水利水电工程技术水工建筑物教程自打Word格式.docx

1、 施工方便，维护简单。 受力明确，结构简单。重力坝的缺点：1 坝体剖面尺寸大，材料用量多，材料的强度不能得到充分发挥。2 坝体与坝基接触面大，坝底扬压力大，对坝体稳定不利。3 坝体体积大，混凝土在凝结过程中产生大量水化热和硬化收缩，将引起不利和温度应力和收缩应力。2.重力坝的分类？按坝的高度分类。坝高低于30m的为底坝，高于70m的为高坝，介于3070m之间的为中坝。按泄水条件分类。有溢流重力坝和非溢流重力坝。按坝材料分类。用混凝土重力坝和浆砌石重力坝。按坝体结构形式分类。实体重力坝；宽缝重力坝；空腹（复孔）重力坝；预应力锚固重力坝；支墩坝（大头坝、连拱坝、平板坝）。3重力坝的基本剖面？重力坝

2、承受的主要荷载是静水压力，控制剖面尺寸的主要指标是稳定和强度要求。重力坝的基本剖面与水压力对应的、上游近于垂直的三角形。于1/32/3坝高处，上游坝坡系数常采用n=00.2，下游坝坡系数常采用m=0.60.8,坝底宽约为B=（0.70.9）H， 基本剖面的拟定，常采用工程类比法。4.坝顶宽度？一般坝顶宽度可采用坝高的8%10%，且不小于3m。碾压混凝土坝坝顶宽不小于5m；5.坝顶高程？非溢流重力坝的坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游的防浪墙顶的高程应高于波浪高程，其与正常蓄水位或校核洪水位的高差h=h1%+hz+hc式中h防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m；H1%超值累积频率为1%时波浪高

3、度Hz 波浪中心线高出正常蓄水位或校核洪水位的高度；mHc 安全超高，m坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+h设坝顶或防浪墙顶高程=校核洪水位+h设6.重力坝荷载的类别？重力坝主要荷载，按随进间变异分三类：永久荷载。包括坝体自重和永久设备自重；淤沙压力（有排沙设施时可列为可变作用）；土压力.可变作用。包括水压力；扬压力（包括渗透压力和浮托力）；动水压力（包括水流离心力，水流冲击力，脉动压力等）；浪压力；冰压力；风雪荷载；机动荷载。偶然荷载。包括:地震作用；校核洪水位时的静水压力。7.荷载的组合？按承载力极限状态设计时，应考虑基本组合和偶然组合两种作用效应组合。按正常使用状态设计时，应考虑短期组合和

4、长期组合两种作用效应组合。荷载作用的基本组合1 坝体的自重；以发电为主的水库。a.大坝上、下游的静水压力；b、扬压力。大坝上游淤沙压力；大坝上下游侧向土压力。以防洪为主的水库，a、大坝上下游面的静水压力；b、扬压力；c、相应泄洪时的动水压力。浪压力；冰压力；其他出现机会较多的作用。荷载作用的偶然组合1 当水库泄放校核水时：a、坝上下游面的静水压力；c、相应泄洪时的动水压力；地震力；其他出现机会很少的作用。8.重力坝产生滑动面的可能界面？重力坝的稳定应根据坝基的地质条件和坝体剖面形式，选择受力大，抗剪强度较低，最容易产生滑动的截面作为计算截面。9.提高坝体抗滑稳定的几种工程措施？利用水重；采用有

5、利的开挖轮廓线；设置齿墙；抽水措施；加固地基；横缝灌浆；预应力措施。防渗排水。空腹抛石。10.溢流重力坝的泄流方式？溢流重力坝的泄水方式有堰顶溢流式和孔口溢流式两种。11.溢流重力坝常见的消能方式？底流消能：多用于低水头、大流量的溢流重力坝。挑流消能：鼻坎一般用于岩基比较坚固的中、高溢流重力坝。常用的挑流鼻坎型号有连续式和差动式两种。面流消能：适用于下游尾水较深，水位变幅不大，下泄流量变化范围不大，以及河床和两岸有较高的抗冲能力的情况。消力戽消能12.深式泄水孔按其作用分类及其作用？深式泄水孔按其作用分为泄洪孔、冲沙孔、发电孔、灌溉孔、导流孔等。泄洪孔用于泄洪和根据洪水预报资料预泄洪水，可加大

