水工建筑物复习资料.doc

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KcMr/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：工作条件的复杂性（水对水工建筑物的影响）；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）；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：在上下游水位差的作用下，将承受相当大的水平推力；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；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；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；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；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，不产生负压和振动，避免发生空蚀。3）泄水时，下游河床不产生危及坝体安全的局部冲刷。4）泄水建筑物位置合理，泄水时流态平顺，不影响枢纽中其他建筑物正常运行。5）设备控制灵活，操作方便。16用材料力学方法计算重力坝坝体应力的基本假定是什么？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。17.混凝土重力坝设计规范对坝高与建基面的关系是如何规定的？答：大坝应坐落于稳固的地基上。建基面的的高程应根据岩体性质.大坝稳定.工作要求和工程经济等综合确定，尽量减小坝基开挖量。 一般而言，坝高超过100m，可建在新鲜.微风化或弱风化基岩上；50-100m坝高，建在微风化至弱风化基岩上；坝高小于50m，可建在弱风化中部以上基岩上。18.提高重力坝抗滑稳定性的工程措施是什么？答：1）利用水重增加抗滑力； 2）利用岩面的自然坡度，使坝基倾向上游； 3)坝基防渗帷幕；4）坝基排水； 5）固结灌浆，加固地基。19溢流重力坝的溢流面体形设计应满足哪些基本要求？答：有较高的流量系数，泄流能力大；水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏； 体形简单；便于施工；断面较小，造价低。20.工程实际中，确定土石坝坝高的计算方法是什么？答：1）从坝轴线部位的建基面算至坝顶（不含防浪墙）；2）从坝体防渗体（不含坝基防渗设施）底部算至坝顶；两种算法中的大值就是坝高。21. 如何确定重力坝的坝顶高程？答：坝顶应有足够的宽度，一般可取为最大坝高的8%10%，且不小于2m，若有交通要求，应按交通要求决定； 重力坝的坝顶高程应高出静水位于h； 应进行细部尺寸优化，得出既安全又经济的方案； 由于设计情况（正常运用）和校核情况（非常运用）所采用的风速计算值及超高值不一样，所以，在决定坝顶高程时，应按设计情况和校核情况分别求出坝顶高程，然后选用大值。22.建在均匀地基上混凝土重力坝沿坝基失稳的机理是什么？答：首先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，然后在坝趾处基岩和胶结面出现局部剪切屈服，随后，屈服范围逐渐扩大并向上游延伸，当整个坝底屈服，形成贯通裂缝时，大坝整体失稳。23. 重力坝应力分析的目的是什么？答：是为了确定坝体在规定的各种工作条件下，坝体各部位的应力状态是否满足强度要求是什么？是衡量重力坝是否安全的指标之一；也是确定坝体材料标号分区、坝身廊道和孔口设置位置及共配筋等的基本依据。