复试背诵版

河海大学水工建筑物复试习题库适用专业：【水工结构、水利工程（水工与水电）】----NIT渊哥、付菊整理1.水工建筑物的地基处理主要解决哪两类问题？常用的处理措施有哪些?①防渗和稳定。2.水工建筑物中软土地基处理主要解决哪些问题？常用的处理措施有哪些？3.泄水建筑物有哪几种形式？各适用于何种场合？设计时应注意什么问题？①河床泄水建筑物：溢流坝、坝身泄水孔（表孔、中孔、深孔）、河床溢洪道（滑雪式溢洪道）、坝下涵管；河岸泄水建筑物：河岸溢洪道、隧洞。②溢流坝适用于重力坝，坝身泄水孔适用于拱坝和重力坝，滑雪式溢洪道适用于拱坝，坝下涵管一般用于中小型土石坝，河岸溢洪道一般适用于土石坝，隧洞用于需要灌溉、发电、供水、泄水、输水、施工导流和通航的水工建筑物。③4.如何进行坝外泄水建筑物的布置？试分别就正槽式溢洪道的布置和隧洞线路选择加以说明。一、正槽式溢洪道布置：1.进水渠段：设计原则是使水流平顺、进水流畅，水头损失小，当进口紧靠大坝时，大都靠坝一侧设置导水墙，布置成拐弯型的喇叭口形。进水渠的沿水流方向的中心线最好为直线。2.控制段（溢流堰、闸门、闸墩、工作桥、交通桥）：控制段尽量靠近上游，减少水头损失；因为承受荷载大，要建在良好的地基上；当溢洪道紧靠坝肩时，控制段的顶部高程应与大坝坝顶高程协调一致；堰轴线要在平面以直线的方式布置。3.泄槽：①纵剖面布置：纵坡一般为陡坡，地基越好坡越陡，为适应地形、地质条件，泄槽很长时常需变坡，自上游到下游最好是由逐渐加陡，变坡处用平滑曲线连接；②平面布置：通常用等宽直线布置，在软基上时为减小单宽流量和减小下游冲刷，可以用扩散式；当泄槽很长时，可以兼用收缩、等宽、扩散式的腰形槽。4.消能段和尾水渠：当地基较差或溢洪道靠近坝体，一般采取底流消能，为了减小单宽流量，一般讲消力池和泄槽末端的扩散结合起来做成扩散式消力池。当溢洪道下泄流量不能直接泄入河道时，需要布置一段尾水渠，尾水渠要求短、直、平顺。二、隧洞：①地质条件好、线路短、水流顺畅以及对其它水利建筑物相互无影响；②尽量避开山岩压力很大，地下水位很高和渗水量大的岩层以及可能发生坍塌的不稳定山体；③洞线在平面上尽量直线布置④对于有压隧洞，应做到任何情况下都有压力余幅；对于无压隧洞，任何情况自由水面和洞顶都要有足够的净空；进出口高程要确定好以避免洞内发生水跃；⑤各个洞身断面都要有足够的围岩厚度⑥洞线和其他建筑物要保持距离，以免爆破影响其稳定性和整体性；⑦隧洞出口应与拦河坝坝脚保持相当的距离，防止冲刷坝脚。5.水工建筑物、水利枢纽的概念？与土木工程相比，水工建筑物有哪些特点？①水工建筑物就是在水的静力或动力作用下工作，并与水发生相互影响的各种建筑物。不同类型与功能的水工建筑物组成的综合体就称为水利枢纽。②工作条件的复杂性、设计选型的独特性、施工建造的艰巨性、失事后果的严重性。6.重力坝的工作原理和特点。原理：依靠坝身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的要求；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所引起的拉应力以满足强度的要求。特点：重力坝筑坝材料的抗冲能力强；重力坝结构简单，施工技术比较容易掌握，有利于机械化施工，断面尺寸大，材料强度高、耐久性好，安全性较高；对地形地质条件适应性较好；坝体与地基接触面积大，受扬压力的影响也大；重力坝剖面尺寸较大，坝体内部的压应力一般不大，因此材料的强度不能充分发挥；坝体体积大，水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，散热条件差，分部浇筑，容易形成裂缝。7.在重力坝设计中，坝体纵缝对坝体有什么影响？设计时应如何考虑？大体积混凝土施工时由于温控的需要、施工方便等原因,一般都沿坝轴线方向预留一条或更多的纵缝.待坝体混凝土温度达到设计要求的稳定温度时,并选定适当时间进行灌浆处理,以求各浇筑块能连成整体,共同抵御水压。坝体自重应力是灌浆钱的独立坝块所引起的。