第一篇：水工建筑物

第四章拱壩

一、填空題

1.拱壩是一空間殼體結構,其壩體結構可近似看作由一系列凸向上游的_水平拱圈和一系列豎向__懸臂梁_所組成,壩體結構既有拱作用又有梁作用，因此具有雙向傳遞荷載的特點。

2.拱壩所承受的水平荷載一部分由__拱__的作用傳至兩岸巖體，另一部分通過__梁_的作用傳到壩底基巖，拱壩在外荷載作用下的穩定性主要是依靠__兩岸拱端__的反力作用，并不完全依靠壩體重量來維持穩定。這樣就可以將拱壩設計得較薄。

3.拱結構是一種_推力結構_，在外荷作用下內力主要為__軸向力_，有利于發揮筑壩材料（混凝土或漿砌塊石）的抗壓強度。

4.拱壩壩身不設__永久伸縮縫_，其周邊通常是固接于基巖上，因而_溫度變化_和__基巖變形_對壩體應力的影響較顯著，設計時，必須考慮基巖變形，并將溫度荷載作為一項主要荷載。

5.拱壩理想的地形應是左右兩岸_對稱_，岸坡_平順_無突變，在平面上向下游 收縮_的峽谷段。

6.壩址處河谷形狀特征常用河谷的__寬高比_及_河谷斷面形狀_兩個指標來表示。

7.拱壩的厚薄程度，常以壩底最大厚度T和最大壩高H的比值，即_厚高比“T／H”來區分。

8.拱壩理想的地質條件是；基巖_均勻、堅固完整、有足夠的強度、透水性小和耐風化等。

9.拱壩按拱壩的曲率分__單曲拱壩__、_雙曲拱壩_。

10.拱壩按水平拱圈形式分可分為_單心圓拱壩_、多心圓拱壩_、_變曲率拱壩__。

11.靜水壓力是壩體上的最主要荷載，應由拱、梁系統共同承擔，可通過_拱梁分載法_來確定拱系和梁系上的荷載分配。

12.混凝土拱壩在施工時常分段澆筑，最后進行__灌漿封拱_，形成整體。

13.溫降時拱圈將縮短并向下游變位，由此產生的彎矩、剪力及位移的方向都與庫水壓力作用下所產生的彎矩、剪力及位移的方向___相同__，但軸力方向__相反_。

14.當壩體溫度高于封拱溫度時，稱溫升，拱圈將伸長并向上游變位，由此產生的彎矩、剪力和位移的方向與庫水壓力所產生的方向_相反_，但軸力方向則___相同_。

15.拱壩壩身的泄水方式有：__自由跌流式__、__鼻坎挑流式__、_滑雪道式_及壩身泄水孔__等。

16.水流過壩后具有___向心集中__現象，水舌入水處單位面積能量大，造成集中沖刷，因此消能防沖設計要防止發生危害性的河床集中沖刷。

17.拱壩壩基的處理措施有壩基開挖、__固結灌漿___、_接觸灌漿__、_防滲帷幕灌漿_、壩基排水、斷層破碎帶或軟弱夾層的處理、高邊坡處理等。

18.在防滲帷幕下游側應設置__排水孔幕_，以減小壩底揚壓力。

二、單項選擇題

1.下列說法正確的是（A）

A、對于一定的河谷、一定的荷載，當應力條件相同時，拱中心角2φA 愈大（即R愈小），拱圈厚度T愈小，就愈經濟。

B、很大的中心角容易滿足壩肩穩定的要求。

C、當拱厚T一定，拱中心角愈小，拱端應力條件愈好

D、從經濟和應力考慮，采用較小中心角比較有利。

2．在V形和接近V形河谷中，多采用（D）

A、等半徑拱壩。B、等中心角拱壩。

C、變半徑、變中心角拱壩。D、雙曲拱壩。

3．（C）應力分析方法假定壩體由若干層獨立工作的水平拱圈疊合而成，每層拱圈可作為彈性固端拱進行計算。

A、有限元法。B、拱梁分載法。

C、純拱法。D、殼體理論計算方法。

4．（C）泄洪方式，其溢流面曲線由溢流壩頂和緊接其后的泄槽組成。

A、自由跌流式。B、鼻坎挑流式。

C、滑雪道式。D、壩身泄水孔式。

三、名詞解釋

1．拱冠梁

答：位于水平拱圈拱頂處的懸臂梁稱為拱冠梁。

2．雙曲拱壩

答：雙曲拱壩在水平斷面和懸臂梁斷面都有曲率，拱冠梁斷面向下游彎曲，適用于V形河谷或岸坡較緩的U形河谷

3．封拱溫度

答：拱壩系分塊澆筑，經充分冷卻，當壩體溫度降至相對穩定值時，進行封拱灌漿，形成整體，在封拱時的壩體溫度稱作封拱溫度。

4．溫度荷載

答：拱壩為超靜定結構，在上下游水溫、氣溫周期性變化的影響，壩溫度將隨之變化，并引起壩體的伸縮變形，在壩體內將產生較大的溫度應力。

5．拱冠梁法

答：拱冠梁法是一種簡化的拱梁分載法，計算時，只取拱冠處的一根懸臂梁為代表與若干層水平拱圈組成計算簡圖，并按徑向位移一致條件，對拱梁進行荷載分配。

6．滑雪道泄洪

答：滑雪道式泄洪是拱壩特有的一種泄洪方式，在溢流面曲線由溢流壩頂和緊接其后的泄槽組成，泄槽通常由支墩或其它結構支承，與壩體彼此獨立。

7．重力墩

答：重力墩是拱壩的壩端處的人工支座，對形狀復雜的河谷斷面，通過設重力墩改善支承壩體的河谷斷面形狀，它承受拱端推力和上游庫水壓力，靠本身重力和適當的斷面來保持墩的抗滑穩定。

四、簡答題

1、拱壩對地形和地質條件的要求？

答：拱壩對地形條件的要求是：左右岸對稱；岸坡平順突變；在平面上向下游收縮的峽谷段，壩端下游側要有足夠的巖體支承。

地質條件是：基巖均勻、堅固完整、有足夠的強度、透水性小和耐風化等。

2、拱壩的特點有哪些？

答：拱壩的特點：①穩定特點。拱壩的穩定主要依靠兩岸拱端的反力作用為持穩定。對地形、地質條件要求較高，對地基處理要求也高。②結構特點。抗震

性能好，超載能力強，安全度高。能充分發揮混凝土的抗壓強度，體積小。③荷載特點。溫度荷載和地基變形對壩體應力影響較大。

3、拱壩按曲率和水平拱圈形式各分為哪些類型？

答：按曲率分：單曲拱壩；雙曲拱壩

按水平拱圈分：圓弧拱壩；多心拱壩；變曲率拱壩，包括橢圓拱壩、物線拱壩等。

4、拱圈中心角如何確定？

答：從經濟和拱圈應力的角度來分析，采用較大中心角比較有利，對于一定的河谷，一定的荷載，當應力條件相同時，最經濟的中心角為133°34′，但從壩肩穩定來考慮，過大的中心角將使拱端內弧面切線與巖面等高線的夾角減小，對拱座穩定不利。實際工程中，一般拱頂中心采用90～110°，底拱中心在50～80°之間。

5、為什么左右對稱的V形河谷最適宜發揮拱的作用？

答：因為V形河谷靠近頂部雖然跨度較大但水壓強度小，因而厚度可較薄，在靠近底部水壓強度最大，但拱跨短，因而厚度仍可較薄，這樣整個壩體都可做得較薄，拱內力主要是軸力，彎矩較小，因此可利用砼的抗壓能力大的特性將巨大的水平水壓力通過較薄的水平拱圈傳給兩岸山體。

6、作用于拱壩的荷載主要有哪些？

答：作用于拱壩的荷載主要有：靜水壓力，動水壓力，溫度荷載，自重，揚壓力，泥沙壓力，浪壓力，冰壓力和地震荷載等。

7、拱壩為什么在稍低于年平均溫度時進行封拱？

答：在稍低于年平均溫度時封拱，建成后有利于降低壩體拉應力，避免頻繁出現溫升溫降對壩體的應力以及壩肩穩定造成不利影響。

8、簡述溫度變化對拱壩內力及壩肩穩定的影響。

答：當壩體溫度低于封拱溫度稱溫降，拱圈將縮短并向下游變位，由此產生彎矩，剪力及位移的方向都與庫水壓力作用下所產生的彎矩、剪力及位移的方向相同，對壩體應力不利。當壩體溫度高于封拱溫度時稱溫升，將使拱端推力加大，對壩肩穩定不利。

