水工建筑物考试试题及答案

水工建筑物考试试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。）1.水工建筑物按使用时间长短可分为永久性建筑物和临时性建筑物，下列属于临时性建筑物的是（）。A.挡水坝B.泄洪洞C.导流隧洞D.电站厂房2.重力坝主要依靠（）来维持稳定。A.坝体自重B.坝体内部的结构强度C.岩石的凝聚力D.上游水压力3.在进行重力坝抗滑稳定分析时，当坝基内存在软弱结构面时，需核算深层抗滑稳定，常见的破坏形式不包括（）。A.坝体连同部分地基沿软弱面滑动B.坝体绕坝踵点倾倒C.坝体连同部分地基发生复合滑动D.岩体发生被动抗力破坏4.拱坝的主要荷载是（）。A.自重B.扬压力C.温度荷载D.水压力（通过拱梁作用传至两岸）5.土石坝中进行反滤层设计时，被保护土的颗粒级配与反滤料的颗粒级配需满足一定关系，其核心目的是（）。A.增加坝体密度B.防止渗透变形并保证排水通畅C.提高坝坡抗滑能力D.减少沉降量6.水闸底板计算中，当采用弹性地基梁法时，认为地基是（）。A.刚性体B.文克尔地基（弹簧模型）C.半无限弹性体D.松散介质7.溢洪道侧槽式溢洪道的主要特点是（）。A.水流方向与泄槽轴线垂直B.适用于岸坡陡峭、布置正槽溢洪道有困难的情况C.泄洪能力最大D.结构最简单8.水工隧洞按水流状态可分为有压隧洞和无压隧洞，一般来说，有压隧洞的水流充满全洞，其工作闸门通常布置在（）。A.进口段B.洞身段C.出口段D.任何位置均可9.某重力坝坝基面抗剪断摩擦系数为，凝聚力为，抗滑稳定安全系数为，则按抗剪断强度公式计算的抗滑稳定安全系数表达式为（）。A.=B.=C.=D.=10.土石坝坝坡稳定分析中，瑞典条分法与毕肖普法的主要区别在于（）。A.瑞典条分法不考虑条块间作用力，毕肖普法考虑了条块间的法向力B.瑞典条分法考虑了条块间作用力，毕肖普法不考虑C.瑞典条分法适用于圆弧滑动面，毕肖普法仅适用于折线滑动面D.两者完全相同11.水工钢闸门按工作性质可分为工作闸门、事故闸门和检修闸门。其中，事故闸门应在（）时动水关闭。A.正常泄流B.下游故障或机组检修C.上游水位超过设计值D.下游断流12.混凝土重力坝坝体应力分析的材料力学法中，假定坝体水平截面上的（）呈直线分布。A.剪应力B.正应力C.主应力D.扬压力13.拱坝的应力重分布能力较强，主要是因为拱坝是（）。A.柔性结构B.刚性结构C.超静定结构D.静定结构14.土石坝的排水设备主要作用是降低浸润线，若排水设施堵塞失效，最直接的后果是（）。A.坝体沉降增加B.下游坝坡隆起C.浸润线抬高，降低坝坡稳定性D.增加渗流量15.在水工建筑物设计中，分缝是必要的构造措施。其中，临时性缝主要用于（）。A.适应地基不均匀沉降B.防止混凝土温度裂缝和施工冷缝C.适应地震变形D.方便混凝土浇筑（属于施工缝）16.挑流消能是泄水建筑物常用的消能方式，其鼻坎挑射射程的远近主要取决于（）。A.上游水头和鼻坎高程B.上游流速和下游水深C.鼻坎挑射角度、鼻坎高程和上游水头（流速）D.下游河床地质条件17.某水库总库容为1.2×A.大（1）型B.大（2）型C.中型D.小（1）型18.岩石地基灌浆按目的分为固结灌浆、帷幕灌浆和接触灌浆。其中，帷幕灌浆的主要目的是（）。A.提高地基岩体的整体性B.减小地基渗流量，降低扬压力C.填充岩体裂隙D.加强坝体与地基的结合19.水闸下游翼墙的主要作用是（）。A.支挡两侧土压力B.引导水流平顺连接，防止侧向绕渗C.抗滑稳定D.消能防冲20.混凝土重力坝的坝体内部混凝土，由于强度要求较低，通常主要控制指标是（）。A.抗压强度B.抗渗等级C.抗冻等级D.低热性，以控制温升二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。）