水工建筑物期末总结文档格式.docx

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将坝上游面略向上游倾斜，利用水重增加阻滑力，但倾斜坡度不宜过大，以防上游坝面出现拉应力。

②采用有力的开挖轮廓线

③设置齿墙或抗滑桩

④抽水措施

⑤加固地基：

如进行固结灌浆、帷幕灌浆及断层、软弱夹层的处理等，以提高坝基的强度参数。

⑥横缝灌浆：

将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆，以增强坝的整体性和稳定性。

⑦预加应力措施：

利用预加应力提高抗滑稳定性。

在靠近坝体上游面，采用深孔锚固高强度钢索，并施加预应力，即可增加坝体的抗滑稳定，又可消除坝踵处的拉应力。

7.应力分析

重力坝应力分析的方法主要有：

⑴模型试验法；

⑵材料力学法；

⑶弹性理论的解析法；

⑷弹性理论的差分法；

⑸弹性理论的有限元法。

边缘最小主应力为坝面，最大主应力为垂直于坝面的剖面。

因最大最小应力均出现在坝面，所以需首先校核边缘应力。

8.坝体应力的影响因素

⑴地基变形模量对坝体应力的影响

⑵坝体混凝土分区对坝体应力的影响

⑶纵缝对坝体应力的影响

⑷分期施工对坝体应力的影响

⑸温度变化及施工过程对坝体应力的影响

9.坝体温度变化的阶段、水热化温升和温度回降值

坝体温度变化主要有温度上升期、降温期和稳定期三个阶段。

水热化温升是指最高温度与入仓温度之差；

温度回降值是指最高温度与年均气温之差。

施工期温度引起的应力⑴地基约束引起的应力.⑵内外温差引起的应力.

