农业水利工程~水工建筑物总结[精选5篇]

第一篇：农业水利工程~水工建筑物总结

绪论

1·水利枢纽：在水域的适当地点，为了一种或多种目标而几张布置若干个不同类型的水工建筑物，各自发挥不同的作用并协调工作，构成一有机综合体（分蓄水，引水，泵站枢纽）2·水工建筑物分类：作用分：挡水泄水取水输水整治专门建筑物（6类）;期限分（永久性临时性）

3·永久性水工建筑物：指枢纽工程运行期间使用的建筑物（临：枢纽工程施工期间使用的）4·水利水电工程：为了对自然界的水进行有效的控制和合理的调配，达到兴利除害及为水资源的优化配置和可持续利用服务的目的而修建的各项工程措施，统称

4·特点：工作条件复杂，施工条件艰巨，对自然和社会环境影响大，失事后果严重 5·设计过程：项目建议书，可行性研究，初步设计，招标设计，施工详图

重力坝

1·重力坝优点：（断面大，坝体材料抗冲刷力强，比土石坝更容易解决永久泄洪和导流问题；对地形地质条件适应力强；设计方法简单；对地震等意外情况抵抗力强)缺点：（坝体断面大，水泥用量大；坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；砼温度压力大，控温措施复杂）2·分类（实体，宽缝，空腹）

3·作用荷载：基本荷载：自重；正常蓄水位或设洪静水压;正常蓄水位或设洪扬压力,;正常蓄水位或设洪浪压力；泥沙压力；冰压力；土压力；设洪动水压；其他几率较大荷载。特殊荷载：校核（静水压；扬压力；浪压力；动水压）地震力；其他几率较小荷载 4·扬压力：作用于坝底面上铅直向上的渗透压力与浮托力的总和（铅直向上）5·地震：分基本和设计烈度，6·稳定分析的目的：验算重力坝在各种可能荷载组合下沿坝基面或者沿坝基岩体内软弱结构面滑动稳定的安全度（抗剪断强度和抗剪断公式）

7·提高坝体抗滑稳定的措施：上游坝面做成向上有倾斜，利用水重增加坝体稳定；坝基开挖成倾向上游斜面；在坝踵下做齿墙；采用抽水降压措施；地基加固处理。

8·应力分析的目的：为了确定坝体各部位应力是否满足强度要求，衡量重力坝是否安全的指标之一，确定坝体材料标号分区，廊道孔口设置位置及配筋数据。方法（理论计算和模型试验）(材料力学法和有限元分析法)

9·重力坝剖面设计基本原则:满足稳定和强度要求；工程量少，造价低；外形轮廓简单，便于施工；满足运行要求,管理方便。

10·空化：通常水体内存在许多肉眼看不见的空化核，当水体流动时，若某点的压力降至饱和蒸汽压强，空化核迅速发育成空泡，这种现象为空化；空蚀：当低压区的空化水流流经下流高压区，空泡在内外压力差作用下，迅速溃灭消失，溃灭时候的产生压力以冲击波或高速微射流形式击打坝面或者孔壁，使其产生破坏，这现象称为空蚀。

11·溢流坝消能方式:底流式，挑流，面流式，消力戽斗，宽尾墩联合消能，窄缝式调流 12·重力坝缝分：作用分（沉降缝，温度缝,工作缝）位置分（横纵水平）

13·温度控制措施:改善砼的特性，降低砼发热量(低热水泥，少用水泥)；提高砼的施工质量和抗裂性能；加强温度控制，减少温差（加冰）；改善结构形状

14·坝体防渗措施:注意施工质量；砼防渗面板铺设；浆砌条石防渗

15·重力坝地基处理：坝基开挖及清理；地基加固处理，对地基中的软弱夹层破碎带进行加固；坝基防渗处理，帷幕灌浆和齿墙；坝基排水,设排水孔降低坝基渗透压力；两岸处理。16·坝基固结灌浆目的：提高基岩整体性；提高基岩强度；

16·碾压砼重力坝优点:节约水泥，可大量掺加掺合料，发热小，升温低；可不设纵缝，节约器材；可使用通用的施工机械器材，适应大型机械化施工；节省模板费用和器材；缩短工期，施工工艺简单，造价低

拱坝

1·拱坝特点：对坝址地形，地质条件要求高；坝体厚度薄，剖面比重力坝小，节省材料；超载能力强；施工复杂，需要模板

2·拱坝最优中心角是2 =133’34’

3·地质要求：基岩完整，坚硬，质地均匀，有足够的强度，透水性小，耐风化，没有大的断裂构造和软弱夹层。

4·拱坝布置要求：拱座稳定，坝体应力符合要求；地形适应要求；地质适应要求；枢纽协调要求；倒悬控制要求；施工要求；经济要求；其他类要求

5·拱坝温度变化：温度上升，拱圈拉应力增大，压应力减小，不利于稳定；温度下降,拱圈拉应力减小，压应力增大，利于稳定

6·拱坝应力分析方法：纯拱法，拱梁分载法，有限元法，结构模型试验法

7·拱座稳定分析：方法：刚体极限平衡法，有限元法，模型试验。改善拱座稳定工程措施：改善拱坝平面布置（减小中心角，加大拱半径）；加强拱座岩体的灌浆和排水措施，以减少岩体的渗透压力；局部加大拱端厚度，设置人工扩大基础等，改善地基承载力；加强地基处理；增加滑动面正压力，采用锚杆或预应力锚固措施。

8·雾化防止措施：将厂房等重要建筑布置在水舌，水舌落点有一定距离处，消能设置注意减少雾化；运行中加原型观测，摸索当地雾化规律，采用雾化最小的运行方式；加强下游岸坡防护