24. 非溢流重力坝剖面设计的原则是什么？答：满足稳定和强度要求；工程量少、造价低；外形轮廓简单，便于施工；满足运行要求。25. 重力坝缝的种类有哪些？答：按缝的作用可把缝分为沉降缝、温度缝及工作缝等。按缝的位置可分为横缝、纵缝及水平缝。26. 重力坝岩基的加固处理方法有哪几种？答：岩基的加固处理方法有开挖、固结灌浆和对断层破碎带的处理等。27. 重力坝基防渗处理的目的是什么？答：增加渗透途径、防止渗透破坏、降低坝基面的渗透压力及减少坝基渗漏量。28. 帷幕灌浆和固结灌浆的区别是什么？答：帷幕灌浆和固结灌浆都属于地基人工加固处理，但有一定的区别。 目的不一样：固结灌浆为提高其强度和弹性模量；帷幕灌浆是形成防渗帷幕，达到防渗的目的。施工方法不一样：固结灌浆孔在平面上常布置成梅花形或方格状，灌浆前 必须充分清洗基岩裂隙，一般用群孔冲洗法，水泥浆和灌浆压力等逐级加浓。帷幕灌浆由一排或几排灌浆孔组成，其中一排孔钻灌至设计深度，其余各排孔的深度取设计深度的1/22/3，施工时，采用逐步加密法。帷幕灌浆必须在坝体浇筑到一定厚度作为盖重后进行，以保证岩基表层的灌浆压力，帷幕灌浆一般都在廊道内进行，灌浆时浆液由稀逐渐变稠。 适应工程地质、水文地质、岩石破碎程度和坝基受力情况的性能不同。29. 土石坝的优缺点是什么？优点：能最大限度地利用坝址附近可开采的天然土、石材料，节省水泥和钢材；较能适应地基变形； 结构简单，施工工序少，施工技术易掌握，既可用简单工具施工，也可高度机械化施工； 运行管理方便，寿命长，加高、扩建、维修较容易。主要缺点：不允许坝顶溢流，必须在河岸上另开溢洪道或其他泄水建筑物；在河谷狭窄、洪水流量很大的河道上施工时导流比较困难，粘性土料的施工受天气的影响较大。30. 设置防渗设施的目的是什么？答：减少通过坝体和坝基的渗漏量；降低浸润线以增加下游坝坡的稳定性；降低渗透坡降以防止渗透变形。土坝防渗措施应包括坝体防渗、坝基防渗及坝身与坝基、岸坡及其他建筑物连接的接触防渗。31. 铺盖不能完全截断渗流应如何防渗？答：铺盖是斜墙、心墙或均质坝体向上游的延伸部分，它只能增加渗流的渗透途径，还利用天然透水土基中的一层不透水层作铺盖。如果地基是渗透性很大的的碎石层成渗透稳定性很差的粉细砂，不宜采用铺盖。应考虑下述几种防渗设施：开挖截水槽至相对不透水岩石；采用帷幕灌浆来控制渗流修建砼防渗墙设置排水减压措施。32.土坝排水措施的作用是什么？答：土坝排水设施的作用是排除坝身及坝基渗水，降低坝身浸润线，增加下游坝坡和坝基的稳定性，防止发生渗透破坏。防渗和排水是互相连系的，总的原则是“高防低排”或“上防下排”。33.设置土坝防渗排水设施的总原则是什么？答：防渗和排水是互相连系的，总的原则是“高防低排”或“上防下排”，就是说在靠近高水位一侧设防渗设施，堵住水流；而在低水位下游一侧设排水设施，给渗水以出路，以保证排走全部渗水并防止渗水将土颗粒带出。34. 土坝反滤层必须满足哪些条件？必须满足下列条件：反滤层的透水性必须大于被保护土的透水性，能畅通地排除渗水；反滤层每一层自身不发生渗透变形，粒径较小的一层颗粒不应穿过粒径较大一层颗粒间的孔隙； 被保护土的颗粒不应穿过反滤层而被渗流带走；特小颗粒允许通过反滤层的孔隙，但不得堵塞反滤层，也不破坏原土料的结构。 37.简述铺盖的作用、性能要求和常见类型。答：1）铺盖是闸坝地基防渗的常用形式，主要作用是延长渗径；2）要求具有相对的不透水性和柔性，其渗透系数至少应比周围地基低100倍以上；3）根据材料的不同，有粘土（壤土）铺盖、沥青混凝土铺盖或钢筋混凝土铺盖等形式。 36.什么是浸润线，降低土石坝坝体浸润线的工程措施有哪些？答：浸润线是闸坝渗流时的地下水面线。降低浸润线的方法有：1）坝体或地基的下游侧设置排水，减小渗流阻力，使水流畅通；2）在上游侧的坝面和坝基设置防渗，减小自上而下的坝体渗漏。