水工建筑物复习资料.docx

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水工建筑物复习资料

《水工建筑物》课程复习指导

一、重点章节说明

★重点章节：

1绪论，2重力坝，3土石坝，4水闸，5.溢洪道，6.水工隧洞。

★历年计算题：

重力坝的抗滑稳定分析。

记住公式和允许安全系数值，知道计算方法的适用条件，要用对公式。

会画受力分析图，知道提高重力坝抗滑稳定的工程措施。

★荷载计算：

扬压力、冰压力、浪压力，泥沙压力。

★绘图题：

扬压力分布图，土石坝的构造，土石坝的防渗排水构造图。

二、重点内容

1）绪论：

水利枢纽的概念和分类、各类水利枢纽的建设条件，水利水电工程、各类水工建筑物的概念。

水利工程分等与建筑物分级的意义，等级划分的标准和结果。

水利工程的特点。

2）重力坝：

重力坝的特点，重力坝剖面设计原则，基本剖面、实用剖面的概念和剖面拟定的方法。

主要荷载的计算，如大坝自重、上下游坝面的静水压力（含水平和竖向水压力），扬压力，淤沙（泥沙）压力，浪压力。

基本荷载组合、特殊荷载组合及其区别，基本（特殊）组合中的主要荷载名称；溢流坝设计要求、溢流坝面形式（组成的三个部分）、泄水消能形式（为什么经常选择挑射消能）；挑射消能的机理、优点和缺点。

空蚀对建筑物的影响；抗滑稳定分析（分析方法和提高抗滑稳定的措施）；重力坝对地基的要求、坝高的计算规定，坝基处理方法及其适用条件；坝体混凝土性能要求及材料分区；坝基应力控制标准（坝踵、坝趾的竖向正应力要求）。

3）土石坝：

土石坝特点，坝体构造和形式，坝高的确定方法，坝体和坝基防渗排水的形式和适用条件，透水地基处理方法及其选择原则（含岩基和砂砾石透水地基），渗流计算的目的和方法，滑动面形状与坝型的关系，孔隙水压力对坝体稳定的影响；抗滑稳定分析的常用方法及特点（适用条件），坝址、坝型选择考虑的原则，水利枢纽布置的原则和方法。

4）水闸：

水闸分类、工作特点、水闸组成（上游连接段、闸室段和下游连接段）、在不同土壤上进行地下轮廓线布置的特点，闸基防渗设施的形式和选择方法。

消能防冲设计（消能形式，底流式消能中的消力池、海曼和防冲槽）。

水闸的抗滑稳定分析基本原理，提高闸室稳定的工程措施。

5）溢洪道：

泄水建筑物的形式、名词解释、溢洪道的选择原则和方法，正槽溢洪道的组成（会画图），控制段和泄槽的设计要求；泄槽的空蚀和衬砌；正槽溢洪道和侧槽溢洪道的区别（组成部分和选择的条件上）。

6）水工隧洞：

概念、分类、作用（泄水、取水、放空、排沙、导流等），不同隧洞中的工作闸门位置特点，隧洞的一洞多用方式，隧洞进水口形式及其适用条件，衬砌的目的（或作用）、衬砌的形式，记住围岩压力和结构抗力的概念，喷锚支护原理，新奥法施工的概念。

7）引水枢纽：

引水枢纽的概念，分类（有坝取水或无坝取水枢纽），及其主要建筑物的组成和布置方式。

弯道环流的概念及其对取水枢纽选址的意义。

8）渠系建筑物：

渡槽、倒虹吸的基本概念，以渡槽为主。

渡槽为渠系建筑物、输水建筑物，交叉建筑物，记住渡槽的分类，渡槽水力计算的任务、计算方法（或步骤）。

三、复习思考题

一、名词解释

1.水利枢纽：

为了开发利用水利资源，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。

2．水利水电工程：

为了对自然水进行有效的控制和合理的调配，达到兴利除害、以及水资源的优化配置和可持续利用的目的而修建的各项工程措施的统称。

3.蓄水枢纽：

为了开发利用水利资源，在河流上修建拦河坝，以抬高水位.形成水库.调节径流。

这种以拦河坝为主体的水利枢纽称为蓄水枢纽。

4．渠系建筑物：

渠道在输水、配水过程中，为了控制水流、分配水量、保证渠道安全运用以及跨越天然或人工障碍，在渠道上修建的一系列建筑物，统称为渠系建筑物。

5.基本荷载：

指出现机会多，出现后作用时间长，不会危及建筑物安全的荷载。

6．特殊荷载：

指出现机会较少，出现后作用时间段，但可能危及建筑物安全的荷载。

7.重力坝：

用混凝土或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，主要依靠坝体自重产生的抗滑力维持坝身稳定。

8.帷幕灌浆：

为了坝基防渗目的，在坝基一定范围内，通过向岩体缝隙中灌浆而形成的连续防渗体。

一般在透水层较深时使用。

9.重力坝的基本剖面：

指坝体在自重、静水压力（水位和坝顶平齐）和扬压力3项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并且工程量最小的三角形断面。