9·碾压砼拱坝（重力坝区别：温度应力和坝体接缝设计）横缝原则：尽量利用低温季节浇筑下部砼，最大限度无缝浇筑；上部坝体横缝间距可以大些；横缝下面的砼内应布置些钢筋。10·接缝设计（横缝）常规横缝，诱导缝，人工短缝。

土石坝

1·土石坝广泛应用的原因（优点）：可以就地取材，不需大量外运材料，经济；较能适应地基变形；结构简单，施工工序少，便与维修加高扩建；运用管理方便，寿命长；历史悠久，设计施工经验丰富。缺点：土石坝为散粒体结构，坝神不能过流；施工导流不便，度汛困难；土料填筑过程受气候影响大2·设计考虑：稳定 渗流 冲刷 沉降 其他等

3·分类：材料分（土坝堆石坝土石混合坝）碾压式土石坝（均质坝 土质防渗体分区坝 非土质材料防渗体坝）

4·护坡作用：保护由土砂砂砾石等材料构成的上下游坡面（砌石砼及钢筋砼板护坡草皮）5·土石坝防渗：粘土心墙，粘土斜墙.排水：棱体，贴坡，坝内，综合式排水

6·反滤层：作用：既安全又顺利排水坝体和地基中的渗透水流（分保护非粘土和粘土两种）7·坝体渗流分析：内容和目的：确定坝体浸润线及其下游出逸点，绘制坝体及坝基流网图，为坝体稳定分析和计算提供依据；确定坝体与坝基的渗流量，估算水库渗漏损失；确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸坡降，验算相应土体渗透稳定性；确定水库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置或孔隙压力，以分析上游坝坡的稳定性；确定岸坡绕渗的渗流量和渗透比降。方法：解析法，数值模拟法，流网法及试验法。渗透变形形式：管涌，流土，接触冲刷，接触流失

8·土石坝滑动面形式：曲线，直线和折线，复式滑动面

9·筑坝土料选择原则：适应工程性质，具有长期稳定性；就地就近取材；充分利用开挖料 10·防渗土料要求：渗透系数小；水溶盐含量小于3%；有机质含量低；较好的塑性和抗渗流破坏能力，压缩性与坝壳料近似；含水量接近最优含水量；颗粒级配良好

11·土石坝坝基处理：目的：满足渗流，静力和动力稳定，变形三方面要求。方法：主要是防渗处理：垂直防渗（截水槽砼防渗墙灌浆帷幕）水平防渗（铺盖）坝后排水减压

12·砼面板堆石坝：特点：适应性及稳定性强，透水性好，面板不易开裂，检查维修方便，施工迅速，受气候影响小，坝体工程量小，比较经济

水闸

1·水闸：是一种既能挡水蓄水又能泄流放水的，起到双重作用的低水头水工建筑物

2·分类：进水闸，节制闸，排水闸，分洪闸，挡潮闸，冲沙闸。组成：上游连接段，闸室（闸门，底板，闸墩，工作桥，交通桥等（连接分整体式分离式）），下游连接段.形式：开敞式，涵洞式，双层式

3·水闸孔口设计：形式：宽顶堰孔口，低堰孔口（实用堰驼峰堰），胸墙孔口

4·水闸消能：当水流弗劳德数很小（1-1.7），出现波状水跃。底流消能(消力池海漫防冲槽组成)类型（下挖式突槛式综合式）

5·防渗排水：（渗透变形时水闸失事的主要原因）设计要求：去顶最优的地下轮廓（内容是地下轮廓形状及防渗长度）及防渗排水措施，使闸基渗透压力适当减小，使闸基不发生渗透变形，并使闸基渗流量控制在允许范围内。

6·渗流计算：方法：理论法，试验法，流网法，数值计算法，近似计算法

7·防渗措施：铺盖，板桩，齿墙，帷幕灌浆。排水：形式：平铺式铅直式

8·水闸地基处理：软粘土地基（预压加固，换土垫层，桩基加固，振冲或强夯加固）松砂地基（爆炸加密，振冲或者振捣加密）

其他类建筑物

1·通航建筑物：船闸（运输量大，应用广泛。组成：闸室，上下游闸首，上下游引航道），升船机(耗水量少，一次提升高度大.形式：垂直和斜坡式升船机)2·过木建筑物：伐道 3·无坝取水建筑物：原则：渠首设在河岸坚固，河流弯道的凹岸，取水口应选弯道顶点以下水深最深，单宽流量最大，横向环流最强的地方；渠首选择干渠路线最短，且无陡坡；不宜将取水口设在分叉河段和直线河段上

4·有坝取水：布置方式：沉沙槽式渠首，人工弯道式，底部冲砂廊道式，分层取水式，底栏栅式，两岸取水式。

5·水工隧洞进口形式:竖井式,塔式,岸塔式，斜坡式，组合式.隧洞作用分类：泄洪引水排沙放空导流洞。

6·隧洞衬砌作用：承受围岩压力和其他各种荷载；加固围岩，充分利用围岩的承受能力；防止渗漏；防止水流，空气及温度变化干湿变化对围岩的破坏作用；减小洞身表面糙率。形式:砼，预应力砼，喷锚，钢板，砖石。

7·回填灌浆：堵塞衬砌和岩石之间的空隙，使两者紧密结合，改善衬砌的受力条件。8·固结灌浆：目的是加固围岩，提高围岩的承载力和不透水性。

9·岸边溢洪道：定义：宣泄库内多余洪水，防止大坝漫坝，保证大坝安全的一永久性主要建筑物。形式：正槽，侧槽，井式，虹吸式溢洪道。设计要求：足够的泄洪能力，各组成部分在泄流过程中保持正常运行；设计好上下游水流衔接，保证进流，防止冲刷