37.土石坝渗流计算的目的是什么？答：1）确定坝体各部分的水分情况及其抗剪强度力学参数；2）计算对坝坡稳定有影响的渗流力。3）校核土体的渗流稳定性，确定土体配置，设计防渗排水设施。 4）计算渗漏损失。38.反滤层的构造及设置要求。答：1）位置：顺渗流方向向下，在被保护的细粒土下游侧，排水体上游侧；2）构造：34层不同粒径的石料组成，依次顺渗流方向粒径变大布置；3）要求：土石颗粒不发生层间移动，不发生层内移动，有机质及可溶盐含量不超过5%，渗流孔隙不被堵塞，安全工作。39相对心墙坝，粘土斜墙坝有哪些优点？答：坝体施工不受斜墙限制，可先行施工，上升速度快，不像心墙那样，易受降雨、低温影响而拖后施工进度；缺点：上游坡度平缓，坝体和斜墙工程量大；斜墙对坝体沉降敏感，易产生纵向裂缝，抗震性相对较差。40. 简述土坝坝坡稳定计算思路。在进行稳定计算时，首先应根据不同的土料、坝型及运行条件选择相应的近似滑动面形状；选择合理的稳定计算方法，主要有圆弧滑动法、直线法、折线法，复合滑动面法；根据计算方法运用相应的计算公式，求解相应的安全系数；分多种情况计算安全系数，并取大值作为最后结果。41.简述瑞典圆弧滑动分析土坡稳定的基本原理。答：假定滑动面为圆弧面，滑动体绕滑弧圆心转动；建立平衡方程时，不考虑土条间的相互作用力；定义安全系数为滑动体上的阻滑力矩与滑动力矩的比值。42.相对瑞典圆弧滑动法，简化毕肖普法有什么特点？答：1）考虑了土条间的相互作用，计算假定更符合实际； 2）引入了滑动面上的抗剪强度折减的概念，在理论上更先进；3）计算的安全系数比圆弧滑动法大，更准确，据此设计的大坝更经济。43.粘性土、非粘性土土料的填筑标准是什么？粘性土的压实标准。粘性土压实的具体指标是干容重及相应的含水量。只有当最优含水量时，所费压实功能最小，而干容重也最大。粘性土料的设计干容重一般为15.616.7,最优含水量为17%23%。非粘性土的压实标准。非粘性土压实的目的是为了增加抗剪强度和抗压强度减少沉降，防止液化。其压实的具体指标是孔隙比和相对密度或干容重，对于中小型工程，特别是无试验资料的小型土坝，确定土料填筑标准时，可结合土质情况和施工条件并参照已建工程的经验分析确定设计指标。一般要求相对密度不低于0.70.75。44.底流式消能的主要特点。答：1）主要靠水跃产生的表面旋滚与底部主流间的强烈紊动、剪切和掺混作用； 2）具有流态稳定，消能效果好性，对尾水变幅适应性强以及雾化小等优点，多用于中、低水头建筑物消能；3）缺点是需要专门的消力池、量大流急时护坦较长、土石方和混凝土方量大，造价高。 45.水工建筑物防渗排水设计的基本原则是什么？答：高防低排，上防下派，即在上游一侧设置防渗，控制渗流；而在防渗设施的下游，设置排水，加大渗流速度，减小渗透压力。46.河岸溢洪道与水工隧洞泄洪有什么区别？答：河岸溢洪道是开敞式泄流，水工隧洞是孔口式泄流，泄流方式不同；河岸溢洪道只能在洪水到来并有一定高度时才能泄洪，而水工隧洞泄流的时间可以适当提前，以增加水库的调蓄能力；泄流量与作用水头的关系不一样，水工隧洞随着泄量变化，与作用水头关系一般不大，溢洪道随着作用水头的变化而变化，其影响较大。47.简述布置河岸溢洪道较为理想的地形条件是什么？答：选择溢洪道的位置时，应充分利用有利地形。如果离大坝不远的库岸有通向下游的马鞍形山垭口，其高程在正常蓄水位附近，垭口后面有长度不大的冲谷或溪沟直通原河道，出口离下游坝脚较远，这时工程的经济、安全及管理运用均有利，且易于解决下泄水流的归河问题，选择这种地形布置溢洪道是较理想的。它适用于各种坝型。如果坝肩具有有利的地形条件，且高程适宜，可将溢洪道布置在坝肩上。48. 泄槽衬砌底板破坏的主要原因是什么？如何防止高速水流对衬砌的冲刷？答：破坏的主要原因是：衬砌表面不平整，特别是横向接缝处下游块有升坎，接缝止水不良，施工质量差；地基处理不好，衬砌与地基接触不良；衬砌底板下排水不畅。