水工建筑物必考知识点精华版

1、溢流重力坝：既要满足稳定和强度要求，又要满足水利条件要求。

孔口尺寸，溢流堰形态，以及效能方式溢流坝的溢流面组成部分，各部分的形态的确定为满足泄水的要求，其实用剖面是将坝体下游斜面修改成溢流面溢流坝面由顶部曲线段、中间直线段、下游反弧段组成顶部曲线段的形状对泄流能力和流态有很大的影响。

对于坝顶溢流式孔口，工程中常采用WES 曲线下部反射弧要求沿程压力分布均匀，不产生负压和不致引起有害的脉动，通常采用圆弧曲线，反射半径R=（6~10）h ，h 为校核洪水位闸门全开时反弧处的水深。

中间直线段与顶部曲线段和下部反弧段相切，其坡度由重力坝基本剖面决定溢流坝实用剖面是将溢流面曲线与坝体基本剖面拟合修改而成。

2、重力坝抗滑稳定分析抗剪强度公式：()∑∑-=P U W f K s∑W --作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和∑P --作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数和U ——作用在滑动面上的扬压力；（1分）f ——滑动面上的抗剪摩擦系数；（1分）K----按抗剪强度公式计算的抗滑稳定安全系数抗剪断公式：()∑∑'+-'=P AC U W f K s ''s K ——抗滑稳定安全系数；（1分）∑W ——滑动面以上的总铅直力；（1分） ∑P ——滑动面以上的总水平力；（1分） U ——作用在滑动面上的扬压力；（1分）f '——抗剪断摩擦系数；（1分）c'——抗剪断凝聚力。

（1分）提高抗滑稳定性的工程措施：将坝的迎水面做成倾斜或折坡行，利用坝面上的水重来增加坝体的抗滑稳定；将坝基面开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力提高稳定性；利用地形地质特点，在坝踵或坝趾设置深入基岩的齿墙，用以增加抗力提高稳定性；采用有效的防渗排水或抽水措施，降低扬压力；利用预加应力提高抗滑稳定性3、拱效应：心墙坝由于心墙设在坝体中部，施工时就要求心墙与坝体大体同步上升，因而两者相互干扰大，影响施工进度。

又由于心墙料与坝壳料的固结速度不同，心墙内易产生拱效应而形成裂缝。

斜墙的抗震性能和适应不均匀沉陷的能力不如心墙4、经济中心角：中心角愈大，拱圈厚度愈小，说明中心角愈大，材料强度可得到充分利用，对应力有利；反之，拱圈中心角减小，半径愈大，拱作用减弱，要求加大拱圈厚度。

加大中心角使拱圈弧长增加，在一定程度上会抵消一部分由减小拱厚所节省的工程量。

从经济和应力角度考虑，采用较大中心角有利但拱端轴力方向将向顺岩坡等高线方向偏转，对坝肩稳定不利。

A p pl Tϕσsin )2/(2-= ，2A ϕ=133.24，此此为经济中心角。

4、单曲拱坝：只在水平截面上呈拱形，而悬臂梁断面不弯曲或曲率很小的拱坝称其为单曲拱坝。

在接近矩形或较宽的梯形断面河谷，由于河谷宽度从上到下相差不大，各高程拱圈中心角都比较接近。

双曲拱坝：在水平和铅直截面内都呈拱形。

在V形河谷或其他上宽下窄的河谷中，水平拱圈的半径从上到下逐渐减小。

使各层拱圈中心角大致相等，并在铅直向设计成一定曲率，形成变半径等中心角双曲拱坝。

5、水工隧洞的进口形式有哪些？各自的优缺点和适用场合如何？深孔进口有竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式、组合式等竖井式进口适用于河岸岩石坚固、竖井开挖不致坍塌的情况。

优点是结构简单，不受水库风浪和结冰的影响，抗震及稳定性好，当地形地质条件适宜时造价也不高，缺点是竖井前的一段隧洞检修不便塔式进口，进口处岸坡覆盖层较厚或岩石破碎。

封闭式塔可在任何水库水位下检修闸门，还可在不同高程设进水口以适应库水位变化，运行可靠但造价较贵。

框架式塔结构较轻，造价较省，但只有在低水位时才能检修。

塔身受风浪、结冰、地震的影响较大，稳定性相对较差岸塔式进口，进口处岩石坚固，可开挖成近于直立的陡坡时适用此种形式。

其优点是稳定性较塔式好，造价也较经济斜坡式进口，优点是结构简单，施工方便，稳定性好，造价也低；缺点是斜坡过缓则闸门面积要加大，关门不易靠自重下降，可能要另加关门力。