对于不同的坝体上游坡度有不同的影响，1.当n=0时，无影响。2.n＞0时，考虑纵缝时上游坝踵的自重应力减小，与水压力引起应力叠加的结果，使上游坝踵处的应力恶化，可能发生拉应力，故上游坝坡不能太缓。3.当n＜0时，上游坝踵自重应力增加，与水压力引起的叠加结果对坝踵处的应力有利。为防止施工上的困难和防止施工期坝趾出现过大的拉应力，倒坡不宜过大。8.重力坝为什么要分缝？缝有哪几种类型？纵缝有哪几种布置方式？横缝如何处理以及止水如何布置？为什么斜纵缝可以不进行水泥灌浆？①为防止在运用期由于温度变化发生伸缩变形和地基可能产生不均匀沉陷而引起裂缝，以及为了适应施工期混凝土的浇筑能力和温度控制等②常设垂直于坝轴线的横缝和平行于坝轴线的纵缝。③垂直纵缝、斜缝、错缝④横缝处理：高坝的横缝止水常采用两道金属止水片和一道防渗沥青井，中低坝的止水可适当简化。⑤因为缝面的剪应力很小，可只在缝面上凿毛、加设键槽。9.何为重力坝的基本剖面？拟定重力坝剖面的主要原则是什么？如何将基本剖面修改成适用剖面？①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。②“既满足稳定和强度要求，又使体积最小和施工简单运行方便”。③考虑其他荷载和运用条件，修改坝顶宽度、坝顶高程和剖面形态，使其符合实际需要。10.重力坝剖面比较大的原因是什么?为什么重力坝的材料强度不能得到充分利用?有哪些方法和措施？①原因是：因为它要依靠坝身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的要求并在水平截面上产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度的要求，因此剖面比较大。②重力坝剖面尺寸较大，坝体内部的压应力一般不大，因此材料的强度不能充分发挥。③可以采取坝体分区，坝体大部分区域采用标号较低的混凝土。或者将重力坝的横缝中下部扩宽做成宽缝重力坝或空腹重力坝。11.重力坝失稳破坏形式是什么？稳定验算的定值安全系数计算法和分项系数极限状态计算法主要区别在哪里？有哪些计算公式？提高重力坝稳定性的工程措施有哪些？①一种是坝体沿抗剪能力不足的薄弱层面产生滑动，包括沿坝与基岩接触面的滑动以及沿坝基岩体内连续软弱结构面产生的深层滑动；另一种是在荷载作用下，上游坝踵以下岩体受拉产生倾斜裂缝以及下游坝趾岩体受压发生压碎区而引起倾倒滑移破坏。②区别在于：③定值安全系数法：④工程措施有：1.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；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.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；4.采用有效的防渗排水或抽水措施，降低扬压力；5.利用预加应力提高抗滑稳定性12.计算重力坝深层抗滑稳定的方法有哪些？试论述之，哪一种方法更符合实际情况？被动抗力法：剩余推力法：等安全系数法:按每个块体的未定安全系数均相等的原则来计算整个滑动体的抗滑稳定安全系数。等安全系数法更合理些，但不是完全合理的。13.坝基扬压力大，材料强度不能充分利用是实体重力坝的两个主要缺点，试从结构模型考虑，怎样尽可能克服这些缺点？从结构模型考虑：扬压力大可以通过采取有效的防渗排水设施，减少扬压力；材料强度不能充分利用可以进行坝体分区，坝体大部分区域采用标号较低的混凝土14.何为拱冠梁法？它考虑了几个变位？怎样用拱冠梁法进行拱梁荷载分配？试述拱冠梁法的基本原理，兵列出其变位协调方程，解释各符号的含义。①拱冠梁法：是只取拱冠处的一根悬臂梁，根据各层拱圈和拱冠梁交点处径向变位一致的条件求得拱梁的荷载分配，且拱圈所分配到的径向荷载从拱冠到拱端为均匀分布，认为拱冠梁两侧的梁系的受力情况与拱冠梁一样。