB/H＜0.2——薄拱坝TB/H=0.2—0.35——中厚拱坝TB/H＞0.35厚拱坝or重力拱坝3、按坝体曲率分：单曲拱坝——仅在平面上凸向上游，双曲拱坝——在平面、竖向均凸向上游4、按结构型式分周边固定拱坝、周边缝拱坝、有重力墩的拱坝、空腹拱坝、铰拱坝、预应力拱坝、拱上拱拱坝、上重下拱拱坝5、按水平拱圈形状分：单心圆弧拱双心、三心圆弧拱、多心复合圆弧拱变曲率的抛物线拱、椭圆拱等厚or变厚度拱11.拱坝对地形和地质条件要求：地形：河谷较窄，左右岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上下游收缩，坝端下游有足够的岩体支撑，保证坝体稳定。地质：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、没有大的断裂带。特点：在平面上呈凸向上游，借助拱的作用将水压力传给河谷两岸的基岩。在水压力作用下坝体的稳定利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈可充分利用筑坝材料的强度。河岸溢洪道1．河岸溢洪道如何进行位置的选择？应选择有利的地形条件，布置在垭口或岸边，尽量避免深挖而形成边坡。（1）应布置在稳定的地基上，并考虑岩层及地质构造的性状，充分注意地质条件的变化（2）溢洪道进出口的布置应使水流顺畅，不影响枢纽中其他建筑物的正常运行，进出口不宜距土石坝太近，以免冲刷坝体（3）从施工条件考虑，应便于出渣路线及堆渣场所的布置。2．溢流堰有几种形式？各有什么特点？1.溢流堰有四种形式：宽顶堰、实用堰、驼峰堰、折线形堰。2.①宽顶堰：结构简单，施工方便，流量系数较低，荷载小，对承载力较差的土基适应能力较强②实用堰：流量系数较宽顶堰大，溢流前缘较短，工程量相对较小，施工复杂。大中型水库，岸坡较陡时，多才用这种形式。③ 驼峰堰：复合圆弧的溢流低堰，流量系数可达0.42以上，设计与施工简便，对地基要求低，适用于软弱地基。④折线形堰：能够获得较长的溢流前缘。3．泄槽的水力特征是什么？泄槽的底坡常大于水流的临界坡。槽内水流处于急流状态，紊动剧烈，由急流产生的高速水流对边界条件的变化敏感。当边墙有转折时就会产生冲击波，并可能向下游移动；如槽壁不平整时，极易产生掺气、空蚀等问题。4．泄槽衬砌应满足什么要求？泄槽衬砌应满足：表面光滑平整，不至引起不利的负压和空蚀；分缝止水可靠，避免高速水流侵入底板以下，因脉动压力引起破坏；排水系统畅通，以减小作用于底板上的扬压力；材料能抵抗水流冲刷；在各种荷载作用下能保持稳定；适应温度变化和一定的抗冻融循环能力。5．如何选择河岸溢洪道的消能方式？河岸溢洪道一般采用挑流消能或底流消能。挑流消能一般适用于较好岩石地基的高中水头枢纽，挑坎结构形式一般有重力式、衬砌式。后者适用于坚硬完整岩基，在下游常做一段短护坦，以防止水流大时产生贴流而冲刷齿墙底脚。底流消能可适用于各种地基，不适用于有排漂和排凌要求的情况。在河岸溢洪道中一般适用于土基或破碎软弱的岩基上。6．正槽溢洪道的水力计算内容包括哪些内容？（1）计算进水渠内流速，求库水位与下泄流量关系曲线，校核泄流能力，求渠内水面曲线，确定进水渠边高（2）控制段：校核溢流堰过水能力（3）过渡段水力计算①渐变槽式过渡段②缩窄陡槽型过渡段泄槽水力计算：计算泄槽内水深和流速的沿程变化，进行水面线计算，以确定边墙高度，为边墙及衬砌的结构设计和下游消能计算提供依据。7．为什么要设置非常溢洪道？非常溢洪道有哪几种形式？在建筑物运行期间可能出现超过设计标准的洪水，由于这种洪水出现机会极少，泄流时间也不长，所以在枢纽中可以用结构简单的非常溢洪道来泄洪。