水工建筑物考点.doc

'水利枢纽：为了满足防洪要求，获得灌溉、发电、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，而不同类型水工建筑物组成的综合体，称为水利枢纽。水利工程：对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利的目的而修建的工程。如拦河坝，电站，污水处理，港口码头，航道整治等工程。水工建筑物：用来控制和调配江河湖海等水流而修建的建筑物。按工程承担的任务分为：防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、供排水工程、港航工程、环境水利工程、综合利用水利工程按工程对水的作用分为：蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化及污水处理工程水工建筑物的分类（主要是按对水的作用分类）：⑴挡水建筑物：坝、闸和堤防等⑵泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等⑶输水建筑物：输水洞、引水管、渠道、渡槽⑷取水建筑物：输水建筑物的首部建筑物：进水闸、泵站⑸专门建筑物：电厂、船闸、升船机、鱼道、筏道⑹整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤等。正槽溢洪道的组成：引流渠，控制段，泄槽，出口消能段，尾水渠。反滤层：一般由1到3层级配均匀，耐风化的砂、跞、卵石或者碎石构成，每层粒径随渗流的方向逐渐增大。其作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流溢出处遭受管涌、流土等渗透变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。扬压力：包括上浮力和渗流压力。上浮力是由坝体下游水深产生的浮托力，渗流压力是由于上下游水位作用下，水流通过岩基节理、裂隙而产生的向上的静水压力渡槽：是输送渠水跨越山冲、谷口、河流、渠道及交通道路等的交叉建筑物。流土：渗流作用下，粘土和均匀无粘性土被成块掀起浮动而流失的现象。常见于渗流在坝下游逸出。管涌：坝体和坝基的无粘性土体颗粒被渗流带走形成渗流通道的现象。内部管涌的颗粒移动只发生在坝体内部，外部管涌可将土粒带出坝外，管涌仅发生在无粘性土。地下轮廓线：不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线，即渗流的第一根流线，称为地下轮廓线正槽溢洪道：泄水轴线与溢流堰轴线正交，过堰水流方向与泄槽轴线方向一致的一种河岸溢洪道型式。侧槽溢洪道：泄槽轴线与溢流堰的轴线接近平行，即水流过堰后，在侧槽段的极短距离内转弯约90度，再经泄槽泄入下游。浸润线：土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流，渗流水面与坝剖面的交线则称浸润线。固结灌浆的目的：增强基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。固结灌浆的布置位置：①应力较大的坝踵和坝趾；②裂隙发育和破碎带范围内。帷幕灌浆的目的：降低坝底渗透压力,防止坝基产生管涌,减少坝基渗流量。帷幕灌浆的位置：坝轴线的上游面区域，自河床向河岸延伸。极限状态设计的类型有：⑴承载能力极限状态：当出现①刚体失去平衡,②材料强度不足而破坏,③结构失稳,④结构转变为机动体系,⑤结构体产生渗透失稳等现象时，表明结构已超过承载能力极限状态，已不安全。⑵正常使用极限状态：当出现①影响结构正常使用或外观变形,②不良振动,③局部损害等现象时，表明结构已超过正常使用极限状态，不能正常使用。重力坝极限状态设计包含①承载能力极限状态；②正常使用极限状态。其中承载能力极限状态需验算坝基面或深层抗滑稳定和坝趾抗压强度，正常使用极限状态需验算坝踵不出现拉应力。抗震设计内容：主要包含：①抗震计算；②抗震工程措施。重力坝地基处理的作用：①防渗；②提高岩基的强度和整体性。主要内容：①坝基的开挖和清理；②坝基的固结灌浆；③帷幕灌浆；④坝基排水；⑤断层、软弱夹层、溶洞等不良地质的处理。重力坝的工作特点：①主要依靠坝体自重产生的抗滑力满足稳定要求；②依靠坝体自重产生的压应力来抵消水压力产生的拉应力。重力坝的优点：①结构作用明确，设计方法简便，安全可靠②对地形、地质条件适应性强③枢纽泄洪问题容易解决④便于施工导流⑤施工方便。其缺点①坝体剖面尺寸打、材料用量大②坝体应力较低，材料强度不能充分发挥③坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大④坝体体积大，温度应力和收缩应力需要严格控制重力坝的设计内容：主要包括①剖面设计②稳定分析③应力分析④构造设计⑤地基处理⑥泄洪设计⑦监测设计。重力坝温度控制标准包括基础容许温差、上下层容许温差、内外容许温差。温度控制的措施主要有：①降低砼的入仓温度Tj②降低砼的水热化温升Tr③加强砼表面的养护和保护溢流重力坝应满足的泄洪要求：①足够的孔口尺寸,良好的孔形,较高的流量系数；②水流平顺,不产生负压和振动,避免发生空蚀；③保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷；④下泄水流不产生折冲水流等,不影响其他建筑正常运行；⑤有灵活控制下泄水流的设备。重力坝分缝：按缝的作用分为沉降缝、温度缝及工作缝。按位置分有横缝、纵缝、水平施工缝，横缝是永久缝，设止水。土石坝的工作特点是什么？答：土石坝是土坝与堆石坝的总称。土石坝历史悠久，在国内外广泛采用。其优点是：①就地取材；②结构简单，便于维修和加高、扩建；③对地质条件要求较低，能适应地基变形；④施工技术较简单，工序少，便于组织机械化快速施工；⑤有较丰富的修建经验。其主要缺点在于：①坝身不能溢流，需另设溢洪道；②施工导流不如混凝土坝方便；③粘性土料的填筑受气候条件的影响大等。