水工建筑物期末复习资料

第一章绪论1、水利工程：指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。

水利工程的根本任务是：除水害兴水利。

2、水工建筑物：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水工建筑物，用来控制和支配水流。

这些建筑物统称为水工建筑物。

3、水利枢纽：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。

水利枢纽分为蓄水枢纽（水库）和取水枢纽。

其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水（或引水）三类建筑物，称为水库三大件。

4、水工建筑物的分类：挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。

如拦河坝、拦河闸。

泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。

如溢流坝、溢洪道、隧洞。

输水建筑物：为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。

如：引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸等。

取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸等。

整治建筑物专门建筑物5、水工建筑物的特点：（1）工作条件的复杂性；（2）设计选型的独特性；（3）施工建造的艰巨性；（4）工程效益的显著性；（5）环境影响的多面性；（6）失事后果的严重性；6、分等分级的目的：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。

水利枢纽按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。

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级。

第二章重力坝1、重力坝的工作原理：在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求。

其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。

2、重力坝的特点：（1）泄洪和施工导流比较容易解决；（2）安全可靠，结构简单，施工技术比较容易解决；（3）对地形、地质条件适应性强；（4）受扬压力影响较大；（5）温度控制要求严格。

3、提高坝体抗滑稳定性的工程措施（1）利用水重。

（2）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。

（3）设置齿增。

（4）抽水措施。

（5）加固地基。

（6）横缝溉浆。

（7）预应力锚固措施。

5、分析方法：材料力学法基本假定(1) 坝体混凝土为均值、连续、各项同性的弹性材料。

（2）视坝段为固结于地基上的悬臂梁，不考虑地基对坝体应力的影响，幷认为各坝段独立工作，橫缝不传力。

（3）假定坝体水平截面的正应力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。

6、重力坝消能形式及适用条件：挑流消能：适用于基岩比较坚固的高坝或中坝。

底流消能：适用于中、低坝或基岩较软弱的河道。

面流消能：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。

消力戽消能：适用于尾水较深且变幅较小，无航运要求且下游河床和两岸抗冲能力比较强的情况。

7、泄水重力坝设计中有关高速水流的几个问题：空蚀、掺气、压力脉动、冲击波。

空蚀：空泡溃灭发生在靠近过水坝面，局部冲击力大于材料的内聚力时，可使坝面遭到破坏的现象。

溢流面不平整是引起空蚀破坏的主要原因。

掺气：当流速超过7-8m/s时，空气从自由表面进去水体，产生掺气现象。

水流脉动：泄水建筑物中的水流属于高速紊动的水流，其基本特征是流速和压力随时间在不断变化，即所谓脉动。

对建筑物的影响：增大作用在建筑物上的瞬时荷载；脉动压力变化有一定的周期性，可能引起建筑物振动，甚至共振；增加空蚀破坏的可能性。

冲击波：在高速水流边界天剑发生变化处，将产生冲击波。

8、坝体分缝的目的：由于地基不均匀沉降和温度变化、施工时期的温度应力以及施工浇筑能力等原因，一般要对坝体进行分缝。

按其作用可把缝分为沉降缝、伸缩缝、工作缝；按其位置分为横缝、纵缝及水平缝。

9、重力坝地基处理主要包含：坝基的开挖与清理、坝基的固结灌浆、帷幕灌浆、坝基排水。

固结灌浆：在重力坝中采用浅孔低压灌注水泥浆的方法对地基进行加固处理，称为固结灌浆。

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：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。

10、泄水重力坝孔口形式：开敞溢流式、大孔口溢流式、深式泄水孔。

第三章拱坝1、宽高比：河谷的形状常用坝顶高程处的河谷宽度L与最大坝高H的比值；厚高比：拱坝的厚度程度，常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值。

2、拱坝的类型：单曲拱坝、双曲拱坝（在水平和铅直方向均有曲率的拱坝）。

3、拱坝中心角对应力、稳定的影响：中心角愈大，拱圈厚度愈小，材料强度可得到充分利用，对应力有利。

但对拱坝坝肩稳定不利70°-120°。

4、拱坝的布置原则：根据坝趾处地形、地质等自然条件以及枢纽综合利用要求统筹布置。

在满足稳定和建筑物运用要求条件下，通过调整拱坝的外形尺寸，使坝体材料的强度得到充分发挥，将拉应力控制在允许范围内，使坝体的总工程量最省。

5、温度荷载：对于拱坝，温度荷载上升为主要荷载。

一般情况下，温降对坝体应力不利，温升对坝肩稳定不利。

6、拱坝应力分析方法有：圆筒法、纯拱法、拱梁分载法（包括拱梁法和拱冠梁法）、有限单元法和模型试验法等。

圆筒法是将拱坝当作铅直圆筒的一部分。

纯拱法假定拱坝由一系列各自独立互不影响的水平拱圈叠全而成，每层拱圈简化为两端固结的平面拱，用结构力学方法求解拱的应力。

拱冠梁法基本原理：它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。

7、拱坝坝身泄水方式：自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔式。

（1）自由跌落式：适用于基岩良好，泄量不大，坝体较薄的双曲拱坝或小型拱坝。

（2）鼻坎挑流式：适用于基岩良好，泄量大，坝体较薄的双曲拱坝或大中型拱坝。

（3）滑雪道式：适用于泄量大，坝体较薄拱坝。

第四章土石坝1、土石坝的类型：按其施工方法分碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝、水力冲填坝和水中填土坝。

