2025年水工建筑物模考试题与参考答案

2025年水工建筑物模考试题与参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.重力坝抗滑稳定分析中，若采用抗剪断强度理论，其计算公式为（）。A.\(K_c=\frac{f'W+c'A}{\sumP}\)B.\(K_s=\frac{fW}{\sumP}\)C.\(K_c=\frac{f'(W-U)+c'A}{\sumP}\)D.\(K_s=\frac{f(W-U)}{\sumP}\)2.拱坝的中心角增大时，对坝体应力的影响是（）。A.拱圈应力增大，梁的应力减小B.拱圈应力减小，梁的应力增大C.拱圈和梁的应力均减小D.拱圈和梁的应力均增大3.土石坝坝体排水中，最常用的棱体排水的主要作用是（）。A.降低坝体浸润线，防止坝坡渗透变形B.防止坝基渗透破坏C.收集坝体渗水并排出D.提高坝体抗震性能4.水闸地下轮廓线的布置中，靠近上游的水平段应采用（）材料。A.透水性好的B.不透水的C.半透水的D.弹性材料5.溢洪道正槽式与侧槽式的主要区别在于（）。A.泄槽的轴线与溢流堰轴线的夹角B.溢流堰的形式（宽顶堰或实用堰）C.消能方式（挑流或底流）D.是否设置闸门控制6.重力坝坝体混凝土的分区中，内部混凝土的主要要求是（）。A.高强度、抗冻B.低水化热、抗渗C.低标号、低热D.高抗裂性、抗冲磨7.土石坝坝坡设计中，下游坝坡通常比上游坝坡缓，主要原因是（）。A.下游水位变化频繁，需提高稳定性B.下游坝体浸润线较高，渗透压力大C.上游有库水支撑，下游无水体支撑D.下游需布置排水设施8.水闸闸室底板的长度主要取决于（）。A.闸孔宽度B.地下轮廓线的防渗长度C.消力池长度D.两岸连接建筑物的结构9.拱坝坝肩稳定分析中，最危险的滑动面是（）。A.单一软弱结构面B.由两组或多组结构面组合形成的楔形滑动体C.坝体与基岩接触面D.基岩内部深层滑动面10.水电站压力前池的主要作用是（）。A.调节流量，稳定水头B.减小压力管道长度C.防止泥沙进入压力管道D.提高水电站出力二、填空题（每空1分，共20分）1.重力坝的主要荷载包括自重、水压力、扬压力、（）、冰压力和地震荷载等。2.拱坝的应力分析方法中，（）是目前工程中最常用的方法，其基本思想是将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直梁系组成的空间结构。3.土石坝按施工方法可分为碾压式、（）、水中填土坝和定向爆破堆石坝，其中（）是最常用的类型。4.水闸的消能防冲设施通常包括（）、（）和海漫，其中（）的作用是消除水流的大部分动能。5.溢洪道的类型按位置可分为（）、（）和河床式溢洪道；按泄洪方式可分为有闸门控制和（）。6.重力坝的分缝包括（）、（）和施工缝，其中（）的作用是防止坝体因温度变化和混凝土收缩产生裂缝。7.土石坝渗流分析的目的是确定（）、（）和渗透坡降，为坝体稳定和防渗设计提供依据。8.水闸的地下轮廓线是指（）与（）的接触面，其长度应满足（）的要求，防止渗透破坏。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述重力坝的基本工作原理及其主要优缺点。2.拱坝对地形和地质条件的要求有哪些？为什么？3.土石坝坝体分区的原则是什么？典型分区包括哪些部分？4.水闸底板的作用有哪些？平底板与反拱底板各有何特点？5.溢洪道布置时需考虑哪些主要因素？为什么？四、计算题（共20分）1.某重力坝坝高50m，坝顶宽度8m，坝底宽度35m，上游水位与坝顶齐平（水深50m），下游无水（下游水深0m）。已知坝体混凝土容重\(\gamma_c=24kN/m^3\)，坝基与坝体接触面的抗剪断参数\(f'=0.7\)、\(c'=1.2MPa\)，扬压力折减系数\(\alpha=0.3\)。试计算坝体沿坝基面的抗滑稳定安全系数（按抗剪断公式计算，忽略坝顶宽度对上游水压力的影响）。（10分）2.某均质土石坝坝高30m，上游水位28m（坝顶超高2m），坝体渗透系数\(k=1\times10^{-4}cm/s\)，上游坝坡1:2.5（垂直:水平），下游坝坡1:2.0。采用流网法计算渗流时，流网的等势线数目\(n_d=10\)，流线数目\(n_f=4\)。试计算坝体单宽渗流量（结果保留3位有效数字）。