水工建筑物总复习(2013.05)

水工建筑物总复习绪论1.水利工程分几种，各种类型的作用是什么？为了对自然界的水进行有效的控制和合理的调配，达到兴利除害以及为1水资源优化配置和可持续利用服务的目的而修建的各项工程措施，统称为水利水电工程。常见的水利水电工程有治河防洪工程、农业水利工程、水力发电工程、航道与港口工程、给排水工程以及综合利用水利工程等。2.什么叫水利枢纽？什么叫水工建筑物？在水域的适当地点，为了一种或多种目标而集中布置若干个不同类型的水工建筑物，各自发挥不同作用并协调工作，构成一有机综合体，称为水利枢纽。水利水电工程中采用的各种建筑物称为水工建筑物。3.水利枢纽分几种，分别由哪些建筑物所组成，作用是什么？蓄水枢纽：为了满足防洪、灌溉、发电等各种要求。长需在河流上修建拦河坝，形成水库，抬高水位，调节径流。这种以拦河坝为主体的水利枢纽称为蓄水枢纽（或水库枢纽）。由拦河坝、泄水建筑物、取水建筑物是任何蓄水枢纽均不可缺少。根据开发目标不同，还可能专门建筑物，如水电站、通航船闸。引水枢纽：为了从河流、湖泊等水源引水，以满足灌溉及其他用水部门的需要，在渠首河段附近修建的建筑物综合体，称为引水枢纽。由进水闸、壅水坝（或拦河闸）、防沙及冲沙设施等组成，对综合利用引水枢纽，还可能有水电站、船闸、鱼道、筏道等专门建筑物。泵站枢纽：为了将低处水抽送到高处，以达到灌溉、排涝、航运、发电等目的而修建的以泵站为主体的水工建筑物综合体，称为泵站枢纽。多以泵站及水闸为主体。4.什么是蓄水枢纽？什么是取水枢纽？各作用是什么？两者的区别是什么？5.水利枢纽工程分等？水工建筑物分级有什么意义？分等分级的根据是什么？在哪些方面与分等分级有关？意义：关系到工程自身的安全，又关系到下游人民生命财产、工矿企业和设施的安全，并对工程效益的正常发挥、工程造价和建设速度有直接影响。他的确定是家经济政策和技术政策的具体体现。水利水电工程按其规模、效益及其国民经济中的重要性划为不同的等别。水利水电工程中的永久性建筑物一般根据工程等别及其在工程中的重要性进行分级；临时建筑物则根据被保护建筑物的级别、本身的规模、使用年限及重要性分级。等别是对整个枢纽工程而言，级别是对具体建筑物的设计而言。首先确定工程等别，再确定相应的建筑物级别。水工建筑物（第五版）总复习治河专业用2水利水电工程按水库的规模、防洪对象的重要性、治涝规模、灌溉面积、供水对象的重要性、水电站装机容量等划为五等。对于永久性水工建筑物按所属工程等别及其在工程中的重要性划分为五级。6.什么是水利工程设计规范？在水利工程设计时，为什么一定要严格遵守设计规范？水利工程设计规范是水利部门的一个法规，设计人员在进行设计各类水利工程时都必须遵守的法规。包括水力设计、结构设计、地基设计、观测设计。重力坝7.重力坝的工作特点是什么？宽缝重力坝与实体重力坝比较有哪些优点？工作特点：依靠自重来维持自身稳定；底面上作用较大的扬压力；对坝基面产生较大的压应力；坝顶可溢流。优点：减少水泥用量，采用掺合料和外加剂，以减少混泥土硬化时产生的水化热。8.重力坝体积大的主要原因是什么？为什么说重力坝的材料强度不能充分发挥？1）体积大的主要原因是重力大，维持稳定。2）依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力来满足,坝体应力较低.9.什么叫渗透水压力？什么叫扬压力？两者之间的关系是什么？重力坝建成挡水后，在上、下游水位差的长期作用下，上游的水位通过这些孔隙及坝体和坝基的接触面、坝基的节理裂缝等向下渗透，从而在坝体内和坝底面产生渗透水压力。扬压力：作用于坝底面上铅直向上的渗透压力与浮托力的总和。10.什么叫渗透压力？什么叫浮压力？他们与扬压力之间有什么关系？渗透压力：因上、下游水位差使渗水流动各点水压强度超过下游水位的部分。浮托力：下游水位作用于水工建筑物水下基底截面或其他截面的浮力。11.在坝体和坝基上，降低扬压力的工程措施有哪些？