6、水库的调洪库容；冲沙孔用于排放库内泥沙、减少水库淤泥积；发电孔用于发电、供水；放水孔用于放空水库，以便检修大坝；灌溉孔要满足农业灌溉要求的水量和水温；导流孔主要用于施工期导流的需要。13.深式泄水孔按其流态分类及其作用？深式泄水孔按其流态可分为有压泄水孔和无压泄水孔。发电孔必须是有压流；而泄洪、冲沙、放水、灌溉、导流等可以是有压流也可以是无压流。14.深式泄水孔按所处高度分类？深式泄水孔按所处高度不同可分为中孔和底孔，按布置的层数可分为单层泄水孔和多层泄水孔。15.通气孔和平压管的作用？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。平压管的直径应根据设计冲水时间确定，最长冲

7、水时间不超过8h。通气孔是向检修闸门和工作闸门之间的泄水孔道内充气和排气的通道。通气孔的断面设计一般取泄水孔断面面积的0.5%1.0%。16.混凝土的耐久性内容？抗渗性。抗渗性能通常用W即抗渗等级表示。抗冻性。通常用H即抗冻等级表示。抗磨性。 抗侵蚀性 抗裂性17.混凝土的重力分缝原因和常缝类型？为了满足运用和施工的要求，防止温度变化和地基不均匀沉降导致坝体开裂，需要合理分缝。常见的有：横缝（又分永久性和临时性）、纵缝（按结构布置形式可分为：1.铅直纵缝；2、斜缝；3、错缝）、施工缝（坝体上下层浇筑块之间的结合面称为水平施工缝。一般浇筑块厚度为1.54米，靠近岩基面用0.751.0m的薄层浇筑

8、，利于散热，减少温升）。18重力坝对地基的要求？应具有足够的抗压和抗剪强度，以承受坝体的压力；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；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水作用下岩体变质恶化。19.坝基加固的目的？提高岩基的整体性和弹性模量；减少岩基受力后的不均匀变形；提高岩基的抗压、抗剪强度；降低坝基的渗透性。20.重力坝的常用类型？碾压混凝土重力坝；浆砌石重力坝；宽缝重力坝；空腹重力坝；支墩坝（大头坝、连拱坝、平板坝）；预应力锚固重力坝；橡胶坝。21.重力坝在运用过程中的主要破坏形式？主要问题包括失稳、风化、磨损、剥蚀、裂缝、渗透、甚至破坏

9、的现象。第三章拱坝1拱坝的特点？拱坝结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。其所承受的水平荷载一部分由拱的作用传至两岸岩体，另一部分通过坚直的作用传递到坝底基岩。2拱坝对地形的要求？地形条件是决定拱坝结构形式、工程布置以及经济性的主要因素。理想的地形应是左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段，要有足够的岩体支承，以保证坝体的稳定。3拱坝对地质的要求？理想的地质条件是：基岩均匀单一、完整稳定、强度高、风度大、透水性小和耐风化。4拱坝的形式？1、按拱坝的曲率分有单曲和双曲。2、按水平拱圈形式分为圆弧拱坝、多心拱坝、变曲率拱坝。5.拱坝的荷载组合？一般荷载1 水平径向