10·正槽式溢洪道组成:进水渠,控制段,泄槽,消能防冲措施,出水渠.11·非常溢洪道设计目的：建筑物运行期间可能出现超过设计标准洪水，由于这种洪水出现概率小，泄流时间短，所以在枢纽中可以用结构简单的~来泄洪，形式（开敞式自溃坝式）

其他定义

1·弹性抗力：衬砌受力超围岩变形，围岩对衬砌产生的一种被动抵抗力

2·围岩压力：是由于开挖而引起威严变形或塌落而作用在衬砌上的主动力

3·正锤法：上端固定在坝顶附近，下端用重锤张紧钢丝，可以随时测定相对位移。

4·拱冠梁法（分载）：将拱坝看成是由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构，坝体所承受的荷载由拱系和梁系共同承担，荷载分配由拱系和梁系在各点处变位一致原则来确定 5·粘土斜墙坝：用透水性较好的砂石料为坝壳，以防渗性较好的土料为防渗体，防渗体设

在靠近上游面的土石坝。

6·流土：在渗流作用下，土体从坝身或者坝基表面被掀起浮动的现象为流土。·管涌：由于渗流作用，坝体或者坝基的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象

7·坍岸：岸坡浸水后，岩层抗剪强度降低，当水库水位回落时，因丧失稳定而坍滑的现象 8·节制闸：枯水期用于拦截河道，抬高水位，以利上游取水或航运要求，洪水期则开闸泄洪，控制下泄量9·引航道：连接船闸闸首和主航道的一段航道。

10·有压隧洞：洞内充满水，没有自由水面，隧洞内壁承受较大内水压力，断面一般为圆形的过水隧洞。无压隧洞：在任何工况下，保证洞内的水流为名流状态的水工隧洞。

11·平压管：在隧洞构造中，为了减少检修闸门的启门力而设置绕过检修门槽的通水管道。12·地下轮廓线：水流在上下游水位差作用下，经地基向下游渗透，并从护坦的排水孔等处排出，上游铺盖，板桩及水闸底板等不透水部分与地基的接触线。

渠首建筑物

1·渡槽：定义:是输送渠水跨越山冲,谷口,河流,渠道及交通道路灯的交叉建筑物.组成：槽身，支撑结构，基础和进，出口建筑物。形式：梁式，拱式，桁架拱式.作用:输水排洪导流 布置原则：尽量利用有利地形地质条件，便于缩短槽身长度减少工程量；槽轴线最好成一条线；跨河流渡槽，槽轴线与水流方向正交；在进口段设置节制闸；尽量少占耕地，少迁民房，尽量靠近建材产地，便于就近取材；注意环境指标，减少对环境的不利影响

2·涵洞：无压，有压，半有压；形式：圆形箱型盖板方式拱形（砼，钢筋砼，砌石）3·倒虹吸：定义：当渠道与河流谷地道路山沟以及与其他渠道相交且高差不大时，为连接渠道而设置压力管道过流叫。组成：进口，管身和出口（斜管式竖井式）断面（矩形和圆形）4·跌水：凡水流自跌口流出后，呈自由抛射状态，最后落于下游消力池内的叫（多级单级）5·陡坡：凡水流自跌口流出后，受陡槽约束而仍沿槽身下泄的叫

第二篇：水工建筑物

第四章拱坝

一、填空题

1.拱坝是一空间壳体结构,其坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的_水平拱圈和一系列竖向__悬臂梁_所组成,坝体结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。

2.拱坝所承受的水平荷载一部分由__拱__的作用传至两岸岩体，另一部分通过__梁_的作用传到坝底基岩，拱坝在外荷载作用下的稳定性主要是依靠__两岸拱端__的反力作用，并不完全依靠坝体重量来维持稳定。这样就可以将拱坝设计得较薄。

3.拱结构是一种_推力结构_，在外荷作用下内力主要为__轴向力_，有利于发挥筑坝材料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度。

4.拱坝坝身不设__永久伸缩缝_，其周边通常是固接于基岩上，因而_温度变化_和__基岩变形_对坝体应力的影响较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。

5.拱坝理想的地形应是左右两岸_对称_，岸坡_平顺_无突变，在平面上向下游 收缩_的峡谷段。

6.坝址处河谷形状特征常用河谷的__宽高比_及_河谷断面形状_两个指标来表示。

7.拱坝的厚薄程度，常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即_厚高比“T／H”来区分。

8.拱坝理想的地质条件是；基岩_均匀、坚固完整、有足够的强度、透水性小和耐风化等。

9.拱坝按拱坝的曲率分__单曲拱坝__、_双曲拱坝_。

10.拱坝按水平拱圈形式分可分为_单心圆拱坝_、多心圆拱坝_、_变曲率拱坝__。

11.静水压力是坝体上的最主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可通过_拱梁分载法_来确定拱系和梁系上的荷载分配。

12.混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行__灌浆封拱_，形成整体。

13.温降时拱圈将缩短并向下游变位，由此产生的弯矩、剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向___相同__，但轴力方向__相反_。

14.当坝体温度高于封拱温度时，称温升，拱圈将伸长并向上游变位，由此产生的弯矩、剪力和位移的方向与库水压力所产生的方向_相反_，但轴力方向则___相同_。

15.拱坝坝身的泄水方式有：__自由跌流式__、__鼻坎挑流式__、_滑雪道式_及坝身泄水孔__等。

16.水流过坝后具有___向心集中__现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷，因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷。