9．拱壩壩肩穩定分析目前常用什么方法？其基本假定是什么？

答：拱壩壩肩穩定分析目前常用的方法是：剛體極限平衡法

其基本假定是：①將滑移體視為剛體，不考慮各部分間的相對位移

②只考慮滑移體上力的平衡，不考慮力矩的平衡

③忽略拱壩的內力重分布的作用，認為作用在巖體上的力系為定值

④達到極限平衡狀態時，滑裂面上剪力方向將與滑移的方向平行，指向相反，數值達到極限值。

10．通過壩肩穩定分析，如發現局部或整體穩定性不能滿足要求時，可采取哪些工程措施？

答：①加強地基處理，通過挖除某些不利的軟弱部位和加強固結灌漿等壩基處理措施來提高基巖抗剪強度。

②加強壩肩巖體的帷幕灌漿及排水措施，減小巖體內的滲透壓力；

③將拱端向岸壁深挖嵌進，以擴大下游的抗滑巖體，也可避開不利的滑裂面。④改進拱圈設計，如采用三心圓拱或拋物線等，使拱推力盡可能轉向正交于安坡；

⑤如壩基承載力較差，可采用局部擴大拱端厚度，增設重力墩等措施。

11．拱壩壩身泄流方式有哪幾種？各自的優缺點是什么？

答：自由跌流式：單寬泄量小，落水點距壩趾較近

鼻坎挑流式：落水點距壩趾較遠，泄流量大，但結構復雜，施工困難。滑雪道式：落水點距壩趾較遠，落差大，挑距遠，泄量大，拱壩較薄。結構復雜，施工困難

壩身泄水孔式：壓力流，流速大，挑距遠，結構復雜，施工困難。

12．拱壩壩體為什么分縫？有幾種類型？接縫如何進行處理？

答：拱壩壩體不設永久性橫縫，為便于施工期間混凝土散熱和降低收縮應力，防止混凝土產生裂縫，需分段澆筑，各段之間應設收縮縫，收縮縫有橫縫、縱縫。接縫應預埋灌漿系統。

第二篇：水工建筑物重點

水利工程指對自然界的地表水和地下水進行控制和調配,以達到除害興利的目的而修建的工程.水工建筑物:為綜合利用水資源,達到防洪,灌溉,發電,供水,航運等目的,修建的不同類型的建筑物,以控制和支配水流,滿足國民經濟的需要.水利工程特點:工程量大,投資多,工期長;工作條件復雜;受自然條件制約,施工難度大;效益大,對環境影響也大;失事后果嚴重.可靠度:結構在正常設計,正常施工,正常運行的條件下,在設計基準期內完成預定功能的概率;安全性,適用性和耐久性合稱為可靠性.流土:在向上滲流作用下,表層局部土體被頂起或是粗細顆粒群發生浮動而流失的現象管涌:在滲流作用下,土中的細顆粒由骨架孔隙通道中被帶走而流失的現象,主要發生在無黏性土中接觸沖刷:滲流沿兩不同土壤接觸面流動,帶走細顆粒,使臨近接觸面不同土層混合起來接觸流土:滲流方向垂直于兩種不同土壤的接觸面.壩基不同土層間滲流將一層細顆粒帶至另一層粗顆粒(管涌);一層為黏土,含水量大,凝聚力降低而成塊移動,甚至形成剝蝕(接觸流土).灌漿:回填灌漿(充填襯砌與圍巖之間的空隙,使之結合緊密,共同受力,以發揮圍巖的彈性抗力作用,并減少滲漏.)和固結灌漿(加固圍巖,提高圍巖的整體性,減小圍巖壓力,保證圍巖的彈性抗力,減小滲漏).水工隧洞:為滿足水利水電工程各項任務的需要,在地面以下開鑿的各種隧洞.土石壩指由當地土料,石料或混合料,經過拋填,碾壓等方法堆砌成的擋水壩.揚壓力:是滲透壓力和浮托力的總稱.其中滲透水壓力由上,下游水位差產生,浮托力由下游水深產生.浸潤線:土石壩擋水后,在壩體內形成由上游向下游的滲流,這在壩體中滲流的水面線.節制閘:枯水期用于攔截河道,抬高水位,以利上游取水或航運要求,洪水期則開閘泄洪,控制下泄流量.重力壩指依靠壩體自重所產生的抗滑力來維持穩定的擋水建筑物.其壩軸線一般為直線,垂直于壩軸線方向設橫縫,將壩體分成若干個壩段,每一個壩段相當于固接于地基上的懸臂梁.有壓隧洞指洞內充滿水,沒有自由水面,隧洞內壁承受較大的內水壓力,斷面形狀一般為圓形的過水隧洞.水利水電工程分等和水工建筑物分級:(1)分等分級的意義(目的):為貫徹執行國家經濟,技術政策,達到既安全又經濟的目的.(2)將水利水電工程按其工程規模,效益和在國民經濟中的重要性分為5等;(3)將水工建筑物的永久建筑物和臨時建筑物按其所屬工程等別及其在工程中的作用和重要性分為5級和3級.水閘按作用分為節制閘,進水閘,排水閘,分洪閘,擋潮閘,沖沙閘.書閘按閘室的結構型式可分為開敞式和涵洞式.水閘組成:上游連接段(作用:使水流平順進入閘孔,同時保護兩岸及河床免受沖刷并具有防滲作用),閘室段,下游連接段.閘門作用:擋水和控制下泄流量.護坦作用:消減過閘水流的能量,防治沖刷下游河床.上游連接段組成:上游翼墻,鋪蓋,護底,上游防沖槽,上游護坡.下游:下游翼墻,護坦(消力池),海漫,下游防沖槽,下游護坡.閘室段:底板,閘墩,閘門,胸墻,工作橋,交通橋.水閘的底流方式,由消力池,海漫和防沖槽等三部分組成.水閘工作特點：(1)穩定方向：水閘必須具有足夠的重力,以維持自身的穩定.(2)滲流方向：應妥善進行防滲設計.(3)消能防沖方面：必須采取有效的消能防沖措施,以防止河道產生有害的沖刷.(4)沉降方面：采取必需的地基處理等措施,以減小過大的地基沉降和不均勻沉降.提高水閘抗滑穩定措施:①將閘門位置移向低水位一側,或將水閘底板向高水位一側加長②適當加大結構尺寸③增加閘室地板的齒墻深度④增加鋪蓋長度或在不影響防滲安全的條件下將排水設施向水閘底板靠近⑤利用鋼筋混凝土鋪蓋作為阻滑板,但閘室自身抗滑穩定系數應小于1.0,阻滑板應滿足限裂要求.土基特點:抗剪強度低,穩定性差;壓縮性較大,容易產生不均勻沉降;易產生滲透變形,抗沖刷能力差;

水閘下游沖刷破壞主要部位是下游河床,下游岸坡.處理：下游河床：設置消力池,消力檻,海漫,防沖槽等

下游岸坡：①在消力池斜坡段頂部上游預留平臺,上設小檻；②使上游引渠具有較長的直線段,并對稱布置翼墻；③下游布置翼墻,并控制翼墻擴散角；④下游設置護坡；⑤制訂合理的閘門開啟程序.水閘防滲長度:L=C△H

壩基加固處理有開挖,清理,固結灌漿和破碎帶的處理.進口建筑物型式:豎井式,塔式,岸塔式,斜坡式進水口.重力壩特點:優點:1工作安全,運行可靠2對地形,地質條件適應性強3泄洪方便,導流容易4施工方便,維護簡單5,受力明確,結構簡單缺點:1壩體剖面尺寸大,材料用量多2材料的強度不能夠得到充分發揮3壩底揚壓力大,對壩體穩定不利4砼體積大,易產生不利的溫度應力和收縮應力.重力壩分類:按壩高分為低壩,中壩,高壩三類;按泄水條件分為溢流和非溢流重力壩;按壩體結構形式分為實體,寬縫,預應力,裝配式和空腹重力壩.按材料科分為混凝土和漿砌石重力壩.重力壩分縫原因：在水工建筑物中,為適應施工期和運行期的溫度變化,地基不均勻沉降,施工時混凝土的澆筑能力及散熱要求以及結構布置要求等設置的接縫構造.縫的類型按作用分為溫度縫(伸縮縫),沉陷縫和施工縫,按使用期限分為永久縫和臨時縫.溫度縫和沉陷縫多為永久縫,施工縫多為臨時縫.重力壩工作原理:在水壓及其他荷載作用下,依靠壩體自重在壩基面產生的抗滑力來抵抗水平水壓力已達到穩定的要求.提高重力壩抗滑穩定措施:設置傾斜的上游壩面,利用壩面上水重以增加穩定;采用有利的開挖輪廓線;設置齒墻;抽水降壓措施;加固地基;基本剖面:指壩體在自重,靜水壓力(水位與壩頂齊平)和揚壓力3項主要荷載的作用下,滿足穩定和強度的要求,并使工程量最小的三角形剖面.重力壩承受的主要荷載是呈三角形分布的靜水壓力,控制壩體剖面尺寸的主要指標是穩定,強度要求,重力壩基本剖面是三角形.非溢流壩的壩頂或防浪墻頂必須高出庫水位,其高出庫水位的高度為:△h=hl+hz+hc,其中hl表示波浪高度,hz表示波浪中心線高

出靜水位的高程,hc表示安全超高.溢流壩的溢流面由頂部的曲線段,中間的直線段,底部的反弧段組成.溢流重力壩消能方式為挑流式,底流式,面流式和戶斗流式.重力壩地基處理措施:①壩基的開挖與清理;②壩基固結灌漿:提高基巖的整體性和強度,降低地基的透水性;③帷幕灌漿:降低壩底滲流壓力,防止壩基內產生機械或化學管涌,減少壩基滲流量.④壩基排水;⑤對斷層破碎帶,軟弱夾層和溶洞進行處理.重力壩壩體排水措施是:靠近上游壩面設置排水管幕,其上下端與壩頂和廊道直通.壩基排水措施是在灌漿帷幕后設排水孔幕.重力壩對地基要求：1重力壩地基應具有足夠的抗壓和抗剪強度,以承受壩體的壓力2應具有良好的整體性和均勻性,以滿足壩基的抗滑穩定要求和減少不均勻沉降3應具有足夠的抗滲性和耐久性,以滿足滲透穩定的要求和防止滲滲水作用下的巖體變質惡化.重力壩分縫:(1)橫縫(2)縱縫(3)水平縫

土石壩分類:按施工方法分:碾壓式土石壩,水力沖填壩,定向爆破堆石壩按壩體材料分:土壩,土石混合壩,堆石壩;在壩身內的配置和防滲體的額材料分:均質壩,黏土心墻心墻壩,斜墻壩和多種土質壩.土石壩:優點:易于取材,工程造價低;適應地形條件能力強;運用較安全可靠;結構簡單,易于維修和擴建;提高了土石壩的施工質量缺點:斷面大,體積大;壩身一般不能溢流,需另設溢洪道;施工不如混凝土壩方便;粘性土料的填筑受氣候條件影響.壩坡比:上游:1:2.5,1:2.75,1:3;下游:1:2.25,1:2.5,1:12.75

滲流計算的水力學法原理:等效原理和疊加原理.土石壩穩定破壞的狀態:滑動(圓柱面,折線,復合滑動面),液化,塑性流動.土石壩工作特點:穩定,滲流,沉陷,沖刷方面.確定土石壩壩頂高程的確定:土石壩壩頂高程:水庫靜水位+超高(Y)Y=R+e+A①設計洪水位+正常運用情況的壩頂超高;②校核洪水位+非常運用情況的壩頂超高;③正常蓄水位加正常運用條件的壩頂超高;④正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高,再加地震安全加高

提高土石壩穩定性措施:提高了土的填筑標準;壩腳加壓重;加強防滲排水措施;加固地基.土石壩壩坡滑裂面形狀：曲線滑裂面,直線或折線滑裂面,復合滑裂面.面板堆石壩特點:就地取材;施工度汛問題比土壩容易解決;對地形地質和自然條=條件適應性較混凝土壩強;方便機械化施工,有利于加快施工工期和減少沉降;壩身不能泄洪,一般需另設泄洪和導流措施.變形裂縫:由于不均勻變形,在壩的某些部應變和剪應變而產生的裂縫.防滲體指該部位土體比壩殼其他部位土體更不透水,作用是控制壩體浸潤線的位置,保持滲流穩定.設防滲體原因:土石壩擋水后,在壩體內會形成由上游的滲流,這會使水庫損失水量,還引起管涌,流圖等滲透變形,對壩頗穩定不利.形式:黏土心墻;黏土斜墻;非土料防滲體;

常用壩體排水形式:1貼坡排水2棱體排水3褥墊排水4管式排水5綜合式排水土壩按防滲體的位置分為均質壩;粘土心墻壩;粘土斜心墻壩;粘土斜墻壩.底流消能設施有挖深;消力檻;綜合式三種形式.常用泄水建筑物:河床式溢洪道,河岸溢洪道.河岸溢洪道的分類:按結構形式分為正槽式,側槽式 ,井式和虹吸式四種;按其泄洪標準和運用情況分為:正常溢洪道和非正常溢洪道(漫流式,自潰式,爆破引潰式三種).泄槽水流特點:高速,紊亂,滲氣,慣性大,對邊界變化非常敏感.正槽溢洪道由進水渠(將水庫的水平順地引向溢流堰),控制段(控制溢洪道泄流能力的關鍵部位),泄槽(將過堰洪水安全地泄向下游河道),消能防沖設施(消除多余能量),出水渠(溢洪道下泄水流經消能后,直接進入下游河床易造成傷害,應設置出水渠)等部分組成,溢流堰軸線與泄槽軸線接近正交,過堰水流流向與泄槽軸線方向一致.側槽溢洪道通常由溢流堰,側槽,泄水道和出口消能段等部分組成.正槽溢洪道和側槽溢洪道區別：正槽溢洪道的泄槽軸線與溢流堰的軸線正交,過堰水流方向與泄槽軸線方向一致.側槽溢洪道的泄槽軸線與溢流堰的軸線接近平行,過堰水流在側槽內轉900彎后順泄槽而下.水工隧洞襯砌作用: ①防止圍巖變形,保證圍巖的穩定②承受圍巖壓力,內水壓力和其他荷載③防止滲漏④保護圍巖免受水流,空氣,溫度,干濕變化等沖蝕破壞作用⑤平整圍巖,減小表面粗糙,增大過流能力.類型:1無襯砌隧洞2平整襯砌3受力襯砌(單層襯砌,組合式襯砌,預應力襯砌,噴錨襯砌)

隧洞選線:從地質條件考慮;布置泄水隧洞的進口應注意使水平平順;泄水隧洞一般流速較高;隧洞沿線應有一定的埋置深度;從施工方面要求;

