2025年水利工程师水工建筑物模考试题及答案

2025年水利工程师水工建筑物模考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.重力坝基本剖面设计中，坝体上游面铅直时，其最经济的三角形剖面顶点位于（）。A.坝顶中心B.坝踵C.坝址处河床面D.坝高1/3处答案：B2.拱坝应力分析中，采用纯拱法计算时，单拱的荷载分配依据是（）。A.各层拱的刚度B.拱端推力平衡C.拱圈与悬臂梁的变形协调D.拱圈中心角大小答案：A3.土石坝坝体排水设施中，能有效降低坝体浸润线且适用于下游有灌溉要求的是（）。A.棱体排水B.贴坡排水C.褥垫排水D.组合式排水答案：C4.水闸地下轮廓线设计中，闸基为粉砂地基时，渗透坡降控制的关键指标是（）。A.允许渗透坡降B.临界渗透坡降C.破坏渗透坡降D.平均渗透坡降答案：B5.溢洪道泄槽衬砌结构设计时，当泄槽纵坡i>0.15时，需重点验算（）。A.抗滑稳定性B.抗裂性C.抗冲磨性D.抗冻性答案：A6.碾压混凝土重力坝层面处理的核心目的是（）。A.提高层面抗剪强度B.减少温度裂缝C.增强防渗性能D.降低施工难度答案：A7.拱坝坝肩稳定分析中，当存在不利结构面时，最危险的滑动模式是（）。A.单滑块滑动B.双滑块滑动C.多滑块滑动D.沿坝基接触面滑动答案：B8.心墙堆石坝心墙材料的最优含水量控制范围一般为（）。A.塑限±1%B.最优含水率±2%C.液限±1%D.天然含水率±3%答案：B9.水闸闸室稳定计算中，当闸基为软土地基时，需重点验算（）。A.抗滑稳定B.基底应力均匀性C.沉降量D.渗透稳定答案：C10.堤防工程设计中，背水侧压浸台的主要作用是（）。A.提高堤身抗滑稳定性B.减少堤身沉降C.防止渗透变形D.增强防浪能力答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1.重力坝坝体混凝土强度等级一般不低于______，碾压混凝土重力坝层面抗剪强度指标需通过______试验确定。答案：C20；现场抗剪2.拱坝的中心角一般控制在______范围内，坝顶拱圈中心角不宜小于______。答案：90°~110°；70°3.土石坝坝坡稳定分析中，瑞典圆弧法假定滑动面为______，毕肖普法考虑了______的影响。答案：圆弧面；土条间的作用力4.水闸底板按结构形式分为______和______，前者适用于闸孔较窄的情况。答案：整体式底板；分离式底板5.溢洪道正槽式与侧槽式的主要区别在于______，侧槽式溢洪道适用于______的地形条件。答案：泄槽与溢流堰的连接方式；岸坡陡峻6.碾压混凝土坝的层面结合质量可通过______、______等检测手段验证。答案：钻孔取芯；压水试验7.拱坝温度荷载中，______是引起坝体应力的主要因素，设计时需考虑______和封拱温度的差值。答案：均匀温差；年平均气温8.土石坝反滤层设计需满足______、______和透水性要求。答案：保土性；防堵性9.水闸消能防冲设施中，底流式消能的主要形式有______和______，适用于下游水深较大的情况。答案：消力池；消力槛10.堤防工程渗透变形类型主要包括______、______和接触冲刷，防治措施通常采用______和排水减压。答案：管涌；流土；防渗铺盖三、简答题（每题8分，共48分）1.简述重力坝坝体分缝的类型及各自作用。答案：重力坝分缝包括横缝、纵缝和水平施工缝。横缝垂直于坝轴线，将坝体分成独立坝段，防止温度应力和地基不均匀沉降引起的裂缝；纵缝平行于坝轴线，用于适应混凝土浇筑能力，减少施工期温度应力；水平施工缝是分层浇筑时的结合面，需处理层面以保证抗剪和防渗性能。2.拱坝相比重力坝超载能力更强的原因是什么？答案：拱坝通过拱和梁的共同作用传递荷载，超载时可通过拱向应力重分布将部分荷载转移至未破坏区域；重力坝主要依靠自身重量维持稳定，超载时坝体或地基一旦出现裂缝，抗滑稳定性骤降。此外，拱坝材料强度利用率高，坝体厚度小，应力分布更均匀，局部破坏不易导致整体失稳。3.土石坝坝坡设计需考虑哪些主要因素？答案：①坝型与筑坝材料：粘性土坝坡较缓，堆石坝坡较陡；②坝高：坝越高，坝坡越缓；③坝体结构：心墙或斜墙坝的上下游坡需满足防渗体稳定要求；④运用条件：设计洪水位、库水位骤降等工况对下游坝坡稳定影响显著；⑤地震作用：地震区需降低坝坡坡度以提高抗震稳定性。4.水闸底板的结构形式及适用条件是什么？