17.拱坝坝基的处理措施有坝基开挖、__固结灌浆___、_接触灌浆__、_防渗帷幕灌浆_、坝基排水、断层破碎带或软弱夹层的处理、高边坡处理等。

18.在防渗帷幕下游侧应设置__排水孔幕_，以减小坝底扬压力。

二、单项选择题

1.下列说法正确的是（A）

A、对于一定的河谷、一定的荷载，当应力条件相同时，拱中心角2φA 愈大（即R愈小），拱圈厚度T愈小，就愈经济。

B、很大的中心角容易满足坝肩稳定的要求。

C、当拱厚T一定，拱中心角愈小，拱端应力条件愈好

D、从经济和应力考虑，采用较小中心角比较有利。

2．在V形和接近V形河谷中，多采用（D）

A、等半径拱坝。B、等中心角拱坝。

C、变半径、变中心角拱坝。D、双曲拱坝。

3．（C）应力分析方法假定坝体由若干层独立工作的水平拱圈叠合而成，每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。

A、有限元法。B、拱梁分载法。

C、纯拱法。D、壳体理论计算方法。

4．（C）泄洪方式，其溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成。

A、自由跌流式。B、鼻坎挑流式。

C、滑雪道式。D、坝身泄水孔式。

三、名词解释

1．拱冠梁

答：位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称为拱冠梁。

2．双曲拱坝

答：双曲拱坝在水平断面和悬臂梁断面都有曲率，拱冠梁断面向下游弯曲，适用于V形河谷或岸坡较缓的U形河谷

3．封拱温度

答：拱坝系分块浇筑，经充分冷却，当坝体温度降至相对稳定值时，进行封拱灌浆，形成整体，在封拱时的坝体温度称作封拱温度。

4．温度荷载

答：拱坝为超静定结构，在上下游水温、气温周期性变化的影响，坝温度将随之变化，并引起坝体的伸缩变形，在坝体内将产生较大的温度应力。

5．拱冠梁法

答：拱冠梁法是一种简化的拱梁分载法，计算时，只取拱冠处的一根悬臂梁为代表与若干层水平拱圈组成计算简图，并按径向位移一致条件，对拱梁进行荷载分配。

6．滑雪道泄洪

答：滑雪道式泄洪是拱坝特有的一种泄洪方式，在溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成，泄槽通常由支墩或其它结构支承，与坝体彼此独立。

7．重力墩

答：重力墩是拱坝的坝端处的人工支座，对形状复杂的河谷断面，通过设重力墩改善支承坝体的河谷断面形状，它承受拱端推力和上游库水压力，靠本身重力和适当的断面来保持墩的抗滑稳定。

四、简答题

1、拱坝对地形和地质条件的要求？

答：拱坝对地形条件的要求是：左右岸对称；岸坡平顺突变；在平面上向下游收缩的峡谷段，坝端下游侧要有足够的岩体支承。

地质条件是：基岩均匀、坚固完整、有足够的强度、透水性小和耐风化等。

2、拱坝的特点有哪些？

答：拱坝的特点：①稳定特点。拱坝的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用为持稳定。对地形、地质条件要求较高，对地基处理要求也高。②结构特点。抗震

性能好，超载能力强，安全度高。能充分发挥混凝土的抗压强度，体积小。③荷载特点。温度荷载和地基变形对坝体应力影响较大。

3、拱坝按曲率和水平拱圈形式各分为哪些类型？

答：按曲率分：单曲拱坝；双曲拱坝

按水平拱圈分：圆弧拱坝；多心拱坝；变曲率拱坝，包括椭圆拱坝、物线拱坝等。

4、拱圈中心角如何确定？

答：从经济和拱圈应力的角度来分析，采用较大中心角比较有利，对于一定的河谷，一定的荷载，当应力条件相同时，最经济的中心角为133°34′，但从坝肩稳定来考虑，过大的中心角将使拱端内弧面切线与岩面等高线的夹角减小，对拱座稳定不利。实际工程中，一般拱顶中心采用90～110°，底拱中心在50～80°之间。

5、为什么左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用？

答：因为V形河谷靠近顶部虽然跨度较大但水压强度小，因而厚度可较薄，在靠近底部水压强度最大，但拱跨短，因而厚度仍可较薄，这样整个坝体都可做得较薄，拱内力主要是轴力，弯矩较小，因此可利用砼的抗压能力大的特性将巨大的水平水压力通过较薄的水平拱圈传给两岸山体。

6、作用于拱坝的荷载主要有哪些？

答：作用于拱坝的荷载主要有：静水压力，动水压力，温度荷载，自重，扬压力，泥沙压力，浪压力，冰压力和地震荷载等。

7、拱坝为什么在稍低于年平均温度时进行封拱？

答：在稍低于年平均温度时封拱，建成后有利于降低坝体拉应力，避免频繁出现温升温降对坝体的应力以及坝肩稳定造成不利影响。

8、简述温度变化对拱坝内力及坝肩稳定的影响。

答：当坝体温度低于封拱温度称温降，拱圈将缩短并向下游变位，由此产生弯矩，剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向相同，对坝体应力不利。当坝体温度高于封拱温度时称温升，将使拱端推力加大，对坝肩稳定不利。

9．拱坝坝肩稳定分析目前常用什么方法？其基本假定是什么？

答：拱坝坝肩稳定分析目前常用的方法是：刚体极限平衡法

其基本假定是：①将滑移体视为刚体，不考虑各部分间的相对位移

②只考虑滑移体上力的平衡，不考虑力矩的平衡

③忽略拱坝的内力重分布的作用，认为作用在岩体上的力系为定值

④达到极限平衡状态时，滑裂面上剪力方向将与滑移的方向平行，指向相反，数值达到极限值。

10．通过坝肩稳定分析，如发现局部或整体稳定性不能满足要求时，可采取哪些工程措施？

答：①加强地基处理，通过挖除某些不利的软弱部位和加强固结灌浆等坝基处理措施来提高基岩抗剪强度。

②加强坝肩岩体的帷幕灌浆及排水措施，减小岩体内的渗透压力；

③将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑裂面。④改进拱圈设计，如采用三心圆拱或抛物线等，使拱推力尽可能转向正交于安坡；