有壓隧洞的底坡由進出口高程決定.無壓隧洞斷面形式:城門洞形,馬蹄形,圓形.襯砌上荷載計算:圍巖壓力;彈性壓力;內水壓力(無壓隧洞,有壓隧洞);外水壓力

泄水隧洞作用:配合溢洪道泄放水,使水庫調度靈活;泄防下游興利用水;在多沙的河道上泄洪排沙;為人防或檢修建筑物的要求而放空水庫;施工導流,往往與永久泄水建筑物結合.地下輪廓布置原則:“上防下排”,即在閘室底板的上游側布置鋪蓋,板樁和齒墻等防滲措施,用以延長滲徑,減少底板下的滲透壓力和滲透比降;在下游側布置排水孔,減壓井等排水設施,以便盡快排水滲水,減少底板下的滲透壓力,防止發生滲透變形.閘基滲流計算方法:流網法,改進阻力系數法和直線比例法.直線比例法包括勃萊法和萊因法.底板作用:防沖,防滲.荷載計算:自重,水重,水平水壓力,揚壓力,波浪壓力,泥沙壓力,地震力.水平水壓力指作用在胸墻,閘門,閘墩及底板上的水平水壓力.對于軟土地基上的水閘,當計算地基最大沉降量或相鄰部位的最大沉降差超過允許值時,采用措施:①變更結構形勢②采用沉降縫隔開③調整閘室布置.盡量使基底壓力均勻分布④調整基礎尺寸,加大底板長度,以減少基底壓力⑤必要時對地基進行人工加固,以提高地基承載力⑥選擇合適的施工程序,將重大的建筑物安排在前期施工,使它提前沉降.防滲,排水措施:排水孔;連續排水墊層.側向繞滲:水閘擋水后,除閘基有滲流外,水流同時還從上游經水閘兩岸滲向下游的形式.管路布置:豎井式,斜管式,折線形,橋式.涵洞包括:圓涵,箱涵,蓋板涵及拱涵.拱形涵組成:拱圈,側墻及底板.跌水的上下游渠底高差為跌差.跌差小于3—5米時布置為單級跌水,超過5米為多級跌水,常采用等落差布置,每級跌差控制在3—5米.渡槽按支承結構分為梁式,拱式,桁架式,組合式及懸吊或斜拉式

第三篇：港口水工建筑物

港口水工建筑物

正文

建于水中的港口建筑物。一般包括防波堤、碼頭、升船和修船用的船臺、滑道、船塢等。港口護岸、海上燈塔和布置在水上的導標也屬于港口水工建筑物。匯通社區

港口水工建筑物的設計和施工，除與一般水工建筑物有許多共同之處外，也有其特點。波浪、潮汐、水流、泥沙、冰凌等動力因素對港口水工建筑物的作用及環境水(主要是海水)、海生物對建筑物的腐蝕作用，在確定建筑物荷載、平面布置和結構設計方案時應予充分考慮，并采取相應的防沖、防淤、防凍、防腐蝕等措施。港口水工建筑物經常在水深、浪大、流急的海上或洪枯水位變幅大的河流上施工，海港有時還受臺風或颶風的襲擊，水上工作量大,質量要求高,施工周期短，因此要求采用裝配化程度高、施工速度快的工程設計、施工方案，以盡量縮短水上作業時間，并采取切實可行的措施，保證建筑物在施工期間的穩定性。

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港口水工建筑物的主要建筑材料有混凝土、鋼筋混凝土、砂石料和鋼材（見水工建筑材料）。木材由于耐久性差，有些海區還有食木蟲，現已很少采用。鋼材強度大,鋼結構自重輕,便于施工,但由于成本高,且易于被海水腐蝕，在中國很少采用。混凝土和鋼筋混凝土得到最廣泛的應用。

第四篇：2013水工建筑物資料總結

2013水工建筑物資料總結

第一章：緒論

一、水工建筑物：為了滿足防洪要求，獲得灌溉、發電、供水等方面的效益，需要在河流的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來控制和分配水流，這些建筑物統稱為水工建筑物，而不同類型的水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。

二、水工建筑為按其作用可分為以下幾類：（1）擋水建筑物。（2）泄水建筑物。（3）輸水建筑物。（4）取（進）水建筑物。（5）整治建筑物。（6）專門建筑物。

三、水利工程的特點：水利工程與一般土建工程相比，除了工程量大、投資多、工期長之外，還具有以下幾個方面的特點：

1、工程條件復雜

2、受自然條件制約，施工難度大

3、效益大，對環境影響也大

4、失事后果嚴重。

第二章：水工建筑物設計綜述

一、現代水利工程具有以下特點：

1、受自然條件制約，工作條件復雜多變；

2、施工難度大，對環境和自然的影響也大；

3、社會、經濟效益高，與經濟系統聯系密切；

4、工程失事的后果嚴重等。

二、水利工程工作任務有：（1）勘測；（2）規劃；（3）工程設計；（4）工程施工；（5）工程管理；（6）科技開發。

三、水利工程設計自身的特點：（1）個性突出；（2）工程規模大，風險也大；（3）重視規程、規范的指導；（4）在施工過程中不可能以避讓的方式擺脫外界的影響。

四、水利水電工程為什么要分等，水工建筑物為什么要分級：答：

1、不同規模的水利工程，在國民經濟中的重要程度不一樣。

2、工程失事厚度影響不一樣，水利工程工作失常，會直接影響經濟收益。而工程失事，將給社會帶來巨大的財產損失和人為的災害。

3、不同的設計標準對于不同的建筑可使投資更省。

4、能避免不必要的浪費和提高施工過程的安全性。

五、對設計方案的基本要求是：實用、經濟、安全。

第三章：巖基上的重力壩

一、重力壩的工作原理：重力壩在水壓力及其他荷載的作用下，主要依靠壩體自重產生的抗滑力來滿足穩定要求；同時依靠壩體自重產生的壓應力來抵消由于水壓力所引起的拉應力，以滿足強度要求。

二、重力壩的基本剖面呈三角形。

三、重力壩的特點：（1）結構作用明確，設計方法簡便，安全可靠。（2）對地形、地質條件適應性強。（3）樞紐泄洪問題容易解決。（4）便于施工導流。（5）施工方便。

四、重力壩承受的荷載及作用主要有：自重；靜水壓力；揚壓力；動水壓力；波浪壓力；泥沙壓力；冰壓力；土壓力；溫度作用；風作用；地震作用等。

五、揚壓力包括：上浮力及滲流壓力。

六、波浪壓力與波浪要素和壩前水深等有關。波浪三要素：波高、波長和雍高。

七、荷載組合可分為：基本組合與特殊組合。詳見P43。

八、重力壩抗滑穩定分析的目的：核算壩體沿壩基面或壩基內部緩傾角軟弱結構面抗滑穩定的安全度。

九、P44抗剪強度公式 ：抗剪斷公式：

十、雙斜面深層抗滑穩定三種不同的計算方法：剩余推力法、被動抗力法、安全系數法。

十一、岸坡壩段的抗滑穩定分析、P50圖3-15及三個公式

十二、提高壩體抗滑穩定性的工程措施：（1）利用水重。（2）采用有利的開挖輪廓線。（3）設置齒墻。（4）抽水措施。（5）加固地基。（6）橫縫灌漿。（7）預計應力措施。

十三、重力壩的壓力分析：材料力學法是最常采用的方法。---材料力學法的基本假定：（1）壩體混凝土為均質、連續、各向同性的彈性材料。（2）視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體壓力的影響，并認為各壩段獨立工作，橫縫不傳力。

（3）假定壩體水平截面上的正壓力σy按直線分布，不考慮廊道等對壩體壓力的影響。

十四、水平截面上的正壓力的三個公式：P54及圖3-20

十五、重力壩的基本剖面是指：壩體在自重、靜水壓力（水位與壩頂齊平）和揚壓力三項主要荷載的作用下，滿足穩定和強度要求，并使工程量最小的三角形剖面。

十六、重力壩根據經驗：上游壩坡坡率：n=0-0.2 下游壩坡坡率m=0.6-0.8，壩底約為壩高的0.7-0.9倍。壩頂寬度一般取壩高的8%-10%，且不小于2米。壩頂高程?應高于校核洪水位?壩頂上游防浪墻頂的高程應高于波浪頂高程。

十七、重力壩的極限狀態：承載能力極限狀態，正常使用極限狀態。

十八：空化：在自然條件下，水體中含有許多很小的氣核，當過壩水流中某點的壓強降至飽和蒸汽壓強時，氣核迅速膨脹為小空泡，這種現象稱為空化。空蝕：若空泡潰滅發生在靠近過水壩面，局部沖擊力大于材料的內聚力時，可使壩面遭到破壞，這種現象稱為空蝕。

十九、溢流面體形設計、1、頂部曲線段

2、反弧段

3、中間直線段

4、剖面設計

二十、常見的消能工型式有：底流消能，挑流消能，面流消能和消力戽消能等。二

十一、新型消能工：寬尾墩。臺階式溢流壩面。T型墩。

二十二、壩身泄水孔：有壓泄水孔；無壓泄水孔。

二十三、平壓管的作用：為了減小檢修閘門的啟門力，應當在檢修閘門和工作閘門之間設置于水庫連通的平壓管。通氣孔的作用：當工作閘門布置在進口，提閘泄水時，門后的空氣被水流帶走，形成負壓，因此在工作閘門后需要設置通氣孔。

二十四：固結灌漿的目的：提高基巖的整體性和強度，降低地基的透水性。帷幕灌漿的目的：降低壩底滲流能力，防止壩基內產生機械或化學管涌，減少壩基滲流量。二十五：橫縫的作用：減小溫度壓力，適應地基不均勻變形和滿足施工要求（如混凝土澆筑能力及溫度控制等）。縱縫的作用：為了適應混凝土的澆筑能力和減小施工期的溫度應力。

二十六：碾壓混凝土重力壩：用碾壓混凝土筑壩是將土石壩施工中的碾壓技術應用于混凝土壩，采用自卸汽車或皮帶輸送機將干硬性混凝土運到倉面，以推土機平倉，振動碾壓實的筑壩新方法。

第五篇：水工建筑物知識點總結

第一章 緒論

1.水利樞紐與水工建筑物的基本概念

為滿足防洪要求，獲得灌溉、發電、供水等方面的效益，需要在河流的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來控制和分配水流，這些建筑物統稱為水工建筑物，而不同類型的水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。

第二章 水工建筑物設計綜述

1.水工建筑物的分類和水工建筑物的分級

水工建筑物按承擔任務分：擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物、取水建筑物、整治建筑物（導流堤、護岸、護底等）、專門建筑物（水閘、船閘、升船機等）

將水利水電工程根據其工程規模、效益和在國民經濟中的重要性分為五等。水利水電工程的永久性水工建筑物和臨時性水工建筑物，根據其所屬工程等別及在工程中的作用和重要性劃分為五級和三級。2.水利工程的特點

（1）工作條件復雜（2）受自然條件制約，施工難度大（3）效益大，對環境影響也大（4）失事后果嚴重（5）個別性強

3.作用效應組合、作用效應分析方法 作用：指外界環境對水工建筑物的影響。

主要作用有：重力、水作用、滲透水作用、風及波浪作用、冰及冰凍作用、溫度作用、土及泥沙作用、地震作用等 作用效應：建筑物對外界作用的響應。如：應力、變形、振動等

荷載：在進行結構分析時，如果一開始即可用一個明確的外力來代表外界環境的影響，則此作用稱為荷載，也叫直接荷載。直接荷載如：自重、水荷載

間接荷載：在進行結構分析時，無法用一個明確的外力來表示，其作用及產生的作用效應只能在結構分析中同步求出。

建筑物的作用效應分析方法：○1數學模型：物理模型（模型試驗）○2經驗類比○3解析法、差分法、有限元 第一類正常運用情況下的基本組合、第二類為施工檢修組合、第三類為非常情況下的特殊組合作用效應組合 4.水工建筑物安全儲備的表達方法、設計準則