10、荷载包括:净水压力、泥沙压力、浪压力及冰压力。静水压力是坝体上的主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可通过拱梁分载法来确定拱系和梁系上的荷载分配。2 自重3 扬压力温度荷载温度荷载是拱坝设计的主要荷载。地震荷载6.拱坝的泄水方式？拱坝坝身泄水方式有：自由跌流式、鼻坎挑流式、滑雪道式及坝身泄水孔式等。7.拱坝泄流的特点？水流过坝后具有向心集中现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷，因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷。拱坝河谷一般比较狭窄，当泄流量集中在河床中部时，两侧形成强力回流，淘刷岸坡，因此消能防冲设计要防止危及两岸坝肩的岸坡冲刷或淘刷。8.拱坝的消能形式：水垫消能；挑流消能

11、；空中冲击消能；底流消能9.拱坝的分缝、接缝处理？不设置永久性横缝；拱坝横缝一般沿径向或接近径向布置，对不太高的拱坝，也可用仅与1/2坝高处拱圈的半径方向一致的铅直面来分缝。横缝间距一般以1520m；拱坝厚度较薄，一般可不设纵缝。对厚度大于40m的拱坝，可考虑设置纵缝。相邻坝块间的纵缝应错开、纵缝间距约为2040m。10.收缩风按封拱时填灌方式不同可分为：窄缝和宽缝两种。宽缝又称回填缝，是在坝段0.71.2m的宽度，缝面设键槽，上游面设钢筋混凝土，然后用密实的混凝土填塞。11.拱坝的地基处理措施有：坝基开挖、固结灌浆、接触灌缝、防渗帷幕灌浆、坝基排水、断层破碎带和软弱夹层的处理等。第四章土石坝

12、1.土石坝的特点和设计要求：土石坝是由散粒体土石经过填筑而成的挡水建筑物。因此土石坝与其他的坝型相比，在稳定、渗流、冲刷、沉陷等方面具有不同的特点和设计要求。稳定方面：不会产生水平整体位移，失稳的形式主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动。为了保持坝坡稳定，需设置较平缓的上下游坝坡和防渗排水设施。渗流方面：以坝体浸润线为界，线上的土为非饱和状态，线下土体则呈饱和状态。饱和土体，其抗剪强度指标也将相应降低，对坝坡不利。为此，应设置防渗和排水设施，以减少水库的渗漏损失和保证坝坡的稳定性。冲刷方面：设计要求：坝体应有足够的超高；坝坡应有相应的防冲措施；保证泄洪措施有足够的泄洪能力。沉陷方面：过大

13、的沉陷将会降低坝顶的设计高程；而不均匀沉降将使坝体产生纵向、横向和各种走向的裂缝，危及坝身安全。观测资料表明，竣工后的坝体沉陷仍可达坝高的0.5%1.0%左右。因此，在设计坝顶高程时应适当考虑预留陷值：坝高的1%2%2.土石坝的分类方法：按坝高分：低坝30m，中坝（3070m），高坝70m按施工方法分：碾压式土石坝，水力冲填坝，定向爆破坝按材料分：土坝；土石混合坝；堆石坝均质坝绝大部分由均一的土料分层填筑而成。筑坝材料多用透水性较小的粘性壤土或砂质粘土，坝体具有防渗作用。因此，无需设置专门的防渗措施。3.坝顶高程：坝顶高程应为水库静水位加坝顶超高，坝顶超高可按y=R+e+A计算。对有防渗体的土

14、石坝，防渗体顶部的超高，并预留竣工后沉降量。坝顶沉降值约为坝高的1%具体要求是：正常运用情况，心墙坝超高值取0.30.6m，斜墙坝取0.60.8m；非常运用情况下，防渗体顶部应不低于相应的静水位。当坝顶上游侧设有稳定、坚固和不透水且与防渗体紧密接合的防浪墙时，坝顶高程可用防浪墙顶和高程；但此时在正常运用情况下，坝顶最少应高出相应的静水位0.5m；在非正常运用情况下，坝顶应不低于相应的静水位。最后指出：确定坝顶高程应分别按正常运用和非正常运用情况计算，当坝顶地震烈度大于6度时，应考虑地震影响。4.坝坡确定的基本规律:碾压式土石坝陡于水力冲填土坝;非粘性土分区坝陡于粘土均质坝坝坡。下游坝坡陡于上游

