水工建筑物学习指导与习题集.docx

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水工建筑物学习指导与习题集

水利水电工程建筑专业学习丛书

《水工建筑物》学习指导与习题集

第1章绪论………………………………………………………3

第2章岩基上的重力坝…………………………………………5

第3章拱坝……………………………………………………13

第4章土石坝…………………………………………………18

第5章水闸……………………………………………………24

第6章河岸溢洪道……………………………………………28

第7章水工隧洞及坝下涵管…………………………………30

第8章过坝建筑物与渠系建筑物……………………………33

第9章水利枢纽布置…………………………………………38

第10章水利工程管理…………………………………………39

第1章绪论

一、重点要求

⒈水利枢纽与水工建筑物

⒉水利枢纽分等与水工建筑物分级

二、一般阅读

⒈水资源与水利工程建设

⒉本门课程的学习方法和研究途径

三、学习指导

⒈了解我国的水资源状况及特点，水利工程的任务和分类，水利工程的建设成就与发展趋势。

⒉了解水利枢纽的组成，掌握水利枢纽的概念——为若干个不同用途的水工建筑物所组成的综合体。

⒊掌握水工建筑物的分类、特点和作用（包括名词解释）。

掌握水利枢纽的分等（确定的依据为最高等别指标）、水工建筑物分级（注意新老规的差别）、洪水标准的确定。

四、习题及思考题

（一）填空题

1．地球上总水量的_________%是海洋中的咸水，人类能够利用的只是江河湖海及地下水的一部分，仅占地球总水量的_________%。

2.水工建筑物按功能可以分为_________、_________、_________、_________、_________、_________等几类建筑物。

3．为了将工程安全和工程造价合理统一起来，首先应对水利枢纽分_________，然后对枢纽中的建筑物分_________。

（二）选择题

1、下列_________指标是确定水利枢纽等别的依据。

A．水库兴利库容

B.坝高

C.总库容

D.挡水建筑物类型

E.水电站的装机容量

F.水电站的年发电量

G.设计灌溉面积

H.保护农田面积

I.保护城镇及工矿区

2、各种坝属于哪类水工建筑物_________。

A．取水建筑物

B.挡水建筑物

C.泄水建筑物

D.专门建筑物

（三）思考题

1、我国古今水利建设成就有哪些?

2、我国水资源的特点是什么?

开发程度如何?

3、什么是水利枢纽?

什么是水工建筑物?

与土木工程其他建筑物相比,水工建筑物有些什么特点?

4、拟建高50m的土石坝，形成总库容2.0亿m3，装机容量9.0万kW、灌溉面积20万亩的水电枢纽工程。

试问该水利枢纽工程属几等？

各主要、次要、临时建筑物属几级？

第2章岩基上的重力坝

一、重点要求

⒈概述

⒉重力坝的荷载及其组合

⒊重力坝的抗滑稳定分析

⒋重力坝的应力分析

⒌重力坝剖面设计

⒍溢流重力坝

⒎重力坝的材料及构造

⒏重力坝的地基处理

二、一般阅读

⒈其他形式重力坝及支墩坝

三、学习指导

⒈本章掌握的程度，对本门课程学习情况将有较大的影响，因此要求同学们花大气力加以学习。

通过本章的学习，可掌握其他章节讲述的基本容和一般规律；重力坝上作用的荷载、荷载的计算方法、组合情况，下游消能方式等容对其他建筑物也具有普遍性。

⒉重力坝的工作原理也是重力坝设计的依据，既依靠自身重量来满足抗滑稳定和无拉应力要求。

重力坝的工作特点关键在于掌握其主要优点（泄洪和施工导流容易解决）和最大缺点（扬压力大和材料强度不能充分发挥）。

⒊掌握重力坝上作用的荷载类型、计算方法和组合情况，重点掌握自重、水压力、扬压力、波浪要素的计算（计算单元一般为单位坝长，所有荷载均分解为水平和垂直两个方向）及荷载组合情况，难点是扬压力、浪压力和地震力的计算。