安全儲備：1.單一安全系數法；2.分項系數極限狀態設計法

極限狀態：當整個結構(包括地基)或結構的一部分超過某一特定狀態，結構就不能滿足設計規定的某種功能要求時，稱此種特定狀態為該功能的極限狀態。5.極限狀態設計的內容、表達方式

極限狀態設計包含：1.承載能力極限狀態；2.正常使用極限狀態

承載能力極限狀態：剛體失去平衡；超過材料強度；塑性變形過大；土石結構或地基、圍巖產生滲透失穩等。正常使用極限狀態：結構或構件影響正常使用或達耐久性的極限值。如：影響結構正常使用或外觀變形、對人員或設備儀表有不良影響的振動等。6.基本烈度、設計烈度

基本烈度：指該地區在今后50年內可能遭遇的較大地震，其超越概率在10％。抗震設計時，一般取基本烈度作為設計烈度 抗震設計內容：抗震計算和工程抗震措施 7.地震作用效應的分析方法

地震作用效應是一種典型的動態作用，其分析方法需根據工程的抗震設防等級來選定。8.結構可靠度、可靠度指標

可靠度：結構在給定的條件下，在基準期內完成預定功能的概率，或稱可靠概率。可靠度指標：見書P21 9.在水工設計中，對不同級別的建筑物有不同要求：

○1設計基準期○2抗擊災害能力○3安全性○4運行可靠性○5建筑材料 10.水工建筑物抗震設計的基本要求

能抗御設計烈度的地震，如有輕微損壞，經一般處理仍可正常使用。11．地震作用效果

地震作用是典型的動態作用，在地基隨機性運動的影響下，可能使巖基斷層活化發生錯動、砂土地層液化、庫水對壩體產生動水壓力、建筑物振動開裂或傾倒、填土對擋土建筑物產生動土壓力、水庫庫岸崩塌、土石壩壩坡滑動或沉降裂縫等反應，及地震作用效果

第三章 巖基上的重力壩

1.重力壩的工作原理與特點

○1依靠壩體自重，滿足穩定和強度要求。（重力壩在水壓力及其他荷載作用下，主要依靠壩體自重產生的抗滑力來滿足穩定要求；同時依靠壩體自重產生的壓力來抵消水壓力所引起的拉應力，以滿足強度要求）

○2橫縫：為適應地基變形、溫度變化和混凝土的澆筑能力，沿壩軸線方向用橫縫將壩體分成若干個獨立工作的壩段。○3壩內設排水管：在靠近壩體上游面

○4壩基設防滲帷幕及排水孔：靠近壩踵的地基內設防滲帷幕，帷幕后設排水孔 缺點：

（1）壩體剖面尺寸大，材料用量多（2）壩體應力低，材料強度得不到充分發揮（3）壩體與地基接觸面積大，相應壩底揚壓力大，對穩定不利（4）壩體體積大，由于施工期混凝土的水化熱和硬化收縮，將產生不利的溫度應力和收縮應力，因此在澆注混凝土時，需要有較嚴格的溫度控制措施 優點：

（1）結構作用明確，設計方法簡便，安全可靠（2）對地形、地質條件適應性強（3）樞紐泄洪問題易解決（4）便于施工導流（5）施工方便 2.重力壩的荷載及其組合

荷載：自重、靜水壓力 揚壓力 動水壓力、波浪壓力、泥沙壓力、土壓力、冰壓力、溫度作用、地震作用等。揚壓力：包括上浮力及滲流壓力。上浮力是壩體下游水深產生的浮托力；滲流壓力是在上、下游水位差作用下，水流通過基巖節理、裂隙而產生的向上的靜水壓力。

動水壓力：當水流流經曲面，由于流向改變，在該處產生動水壓力。

波浪作用使重力壩承受波浪壓力，而波浪壓力與波浪要素和壩前水深等有關系。

冰壓力分靜冰壓力和動冰壓力。當溫度升高時，冰層膨脹，對建筑物產生的壓力稱為靜冰壓力。結構由于溫度變化而產生的壓力、變形、位移等稱為溫度作用效應。荷載按性質分：基本荷載和特殊荷載

荷載組合可分為基本荷載組合與特殊荷載組合。基本荷載組合屬設計或正常情況，由同時出現的基本荷載組成。特殊荷載組合屬于校核情況或非常情況，由同時出現的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。3.重力壩抗滑穩定分析的內容 沿壩基面的抗滑穩定分析：

采用抗強度公式：將壩體與基巖看成是一個接觸面，而不是膠結面。采用抗剪斷公式：認為壩體混凝土與巖基接觸良好。深層抗滑穩定分析：

單斜面深層抗滑穩定計算：地基內只有一個軟弱面，計算中將軟弱面以上的壩體和地基視作剛體。

雙斜面深層抗滑穩定計算:在作深層抗滑穩定分析時，應驗算幾個可能的滑動通道，從中找出最不利的滑動面組合，進而計算其抗滑穩定安全系數 常用的計算方法： 4.抗滑穩定分析方法

剛體極限平衡法（常用）、采用有限元法和地質力學模型試驗加以復核 5.雙斜面深層抗滑穩定分析方法 剩余推力法、被動抗力法、等安全系數法 6.提高抗滑穩定性的工程措施

（1）利用水重：當壩底基面與基巖間的抗剪強度參數較小時，常將壩的上游面略向上游傾斜。

（2）采用有利的開挖輪廓線：最好利用巖面的自然坡度使壩基面傾向上游；有意將壩踵高程降低，使壩基面傾向上游。

（3）設置齒墻：當基巖內有傾向下游的軟弱面時，可在壩踵部位設置齒墻，切斷較淺的軟弱面。

（4）抽水措施：當下游水位較高，壩體承受浮托力較大時，可考慮在壩基面設排水系統，定時抽水以減小壩底浮托力。

（5）加固地基：帷幕灌漿、固結灌漿以及軟弱夾層的處理。

（6）橫縫灌漿：將部分壩段或整個壩體的橫縫進行局部或全部灌漿，以增強壩的整體性和穩定性。（7）預加應力措施：在靠近壩體上游面，采用深孔錨固高強度鋼索，并施加預應力。7.重力壩應力分析的材料力學法的基本假定

○1壩體混凝土為均質、連續、各向同性的彈性材料。②視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體應力的影響，并認為各壩段獨立工作，橫縫不傳力。③假定壩體水平截面上的正應力δy按直線分布，不考慮廊道等對壩體應力的影響。

8.重力壩的上游壩面坡度為什么不能太大？ 剪應力τu=(pu-δyu)n

9.重力壩應力控制標準（強度指標）

采用材料力學法分析時，規范規定的強度指標：

（a)正常使用極限狀態：①短期及長期組合，壩踵(計入揚壓力)不出現拉應力；②長期組合，壩體上游面(計入揚壓力)垂直應力不出現拉應力；③短期組合，下游壩面垂直拉應力不大于0.1MPa。（b)承載能力極限狀態：

基本組合和偶然組合，壩趾及選定截面下游端點的抗壓強度承載能力極限狀態 10.影響壩體應力的各種因素。

（1）地基變形模量（2）壩體混凝土分區（3）縱縫（4）分期施工(5)溫度變化及施工過程 11.縱縫對壩體應力的影響。

（1）上游面鉛直時，縱縫對應力分布沒有影響（2）上游面為正坡時，壩踵合成鉛直正應力減小，甚至產生拉應力（3）上游為倒坡時，壩踵鉛直壓力增大，對壩體強度有利 12.重力壩的溫度裂縫的類型及防止措施

施工期的溫度應力包括：地基約束引起的應力和內外溫差引起的應力。裂縫多是由溫度應力引起的，裂縫可分為：貫穿性裂縫和表面裂縫

防止措施：合理分縫、分塊、提高混凝土質量、溫度控制

溫控措施：（1）降低混凝土的澆注溫度：骨料預冷、加冰屑拌和、埋石、減少水泥用量（2）減少水泥水化熱溫升：冷卻水管、減少澆注層厚度利用倉面散熱（3）加強對混凝土表面養護和保護 13.重力壩的應力分析。重點掌握材料力學方法。應力分析的過程：

首先進行荷載計算及荷載組合，然后選擇合適的方法進行應力計算最后檢驗大壩各部位的應力是否滿足強度要求 分析方法：理論計算（材料力學法、懸臂梁與水平梁的分載法、有限元計算）、模型試驗 14.重力壩的基本剖面與實用(設計)剖面

基本剖面：在自重、靜水壓力、揚壓力三項主要荷載作用下，滿足穩定和強度要求，并使工程量最小的三角形剖面。實用剖面：（1）上游壩面鉛直，適合用于混凝土與巖基接觸面的f、c值較大或壩體內有泄水洞或引水管道、進口控制設備的情況（2）上游壩面上部垂直，下部傾斜，既便于布置進口設備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩定（3）上游壩面略向上游傾斜，適用于混凝土與基巖接觸面間的f、c值較低的情況 15.溢流重力壩的孔口形式及其特點 孔口形式：開敞溢流式和大孔口溢流式兩種 17.溢流重力壩的孔口設計

孔口尺寸：下泄流量Q、單寬流量q、孔口寬度b、孔口數n、溢流長度L、堰頂高程 考慮的因素：泄洪要求、閘門和啟閉機械、樞紐布置、下游水流條件 18.泄水重力壩設計中有關高速水流的幾個問題

（1）空化與空蝕：水流在曲面上進行，由于離心作用，或水流受不平整表面的影響，在貼近邊界處可能產生負壓，當水體中的壓強減小至飽和蒸汽壓強時，便產生空化。當空化水流運動到壓力較高處，由于氣泡的潰滅，伴隨有聲響和巨大的沖擊作用。當這種作用力超過結構表面材料顆粒的內聚力時，便產生剝離狀的破壞，這種破壞現象稱為空蝕

（2）摻氣：由溢流壩下泄的水流，當流速超過7-8m/s時，空氣從自由表面進入水體，產生摻氣。

（3）水流脈動：泄水建筑物中的水流屬于高度紊動的水流，其基本特征是流速和壓力隨時間不斷變化。水流對泄水建筑物主要是動水壓力。

（4）沖擊波：在高速水流邊界變化處，如斷面擴大、收縮、轉彎處，將產生沖擊波。19.溢流面體形設計、設計定型水頭

溢流面組成：頂部曲線段、中間直線段和反弧段 頂部曲線段：關鍵部位：克－奧曲線、WES曲線。

反弧段：目的：使從堰面下泄的水流能夠平順轉向。反弧半徑R應結合下游效能設施來確定。中間直線段：與壩頂曲線和下部反弧段相切、坡度與非溢流壩段相同。

剖面設計：要求與非溢流壩基本剖面適應。20.基本消能形式有哪幾種？底流消能和挑流消能各有何特點？設計的關鍵是什么？ 常用消能工型式：挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能

(1)挑流消能：利用泄水建筑物出口處的挑流鼻坎，將下泄急流拋向空中，然后落入離建筑物較遠的河床與下游水相銜接的消能方式。適用于：基巖比較堅固的高、中水頭泄水建筑物。(2)底流消能：通過水躍將急流轉變為緩流。

底流消能的關鍵：設計時，要注意能產生一定淹沒度的水躍。

適用于中、低壩，且下游水位穩定，尾水較深。21.有壓泄水孔與無壓泄水孔設計上有何不同？

有壓泄水孔：工作閘門布置在出口，門后為大氣，可以部分開啟；出口高程低，利用的水頭大，斷面尺少較小。缺點足閘門關閉時，孔內承受較大的內水壓力，對壩體應力和防滲都不利，常需鋼板襯砌。為此，常在進口處設置事故檢修閘門，平時用來擋水。