15、坝陂。岩基坝坡陡于土基坝坡。坝的上部陡于下部。由上而下逐级变缓。每高差约1520m，变化不宜大于.250.50;常用坝坡一般取1:201:4.0。5土石坝的渗流分析渗流分析的目的：、确定浸润线的位置： 为坝坡稳定计算和布置坝内观测管提供依据，根据浸润线的高低，选择排水设施型式和尺寸。确定渗透比降（坡降） 确定坝坡渗流逸出点和下游地基表面和渗流比降和不同土层的渗透比降，评判该处的渗透稳定性，以便确定是否应采取有效的防渗反滤保护措施。确定坝体与坝基的渗流量： 估算水库的渗漏损失，以便加强防渗措施，把渗流量控制在允许的范围内。1） 确定上游坝壳自由水面位置 渗流分析的几种方法：解析法、手绘法、数值法

16、。6渗透变形的几种方式：1）管涌管涌是在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒从骨架孔隙中连续移动和流失的现象。（2）流土流土是渗流作用下，土体从坝基表面隆起、顶穿或粗细颗粒同时浮起而流失的现象。（3）接触冲刷接触冲刷是当渗流沿两种不同的土层接触面流动时，沿层面夹带细小颗粒流失的现象，一般发生在两层级配不同和非粘性土中。（4）接触流失接触流失是渗流沿层次分明、渗流系数相差悬殊的两相邻土层的垂直流动中，将渗透系数较小土层中的细小颗粒带入渗透系数较大土层中的现象。管涌 PC 25%流土 PC 35%25PC35%可能产生管涌或流土。7防止渗透变形的几种措施：（1）设置垂直或水平防渗措施：拦截渗透水流，延

17、长渗径，消刹水头，达到降低渗透比降的目的。（2）设置排水设置垂直或水平：减压井、排水渠、贴坡、棱体排水（3）盖重压渗措施（4）设置反滤层反滤层是提高坝体抗渗破坏能力、防止各种渗透变形特别是防止管涌的有效措施。在防渗体渗流出口处，如不符合反滤要求，必须设置反滤层。8土石坝可能滑动的几种形式：（1）曲线滑动面，滑动面为曲线面。在粘性土中容易出现（2）直线或折线滑动面，这种滑动面多数发生在非粘性土料的坝坡。（3）复合滑动面，当坝基表面有软弱夹层时，滑动上部呈弧形滑动、下部呈直线滑动的复合滑动形式。土石坝的荷载类型：自重、渗透动水压力、孔隙水压力、地震慢性力。9计算边坡稳定的方法：不计条块间作用力瑞典

18、圆弧形滑动、下部能呈直线滑动的复合滑动形式。10坝体各组成部分对材料和要求：（就地取材是土石坝的一个主要特点）土石坝一般由坝体、防渗设置和排水设施三个主要部分组成。（1） 防渗体对土料的要求：防渗土料用粘性土。1） 渗透系数要求：均质坝应不大于110-4/S，心墙和斜墙应不大于110-5/S；2） 有机质含量（按水溶盐含量：均质坝、心墙坝应不大于3%。3） 质量计）：均质坝应不大于5%，心墙和斜墙应不大于2%。4） 具有较好的塑性和稳定性；5） 浸水与失水时体积变化较小。（2） 坝壳土石料的要求坝壳土石料应满足排水性能好、抗剪强度高、易压实和抗震稳定性良好的要求。料场开采和坝区开挖的砂、砾石、

