水工建筑物简答题及答案.docx

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水工建筑物简答题及答案

重力坝

重力坝断面设计应满足：

（1）稳定和强度的要求，保证大坝安全

（2）工程量小（3）便于施工（4）运用方便。

1．简述重力坝的特点。

重力坝工作原理：

在水压力及其他荷载作用下，依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体之中产生的压应力来减小库水压力所引起的上游坝面拉应力以满足强度要求。

适用条件：

绝大部分建在岩基上，可承受较大的压应力，还可利用坝体混凝土与岩基表面之间的凝聚力，提高坝体的抗滑稳定安全度。

答：

优点：

强度高、耐久性好、安全可靠，

施工方便

坝顶、坝身可溢流

——便于施工导流、泄洪布置

坝段受力简单、结构作用明确

——应力稳定分析简单

缺点：

对地形、地质条件适应能力强缺点：

剖面大——按应力、稳定确定

砼材料抗压性能不能充分发挥

坝底扬压力大——对稳定、应力不利

体积大，施工温控措施复杂

2．重力坝如何进行分类？

答：

重力坝的分类方法很多，主要有以下几种：

按高度分类按坝高分：

高坝:

H>70m中高坝:

H=30-70m低坝:

H<30m

按泄水条件分类；溢流重力坝，非溢流

按筑坝材料分类；砼重力坝、浆砌石重力坝

按坝体结构形式分类；实体~、宽缝~、空腹~、碾压砼~、预应力锚固~

3．简述重力坝的设计过程。

答：

①枢纽布置

②剖面设计——设计非溢流坝段、溢流坝段、泄水孔坝段剖面形式

③稳定、应力计算—计算在荷载作用下，坝体抗滑稳定、坝底坝身应力是否满足规范要求

④细部构造设计——廊道、分缝…

5、消能防冲设计

6、地基处理措施确定

⑦若上述④⑤⑥有一项不满足，应重新拟定坝体剖面尺寸，并重新进行计算。

4．提高重力坝抗滑稳定的工程措施有哪些？

答：

①利用水重来增加坝体自重：

②采用有利的开挖轮廓线：

③设置齿墙：

④抽排水措施：

⑤加固地基：

⑥预应力措施：

5．用材料力学法计算重力坝应力的主要假定是什么？

答：

①、假定坝体混凝土为均质连续各向同性的弹性体材料

②、视坝段为固接于坝基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。

③、假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等孔洞对坝体应力的影响。

6．用微分体的平衡条件推导坝体下游边缘应力分量σxd、τd（分别计算有、无扬压力两种情况）。

答：

1）无扬压力情况：

取下游坝面的微分体，根据平衡条件

同样由

得：

2）有扬压力情况：

取下游坝面的微分体，根据平衡条件

同样由

得

7．简述重力坝坝体和坝基应力控制标准。

答：

坝基应力控制标准：

①运用期：

②施工期：

下游坝面允许有不大于0.1MPa的拉应力，地基容许压应力取标准试块极限抗压强度的1/25～1/5，视坝体而定

坝体应力控制标准：

①运用期：

计入扬压力时

不计入扬压力时：

②施工期：

坝体内主压应力不得大于混凝土的容许压应力，下游可以有不大于0.2Mpa的主拉应力。

8．溢流重力坝的泄水方式有哪些？

各有什么特点？

如何选择？

答：

溢坝重力坝泄水方式有①、坝顶开敞溢流式、②、孔口溢流式

开敞溢流式泄方式有设闸门和不设闸门之分，两者都具有结构简单，超泄能力大的特点。

不设闸门时，又可自动泄洪，管理方便，适用于洪水流量小，淹没损失不大的中小型水库。

孔口溢流式泄水方式有固定胸墙和活动胸墙之分，胸墙可以挡水，又可减少闸门高度，降低堰顶高程，孔口溢流式可以根据洪水预报提前放水，腾出较大的防洪库容，提高水库的调洪能力。