⑤如坝基承载力较差，可采用局部扩大拱端厚度，增设重力墩等措施。

11．拱坝坝身泄流方式有哪几种？各自的优缺点是什么？

答：自由跌流式：单宽泄量小，落水点距坝趾较近

鼻坎挑流式：落水点距坝趾较远，泄流量大，但结构复杂，施工困难。滑雪道式：落水点距坝趾较远，落差大，挑距远，泄量大，拱坝较薄。结构复杂，施工困难

坝身泄水孔式：压力流，流速大，挑距远，结构复杂，施工困难。

12．拱坝坝体为什么分缝？有几种类型？接缝如何进行处理？

答：拱坝坝体不设永久性横缝，为便于施工期间混凝土散热和降低收缩应力，防止混凝土产生裂缝，需分段浇筑，各段之间应设收缩缝，收缩缝有横缝、纵缝。接缝应预埋灌浆系统。

第三篇：2013水工建筑物资料总结

2013水工建筑物资料总结

第一章：绪论

一、水工建筑物：为了满足防洪要求，获得灌溉、发电、供水等方面的效益，需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物，而不同类型的水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。

二、水工建筑为按其作用可分为以下几类：（1）挡水建筑物。（2）泄水建筑物。（3）输水建筑物。（4）取（进）水建筑物。（5）整治建筑物。（6）专门建筑物。

三、水利工程的特点：水利工程与一般土建工程相比，除了工程量大、投资多、工期长之外，还具有以下几个方面的特点：

1、工程条件复杂

2、受自然条件制约，施工难度大

3、效益大，对环境影响也大

4、失事后果严重。

第二章：水工建筑物设计综述

一、现代水利工程具有以下特点：

1、受自然条件制约，工作条件复杂多变；

2、施工难度大，对环境和自然的影响也大；

3、社会、经济效益高，与经济系统联系密切；

4、工程失事的后果严重等。

二、水利工程工作任务有：（1）勘测；（2）规划；（3）工程设计；（4）工程施工；（5）工程管理；（6）科技开发。

三、水利工程设计自身的特点：（1）个性突出；（2）工程规模大，风险也大；（3）重视规程、规范的指导；（4）在施工过程中不可能以避让的方式摆脱外界的影响。

四、水利水电工程为什么要分等，水工建筑物为什么要分级：答：

1、不同规模的水利工程，在国民经济中的重要程度不一样。

2、工程失事厚度影响不一样，水利工程工作失常，会直接影响经济收益。而工程失事，将给社会带来巨大的财产损失和人为的灾害。

3、不同的设计标准对于不同的建筑可使投资更省。

4、能避免不必要的浪费和提高施工过程的安全性。

五、对设计方案的基本要求是：实用、经济、安全。

第三章：岩基上的重力坝

一、重力坝的工作原理：重力坝在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。

二、重力坝的基本剖面呈三角形。

三、重力坝的特点：（1）结构作用明确，设计方法简便，安全可靠。（2）对地形、地质条件适应性强。（3）枢纽泄洪问题容易解决。（4）便于施工导流。（5）施工方便。

四、重力坝承受的荷载及作用主要有：自重；静水压力；扬压力；动水压力；波浪压力；泥沙压力；冰压力；土压力；温度作用；风作用；地震作用等。

五、扬压力包括：上浮力及渗流压力。

六、波浪压力与波浪要素和坝前水深等有关。波浪三要素：波高、波长和雍高。

七、荷载组合可分为：基本组合与特殊组合。详见P43。

八、重力坝抗滑稳定分析的目的：核算坝体沿坝基面或坝基内部缓倾角软弱结构面抗滑稳定的安全度。

九、P44抗剪强度公式 ：抗剪断公式：

十、双斜面深层抗滑稳定三种不同的计算方法：剩余推力法、被动抗力法、安全系数法。

十一、岸坡坝段的抗滑稳定分析、P50图3-15及三个公式

十二、提高坝体抗滑稳定性的工程措施：（1）利用水重。（2）采用有利的开挖轮廓线。（3）设置齿墙。（4）抽水措施。（5）加固地基。（6）横缝灌浆。（7）预计应力措施。

十三、重力坝的压力分析：材料力学法是最常采用的方法。---材料力学法的基本假定：（1）坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。（2）视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体压力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。

（3）假定坝体水平截面上的正压力σy按直线分布，不考虑廊道等对坝体压力的影响。

十四、水平截面上的正压力的三个公式：P54及图3-20

十五、重力坝的基本剖面是指：坝体在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力三项主要荷载的作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。

十六、重力坝根据经验：上游坝坡坡率：n=0-0.2 下游坝坡坡率m=0.6-0.8，坝底约为坝高的0.7-0.9倍。坝顶宽度一般取坝高的8%-10%，且不小于2米。坝顶高程应高于校核洪水位坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程。

十七、重力坝的极限状态：承载能力极限状态，正常使用极限状态。

十八：空化：在自然条件下，水体中含有许多很小的气核，当过坝水流中某点的压强降至饱和蒸汽压强时，气核迅速膨胀为小空泡，这种现象称为空化。空蚀：若空泡溃灭发生在靠近过水坝面，局部冲击力大于材料的内聚力时，可使坝面遭到破坏，这种现象称为空蚀。