19、卵石、和风化料及砾石均可作为坝壳的填筑材料。均匀中细砂只能用于中、低坝壳浸润线以上的干燥区，高坝地震区不宜采用这种土料。下游坝壳应采用透水性能良好的土石料填筑。对软化系数低，不能压碎成砾石土和风化石料和软岩宜在坝壳的干燥处填筑。（3）反滤层、过滤层和排水体的要求：1）质地致密、抗水性和抗风化性能满足工程运用的技术要求；2）具有符合使用要求的级配和透水性；3）反滤料和排水体料中粒径小于0.0075和颗粒含量应不超过5%. 反滤料可利用天然或经过筛选的砂石料,也可采用块石、砾石轧制，或采用天然和轧制的混合料。 级低坝，经论证可采用土工布作为反滤料。11防渗体的类型及布置要求：防渗体主要是心墙、斜墙

20、、铺盖、截水墙等。按防渗体材料可分为：土质防渗体：粘性土心墙和斜墙等；非土质防渗体:沥青混凝土、钢筋混凝土心墙、斜墙、面板和复合土工膜等土质防渗体顶部最小厚度宜取3.0m。心（斜）墙顶部、上游墙面应设保护层，其厚度不得小于1.0m。土质防渗体与坝壳的上、下游接触面，如不能满足反滤要求，均需设置反滤层。12排水设施的作用对渗入坝体内的水量，应设置排水设施，将渗水快速、有计划地排出坝外，以达到降低浸润线和孔隙压力，防止渗流逸出区域产生渗透变形，保证坝坡稳定防止冻胀破坏的目的。13.几种常用排水体形式：贴坡排水贴坡排水又称表面排水，它是在下游坝坡底部区域用石块或卵石加反滤层铺砌在坝坡表面的排水设施。

21、排水顶部超出坝体浸润线逸出点2.0m1.5m。当下游有水时，排水顶面高程应高于波浪沿坝坡的爬高；排水下游处应设置排水沟，并应具有足够的尺寸和深度，以便在沟内水面结冰后，下部仍有足够的排水断面。特点：这种形式的排水构造简单，省工节料，施工和检修都很方便。但不能降低坝体浸润线，且易因冰冻而失效；常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中底坝。棱体排水棱体排水又称滤水坝址，它是在下游坝脚处用块石堆筑而成的排水设施尺寸：顶部高程：应大于该地区的冰冻深度，并应满足波浪爬坡的要求。高出下游水位1.0m0.5m。顶部宽度：应根据施工和观测的要求确定。一般为1.0m2.0m。排水的内坡：一般为1：1.0

22、1：1.5；外坡：1.51：2.0。为使逸出段的渗透比降分布均匀，在非岩性坝基上的棱体排水，应避免在棱体上游坝交处出现锐角。棱体排水体特点：安全可靠；可以降低坝体浸润线；可以增加坝坡的稳定性。缺点：需石料较多，造价也相对较高，且与坝体施工有干扰，检修有一定的困难。褥垫式排水是沿坝基表面由块石铺成的水平排水层。其深入坝体内的深度一般不宜超过坝底宽的1/41/3；能有效地降低坝体浸润线；增加坝基的渗透稳定，造价也较低；是不易检修，施工时容易堵塞。管式排水：综合型排水为充分发挥各种形式排水的优点，在实际工程中，常根据情况将23种不同型式的排水组合应用，称为综合型排水。例如：当下游高水位持续时间较长时

23、，为节省石料，可考虑在下游正常水位以上用贴坡排水，以下用棱体排水；当浸润线较高采用棱体排水难以满足设计要求且下游有水时，可采用褥垫式排水与棱体排水组合或采用贴坡、棱体和褥垫式组合型排水型式。14.土石坝地基处理的任务控制渗流，要求处理后的地基不产生渗透变形和降低坝体浸润线，坝坡和坝基在各种情况下均要渗透稳定，渗流量在允许的范围内；控制稳定，处理使坝基具有足够的强度，不致因坝基产生滑坡，软土曾不致被挤出，砂土曾不发生液化等；控制变形：要求沉降量和不均匀沉降控制在允许的范围内（竣工后，不应大于坝高的1%），以免影响坝的正常运行。15.非岩石不同类地基的处理方法：砂砾石地基处理：主要是解决渗流问题，