非常溢洪道的形式有漫流式、自溃式、爆破引溃式。8.正槽溢洪道和侧槽溢洪道的主要不同之处在哪里？（6分）正槽溢洪道的泄槽轴线与溢流堰的轴线正交，过堰水流方向与泄槽轴线方向一致。侧槽溢洪道的泄槽轴线与溢流堰的轴线接近平行，过堰水流在侧槽内转900弯后顺泄槽而下。9．正槽溢洪道通常由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？。（6分）答：正槽溢洪道通常由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲措施及出水渠等部分组成。进水渠：将水库的水平顺地引向溢流堰。控制段：控制溢洪道泄流能力的关键部位。泄槽：将过堰洪水安全地泄向下游河道。消能防冲措施：消除多余能量。出水渠：溢洪道下泄水流经消能后，直接进入下游河床易造成伤害，应设置出水渠。10.岸边溢洪道分哪几种类型？各有哪些特点？3、 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？4、试述正槽溢洪道泄槽平面布置和纵剖面布置的原则和方法。水工隧洞 1．水工隧洞进口建筑物的形式有哪些？各适用于什么情况？答：竖井式：在隧洞进口附近岩体比较坚固完整。       塔式：岸坡岩石较差，覆盖层较薄，不宜修建靠岩进口建筑物       岸塔式：适于岸坡较陡，岩体比较坚固稳定的情况。斜坡式：适于较完整的岩坡。2．水工隧洞按用途如何分类？答：泄洪洞：配合溢洪道宣泄洪水，保证枢纽安全。       引水洞：引水发电，灌溉或洪水。排沙洞：排放水库泥沙，延长水库使用年限。       放空洞：在必要的情况下，放空水库，用于人防或检修大坝。导流洞：在水利枢纽的建设施工期用来施工导流。3．什么叫隧洞的内水压力？分别写出圆形隧洞所受的均匀内水压力强度和非均匀内水压力强度计算公式并指出公式中字母的含义并画出分布图形。答：内水压力——指作用在衬砌内壁上的水压力。   均匀：γ——水的重度，。H——高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头，m。     非均匀：——衬砌内径，m。θ——计算点半径与洞顶半径的夹角。4．水工隧洞衬砌的作用是什么？衬砌有哪些种类？答：作用：①防止围岩变形，保证围岩的稳定。         ②承受围岩压力，内水压力和其他荷载         ③防止渗漏。           ④保护围岩免受水流，空气，温度，干湿变化等冲蚀破坏作用。         ⑤平整围岩，减小表面粗糙，增大过流能力。类型：1）平整衬砌；2）单层衬砌；3）喷锚衬砌；4）组合式衬砌；5）预应力衬砌。5．有压隧洞内水压力如何计算？写出计算公式并指出其中字母的含义。 答：              ——均匀内水压力,。    ——非均匀内水压力。    ——水的重度,。       ——衬砌内半径,m。h——高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头,m。6．坝下涵管与水工隧洞相比较各有什么特点？ 答：坝下涵管属于深式泄水或放水建筑物，后者是地下建筑物。前者结构简单，施工方便，工期较短，造价也低。   后者断面小，施工场地狭乍，工序多，干扰大，工期一般较长。7．涵管管身的细部构造有哪些？各有什么作用？答：1）伸缩缝：为适应地基变形，管身伸缩及施工要求，防止管身在温度变化时产生横向裂缝。       2）管座：防止地基不均匀沉降而导致管身断裂       3）截水环：防止集中渗流，在外围设置，以改变水流方向，增加渗径，减小渗流。       