这些因素都将导致底板下产生很大的扬压力和动水压力，甚至可使底板被掀起。因此，为了保证衬砌的安全，必须对衬砌的分缝、止水、排水等给予极大重视，做到衬砌光滑平整、止水可靠、排水通畅。49. 挑流式消能的主要通过哪几个环节来消耗水流的动能？答：挑流消能是在泄槽末端修筑挑流鼻坎，利用鼻坎将从泄槽下泄的高速水流挑射到距离建筑物较远的地方。1）挑射前，水流与流道表面的摩擦消能；2）挑射过程中，水流受空气阻力而扩散并掺入大量空气消能；3）降落到下游水面后，又受到下游水体的阻力而消能。挑流消能的关键问题在于使下游冲刷坑的发展不致影响建筑物的安全。50.泄槽布置时应遵循什么原则？答：泄槽落差大、纵坡陡、陡槽内水流为高速流态，而高速水流对边界条件的影响特别敏感，布置泄槽时必须注意转弯、宽度变化以及纵坡变化等问题，使之适应高速水流的特点，尽量避免高速水流给工程带来的冲击波、掺气、气蚀等不利影响，这是泄槽布置时应遵循的一个重要原则。51. 隧洞洞身断面形式设计的因素有哪些：答：隧洞洞身断面形式选择涉及的因素很多：就水力条件而言，要求洞身断面具有平顺的轮廓，力求减小水头损失，能以最经济的断面通过设计流量；就静力条件而言，应根据围岩特性，地应力的分布特点，选择合理的断面形状和几何尺寸，以改善围岩受力条件，保持围岩稳定；同时还应照顾到施工方便等诸方面的要求。52. 如何根据围岩条件和水力条件，合理选择水工隧洞断面形式？答：无压洞。侧向压力较小时，选择圆拱直墙式断面，否则，选择圆形、马蹄形、蛋形断面。有压洞，一般选择圆形断面，受力和水力条件都比较好。53. 隧洞衬砌的作用是什么？答：承受围岩压力和其他各种荷载；加固围岩，充分利用围岩的承载能力，与围岩共同承受内、外水压力和其他荷载；堵塞围岩裂隙，防止水流、空气和温度变化及干湿变化对围岩的破坏作用；防止渗漏和减小洞身表面糙率等。54. 在河道系统中，按水闸的位置和任务，水闸分为哪些类型？答：进水闸（分水闸）、节制闸、分洪闸、拦潮闸。55闸室段的作用和组成是什么？答：闸室段的作用：闸室是水闸的主要部分，起挡水和调节水流的作用。 组成部分：底板、闸墩、边墩、岸墙、闸门、工作桥、交通桥等。56. 水闸的工作特点是什么？答：当水闸挡水时，上下游水位差较大，使闸室承受较大的水平水压力；在水位差作用下，水从上游经过水闸地基及绕过两岸向下游渗透，从而产生渗透压力；渗流过程中地基及两岸土壤的细颗粒也可能被带走，影响水闸安全；当水闸过水时，在上下游水位差作用下，过闸水流往往具有较大的动能，以致流速较大，可能会严重地冲刷下游河床；软土地基可能产生较大的沉降和不均匀沉降，须对软土地基进行处理。57.水闸溢流堰上设闸门与不设闸门对工程有什么影响？答：对过闸水流和工程投资有影响。若将堰顶高程定得低些，则可加大过闸水深，从而加大过水闸单宽流量，闸室总宽度可以减小，但是，水闸高度有所增加；如将堰顶高程定得高些，则情况相反，因此应进行综合比较，以力求经济合理。堰顶高程的高低决定了水闸工程造价的大小。58.设置消能防冲设施的目的是什么？答：为了保证水闸的正常运用，防止河床冲刷，一方面尽可能消除水流的动能，消除波状水跃，并促使水流横向扩散，防止产生折冲水流，另一方面要保护河床及河岸，防止剩余动能引起的冲刷。这两方面的措施，首先是消能，其次是防冲。59.水闸消能防冲设施由哪几部分组成？各自的作用是什么？答：水闸一般底流式消能方式，由消力池、海漫和防冲槽三个部分组成。消力池紧接闸室，在池中利用水跃消能，消力池末端设有尾坎，用来稳定水跃，调整铅直断面上的流速分布，将水流挑向水面，这样可减小池后水流的底部流速，并使水流均匀扩散。海漫紧接消力池，其作用是继续消除水流的剩余动能，使水流扩散并调整流速分布，以减小底部流速，从而保护河床免受冲刷。