無壓泄水孔：工作閘門布置在進口。為了形成無壓水流，需在閘門后將斷面項部升高。閘門可以部分開用，閘門關閉后孔道內無水，明流段可不用鋼飯襯砌，加工簡便，干擾少，有利于加快施工進度；缺點是斷四尺寸較大，對壩體削弱大。

平壓管：設在檢修閘門和工作閘門之間。減小檢修閘門的啟門力。通氣孔設在：工作閘門之后。起補氣和排氣作用。22.壩對地基有何要求？ 處理后的地基應達到的要求：

○1具有足夠的強度，以承受壩體的壓力。

○2具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩基抗滑穩定和減少不均勻沉陷。○3具有足夠的抗滲性，以滿足滲透穩定，控制滲流量。

○4具有足夠的耐久性，以防止巖體性質在水的長期作用下發生惡化。23.基礎處理的任務是什么？

○1防滲 ○2提高基巖的強度和整體性。24.灌漿的目的是什么？范圍？

目的：提高基巖的整體性和強度，降低地基的透水性。

25.帷幕灌漿的目的是什么？帷幕深度、厚度、灌漿壓力如何確定？

目的：降低壩底滲透壓力，防止壩基內產生機械或化學管涌；減少壩基和繞壩滲漏量，使其在允許范圍內。帷幕位置：帷幕中心線離上游面距離約0.1倍底寬 帷幕灌漿范圍：河床至兩岸，帷幕應連續

帷幕深度：應根據作用水頭和基巖的地質情況確定，地基內透水層厚度不大時，帷幕可伸入相對隔水層3~5m；河床至兩岸，帷幕應連續。當透水層埋藏較深或分布無規律時，通常取(0.3~0.7)倍水頭。26.排水的目的是什么？如何布置？

壩基排水目的：充分降低壩基滲透壓力并排除滲水。布置：主排水幕(帷幕后)主排水幕＋縱橫向廊道組成的副排水系統

27.為什么要對斷層、破碎帶進行處理？應如何處理？

斷層破碎帶強度低，壓縮變形大，易于使壩基產生不均勻沉降，引起不利的應力分布，導致壩體開裂；軟弱夾層的厚度較薄，遇水易軟化或泥化，使抗剪強度降低，不利于壩體的抗滑穩定，特別是連續、傾角小于30度的軟弱夾層，更為不利。斷層破碎帶：

○1規模大，影響范圍廣，且對基礎強度和壓縮變形有較大影響時——進行專門的處理設計 ○2規模不大，但對基礎強度和壓縮變形有一定影響時——混凝土塞加固 緩傾角軟弱結構面：根據埋深不同，分別采用：

○1混凝土置換、混凝土深齒墻、混凝土塞——提高抗剪能力

○2抗滑樁、預應力錨索、化學灌漿等——保證抗滑穩定、斷層破碎帶（傾角較陡）28.橫縫縱縫的作用、分類及處理方法。

橫縫垂直于壩軸線，將壩體分成若干獨立的壩段，橫縫的劃分主要取決于地基特征、河谷地形、溫度變化、結構布置和澆注能力等。起作用是：減小溫度應力，適應地基不均勻變形和施工要求 類型：永久性橫縫：伸縮縫或沉降縫，大小1~2cm。臨時性橫縫：壩段與基巖面的連接

處理方法：臨時性橫縫：縫面設鍵槽和灌漿系統灌漿 永久性橫縫：縫面為豎直平面，不灌漿。29.縱縫

為了適應混凝土的澆注能力和減小施工期的溫度應力，常在平行壩軸線方向設縱縫，將一個壩段分成幾個壩塊，待其溫度接近穩定后再進行接縫灌漿。

縱縫按其布置型式可分為：鉛直縱縫、斜縫、錯縫。30.重力壩哪些部位需設置止水設施？

止水位置：橫縫上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下、壩內廊道和孔洞穿過分縫處的四周等部位 31.碾壓混凝土重力壩與常態重力壩相比，設計上有什么不同？ 碾壓重力壩：材料：無坍落度的干硬性混凝土

混凝土分區：“金包銀”(RCD)－觀音閣；全碾壓式(RCC)壩體防滲：常態混凝土防滲；瀝青砂漿防滲層 壩體分縫：不設縱縫，橫縫可減少 溫度控制：適當減少 32.寬縫重力壩的特點。

工作特點：壩基滲水通過寬縫排出，滲透壓力明顯降低；作用面積小，揚壓力小。33.空腹重力壩的特點。

特點：空腔下部不設底板，減少了壩底面上的揚壓力。34.支墩壩

支墩壩是由一系列支墩和擋水面板組成，支墩沿壩軸線排列，前面設擋面板。支墩按照結構分：大頭壩、連拱壩、平板壩。

35.當今世界的碾壓混凝土重力壩日本宮瀨壩。

第四章 拱壩

1.拱壩的工作特點

（1）穩定特點：主要依靠兩岸拱端的反力作用。

（2）結構特點：拱壩屬于高次超靜定結構，超載能力強，安全度高，當外荷載增大或壩的某一部位發生局部開裂時，壩體的拱和梁作用將會自行調整。

（3）荷載特點：拱壩壩身不設永久伸縮縫，溫度變化和基巖變形對壩體應力的影響比較顯著。2.拱壩的結構受力特點

拱壩是一種推力結構——拱壩結構上的根本特點

壩體承受的荷載○1一部分通過拱作用——兩岸巖體，○2一部分通過梁作用——壩底基巖 壩體穩定，主要依靠兩岸拱端的反作用，而不只是靠壩體重量來維持 壩體內力分布以壓應力為主，壓力分布較均勻，有利于發揮材料強度。3.拱壩壩址對地形地質的要求有哪些？

地形要求：左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，在平面上是向下游收縮的狹窄河谷段。（理想的）地質要求：兩岸的基巖必須能承受由拱端傳來的推力，要在任何情況下保持穩定。

河谷的形狀特征用壩頂高程處的河谷寬度L與最大壩高H的比值，即寬高比L/H 表示——作為修建拱壩的一項指標。L/H 小拱作用大，壩體可薄。

拱壩的厚薄程度常以壩底最大厚度T和最大壩高H的比值，即厚高比T/H來區分。4.拱壩類型

（1）按建筑材料和施工方法分：常規混凝土拱壩、碾壓混凝土拱壩、砌石拱壩（2）按拱圈線形分類：單心圓、雙心圓、三心圓、拋物線、對數螺旋線、橢圓拱壩等（3）按壩面曲率分：只有水平向曲率，單曲拱壩；水平豎直都有，雙曲拱壩 5.拱壩中心角對壩體應力影響

對于一定寬度的河谷，拱中心角越大，拱圈厚度越小，材料強度越能充分得到利用，因而適當加大中心角是有利的。然而加大中心角會使拱圈的弧長增加，在一定程度上抵消了減薄拱圈厚度所節省的工程量，使拱圈體積最小的中心角133.57度。

由于拱壩的最大應力常在壩高1/3~1/2處，所以有的工程在壩的中下部采用較大的中心角，由此而向上向下中心角都減小。

6.拱圈中心角對壩肩穩定有何影響？

中心角2δA較大時會直接影響到壩肩的穩定，2δA較大時對壩肩穩定不利 7.拱壩封拱、溫降對壩體應力及穩定的影響

拱壩封拱：橫縫（徑向）、縱縫，蓄水前需灌漿封填(封拱)，使壩連成整體。

封拱溫度：壩體處于溫升狀態時：壩體受力(M、Q)與水壓力作用剛好相反，有利于降低壩內應力，軸力N方向相同，對壩端的推力加大，不利穩定。故封拱溫度通常選得較低。一般選在年平均氣溫或略低時，進行封拱。8.拱壩布置的原則

原則：在滿足穩定和建筑物運用要求下，通過調整拱壩外形尺寸，使壩體材料強度得到充分發揮，控制拉應力在允許范圍內，而壩體工程量最省。

9.合理的拱圈形式應當是什么樣的？

最合理的拱圈形式應當是：變曲率、變厚度、扁平的 ○1其壓力線接近拱軸線，使截面壓應力分布趨于均勻；

○2傳到兩岸巖體上的合力方向與巖體的交角較大，以利壩肩穩定。拋物線拱的優點：曲率變化連續、壓應力分布均勻、利于壩肩巖體穩定 10.拱壩主要作用荷載有哪些？

自重、靜水壓力、揚壓力、動水壓力、泥沙壓力、冰壓力、浪壓力、溫度荷載及地震荷載 11.溫度荷載對拱壩的影響

當壩體溫度低于封拱溫度時，壩軸線收縮，使壩體向下游變位，由此產生的彎矩和剪力的方向與水壓力產生的相同，但軸力方向相反；當壩體溫度高于封拱溫度時，壩軸線伸長，使壩體向上游變位，由此產生的彎矩和剪力方向與水壓力產生的相反，但與軸力方向相同。因此，溫降對壩體應力不利；溫升使拱端推力加大，對壩肩穩定不利。在拱壩分析中，溫度荷載分為：均勻溫差（主要部分），等效線性溫差，非線性溫差 12.應力分析方法、應力指標

（1）純拱法：假定壩體由若干層獨立的水平拱圈疊合而成，每層拱圈可作為彈性固端拱進行計算。由于純拱法沒有反應拱圈之間的相互作用，假定荷載全部由水平拱承擔，不符合拱壩的實際受力狀況，因而求出的應力一般偏大。（2）拱梁分載法：將拱壩視為由若干水平拱圈和豎直懸臂梁組成的空間結構，壩體承受的荷載一部分由拱系承擔，一部分由梁系承擔，拱和梁的荷載分配由拱系和梁系在各交點處變位一致的條件來確定。（3)有限元法：將拱壩視為空間殼體或三維連續體，根據壩體體形，選擇不同的單元模型。（4）殼體理論計算方法（5）結構模型試驗

（6）拱冠梁法：是按中央懸臂梁與若干層水平拱在其相交點變位一致的原則分配荷載的拱壩應力分析方法。是一種簡化了的拱梁分載法

應力指標：容許壓應力、容許拉應力

13.壩肩巖體穩定的分析方法有哪幾種？剛體極限平衡法的基本假定是什么？

拱壩失穩形式：壩肩巖體（拱座）失穩；沿建基面及附近軟弱面的上滑失穩，最常見的失穩方式是壩肩巖體在拱端推力作用下發生的滑動失穩。

穩定分析方法計算分析法:剛體極限平衡法○2有限元法：地質力學模型試驗 剛體極限平衡法基本假定：

○1.將滑移體視為剛體,不考慮期間的相對位移○2.只考慮滑移體上力的平衡，不考慮力矩平衡○3.忽略拱壩的內力重分布作用○4.達極限平衡狀態時，滑裂面上的剪力達極限 14.拱壩的壩身泄水方式及消能方式

壩身泄水方式：（1）自由跌流式（2）鼻坎挑流式（3）滑雪道式—拱壩特有的一種泄洪方式（4）壩身泄水孔式 消能方式：（1）跌流消能（2）底流消能（深式泄水孔）（3）挑流消能 15.拱壩的橫縫為永久縫嗎？如何處理？

在一定條件下，可將橫縫的一部分保持為永久性的明縫。16.墊座、重力墩與周邊縫

對于地形不規則的河谷或局部有深槽時，可在基巖與壩體之間設置墊座，在墊座與壩體間形成周邊縫。周邊縫一般可做成二次曲線或卵形曲線，使墊座以上壩體盡量對稱。重力墩是拱壩壩端的人工支座。17.在拱壩建基面原則

