2013年四川大学水利学院平台课考试总结

阐述锦屏一级水电站“三高一深”（高拱坝，高边坡，高地应力及深部裂隙）的特点及相关的关键技术问题。

答：高拱坝(H=305m)，高地应力（30～40MPa），高边坡（天然近千米，开挖400多米，深部裂缝。

坝踵开裂问题
温度场问题（混凝土浇注）
地下厂房洞室群围岩稳定性
⏹轴线方位
⏹洞室间距的优化
⏹洞室围岩的稳定性
⏹支护参数的优化
⏹高地温引发的施工问题（施工降温问题）
⏹高水压力（设计地质超前预报及涌、突水处理措施）
⏹高地应力及岩爆（最大主应力42.11MPa，涉及洞轴线选择及岩爆预测等问题）
高坝工程稳定分析理论主要有哪三类？其中在高拱坝地质力学模型试验中，有三种破坏试验途径，阐述三种破坏试验方法的基本原理。

理论：1.拱坝常规安全分析方法
2. 拱坝非线性有限元分析方法
3. 地质力学模型试验研究方法
超载法，强度储备法，综合法
超载法：
假定坝基坝肩岩体的力学参数不变，逐步增加上游荷载，直到基础破坏失稳，由此得到的安全系数叫超载安全系数（或超载安全度)。

K P＝P＇/ P
该方法的工程意义可以理解为超标洪水对工程稳定安全性的影响。

强度储备法：
考虑坝基坝肩岩体本身具有一定的强度储备能力，要求得它的强度储备能力有多大，在工程正常运行情况下，可以逐步降低岩体的设计力学参数使得基础破坏失稳，由此求得的安全系数叫强度储备系数(或强储安全。

KS＝τ/ τ＇
该方法的工程意义可以理解为工程长期运行中，由于库水浸泡或渗漏导致坝肩岩体强度降低，对工程稳定安全性的影响。

综合法：
它是上面两种方法的结合，它既考虑到工程上可能遇到的突发洪水，又考虑到工程长期运行中，岩体及软弱结构面参数逐步降低对稳定的影响，由此得到的安全系数叫综合稳定安全度，显然这种方法比较符合工程实际。

KC＝KP ×KS
山区河流水沙灾害分类及水沙灾害防治措施。

•山区河流水利水电工程泥沙问题可分为两类:
•其一:灾害性泥沙问题
•灾害性泥沙问题指泥沙的淤积、冲刷等导致水利水电工程短期或长期失效（或破坏）。

•其二:非灾害性泥沙问题
•指泥沙的淤积、冲刷等导致水利水电工程短期或长期效益减少。

防治措施：
针对特大山洪灾害主要成灾区——漫滩复式河道、大比降山区河流交汇区，开展了山区复式河道以及大比降山区交汇区山洪泥沙运动的复杂特性研究，并初步建立了特大山洪灾害防治新技术。

交汇区特大山洪泥沙灾害防治工程技术
基于交汇区水沙运动机理特性分析，为改变主支流量比及泥沙输移特性对交汇区的水流特性及冲淤演化的影响，以波罗水电站为例，提出了分水排沙洞和导沙坎相结合的工程技术和相应的设计计算方法，为解决交汇区泥沙淤堵、水位壅高等特大山洪泥沙灾害问题提供了有效的工程技术。

漫滩复式河道特大山洪泥沙灾害防治思路
山区溪沟复式特大山洪排洪沟＝主槽＋漫滩
主槽—排泄设计标准山洪、泥沙；超标洪水、特大山洪由主槽、漫滩共同宣泄
漫滩—排泄超标山洪，降低特大山洪泥沙淤堵主槽、洪水位陡涨而引发的特大山洪泥沙灾害风险
◆不同开孔拦砂坝分级拦挡
通过不同开孔的拦砂坝群对泥石流中的颗粒进行分级拦淤，当泥石流进入流通区后沿程“水石分离”，泥石流中固体物质的平均颗粒粒径减小，从而减小大块石的冲击力，实现控制泥石流危害的目的。

通过该方法还可以实现泥石流拦挡量在拦砂坝群内的均匀分配，从而充分发挥拦砂坝的拦蓄功能，将拦砂坝的减灾功能发挥到最大。

◆复式泥石流排导槽
复式泥石流排导槽＝主槽＋缓冲区
主槽——排泄设计标准下的泥石流体，按照规范山区城镇20年一遇；
缓冲区——排泄超设计标准(特大山洪)的泥石流体，可达到200年一遇
◆生态工程拦固支沟泥沙方法
在沟谷泥沙输移区种植增加沟床粗糙度的低矮灌丛，分段拦沙固沙；
在沟谷坡脚种植护岸防淘林，拦挡坡岸松散固体物质及防止流水淘蚀；
在拦沙坝上部泥沙淤积区种植乔灌结合的固沙林，增强土体抗冲能力。