为了降低坝底扬压力，提高坝的稳定性，通常采用坝基防渗帷幕以增加渗透途经，消耗坝底的渗透水头，并在防渗帷幕后设排水孔幕，以释放剩余的水头。为了减小坝体内的扬压力，常将坝体上游坝面3～5m范围内的材料的防渗性能提高，以形成防渗层，在防渗层后面再设置排水管。12.防渗排水措施对渗透压力及浮压力有什么影响？能否降低浮压力？坝踵处扬压力强度为yH1,坝址处为yH2，能降低浮托力。13.什么是深水波，什么是浅水波？什么是破碎波？深水波是指水深大于半个波长处的波浪。浅水波是指即水深小于半个波长处的波浪。破碎波：波浪在向浅水传播过程中，受水深、底坡及内摩擦等因素的影响，波要素发生变化，波陡水工建筑物（第五版）总复习治河专业用3逐渐变陡，直至破碎的现象。14.按荷载的性质及作用持续时间的长短，荷载常分为几类？什么叫荷载组合？在设计中如何考虑荷载组合？基本荷载和特殊荷载两类；荷载组合：作用在建筑物上的荷载集合。分为基本组合和特殊组合。基本组合设计情况或正常情况，由同时出现的基本荷载组成；特殊组合属校核情况或非常情况，有同时出现的基本荷载和一种或多种特殊荷载组成。设计时应选择其中最不利的情况。15.重力坝基本剖面应满足哪几方面的要求？应确定哪几个主要数据？影响这几个数据的主要因素是什么？满足要求：①满足稳定和强度要求；②工程量少、造价低；③外形轮廓简单、便于施工；④满足运行要求应确定上游坡度、下游坡度、坝底宽度。影响因素：稳定和强度的要求。16.验算坝底面抗滑稳定的计算公式常用的有哪两种？它们的方法要点和物理概念有什么不同？抗剪强度公式和抗剪断公式；抗剪强度公式把坝体与坝基间的滑动面看成是一个接触面，而不是胶结面，在滑动面上的阻滑力只考虑摩擦力，不考虑凝聚力。抗剪断公式认为坝体与基岩接触良好，直接采用接触面上的抗剪断参数f′、c′计算抗滑稳定安全系数。17.抗滑稳定分析的设计条件应如何选择？当抗滑稳定安全系数K不满足要求时，应采取哪些措施？1）当坝基岩体较好时，采用抗剪断强度公式；当坝基岩体较差，则采用抗剪公式。2）提高坝体抗滑稳定的工程措施：坝锺齿墙、上游斜面、抽排、锚固、接触灌浆、固结灌浆。18.重力坝应力分析的目的是什么？1）为了核算坝体各部位的应力状态是否满足要求2)为了坝体材料分区；3)为孔口、廊道等应力集中部位配筋提供依据4)绘制应力轨迹线，供选择廊道、伸缩缝做参考。19.用材料力学方法计算重力坝应力时，采用哪些基本假定？⑴取单位长度坝体，不考虑两侧坝体的影响；⑵坝体材料为均质、连续、各向同性的弹性体；水工建筑物（第五版）总复习治河专业用4⑶任意水平截面上的正应力呈直线分布（偏心受压前提）；(4)库水以面力的形式作用在坝体上；(5)不考虑地基变形的影响20.计算正应力和主应力为什么要选取不同的微分体？上、下游坝面仅受垂直于坝面的水压力，没有剪应力，因此，上、下游坝面为主应力面，另一主应力面则应与坝面垂直。21.重力坝分缝的目的是什么？缝的种类及作用有哪些？对缝的基本要求是什么？目的：由于地基不均匀沉降和温度变化、施工期温度应力以及施工浇筑能力等原因；按缝的作用可把缝分为沉降缝、温度缝及工作缝。沉降缝是将坝体沿长度分段，以适应地基的不均匀沉降，避免由此而引起坝体裂缝。温度缝是将坝体分块，以减小坝体伸缩时地基对坝体的约束，以及新旧混凝土之间的约束而造成的裂缝。工作缝主要是便于分期浇筑、装拆模板以及混凝土散热而设置的临时缝。按缝的位置可分为横缝、纵缝以及水平缝。拱坝22.拱坝有哪些工作特点？拱坝是坝体向上游凸出，平面上呈拱形，拱端支承山体上的混凝土或浆砌石的整体结构。起竖向破面可以直立，或有一定弯曲。作用与拱坝上的荷载，大部分都由拱的作用传到两岸岩体上，小部分则通过竖向“梁”的作用传递到坝基。因此，拱坝的稳定主要是依靠两岸拱端基岩来支承。坝体完整，没有分缝。23.为什么拱坝具有较大的承载能力？由于大部分荷载通过拱的作用传递到两岸，因此拱坝的稳定主要取决于两岸岩体的稳定性。拱坝是超静定结构，只要拱坝坝肩有足够大的坚硬岩体，拱坝潜在的超载能力是很大的。