水工建筑物期末试题简答归纳

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主要是按对水的作用分类。

主要分为：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。

水利枢纽分等的依据：规模、效益、重要性；共分五等。

水工建筑物分级的依据：工程等别、作用、重要性；共分五级。

水工建筑物承受的主要荷载有哪些？主要荷在载有自重、水压力（包含静水压力、动水压力、水重等）、波浪压力、泥沙压力、扬压力等。

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。

基本剖面：三角形。

材料：混凝土和浆砌石。

简述重力坝的优缺点。

优点：①安全可靠；②对地形、地质条件的适应性强；③枢纽泄洪问题容易解决；④便于施工导流；⑤施工方便；⑥结构作用明确。

缺点：①耗材多；②材料强度未充分发挥；③坝底扬压力大；④施工温度控制严格。

重力坝的设计内容包括哪几个部分？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。

重力坝失稳破坏的机理：坝踵胶结面出现微裂松弛区→坝址胶结面出现局部剪切屈服→屈服范围向上游延伸→形成整体滑动失稳。

提高坝体抗滑稳定的工程措施主要有：①利用水重：将上游面做成倾斜以利用水重。

②利用有利的开挖轮廓线③设置齿墙：齿墙阻断软弱面，改变滑动面位置，增加抗滑力④抽水措施：抽去坝底渗透水，减少浮托力。

⑤加固地基：帷幕灌浆以减少坝基渗透能力，固结灌浆以增加坝基强度和整体性，断层处理以减少坝基软弱结构面。

⑥横缝灌浆：将局部或全部横缝灌浆，增加坝体的整体稳定性。

⑦预加应力措施重力坝应力分析的方法主要有：⑴模型试验法；⑵材料力学法；⑶弹性理论的解析法；⑷弹性理论的差分法；⑸弹性理论的有限元法。

边缘最小主应力为坝面，最大主应力为垂直于坝面的剖面。

因最大最小应力均出现在坝面，所以需首先校核边缘应力。

除主要荷载以外，对坝体应力的影响还有如下影响：⑴地基变形模量对坝体应力的影响⑵坝体混凝土分区对坝体应力的影响⑶纵缝对坝体应力的影响⑷分期施工对坝体应力的影响⑸温度变化及施工过程对坝体应力的影响坝体温度变化主要有温度上升期、降温期和稳定期三个阶段。

重力坝最小剖面确定：根据自重、上游静水压力(库水位与坝顶平,通常是校核洪水位)和扬压力三项主荷载作用下，满足稳定和强度要求的工程量最小的三角形。

常用剖面形态：①上游面铅直；②上游面上直下斜；③上游面斜向上游。

坝顶高程取设计洪水位＋相应坝顶超高与校核洪水位＋相应坝顶超高中的最大者，其中安全超高包括波高、波浪中心线距静水面高度和安全加高三部分。

溢流重力坝的基本要求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。

简述溢流重力坝的工作特点和类型。

将规划库容不能容纳的洪水经由坝顶泄向下游，以满足防洪和大坝安全要求。

开敞溢流式大孔口溢流式影响因素主要有①洪水设计标准；②下游防洪要求；③库水位壅高限制；④洪水预报的准确度；⑤泄水方式；⑥地形、地质条件。

孔口形式类型：①开敞溢流式；②大孔口溢流式开敞溢流式的特点：①坝体不设胸墙，出流常为堰流；②孔口埋深浅，闸门水压力较小，孔口尺寸可以较大，泄流量较大，超泄能力强；③可排泄冰凌和其他漂浮物；④闸门于坝顶，易检修；⑤应用较广泛。

大孔口溢流式的特点：①坝体上部设胸墙，出流常为孔口出流，但当水位低于胸墙时为堰流；②堰顶较低，需设工作闸门和检修闸门；③超泄能力常比开敞溢流式小。

孔口尺寸设计应考虑的主要因素：①泄洪要求：泄流单宽流量是关键因素；②闸门和起闭机械：闸门承载能力和起闭能力等；③枢纽布置：枢纽中其他建筑的布置是否宽松；④下游水流、地质条件：下游水的深度、岩石硬度等；⑤下游消能工的性能：消能工消能效果等。

消能工的原理：通过水跃等局部水力现象，将水流动能转换为热能。

能量转换的途径：①水流内部的紊动、掺混、剪切和旋滚等；②水股的扩散及水股间的碰撞；③水流与固体间的剧烈摩擦和撞击；④水流与气体间的摩擦和掺混。

泄水重力坝消能工的主要形式：①底流消能；②挑流消能；③面流消能；④消力戽消能。

底流消能的原理：①通过水跃将急流转变为缓流而消能；②主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能。

挑流消能的原理：利用泄流建筑物出口处设置的挑流鼻坎，将急流挑向空中，再落入离建筑物较远的下游河道。

主要靠急流沿固体边界摩擦而耗能，射流在空中与空气摩擦、掺气和扩散等耗能，射流落入尾水中淹没紊动扩散耗能。

面流消能的原理：利用鼻坎将急流挑至水面，在主流下面形成旋滚而消能。

消力戽消能的原理：急流进入潜在水下的戽内发生旋滚，经大量消能后由鼻坎挑向下游水面。

底流消能的特点：①通过水跃将急流转变为缓流而消能；②主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能；③流态稳定，消能效果好；④对地质和尾水条件要求低，适应性强；⑤产生的雾化小；⑥方量大，投资高。