十九、溢流面体形设计、1、顶部曲线段

2、反弧段

3、中间直线段

4、剖面设计

二十、常见的消能工型式有：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：宽尾墩。台阶式溢流坝面。T型墩。

二十二、坝身泄水孔：有压泄水孔；无压泄水孔。

二十三、平压管的作用：为了减小检修闸门的启门力，应当在检修闸门和工作闸门之间设置于水库连通的平压管。通气孔的作用：当工作闸门布置在进口，提闸泄水时，门后的空气被水流带走，形成负压，因此在工作闸门后需要设置通气孔。

二十四：固结灌浆的目的：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。帷幕灌浆的目的：降低坝底渗流能力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量。二十五：横缝的作用：减小温度压力，适应地基不均匀变形和满足施工要求（如混凝土浇筑能力及温度控制等）。纵缝的作用：为了适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度应力。

二十六：碾压混凝土重力坝：用碾压混凝土筑坝是将土石坝施工中的碾压技术应用于混凝土坝，采用自卸汽车或皮带输送机将干硬性混凝土运到仓面，以推土机平仓，振动碾压实的筑坝新方法。

第四篇：水工建筑物知识点总结

第一章 绪论

1.水利枢纽与水工建筑物的基本概念

为满足防洪要求，获得灌溉、发电、供水等方面的效益，需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物，用来控制和分配水流，这些建筑物统称为水工建筑物，而不同类型的水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。

第二章 水工建筑物设计综述

1.水工建筑物的分类和水工建筑物的分级

水工建筑物按承担任务分：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取水建筑物、整治建筑物（导流堤、护岸、护底等）、专门建筑物（水闸、船闸、升船机等）

将水利水电工程根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。水利水电工程的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物，根据其所属工程等别及在工程中的作用和重要性划分为五级和三级。2.水利工程的特点

（1）工作条件复杂（2）受自然条件制约，施工难度大（3）效益大，对环境影响也大（4）失事后果严重（5）个别性强

3.作用效应组合、作用效应分析方法 作用：指外界环境对水工建筑物的影响。

主要作用有：重力、水作用、渗透水作用、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度作用、土及泥沙作用、地震作用等 作用效应：建筑物对外界作用的响应。如：应力、变形、振动等

荷载：在进行结构分析时，如果一开始即可用一个明确的外力来代表外界环境的影响，则此作用称为荷载，也叫直接荷载。直接荷载如：自重、水荷载

间接荷载：在进行结构分析时，无法用一个明确的外力来表示，其作用及产生的作用效应只能在结构分析中同步求出。

建筑物的作用效应分析方法：○1数学模型：物理模型（模型试验）○2经验类比○3解析法、差分法、有限元 第一类正常运用情况下的基本组合、第二类为施工检修组合、第三类为非常情况下的特殊组合作用效应组合 4.水工建筑物安全储备的表达方法、设计准则

安全储备：1.单一安全系数法；2.分项系数极限状态设计法

极限状态：当整个结构(包括地基)或结构的一部分超过某一特定状态，结构就不能满足设计规定的某种功能要求时，称此种特定状态为该功能的极限状态。5.极限状态设计的内容、表达方式

极限状态设计包含：1.承载能力极限状态；2.正常使用极限状态

承载能力极限状态：刚体失去平衡；超过材料强度；塑性变形过大；土石结构或地基、围岩产生渗透失稳等。正常使用极限状态：结构或构件影响正常使用或达耐久性的极限值。如：影响结构正常使用或外观变形、对人员或设备仪表有不良影响的振动等。6.基本烈度、设计烈度

基本烈度：指该地区在今后50年内可能遭遇的较大地震，其超越概率在10％。抗震设计时，一般取基本烈度作为设计烈度 抗震设计内容：抗震计算和工程抗震措施 7.地震作用效应的分析方法

地震作用效应是一种典型的动态作用，其分析方法需根据工程的抗震设防等级来选定。8.结构可靠度、可靠度指标

可靠度：结构在给定的条件下，在基准期内完成预定功能的概率，或称可靠概率。可靠度指标：见书P21 9.在水工设计中，对不同级别的建筑物有不同要求：

○1设计基准期○2抗击灾害能力○3安全性○4运行可靠性○5建筑材料 10.水工建筑物抗震设计的基本要求

能抗御设计烈度的地震，如有轻微损坏，经一般处理仍可正常使用。11．地震作用效果

地震作用是典型的动态作用，在地基随机性运动的影响下，可能使岩基断层活化发生错动、砂土地层液化、库水对坝体产生动水压力、建筑物振动开裂或倾倒、填土对挡土建筑物产生动土压力、水库库岸崩塌、土石坝坝坡滑动或沉降裂缝等反应，及地震作用效果

第三章 岩基上的重力坝

1.重力坝的工作原理与特点

○1依靠坝体自重，满足稳定和强度要求。（重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压力来抵消水压力所引起的拉应力，以满足强度要求）

○2横缝：为适应地基变形、温度变化和混凝土的浇筑能力，沿坝轴线方向用横缝将坝体分成若干个独立工作的坝段。○3坝内设排水管：在靠近坝体上游面

○4坝基设防渗帷幕及排水孔：靠近坝踵的地基内设防渗帷幕，帷幕后设排水孔 缺点：

（1）坝体剖面尺寸大，材料用量多（2）坝体应力低，材料强度得不到充分发挥（3）坝体与地基接触面积大，相应坝底扬压力大，对稳定不利（4）坝体体积大，由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩，将产生不利的温度应力和收缩应力，因此在浇注混凝土时，需要有较严格的温度控制措施 优点：