24、处理方法：上防下排 上防：；土截水墙、混凝土防渗板桩和帷幕灌浆以及水平方向的防渗铺盖 下排：铅直方向的减压井和反滤式排水沟以及水平方向的反滤式盖重软土地基处理1） 细砂地基处理均与饱和的细砂地基受振动时（遇地震时）极易液化，必须进行处理。1 全部挖除：当易液化地基厚度小且范围不广时。2 振动压密：当挖除困难或很不经济时，可进行振动压密或重锤夯实，其有效深度在12m之间，如采用重型振动碾，则可达23m，压实后土层可达中密或紧密状态。3 振冲强夯：当易液化细砂地基厚度较深时，宜采用振冲（碎石桩）、强夯等方法加密。2） 淤泥地基处理淤泥地基含水率大，抗剪强度低，承载能力小，一般不适宜直接作为坝基，应

25、进行处理。1 挖除：当淤泥土层较浅和分布范围不广时；2 压重法、沙井排水法：当淤泥层较深，挖除难和不经济时，可采压重法或砂井排水法处理。砂井尺寸：直径为3040cm，井距约为（68）倍井径，深度应伸入至潜在最危险滑动面以下。砂井的施工是在地基中打入封底的钢管，拔管后回填粗砂粒、砾石料。作用：一方面是加密地基，另一方面是通过砂井把地基土料的含水量从砂井中导出，从而加快地基固结，提高地基承载力和抗剪强度。3 软粘土和淤泥地基处理挖除：软粘土地基土层较薄时宜全部挖除。砂井:当软粘土层较厚、分布范围较广、全部挖除较大或不经济时，可将表面强度很低的部分挖除，其余部分可用打砂井（换砂法）（排水打井法）插塑

26、料排水带；加载预压、真空预压、振冲置换，以及调整施工速率等措施处理。16.坝体与不同地基及岸坡连接坝体与土质坝基及岸坡的连接1 清基：把建筑物范围内（包括坝基和岸坡）的草皮、树根、含有植物的表土、蛮石、垃圾和其他废料清除，并将清理后的坝基表面土层压实。2 清除或处理：不符合设计要求的低强度、高压缩性软土和地震时易液化的土层；3 坝身防渗体应与坝基防渗设施连接：坝基防渗设施应坐落在相对不透水土基上；坝基覆盖层与下游坝壳粗粒料接触处，应符合反滤层要求，否则必须设置反滤层，以保证该处不发生渗透稳定问题。4 坝基开挖：为使防渗体与岸坡紧密结合，岸坡开挖应当大致平顺，避免做成台阶形状、反坡或突然变坡；

27、注意：对岸坡本身的整体性和稳定性要求，防止蓄水后岸坡稳定条件恶化，要求土质岸坡沿坝轴方向开挖坡度不宜陡于1：1.5。5 土质防渗体与岸坡连接：如因防渗体底面较窄而不满足防渗要求时，应加厚防渗体的断面和加强反滤层布置，以增加该处的防渗可靠性，渐变加厚断面坝体与岩石地基及岸坡的连接要求清除坝基表面垃圾、废料和杂物外，还应清除其表面松动的石块，凹处清除积土后应用混凝土回填。2 冲洗：开挖完毕后，宜用高压水枪冲洗干净；3 断层破碎带处理：对断层、张开节理裂隙应逐条开挖清理，并用混凝土或砂浆封堵。4 喷混凝土（水泥浆）：坝基岩面上宜设混凝土盖板、喷混凝土或喷水泥砂浆，以利于坝体地面与坝基面的结合。工程经验表明，在防渗体与岩石面之间建筑混凝土盖板对保证填土质量，便于施工、防止冲刷，特别好似便于帷幕灌浆。5 预留保护层：对失水后很快风化的软岩（如