9．有压泄水孔和无压泄水孔的闸门如何布置？

答：

①有压泄水孔的工作闸门布置在出口处，孔内始终保持满水有压状态，检修闸门或事故闸门布置在有压泄水孔的进口处

②无压泄水孔的工作闸门布置在深孔的进口，使闸门后泄水道内始终保持无压明流，检修闸门布置在进口压力短管部分。

10．通气孔、平压管的作用各是什么？

答：

通气孔是向检修门和工作门之间的泄水孔道内充气和排气的通道

平压管是埋在坝体内部，平衡检修闸门两侧水压以减少启门力的输水管道。

11.重力坝的缝主要有哪几种？

各有什么作用？

答案：

1）横缝：

是垂直坝轴线的缝，将坝体分成若干段，其作用是减小温度应力，适应地基不均匀沉陷和满足施工要求。

又可分为永久性横缝和临时性横缝，临时性横缝应在缝面设置键槽和灌浆系统，待坝体降到一定温度后进行接缝灌浆。

2）纵缝：

是平行坝轴线方向的缝，将一个坝段分成几个坝块，作用是适应混凝土的浇筑能力和减少施工期的温度应力，为临时缝，最后进行接缝灌浆。

3）水平施工缝：

是浇筑块之间新老混凝土的结全面，一般浇筑块厚度为1.5～4.0米，以利散热，新混凝土浇筑前要将施工缝面清洗为干净的麻面，以便新老混凝土很好结合。

12．坝内廊道有哪些？

各有什么作用？

答：

坝内廊道主要有：

1、坝基灌浆廊道；2、检查和坝体排水廊道

坝基灌浆廊道主要作用是为保证灌浆质量高灌浆压力。

检查排水廊道是为了检查、观测和坝体排水方便。

13．重力坝对地基有哪些要求？

答：

①、重力坝地基应具有足够的抗压和抗剪强度，以承受坝体的压力

②、应具有良好的整体性和均匀性，以满足坝基的抗滑稳定要求和减少不均匀沉降

③、应具有足够的抗渗性和耐久性，以满足渗透稳定的要求和防止渗渗水作用下的岩体变质恶化。

14．重力坝地基处理的措施有哪些？

答：

①坝基的开挖与清理

②坝基的加固处理

 固结灌浆

 断层破碎带、软弱夹层的处理措施：

设置砼塞

③坝基的防渗与排水

 帷幕灌浆

 设排水孔

15．固结灌浆、帷幕灌浆各有什么作用？

答：

固结灌浆可提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。

帷幕灌浆可降低渗透水压力，减少渗流量，防止坝基产生机械或化学管涌。

16．简述重力坝坝基的防渗与排水措施。

答：

为了降低渗透水压力，减少渗流量，可在重力坝的坝踵附近采用帷幕灌浆进行防渗。

帷幕灌浆是在坝踵附沿坝轴线方向，打一排深孔，用高压水泥浆或水泥粘土浆进行灌浆，从而形成一道阻止水渗透的屏障。

排水措施：

在防渗帷幕后设一道主排水孔，在坝体的下游设置辅助排水孔将坝基透过防渗帷幕的渗水集中起来，抽排到坝体外，从而降代坝基底面的扬压力、

17．混凝土重力坝在运用过程中，表现出的问题有哪些？

答：

混凝土重力坝在运用过程中有失稳、风化、磨损、剥蚀、裂缝、渗漏等问题

18．混凝土重力坝的裂缝按其成因可分为哪几种？

常用的处理方法有哪些？

答：

裂缝按其成因可分为：

沉陷缝、干缩缝、温度缝、应力缝、施工缝

处理方法：

表层涂抹、喷浆修补、表层粘补、凿槽嵌补和灌浆处理。

19．渗漏的危害是什么？

如何处理渗漏？

答：

渗漏的危害主要表现在：

渗漏将增加坝体、坝基扬压力而影响大坝的稳定性，由于渗水的侵蚀作用，使混凝土强度降低，缩短大坝寿命，严重的渗漏不但造成水量损失，影响水库蓄水，而且会导致大坝变形或破坏。

渗漏处理的原则是“上堵下排”，对坝体渗漏处理采用迎水面封堵。

当迎水面有困难且渗漏裂缝不影响正常运用时，也可在漏水出口处处理，对于裂缝漏水，还可以用内部灌浆的方法处理。

对于坝基（或接触）渗漏的处理：

加深加厚帷幕，接触灌浆处理，固结灌浆处理，改善排水条件。

20.重力坝的地基处理：

一、开挖和清理：

将复盖层和风化破碎的岩石挖掉，包括清除松动石块，打掉突出的尖角。

二、固结灌浆：

①提高基岩的整体性和弹性模量；②减少基岩受力后的变形；③提高基岩的抗压抗剪强度；④降低坝体的渗透性减少渗流量；三、帷幕灌浆：

降低坝基渗透压力，减少渗流量。

四、坝基排水：

因帷幕不能完全截断渗流，为进一步降低坝底的渗透压力，需设置坝基排水（打排水孔和设置基础排水廊道）。

五、断层破碎带处理：

断层破碎带由于强度低，弹性模量小，可能引起坝基产生不均匀沉陷和坝体开裂。

六：

软弱夹层的处理。

21.简述溢流重力坝常用的消能方式有哪几种？

各适用于何种条件、有何特点？

（1）底流式消能适用于下游尾水低、变幅大、地质条件差，工作可靠，但工程量较大。

（2）挑流式消能适用于基岩比较坚固的高坝或中坝。

（3）面流式消能适用于下游尾水位较深、流量变化范围较小、水位变幅不大，或有排冰、浮木要求的情况。

（4）消力戽适用于尾水较深、变幅较小、无航运要求，且下游河床和两岸有一定抗冲能力的情况。

22.写出重力坝沿坝基面抗滑稳定分析方法中单一安全系数法的抗剪断公式，并解释公式中各项符号的含义。

并说明适用情况.