1.下列属于水工建筑物特点的有（）。A.工作条件复杂B.施工条件艰巨C.对国民经济影响巨大D.建筑物型式单一E.规模宏大，造价高昂2.重力坝承受的主要荷载包括（）。A.自重B.静水压力C.扬压力D.泥沙压力E.温度荷载（在重力坝设计中作为次要荷载或考虑应力）3.土石坝发生渗透破坏的常见形式有（）。A.管涌B.流土C.接触冲刷D.接触流失E.滑坡4.拱坝对地形地质条件的要求主要包括（）。A.河谷狭窄，宽高比小B.两岸坝肩岩体坚硬、完整、抗变形能力强C.河谷宽阔对称D.断层发育密集E.岸坡稳定，无大的顺河向断层5.水闸底板的型式主要有（）。A.平底板B.反拱底板C.空箱式底板D.低堰底板E.锥形底板6.泄水建筑物下游消能的方式主要有（）。A.底流消能B.挑流消能C.面流消能D.戽流消能E.跌流消能7.水工隧洞衬砌的作用包括（）。A.承受围岩压力、内水压力等荷载B.封堵岩体裂隙，防止渗漏C.减小隧洞表面糙率，改善水流条件D.防止水流对岩体的冲刷破坏E.满足环境保护要求8.重力坝坝体分缝的类型包括（）。A.横缝B.纵缝C.水平施工缝D.温度缝E.沉降缝9.土石坝坝坡稳定计算需要考虑的工况有（）。A.施工期（包括竣工期）B.稳定渗流期C.水库水位降落期D.正常运用遇地震E.空库运行期10.水工钢筋混凝土结构中，钢筋的作用包括（）。A.承受拉力B.承受压力C.承受剪力D.固定模板位置E.作为骨架支撑三、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。请将答案填写在题中横线上。）1.水利枢纽按水库总库容大小分为五等，其中总库容在1×至102.重力坝坝体内部应力分析中，不计扬压力时，坝踵垂直正应力的计算公式为\_\_\_\_\_\_\_\_（用∑W表示铅直力总和，A表示截面面积）。3.土石坝防渗体主要有土质防渗体和\_\_\_\_\_\_\_\_防渗体两种类型。4.拱坝的厚高比是指\_\_\_\_\_\_\_\_与最大坝高的比值，该比值越小，说明拱坝越薄。5.水闸设计中，为了防止地基渗透变形，通常需要确定地下轮廓线的长度，即\_\_\_\_\_\_\_\_。6.溢洪道控制堰堰型常用的有宽顶堰和\_\_\_\_\_\_\_\_。7.水工隧洞断面形状选择时，有压隧洞多采用\_\_\_\_\_\_\_\_形断面，而无压隧洞多采用\_\_\_\_\_\_\_\_形或城门洞形断面。8.重力坝的排水孔幕通常布置在\_\_\_\_\_\_\_\_（填“上游”或“下游”）侧，距离坝踵的距离约为坝底宽度的\_\_\_\_\_\_\_\_。9.土石坝反滤层设计遵循的原则是：被保护土的颗粒不能穿过反滤层孔隙，且反滤料颗粒\_\_\_\_\_\_\_\_被保护土的孔隙。10.底流消能水力计算的主要任务是确定\_\_\_\_\_\_\_\_的长度和高度，以保证产生淹没水跃。11.在拱坝应力分析中，拱冠梁法是一种简化的\_\_\_\_\_\_\_\_法。12.混凝土重力坝坝体混凝土分区中，编号I、II、III、IV分别代表不同区域，其中\_\_\_\_\_\_\_\_区为上、下游水位以上坝体表层混凝土，主要受气候变化影响。13.水闸渗流计算中，直线比例法假设渗透水头沿\_\_\_\_\_\_\_\_成直线衰减。14.土石坝堆石坝体的填筑标准常用\_\_\_\_\_\_\_\_和孔隙率控制。15.水工建筑物抗震设计时，通常采用\_\_\_\_\_\_\_\_理论或动力分析法进行计算。四、简答题（本大题共5小题，每小题8分，共40分。）1.简述重力坝为什么要进行坝体抗滑稳定分析？提高重力坝抗滑稳定性的工程措施有哪些？2.