2025年水工建筑物模拟考试题及答案

2025年水工建筑物模拟考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.重力坝抗滑稳定分析中，基本荷载组合下采用抗剪断公式计算时，规范要求的抗滑稳定安全系数最小值为（）。A.1.05B.1.3C.3.0D.2.52.拱坝最基本的工作特点是（）。A.依靠自身重量维持稳定B.利用两岸岩体维持稳定并传递荷载C.坝体应力以拉应力为主D.对地基要求低3.土石坝中，设置反滤层的主要目的是（）。A.提高坝体强度B.防止渗透变形C.降低浸润线D.增加坝体透水性4.水闸闸室结构中，直接承受水压力并传递荷载至地基的关键构件是（）。A.铺盖B.闸墩C.底板D.胸墙5.溢洪道设计中，当河岸地形陡峻、岸坡稳定且泄量较小时，优先选用的溢洪道类型是（）。A.正槽溢洪道B.侧槽溢洪道C.井式溢洪道D.虹吸式溢洪道6.碾压混凝土重力坝与常规混凝土重力坝的主要区别在于（）。A.坝体材料级配B.抗滑稳定机理C.温度控制要求D.防渗结构设计7.面板堆石坝中，混凝土面板的主要作用是（）。A.支撑堆石体B.防渗C.提高坝体整体性D.抵抗水平荷载8.水电站厂房中，将水轮机转轮的机械能转化为电能的核心设备是（）。A.蜗壳B.发电机C.尾水管D.调速器9.重力坝坝体分缝中，用于适应混凝土浇筑温度变化的缝是（）。A.横缝B.纵缝C.水平施工缝D.永久缝10.土石坝坝体排水中，能够有效降低坝体浸润线且适用于下游有较宽滩地的排水形式是（）。A.棱体排水B.贴坡排水C.褥垫排水D.组合式排水二、填空题（每空1分，共20分）1.重力坝的基本剖面通常为______形，其上游面可设计为______或______，以利用水重增加坝体稳定。2.拱坝按厚高比分类，厚高比小于0.2的为______拱坝，0.2~0.35的为______拱坝，大于0.35的为______拱坝。3.土石坝的渗透变形主要包括______、______、______和______四种类型。4.水闸的消能防冲设施主要包括______、______和______，其中______是消能的主要部位。5.溢洪道的组成部分包括______、______、______、______和______。6.水电站厂房按布置方式可分为______、______和______，其中______适用于高水头、小流量的情况。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述重力坝坝体混凝土分区设计的原则及各分区的作用。2.拱坝对地形和地质条件的要求有哪些？为什么？3.土石坝坝基处理中，对于砂砾石地基的防渗措施主要有哪几种？各自的适用条件是什么？4.水闸闸室底板的作用是什么？按结构形式可分为哪几类？各自的优缺点及适用条件如何？5.简述溢洪道泄槽的水力特点及设计时需注意的关键问题。四、计算题（20分）某混凝土重力坝坝高50m，坝顶宽度8m，坝底宽度35m。基本荷载组合下，坝体自重（含坝内水重）沿坝轴线每米长度的合力为W=12000kN，作用点距坝踵的水平距离为15m；上游水压力F₁=8000kN，作用点距坝踵的水平距离为16.67m（方向指向下游）；下游水压力F₂=1000kN，作用点距坝踵的水平距离为30m（方向指向上游）；扬压力F₃=2000kN，作用点距坝踵的水平距离为11.67m（方向指向上方）。已知坝体与基岩接触面的抗剪断参数为f'=1.0，c'=1.0MPa，坝底面积A=35m²（每米坝长）。（1）计算坝体沿坝基面的抗滑稳定安全系数（采用抗剪断公式）；（2）判断该坝是否满足规范要求（基本荷载组合下抗滑稳定安全系数允许值为3.0）。水工建筑物模拟考试题答案一、单项选择题1.C2.B3.B4.C5.B6.A7.B8.B9.B10.A二、填空题1.三角；铅直；倾斜2.薄；中厚；厚3.管涌；流土；接触冲刷；接触流土4.消力池；海漫；防冲槽；消力池5.进水渠；控制段；泄槽；消能段；尾水渠6.地面式；地下式；河床式；地下式三、简答题1.重力坝坝体混凝土分区设计原则及作用重力坝坝体混凝土分区设计的核心是“按需选材”，根据不同部位的受力、环境和功能要求，采用不同强度、抗渗、抗冻及耐久性的混凝土。