10.温度裂缝的类型和温度控制的措施。

温度裂缝的类型主要有：

①贯穿性裂缝：

含横向贯穿性裂缝、纵向贯穿性裂缝、水平向贯穿性裂缝。

②表面裂缝

温度控制的措施主要有：

①降低砼的入仓温度Tj

②降低砼的水热化温升Tr

③加强砼表面的养护

11.极限状态设计法

12.泄水重力坝

13.溢流重力坝的工作特点和类型、要求

工作特点：

将规划库容不能容纳的洪水经由坝顶泄向下游，以满足防洪和大坝安全要求。

类型：

①开敞溢流式②大孔口溢流式

特点：

开敞溢流式①坝体不设胸墙，出流常为堰流

②孔口埋深浅，闸门水压力较小，孔口尺寸可以较大，泄流量较大，超泄能力强；

③可排泄冰凌和其他漂浮物；

④闸门于坝顶，易检修；

⑤应用较广泛。

大孔口溢流式：

①坝体上部设胸墙，出流常为孔口出流，但当水位低于胸墙时为堰流；

②堰顶较低，需设工作闸门和检修闸门；

③超泄能力常比开敞溢流式小。

基本要求①足够的孔口尺寸,良好的孔形,较高的流量系数；

②水流平顺,不产生负压和振动,避免发生空蚀；

③保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷；

④下泄水流不产生折冲水流等,不影响其他建筑正常运行；

⑤有灵活控制下泄水流的设备

14.单宽流量是溢流重力坝设计中很主要的控制性指标

①单宽流量是确定溢流坝的净宽和堰顶高程的主要参数；

②单宽流量是影响消能工设计的关键因素；

③单宽流量是影响坝下冲刷的主要因素

15.孔口尺寸设计应考虑的主要因素：

①泄洪要求：

泄流单宽流量是关键因素；

③枢纽布置：

④下游水流条件

16.闸墩上游端需做成圆弧形或流线型、溢流坝设置边墙的作用

闸墩上游端需做成圆弧形或流线型是为了进口水流平顺、减少水流侧收缩。

溢流坝设置边墙的作用是起闸墩和分隔作用。

17.空化和空蚀

空化：

当高速水流在某点的压力低于饱和蒸汽压强时，水体中固有的小气核迅速膨胀而成小空泡，这种现象称为空化。

空蚀：

当空气泡进行高压区受压而溃灭,因溃灭时间短暂,产生很高的局部冲击力，当坝面冲击力大于材料凝聚力时，坝面遭到破坏，这种现象称为空蚀。

流速大于15m/s时就可能发生空蚀。

坝面不平整是引起溢流面发生空蚀的主要原因。

空化数大于初生空化数时不会发生空蚀现象。

18.减免空蚀的措施；

1）精心施工，施工后发现不平整度不符合要求，则应进行磨削处理。

（比较难实现）

2）设计合理的过流面体型。

3）设置掺气减蚀装置，流速30～35m/s的泄水建筑物应采取掺气措施。

4）采用抗空蚀性能好的材料。

5） 

合理的运行方式，如控制闸门开启速度等。

19.溢流面体形包括哪三段？

上游第一段一般采用什么曲线

溢流面体形由顶部曲线段、中间直线段、反弧段组成。

上游第一段一般采用复合圆弧或椭圆曲线。

20.过水建筑物消能的原理、途径及方法；

A.原理：

将急流变成缓流，把水流的动能转化成热能。

B.途径:

水流内部的紊动、掺气、剪切及漩滚。

水股的扩散及水股之间的碰撞。

水流与固体边界的剧烈摩擦和撞击。

水流与周围气体的摩擦和掺混等。

C.方法：

挑流消能、面流消能、底流消能、消力戾气消能。

D.辅助消能工主要有：

趾墩、消力墩、尾坎

21.泄水重力坝消能工的主要形式和原理

消能工的主要形式：

①底流消能；

②挑流消能；

③面流消能；

④消力戽消能。

底流消能的原理：

①通过水跃将急流转变为缓流而消能；

②主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能。

挑流消能的原理：

利用泄流建筑物出口处设置的挑流鼻坎，将急流挑向空中，再落入离建筑物较远的下游河道。

主要靠急流沿固体边界摩擦而耗能，射流在空中与空气摩擦、掺气和扩散等耗能，射流落入尾水中淹没紊动扩散耗能。

面流消能的原理：

利用鼻坎将急流挑至水面，在主流下面形成旋滚而消能。

消力戽消能的原理：

急流进入潜在水下的戽内发生旋滚，经大量消能后由鼻坎挑向下游水面。

22.消力池

形成消力池的主要措施：

①护坦尾修筑消力坎；

②降低护坦高程；

③降低护坦和修筑消力坎。

作用：

防护河床免受高速水流的冲刷

23.折冲水流形成：

溢流坝仅占河床一部分，出口水流于主流两侧形成回流，如两侧回流强度、大小不一致时，易将主流压向一侧，形成折冲水流。

24.坝身泄水孔的作用和特点及其分类

①预泄库水，增强调蓄能力；

②放空检修；

③排沙减淤；

④调节下泄流量以满足通航、灌溉需要；

⑤施工导流。

①孔口全部淹没，随时可放水；

②孔内流速高，易发生负压、空蚀、振动等；

③检修困难；

④闸门承压大，启闭力较大；

⑤门体结构、止水、启闭设备复杂，造价高。

25.通气孔及平压管的位置和作用；

设置平压管的目的：

将平压管设置在检修闸门和工作闸门之间，用以在检修闸门提起前充水，减小启门力。

设置通气孔的目的：

26.重力坝地基处理作用、内容

①防渗；

②提高岩基的强度和整体性。

主要内容：

①坝基的开挖和清理；

②坝基的固结灌浆；

③帷幕灌浆；

④坝基排水；

⑤断层、软弱夹层、溶洞等不良地质的处理。

27坝基固结灌浆和帷幕灌浆的目的、灌浆一般布置

（1）固结灌浆的目的：

增强基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。

布置位置：

①应力较大的坝踵和坝趾；

②裂隙发育和破碎带范围内。

（2）帷幕灌浆的目的：

降低坝底渗透压力,防止坝基产生管涌,减少坝基渗流量。

位置：

坝轴线的上游面区域，自河床向河岸延伸。

28混凝土重力坝为何要分区？

分缝的类型和目的是什么？

（1）分区的目的：

坝体各部位的工作条件不同，对砼各种性能要求各不同，为了节约和合理利用水泥，常将坝体砼分区，各区可采用不同标号的砼。

（2）分缝有以下类型：

1　横缝，含永久性横缝和临时性横缝。

目的：

横缝将坝体分成若干独立工作的坝段，可减少温度应力、适应地基不均匀变形和满足施工要求。

2　纵缝（铅直纵缝、斜缝和错缝）

适应砼的浇筑能力；

减少施工期的温度应力而设置的临时缝。

3　水平施工缝。

减少施工期的温度应力，是上下新老层混凝土浇筑块之间的施工接缝，为临时缝

29.支墩坝

（1）支墩坝：

由一系列支墩和挡水面板组成，支

（2）墩坝的结构形式：

①大头坝：

支墩上游端两侧扩大,形成悬臂大头,大头间紧贴挡水。

②连拱坝：

由一系列紧连的拱筒挡水,并与支墩连成整体。

③平板坝：

由平面板简支在支墩上挡水支墩坝的类型：

大头坝、连拱坝、平板坝

第四章拱坝

1.拱坝的定义、工作原理、特点；

1）定义：

固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。

2）工作原理：

坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载：

一部分通过拱的作用压向两岸；

另一部分通过竖起梁的作用传到坝底基岩。

3）特点：

⑴稳定特点。

稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，对地形、地质条件及坝基处理的要求较高。

⑵结构特点

①拱与梁的共同作用，属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高。

②拱是推力结构，承受轴向压力，拱内M小，σ均匀，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度。

③拱坝坝体厚度减薄，节省工程量，与同地质条件、同高度重力坝相比节省1/3-1/2。

④拱坝抗震性强。

（3）荷载特点：

坝体不设永久性伸缩缝，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度作用列为一项主要荷载。

（4）泄水特点：

拱坝坝身可以泄水，设置单层或多层大孔口泄水。

4）坝体尺寸包括的内容：

①拱圈的平面形式；

②各层拱圈轴线的半径和圆心角；

③拱冠梁上下游坝面的形式；

④拱冠梁各高程的厚度

2.双曲拱上游面曲线通常需要确定哪些参数

①凸点位置：

最凸向上游点距坝顶的高度；

②凸度：

凸点与坝轴线间的水平距离与坝高的比值；

③最大倒悬度：

凸点与上游坝底点之间的水平距离与垂直距离的比值。

3.最合理拱圈形式应满足什么条件？

现有拱圈有哪些形式？

最合理的拱圈形式：

压力线接近拱轴线，应为变曲率、变厚度和扁平的。

现有拱圈形式①圆拱；

②三心拱；

③双心拱；

④抛物线拱；

⑤椭圆拱；

⑥对数螺旋线拱

4.拱坝应力分析、拱梁分载法的原理.

（1）应力分析方法共有五种⑴纯拱法；

⑵拱梁分载法；

⑶有限元法；

⑷壳体理论计算方法；

⑸结构模型试验。

（2）拱梁分载法的原理：

①将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构，荷载由梁系和拱系分担，荷载分配由变位一致来确定；