10.重力坝实用剖面：

在基本剖面的基础上，根据坝前设计洪水位和运行需要，确定的满足强度、稳定条件和经济性要求的大坝剖面。

11．溢流重力坝：

重力坝枢纽中，泄放洪水、保护大坝安全的坝段，是蓄水枢纽中的主要泄水建筑物。

分为开敞式溢流孔和坝身泄水孔两种泄水方式。

12.溢洪道：

在水利枢纽中,用于宣泄规划库容锁不能容纳的洪水,防止洪水漫溢坝顶,保证大坝安全的建筑物。

13.挑流消能：

利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎，将下泄急流抛向空中，落入离建筑物较远的下游河床的消能方式。

适合于上下游水位差较大以及下游抗冲能力较强的情况。

14.地下轮廓线：

铺盖.板桩及闸室底板等不透水部分与地基的接触线，是闸基渗流的第一条流线。

15.圆弧滑动法：

假定滑动面为圆弧形，将圆弧滑动面以内的土坝作为脱离体，以圆心o作为力矩中心，当圆弧范围内的土体底部滑裂面上的滑动力绕o点下滑的滑动力矩Ms大于滑裂面上的阻滑力绕o点的抗滑力矩Mr时，坝坡便丧失稳定。

Mr与Ms的比值就是该滑动体的安全系数，即Kc＝Mr/Ms（≥1.05）

16.引水枢纽：

直接从河道取水的水利枢纽，其作用是获取符合水质和水量要求的河水，一满足灌溉、发电、供水等要求,分为有坝引水枢纽和无坝引水枢纽。

17.水闸：

是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物。

多用于河道、渠道及水库中控制水流。

18.水工隧洞：

在蓄水枢纽中，为了引水.泄洪.排沙.放空水库以及施工导流等目的，在山体中开挖而成取水或泄水建筑物称为水工隧洞。

19.滞渗：

在闸室底板上游一侧布置防渗设施，用来延长渗径、减小底板渗透压力、降低闸基渗透坡降等。

20.导渗：

在下游一侧布置排水设施，使渗透水流尽快地安全排走，以防止发生渗透变形，并减小底板渗透压力。

21.围岩压力；是由于隧洞开挖后引起原始应力场的应力重分布，使围岩产生变形、松动和破坏而作用在衬砌上的压力。

22.弹性抗力：

是衬砌在主动荷载作用下向外变形时受到围岩约束而施加于衬砌外壁的反作用力。

23.水工建筑物：

水利工程中的各类建筑物统称为水工建筑物。

二、简答题

1.常见的水利枢纽有哪几种？

它们的作用是什么？

答：

常见的水利枢纽有以下几种：

蓄水枢纽、取水枢纽、泵站枢纽。

作用：

蓄水枢纽是为了满足防洪、灌溉、发电等各种要求，而在河流上修建拦河坝以形成水库，抬高水位，调节经流；取水枢纽是为了从河流、湖泊等水源取水，以满足灌溉及其他用水部门的需要；泵站枢纽是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。

2.水工建筑物是如何分类的？

有哪几类？

它们的作用是什么？

答：

水工建筑物按建筑物作用分类，可分为挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物、输水建筑物、整治建筑物、专门建筑物六类；按建筑物使用期限分类，可分为永久性建筑物和临时性建筑物两大类。

挡水建筑物：

用以拦截水流、抬高水位、调蓄水量。

泄水建筑物：

用以宣泄水库多余水量，保证枢纽安全。

取水建筑物：

用以从水库或河流引取各种用水。

输水建筑物：

用以将水输送到用水地方。

整治建筑物：

为加固河岸、整治河道、保证安全。

专门建筑物：

为实现其种特定的单一目标而发挥作用。

3.水利水电枢纽工程分等和水工建筑物分级的依据和意义是什么？

答：

为了正确处理安全和经济的矛盾，需将水利水电枢纽工程按照其规模、效益及其在国民经济中的重要性划分为不同的等别；对水利水电枢纽中的水工建筑物，则按其作用和重要性进行分级，并据此规定不同的技术要求和安全要求，从而达到既安全又经济的目的。