试比较土石坝与混凝土重力坝在工作特点、对地基要求及材料利用方面的主要区别。3.简述拱坝坝肩岩体稳定的重要性及其主要工程处理措施。4.水闸渗流会产生哪些危害？常用的防渗排水设施有哪些？5.简述水工隧洞衬砌结构设计的荷载组合类型及其特点。五、计算分析题（本大题共3小题，第1题20分，第2题20分，第3题10分，共50分。）1.重力坝抗滑稳定计算某混凝土重力坝非溢流坝段，坝顶高程120.0m，坝基高程80.0m，建基面为水平面。上游坝面铅直，下游坝面坡比1:(1)坝体混凝土容重=24(2)水的容重=10(3)泥沙压力忽略不计；(4)扬压力：设坝基设有防渗帷幕和排水孔幕，帷幕及排水中心线距坝踵6.0m。扬压力分布图形为：坝踵处为全水头×1.0，排水孔处折减系数α=(5)坝基接触面抗剪断参数：=1.1，=试求：(1)计算单宽（1m）坝段上的铅直力总和∑W和水平力总和(2)计算坝基面的抗滑稳定安全系数（抗剪断公式）；(3)若要求抗滑稳定安全系数≥3.0，请判断此时大坝是否满足抗滑稳定要求。（注：计算过程中取重力加速度g=9.81m/2.土石坝渗流计算某均质土坝建于有限深透水地基上。坝高H=20m，上游水深=18m，下游水深=2m。坝顶宽度b(1)简述使用“水力学法”（替代法）计算均质土坝渗流量的基本假设；(2)若通过计算得到浸润线逸出点高度=3.5m，请写出下游坝段（逸出点至下游水面）单宽渗流量q的表达式，并根据题目给定参数计算单宽渗流量注：下游坝段渗流计算公式可参考：q=k（近似公式，用于描述从逸出点高度到下游水深的渗流）。3.水闸底板结构分析某水闸为开敞式宽顶堰水闸，闸室为整体式平底板。已知在完建期（未放水）工况下，闸室底板承受的荷载主要有：闸墩自重、底板自重、上部结构重（启闭机桥、交通桥等）。地基为砂壤土，压缩性较大。试问：(1)在进行底板内力计算时，应选择何种计算模型较为合理？请说明理由。(2)此时底板主要受什么内力控制？可能产生的破坏裂缝形式是什么？(3)若在运行期，上游挡水高水位，下游无水，底板的受力分布特征与完建期相比有何显著变化？（定性描述）参考答案及评分标准一、单项选择题（每小题1分，共20分）1.C2.A3.B4.D5.B6.C7.B8.C9.A10.A11.B12.B13.C14.C15.B16.C17.B18.B19.B20.D二、多项选择题（每小题2分，共20分）1.ABCE2.ABCDE3.ABCD4.ABE5.AB6.ABCD7.ABCD8.ABC9.ABCD10.ABC三、填空题（每小题2分，共30分）1.大（2）型2.=3.非土质（或人工/沥青混凝土/钢筋混凝土等）4.坝底厚度（或拱冠梁底厚）5.防渗长度（或渗径长度）6.实用堰7.圆形（或马蹄形）；方（或矩形）8.下游；19.不能进入10.消力池11.结构力学（或拱梁分载）12.IV13.地下轮廓线（或防渗长度）14.干密度（或压实度）15.拟静力四、简答题（每小题8分，共40分）1.重力坝抗滑稳定分析及措施原因：重力坝主要依靠自重产生的摩擦力和凝聚力来抵抗水平水压力等荷载产生的推力。如果抗滑能力不足，大坝将沿坝基面或地基深层软弱面滑动，导致工程失事，造成灾难性后果。因此，抗滑稳定是重力坝设计中最核心的控制条件之一。（3分）措施：1.利用水重：将上游坝面做成倾斜或折坡形，增加铅直水重。2.增大坝体断面：增加坝体自重。3.提高抗剪断参数：开挖至新鲜坚硬岩石，进行固结灌浆，提高坝基和值。4.设置齿墙：在坝踵或坝趾处设齿墙，切断软弱夹层，增加抗剪面。5.预应力锚固：在坝体内施加预应力，增加压力，提高抗滑力。6.做好防渗排水：设置帷幕灌浆和排水孔幕，有效降低扬压力（U），从而增加有效重力。（5分，答出任意4-5点即可）2.