《水工建筑物》计算题及答案

1、共 5页第 3页得分1、某混凝土重力坝剖面如图所示，试绘出坝基面扬压力分布图，1 =0.5， 2= 0.3 ，（单位： m）。 (7分 )70.0H 110,00.02.0H26.08.020.038.052.0 hh H22(H 1 -h) (H2-h)1(H 1-h) H1 H1=9.8 ×70=686.0KPa ( H 1-h)=9.8 × (70-2)=666.4KPa h=9.8 × 2=19.6KPa1(H1-h)=0.5×9.8 ×(70-2)=333.2KPa2(H1-h)=0.3×9.8 ×(70-2)=1

2、99.92KPa H2=9.8 × 10=98KPa (H2-h)=9.8 × (10-2)=78.4KPa共5页第3页2、某重力坝挡水坝段防渗排水布置如图所示。试绘制坝基面浮托力、渗得分透压力、扬压力分布图。10.5 0.7 。（分） 40.00 4.0 2.0 0.0a H2 h H1H1 H H1=10× 40=400KPa h=10× 4=40KPa H=10×（ 40 4）=360KPa 1 H=0.6 ×10×（ 40 4） =216KPa H2=10×（ 4 2） =20KPa共4 页第3页得分3、某

3、溢流坝水坝段防渗排水布置如图所示，1 0.45 0.6 ，2 0.2 0.4 。试绘制坝基面浮托力、渗透压力、扬压力分布图。（分） 40.0（单位：米）hh(H2 - h)H2H1(H1 - h)2 (H1 - h) (H -h)11H1 = 10 ×40 = 400KPah= 10 ×1.5 =15KPa(H1 -)=10(40 -1.5)= 385KPah集水井(H1-h) = 0.5 ×10 ×(40 - 1.5) = 192.5KPa1 (-)(40 - 1.5)=115.5KPa2H1h= 0.3 ×10 ×(Hh) =10

4、 ×( 4 - 1.5 ) = 25KPa4.02 -H2 = 10 ×4 = 40KPa 0.0 1.5 0.03.6辅助排水孔6.851537.204页第3页得分4、某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为水平面，坝底宽为B=50.0m,水平作用力为 P=32000.0kN, 铅直作用力为 W=48000.0kN,f=0.72,Ks=1.1,Ks=3.0，试求：1、该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数Ks 值；2、试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满足规范要求；3、如不满足可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。80.0H 110,00.02.0H2B解： Ks =f ×

5、;W 0.72 × 48000P =32000 = 1.08 Ks = 1.1该混凝土重力坝抗滑稳定安全性不满足规范要求；若不满足采取的主要工程措施有：1、利用水重；2、采用有利的开挖轮廓线；3、设置齿墙；4、采取抽水措施；5、加固地基；6、横缝灌浆；7、预加应力措施。共4页第3页5、某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为水平面，坝底宽为B=50.0m,水平作用力为 P=32000kN, 铅直作用力为 W=48000.0kN,f =1.0 ， c =900KPa,Ks=1.1,Ks =3.0 试求：1、该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数得分Ks 值；2、试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满

6、足规范要求；3、如不满足可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。70.0H 110,00.02.0H2B解： Ks =f × W+c×A1.0 × 48000+900.0× 50.0 Ks = 3.0=32000= 2.906P该混凝土重力坝抗滑稳定安全性不满足规范要求；若不满足采取的主要工程措施有：1、利用水重；2、采用有利的开挖轮廓线；3、设置齿墙；4、采取抽水措施；5、加固地基；6、横缝灌浆；7、预加应力措施。共5页第3页6、 某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为倾斜面，倾角为=12°水平得分作用力为 P=12500kN，铅直作用力为 W

7、=17954.28kN，扬压力为 U=5339.1kN，f =0.9，c =720KPa， Ks=1.1 ， Ks =3.0 ，试求：1、该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数Ks 值；2、试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满足规范要求；3、若不满足规范要求可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。120.00.9×(17954.28×cos 12° - 5339.1+ 12500×sin 12° )+720×28.86解： Ks =f ×(P×cos -U+ P×sin ×)+c ×A=125

8、00×cos 12°-17954.28 sin 12 °P×cos -w×sin = 4.02 Ks = 3.0该混凝土重力坝抗滑稳定安全性满足规范要求；若不满足规范要求可采取的主要工程措施有：1、利用水重；2、采用有利的开挖轮廓线；3、设置齿墙； 12.4、采取抽水措施；0.05、加固地基； 6.06、横缝灌浆；a7、预加应力措施。共5页第3页7、 某混凝土重力坝剖面如图所示，坝基面为倾斜面，倾角为=12°，水平作用力为 P=12500.0kN，铅直作用力为 W=17954.28kN，扬压力为 U=5339.1 kN ，摩擦系数为

9、f=0.62,Ks=1.1 ， Ks =3.0 ，试求：1）该混凝土重力坝抗滑稳定安全系数Ks 值；2）试判断该混凝土重力坝抗滑稳定性是否满足规范要求；3）如不满足规范要求可采取那些主要工程措施（列出三项以上）。(120.0)?0.62×(17954.28×cos 12° - 5339.1+ 12500×sin 12° )f × P×cos - U+ P×sin ×=解： Ks =P×cos - w×sin 12500×cos 12° -17954.28 sin 1