①自重：

按容易计算大小和确定形心位置的原则，将重力坝断面分块；

②水压力：

注意判定水压力的指向（水平、垂直，指向上游、指向下游）；

③扬压力：

根据是否有减压措施、采用何种减压措施、减小了哪部分压力（渗透压力？

浮托力？

两者都减小？

）、折减点位置、折减系数多少等确定扬压力分布图；实体重力坝坝基面上扬压力如图2－1所示：

④地震力：

地震荷载是学习中的难点，不要求了解公式来源，但应弄清楚公式的物理意义。

（a）（b）

（c）（d）

图2－1实体重力坝坝基面上扬压力分布图

注：

（a）图为坝基面无防渗帷幕和排水孔情况，扬压力无折减，下游无水时，分布图为三角形；

（b）图为坝基面设置防渗帷幕和排水孔情况，现已改为（d）图形式，既折减位置相同——均在排水孔中心处，但折减系数不同，河床段α＝0.25，岸坡段α＝0.35；

（c）图为坝基面设置防渗帷幕，但无排水孔情况；

（d）图为坝基面未设置防渗帷幕，但有排水孔情况；

⑤浪压力：

浪压力计算时，要会使用双曲函数，会计算波浪要素（h1%、2Ll、h0），能正确确定坝顶高程。

⑥荷载组合：

掌握基本组合、特殊组合的组合类型，能根据具体情况选择组合方式。

⒋了解稳定的概念，对几个稳定计算公式加以分析比较，注意区分公式的意义、参数的选择和适用条件，掌握用“分项系数极限状态法”进行抗滑稳定计算的方法。

了解特殊情况的抗滑稳定，掌握增加抗滑稳定性的措施。

⒌了解应力分析的目的，掌握利用材料力学法进行应力计算的方法，熟记重力坝上、下游边缘点应力的计算公式（计入和不计入扬压力），掌握用“概率极限状态”进行强度校核的方法和控制标准。

了解坝身部应力的分布规律。

⒍了解重力坝基本断面尺寸的拟定原则、方法，重力坝常用剖面主要参数的大体取值围，如上下游坡度，坝底与坝高的比值等。

掌握把基本断面修改成实用断面的方法，并了解各种实用断面的应用条件。

⒎对泄水重力坝着重了解溢流面曲线设计、孔口尺寸拟定和下游消能。

①溢流面曲线设计中应了解：

泄水重力坝的工作特点、泄水方式及曲线和参数的选择；

②孔口尺寸拟定应了解：

单宽流量的选择，上下游控制水位的确定，设计流量下孔口尺寸确定方法和布置原则等；

③下游消能应着重了解：

常见的四种消能形式的工作原理，优缺点及适用条件。

对挑流消能应了解挑流鼻坎参数选择、水力计算方法及控制条件；对底流消能应了解促成淹没水跃的措施，了解泄水重力坝下游的不利流态和防止措施。

本章中着重掌握挑流消能设计，底流消能设计主要放在水闸一章学习。

最后，要能根据设计参数绘制泄水重力坝的剖面及进行结构布置，

⒏在重力坝的材料与构造中要了解：

混凝土坝对材料的要求和坝体材料分区方法；重力坝的坝顶、廊道和竖井、分缝、止水及排水的构造特点。

⒐了解重力坝对地基和要求，掌握基础开挖的要求（深度及轮廓形状），掌握坝基帷幕灌浆设计参数的确定（深度、厚度和灌浆围），固结灌浆作用、设置部位、布孔方法，了解对不同产状的软弱破碎带采用的加固和处理措施，了解坝基排水的布置方法。