土石坝与重力坝的区别工作特点：重力坝：依靠自重维持稳定，是刚性结构，坝体应力主要受材料力学控制，不允许出现拉应力或控制在很小范围。土石坝：利用散粒体填筑，依靠坝体自身重量维持稳定，是柔性结构，能较好适应地基变形；不允许坝坡过陡，抗剪强度是控制因素；必须高度重视渗透稳定问题。（3分）对地基要求：重力坝：要求地基有足够的承载力、抗变形能力和抗滑能力，多建在岩基上，对地质条件要求较高。土石坝：对地基要求相对较低，各种地基（岩基、砂砾石、软土）经过处理后均可建坝。（2分）材料利用：重力坝：主要使用混凝土，材料强度不能充分发挥（大部分混凝土仅起压重作用）。土石坝：就地取材，充分利用当地土石料，节省水泥、钢材，造价通常较低。（3分）3.拱坝坝肩稳定及处理重要性：拱坝的水荷载大部分通过拱的作用传递给两岸山体（坝肩）。坝肩岩体必须具有足够的承载力来承担巨大的拱推力。如果坝肩岩体不稳定，发生滑动或过大变形，将导致拱坝结构失效甚至崩溃。因此，坝肩稳定是拱坝安全的生命线，比重力坝更为关键。（4分）工程处理措施：1.开挖处理：挖除坝肩部位的风化、破碎、软弱岩体，使拱端嵌入新鲜坚硬岩石。2.固结灌浆：对坝肩岩体进行低压灌浆，提高岩体整体性和弹性模量。3.帷幕灌浆：在坝肩上游侧进行帷幕灌浆，防止绕坝渗流，降低渗透压力。4.排水设施：设置排水孔幕，降低坝肩岩体内的渗水压力。5.抗滑键（混凝土塞）：针对断层破碎带或软弱夹层，挖除后回填混凝土，增加抗剪能力。6.预应力锚固：对不稳定的岩体施加预应力锚索，直接提供阻滑力。7.传力墙/传力墩：当岩体较软弱时，设置混凝土传力结构将推力传至深部坚硬岩体。（4分，答出合理措施即可）4.水闸渗流危害及设施危害：1.渗透变形：闸基土在渗透水流作用下产生管涌、流土或接触冲刷，导致地基掏空、塌陷，危及闸室安全。2.扬压力增大：渗透水流在底板产生向上的扬压力，减小闸室有效重量，降低抗滑稳定性。3.水量损失：严重的渗漏会导致水库水量损失。（3分）防渗排水设施：1.防渗设施（上游侧）：铺盖（混凝土、钢筋混凝土、粘土等）、板桩（钢筋混凝土板桩、钢板桩）、齿墙、帷幕灌浆。其作用是延长渗径，减小渗透坡降和渗流量。2.排水设施（下游侧）：反滤层（设在护坦、海漫下）、排水孔、排水盲沟。其作用是引导渗透水流安全排出，降低底板下的扬压力。（5分）5.水工隧洞衬砌荷载组合类型：主要分为基本组合和特殊组合。（2分）特点：基本组合（设计工况）：指正常运行工况下，经常出现或长期作用的荷载组合。包括围岩压力、衬砌自重、正常水位时的内水压力、稳定渗流情况下的外水压力等。此时结构处于长期受力状态，需满足强度和抗裂要求。（3分）特殊组合（校核工况）：指非常运行工况或偶然情况下的荷载组合。包括：1.施工、检修工况：如灌浆压力、未承受水压力。2.非常运用工况：如校核洪水位时的内水压力。3.偶然荷载：如地震荷载、战时荷载等。此类荷载出现概率低，但数值可能很大，设计时允许适当降低安全系数，但必须保证结构不致破坏。（3分）五、计算分析题（共50分）1.解：重力坝抗滑稳定计算(1)计算铅直力∑W和水平力∑坝高H=坝底宽度B：下游坡比1:0.75，即水平投影为40×坝体自重G：梯形断面面积A=G=水平水压力P：上游水深=115.0P=扬压力U：坝踵处扬压力强度=×排水孔处扬压力强度=α坝趾处扬压力强度=0扬压力图形分为两部分：三角形（坝踵至排水孔）+梯形（排水孔至坝趾）。排水孔至坝踵距离=6.0m。排水孔至坝趾距离UUU=铅直力总和∑W∑W(2)计算抗滑稳定安全系数（5分）已知=1.1，=坝基面积A=抗剪断公式：=（3分）代入数据：===≈(3)判断稳定性（5分）计算得到≈7.01要求≥3.0因为7.01>2.解：土石坝渗流计算(1)水力学法的基本假设（共8分）1.坝体土料是均质的，各向同性，渗透系数