4）涵衣：防止集中渗流。8．为什么说涵管上的土压力计算与施工方式有关？答：管身上土压力的大小主要与填土高度，填土性质等因素有关，另外，还与基础的形成以及管道的埋设方式有关。因此，土压力的计算与施工方式有关。9．什么是隧洞的空蚀破坏，如何避免？答：由于高速水流的作用和隧洞边界不平整而引起洞内产生负压，进而破坏隧洞，隧洞中产生空蚀现象，具有很大的破坏力，初期只是表层的轻度剥蚀，如处理不及时，继续发展，可能蚀穿洞壁，影响正常运用。措施：改善水流的边界条件，选用抗空蚀材料，控制闸门开度通气减蚀，掺气减蚀，加强施工质量控制。10.请简述在水工隧洞中平压管和通气孔的作用？平压管的作用：为了减小检修门的启门力而设置在遂洞上壁内，待检修工作结束后，在开启检修门之前，将水通过平压管放入两道门之间，使检修门两侧的水压平衡。通气孔的作用：①在工作闸门各级开度下承担补气任务，补气可以缓解门后负压，稳定流态，避免建筑物发生振动和空蚀破坏，同时可减小由于负压而引起作用在闸门上的下施力和附加水压力。②检修时，在下放检修闸门之后，放空洞内水流时给予补气。③排气。检修完成后，需向检修闸门和工作门之间充水补气。④对无压洞，是为适应高速水流水面自然掺气的需要。11．什么叫隧洞的内水压力？分别写出圆形隧洞所受的均匀内水压力强度和非均匀内水压力强度的计算公式与分布图形。答：内水压力——指作用在衬砌内壁上的水压力12.简述有压隧洞和无压隧洞断面型式和断面尺寸如何确定？（10分）答案：（1）洞身断面形式取决于水流流态、地质条件、施工条件及运行要求等。（2分）（2）无压隧洞的断面形式多采用圆拱直墙形段面；为了减小或消除作用在边墙上的侧向围岩压力，也可把边墙做成倾斜的；如围岩条件较差，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，也可采用圆形断面。（3分）（3）有压隧洞一般均采用圆形断面。（2分）（4）洞身断面尺寸应根据应用要求，泄流量、作用水头及纵剖面布置，通过水力计算确定。有时，还要进行水工模型试验验证。在确定隧洞断面尺寸时还应考虑到洞内施工和检查维修等方面的需要，圆形断面的内径不小于1.8米，非圆形断面不小于1.5*1.8米。有压洞断面除满足泄流能力外还应保证洞内水流在各种情况下均处于有压状态，为此还要求洞顶应有2m以上的压力余幅，一般出口断面都要缩小。（3分）无压洞泄流能力决定于进口有压段断面，对工作闸门后的无压段，为保证无压状态，在水面线以上应有一定净空，在对流速较高的无压洞还应考虑掺气水深，断面在掺气水深以上再留一定的净空。（3分） 13.围岩压力与弹性抗力有何不同？（10分）答案：隧洞的开挖破坏了岩体本来的平衡状态，从而引起围岩的应力重分布，并随之产生相应的变形。隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力称为山岩压力。（3分）在荷载的作用下，衬砌向外变形时受到围岩的抵抗，这种围岩抵抗衬砌变形的作用力，称为围岩的弹性抗力。（3分）围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，所以对衬砌的工作状态是有利的。（4分）14.水工隧洞进水口有几种形式？各有何特点？（10分）答案：进水口形式有：竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式。（2分）竖井式进水口结构比较简单，不受风浪和冰冻的影响，受地震影响也小，比较安全可靠。但是，竖井之前的隧洞段不便检修，竖井开挖也较困难。（2分）塔式进水口可在不同高程设置取水口，可以一直引取温度较高的清水，对灌溉十分有利。