坝体排水的型式有哪些？答：1）棱体排水2）贴坡排水3）坝内排水4）综合排水。⑴棱体排水(滤水坝址)：设置在坝趾的堆石棱体。优点是可降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护坝脚不受淘刷，增加坝体稳定；缺点是石料用量大，费用高，与坝体施工有干扰，检修困难。 ⑵贴坡排水(表面排水)：堆石或砌石直接铺放在下游坝坡表面。优点是结构简单，用料少，施工方便，易于检修；缺点是不能降低浸润线，易冰冻而失效。常用于下游无水的中小型均质坝和浸润线较低的中坝。⑶坝内排水：排水体设置在坝体内部。又分褥垫排水、网状排水、竖直排水体和水平排水层。优点是下游无水时可降低浸润线，加速软基固结；缺点是不均匀沉陷适用性差，易断裂，难以检修。⑷综合式排水：由棱体排水、贴坡排水、坝内排水等两种或两种以上的排水措施组合而成。具有以上各项排水的优点。闸顶高程通常指：闸室胸墙或闸门挡水线上游闸墩和闸墙的顶部高程。土石坝剖面设计有：坝顶高程、坝顶构造、坝坡、护坡设计，坝体防渗体设施设计，坝体排水设施设计、反滤层和过渡层设计。土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。我国《碾压式土石坝设计规范》（SDJ218-84）规定：高度在30m以下的为低坝，高度在30～70m之间的为中坝，超过70m的为高坝。水闸的分类：⑴按承担的任务分：主要分为节制、进水、分洪、排水、挡潮、冲沙闸6种。①节制闸：拦河或建在渠首，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需要调节放水流量。②进水闸：建在河道、水库或湖泊岸边，用来控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要，又称取水闸或渠首闸。③分洪闸：建于河道一侧，用来将超过现有安全的洪水量泄入分洪区或分洪道。④排水闸：建于江河沿岸，用于排除内河或低洼地区的渍水。具有双向挡水的作用，可引、挡外河水，也可排、挡内河水。⑤挡潮闸：建于入海河口，涨潮关闭以防海水倒灌；退潮开启泄水。具有双向挡水的特点。⑥冲沙闸：建在进水闸一侧、拦河闸并排等，用于排除闸前或坝前淤积的泥沙，延长水库等的使用寿命。⑵按结构形式分：开敞式、胸墙式、涵洞式等①开敞式水闸：对有泄洪、过木、排冰或其他漂浮物要求的水闸，如节制闸、分洪闸等大多采用。②胸墙式水闸：一般用于上游水位变幅较大、水闸净宽又为低水位过闸流量所控制、在高水位时仍需用闸门控制流量的水闸，如进水闸、排水闸、挡潮闸等多用该形式。③涵洞式水闸：多用于穿堤取水或排水。⑶按过流量大小分：大型(Q>1000m3/s)、中型(Q=100～1000m3/s)、小型(Q<100m3/s)。浸润线：土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流，渗流水面与坝剖面的交线则称浸润线。底板的类型：⑴按过闸形式分：水平底板和低实用堰底板⑵按与闸墩的连接形式分：整体式底板和分离式底板⑶按结构形式分：实体底板和箱式底板。重力坝常用消能方式、使用条件、特点：1、底流式消能；适用于下游尾水低、变幅大、地质条件差的河道，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。拱坝与重力坝相比的工作特点：1、拱坝是一种推理结构，在外荷载的作用下，拱圈截面上主要承受轴向压力，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；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。渗流分析的主要内容：⑴确定浸润线的位置；⑵确定渗流的主要参数，流速和比降；⑶确定渗流流量。分析的目的：⑴依据渗流力确定稳定的坝体型式和尺寸；⑵作为坝体防渗布置和土料布置的依据；⑶确定渗流量以估计水流损失和确定排水系统的容量。水闸的组成部分：水闸由闸室、上游连接段、下游连接段3部分组成。其中闸室为水闸的主体，含闸门、闸墩、边墩(岸墙)、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等，闸门挡水及控流、闸墩分隔闸孔等、底板是基础并防渗、工作桥用于安装启闭机，交通桥用于过闸交通。上游连接段含两岸翼墙、两岸护坡、河床部分的铺盖及防冲墙、护底等，目的在于导流、防冲、防渗、护稳等。下游连接段含护坦、海漫、防冲槽、两岸翼墙、两岸护坡等，目的在于消能、导流、调流、减速、防冲等。用结构力学方法计算拱坝应力时，有哪些基本假定答：（1）.坝体和岩基都是均匀、各向同性的弹性体。（2）.忽略库岸、库底在苦水压力作用下的变形影响。（3）.拱的法向截面在变形后仍保持平面。（4）.用付格特（F.Vogt）公式计算地基变形。拱坝坝身泄水方式及适用条件：1、自由跌落式，适用于基岩良好，单宽流量较小，坝体较薄的双曲拱坝或小型拱坝；2、鼻坎挑流式，适用于坝体较高，单宽流量较大的情况；3、滑雪道式，适用于流量大、坝体较薄的拱坝枢纽中。4、坝身泄水孔，适用于坝体较高的拱坝。土石坝的组成部分及功用：土石坝由坝身、防渗体、排水体、护坡等组成。坝身主要用来保持坝体的稳定，坝壳材料应具有较高的强度，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。防渗体的作用是控制坝内浸润线的位置，并保持稳定的渗流，这部分的土体比坝壳其他部分更不透水。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，以增加坝的稳定，并保护下游免遭冻胀破坏。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，保护下游尾水部分的坝坡免受风浪、冰层和水流的作用以及动物、冻胀干裂等因素的破坏。'