水工建筑物知识点整理

名词解释：

aij：J号单位荷载对i点的径向线变位。

安全储备： (R-S) ＞0 其中：R-结构抗力；S-作用效应。

不平衡剪力：脱离体两侧的剪力的差值。

侧槽式溢洪道：侧槽式溢洪道是岸边溢洪道的一种型式，溢流堰设在泄槽一侧，沿等高线布置，水流从溢流堰泄入与轴线大致平行的侧槽后，流向作90°转弯，再经泄槽或隧洞流入下游。

弹性抗力：当衬砌承受荷载向围岩方向变形时将受到围岩的抵抗，把这个抵抗力称为弹性抗力。

弹性抗力：当衬砌受到某些主动力的作用而向围岩方向变位时，会受到围岩的限制而产生反作用力。是一种被动力，能协助衬砌分担外荷载，是有利的。

低水头水工建筑物：一般指水头不超过30m的水工建筑物，主要有水闸、低坝、橡胶坝、船闸等，多数建在软基上，也有建在岩基上的。

地下轮廓线：水闸闸基不透水的铺盖，板桩及底板等与地基的接触线，即闸基渗流的第一根流线，称为水闸的地下轮廊线。

反滤层：反滤层一般由1～3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大。反滤的作用是滤土排水，防止土工建筑物在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗透变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。防渗长度：把不透水的铺盖、板桩和底板与地基的接触线，是闸基渗流的第一根流线，称为地下轮廓线，其长度称为防渗长度。

拱冠梁：贯穿各层拱圈顶点的悬臂梁。

拱效应：在心墙坝中，非粘性土坝壳沉降速度快，较早达到稳定，而粘土心墙由于固结速度慢，还在继续沉降，坝壳通过与心墙接触面上的摩擦力作用阻止心墙沉降，这就是坝壳对心墙的拱效应。拱效应使心墙中的铅直应力减小，甚至由压变拉，从而使心墙产生水平裂缝。

固结灌浆：采用浅孔低压灌注水泥浆对坝基加固处理的办法。

管涌：坝体和坝基土体中部分颗粒被渗流水带走的现象，是土坝渗流变形的一种形式。

海漫：是水闸紧接护坦之后，还要继续采取的防冲加固措施，其作用是进一步消减水流的剩余能量，保护护坦和减小对其下游河床的冲刷。

回填灌浆：是为了充填围岩与衬砌之间的空隙，使之紧密结合，共同工作，改善传力条件和减少渗漏。回填灌浆的范围一般在顶拱中心角90～120°以内。

基底压力：作用在闸室上的各种荷载，通过底板传给地基，在地基表面产生的压力

节制闸：横跨河流或渠道修建以控制闸前水位与过闸流量的水闸。

浸润线：渗流在土坝坝体内的自由水面与垂直坝轴线剖面的交线。

可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下完成预定功能的概率。

空化：水流在曲面上行进，由于离心力的作用，或水流受不平整表面的影响，在贴近边界处产生负压，当水体中的压强小至饱和蒸汽压强时，便产生空化。

空蚀：当空化水流运动到压力较高处，由于汽泡溃灭，伴随着声响和巨大的冲击作用，当这种作用力超过结构表面材料颗料的内聚力时，便产生剥离状的破坏，这种破坏现象称为空蚀。

宽缝重力坝：为了充分利用混凝土的抗压强度，将实体重力坝横缝的中下部拓宽成具有空腔的重力坝。

流土：在渗流作用下，粘性土及均匀无粘性土被掀起浮动的现象。流土常见于渗流从坝下游逸出处。

平压管：隧洞构造中，为减小检修门的启门力而设置在隧洞壁内的绕过检修门槽的通水管道。

渗透变形：土石坝及地基在渗流过程中，由于物理和化学作用导致土体颗粒流失，造成土壤局部破坏的现象。

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、涵洞、渠道、渡槽等。

双曲拱坝：不仅在水平截面呈弓形，而且在铅直截面也呈弓形的拱坝。

水工建筑物：为满足防洪、发电、灌溉、供水等方面的效益需要在河流适宜河段修建的用来控制和支配水流的不同类型建筑物。

水工隧洞：在地基内开挖而成，四周被围岩包围起来的水工建筑物。

水利工程：指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到兴利除害的目的而修建的工程。

水利枢纽：由几个作用不同的水工建筑物所组成的综合体称为水利枢纽。

水闸：是调节水位、控制流量的低水头水工建筑物，主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（引）水的双重功能，在防洪、治涝、灌溉、供水、航运、发电等方面应用十分广泛。