（10分）参考答案一、单项选择题1.C（抗剪断公式需考虑扬压力折减后的有效重量\(W-U\)及粘结力\(c'A\)）2.B（中心角增大，拱圈跨度增加，拱作用增强，拱应力减小；梁的跨度减小，梁应力增大）3.A（棱体排水通过降低浸润线，防止坝坡因渗透压力过大而滑动）4.B（上游水平段为防渗铺盖，需不透水材料减少渗漏）5.A（正槽式泄槽与溢流堰轴线正交，侧槽式泄槽与溢流堰轴线平行）6.C（内部混凝土对强度要求低，需低水化热防止温度裂缝）7.C（上游有库水支撑，下游无水体，需更缓的坝坡保证稳定）8.B（底板长度需满足地下轮廓的防渗长度要求，防止渗透破坏）9.B（多组结构面组合的楔形滑动体是最常见的不稳定模式）10.A（压力前池调节流量，稳定水头，连接渠道与压力管道）二、填空题1.浪压力2.拱梁分载法3.水力冲填坝；碾压式土石坝4.消力池；护坦；消力池5.岸边式；河床式；无闸门控制（开敞式）6.横缝；纵缝；温度缝（横缝）7.浸润线位置；渗流量8.闸底板；地基；防渗长度三、简答题1.重力坝的基本工作原理：依靠坝体自身重量产生的抗滑力维持稳定，利用材料抗压强度承受水压力等荷载。优点：结构简单，施工方便；对地形、地质适应性强；泄洪、导流容易布置；安全可靠，维护方便。缺点：材料用量大（混凝土或浆砌石）；坝体应力较低，材料强度未充分利用；施工期温度控制要求高（大体积混凝土易产生裂缝）。2.拱坝对地形的要求：河谷狭窄（宽高比小，一般宽高比≤4），左右对称，两岸边坡陡峭（接近对称的V形或U形河谷）。因拱坝主要依靠两岸拱座传递水平荷载，狭窄对称的河谷可使拱圈应力均匀，减少坝肩推力。对地质的要求：基岩均匀、完整、强度高（抗压强度＞30MPa），无大的断层、破碎带；坝肩岩体抗滑稳定性好（无不利结构面组合）。因拱坝荷载通过拱圈传至两岸，若基岩软弱或存在不利结构面，易发生坝肩滑动破坏。3.土石坝坝体分区原则：根据材料特性（透水性、强度、抗渗性等）和功能要求分区，上游区抗渗，下游区排水，过渡区防止渗透变形。典型分区：①防渗体（心墙或斜墙，低透水性材料如黏土）；②过渡层（级配良好的砂石料，防止防渗体颗粒被冲蚀）；③坝壳（透水性好的堆石或砂砾石，承受荷载）；④反滤层（多层不同粒径的砂石料，防止渗透破坏）。4.水闸底板的作用：①传递闸室上部荷载至地基，保证地基均匀受力；②作为地下轮廓的主体，与上游铺盖、下游护坦共同形成防渗体系；③连接闸墩、胸墙等上部结构，增强闸室整体稳定性。平底板特点：结构简单，施工方便，对地基适应性强（适用于软基），但底板厚度较大（需抵抗弯矩）；反拱底板特点：利用拱的承压特性，厚度小（节省材料），但对地基要求高（需均匀、无沉降差），施工复杂（需先浇支撑梁）。5.溢洪道布置需考虑的主要因素：①地形条件：优先选择岸边垭口或平缓山坡，减少开挖量；②地质条件：避开断层、破碎带，选择坚硬完整的基岩（防止渗漏和滑动）；③水流条件：泄槽轴线与溢流堰正交（正槽式），避免弯道（减少冲击波和横向水流）；④枢纽总体布置：与大坝、水电站等建筑物协调，避免泄洪时对其他建筑物产生冲刷；⑤消能防冲：根据下游河床地质条件选择消能方式（底流、挑流或面流），防止下游冲刷破坏。四、计算题1.重力坝抗滑稳定计算（1）计算坝体自重\(W\)：坝体断面为梯形，面积\(A=\frac{(8+35)}{2}\times50=1075m^2\)，单宽自重\(W=\gamma_c\timesA=24\times1075=25800kN/m\)。（2）计算扬压力\(U\)：上游坝踵处扬压力强度\(u_1=\gamma_w\timesH=9.8\times50=490kPa\)，下游坝趾处扬压力强度\(u_2=0\)（下游无水），扬压力合力\(U=\frac{1}{2}(u_1+u_2)\timesB\times\alpha=\frac{1}{2}\times490\times35\times0.3=2572.5kN/m\)（\(B\)为坝底宽度）。（3）计算水平水压力\(P\)：上游水压力\(P=\frac{1}{2}\gamma_wH^2=0.5\times9.8\times50^2=12250kN/m\)（下游无水，故总水平力为\(P\)）。（4）抗滑稳定安全系数\(K_c\)：\(K_c=\frac{f'(W-U)+c'B}{\sumP}=\frac{0.7\times(25800-2572.5)+1.2\times1000\times35}{12250}\)计算分子：\(0.7\times23227.5+42000=16259.25+42000=58259.25kN/m\)\(K_c=58259.25/12250≈4.76\)（满足规范要求，一般重力坝\(K_c≥3.0\)）。2.土石坝单宽渗流量计算（1）将渗透系数单位转换为\(m/s\)：\(k=1\times10^{-4}cm/s=1\times10^{-6}m/s\)。（2）流网法计算渗流量公式：\(q=k\times\frac{H}{n_d-1}\times(n_f-1)\)（\(H\)为上下游水头差）。