水利水电工程建筑物期末答案

简答题1．简述水工建筑物的特点。

答：水利工程的水利水电工程建筑物与一般的工业与民用建筑物相比，除了工程量大、投资多、工期长之外，还具有以下几方面的特点：⑴工作条件的复杂性；⑵设计选型的独特性；⑶施工建造的艰巨性；⑷工程效益的显著性；⑸环境影响的多面性；⑹失事后的严重性。

2．何为水利枢纽? 何为水工建筑物?答：为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的建筑物，用来控制和支配水流，这些建筑物统称为水工建筑物。

集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。

3．水工建筑物按其作用分为哪几种类型?答：⑴挡水建筑物；⑵泄水建筑物；⑶输水建筑物；⑷取（引）水建筑物；⑸整治建筑物；⑹专门建筑物。

4．水利水电工程建设程序一般分为几个阶段？答：水利工程建设程序一般分为：项目建议书、可行性研究报告、初步设计、施工准备（包括招标设计）、建设实施、生产准备、竣工验收、后评价等阶段。

5．为什么要对水利枢纽及水工建筑物进行分等分级？如何进行分等分级？答：水利工程建设应高度重视工程安全问题，但是由于工程规模不同，对国民经济和人民生活的影响程度也不同，过分地强调工程安全，势必加大工程投资，造成不必要的经济损失。

因此必须妥善解决工程安全和经济之间的矛盾。

为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来，水利枢纽及其组成的建筑物要进行分等分级。

即首先按水利枢纽工程的规模、效益及其在国民经济中的作用进行分等，然后再对各组成建筑物按其所属枢纽的等别、建筑物在枢纽中所起的作用和重要性进行分级。

水利水电枢纽工程按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等；枢纽中的水工建筑物按其所属枢纽工程的等别及其在工程中的作用和重要性分为五等。

1.提高重力坝抗滑稳定的工程措施有那些？⑴利用水重；⑵将坝基面开挖成倾向上游的余面，借以增加抗滑力，提高稳定性；⑶设置齿墙；⑷抽水措施；⑸加固地基；⑹横缝灌浆；⑺预应力锚固措施。

2．重力坝应力分析中材料力学法的基本假设有那些？⑴坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料；⑵视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力；⑶假定坝体水平截面上的正应力σy按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。

3．简述重力坝剖面设计包括的主要工作内容。

⑴拟定剖面尺寸；⑵稳定分析；⑶应力分析；⑷确定设计剖面；⑸构造设计；⑹地基处理。

4．重力坝地基处理时，进行帷幕灌浆和固结灌浆的作用是什么?固结灌浆的目的是提高基岩的整体性和强度；降低地基的透水性。

帷幕灌浆的目的是降低坝底渗透压力；防止坝基内产生机械或化学管涌；减少坝基和绕坝渗透流量。

1.拱坝的工作原理与重力坝有何不同？拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形，坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载大部分通过拱的作用传给两岸岩体，小部分通过梁的作用传至坝底基岩，坝体的稳定主要依靠两岸拱端岩体来支承，并不是靠坝体自重来维持，是一种经济和安全性均很优越的坝型。

与其他坝型比较，具有如下一些特点：⑴利用拱结构特点，充分利用材料强度。

⑵利用两岸岩体维持稳定。

⑶超载能力强，安全度高。

⑷抗震性能好。

⑸荷载特点。

⑹坝身泄流布置复杂。

2.温度荷载对拱坝的应力和稳定有何影响？拱坝是高次超静定结构，温度变化对坝体变形和应力都有较大影响。

温度荷载的大小与封拱温度有关，封拱温度的高低对温度荷载的影响很大。

封拱前拱坝的温度应力问题属于单独浇注块的温度问题，与重力坝相同；封拱后，拱坝形成整体，当坝体温度高于封拱的温度时，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。