水闸：是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、湖泊岸边。一般由闸室、上游连接段和下游连接段三部分组成。

通气孔：当隧洞工作闸门布置在进口，提闸泄水时，门后的空气被水带走，形成负压，需在工作闸门后设通气孔补气。（当平压管在向两道闸门间充水时，需在检修门后设通气孔排气。

围岩压力：也称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护或衬砌上的压力。

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，减少坝基渗透流量，防渗帷幕布置在靠近上游坝面坝轴线附近，灌浆孔一般设1~2排。

温度荷载：坝体温度的改变值。

泄水建筑物：用以宣泄设计确定的库容所不能容纳的洪水或为人防、检修而放空水库，以保证坝和其他建筑物的安全的水工建筑物，如溢流坝、坝身泄水孔、溢洪道、泄水隧洞等。

扬压力：重力坝在下游水深作用下产生浮托力，在上下游水位差作用下，产生渗透水压力，渗透水压力及浮托力之和称为扬压力。

液化：饱和细砂在地震等动力荷载作用下，土壤颗粒有重新排列振密的趋势，使空隙水受压，引起空隙水压力暂时上升。由于在地震的短暂时间内空隙水来不及排出，上升的空隙水压力来不及消散，使土的有效压力减小，抗剪强度降低。最终达到土了土粒间有效应力趋近于零，出现流动状态，这种现象称为液化。

闸墩：闸墩将溢流段分隔为若干个孔口，并承受闸门传来的水压力，同时也是坝顶桥梁的支承。

整体式闸底板：当闸墩与底板砌筑或浇筑成整体时，即为整体式底板，底扳是闸室的基础，起着传递荷载、防冲、防渗的作用。

正槽溢洪道：泄水轴线与溢流堰轴线正交，过堰水流方向与泄槽轴线方向一致的一种河岸溢洪道型式。

重力坝的基本剖面：指在主要荷载作用下满足坝基面稳定和应力控制条件的最小三角形剖面。一般为上游坝面近于铅直的三角形。

作用（荷载）：对结构产生效应的各种原因的总称。

作用效应：结构对外界作用的响应，即结构受到作用后产生的内力、变形和震动等。

绪论

1、常见的水利枢纽:蓄水枢纽。(2)取水枢纽(3)泵站枢纽（4）渠系建筑物

2、水工建筑物按功能分：1挡水建筑物2泄水建筑物3输水建筑物4取水建筑物5整治建筑6专门建筑物

3、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失事后果的严重性

4、水利枢纽对环境的影响：1）自然环境：a水文、水温、水质和泥沙，b局部地区气候，c环境地质（诱发地震，库岸稳定）和土壤环境，d陆生生物和水生生物；2）社会环境：a库区淹没和工程占地引起的人口迁移及工程施工，b人民生活，c景观，d文物古迹。

5、为什么对水工建筑物进行分级：水利工程建设中，如欲增加工程的安全性，而把标准定得很高，将会造成不必要的浪费。为了妥善解决上述安全性和经济性的矛盾，首先要对水利枢纽进行分等，对水工建筑物进行分级，等级越高者，在规划、设计、施工和管理等方面的要求越高。水利枢纽划分依据：按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。水工建筑物划分依据：等别，重要性，特殊情况下可升级或降级。

第一章重力坝

1、重力坝的工作原理：①依靠坝体自重在坝基面上产生摩阻力来抵抗水平水压力以达到稳定要求；②利用坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力引起的拉应力以满足强度要求。

重力坝的剖面特征：1) 剖面较大；2) 一般为上游面接近于垂直的三角形剖面。

2、重力坝与其他坝型相比具有的显著特点表现在：①重力坝筑坝材料抗冲能力强②重力坝结构简单③对地形地质条件适应性较好，但对地基要求高于土石坝，要求地基有较高的承载能力；④由于坝与坝基接触面积大，受扬压力作用亦较大，故需采取有效的防渗排水措施，降低扬压力，增强坝体稳定，改善应力状况；⑤大坝坝体大，材料强度不能充分发挥，坝体应力一般不大，材料强度不能充分发挥，不同部位采用不同标号砼，以降低造价；⑥坝体体积大，水泥用量多，水化热高，易引起开裂，温度控制问题突出；