另外，不涉及岸边自然条件，明挖较少，只要库底有足够的承载力就可以建塔，应用普遍。但是，结构受风浪、冰、地震的影响大，稳定性相对较差，需要桥梁与库岸或大坝相接，运行管理交通不便。（2分）岸塔式进水口，稳定性较塔式好，施工、安装工作比较方便，不需桥梁与岸坡连接。但是，倾斜的岸坡需要较大的闸门，启门力较大，启闭机的容量较大闸门关闭不易靠自重下降。斜坡式进水口其特点同岸坡倾斜的岸塔式简述何谓水工隧洞？有何作用。（8分）答案：在水利枢纽中为满足防洪、发电等各项任务而设置的隧洞，称为水工隧洞。（4分）其作用有：配合溢洪道宣泄洪水；引水发电或为灌溉、供水和航运输水；排放水库泥沙；放空水库；施工期用来导流。（4分）15.水工隧洞荷载主要有哪些？如何取值计算衬砌的应力？正常运用情况：围岩压力+衬砌自重+设计洪水时的内、外水压力。施工、检修情况：围岩压力+衬砌自重+可能最大的外水压力。非常运用情况：围岩压力+衬砌自重+校核洪水时的内、外水压力。计算：围岩压力：垂直围岩压力；侧向围岩压力；底部上挤力。2、弹性抗力：当衬砌受力变形后，变形方向指向围岩，就产生弹性抗力。考虑弹性抗力的条件:(1)围岩没有不利的断层或裂隙;(2)围岩厚度大于洞中内水压力的0.4倍;(3)围岩厚度大于3倍洞径;(4)围岩与衬砌之间的间隙被完好填充,接触紧密.水荷载：内水压力和外水压力。16.水工隧洞的布置和线路选择应考虑哪些因素？ 选线原则：地质条件好，线路短，水流顺畅，与枢纽和其他建筑物互不影响，安全经济。因素：地质条件。隧洞应尽量布置在地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬、水文地质条件有利的地区；洞线与岩层、构造断裂面及主要软弱带应有较大的夹角；高地应力区的隧洞，从围岩稳定考虑，洞线应与最大水平地应力方向一致或尽量减小其夹角；要考虑隧洞漏水、岩体浸湿后失稳的可能性；要统筹考虑输水系统各建筑物及厂房的地质条件。地形条件。隧洞进出口处地形宜陡，进出口段应尽量垂直地形等高线，其洞顶围岩厚度宜不小于1倍开挖洞径，配以合理的施工程序和工程措施后可保证洞口安全；洞身的埋藏深度应满足洞顶以上围岩重量大于洞内静水压力的要求；拟利用围岩抗力时，围岩厚度不应小于3倍开挖洞径；要利用山谷等有利地形布置施工支洞。施工条件。长隧洞的施工条件极为重要，应能利用地形每隔一定距离开凿一条施工支洞（平洞、竖井或斜井），配以相应的道路和附属企业，以增加工作面，加快施工进度。有压隧洞要设0.3％～0.5％的纵坡，以利施工排水及放空隧洞。水力条件。洞线尽可能直，少转弯；必须转弯时弯曲半径一般大于5倍洞径，转角不宜大于60°，以使水流平顺，减小水头损失。2.进行多用途的隧洞布置时，如何解决其相互间的矛盾？   3.如何进行水工隧洞的总体布置？其线路如何选择？   4.水工隧洞的工作闸门和检修闸门各有何工作特点？   5.水工隧洞的消能措施有哪几种？各适用于什么情况？   6.隧洞的衬砌的类型有哪几种？如何选择衬砌形式 ?   7.作用在衬砌上的荷载有哪些？如何组合？   8.如何对隧洞衬砌进行强度校核？渠系建筑物1．渠系建筑物有哪些特点？1）数量多，分布广；2）单个建筑物工程量不大，但总体工程量大；3）同类建筑物的工作条件相似；4）布置上受地形影响较大，与群众的生产和生活关系密切。2．倒虹吸管的适用条件主要是什么？1）渠道跨越宽深河谷，修建渡槽，填方渠道或绕线方案困难或造价高时；2）渠道与原有渠、路相交，因高差较小不能修建渡槽、涵洞3）修建填方渠道影响原有河道泄流等。3．说明单级跌水有哪几部分组成？各自的作用是什么？