本章主要为岩石地基的处理，土基的处理技术主要放在水闸和土石坝部分学习。

⒑在其他形式重力坝及支墩坝一节中，重点介绍碾压混凝土重力坝，对其他形式坝型仅需初步了解其结构特点、剖面尺寸的拟定方法和构造要点。

四、思考题：

（一）填空题

1．重力坝主要依靠_________产生的_________来满足坝体稳定要求。

2．重力坝按其结构形式分类，可分为____________、____________和____________。

3．扬压力是上、下游水位产生的____________和下游水深产生的____________两部分组成。

4．地震基本烈度是指该地区今后____________期限，可能遭遇超越概率为____________的地震烈度。

5．抗滑稳定分析的目的是核算坝体沿____________或沿____________抗滑稳定的安全性能。

6．溢流重力坝挑流消能的设计容，包括____________、____________、____________、____________、____________等。

7．溢流坝的消能形式有____________、____________、____________、____________四种消能方式。

8．重力坝地基处理主要包括两方面的工作：

一是____________，二是__________________。

9．因为作用在重力坝上游面的水压力呈____________分布，所以重力坝的基本剖面是____________形。

10．碾压混凝土重力坝是用____________含量比较低的超干硬性混凝土，经____________而成的混凝土坝。

（二）选择题

1、坝底扬压力等于____________。

A．浮托力和压力之和

B.浮托力和渗透压力之和

C.浮托力和场压力之和

D.渗透压力和坝体场压力之和

2、重力坝的基本剖面为____________。

A．梯形

B.三角形

C.矩形

D.正方形

3、下面关于坝体应力的几种说确的是____________。

A．正常运用期，坝基面的最大铅直正应力应小于坝基容许压应力

B.正常运用期，坝基面的最大铅直正应力应大于坝基容许压应力

C.坝体绝对不容许出现拉应力

D.以上说法都不对

4、采用以下措施主要用来降低重力坝坝基的扬压力____________。

A．开挖与清理

B.固结灌浆

C.帷幕灌浆

D.混凝土齿墙

5、SL319-2005《混凝土重力坝设计规》推荐使用官厅公式计算坝前浪压力，在校核洪水位时，该公式的风速V宜采用相应洪水期多年平均最大风速的____________。

A．1．0倍

B.1．5倍

C.2．0倍

D.2．5倍

6、混凝土坝防渗帷幕后设置排水幕的目的是降低____________。

A．渗透压力

B.浮托力

C.扬压力

D.静水压力

7、溢流坝段的堰面曲线，当采用开敞式溢流孔时可采用____________。

A．抛物线

B.幂曲线

C.椭圆曲线

D.圆弧曲线

8、重力坝在水位变化围表面混凝土其控制因素主要是____________。

A．抗冻性能

B.防渗要求

C.强度要求

D.抗冲刷要求

9、当重力坝与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数较大时，坝体剖面尺寸一般由_________控制。

A．稳定条件

B.强度条件

C.工程造价

D.施工条件

10、溢流坝上不设闸门时，其堰顶高程与_________齐平。

A．校核洪水位

B.设计洪水位

C.正常蓄水位

D.死水位

（三）思考题

1、重力坝的工作原理和工作特点是什么？

为什么说重力坝的材料强度不能充分发挥？

2、重力坝的基本断面是什么？

3、重力坝是如何分类的？

4、重力坝的主要荷载有哪些？

5、什么是扬压力、渗透压力、浮托力？

6、什么是基本组合？

什么是特殊组合？

各有哪些组合方式？

7、简述重力坝的设计过程？

8、稳定计算的方法有哪些？

各有什么特点？

9、提高重力坝抗滑稳定的工作措施有哪些？

10、重力坝应力分析方法有哪些？

各有什么特点？

11、材料力学计算坝体应力的基本假定是什么？

主要计算容是什么？

12、非溢流坝剖面设计的原则是什么？

什么是基本剖面、实用剖面？

13、溢流坝的剖面由哪些组成？

各有何要求？

14、溢流重力坝的消能常用的有哪几种，各自优、缺点及适用围是什么？

15、坝体为什么要分区？

如何分区？

16、重力坝设置廊道系统的作用是什么？

不同用途的廊道设置部位和尺寸如何？

17、什么叫