24.为什么说重力坝的安全主要决定于抗滑稳定，而拱坝的安全主要决定于坝肩基岩的稳定？由于坝体与地基岩体的接触面是两种材料的接合面，加之该面所受水平推力较大，所以滑动易沿该接触面发生。作用与拱坝上的荷载，大部分都由拱的作用传到两岸岩体上，小部分则通过竖向“梁”的作用传递到坝基。因此，拱坝的稳定主要是依靠两岸拱端基岩来支承。25.什么是最优中心角？中心角是否越大越好？为什么？过大的中心角将使拱圈两端与两岸基岩面等高线的交角过小，不利于坝肩的稳定。水工建筑物（第五版）总复习治河专业用526.拱坝有哪几种布置形式？什么是单曲拱坝？什么是双曲拱坝？定圆心、等外半径拱坝的坝体仅在拱圈方向是弯曲的，所以又称为单曲拱坝。变圆心、变外半径拱坝在整体形状上是双向弯曲的弯形结构，所以也称为双曲拱坝。27.定圆心等半径拱坝适用于什么样的地形条件？为什么？适宜修建在U形河谷上。因为U刑河谷的宽度上下变化不大，可使不同高程上的拱圈，尤其是靠近底部的拱圈仍采用较大的中心角，拱的作用能得以发挥。28.为什么变圆心变半径拱坝能更好地适应河谷断面形状，使坝体断面比较经济？这种拱坝除了坝顶采用较大的中心角外，自坝顶向下，随着河谷宽度的减小，各层拱圈在水平投影面上变动圆心位置，使半径随着拱圈高程的降低而减小，这样各层拱圈都具有较大的中心角，可充分发挥拱的作用，改善应力状态，减薄坝体厚度。29.试论述拱坝布置的大体步骤和一般原则。（1）结合坝址处地形地质等条件选择合理坝型（2）选定坝顶平面布置型式和拱冠梁的基本剖面形状；（3）确定各高程拱圈的轴线位置、线型参数、中心角和厚度；（4）确定坝体与地基的连接型式。土坝30.土坝的工作特点及设计要求是什么？应采取什么措施满足这些要求？（1）稳定。土坝的断面形状为梯形，断面比较大，不会发生沿坝基面的整体滑动。因为坝体土料为散粒体，抗剪强度小，失稳的主要形式是坝坡滑动或坝坡连同部分地基一起滑动。要求：应合理选择土料；合理设计坝坡；认真作好地基处理，严格控制坝体施工质量。（2）渗流。土坝挡水后，在上下游水位差作用下经坝体和地基向下游渗透，产生渗透压力和渗透变形，严重时会导致坝体失事。要求：必须采用可靠的防渗排水设施。（3）冲刷。由于坝体土料颗粒间的粘结力很小，因此抗冲能力低。主要表现在：库内风浪对上游坝面的冲刷；下游尾水在风浪作用下冲刷下游坝面；降雨冲刷坝面。要求：上、下游坝坡均需采取有效的防冲保护及坝面排水措施，坝顶不允许过水，也不允许波浪沿坝坡翻越坝顶。（4）沉降。由于土粒间存在空隙，因此在坝体自重和水压力的作用下，坝体和坝基都会由于压缩而产生沉降。沉降过大会造成坝顶高程不足；过大的不均匀沉降会引起坝体开裂。要求：在施工中要留有足够的沉降值；合理设计坝的剖面及细部构造；正确选择坝体土料；土料压水工建筑物（第五版）总复习治河专业用6实要符合设计标准，质量要均一。（5）其他方面：冰冻、地震、动物筑窝等。31.多种土质坝的材料布置原则是什么？32.土坝的失稳形式与重力坝、拱坝有何不同？土石坝失稳的主要形式是坝坡滑动或坝坡连同部分地基一起滑动。重力坝失稳形式有1）由于上游水平推力作用而发生滑动；2）在平衡力矩作用下而发生倾抚3）在扬压力作用下上浮。拱坝失稳形式有1）坝肩岩体的滑移；2）坝肩岩体的超量压缩；3）建基面的破坏4）坝体的屈曲33.为什么土坝上游坝坡比下游坝坡缓？上游坝坡长期浸水，水的抗剪强度比不侵水时低，水库水位又有可能迅速下降，所以当上下游边坡用同种土料填筑时，上游坝坡常比下游坝坡为缓。34.防渗排水设置的总原则是什么？“高防低排”或“上防下排”，即在靠近高水位一侧设防渗设施，堵住水流；而在低水位的下游一侧设排水设施，给渗水以出路。35.土坝设置防渗设施的目的是什么？土坝的防渗设施包括哪几部分？为什么坝体防渗设施的选择应与坝型选择同时进行？坝设置防渗设施的目的：减少通过坝体和坝基的渗漏量；降低浸润线以增加下游坝坡的稳定性；降低渗透坡降以防止渗透变形。土坝的防渗措施应包括坝体防渗、坝基防渗及坝身与坝