底流消能与下游水流有①临界水跃；②远驱水跃；③淹没水跃等三种衔接形式。

形成消力池的主要措施：①护坦尾修筑消力坎；②降低护坦高程；③降低护坦和修筑消力坎。

护坦的主要作用是防护河床免受高速水流的冲刷，稳定校核内容是满足抗浮稳定要求。

挑流消能工的主要设计内容有：鼻坎形式、鼻坎高程、反弧半径、反弧挑角、挑距、冲刷坑深度坝身泄水孔的作用：①预泄库水，增强调蓄能力；②放空检修；③排沙减淤；④调节下泄流量以满足通航、灌溉需要；⑤施工导流。

坝身泄水孔的特点：①孔口全部淹没，随时可放水；②孔内流速高，易发生负压、空蚀、振动等；③检修困难；④闸门承压大，启闭力较大；⑤门体结构、止水、启闭设备复杂，造价高。

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。

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。

坝基排水主要措施：于帷幕稍下游设置排水孔幕。

目的在于进一步降低扬压力。

软弱夹层的影响：软弱夹层较薄，遇水易泥化、软化，使坝基抗剪强度降低，影响坝体抗滑稳定性。

处理方法：①对于浅埋夹层采用明挖换基，即挖去夹层回填砼的方法；②对于埋深较浅的深埋夹层可采用坝踵做砼深齿墙以切断夹层的方法；③对于埋深较深的深埋夹层可采用于夹层做砼塞、坝趾后设深齿墙、坝趾下游岩体埋设预应力锚索等措施。

分缝有以下类型：⑴横缝，含永久性横缝和临时性横缝。

分横缝的目的：横缝将坝体分成若干独立工作的坝段，可减少温度应力、适应地基不均匀变形和满足施工要求。

⑵纵缝，含铅直纵缝、斜缝和错缝。

设纵缝的目的：适应砼的浇筑能力；减少施工期的温度应力。

⑶水平施工缝。

水平施工缝的目的：适应砼的浇筑能力；减少施工期的温度应力为了满足灌浆、排水、观测、检查、交通等要求，需在坝体内布置各种不同作用的廊道，且相互连通，形成廊道系统。

土石坝：土石坝是指由土、石料等当地材料经碾压建成的大坝。

土石坝广泛应用的原因：①可以就地、就近取材，大量节约三材和材料运输费；②能适应各种地形、地质及气候条件；③可充分利用大容量、多功能、高效率施工机械；④计算方法、试验手段的发展为土石坝设计提供了安全保障；⑤高边坡、地下工程及溢流防冲等配套设施的发展解决了土石坝的难题。

基本要求：⑴具有足够的断面维持坝坡的稳定⑵设置良好的防渗和排水设施以控制渗流⑶选择与现场适应的良好土石种类及配置和坝型结构⑷泄洪建筑物具有足够的泄洪能力⑸采取使大坝运用可靠和耐久的构造措施主要按坝高、施工方法、土料配置和防渗材料三种方式分类：㈠按坝高分⑴低坝：坝高<30m；⑵中坝：坝高=30～70m；⑶高坝：坝高>70m。

㈡按施工方法分⑴碾压式土石坝；⑵冲填式土石坝；⑶水中填土坝；⑷定向爆破堆石坝㈢按土料配置和防渗体材料分，将碾压土石坝分为⑴均质坝：稳定和防渗均采用一种土料⑵土质心墙坝：由不透水土料中央防渗体和透水土料坝壳组成⑶土质斜墙坝：由不透水土料防渗体和下游透水土料支撑体组成⑷多种土质坝：由多种土料组成⑸人工材料心墙坝：以沥青砼、砼等为心墙的坝⑹人工材料面板坝：由沥青砼、砼、塑料薄膜等为防渗面板的土石坝渗流分析的主要内容：⑴确定浸润线的位置；⑵计算渗流流速和比降；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。

渗流主要有以下特性：①均为无压流，有浸润线存在；②大多为稳定渗流，偶有非稳定渗流；③土质坝体渗透通常遵循达西定律；砾石、卵石有一定偏差；④均质土坝渗透系数各向同性，非均质坝需考虑各向异性；⑤宽谷河段土石坝渗流场接近二维，峡谷河段则为三维渗流场；渗透变形主要有四类：①管涌：坝体和坝基的土体颗粒被渗流带走的现象。

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。

②流土：渗流作用下，粘土和均匀无粘性土被浮动的现象。

常见于渗流在坝下游逸出。

③接触冲刷：在粗、细土粒交界面上，细颗粒被渗流冲动的现象。

④剥离：粘性土与粗粒土接触面上，渗流使粗颗粒脱离整体结构的现象。

多发生在粘性土与反滤层的交界面上。

渗透变形的危害主要表现为：导致坝体沉降、坝坡塌陷或形成集中的渗流通道等，危及大坝安全。

透变形防护的措施①防渗结构：控制渗流，减小逸出坡降和渗流量，为第一道防线；②过渡区：实现防渗体与坝壳体可靠连接，防止刚度突变和渗流变形；③反滤层：实现坝体、坝基与排水的良好连接,滤土排水,防止管涌和流土；④排水孔：进一步降低地下水位，减小渗流力，排水为第二道防线。

管涌的防护标准：取决于颗粒组成和渗流坡降流土的防护标准：取决于粗、细层的粒径组合稳定分析的计算工况①施工期；②稳定渗流期；③库水位降落期；分析方法有瑞典圆弧法和简化的毕肖普法两种。