海漫末端加设防冲槽，当河床受到冲刷后，槽内石块即自动坍塌在冲刷坑上游坡面，以防止冲刷坑向上游延伸而破坏海漫，从而保证消能防冲设施的安全。60.闸基防渗设计的要求是什么？答：确定最优的地下轮廓及防渗排水措施，使闸基渗透压力适当减小，使闸基不发生渗透变形，并使闸基渗流量控制在允许范围内。总之，在保证水闸安全的前提下，做到经济合理。61. 地下轮廓布置与土质地基的关系是什么？答：粘性土地基：土颗粒之间具有粘聚力，不易产生管涌，但土壤与闸底板间的摩擦系数小，不利用闸室稳定。在防渗布置时，应重点考虑如何降低闸底板的渗透压力。防渗措施 一般常用铺盖，而不用板桩。至于排水设施，一般布置在闸室下游护坦的下面或底板下面。砂性土地基：土壤与底板之间的摩擦系数较大，但颗粒之间无粘聚力或粘聚力很小，在地基砂层很厚时，采用铺盖与铅直防渗相结合的措施来延长渗径，降低渗流坡降。砂层很薄时，也可直接用齿墙嵌入不透水层。排水设施则布置在护坦下面，不设在闸室底板下面。对于粉砂地基，为防止粉砂液化，多采用封闭式防渗措施。多层土质地基：在透水性较小的地基表层下面如有透水层，应设置铅直排水孔并穿过表层，避免下游土层隆起，甚至发生流土。如果水平渗透性大于铅直渗透性，也可利用铅直排水降低土质间的渗透压力，如地基深处有软弱层而影响水闸的稳定时，利用铅直排水降低渗透压力，增加水闸的稳定性。62. 当闸室抗滑不能满足要求时应该采取哪些措施？答：主要应从提高抗滑力考虑，可采用下列一种或几种抗滑措施：调整闸门位置，或将底板向高水位一侧加长，以增加水重；增加铺盖和板桩的长度，或在不影响防渗安全的条件下，将反滤层向上游移动，以减小底板底部的渗透压力； 增加底板齿墙深度； 利用钢筋砼铺盖作为阻滑板。63.弯道环流的原理及其对取水枢纽选址的意义是什么？答：弯道水流受到离心力作用，使凹岸水面壅高，凸岸水面降低，从而形成横向比降。在横向比降作用下，表层水流由凸岸流向凹岸，底层水流则由凹岩流向凸岸，从而形成横向环流，这种横向环流与纵向水流结合在一起，使水流呈螺旋形前进。环流作用使断面上泥沙分布呈现非均匀分布的现象。其中，靠近凹岸表层水流最为清澈，适宜布置引水建筑物，容易达到取水防沙的要求。64.有坝引水枢纽和无坝引水枢纽中的必要建筑物组成有什么区别？答：有坝引水枢纽中的必要建筑物：拦河闸（或壅水坝）、进水闸，冲沙闸。无坝引水枢纽：进水闸，冲沙闸。此外，还可根据需要布置导沙坎、泄水闸、沉沙池等。65.水工渡槽的作用、组成和分类。66.渡槽水力计算的任务。答：1）根据规划的输水线路以及允许的水头损失，选择渡槽进出口高程（定出纵向坡度）；2）根据设计流量和纵坡，定出槽身断面尺寸。三、论述题1重力坝的优点和缺点分别是什么？答：优点：1）结构作用明确，设计方法简单，安全可靠；2）对地形.地质的适应性强；3）枢纽布置时容易解决泄洪导流问题；4）施工期间可以利用坝体导流，不需另建导流隧洞。5）施工方便。缺点：1）剖面尺寸大，材料用量多；2）坝体应力较低，材料强度不能正常发挥；3）坝底面积大，扬压力大；4）坝体体积大，要求分块施工并进行严格温度控制。2重力坝对地基的要求是什么？实际中怎样选择适当的地基处理方法才能使地基满足大坝的工作要求？答：重力坝对地基的要求：足够的强度、较小的压缩性、足够的不透水性和抗滑能力。地基处理的方法：1）开挖和清理，其目的主要是坝体坐落于稳定、坚固的地基上；一般而言，当河床上游淤泥和松软覆盖层时，都应该首先进行清基。2）固结灌浆。提高基岩的整体性和强度，当坝基岩体破碎、透水性强而弹性模量低时，可考虑在坝基实施固结灌浆；3）帷幕灌浆。其目的是防渗减压。当坝基透水层深厚，坝底扬压力较大，影响大坝稳定及其经济性时，可选择使用。 4）坝基排水。为了进一步降低扬压力，在防渗帷幕后设置排水孔幕。在优化坝体剖面时采用； 5）对断层破碎带、软弱夹层和溶洞的处理。断层破碎带和软弱夹层、强度低、渗漏性答，应进行开挖换填混凝土。