一般用于中小型工程或进口只设检修闸门。

6、不同地基上的水闸，地下轮廓线的布置有什么不同? 为什么?答案：(1).粘性土闸基地下轮廓线的布置：主要考虑如何降低闸底渗透压力，以提高闸室的稳定性。

为此，在闸室上游设施水平防渗，而将排水设施布置在闸底板下游段或消力池底板下。

一般不用板桩，以免破坏天然土的结构，造成集中渗流。

（3分） (2)．砂性土闸基地下轮廓线的布置：以防止渗透变形和减小渗漏为主。

对砂层很厚的地基，如为粗砂或砂砾，可采用铺盖与悬挂式板桩相结合，而将排水设施布置在消力池下面；如为细砂，可在铺盖上游端增设短板桩，以增加渗径，减小渗透坡降。

当砂层较薄，且下面有不透水层时，最好采用齿墙或板桩切断砂层，并在消力池下设排水。

对于粉砂地基，为了防止液化，大多采用封闭式布置，将闸基四周用板桩封闭起来。

（4分）(3).特殊地基的地下轮廓线布置：当弱透水地基内有承压水或透水层时，为了消减承压水对闸室稳定的不利影响，可在消力池底面设置深入该承压水或透水层的排水减压井。

（3分）7、温度荷载对拱坝的应力和坝肩岩体的稳定有何影响？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）8、纯拱法：纯拱法将拱坝视为由一系列各自独立，互不影响的水平拱圈所组成。

它们承担作用在拱坝上的全部荷载，并将每层拱圈均简化为结构力学中的弹性固端拱进行计算。

通常沿坝高取5~7个单位高度的水平拱圈，分别进行应力计算。

拱圈所受的主要荷载是均匀径向水压力和温度荷载。

9、拱冠梁法：基本原理：按照拱冠部位的中央悬臂梁和若干水平拱在交点处径向变位一致的原则进行拱梁荷载分配。

求得各层拱圈和拱冠梁各自承担的荷载后，拱圈用纯拱法计算拱圈各截面的应力，拱冠梁按悬臂梁结构计算应力。

温度荷载引起的拱圈变形由拱圈单独承担，但该变形能影响水平荷载的分配坝体自重对荷载分配的影响与施工方法有关，对于分块浇筑的混凝土拱坝，由于封拱前各坝段在自重作用下的变形和应力业已形成，坝体自重由梁单独承担，不影响水平荷载。

对于分块浇筑的混凝土拱坝，坝体自重由梁单独承担，且不影响水平荷载；对整体砌筑的浆砌石拱坝或边浇筑边封拱的混凝土拱坝，由梁单独承担，但能通过拱冠梁各断面在其作用下所产生的径向位移来影响水平荷载分配10、验算拱座稳定拱座岩体可能滑动面的勘查分析：滑动体的上游边界，可能滑动面的位置1，具有单独的陡倾角结构面F1和缓倾角结构面F2组合成滑移体2，具有成组的陡倾角和成组的缓倾角结构面组合成滑移体3，易产生滑动的节理走向及倾角分析方法的选用：数值计算法，包括刚体极限平衡法和有限元法；模型试验法，包括线弹性结构应力模型试验和地质力学模型试验定值安全系数法分析拱座稳定性：平面分层稳定，整体稳定计算分项系数极限状态法分析拱座稳定性改善拱座稳定性的措施：1，加强地基处理，对不利节理等进行冲洗和固结灌浆，提高抗剪强度 2，加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减少岩体的渗透压力 3，将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避免不利的滑裂面 4，改善拱圈设计 5，局部扩大拱端或设置推力墩11、 简述土石坝渗流分析的目的和内容。

（10分）答案：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。

土石坝发生渗透变形形式和防止渗透变形的工程措施：渗透变形的类型有管涌、流土、接触冲刷、剥离和化学管涌。

防止渗透变形的工程措施有以下几种：（1）设置防渗设施；（2）设置排水沟或减压井；（3）设置反滤层。

12、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。

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。

13、河岸溢洪道泄槽：泄槽把过堰水流送往下游，槽底纵坡常取大于临界底坡的陡坡。

泄槽的纵剖面布置：纵剖面布置通常要求尽量适应地形、地质条件，以减少开挖和衬砌工程量，并注意有较好的水流条件。

常为陡坡，水流为急流，避免水跃，不必一坡到底，可变坡，变坡处应以平滑曲线连接。

泄槽的平面布置：优先选用直线等宽布置，使流态平顺。

泄槽的衬砌构造：目的是防止冲刷，保护岩石不受风化，避免高速水流钻入基岩裂隙以致掀起岩石。

土基上常采用混凝土或钢筋混凝土衬砌泄槽的边墙和槽底。

14、水工隧洞的回填灌浆：为了充填衬砌与围岩之间的缝隙，改善衬砌结构传力条件和减少渗漏，常进行衬砌的回填灌浆。

在衬砌施工时顶拱部分预留灌浆管，待衬砌完成后，通过预埋管进行灌浆。

回填灌浆的范围一般在顶拱中心角90。

~120.以内，孔距和排拒一般2~6米，灌浆压力为2~3个大气压。

1、（1）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。

（2）有压隧洞和无压隧洞的断面尺寸确定有何不同？如何确定？答案：无压隧洞断面尺寸的确定，首先应满足运用的要求，主要应满足泄流能力和洞内水面线，当洞内水流流速大于15~20m/s 时，还应研究由于高速水流引起的掺气、冲击波及空蚀等问题。