在拱壩建設中，確定建基面時多以巖體風化標準為依據，一般是：高壩應開挖至新鮮或微風化的基巖；中壩應盡量開挖至微風化或弱風化中下部的巖體。

18.拱壩結構形式有哪兩種？分別適合什么樣的河谷形狀？

V形河谷，可選雙曲拱壩（在水平面及鉛直面上均有曲率，各層拱圈的中心角和半徑是變化的）U形河谷，可選單曲拱壩（其上游面鉛直，下游面是斜線或折線，僅在水平面上呈曲線形）

第五章 土石壩

1、土石壩

指由土石料等當地散粒體材料填筑而成的壩。

特點：（1）就地取材，節省三材；（2）適應各種地形、地質和氣候條件；（3）適應機械化施工；（4）各種理論、試驗、技術的發展對土石壩的建設和推廣有促進作用。

2、土石壩設計基本要求

（1）具有足夠的斷面以保持壩的穩定；（2）設置良好的防滲和排水設施以控制滲流；（3）因地制宜選擇壩體筑壩

材料和壩體的結構形式；（4）壩基足夠穩定；（5）有足夠的泄洪能力和安全超高；（6）采用適當的構造措施，使壩運用可靠耐久。

3、土石壩類型

按施工方法：碾壓式土石壩、填填式土石壩、水中填土壩、定向爆破土石壩

碾壓式土石壩按材料種類和在壩身內的配置：均質壩、土質防滲體分區壩（又分：心墻壩、斜心墻壩、斜墻壩）、非土質防滲體壩。

4、壩坡坡率的選擇遵循規律

（1）上游壩坡應比下游坡為緩（2）斜墻壩的上游壩坡一般較心墻壩為緩。而厚心墻壩的下游壩坡，一般較斜墻壩為緩（3）粘性土料做成的壩坡，常沿高度分成數段，每段10~30m砂石和堆石的穩定壩坡為一平面，可采用均一坡率。（4）由粉土、砂、輕壤土修建的均質壩，適當放緩下游壩坡。（5）當壩基或壩體土料沿壩軸線分布不一致時，應分段采用不同坡率。

5、滲流分析的內容

（1）確定壩體內侵潤線及其下游逸出點位置，繪制壩體及壩基內的等勢線分布圖或流網圖；（2）確定滲流的主要參數——滲流流速與比降（3）確定滲流量。

6、滲流分析的方法

（1）水力學方法（2）流網法：流網法是一種圖解法。根據等勢線和流線互相正交，每一個網格的長寬比保持為常數的特性繪制流網（3）有限元法

7、土石壩滲流變形

（1）管涌：指在滲流作用下，土中的細顆粒由骨架孔隙通道中被帶走而流失的現象。

（2）流土：指在向上滲流作用下，表層局部土體被頂起或是粗細顆粒群發生浮動而流失的現象。

（3）接觸沖刷：指滲流沿著滲透系數不同的兩種土層接觸面上或是建筑物與地基接觸面上流動時，將細顆粒沿接觸面帶走的現象。

（4）接觸流土：指在滲流系數相差懸殊的兩種土層交界面上，由于滲流垂直于層面流動，將滲流系數較大土層中的細顆粒帶入滲流系數較大土層中的現象。

注意：前兩種主要出現在單一土層中，后兩種多出現在多種土層中。粘性土的滲流變形主要是流土。

8、土石壩穩定分析

理論：摩爾-庫倫理論：認為最大剪應力是導致材料破壞的控制因素，破壞面上的抗剪強度和極限剪應力是法向應力的函數。

計算土的抗剪強度的兩種方法：總應力法、有效應力法。有效應力等于總應力與孔隙壓力之差。

9、計算工況：施工期（包括竣工時）、穩定滲流期、水庫水位降落期、地震作用時。

10、穩定分析方法

（1）簡單條分法——瑞典圓弧法：該法不滿足每一土條力的平衡條件，使計算出的安全系數偏低。（2）簡化的畢肖普法：畢肖普法的局限性是只適用于圓弧滑動面的情況。

（3）滑楔法：滑楔法只滿足力的平衡條件，不滿足力矩平衡條件，計算結果準確性不足。β選擇不當易出誤差。（4）滿足所有力和力矩平衡的方法。

11、固結與沉降

固結：土石壩和地基在施工和蓄水過程中，在荷載作用下土體不斷得到壓密，孔隙變小，孔隙水在壓力作用下產生不穩定滲流。

12、非線性彈性E-B模型

鄧肯-張提出一種雙曲線型非線性彈性模型，以土的切線模量E和體積模量B作為計算參數。鄧肯-張模型共有8個參數，這些參數通過三軸排水壓縮試驗測定；采用總應力分析時，通過三軸不排水壓縮試驗測定。模型以E、B為參量表示應力-應變關系，故稱為E-B模型。

鄧肯-張模型于此的一些土壩的變形與實測結果比較接近。但該模型不能描述土的塑性變形特性，不能反映土體接近破壞時、破壞發生時和破壞后的特性，不能考慮中間主應力的影響，也不考慮土的剪脹性

13、拱效應

由于心墻和壩殼土料變形性質的不同，在壩體內產生“拱”效應，使心墻部位顯著卸載，而在過渡區內形成應力集中。拱效應可使心墻中的豎向應力較γs·h（γs為填土容重，h為填土深度）減小很多。

14、水力劈裂

壩的下游坡出現集中漏水，但漏水不是在水庫滿蓄后立即發生，而是延遲幾個小時 幾天后突然發生。說明，在一定條件下，水庫水壓力可使已存在的閉合裂縫張開或是產生新的裂縫，故稱為水力劈裂。可能發生水力劈裂的情況：總應力小于或等于水壓力，土料的變形和透水性不均一。

15、填筑標準

填筑標準設計控制指標：壓實度、最優含水率（指在一定的壓實功能條件下達到最佳壓實效果時 含水率）。粘性土的填筑標準以壓實度和最優含水率作為設計控制標準，無粘性土壓實標準按相對密度確定。

16、壩殼料

主要用來保持壩體穩定，應具有比較高的強度。

17、防滲體

（1）土質防滲體：防滲體：指該部位土體比壩殼其他部位更不透水，它的作用是控制壩體內侵潤線的位置，并保持滲流穩定。

（2）瀝青混凝土防滲體：有較好的塑像和柔性，防滲和適應變形能力好，產生裂縫時，有一定自行愈合的功能，且受氣候影響小。

18、壩頂與護坡

（1）壩頂：壩頂護面采用密實的砂礫石、碎石、單層砌石或瀝青混凝土等柔性材料以適應壩的變形，并對防滲體起保護作用，防止干裂和雨水沖蝕。壩頂選用耐沖材料，壩頂上游側宜設防浪墻。

（2）護坡：上游護坡的常用型式為：干砌石、漿砌石、堆石或水泥土。下游護坡采用干砌石、碎石、礫石或草皮護坡。還應設壩面排水系統來避免雨水漫流沖刷壩坡坡面。嚴寒地區還應設防凍墊層。

19、壩體排水

排水作用：控制和引導滲流，降低侵潤線，加速孔隙水壓力消散，以增強壩的穩定，并保護下游壩坡免遭凍脹破壞。棱體排水 貼坡排水 壩內排水 20、反濾層及過渡層

反濾層：濾土排水，保護滲流出口，防止壩體和壩基發生管涌、流土等滲流變形破壞以及不同土層界面處的接觸沖刷。過濾層主要對其兩側土料的變形起協調作用，反濾層可起過渡作用，而過渡層卻不一定滿足反濾層的要求。設計要求：（1）有足夠小的孔隙防止被保護土層發生管涌等有害滲流變形

（2）有足夠大孔隙保證透水性大于被保護層來順暢排出滲透水流。

21、土石壩裂縫類型和成因

（1）縱向裂縫：走向大體與壩軸線平行，多數發生在壩頂和壩坡中部。易形成：土質斜墻壩壩 材料如壓實不足，沉降變形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墻斷裂，形成縱向裂縫；高壓縮性地基上也易形成壩坡面和壩內部的縱向裂縫

（2）橫向裂縫：走向與壩軸線近乎垂直，多發生在兩岸壩肩附近。岸坡較陡峻或岸坡地形突變時，都易發生（3）內部裂縫：主要有壩基和壩體不均勻沉降引起。

22、巖基處理

防滲處理方法：接觸面做好表面處理，采用水泥或化學材料灌漿、混凝土塞、混凝土防滲墻，或加寬心墻、加設防滲鋪蓋等措施，以增長滲徑，或將斷層與壩的防滲體分隔開，防止接觸沖刷。巖基穩定性較強時需做帷幕灌漿。

23、砂礫石壩基處理

在砂礫石地基上建壩的主要問題是進行滲流控制，解決的主要方法是做好防滲和排水。

（1）粘性土截水槽：當壩基砂礫石層不太厚時采用。（2）混凝土防滲墻：深厚砂礫石地基采用（3）灌漿帷幕：砂礫石壩基的灌漿采用水泥、粘土和膨潤土等粒狀材料（4）防滲鋪蓋：作用：延長滲徑，從而使壩基滲漏損失和滲流比降減小至容許范圍內。（5）下游排水減壓設施

24、裂縫的防治措施

（1）改善壩體結構或平面布置（2）采用實用的施工措施和運行方式（3）重視壩基處理（4）適當選擇壩石土料

25、連接

（1）壩體與壩基及岸坡的連接（2）壩體與混凝土建筑物的連接

26、液化

剪應力循環作用的次數達到 一定數值后，有效應力趨于0，全部應力由土骨架轉移到水，土的抗剪強度和抵抗變形的能力幾乎完全喪失，而且變形的增長具有突發性質，土轉化為液化狀態。

27、堆石壩

主要組成：①堆石體（墊層區、過渡區、主堆石區、次堆石區）；②鋼筋混凝土面板及其與河床和岸坡相連接的趾板構成的防滲系統。

28、土質心墻堆石壩

優點：可利用大型振動碾壓實堆石，使壩體達到較高的緊密度，以減小工程量；可利用土質心墻的柔性適應壩體變形，保障防滲體的安全。

29、堆石壩的特點

（1）結構特點：密度大，抗剪強度高，壩坡較陡，抗震性能較好（2）運行維護特點：沉降量最小易于檢修、維護（3）施工特點：堆石體可分區，充分利用修建泄水建筑物開挖的石料，降低了工程造價，簡化了施工導流和度汛

工程設施，加快施工進度。30、混凝土面板壩的特點

工程量小，施工方便，攔洪度汛簡單

第六章 水閘

1、水閘類型，工作特點？

水閘是一種利用閘門擋水和泄水的低水頭水工建筑物。作用：

1、閉閘：攔洪、擋潮、抬高水位以滿足上游引水和通航的需要

2、開閘：泄洪、排澇、沖沙或根據下游用水需要調節流量。按所承擔任務：節制閘 進水閘 分洪閘 排水閘 擋潮閘 沖沙閘（排沙閘）按閘室結構型式：開敞式 胸墻式 涵洞式

水閘的組成：上游連接段 閘室 下游連接段 水閘的工作特點：

（1）軟土地基的壓縮性大，承載能力低，細砂容易液化，抗沖能力差。

（2）水閘泄流時盡管流速不高，但水流仍具有一定剩余能量，而土基的抗沖能力較低，可能引起水閘下游沖刷。（3）土基在滲流作用下，易產生滲流變形，特別是粉、細砂地基，在閘后易出現翻砂冒水現象。