其中碾压式土石坝分为均质坝、分区坝（心墙坝、斜墙坝和斜心墙坝）、人工防渗材料坝。

2、土石坝的基本剖面为梯形，坝高越大，坝坡越缓；上游坡常比下游坡缓；对在同一水位侧坝坡，水下部分也常比水上部分缓。

3、防渗体的作用是防渗，降低坝体浸润线、降低渗透坡降和控制渗流量。

4、排水体的作用是（1）降低坝体浸润线及孔隙压力、改变渗流方向，增加坝体稳定（2）防止渗流逸出处的渗透变形、保护坝坡和坝基；（3）防止下游波浪对坝坡的冲刷及冻胀破坏，起到保护下游坝坡的作用。

排水体类型：棱体排水、贴坡排水（不能降低浸润线）、褥垫排水（深入坝体内部，能有效降低浸润线）和组合式排水。

5、设置护坡的目的：为保护土石坝坝坡免受波浪、降雨冲刷以及冰层和漂浮物的损害，防止坝体土料发生冻结、膨胀和收缩以及人蓄破坏等，须设置护坡结构。

6、渗流计算的目的1）确定坝体浸润线及下游出逸点的位置。

为坝体稳定计算提供依据。

2）计算坝体和坝基渗流量，以便估算水库的渗漏损失。

3）求出坝体和坝基局部地区的渗透坡降，验算该处是否会发生渗透破坏。

分析方法有流体力学法、水力学法、流网法、试验法和数值解法。

7、渗透变形的类型：管涌、流土、接触冲刷、接触流土等类型。

防止渗透变形的工程措施：（1）采取水平或垂直防渗措施，以便尽可能地延长渗径，以达到降低渗透坡降的目的。

（2）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。

对可能发生管涌的部位，设置反滤层；可能发生流土，可设置盖重以增加土体抵抗渗透变形的能力。

反滤层的作用：排水滤土。

反滤层面的设置大体与渗流方向正交，且顺渗流方向粒径应由小到大。

8、土坝稳定分析稳定计算目的：保证坝体在自重、各种情况下的孔隙压力和外荷载作用下，具有足够的稳定性，不致发生通过坝体或坝体连同地基的剪切破坏。

失稳形式：坝体或坝体连同部分坝基一起局部滑动失稳；滑动破坏形式：圆弧滑动面、折线滑动面和复合滑动面。

第五章水闸1、水闸是一种低水头建筑物，既能挡水、又能泄水，用以调节水位，控制泄流量。

水闸按其承担的任务分为进水闸、节制闸、排水闸、分洪闸、挡潮闸、冲沙闸。

按其结构型式分为：开敞式和封闭式水闸。

2、水闸的组成部分：由闸室、上游连接段、下游连接段三部分组成。

闸室的主要作用是控制水流、连接两岸。

其包括闸门、闸墩、底板、胸墙、工作桥、交通桥等几部分。

闸墩的作用：分隔闸孔，支承上部结构。

上游连接段：引导水流平稳地进入闸室，保护上游河床及两岸免于冲刷，并有防渗作用。

下游连接段：主要作用是消能、防冲和安全排出经闸基及两岸的渗流。

3、闸孔设计的影响因素有闸孔型式、闸底板高程；4、地下轮廓线：不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线，即是闸基的渗流的第一条流线，其长度为闸基的防渗长度。

L>CH5、闸基渗流计算目的在于求解渗透压力、渗透坡降，并验证初拟定地下轮廓线和排水布置是否满足要求。

计算方法有流网法、直线法、改进阴力系数法、有限元法和电拟试验法。

直线法假定渗流沿地基轮廓的坡降相同，即水头损失按直线变化。

6、防渗设施包括；水平防渗（铺盖）、垂直防渗（板桩、齿墙）两种，排水设施则是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部或闸底板下游起导渗作用的砂砾石层。

7、水闸的消能方式一般为底流消能。

消能设施一般采用护坦、海漫和防冲槽。

海漫的作用是进一步消减水流剩余能量，保护护坦安全，并调整流速分布，保护河床，防止冲刷。

海漫要求具有一定的粗糙性、透水性、柔性。

8、底板按其与闸墩连接方式，底板可分整体式及分离式两种；整体式：横缝设在闸墩中间，闸墩与底板连在一起。

分离式：在坚硬、紧密或中等坚硬、紧密的地基上，单孔地板上设双缝，将地板与闸墩分开的，称为分离式地板。

9、闸室稳定性是指闸室各种荷载作用下，不致沿地基面或深层滑动；不发生明显的倾斜；平均基底压力不大于地基的容许承载力。

10、提高闸室抗滑稳定的工程措施：（1）增加铺盖长度，或在不影响抗渗稳定的前提下，将排水设施向水闸底板靠近，以减少作用在底板上的渗透压力。

（2）利用上游钢筋砼铺盖作为阻滑板，但闸室本身的抗滑稳定安全系数仍应大于1。

（3）将闸门位置向下游一侧移动，或将水闸底板向上海一侧加长，以便多利用水重。

（4）增加闸室底板的齿墙深度。

11、闸室底板结构计算方法（1）倒置梁法：假定地基反力顺水流方向呈直线分布，垂直水流方向为均匀分布。

（2）弹性地基梁法：假定地基反力呈直线分布。

在垂直水流方向截取单宽板条及墩条，按弹性地基梁计算地基反力和底板内力。

第六章岸边溢洪道1、溢洪道的作用是用来宣泄规划所规定库容所不能容纳的多余水量，防止洪水漫溢坝顶，保证大坝安全。

2、河岸溢洪道分为正槽溢洪道、侧槽溢洪道、竖井式溢洪道和虹吸溢洪道。

正槽溢洪道：当溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线垂直，即过堰水流与泄槽轴线方向一致。