（1）结构作用明确，设计方法简便，安全可靠（2）对地形、地质条件适应性强（3）枢纽泄洪问题易解决（4）便于施工导流（5）施工方便 2.重力坝的荷载及其组合

荷载：自重、静水压力 扬压力 动水压力、波浪压力、泥沙压力、土压力、冰压力、温度作用、地震作用等。扬压力：包括上浮力及渗流压力。上浮力是坝体下游水深产生的浮托力；渗流压力是在上、下游水位差作用下，水流通过基岩节理、裂隙而产生的向上的静水压力。

动水压力：当水流流经曲面，由于流向改变，在该处产生动水压力。

波浪作用使重力坝承受波浪压力，而波浪压力与波浪要素和坝前水深等有关系。

冰压力分静冰压力和动冰压力。当温度升高时，冰层膨胀，对建筑物产生的压力称为静冰压力。结构由于温度变化而产生的压力、变形、位移等称为温度作用效应。荷载按性质分：基本荷载和特殊荷载

荷载组合可分为基本荷载组合与特殊荷载组合。基本荷载组合属设计或正常情况，由同时出现的基本荷载组成。特殊荷载组合属于校核情况或非常情况，由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。3.重力坝抗滑稳定分析的内容 沿坝基面的抗滑稳定分析：

采用抗强度公式：将坝体与基岩看成是一个接触面，而不是胶结面。采用抗剪断公式：认为坝体混凝土与岩基接触良好。深层抗滑稳定分析：

单斜面深层抗滑稳定计算：地基内只有一个软弱面，计算中将软弱面以上的坝体和地基视作刚体。

双斜面深层抗滑稳定计算:在作深层抗滑稳定分析时，应验算几个可能的滑动通道，从中找出最不利的滑动面组合，进而计算其抗滑稳定安全系数 常用的计算方法： 4.抗滑稳定分析方法

刚体极限平衡法（常用）、采用有限元法和地质力学模型试验加以复核 5.双斜面深层抗滑稳定分析方法 剩余推力法、被动抗力法、等安全系数法 6.提高抗滑稳定性的工程措施

（1）利用水重：当坝底基面与基岩间的抗剪强度参数较小时，常将坝的上游面略向上游倾斜。

（2）采用有利的开挖轮廓线：最好利用岩面的自然坡度使坝基面倾向上游；有意将坝踵高程降低，使坝基面倾向上游。

（3）设置齿墙：当基岩内有倾向下游的软弱面时，可在坝踵部位设置齿墙，切断较浅的软弱面。

（4）抽水措施：当下游水位较高，坝体承受浮托力较大时，可考虑在坝基面设排水系统，定时抽水以减小坝底浮托力。

（5）加固地基：帷幕灌浆、固结灌浆以及软弱夹层的处理。

（6）横缝灌浆：将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆，以增强坝的整体性和稳定性。（7）预加应力措施：在靠近坝体上游面，采用深孔锚固高强度钢索，并施加预应力。7.重力坝应力分析的材料力学法的基本假定

○1坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。②视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。③假定坝体水平截面上的正应力δy按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。

8.重力坝的上游坝面坡度为什么不能太大？ 剪应力τu=(pu-δyu)n

9.重力坝应力控制标准（强度指标）

采用材料力学法分析时，规范规定的强度指标：

（a)正常使用极限状态：①短期及长期组合，坝踵(计入扬压力)不出现拉应力；②长期组合，坝体上游面(计入扬压力)垂直应力不出现拉应力；③短期组合，下游坝面垂直拉应力不大于0.1MPa。（b)承载能力极限状态：

基本组合和偶然组合，坝趾及选定截面下游端点的抗压强度承载能力极限状态 10.影响坝体应力的各种因素。

（1）地基变形模量（2）坝体混凝土分区（3）纵缝（4）分期施工(5)温度变化及施工过程 11.纵缝对坝体应力的影响。

（1）上游面铅直时，纵缝对应力分布没有影响（2）上游面为正坡时，坝踵合成铅直正应力减小，甚至产生拉应力（3）上游为倒坡时，坝踵铅直压力增大，对坝体强度有利 12.重力坝的温度裂缝的类型及防止措施

施工期的温度应力包括：地基约束引起的应力和内外温差引起的应力。裂缝多是由温度应力引起的，裂缝可分为：贯穿性裂缝和表面裂缝

防止措施：合理分缝、分块、提高混凝土质量、温度控制

温控措施：（1）降低混凝土的浇注温度：骨料预冷、加冰屑拌和、埋石、减少水泥用量（2）减少水泥水化热温升：冷却水管、减少浇注层厚度利用仓面散热（3）加强对混凝土表面养护和保护 13.重力坝的应力分析。重点掌握材料力学方法。应力分析的过程：

首先进行荷载计算及荷载组合，然后选择合适的方法进行应力计算最后检验大坝各部位的应力是否满足强度要求 分析方法：理论计算（材料力学法、悬臂梁与水平梁的分载法、有限元计算）、模型试验 14.重力坝的基本剖面与实用(设计)剖面

基本剖面：在自重、静水压力、扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。实用剖面：（1）上游坝面铅直，适合用于混凝土与岩基接触面的f、c值较大或坝体内有泄水洞或引水管道、进口控制设备的情况（2）上游坝面上部垂直，下部倾斜，既便于布置进口设备，又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定（3）上游坝面略向上游倾斜，适用于混凝土与基岩接触面间的f、c值较低的情况 15.溢流重力坝的孔口形式及其特点 孔口形式：开敞溢流式和大孔口溢流式两种 17.溢流重力坝的孔口设计

孔口尺寸：下泄流量Q、单宽流量q、孔口宽度b、孔口数n、溢流长度L、堰顶高程 考虑的因素：泄洪要求、闸门和启闭机械、枢纽布置、下游水流条件 18.泄水重力坝设计中有关高速水流的几个问题

