水利施工部分计算题

1．大坝施工，用全段围堰、隧洞导流。图示围堰为Ⅲ级。设计导流流量为160m3/s，下游水位为129.25m。有隧洞泄流与水力关系查得，160 m3/s泄流量时上游水位为136.65m，此水位的波浪爬高为0.56m。下游波浪爬高0.15m，求上下游围堰的堰顶高程。

[解]：因采用波浪爬高，同时又是上下游围堰，所以考虑应是土石围堰；

查表得：Ⅲ级土石围堰的安全超高为0.7m。

上游围堰堰顶高程：HU=136.65+0.56+0.7=137.91m

下游围堰堰顶高程：HL=129.25+0.15+0.7=130.10m

2．混凝土重力坝施工，初期导流采用分段围堰法，第一期先围右岸河床，左岸河床泄流。设计洪水流量为13600 m3/s,，相应的过水深度为50m，过水断面平均宽度为180m,行进流速为0.18m/s,验算河床束窄后的流速能否满足通航要求。围堰属Ⅲ级，求纵向围堰近首、末段的高度。上、下游波浪高度分别为1.0m,0.6m。

[解]：平均流速v=13600/(180×50)=1.51<2m/s满足通航要求。

Ⅲ级混凝土围堰的安全超高为0.4m。流速系数取0.80.

进口处水位落差为1.512/(2g×0.80^2)-0.18^2/2g=0.18m

纵向围堰首端高度：5.0+0.18+0.4+1.0=51.58m

纵向围堰末段高度：50+0.4+0.6=51m

3．截流时抛掷10t重的混凝土四面体。在立堵与平堵时，各能抵抗多大的水流流速。

[解]：混凝土的容重取2.4t/m3。四面体的体积V为：10/2.4=4.17m3

设化引球体半径为r，则 4.17=4лr3/3

r=0.9985m

球体直径D=1.997m

立堵时，取K=1.05，=7.78m/s

平堵时，取K1=0.9，=6.67m/s

取K2=1.2，=8.89m/s

4．大坝施工的导流隧洞为3.5×3.5的城门洞形断面，封堵时隧洞断面重心上水头为45m。求混凝土塞的最小长度。

[解]：安全系数K取1.2,混凝土容重取2.4T/M3。

隧洞断面面积W=3.5×1.75+3.14×3.5^2/8=10.94m2

水头推力P=45×1000×9.81×10.94=4829463N

隧洞周长=3.5+2×1.75+3.14×3.5/2=12.5m

混凝土与岩石（或混凝土塞）的摩阻系数取0.60，

混凝土与岩石（或混凝土）的粘结力取10×10^4N/m2。

所以，混凝土塞的最小长度为

l==4.13m

土石坝工程

1．已知砂砾开挖强度为4966.25m3/d。用1 m3正铲挖土，10 t 自卸汽车运土。正铲挖装土的循环时间为26 s，土斗的充盈系数为1，土的松散影响系数为0.75。求所需挖掘机的台数。

[解]：正铲每分钟循环作业次数次

土斗的充盈系数取为KH=1，时间利用系数KB=0.85，联合作业延误系数Kt＝0.9，土料的松散影响系数K’P=0.75。故正铲的生产率为

P铲＝60×1×2.3×2.3×1×0.75×0.85×0.9＝79.18m3/h

每天按工作21h计，所需正铲台属为

，取3台

2．砂砾石的容重2.3 t/m3，松散影响系数为0.75。用1m3正铲开挖的循环时间为26 s。用10 t自卸汽车运土。运距1730 m，运行平均速度18km/h，卸土时间1min，求每台正铲徐配几辆汽车。

[解]：取土料充盈系数为1，则每辆斗装斗数，取5，

则装车时间为26×5/60=2.16min，已知卸车时间为1min，来往运输时间为

每台正铲需配汽车辆数，取7辆。

3．土坝施工，粘性土的上坝强度为4992m3/d。已知设计干容重为1.65 t/m3，料场土料干容重1.35 t/m3，土料松散干容重为1.28 t/m3。土料开挖损失系数为0.95，运输损失系数为0.98，求开挖与运输强度。

[解]：开挖强度＝6461.63m3/d

运输强度＝6474.25m3/d

4．粘性土上坝强度为4922 m3/d。用滚筒宽度为1.3 m的5 t羊足碾压实。铺土厚度0.3 m。碾压遍数16次。行速4.53 km/h。坝体设计干容重为1.65 t/m3，松铺土料湿容重1.42 t/m3，含水量18％。求所需羊足碾台数。

[解]：运输土料干容重t/m3。层压实厚度m。搭接宽度C取0.2m，时间利用系数取0.85，羊足碾的生产率为

＝58.24m3/h

每日工作21h，需羊足碾台数为台

混凝土坝工程

1．混凝土坝最高浇筑强度为4×104m3。混凝土的粗骨料为二级配，其中5～20mm占45％，20～40mm 占55％。天然骨料中5～20的含量为30％，20～40mm的含量为45％。求砂砾石的最高月开采量（每方混凝土用粗骨料量为1476kg）。

[解]：混凝土出机以后损失系统取1.5％，则

5～20 mm骨料的总需量q5～20＝（1＋1.5）×1476×45％×4×104＝26966520kg

20～40mm骨料的总需量q20～40＝（1+1.5）×1476×55％×4×104＝32959080kg

骨料生产损耗系数小石用0.09，中石用0.07。

按5～20mm骨料求开采总量Q5～20＝（1＋0.09）×26966520/30％＝97978356kg。

按20～40mm骨料求总采量Q20～40＝（1＋0.07）×32959080/45%=78369368kg。

故应开采97978356kg。

2．混凝土坝的高峰月浇筑强度为4×104m3/月。用进料容量为2.4m3的拌合机。进料时间为15s，拌合时间为150s，出料时间为15s，技术间歇时间为5s。求所需拌合机台数。

[解]：不均匀系数取1.5，月工作25d，每日工作20h，要求拌合设备小时生产能力为

出料系数取0.65，时间利用系数0.85，混凝土拌合机的生产率为