◆生物网络篱护坡方法
坡面种植灌木生物网络篱，网络间种植草本植物，利用网络根系固结土体；
灌木带间设置排水槽，减少坡面水分下渗；
在滑坡体后缘设置排水沟, 在坡脚设置简易挡土墙稳定坡脚。

◆生物消能桩固坡方法
坡面种植截干乔木消能桩，坡体后缘挖排水沟避免降水入渗；坡脚处设有简易挡土墙稳定坡脚。

消能桩呈三角形错落设置，可减缓坡面土石滚动势能;
截干冠层，不仅减轻降雨对坡面的击溅侵蚀，还可减小强风作用下植物根系对土体的拨拉力。

简述大坝施工导流设计内容及其与施工总设计之间的主要关联。

内容：确定导流标准，划分时段，明确导流程序及施工分期；
选择导流方案、导流方式和导流建筑物，进行导流建筑物设计及施工安排；
导流控制性环节的时间安排及施工措施：
包括：截流、渡汛、拦洪、排冰、通航、过木、下闸封孔、供水、蓄水、发电等环节；
•施工导流重在解决施工全过程的水流控制问题，明确了施工分期及控制性环节(对施工方法、料场、设施、交通、进度、布置等均有相应要求)
试举一例说明高坝水力学模型试验结果与工程实际情况之间常出现明显差异。

由于高坝水力学模型试验存在一定的比尺效应，。

我国水工结构现行的两种主要设计准则是什么？各自有何特点？
◆单一安全系数法（K法）特点：适用于各种构件以至闸坝等各种水工结构。

有的还
考虑到构件的塑性破坏或按破损阶段设计。

K法考虑了荷载（或作用）和材料强度，
以至种种计算方法模式等的不定性，根据过去工程经验而规定的数值。

如： K=f∑V/∑H
K= (f∑V+CA)/∑H
K值是一个经验数值，涵概了各种不确定因素，有很多经验可资借鉴,故工程安全是有保证的。

分项系数极限状态设计法特点：以结构可靠度理论为基础、承认所有的设计参数均为随机量，通过分项系数考虑所有的不确定因素，如结构重要性、作用、材料性能、
设计状况、结构计算方法模式等五种不定性及变异性因素。

保证结构的安全、适用、
耐久。

高心墙土石坝各分区坝料的基本要求是什么？
一般坝料的基本要求
（1）级配良好——同时满足不均等系数Cu>5，曲率系数Cc=1~3。

反滤料可以不完全满足上述条件。

（2）材质良好——高土石坝坝料一般要求坚硬岩石（饱和抗压强度MPa），次堆石区允许中等硬度岩石15MPaMPa。

反滤料
（a）级配良好的天然砂卵石是良好的第一层（上下游）反滤料。

第二层一般为人工料。

作为第一层反滤层的天然砂卵石的含砂量应不少于30%。

（b）级配必须符合设计要求。

（c）材质必须用坚硬岩石（MPa）进行人工粉粹加工。

过渡料
（a）材质母岩必须是坚硬岩石。

（b）级配级配良好，最大粒径为堆石料最大粒径的0.6倍左右，细粒含量（d<0.1mm）
<5%。

堆石料
（a）材质心墙坝上游区应尽量使用坚硬岩，可以布放<30%的中等硬度岩石（15MPa<<30MPa），但布放区域和数量应慎重。

面板坝可使用稍多的中硬岩石。

下游区水位以下及以上数米须用坚硬岩，干燥区可使用中硬岩。

（b）级配级配良好，最大粒径（600、800、1000mm）应小于碾压层厚（虚铺厚度）的2/3，细粒含量<5%。

简述地下工程施工方法及主要施工机械设备选择的基本原则
1、地下工程施工方法选择的基本原则
(1) 保证施工安全
充分考虑工程区地质条件，有利于维护施工过程围岩稳定，保证施工安全。

(2) 加快施工进度
结合施工设备采供条件，有利于施工机械设备，特别是主要施工机械设备的功能和效率的充分发挥，加快施工进度，缩短施工的总工期。

(3) 结合工程施工实际
结合施工实践经验和施工技术水平，便于施工组织与管理，提高施工质量。

(4) 高效低耗
有利于减少施工干扰，降低施工成本消耗。

2、主要施工机械设备选择的基本原则
(1) 尽可能国产化
一是缩短到场时间，二是保修服务便捷，三是购置成本相对较低。

(2) 满足工程施工任务和施工强度要求
对施工总工期起控制作用的工程应选用性能和效率高的机械设备；而非控制性工程可选用小型机械设备。

(3) 便于施工组织管理
按空间层次结构分别配置，减少机械设备转运和施工干扰，便于施工组织管理和调用。

(4) 充分考虑施工条件
充分考虑地下空间的局限性和施工的位置约束性。

(5) 尽可能减少主机配置
型号尽可能统一，以尽可能以高零件储存减少主机配置。