-内部混凝土（核心区）：位于坝体内部，受力较小，主要承受压应力，采用低强度、低热水泥混凝土，降低水化热，减少温度裂缝，降低造价。-外部混凝土（上下游面及坝顶）：上游面承受水压力、渗透压力及冻融作用，需采用抗渗（W4~W8）、抗冻（F100~F300）、高强度（C20~C30）混凝土；下游面承受尾水或大气环境，需抗冲耐磨（如溢流面）或抗冻混凝土；坝顶需抗裂、耐磨，满足交通或运行要求。-特殊部位混凝土：如廊道周边、孔口周围，需配置钢筋或采用高标号混凝土，增强局部抗拉能力；基础部位因受基岩约束和集中应力，采用高标号、低热混凝土，提高抗裂性。2.拱坝对地形和地质条件的要求及原因拱坝是空间壳体结构，依赖两岸岩体传递荷载并维持稳定，因此对地形地质要求严格：-地形要求：河谷需狭窄对称，两岸边坡陡峭（60°~80°），平面上呈“V”形或“U”形（“V”形更优）。狭窄河谷可减小拱圈跨度，降低拱应力；对称地形确保荷载对称传递，避免扭转；陡峭边坡增加岩体抗滑稳定性。-地质要求：基岩需均匀、完整、强度高（抗压强度＞30MPa），无大断层、破碎带或软弱夹层。拱坝将大部分荷载通过拱作用传递至两岸，若基岩存在软弱结构面，可能导致岩体滑动或变形，破坏坝体稳定；完整基岩可减少渗漏和不均匀沉降，保证拱的连续性。3.土石坝砂砾石地基的防渗措施及适用条件砂砾石地基透水性强，需采取防渗措施防止坝基渗漏及渗透变形，主要措施包括：-垂直防渗（截水墙/槽）：在坝轴线处开挖深槽至相对不透水层（如黏性土或基岩），回填黏土或混凝土形成截水墙。适用于砂砾石层较薄（＜15m）、底部有可靠相对不透水层的情况。-帷幕灌浆：通过钻孔向砂砾石层注入水泥或化学浆液，填充孔隙形成连续防渗帷幕。适用于砂砾石层较厚（＞15m）、渗透系数中等（1×10⁻³~1×10⁻⁵cm/s）、底部无明显相对不透水层的情况。-水平铺盖：在坝上游地面铺设黏土或土工膜，延长渗径，降低渗透坡降。适用于砂砾石层深厚（＞30m）、透水层颗粒较细（渗透系数＜1×10⁻³cm/s）、且上游有足够场地的情况。-联合防渗：如垂直防渗（截水墙）与水平铺盖结合，适用于复杂地基（如上部透水层薄、下部透水层厚），兼顾经济性和可靠性。4.水闸闸室底板的作用、类型及适用条件底板是闸室的基础，作用包括：①传递闸室上部结构（闸墩、闸门、胸墙等）及水压力至地基；②防止地基渗透变形（通过自身重量平衡扬压力）；③连接闸室各构件，形成整体。按结构形式分为：-整体式底板：底板与闸墩浇筑成整体，刚度大，能均匀传递荷载，减少不均匀沉降。优点：整体性好，对地基适应性强；缺点：混凝土用量大。适用于软土地基或闸孔较宽的情况。-分离式底板：底板仅作为闸墩的基础，闸墩之间设缝分开。优点：混凝土用量少，施工方便；缺点：整体性差，对地基不均匀沉降敏感。适用于地基承载力较高（如岩基或密实砂基）、闸孔较窄的情况。5.溢洪道泄槽的水力特点及设计关键问题泄槽是连接控制段与消能段的陡槽，水力特点：①水流为急流（Fr＞1），流速高（可达20~50m/s）；②水面波动大，易产生冲击波和掺气；③沿程水头损失以摩阻损失为主，局部损失（如弯道、收缩段）显著；④高速水流可能引发空蚀、冲刷破坏。设计关键问题：-线型设计：平面上宜直线布置，避免急弯（需设弯道时，弯曲半径≥5倍槽宽）；纵坡需陡于临界坡度，且连续平顺，避免变坡点过多（变坡处设反向圆弧连接）。-抗冲耐磨：槽身采用高强度混凝土（C30~C40），溢流面设抗冲磨材料（如硅粉混凝土），底板设锚筋或齿墙防止滑动。-掺气减蚀：在泄槽起始段或变坡处设置掺气坎，强迫水流掺气，减少空蚀风险。-边墙设计：边墙需足够高度（超高0.5~1.0m），顶部设防浪墙；边墙形式（直墙、斜墙）需与水流流态匹配，避免脱壁。四、计算题（1）抗滑稳定安全系数计算抗剪断公式为：\[K'=\frac{(W-U)f'+c'A}{\sumP}\]其中：-\(W\)：坝体自重（含坝内水重），12000kN；-\(U\)：扬压力，2000kN；-\(f'\)：抗剪断摩擦系数，1.0；-\(c'\)：抗剪断凝聚力，1.0MPa=1000kN/m²；-\(A\)：坝底面积，35m²；-\(\sumP\)：水平向合力（下游为正），\(F_1-F_2=8000-1000=7000kN\)