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。

3.拱坝应力分析中拱梁分载法的基本原理是什么？拱梁分载法是当前用于拱坝应力分析的基本方法，它把拱坝看成由一系列水平拱圈和铅直梁所组成，荷载由拱和梁共同承担，各承担多少荷载由拱梁交点处变位一致条件决定。

荷载分配后，梁按静定结构计算应力，拱按纯拱法计算应力。

确定拱梁荷载分配的方法可以用试载法，也可以用计算机求解联立方程组代替试算。

4.河谷形状对拱坝体型设计的影响如何？河谷的断面形状是影响拱坝体型及其经济性的重要因素，不同河谷即使具有同一宽高比，断面形状也可能相差很大。

对两岸对称的V形河谷，靠近底部静水压强虽大，但拱跨较短，所以底拱厚度仍可较薄；对U形河谷，由于拱圈跨度自上而下几乎不变，为抵挡随深度而增加的水压力，需增加坝体厚度，故坝体需做得厚些。

梯形河谷介于V形和U形两者之间。

1.什么叫土石坝的渗透变形？防止渗透变形的工程措施有哪些？在渗透水流的物理或化学作用下，导致土石坝坝身及地基中的土体颗粒流失，土壤发生局部破坏，称为渗透变形。

防止渗透变形常用的工程措施有：⑴采取水平或垂直防渗措施，以便尽可能地延长渗径，达到降低渗透坡降的目的。

⑵采取排水减压措施，以降低坝体浸润线和下游渗流出口处的渗透压力。

⑶对可能发生管涌的部位，需设置反滤层，拦截可能被渗流带走的细颗粒；对下游可能产生流土的部位，可以设置盖重以增加土体抵抗渗透变形的能力。

2.为何土石坝稳定分析只进行局部稳定验算，而不进行整体稳定验算？土石坝失稳的原因有哪些？土石坝的上下游坝坡较缓，剖面尺寸较在，一般不会产生整体水平滑动。

由于土石坝的材料是散粒体，其抗剪强度较低，当坝体或坝基材料的抗剪强度不足时，有可能发生坝体或坝体连同坝基的塌滑失稳；另外，当坝基内有软弱夹层时，也可能发生塑性流动，影响坝体的稳定。

3．土石坝常见的滑动破坏型式有哪些？各发生与什么情况？土石坝滑坡的形式与坝体结构、筑坝材料、地基性质以及坝体工作条件等密切相关，常见的滑动破坏面形状有：⑴曲线滑动面。

当滑动面通过黏性土部位时，其形状通常为一顶部陡而底部渐缓的曲面，在稳定分析中多以圆弧代替。

⑵折线滑动。

多发生在非黏性土的坝坡中，如薄心墙坝、斜墙坝；当坝坡部分浸水，则常近于折线的滑动面，折点一般在水面附近。

⑶复合式滑动面。

厚心墙坝或由黏土及非黏性土构成的多种土质坝形成复合滑动面。

当坝基内有软弱夹层时，因其抗剪强度低，滑动面不再往下深切，而是沿该夹层开成曲、直面组合的复合滑动面。

4．简述砂砾石地基处理的目的及防渗措施。

对砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通过采取“上堵”、“下排”相结合的措施，达到控制地基渗流的目的。

土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗（明挖回填截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、高压喷射灌浆）、水平防渗（防渗铺盖）和排水减压等。

1.溢流坝孔口设计的主要内容有哪些?溢流坝孔口尺寸设计的拟定包括泄前缘总宽度、堰顶高程以及孔口数目和尺寸。

设计时一般先选定泄水方式，再根据泄流量和允许单宽流量，以及闸门形式及运用要求等因素，通过水库的调洪计算、水力计算，求出各泄水布置方案的防洪库容及水位，设计和校核洪水位相应的下泄流量等，进技术经济比较，选出最优方案。