②算法是首先将总荷载试分配到梁、拱，按各自的方法算各自的变位，如变位一致则分配正确，否则调整直到一致。

5.拱坝稳定分析

（1）方法：

刚体极限平衡法、有限元法、地质力学模型试验。

（2）刚体极限平衡法的假定条件：

①滑移体为刚体；

②仅考虑滑移体力的平衡,不考虑力矩平衡；

③忽略拱坝的内力重分布，受力为定值；

④达到极限平衡时,滑裂面剪力与滑移方向平行,方向相反。

（3）可能滑动面的形式和位置：

①单独的陡倾角结构面F1和缓倾角结构面F2组合；

②成组的陡倾角和成组的缓倾角结构面组合；

③混合组合：

由单独的陡倾角和成组的缓倾角结构面组合；

或由成组的陡倾角和单独的缓倾角结构面组合；

④多刚体组合：

结构复杂的结构面将滑移体分割成多块刚体

6.拱坝坝身泄水的方式

1　自由跌流式：

坝顶自由跌流；

适用于较薄的双曲或小型拱坝,基岩良好、单宽流量小；

需设防护措施，因为落水距坝较近。

2　鼻坎挑流式：

溢流堰顶曲线末端设反弧挑流鼻坎，以使落水点距坝较远；

鼻坎常有连续坎，有时也采用差动坎。

3　滑雪道式：

溢流面由溢流坝顶和与坝体轮廓以外的泄槽（滑雪道）连接而成，槽尾设鼻坎挑流，滑雪道地板可在厂房顶、可专设支承；

适用于泄洪量大、较薄的拱坝

4　坝身泄水孔：

在水面以下一定深度的坝体内设置中孔或底孔泄流；

坝体半高以上为中孔,主要用于泄洪；

坝体下部为底孔,多用于放空,辅助泄洪、排沙和导流。

7.拱坝消能：

跌流消能、挑流消能、底流消能

8.拱坝横缝的分缝方法；

横缝一般沿径向或近于径向布置。

①在各分层高程处，横缝指向水平拱厚中心线的曲率中心。

对于变厚度拱坝，也可用上游坝面弧线代替拱厚中心线。

采用较多。

②横缝以某一高程的径向为准，其他高程均与其一致，此时全部横缝均为竖向平面。

可用于中小型或坝面曲率变化较小的拱坝。

③横缝在不同高程分别采用上述两种方式，缝面将为分层连续的扭曲面和竖向平面。

结合坝内泄水管道和溢流坝布置需要而采用。

④横缝间距一般为15-20m。

横缝内应设铅直向的键槽，且上游应设止水片，可与止浆片结合。

底部与地基面的夹角：

不得＜60°

。

9.拱坝垫座和周边缝的作用

定义：

作用①周边缝使梁的刚度和作用减弱，拱的作用加强②周边缝减小坝体传至垫座的弯矩，可减小上游坝面的拉应力；

③垫座加大了与基岩的接触面，改善地基的受力状态；

④垫座可减少不规则和软弱面对坝体的影响；

⑤坝体开裂不影响基础，基础开裂不影响坝体；

⑥垫座对坝体起地震缓冲作用。

10重力墩的目的

①对于不规则河谷，用重力墩减小宽高比，避免岸坡大量开挖。

②重力墩是拱坝坝端的人工支座；

③用重力墩连接拱坝与其它坝段或溢洪道

11.拱坝的地基处理:

坝基开挖、固结和接缝灌浆、防渗帷幕、坝基排水、不良地质处理

12河谷的宽高比与拱坝厚高比的关系

宽高比：

河谷宽度L与坝高H的比值。

厚高比：

坝厚T与坝高H的比值。

①L/H<

1.5，薄拱坝，T/H<

0.2；

②L/H=1.5-3.0，中厚拱坝，T/H=0.2-0.35；

③L/H=3.0-4.5，重力拱坝，T/H=0.35-0.60；

④L/H>

4.5，可修重力坝或拱形重力坝。

第五章土石坝

一：

土石坝的工作原理、优缺点及类型

土石坝：

土石坝是指由土、石料等当地材料经碾压建成的大坝。

1、土石坝的优点①可以就地、就近取材，大量节约三材和材料运输费；

②能适应各种地形、地质及气候条件；

③可充分利用大容量、多功能、高效率施工机械；

④计算方法、试验手段的发展为土石坝设计提供了安全保障；

⑤高边坡、地下工程及溢流防冲等配套设施的发展解决了土石坝的难题。

2、土石坝的缺点

（1）一般需在河岸上另设泄水建筑物。

（2）施工导流不如混凝土坝方便。

（3）粘性土料的填筑受气候条件影响较大。

（4）坝体断面大，体积大，工程量也较大。

3、土石坝的类型

（1）按坝高分：

高、中、低坝。

（2）按施工方法分①碾压式土石坝②水力冲填坝③水中填土坝④定向爆破堆石坝

（3）按照坝体材料和防渗体布置

①均质土坝②土质防渗体分区坝

③非土质材料防渗体坝④多种土质坝

二：

土石坝设计的基本要求

⑴具有足够的断面维持坝坡的稳定⑵设置良好的防渗和排水设施以控制渗流

⑶选择与现场适应的良好土石种类及配置和坝型结构⑷泄洪建筑物具有足够的泄洪能力

三：

坡率选择规律

四、土石坝渗流分析内容目的

方法：

内容：

⑴确定浸润线的位置；

⑵计算渗流流速和比降；

⑶确定渗流流量。

五：

稳定分析：

瑞典圆弧法、简化的毕肖普法

六、渗透破坏

①流土：

在向上渗流作用下，表层局部土体被顶起或粗细颗粒群发生浮动而流失的现象。

主要发生在表层为粘性土或其他细粒土（较均匀的非粘性土）组成的土层中。

②管涌：

在渗流作用下，土体中的细颗粒沿骨架颗粒所形成的孔隙管道移动或被渗流带走的现象。

其多发生在不均匀非粘性土层中。

③接触冲刷：

渗流沿K不同两种介质的接触面，或建筑物与地基接触面上流动时，将细颗粒沿接触面带走的现象。

④接触流土：

在K相差悬殊的两种土层交界面上，渗流垂直于层面流动时，把K小土层的细粒，移入到K大的土中去的现象。

土石坝各种地基的主要问题及处理方法

七：

土石坝填筑料要求、坝壳料的基本要求

1.土石坝填筑料的一般要求：

⑴具有与使用目的相适应的工程性质：

防渗料具有足够的防渗性能，坝壳料具有较高的强度，反滤、过渡料等具有良好排水性能

⑵土石料的工程性质在长时期内保持稳定

⑶具有良好的压实性能：

防渗体可降到最优含水量，无影响压实的超径材料

2.坝壳料的基本要求：

⑴保持坝体的稳定，故需要较高的强度；

⑵坝体水位下的筑料需良好的排水性能；

如砂、砾石、卵石、漂石、碎石等。

八：

防渗体土料选择应考虑哪些特性？

防渗体：

⑴防渗性；

⑵抗剪强度；

⑶压缩性；

⑷抗渗稳定性；

⑸含水量；

⑹颗粒级配；

⑺膨胀量和体缩值；

⑻可溶盐、有机质含量。

九：

反滤、过渡和排水材料

1：

材料要求⑴质地致密坚硬；

⑵具有高度抗水性和抗风化能力。

2.排水的作用：

①控制和引导渗流；

②降低浸润线；

③加速孔隙水压力消散；

④保护下游坝坡免遭冻胀破坏。

3.反滤层的作用：

①防护渗流出口；

②防止坝体和坝基发生管涌、流土等渗透变形。

反滤层分类：

①Ⅰ型反滤：

位于被保护土的下方，渗流自上而下，需承受自重和渗透压力。

②Ⅱ型反滤：

位于被保护土的上方，渗流自下而上，自重与渗透压力相反。

反滤层一般铺设1～3层级配均匀且耐风化的砂、砾、卵石或碎石，每层粒径随渗流方向而增大。

4.过渡层：

十：

坝体排水的形式及其优缺点。

⑴棱体排水（滤水坝址）：

设置在坝趾的堆石棱体。

优点是可降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护坝脚不受淘刷，增加坝体稳定；

缺点是石料用量大，费用高，与坝体施工有干扰，检修困难。

⑵贴坡排水（表面排水）：

堆石或砌石直接铺放在下游坝坡表面。

优点是结构简单，用料少，施工方便，易于检修；

缺点是不能降低浸润线，易冰冻而失效。

常用于下游无水的中小型均质坝和浸润线较低的中坝。

⑶坝内排水：

排水体设置在坝体内部。

又分褥垫排水、网状排水、竖直排水体和水平排水层。

优点是下游无水时可降低浸润线，加速软基固结；

缺点是不均匀沉陷适用性差，易断裂，难以检修。

⑷综合式排水：

由棱体排水、贴坡排水、坝内排水等两种或两种以上的排水措施组合成，具有以上各项排水的优点。

十一：

反滤层

反滤层分类：

十二:

地基处理

1.基岩处理

2.砂砾石地基处理

●主要问题：

渗流控制。

●处理方法：

上游防渗、下游排水减压。

（1）垂直防渗设施（应优先采用）粘性土截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕

（2）上游水平防渗铺盖此法需要放缓上游坝坡，应用较少。

（3）下游排水减压设施常用设施有：

裖垫式排水、透水盖重、排水沟、排水减压井、水平排水层

垂直防渗设施的目的在于完全阻断透水层；

防渗铺盖的目的在于延长渗径，减小渗流比降到容许范围；

下游排水设施的目的在于防排结合，控制渗流，降低浸润线。

3.细砂地基

●问题：

易液化。

●常用的处理措施：

（1）砂层较薄且范围不大：

明挖换基。

（2）砂层较厚：

可优先考虑人工加密措施，还可密封，设置盖重、砂井，加强排水等。

4.软粘土或淤泥地基

●问题天然含水量大、抗剪强度低、压缩性高、透水性强、承载能力小。

●处理方法

（1）当软粘土地基土层较薄，埋藏较浅且范围不大时，宜全部挖除；

（2）否则：

设置砂井或插塑料排水带，并控制填土进度，也可结合坝脚镇压。

十三：

土石坝上下游护坡的基本类型：

堆石（抛石），干砌石，浆砌石，预制或现浇的砼或钢筋砼板

十四：

土石坝体与砼建筑物的连接形式：

插入式、翼墙式

第六章水闸

6.1水闸的分类。

1.⑴按承担的任务分：

主要分为节制、进水、分洪、排水、挡潮、冲沙闸6种

⑵按结构形式分：

开敞式、胸墙式、涵洞式

2.水闸的组成部分。

水闸由闸室、上游连接段、下游连接段3部分组成。

闸室为水闸的主体，含闸门、闸墩、边墩（岸墙）、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等，闸门挡水及控流、闸墩分隔闸孔等、底板是基础并防渗、工作桥用于安装启闭机，交通桥用于过闸交通。

上游连接段含两岸翼墙、两岸护坡、河床部分的铺盖及防冲墙、护底等，目的在于导流、防冲、防渗、护稳等。

下游连接段含护坦、海漫、防冲槽、两岸翼墙、两岸护坡等，目的在于消能、导流、调流、减速、防冲等

3.堰型：

宽顶堰、低实用堰

6.2水闸地下轮廓线涵义及布置的基本原则

1.地下轮廓线：

上游铺盖、板桩、底板等防渗设施与地基的接触线，为渗流的第一根流线。

2.防渗长度：

地下轮廓线的长度。

3.防渗排水：

上游侧：

采用水平防渗（如铺盖）或垂直防渗（如齿墙、板桩（粘性土不设）

下游侧：

设置排水反滤措施，水闸排水一般铺设在护坦、浆砌石海漫及闸底板下面，起导渗作用。

6.3水闸渗流计算方法⑴流网法；

⑵改进的阻力系数法；

⑶直线法

6.4过闸水流的特点：

闸下易形成波状水跃和折冲水流。

消能防冲

6.5水闸底板的类型。

⑴按过闸形式分：

水平底板和低实用堰底板

⑵按与闸墩的连接形式分：

整体式底板和分离式底板

⑶按结构形式分：

实体底板和箱式底板。

6.6⑴水闸的两类分缝：

①闸墩间分缝（整体式底板）②底板中间分缝（分离式底板）

⑵水闸胸墙的两种形式：

①板式，适用于跨度<

5m的水闸；

②梁板式，适用于跨度>

5m的水闸。

⑶水闸胸墙的两种支承形式：

①简支式支承②固接式支承

6.7水闸地基处理的措施。

⑴预压加固；

⑵换土垫层；

⑶桩基础；

⑷沉井基础；

⑸振冲砂石柱；

⑹强夯法；

⑺爆炸法；

⑻高速旋喷法

6.8闸室底板结构计算方法

⑴弹性地基梁法：

适用于相对紧密度Dr>

0.5的土基

⑵地基反力直线