摩擦公式：

抗剪断公式：

——抗滑稳定安全系数；（

——滑动面以上的总铅直力；

——滑动面以上的总水平力；

U——作用在滑动面上的扬压力；

——抗剪断摩擦系数；

——抗剪断凝聚力。

我国混凝土重力坝设计规范规定，当坝基内不存在可能导致深层滑动的软弱面时，应按抗剪断公式计算。

对中型工程中的中、低坝也可按摩擦公式计算。

23.采用材料力学法推导重力坝上游坝体边缘水平正力。

（10分）

已知：

P---上游面水压力强度n---上游坡率

τu---坝踵处剪应力

答案：

由上游坝面微分体，根据ΣFx=0，可以解出：

（3分）

σxudy+τudx-Pudscosφd=0（3分）

σxu=Pu-τudx/dy=Pu–τun（3分）

=Pu-（Pu-σyu）n

（kPa）（1分）

24.重力坝为何要进行材料分区，对各区混凝土性能有何要求？

混凝土重力坝坝体各部位的工作条件及受力条件不同，对混凝土材料性能指标的要求也不同。

为了满足坝体各部位的不同要求，节省水泥用量及工程费用，把安全与经济统一起来，通常将坝体混凝土按不同工作条件进行分区，选用不同的强度等级和性能指标。

Ⅰ区：

上下游最高水位以上的坝体表层混凝土，主要应提出抗冻要求。

在寒冷地区多采用2~3m厚的抗冻混凝土，标号一般为C15S4D150。

Ⅱ区：

上下游最高与最低水位之间的坝体表层混凝土，控制因素为抗冻性能，同时对强度、抗渗、抗侵蚀性也用一定要求，多采用3~5m的抗渗、抗冻及抗侵蚀性的混凝土。

Ⅲ区：

上下游最低水位以下的坝体表层混凝土，对抗渗、强度要求较高，同时对低热、抗侵蚀也有一定要求，多采用2~3m厚标号为C20S12D200的混凝土。

Ⅳ区：

靠近坝基的基础混凝土，对强度和低热要求较高，标号可采用C20S12D200Dw。

Ⅴ区：

坝体内部混凝土，多采用低热、低强度混凝土，根据坝面应力大小，上部符号多采用C10S4Dw；下部多采用C15S4Dw。

Ⅵ区：

的抗冲刷、磨蚀要求部位的混凝土，如溢流坝面、泄水孔、导墙、闸墩等。

其对抗冲刷、抗磨蚀和抗冻要求较高，一般采用高强度混凝土，90天龄期强度不低于C20~C30；严寒地区其抗冻标号应不小于D150~D250。

土石坝

1．土石坝的特点是什么？

试与重力坝、拱坝作比较？

答：

1）可以就地取材，减小了工程造价2）对各种不同的地形、地质和气候条件适应性较强3）上下游坝坡平缓，坝体体积大，土石方量大，与重力坝相比较来说：

①填筑体为松散体，抗剪强度低；②抗侵蚀能力较重力坝差；③散粒体结构，抗冲能力很低；④土石料存在很大孔隙，易产生相对移动，在自重和水压力作用下，有较大的沉陷。

2．土石坝的主要类型有哪些？

各有什么优缺点？

主要类型：

按坝高分：

低坝、中坝、高坝。

按施工方法分：

碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。

按坝体材料分：

土坝、土石混合坝、堆石坝

共同优点：

易于取材，工程造价低，适应地形条件能力强，运用较安全可靠。

共同缺点：

坝体平缓，体积大，土石方工程量大，需要一定的防渗设施。

3．土石坝的基本剖面为什么是梯形？

答：

土石坝基本剖面为梯形。

这是根据坝高和坝的等级，坝型和筑坝材料特性，坝基情况以及施工，运行条件等参照现有工程的实验初步拟定，然后通过渗流和稳定分析检验，最终确定的合理的剖面形式。

4．确定土石坝坝顶高程