2．溢流坝常用的消能方式有哪些?适用条件如何?⑴挑流式消能：一般适用于基岩比较坚固的高坝或中坝，低坝需经论证才能使用。

⑵底流式消能：适用于中、低坝或基岩较软弱的河道，高坝采用底流消能需经论证。

⑶面流式消能：适用于水头较小的中、低坝，要求下游水位稳定，尾水较深，河道顺直，河床和河岸在一定范围内有较高抗冲能力，可排漂和排冰。

⑷消力戽消能：适用于尾水较深（通常大于跃后水深），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。

⑸联合消能：适用于泄流量大，河床相对狭窄，下游地质条件差的高、中坝或单一消能形式经济合理性差的情况。

3.拱坝坝身泄水的方式有哪些？其适用条件如何？⑴有压泄水孔：工作闸门布置在出口，门后为大气，可以部分开启；出口高程较低，作用水头较大，断面尺寸较小。

缺点是闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体应力和防渗都不利，常需钢板衬砌。

因此常在进口处设置事故检修闸门，平时兼用来挡水。

⑵无压泄水孔：工作闸门布置在进口，为了形成无压水流，需在闸门后将断面顶部升高。

闸门可以部分开启，闸门关闭后孔道内无水。

明流段可不用钢板衬砌，施工简便，干扰少，有利于加快施工进度，与有压泄水孔相比，对坝体削弱较大。

4．简述水闸底板的型式和作用。

按照闸墩与底板的连接方式，闸底板可分为整体式和分离式两种。

整体式底板具有将结构自重和水压等荷载传给地基及防冲、防渗等作用，故底板较厚。

分离式底板闸室上部结构重量和水压力直接由闸墩传给地基，底板仅有防冲、防渗和稳定的要求，其厚度可根据自身稳定的要求确定。

5. 不同地基上的水闸，地下轮廓线的布置有什么不同?为什么?⑴黏性土闸基地下轮廓线的布置：黏性土具有凝聚力，不易产生管涌，但磨擦系数较小，布置地下轮廓线时，主要考虑如何降低闸底渗透压力，以增加闸室稳定性。

⑵砂性土闸基地下轮廓线的布置：当地基为砂性土时，因其与底板间的磨擦系数较大，而抵抗渗透变形的能力较差，渗透系数也较大，因此，在布置地下轮廓时应以防止渗透变形和减小渗漏为主。

⑶特殊地基的地下轮廓线的布置：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。

6．溢流重力坝和溢流拱坝的泄流特点有何不同？溢流重力坝的实用剖面不但满足稳定和强度要求，而且符合水流条件，通过坝体下泄的水流非常平顺。

溢流拱坝在平面呈弧形，通过堰顶下泄的水流有向心集中的特点，水舌落水处单宽流量增大，加剧下游消能防冲的困难。

7．坝身泄水孔的作用是什么？⑴预泄库水，增大水库的调蓄能力；⑵放空水库以便检修；⑶排放泥沙，减少水库淤积；⑷随时向下游放水，满足航运或灌溉等要求；⑸施工导流。

8．岸边溢洪道的形式有哪几种？各有哪些特点？⑴正槽溢洪道：这种溢洪道的过堰水流与泄槽轴线方向一致。

它结构简单，施工方便，工作可靠，泄水能力大，在工程中应用广泛。

⑵侧槽溢洪道：这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行，即水流过堰后，在很短距离内约转弯90°，再经泄槽泄入下游。

侧槽溢洪道多设置在较陡的岸坡上，沿着等高线设置溢流堰和泄槽。

此种布置形式可以加大堰顶长度，减小溢流水深和单宽流量，而不需要大量开挖山坡。

但对岸坡的稳定要求较高，特别是位于坝头的仙槽，直接关系到大坝安全，对地基要求也更严格。

侧槽内的水流比较紊乱，要求侧壁有较坚固的衬砌。

⑶竖井式溢洪道：这种溢洪道在平面上进水口为一环形的溢流堰，水流过堰后，经竖井和出水隧洞流入下游。

竖井式溢洪道适用于岸坡陡，地质条件良好的情况。