②考虑了③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④基本原理：根据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。⑤变位协调方程：15.拱坝应力分析的多拱多梁法的基本原理是什么？试说明该法分析的拱圈水平径向荷载与拱冠梁法有何不同？为什么？多拱梁法：将拱坝看成由一系列水平拱和一系列铅直梁组成，拱梁荷载分配时需考虑拱梁每个交点处的变位协调。拱冠梁法：是只取拱冠处的一根悬臂梁，根据各层拱圈和拱冠梁交点处径向变位一致的条件求得拱梁的荷载分配，且拱圈所分配到的径向荷载从拱冠到拱端为均匀分布，认为拱冠梁两侧的梁系的受力情况与拱冠梁一样。不同处有：多拱梁法的拱系统和梁系统各承担多少荷载是根据拱梁每个交点处的变位一致的条件进行调整的，而拱冠梁法假定参加拱梁分配的荷载是水压力和泥沙压力等水平径向荷载。因为16.拱坝的温度荷载在拱冠梁法中如何计算？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。17.说明温度对拱坝的影响。水压和温度变化引起的总变位中，温度变位占1/3~1/2，温度作用为主要荷载之一。当封拱温度较低时，此后坝体温度升高，拱轴线伸长，变位方向与水压引起的相反，有利于抵消部分拱端上游面由水压引起的拉应力；此后当坝体温度降低时也会因封拱温度低而减少温降值。所以对坝体应力而言是愈低愈好。如果封拱时混凝土温度过高，则以后温度降低时，拱轴线收缩，变位方向与水压引起的相同，对应力不利。总之，温降对坝体应力不利，温升坝肩岩体稳定不利。18.河谷形状对拱坝的剖面形状和荷载分配有什么影响？拱坝的理想地质地形条件是什么？为什么说拱坝的超载能力较大？河谷的宽高比愈小，说明河谷愈窄深。此时拱坝水平拱圈跨度相对较短，悬臂梁高度相对较大，即拱的刚度大，拱作用容易发挥，可将荷载大部分通过拱作用传给两岸，坝体可设计的薄些，反之设计得厚些河谷的断面形状，V形河谷，拱圈跨度自上而下逐渐减小，拱刚度逐渐增强，易发挥拱作用，底部水压力大，但拱跨短，可做得薄些；U形河谷，拱圈跨度自上而下几乎不变，拱刚度不增加而水压力增加，需增加梁的刚度，做得厚些；理想地形：①两岸对称，岸坡平顺无突变，逐渐收缩的峡谷段；②坝体两侧具有足够的岩体支撑。理想地质：①基岩比较均匀、坚固完整、强度足够；②基岩能抵抗水的侵蚀、耐风化；③岸坡稳定、没有大断裂。拱坝的超载能力较大是因为当外荷载增大或坝体某一部位发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用将会自行调整，使坝体应力重新分配。19.简述拱圈的中心角的大小对拱坝的稳定和应力的影响。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。20.当L|H相同时，坝体形状是否相同？为什么？不一定，L是河谷的宽度，H是坝高，这会随着河谷的形状而变化。例如说同一个宽高比，但是如果一个是U形河谷，一个是V形河谷，虽然宽高比相同，但是形状差别很大。这都取决于地质地形条件。21.试分析拱坝可能出现拉应力的部位，为什么拱坝可以允许一定的拉应力，而重力坝一般不允许呢？（拱冠梁是在拱坝的拱顶处与水平拱圈成正交的铅垂坝体断面。）因为拱坝属于高次超静定结构，且混凝土的抗压强度较高，拱坝断面设计设计常受拉应力控制，拉应力较大的部位常在拱冠梁的上游坝底处，实际上这个部位的梁向拉应力并非最危险，因为当梁向拉应力大时可自行调整给拱结构。因此，一般认为可适当提高上游面的允许拉应力。而就重力坝而言，22.分析下列说法是否正确？“纯拱法只考虑拱的作用，所有荷载均由拱承担，故由此得的拱端内力及坝肩稳定性偏于保守”。试说明其理由。错，纯拱法只考虑了一系列各自独立互不相影响的水平拱圈叠合而成，每层拱圈固结的平面拱，用结构力学方法求解拱的应力力，忽略了拱坝的整体作用，求得的内力偏大。理由是23.地基变形对拱坝的影响。24.土石坝边坡稳定分析的方法有哪些？圆弧滑动法：有瑞典圆弧滑动法和简