3、重力坝的类型（1）按结构形式分类： 1、实体重力坝 2、宽缝重力坝 3、空腹重力坝

4、预应力重力坝（2）按泄流条件分类：溢流、非溢流（3）按筑坝材料分类：混凝土、浆砌石（4）按施工方法分类：浇注混凝土、碾压混凝土。

4、重力坝的组成：溢流坝段、非溢流坝段(挡水坝段)、连接边墩、导流墙、坝顶建筑物；布置原则：①坝轴线一般为直线，必要时可布置为折线或拱形曲线②各坝段协调一致③溢流坝段，厂房重迭布置

5、作用：①直接作用－施加在结构上的集中力或分布力；②间接作用－使结构产生外加变形或约束变形的原因，如地震、变温作用等。作用分类：①永久作用－设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用；②可变作用－设计基准期内量值随时间变化的作用；③偶然作用－设计基准期内出现概率很小，一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。

6、主要荷载：①自重②静水压力③扬压力④淤沙压力⑤浪压力⑥冰压力⑦土压力⑧地震作用

作用效应组合 1、正常蓄水位情况：123458 2、防洪高水位情况：1234578 3、冰冻情况：123468 4、施工期临时挡水情况：1238 1、校核洪水位情况：1234578 2、地震情况：1234589

7、应力分析方法①材料力学法：特点：材料力学法是一种常用的基本计算方法，其优点是简单，应用范围广，适用于各种坝体外形和各种荷敦。②弹性理论法：有限元、有限差分法等。③模型实验法：电测法、光测法、地质力学模型实验法。

8、应力分析的材料力学法基本假定：（1）坝体混凝土为均匀、连续、各向同性的弹性体；（2）各坝段均为固接于基岩上的悬臂梁，各坝段独立，横缝不传递力，不考虑基岩变形对坝体应力的影响；（3）坝体水平切面上的正应力按线性分布，不考虑廊道、孔洞对坝体应力分布的影响。

9、安全储备的必要性：1、各种作用的随机性与变异性决定工程设计需一安全储备；2、材料性能、强度、结构尺寸等方面的不完全确定性因素引起的不利性变异是又一原因；3、设计时所采用的理论（如方程表达式）也可能不尽准确等。

10、单一安全系数法：设计中引入一个根据经验确定的安全系数K(其值一般大于1），使得S≤KR。特点：1）优点：方法简单易行，工程界仍常采用2）缺点：把原本属于不确定性因素的各种量值作为确定性量值计算，用笼统的安全系数来替代对各种不确定性因素的考虑，势必使得安全系数K对于结构安全性的判断只具有定性意义。

11、作用效应函数：S(*)=∑P R；抗滑稳定抗力函数：R(*)=f R’∑w R+C R’A R ∑P R——坝基面上全部切向力之和；∑w R——坝基面上所有法向作用之和（计入扬压力）；

12、稳定分析的主要目的：1、验算重力坝在各种可能荷载组合下的稳定安全度；2、解决设计与施工中的典型问题

13、基岩上重力坝失稳的可能情况：①坝体沿抗剪能力不足的薄弱面产生滑动a) 沿坝与基岩接触面的滑动；b) 沿坝基岩体内连续软弱结构而产生的深层滑动②水平荷载作用下a) 上游坝踵以下岩体受拉产生倾斜裂缝；b) 下游坝踵以下岩体受压发生压碎引起倾斜滑移破坏。

14、坝体混凝土与基岩接触面的抗滑稳定计算：分项系数极限状态法；单一安全系数法：抗剪强度公式（摩擦公式）、抗剪断强度公式

15、提高抗滑稳定性的措施：1）将上游坝面做成倾斜面或折坡形，利用坝面上的水重增加抗滑力；2）将坝基面开挖成倾向上游的斜面，或降低坝踵，使坝基面倾斜向上游。当基岩较坚固时，宜开挖成锯齿状，使坝基面分段倾斜向上游。3）在坝踵或坝基处设置齿墙。4）采用有效的防渗排水或抽水减压措施，以降低扬压力，增大稳定性。5）加固地基。6）利用预加应力措施提高抗滑稳定性。

16、非溢流重力坝的剖面设计基本要求：①满足稳定与强度；②剖面最小（工程量最省）；③便于施工；④满足运