2、閘孔設計

（1）堰型選擇：寬頂堰（常用）、低實用堰（2）閘底板高程的選定（3）計算閘孔總凈寬（4）確定閘室單孔寬度和閘室總寬度

3、地下輪廓線

在水頭作用下，閘基內的滲流將從護坦上的排水孔等滲出，不透水的鋪蓋、板樁及底板與地基的接觸線，即是閘基滲流的第一根流線，成為地下輪廓線，其長度即為水閘的防滲長度。

4、地下輪廓線的布置

（1）粘性土地基：主要考慮如何降低作用在底板上的滲流壓力，以提高閘室的抗滑穩定。可在閘室上游設置水平防滲，而將排水設施布置在閘底板下游段或消力池地板下。對粘性土地基一般不用板樁。

（2）砂性土地基：在布置時應以防止滲流變形和減小滲漏為主。對砂層很厚的地基，可采用鋪蓋與懸掛式板樁相結合，而將排水設施布置在消力池下面。當砂層較薄時，采用齒墻或板樁切斷砂層，并在消力池下設排水。對于粉砂地基，為了防止液化，大都采用封閉式布置，將閘基四周用板樁封閉起來。

5、滲流計算的基本方法 流網法 改進阻力系數法 直線法

改進阻力系數法基本原理：這是一種以流體力學解為基礎的近似方法。對于復雜地下輪廓，可從板樁與底板或鋪蓋相交處和樁尖畫等勢線，將整個滲流區域分成幾個典型流段。

直線法：假定滲流沿地下輪廓的坡降是均一的，即水頭損失按直線變化，當滲流水頭H及防滲長度L已定，即可按直線比例求出地下輪廓各點的滲流壓力，這種方法稱為直線法。

用流網法求得的逸出坡降比按直線法求得的數值大得多；長度相同，形狀各異的地下輪廓，逸出坡降的差別很大。說明，直線法比較粗略，但計算簡便，對于地下輪廓比較簡單的中、小型工程，還是可以采用的。

6、防滲及排水設施

防滲設施：構成地下輪廓的鋪蓋、板樁及齒墻

排水設施：鋪設在護坦、漿砌石海漫底部或閘底板下游段起導滲作用的砂礫石層。

7、閘下出流的特點

（1）閘下易形成波狀水躍：由于水閘上下游水位差較小，相應弗勞德數Fr較低，易發生波狀水躍

（2）閘下易出現折沖水流：攔河閘的寬度通常只占河床寬度的一部分，水流過閘時先收縮，出閘后再擴散，如果布置或操作運行不當，出閘水流不能均勻擴散，易形成折沖水流。

8、底流消能工設計

底流消能工的作用：通過在閘下產生一定淹沒度的水躍消除余能，保護水躍范圍內的河床免遭沖刷。

當尾水深度不能滿足要求時可采取：（1）降低護坦高程（2）在護坦末端設消力坎（3）既降低護坦高程又建消力坎等措施形成消力池，有時還護坦上設消力墩等輔助消能工

9、海漫

水流流過消力池，雖已消除了大部分多余的能量，但仍有一定剩余的動能，特別是流速分布不均勻，脈動仍較為劇烈。因此，護坦后仍應設置海漫等防沖加固設施，以使水流均勻擴散，并將流速分布逐漸調整到接近天然河道的水流形態。

（2）要求：

1、表面有一定粗糙度，以利進一步消除余能；

2、具有一定的透水性，以便使滲水自由排出，降低揚壓力。

3、具有一定柔性，以適應下游河床可能的沖刷變形。

（3）海漫結構：

1、干砌石海漫；

2、漿砌石海漫；

3、混凝土板海漫；

4、鋼筋混凝土板海漫；

5、其他型式海漫

10、整體式底板與分離式地板

常用閘室底板有：水平底板、低實用堰底板

整體式底板：橫縫設在閘墩中間，閘墩與底板連在一起的。整體式底板閘孔兩側閘墩之間不會出現過大的不均勻沉降，對閘門啟閉有利，用的較多。分離式底板：在堅硬、緊密或中等堅硬、緊密的地基上，單孔底板上設雙縫，將底板與閘墩分開的。

11、閘門與胸墻

閘門（1）平面閘門（小型工程）：設置靠上游側，以便下游側布置交通設施；有時為了充分利用水重，來維持閘室穩定，也可移向下游側。（2）弧形閘門（大型工程）：為不使閘墩過長，需靠上游側布置。胸墻（1）結構型式：

1、板式：跨度小于6m的水閘；

2、梁板式：跨度>6m的水閘。（2）支撐型式：

1、簡支式（分離式底板胸墻）

2、固接式（整體式底板胸墻）

12、分縫方式與止水設備

分縫：為防止和減少由于地基不均勻沉降、溫度變化和混凝土干縮引起底板斷裂和裂縫，對于多孔水閘需沿軸線每隔一定距離設置永久縫。止水：

（1）止水形式:鉛直止水 水平止水（2）止水材料:

1、銅片，2、橡皮或塑料，3、牛毛氈；（3）止水間連接方式：

1、柔性連接（鉛直交叉），2、剛性連接（水平交叉）。

13、閘室穩定分析

穩定分析方法：分別驗算水閘在剛建成、運行、檢修以及施工時期等不同工作情況下的穩定，對于孔數較少而未分縫的小型水閘，可取整個閘室作為驗算單元，對于孔數較多設有沉降縫的水閘，應取兩縫之間的閘室單位進行驗算。失穩形式：

1、滑動失穩，2、傾斜失穩，3、地基失穩。

14、地基處理

（1）預壓加固（2）換土墊層（3）樁基礎（4）沉井基礎

15、閘室設計底邊設計方法（1）彈性地基梁法（2）倒置梁法

用前者分析閘底板內力時，需要考慮可壓縮土層厚度的影響，倒置梁法也是假定地基反力沿閘室縱向呈直線分布，橫向為均勻分布，把閘墩當做底板的支座，在地基反力和揚壓力底板自重及作用在閘室底板上的水重等荷載作用下安連續梁計算板底內力。

16、閘墩應力計算內容、方法

17、閘室的構成

底板、閘墩、閘門、胸墻、交通橋工作檢修橋、止水設備

第七章 岸邊溢洪道

1、正槽溢洪道

岸邊溢洪道按其結構形式可分正槽溢洪道、側槽溢洪道、井式溢洪道、虹吸式溢洪道。組成：引水渠、控制段、泄槽、出口消能段、尾水渠等。

（1）引水渠：將庫水平順地引向溢流堰。引水渠中的水流應平順、均勻，流速3~5m/s。（2）控制段：包括溢流堰及其兩側的連接建筑。溢流堰分類：

2、低實用堰

優點：流量系數比寬頂堰大，在相同泄流量條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對較小，但施工復雜。

3、泄槽的設計

泄槽一般位于挖方地段，設計時要根據地形、地質、水流條件及經濟因素合理確定形式和尺寸，由于泄槽內的水流處于急流狀態，高速水流帶來一些特殊問題：沖擊波、水流摻氣、空蝕、壓力脈動等。

4、抗空蝕措施

摻氣減蝕、優化體形、控制溢流表面的不平整度、采用抗空蝕材料。

摻氣減蝕的機理：

1、水流摻氣可以使過水邊界上的局部負壓消除或減輕，有助于制止空蝕的發生；

2、空穴內含有一定量空氣成為含氣型空穴，潰滅時破壞力減弱；

3、過水邊界附近水流摻氣，氣泡對空穴潰滅時的破壞力起一定的緩沖氣墊作用。

5、泄槽的襯砌泄基本形式

巖基上泄槽的襯砌 土基上泄槽的襯砌

6、側槽溢洪道

側槽溢洪道一般由溢流堰、側槽、泄水道和出口消能段組成。

優點：

1、可減少開挖方量；

2、能在開挖方量增加不多的情況下，適當加大溢流堰長度，從而提高堰頂高程，增加興利庫容；

3、使堰頂水頭減小，減少淹沒損失，非溢流壩的高度可適當降低。側槽溢洪道多采用實用堰，側槽溢洪道與正槽溢洪道的主要區別在于側槽部分。

側槽設計：

1、泄流量沿側槽均勻增加

2、槽底應有一定坡度

3、側槽中的水流成緩流狀態

4、側槽中的水面高程要保證溢流堰為自由出流

第八章 水工隧洞

1、水工隧洞類型：

分類：泄洪隧洞、引水發電和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工導流隧洞。

按隧洞內水流流態：有壓隧洞、無壓隧洞。從水庫引水發電的隧洞一般有壓，灌溉渠道內一般無壓。其余各類可有壓也可無壓。

2、水工隧洞工作特點

（1）水力特點：大多數為深式進口，泄水隧洞承受的水頭較高，流速較大。設計不當就可能引起空化水流導致空蝕，能量集中會造成下游沖刷。

（2）結構特點：常設置臨時支護和永久性襯砌，以承受圍巖壓力。應做好勘探工作，是隧洞盡量避開不利的地質、水文地質地段。

（3）施工特點：隧洞一般是斷面小，洞線長，從開挖、襯砌到灌漿工序多，干擾大，施工條件差，工期較長。

3、水工隧洞組成

（1）進口段（2）洞身段（3）出口段

4、洞線選擇

（1）隧洞的線路應盡量避開不利的地質構造、圍巖可能不穩定及地下水位高、滲水量豐富的地段，以減少作用于襯砌上的圍巖壓力和外水壓力。

（2）洞線在平面上力求短直，且有良好的水流條件。（3）隧洞應有一定的埋藏深度。

（4）隧洞的縱坡，應綜合確定。無壓隧洞縱坡>臨界坡度，有壓隧洞縱坡取決于進出口高程，要求全線洞頂在最不利的條件下保持>=2m的壓力水頭。（5）長隧洞應注意地形、地質條件。

5、閘門在隧洞中的布置

泄水隧洞中設置兩道閘門：一道是工作閘門，用來調節流量和封閉孔口，能在動水中啟閉；一道是檢修閘門，設置在進口，用來擋水，以便檢修工作閘門或隧洞。

6、多用途隧洞的布置

（1）導流隧洞與泄洪洞合一布置

常布置成龍抬頭的型式。龍抬頭式的泄洪洞多為無壓隧洞，龍抬頭泄洪洞一般水頭高，流速大，反弧及其下游易遭空蝕破壞，應做好體形設計，并選用適當的摻氣減蝕措施。（2）泄洪洞與發電洞合一布置

兩種布置型式：

1、主洞泄洪（直洞泄洪）、支洞發電（岔洞發電）

2、主洞發電、支洞泄洪。會出現的問題是：岔尖附近發生空蝕。

（3）其他任務隧洞的合一布置

發電與灌溉隧洞合一布置 泄洪與排沙隧洞合一布置。

7、進水口的型式

深式泄水隧洞的進水口按后接洞的水流流態分為：有壓隧洞進水口、無壓隧洞進水口。按進水口布置及結構型式：豎井式、塔式、岸塔式、斜坡式。

8、進口段的組成部分與設計要求

進口段包括：進水喇叭口、閘門室、通氣孔、攔污柵、平壓管、漸變段。

9、水工隧洞洞身斷面型式

（1）無壓隧洞斷面型式：多用圓拱直墻形（城門洞形）斷面。如圍巖條件較差，還可采用馬蹄形斷面。當圍巖條件差，又有較大的外水壓力時，也可采用圓形斷面。

（2）有壓隧洞斷面型式：一般采用圓形斷面，原因是圓形斷面的水流條件和受力條件都較為有利。條件好時也可采用無壓隧洞的型式。

10、洞身襯砌方式與分縫

（1）功用：

1、限制圍巖變形，保證圍巖穩定；

2、承受圍巖壓力、內水壓力等荷載；

3、防止滲漏；

4、保護巖石免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；

5、減小表面糙率。

（2）襯砌類型：

1、平整襯砌（護面或抹平襯砌）適用：圍巖條件較好，能自行穩定，且水頭、流速較低的情況。可采用混凝土、漿砌石或噴混凝土。

2、單層襯砌：適用于中等地質條件、斷面較大、水頭及流速較高的情況。

3、組合式襯砌。

（3）襯砌分縫：為防止混凝土干縮和溫度應力而產生裂縫，在相鄰分段間設有環向伸縮縫。無壓隧洞的伸縮縫，做成平縫或設鍵槽，不設止水。有壓隧洞和有防滲要求的無壓隧洞，需在縫中設止水。縱向施工縫應設在拉、剪應力較小的部位。對于圓形隧洞，常設在與中心鉛直線夾角45°處；對于城門洞形隧洞，為便于施工可設在頂拱、邊墻、底板交界附近。（4）灌漿