10、2°= 1.08 Ks = 1.1该混凝土重力坝抗滑稳定安全性不满足规范要求；若不满足规范要求可采取的主要工程措施有：（ 1）利用水重；（ 2）采用有利的开挖轮廓线；（ 3）设置齿墙；（ 4）采取抽水措施； 12.（ 5）加固地基； 6.00.0a（ 6）横缝灌浆；（ 7）预加应力措施。共5页第4页8、某混凝土重力坝典型剖面如图所示（长度单位：米），计入扬压力时：试求：1、 x0, x18.6, x37.2 三点各应力值。2、在图上绘制出以上三点的主应力矢量图。37.20得分（8 分）位 置内容669.5452.25234.90336.67-18.6036.8573.7669.563

11、8.85238.60-149.7570- 60.89共 5页第 5页得分9、 某土坝为棱体排水，其典型剖面如图所示，已知坝体材料的渗透系数为 K 210 6 m / s。 试求：1、通过坝体单位宽度的渗透流量q。2、浸润线方程，并将其绘制于图上。解：建立坐标如图所示m 13等效渗径长度为L =×H1=×10 = 4.29m（3 分）1+2m1+2×31L1= (12- 10)×3+ 5+ (12- 2)×2.5-(2- 1)×1= 35L=L+ L1= 4.29 + 35 = 39.29（3 分）浸润线方程为( x1 +h0 ) 2

12、=x12 +y122y1 = h0 + 2h0 x1x1 = Ly1= H-2L ±22抛物线焦点距为h 0 =4L +4H22- L（3 分）2=L+H= 39.292 +(10 -1)2 -39.29= 1.018m通过坝体单宽渗流量为q =H2 - ( h0 +H 2 )2（3 分）K × 12L= 2 ×10-610 2 - (1.0178+1 ) 2×2× 39.29=2.44 ×10 -6m3 /s ·m浸润线方程为： y = (h0 + H2) 2 +2qx =2× 2.4410 -6x（3 分）K0

13、(1.0178 + 1) 2 +-62× 10= 4.07 + 2.44x或为： y2x= 1.01782 + 2 ×1.0178x=1.04 + 2.04x1= h + 2h01110共4页第4页11、某土坝为棱体排水，其典型剖面如图所示，已知坝体材料的渗透系得分为 K 210 6 m / s。试求：1、通过坝体单位宽度的渗透流量q。2、浸润线方程，并将其绘制于图上。（ 12分 ）y（ 2分 ）x解：建立坐标如图所示等效渗径长度为L =m 131+2m 1×H1 = 1+2 ×3×10 = 4.29m（ 2分 ）L1= (12-10)

14、5;3+ 5+ (12- 2)×2.5-(2- 1)×1= 35L=L+ L1= 4.29 + 35 = 39.29（2分）浸润线方程为( x1 +h0 ) 2 =x12 +y122y1 = h + 2h0 x1x1 = L0y1= H-2L ±22抛物线焦点距为h 0 =4L +4H22- L（ 2分 ）2=L+H=39.292 +(10 -1)2 -39.29= 1.018mH2- ( h+H) 2通过坝体单宽渗流量为q =K ×（2分）1022L= 2 ×10-610 2 - (1.0178+1 ) 2×2× 39.2

15、9=2.44 ×10 -6 m3 /s ·m浸润线方程为： y = (h)22q()22× 2.4410 -60+ H2+2× 10-6x（ 2分 ）K0 x =1.0178 + 1= 4.07 + 2.44x或为： y2x= 1.01782 + 2 ×1.0178x=1.04 + 2.04x1= h + 2h01110共 5页第5 页得分2、 某土坝典型剖面如图所示，已知 K e =2 10-7 m/s ，K 0 =210-5 m/s 。试求：1、通过心墙的单宽渗透流量qe ；2、通过坝体的单宽渗透流量q0 ；3、确定浸润线方程，并将其绘于图

16、上。（ 12分）550079he2he8.36（4 分）qK e10 2he22 10 7 10069.623.67 10 7 m3 / s m（4 分）44y12 222qex1002K e 10069.62 x100 15.19x（4分）K e4K e共 4 页第 4页10、1某土坝典型剖面如图所示，已知K e =2 10-7 m/s， K 0 =2 10-5 m/s 。试求：1、通过心墙的单宽渗透流量qe ；2、通过坝体的单宽渗透流量q0 ；3、确定浸润线方程，并将其绘于图上。（ 12分 ）y（ 4分 ）oxq K e102he22 1071023.9324.23 10 6 m3 / s

17、 m4 分 ）44（yhe22q0 x3.9322K 0 3.93222x15.44 0.423xK 02L K0（ 4分 ）共5页第5页12、某有压隧洞，洞身内径D5m ，洞中心水头H16m ，混凝土允许抗拉强度hl611kPa ， Eh2.6107 kPa ，1， K 0 5 106 kN / m3 。6试求：混凝土衬砌的厚度h?解： pH 10 16 160kPa取 h25cm 。共5 页第5 页13、某水闸闸室结构简图如图所示，（长度单位： m，、集中力单位： KN，、高程单位： m）。试求：、基底压力max ,min 的值，并将分布图绘于图上；、抗滑稳定是否满足设计要求；、地基承载力

18、是否满足设计要求；、基底压力不均匀系数是否满足设计要求；、对于不满足设计要求的提出调整方案。9.34G=13010.8kN 1. P=4744.6kN0.70 0.0B=16.026.62KPa（3 分）min =80.38KPatan W+cA°× 16× 15.2max =K =tan 17.1 × 13010.8+20满足要求（3 分）00=4744.6= 1.87PmaxW6 M13010.86× 13010.8 × (9.34-8)=±=±minAA×B16× 15.2 × 1616×