4.水工建筑物的特点是什么？

答：

水工建筑物的主要特点是在水中工作，承受水的各种作用，主要有：

①工作条件的复杂性（水对水工建筑物的影响）；

②施工条件的艰巨性（水工建筑物受水文、气象、地形、地质等条件影响）；

③对自然环境和社会环境的影响大（水利工程对环境的影响）。

5.水对水工建筑物的影响有哪些？

答：

①在上下游水位差的作用下，将承受相当大的水平推力；

②上游的水还将通过建筑物和地基向下渗透，形成渗透水压力；

③下泄的高速水流可能引起建筑物的气蚀、磨损、振动以及冲刷破坏；

④水对建筑物产生附加的浪压力、冰压力、地震时产生的地震动水压力等；

⑤水的化学侵蚀作用等。

6.水工建筑物在设计基准期内应满足哪些基本要求？

答：

1）能承受各种正常作用；2）正常使用时，具有设计预定功能；3）正常维护下，具有设计预定的耐久性；4）在出现预定的偶然荷载时，其主体结构还能保持必须的稳定性。

7.可行性研究报告阶段的主要任务是什么？

答：

明确工程综合利用的规模和要求；选定坝址；初选基本坝型和枢纽布置方式；拟定工程建筑物等级及设计标准；基本选定水库正常蓄水位及装机规模；初拟各主要技术参数；初选施工导流方式及主要施工方法，规划施工总体布置，提出施工控制进度，估算工程总投资及总工期；提出环境影响初步评价及技术经济评价；作出工程兴建的必要性及经济合理性的论证。

根据可行性研究报告拟定设计任务书。

8.重力坝对坝基和坝体材料的要求有哪些？

答：

重力坝的地基应有足够强度，受力后有较小的变形；有较小的透水性和较强的抗浸蚀性；岩基应实整，没有难以处理的断层、破碎带；对地质条件稍差的坝基要做好防渗及加固处理；重力坝的坝体材料除应具有必要的强度外，尚应具有抗水浸蚀性能；上游水位以下的坝面材料还须有较高的抗渗性能，以降低坝内的渗透压力，防止漏水；长期露天的坝面，应具有抗冻，抗风化的性能；库水位变化范围内的坝面，则需兼有抗冻、抗渗以及抗湿胀、干缩等的性能；对于溢流面，要求有良好的耐磨、抗冲刷的性能等。

9.基本荷载、特殊荷载各包含哪些荷载？

答：

基本组合一：

1）正常蓄水位时的静水压力、动水压力，浪压力、扬压力；2）泥沙压力；3）土压力；4）自重；

组合二：

1）设计洪水位时的静水压力、动水压力，浪压力、扬压力。

2）以上其他荷载。

特殊组合一：

校核洪水位时的各类水用及自重、淤沙压力、土压力等荷载的组合；

特殊组合二：

地震荷载与正常蓄水位情况下的其他荷载的组合。

10．防渗、排水设施对扬压力有什么影响？

绘制以下各种情况下的坝底扬压力分布图。

答：

1）坝底水平，大坝上游有水、下游无水；2）坝底水平，上游有水，下游无水；3）以上两种情况下，坝基设防渗帷幕和排水孔幕的情况，扬压力折减系数α；4）坝底为倾向上游的斜面。

11．简述防渗、排水设施降低扬压力的原理。

答：

针对重力坝，通常均采用坝基防渗帷幕以增加渗透途径，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，从而降低坝底扬压力提高坝的稳定性。

12.重力坝抗滑稳定计算的两种公式的适用条件是什么？

答：

1）抗剪强度公式，k=f（w-u）/p，适用于坝基岩体交叉，存在软岩、缓倾角软弱夹层等；2）抗剪断强度公式。

k=[f（w-u）+cA]/P.适用于坝基岩体完整性好，强度高的情况。

13.什么是扬压力，如何消减坝基扬压力？

答：

扬压力是渗流产生的作用在建筑物表面的竖向作用力，包括上浮力和渗流压力。

消减坝基扬压力的措施：

1）防渗帷幕和坝基排水2）减小下游浮托力（减小下游水深）。

14.大坝混凝土温度控制的目的是什么？

答：

1）防止由于混凝土温升过高、内外温差过大及气温骤降产生的温度裂缝；2）为做好接封灌浆，满足结构受力要求，提高施工功效，简化施工程序等提供依据。

15.溢流重力坝的工作要求有哪些？

答：

1）有足够的孔口尺寸，流量系数较大，满足最大泄水要求；2）体形良好，水流平顺，不产生负