隧洞灌漿分為：回填灌漿、固結灌漿。回填灌漿是為了充填襯砌與圍巖之間的空隙，使之結合緊密，共同受力，以發揮圍巖的彈性抗力作用，并減少滲漏。范圍：在頂拱中心角90°~120°以內，孔距和排距2~6m。

固結灌漿目的：加固圍巖，提高圍巖的整體性，減小圍巖壓力，保證圍巖的彈性抗力，減小滲漏。固結灌漿均勻分布于隧洞斷面周圍。

（5）排水：設置排水可降低作用在襯砌上的外水壓力。

11、消能設施、消能方式

（1）挑流消能（2）底流消能（3）洞中突擴消能（4）洞內旋流消能

12、脈動壓力、空化與空蝕

（1）脈動壓力：高流速的泄水道中，由于水流內部的紊動特性，水流對襯砌表面作用有脈動壓力。脈動壓力可加大過流面上的瞬時作用力，其負峰值會降低瞬時壓強，促使水流發生空化，還會引起建筑物振動。

（2）空化與空蝕：空化：在自然條件下，水體中含有許多很小的氣核，當過壩水流中某點壓強降至飽和蒸汽壓強時，氣核迅速膨脹為小空泡，這種現象為空化。當低壓區的空化水流流經下游高壓區時，空泡遭受壓縮而潰滅，產生很高的局部沖擊力。

空蝕：若空泡潰滅發生在靠近水壩面，局部沖擊大于材料的內聚力時，可使壩面遭到破壞，這種現象稱空蝕。

12、減蝕措施

（1）做好體形設計（2）控制過流邊界的不平整度（3）人工摻氣、通氣（4）選用抗空蝕性能強的襯砌材料

13、巖體初始應力（地應力、巖爆）

洞室開挖前，巖體中的應力稱為初始應力或地應力。

初始應力場：重力應力場：以自重作用為主，構造應力場：以構造運動為主。

巖爆：在高地應力區的脆硬完整巖體中，由于地殼構造運動，積聚著大量彈性應變能，形成很高的初始應力。一旦開挖，出現自由邊界，切向應力急劇增加，能量進一步集中，在高應力作用下，巖塊會產生突發性脆性破裂、飛散。伴隨著巨大的聲響，形成所謂高地應力區地下工程開挖中的巖爆現象。措施：采用錨桿、噴混凝土等

14、圍巖應力集中

巖體開挖洞室，破壞了洞室周圍巖體原有的應力平衡狀態，引起圍巖應力重分布，在洞室周邊及其附近出現應力集中。

15、圍巖穩定分析

圍巖穩定分析內容：

1、結合地質等，初步選擇洞室軸線與斷面；

2、如圍巖應力超過巖體彈性極限且圍巖又具有彈塑性特征，對圓形洞室求出無支護力時塑性區的半徑R，再按卡柯公式近似判斷是否失穩。

3、洞室周邊可能塌落的巖塊，按塊體平衡法進行分析。

4、現場測量。

16、水工隧洞襯砌荷載

（1）圍巖壓力（山巖壓力）：隧洞開挖后因圍巖變形或塌落作用在支護上的壓力。圍巖壓力主要有：鉛直圍巖壓力、側向圍巖壓力。

（2）圍巖的彈性抗力：襯砌受力朝向圍巖變形，圍巖對襯砌呈現出的一種被動抗力。（3）內水壓力及外水壓力：（4）襯砌自重

（5）灌漿壓力：固結灌漿均勻分布于隧洞斷面周圍，固結灌漿壓力對襯砌的作用相當于外水壓力。（6）溫度作用與地震作用

17、圓形有壓隧洞的襯砌計算方法、思路

基本原理：以內水壓力為主要荷載，圍巖分為一、二類的圓形有壓洞。可采用彈性力學解析方法

計算要點步驟：欲求襯砌在某種荷載組合下的內力，只需分別計算出各種荷載單獨存在時襯砌的內力，然后進行疊

加。

（1）均勻內水壓力作用下的內力計算：按無限彈性介質中厚壁圓管公式。（2）其他荷載作用下內力計算：考慮彈性抗力、不考慮彈性抗力。

18、無壓隧洞的襯砌計算方法、思路（1）頂拱襯砌計算：

（2）城門洞形及馬蹄形襯砌計算：無壓隧洞：城門洞形封閉式整體襯砌，有側向圍巖壓力：馬蹄形斷面。

19、新奧法和噴錨支護

噴錨支護原理：噴錨支護能與圍巖緊貼，共同作用。為使圍堰在與支護共同變形中取得自身穩定，并減小傳到支護上的壓力，要求支護既有一定的剛度，又有一定的柔性。噴錨支護：噴混凝土支護與錨桿支護的總稱。（1）新奧法施工：原理：柔性、適時、共同作用。

優點：噴層薄，柔性大，能與圍巖共同變形，能充分發揮圍巖自身作用。

缺點：①由于開挖巖面起伏大，而噴層薄，使洞子糙率較大；②由于大面積噴，施工質量不易控制，有可能引起滲漏和沖蝕破壞。

（2）類型：

1、噴混凝土支護

2、錨桿支護

3、噴混凝土錨桿聯合支護

4、噴錨加鋼筋網支護。（3）噴錨支護設計的問題：

1、噴錨支護的糙率

2、噴錨支護運行流速

3、噴錨支護的抗滲、防滲

自己認為的重點簡答題：

1粘土心墻壩和斜墻壩的優缺點：（1）粘土墻壩：優點：壩殼可以超前于防滲體進行填筑，而不受氣候條件的限制，也不依賴于地基灌漿的施工進度，施工干擾小；缺點：由于抗剪強度較低的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，壩的工程量相對較大；斜墻對壩體的沉降變形也較為敏感，與陡峻河岸的連接較為困難。（2）心墻壩：優點：防滲體位于壩體中央適應變形的條件較好，特別是當兩岸壩肩很陡的時候，較斜墻壩優越；缺點：心墻土料的壓縮性較壩殼料高，易產生拱效應，對防止水劈裂不利，對壩的安全有影響；心墻在施工時必須和兩側的壩殼料平起平升，施工干擾大，受氣候條件的影響也大

2閘室設計底邊設計方法（1）彈性地基梁法（2）倒置梁法 用前者分析閘底板內力時，需要考慮可壓縮土層厚度的影響，倒置梁法也是假定地基反力沿閘室縱向呈直線分布，橫向為均勻分布，把閘墩當做底板的支座，在地基反力和揚壓力底板自重及作用在閘室底板上的水重等荷載作用下安連續梁計算板底內力。

倒置梁缺點：1沒有考慮底板與地基間的變形相容條件2假設底板在橫向的地基反力為均勻分布，與實際情況不符合3閘墩出的支座反力與作用在該處實際的鉛直荷載也不相等

3水閘的工作特點：（1）軟土地基的壓縮性大，承載能力低，細砂容易液化，抗沖能力差（2）水閘泄流時盡管流速不高，但水流仍具有一定剩余能量，而土基的抗沖能力較低，可能引起水閘下游沖刷（3）土基在滲流作用下，易產生滲流變形，特別是粉、細砂地基，在閘后易出現翻砂冒水現象

4巖基處理 防滲處理方法：接觸面做好表面處理，采用水泥或化學材料灌漿、混凝土塞、混凝土防滲墻，或加寬心墻、加設防滲鋪蓋等措施，以增長滲徑，或將斷層與壩的防滲體分隔開，防止接觸沖刷。巖基穩定性較強時需做帷幕灌漿。

5砂礫石壩基處理 在砂礫石地基上建壩的主要問題是進行滲流控制，解決的主要方法是做好防滲和排水。（1）粘性土截水槽：當壩基砂礫石層不太厚時采用（2）混凝土防滲墻：深厚砂礫石地基采用（3）灌漿帷幕：砂礫石壩基的灌漿采用水泥、粘土和膨潤土等粒狀材料（4）防滲鋪蓋：作用：延長滲徑，從而使壩基滲漏損失和滲流比降減小至容許范圍內（5）下游排水減壓設施：水平排水層、排水溝、減壓井、透水蓋重

6地下輪廓線 在水頭作用下，閘基內的滲流將從護坦上的排水孔等滲出，不透水的鋪蓋、板樁及底板與地基的接觸線，即是閘基滲流的第一根流線，成為地下輪廓線，其長度即為水閘的防滲長度。（1）粘性土地基：主要考慮如何降低作用在底板上的滲流壓力，以提高閘室的抗滑穩定。可在閘室上游設置水平防滲，而將排水設施布置在閘底板下游段或消力池地板下。對粘性土地基一般不用板樁。（2）砂性土地基：在布置時應以防止滲流變形和減小滲漏為主。對砂層很厚的地基，可采用鋪蓋與懸掛式板樁相結合，而將排水設施布置在消力池下面。當砂層較薄時，采用齒墻或板樁切斷砂層，并在消力池下設排水。對于粉砂地基，為了防止液化，大都采用封閉式布置，將閘基四周用板樁封閉起來。

7反濾層及過渡層 反濾層：濾土排水，保護滲流出口，防止壩體和壩基發生管涌、流土等滲流變形破壞以及不同土層界面處的接觸沖刷。過濾層主要對其兩側土料的變形起協調作用，反濾層可起過渡作用，而過渡層卻不一定滿足反濾層的要求。設計要求：（1）有足夠小的孔隙防止被保護土層發生管涌等有害滲流變形（2）有足夠大孔隙保證透水性大于被保護層來順暢排出滲透水流。

8閘下折沖水流現象、危害 攔河閘的寬度通常只是河床寬度的一部分，水流流過閘時先進行收縮，出閘后再進行擴散，如果布置或操作運行不當，出閘水流不能均勻擴散，極易發生沖折水流，此時水流集中，左右沖撞蜿蜒蛇形，套刷河床及坡岸，并影響水利樞紐的正常運行。

9重力壩的基本剖面與實用(設計)剖面 實用剖面：（1）上游壩面鉛直，適合用于混凝土與巖基接觸面的f、c值較大或壩體內有泄水洞或引水管道、進口控制設備的情況（2）上游壩面上部垂直，下部傾斜，既便于布置進口設備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩定（3）上游壩面略向上游傾斜，適用于混凝土與基巖接觸面間的f、c值較低的情況

10重力壩抗滑穩定分析的內容（1）沿壩基面的抗滑穩定分析：采用抗強度公式：將壩體與基巖看成是一個接觸面，而不是膠結面。采用抗剪斷公式：認為壩體混凝土與巖基接觸良好。（2）深層抗滑穩定分析：單斜面深層抗滑穩定計算：地基內只有一個軟弱面，計算中將軟弱面以上的壩體和地基視作剛體。（3）雙斜面深層抗滑穩定計算:在作深層抗滑穩定分析時，應驗算幾個可能的滑動通道，從中找出最不利的滑動面組合，進而計算其抗滑穩定安全系數。