对地下溶洞，主要是预防库水渗漏，须查清并封堵。3. 帷幕灌浆与固结灌浆的区别。答： 1）基岩条件不同。破碎基岩承载力不足但分布较浅时，用固结灌浆。2）处理的目的不同，前者主要为坝基防渗，后者主要为提高基岩整体性和弹性模量。3）施工的时间不同。前者需在大坝浇筑到一定高度，能提供一定盖重是才能进行，以防向上冒浆；而固结灌浆在清基后就可以实施。4）灌浆压力不同。帷幕灌浆压力大。5）灌浆的范围不同。帷幕灌浆主要在坝底上下游两端局部范围内进行，以满足坝基防渗要求。固结灌浆需要在整个坝基实施。6）灌浆深度不同。帷幕灌浆深度较大，而固结灌浆深度较小。4用抗剪强度公式法和抗剪断强度公式法分析重力坝抗滑稳定性的区别是什么？答：1）对滑动面的假定不同；2）抗滑力组成和计算方法不同；3）使用的地基条件不同；4）计算的安全系数不同；5）安全性的判断标准不同。6地质条件是坝址选择的重要因素。那么，在坝址选择中应该怎样考虑地质条件，才能有利于枢纽布置和建筑物的安全？答 ：1）对断层、破碎带应查明其产状，宽度、深度、充填物和分布范围，避开垂直水流方向的陡倾角断层，以利建筑物稳定；2）要注意岸坡上的顺坡向岩层，尽量避开，否则通过开挖、加固等措施防止其滑坡；3）岩溶地区，查明岩溶、暗河等分布及其对建筑物的影响；4）尽量避开松软地基。5）查清坝址水文地质情况，分析对建坝的影响。 7为保证土石坝能安全稳定工作，设计阶段选择防渗体材料时应考虑哪些基本原则？答：1）防渗性。渗流系数小于10-5cm/s； 2）抗剪强度，是否有利于坝体稳定，不发生断裂或滑坡；。 3）与坝壳料的压缩性不宜相差过大。 4）级配良好，是否满足抗渗稳定性，有一定的塑性变形能力。 5）含水率接近最优含水率，以便于压实。 6）颗粒级配。其中粘粒含量不超过30%，级配良好，级配曲线平缓，不均匀系数不小于5。 7）土体的胀缩性。 8）可溶性盐及有机质含量，是否符合规范要求，一般应小于5%。 实际选择时，应根据土坝的坝型、坝体构造、施工要求、工作特点，对照以上原则对土料储存情况综合分析，满足抗渗蓄水和大坝稳定等要求。8土石坝枢纽经常选择河岸式溢洪道作为主要的泄洪建筑物，请从工程建设和运行的角度说明其中的原因。答：1）土石坝是土体材料的松散堆积体，抗冲能力弱，不允许坝顶溢流或坝身过水。因此，当大坝采用土石坝时，只能在岸边另建溢洪道泄洪。 2）当库岸离坝肩不远处有马鞍形山垭口，底部高程稍高于正常蓄水位，其后为通向河道天然冲沟时，修建岸边溢洪道经济，是非常理想的地形条件。 3）在无适宜的马鞍形地形时，可直接在岸边开挖出溢洪道，开挖的土料可直接用于大坝填筑，不仅节省土料开采、运输成本，降低工程造价、缩短工期，还有利于废土利用，保护环境。 4）泄水建筑物采用岸边溢洪道，对大坝施工的干扰较小。 5）溢洪道位于岸边，运行比较方便，同时由于与大坝有一定的距离，枢纽工程的安全性相对较高。9水工隧洞洞线选择的原则和要求是什么？ 答：洞线选择是隧洞设计的关键，它关系到隧洞安全运行.施工难易及工程造价。 选线原则和要求是：1）应尽量避开不利的地质构造.围岩不稳定及地下水位高渗水丰富的地段。 2）洞线在平面上应力求平直，以节省工程量.缩短工期.保证水流顺畅。 3）应有一定的埋藏深度，以便围岩稳定.开挖时容易成洞。洞身段纵坡合理，方便施工.过水。 4）对于长隧洞，选择洞线时还应注意利用有力的地形.地质条件.增开平洞（支洞），增加工作面.改善工作条件.加快进度。10如何根据泄洪隧洞的工作特点进行隧洞设计？答：泄洪隧洞是为满足水库枢纽泄洪需要修建的。工作特点是：1）水力特点。深式进口，承受的水头高，泄流时流速大，洞身表面易遭受空蚀；泄流能力较大，能提前泄水，提高防洪能力。 2）结构特点。地下结构，开挖时引起岩体应力重分布和围岩变形，需要衬砌支护，承受荷载、防止渗水，维持洞身稳定。 3）结构特点