单级跌水常由进口连接段、跌水口、消力池和出口连接段组成。作用：进口连接段：使渠水平顺进入跌水口，使泄水有良好的水利条件。跌水口：控制缺口，是设计跌水和陡坡的关键。消力池：使下泄水流形成水跃，以消减水流能量。出口连接段：改善水利条件，防止水流对下游冲刷。4．渡槽与填方渠道连接的方式有哪几种？有两种：1）斜坡式，他包含有刚性连接和柔性连接       2）挡土墙式5．根据跌差大小，跌水可分为哪几种类型？跌水口的作用是什么？根据跌差的大小，跌水可分为单级跌水和多级跌水两种形式。一般单级跌水的跌差小于3~5m。跌水口作用：控制缺口，用以设计跌水和陡坡。6．渠系建筑物的主要类型有哪些？其作用是什么？（1）控制建筑物：用以调节水位和分配流量。（2）交叉建筑物：使渠道与山谷、河流、道路相交所修。（3）落差建筑物：避免渠道落差过于集中。（4）泄水建筑物：保护渠道及建筑物的安全或进行维修，用于放空渠水（5）冲沙和沉沙建筑物：防止和减小淤积。（6）量水建筑物：用以计量输配水量。7．渠系建筑物的布置原则有哪些？ （1）其位置和形式，应根据渠系平面布置图，渠道纵横面图以及当地的具体条件，合理布局，使建筑物的位置和数量恰当，工程效益最大。（2）满足渠道输水、配水、泄水和量水的需要，保证其安全运行，提高灌溉效益和灌水质量，最大限度地满足作物需水要求。（3）尽量减少其数量，尽可能联合修建，形成枢纽，节约投资，便于管理。（4）应便利交通，便利生产，为提高劳动效率和繁荣农村经济创造条件。8．渠道设计的要求有哪些？在设计时如何考虑？设计要求：有足够的输水能力以满足灌区需要；有足够的水位，以满足自流灌溉的需要；渠道流速要满足不冲、不淤的要求；边坡稳定，不坍塌，不滑坡；渗透损失小，灌溉水利用系数高；适当满足综合利用要求；工程量小，总投资少；施工容易，管理方便。设计时根据灌溉水位要求确定渠道段面尺寸、形状、结构和空间位置，要遵循实用，安全和经济的原则。9．梁式渡槽的支承形式有哪几种？各有何优缺点？适用条件是什么？支承形式有槽墩式和排架式两种。槽墩一般为重力墩，有实体和空心墩两种形式，实体墩构造简单，施工方便，但其重力大，用料多，要求地基承载力大，空心墩节省材料，与槽架比，可节省钢材，自身重力小，刚度大，适用于修建较高的槽墩，一般用浆砌石或混凝土建造。槽架是钢筋混凝土排架结构，有单排架，双排架，A字形排架，组合式排架。单排架体积小，重量轻；双排架为空间框架结构；A字形排架稳定性能好，适应高度大，但施工较复杂，造价较高，组合式槽架适用于跨越河道主槽部分。10．试说明渡槽常用基础的种类及适用范围。（1）刚性基础：常用于重力式实体墩和空心墩基础，一般用浆砌石或混凝土建造。（2）整体板基础：钢筋混凝土梁板结构，其底面积大，可弹性变形，适应不均匀沉陷能力好，常用作排架基础。（3）钻孔桩（井柱）基础：适用于荷载大，承载能力低的基础。（4）沉井基础：也适用于荷载大，承载能力低的基础。11．桥梁与渡槽相比，在构造上、荷载上的主要区别是什么？渡槽主要是输送水流跨越渠道、河流、道路、山冲、谷口等的架空输水建筑物。由槽身、支撑结构、基础及进出口建筑物等部分组成，槽身置于支承结构上，槽身重及槽中水重通过支承结构传给基础，再传给地基。而桥梁是渠道穿越公路或生产道路时，为了便利交通和农业生产而修建的，且由桥面直接承受各种荷载。桥梁的荷载主要有：恒荷载、车辆荷载、其他荷在及外力；而渡槽无车辆荷载。12．桥面包括哪些部分？交通桥的桥面铺装层有何作用？桥面是直接承受各种荷载的部分，它主要包括行车道板，桥面铺装，人行道，栏杆，变形缝，排水设施等。交通桥桥面铺装层作用：防止车辆轮胎或履带对行车道板的直接损失，对车的集中荷载有扩扩散作用。