答案：①整体式底板：为刚性结构，将闸室上部荷载均匀传至地基，适用于闸孔较窄（≤10m）、地基承载力较低或有防渗要求的情况；②分离式底板：由闸墩底板和消力池底板组成，闸墩底板仅承受闸墩及上部结构荷载，适用于闸孔较宽（>10m）、地基承载力较高且渗透坡降较小的情况；③箱式底板：为双向受力结构，刚度大，适用于软土地基或需要布置廊道的大型水闸。5.溢洪道的主要类型及各自特点。答案：①正槽溢洪道：溢流堰轴线与泄槽轴线正交，水流平顺，结构简单，应用最广；②侧槽溢洪道：溢流堰轴线与泄槽轴线平行，水流沿堰顶进入侧槽后转向，适用于岸坡陡峻、山脊较薄的地形；③井式溢洪道：溢流堰呈环形，水流经竖井和隧洞下泄，适用于库周地形狭窄、无适宜岸边的情况；④虹吸式溢洪道：利用虹吸原理自动泄水，可控制水位但结构复杂，易堵塞。6.堤防工程渗透变形的防治措施有哪些？答案：①上游防渗：设置黏土铺盖、混凝土防渗墙或土工膜，延长渗径，降低渗透坡降；②下游导渗：采用反滤层、排水沟或减压井，将渗透水安全排出，防止土颗粒流失；③堤身加固：对隐患段采用劈裂灌浆、培厚堤身等措施，提高整体防渗能力；④结构优化：设计合理的堤坡坡度和护坡形式，减少集中渗流风险；⑤监测预警：设置渗流监测设施，及时发现异常渗透情况。四、计算题（共32分）1.某重力坝坝高H=50m，坝底宽度B=35m，坝体混凝土容重γc=24kN/m³，设计洪水位时坝前水深h1=48m，坝后水深h2=5m，扬压力折减系数α=0.25，坝基摩擦系数f=0.65，计算坝体沿坝基面的抗滑稳定安全系数（不计地震力，取单位宽度计算）。（8分）解：（1）坝体自重G=γc×(B×H)/2=24×(35×50)/2=24×875=21000kN/m（2）水平水压力P1=0.5×γw×h1²=0.5×9.8×48²=0.5×9.8×2304=11289.6kN/mP2=0.5×γw×h2²=0.5×9.8×5²=122.5kN/m总水平推力P=P1-P2=11289.6-122.5=11167.1kN/m（3）扬压力U=γw×(h1×α×B/2+h2×(1-α)×B/2)=9.8×(48×0.25×35/2+5×0.75×35/2)=9.8×(210+52.5)=9.8×262.5=2572.5kN/m（4）抗滑力F=G×f=21000×0.65=13650kN/m（5）抗滑稳定安全系数K=F/(P-U)=13650/(11167.1-2572.5)=13650/8594.6≈1.592.某单曲拱坝坝顶中心角θ=90°，拱圈平均半径R=80m，坝高H=60m，坝体混凝土容重γc=24kN/m³，设计水头H0=55m，采用纯拱法计算拱圈最大径向应力（取单位高度，不计温度应力）。（8分）解：（1）单位高度拱圈自重G=γc×δ×1（δ为拱圈厚度，单曲拱δ=H×sin(θ/2)/R=60×sin45°/80≈60×0.707/80≈0.53m）G=24×0.53×1≈12.72kN/m（2）水压力P=0.5×γw×H0²=0.5×9.8×55²=0.5×9.8×3025=14822.5kN/m（3）拱端水平推力H=P/(θ/2sinθ/2)=14822.5/(π/4sin45°)=14822.5/(0.785-0.707)=14822.5/0.078≈190032kN/m（注：θ=90°=π/2弧度，θ/2=π/4）（4）拱圈最大径向压应力σ=H/δ+G/δ=190032/0.53+12.72/0.53≈358551+24≈358575kPa≈358.6MPa（需校核是否超过混凝土允许压应力，通常C40混凝土允许压应力约20MPa，此处假设为理论计算）3.某均质土坝坝高30m，上游坡1:2.5，下游坡1:2.0，坝顶宽8m，坝体渗透系数k=5×10⁻⁵cm/s，采用流网法计算坝体单宽渗流量（流网网格数n=10，m=5，上下游水头差h=28m）。（8分）解：流网法单宽渗流量q=k×h×(n/m)注意单位转换：k=5×10⁻⁵cm/s=5×10⁻⁷m/sq=5×10⁻⁷×28×(10/5)=5×10⁻⁷×28×2=2.8×10⁻⁵m³/(s·m)4.某水闸闸室共3孔，每孔净宽b=8m，闸墩厚度d=1.2m，底板长度L=15m，底板顶面高程▽10.0m，闸室总重量G=45000kN（含底板及上部结构），设计挡水位▽18.0m，下游水位▽12.0m，计算闸室基底平均应力和最大应力（不计扬压力）。（8分）解：（1）闸室总宽度B=3b+2d=3×8+2×1.2=24+2.4=26.4m（2）水压力P=0.5×γw×(H上²H下²)=0.5×9.8×(8²-2²)=0.5×9.8×60=294kN/m（单位宽度）总水平推力P总=P×B=294×26.4=7761.6kN（3）对底板中心的力矩M=P总×(H上/3H下/3)=7