设计要求：常用5~8cm的混凝土，沥青混凝土或用15~20cm厚的碎石层组成，要求与连接的道路路面尽量一致，以便于行车和养护。13．如何考虑作用在桥梁上的荷载及其组合？作用在桥梁上的荷载：①恒载：包括桥上部结构物自重及附属设备重，填土重及土压力等；②车辆荷载及其影响力：包括车辆荷载及其产生的冲击力，制动力以及土侧压力等；③其他荷载及外力：包括人群荷载、温度变化及混凝土收缩影响力、支座摩阻力、水的浮力、冰压力、漂浮物的撞击力以及施工荷载等。 荷载组合：①主要荷载组合：由恒荷载、车辆荷载、汽车荷载的冲击力、车辆荷载引起的土侧压力及人群荷载组成②附加荷载组合：由恒荷载和平板挂车或履带车荷载组成；由主要荷载组合中的一种或几种荷载与可能同时作用的一种或几种荷载和外力组成。14．若桥梁的计算荷载为汽－10级，其具体含义是什么？其验算荷载用什么？这是标准公路桥，汽-10级表示汽车型号，该车载重为100kN，计算时可用汽-10级，也可用汽车-10级的一辆车。其验算荷载及横向和车队纵向排列。15．等代荷载的作用是什么？桥梁设计时，等代荷载可以减少计算的工作量，它是一种假想，即在同号影响线范围内假象布满一均布荷载q,此q在某指定截面产生的弯矩或剪力值，与一行车辆荷载按最不利位置在桥上时对该截面产生的最大弯矩或最大剪力值相等。工程上常利用已计算编制的等代荷载来计算各级汽车车队产生的弯矩和剪力。16．倒虹吸管的作用是什么？比较渡槽与倒虹吸管的工作特点和适用条件。设置在河道上，在渠道与河流、山河、谷地、道路等相交处的压力输水建筑物。与渡槽相比，它造价低，施工方便，但水头损失较大，运行管理不如渡槽方便。适用条件：①渠道跨越宽深河谷，修建渡槽，填方渠道或绕线方案困难或造价高时；②渠道与原有渠、路相交，因高差较小不能修建渡槽，涵洞时；③修建填方渠道影响原有河道泄流等。17．倒虹吸管的布置形式有哪几种？各自的特点是什么？（1）竖井式：多用于压力水头较小穿越道路的倒虹吸，构造简单，管路短，水利条件差，施工容易，一般用于工程规模较小的倒虹吸管。（2）斜管式：多用于压力水头较小，穿越渠道，河流的情况，构造简单，施工方便，水利条件好。（3）曲线式：可现浇也可预制安装，管身常埋于地下，不易过深，适用于岸坡较缓情况。（4）桥式倒虹吸：当渠道通过较深的复式断面或榨深河谷时，为降低管道承受的压力水头，减小水头损失，缩短管身长度，便于施工，可在深槽部位建桥，管道铺设在桥面上或支承在桥墩等支承结构上。桥下应有足够的净空高度，以满足泄洪要求。18．如何考虑作用在倒虹吸管上的荷载及其组合？管身结构设计时，一般根据荷载大小分为若干段进行计算，50m以下压力水头的以10m高差为一级，50m以上以50m的高差为一级，对于中小型的，内水压力等荷载的变化范围不大时可不分段。埋在河槽部分的管道，可能出现如下荷载组合：①河道枯水时期管内正常输水，荷载有重力、土压力、内水压力及管内外温差等；②河道洪水期管内无水，作用荷载有管的重力、内水压力及管内外温度差等；③管内正常输水，管外无水也无填土，荷载有管的重力、内水压力及管内外温度差等。19．跌水与陡坡有何区别？跌水是指在落差建筑物中水流呈自由抛射状态跌落于下游消力池的。陡坡：水流受陡槽约束而仍沿槽身下泄的。20．跌水一般有几部分组成？各部分作用是什么？（1）进口连接段：使水平顺进入跌水口，使泄水有良好的水利条件。（2）跌水口：控制缺口，设计陡坡和跌水的关键。（3）跌水墙：支撑作用。（4）消力池：使下泄水流形成水跃，以消减水流能量。（5）出口连接段：改善水利条件，防止水流对下游冲刷。 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