（1）空化与空蚀：水流在曲面上进行，由于离心作用，或水流受不平整表面的影响，在贴近边界处可能产生负压，当水体中的压强减小至饱和蒸汽压强时，便产生空化。当空化水流运动到压力较高处，由于气泡的溃灭，伴随有声响和巨大的冲击作用。当这种作用力超过结构表面材料颗粒的内聚力时，便产生剥离状的破坏，这种破坏现象称为空蚀

（2）掺气：由溢流坝下泄的水流，当流速超过7-8m/s时，空气从自由表面进入水体，产生掺气。

（3）水流脉动：泄水建筑物中的水流属于高度紊动的水流，其基本特征是流速和压力随时间不断变化。水流对泄水建筑物主要是动水压力。

（4）冲击波：在高速水流边界变化处，如断面扩大、收缩、转弯处，将产生冲击波。19.溢流面体形设计、设计定型水头

溢流面组成：顶部曲线段、中间直线段和反弧段 顶部曲线段：关键部位：克－奥曲线、WES曲线。

反弧段：目的：使从堰面下泄的水流能够平顺转向。反弧半径R应结合下游效能设施来确定。中间直线段：与坝顶曲线和下部反弧段相切、坡度与非溢流坝段相同。

剖面设计：要求与非溢流坝基本剖面适应。20.基本消能形式有哪几种？底流消能和挑流消能各有何特点？设计的关键是什么？ 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处的挑流鼻坎，将下泄急流抛向空中，然后落入离建筑物较远的河床与下游水相衔接的消能方式。适用于：基岩比较坚固的高、中水头泄水建筑物。(2)底流消能：通过水跃将急流转变为缓流。

底流消能的关键：设计时，要注意能产生一定淹没度的水跃。

适用于中、低坝，且下游水位稳定，尾水较深。21.有压泄水孔与无压泄水孔设计上有何不同？

有压泄水孔：工作闸门布置在出口，门后为大气，可以部分开启；出口高程低，利用的水头大，断面尺少较小。缺点足闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体应力和防渗都不利，常需钢板衬砌。为此，常在进口处设置事故检修闸门，平时用来挡水。

无压泄水孔：工作闸门布置在进口。为了形成无压水流，需在闸门后将断面项部升高。闸门可以部分开用，闸门关闭后孔道内无水，明流段可不用钢饭衬砌，加工简便，干扰少，有利于加快施工进度；缺点是断四尺寸较大，对坝体削弱大。

平压管：设在检修闸门和工作闸门之间。减小检修闸门的启门力。通气孔设在：工作闸门之后。起补气和排气作用。22.坝对地基有何要求？ 处理后的地基应达到的要求：

○1具有足够的强度，以承受坝体的压力。

○2具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷。○3具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定，控制渗流量。

○4具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。23.基础处理的任务是什么？

○1防渗 ○2提高基岩的强度和整体性。24.灌浆的目的是什么？范围？

目的：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。

25.帷幕灌浆的目的是什么？帷幕深度、厚度、灌浆压力如何确定？

目的：降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌；减少坝基和绕坝渗漏量，使其在允许范围内。帷幕位置：帷幕中心线离上游面距离约0.1倍底宽 帷幕灌浆范围：河床至两岸，帷幕应连续

帷幕深度：应根据作用水头和基岩的地质情况确定，地基内透水层厚度不大时，帷幕可伸入相对隔水层3~5m；河床至两岸，帷幕应连续。当透水层埋藏较深或分布无规律时，通常取(0.3~0.7)倍水头。26.排水的目的是什么？如何布置？

坝基排水目的：充分降低坝基渗透压力并排除渗水。布置：主排水幕(帷幕后)主排水幕＋纵横向廊道组成的副排水系统

27.为什么要对断层、破碎带进行处理？应如何处理？

断层破碎带强度低，压缩变形大，易于使坝基产生不均匀沉降，引起不利的应力分布，导致坝体开裂；软弱夹层的厚度较薄，遇水易软化或泥化，使抗剪强度降低，不利于坝体的抗滑稳定，特别是连续、倾角小于30度的软弱夹层，更为不利。断层破碎带：

○1规模大，影响范围广，且对基础强度和压缩变形有较大影响时——进行专门的处理设计 ○2规模不大，但对基础强度和压缩变形有一定影响时——混凝土塞加固 缓倾角软弱结构面：根据埋深不同，分别采用：

○1混凝土置换、混凝土深齿墙、混凝土塞——提高抗剪能力

○2抗滑桩、预应力锚索、化学灌浆等——保证抗滑稳定、断层破碎带（倾角较陡）28.横缝纵缝的作用、分类及处理方法。

横缝垂直于坝轴线，将坝体分成若干独立的坝段，横缝的划分主要取决于地基特征、河谷地形、温度变化、结构布置和浇注能力等。起作用是：减小温度应力，适应地基不均匀变形和施工要求 类型：永久性横缝：伸缩缝或沉降缝，大小1~2cm。临时性横缝：坝段与基岩面的连接

处理方法：临时性横缝：缝面设键槽和灌浆系统灌浆 永久性横缝：缝面为竖直平面，不灌浆。29.纵缝

为了适应混凝土的浇注能力和减小施工期的温度应力，常在平行坝轴线方向设纵缝，将一个坝段分成几个坝块，待其温度接近稳定后再进行接缝灌浆。

纵缝按其布置型式可分为：铅直纵缝、斜缝、错缝。30.重力坝哪些部位需设置止水设施？

止水位置：横缝上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下、坝内廊道和孔洞穿过分缝处的四周等部位 31.碾压混凝土重力坝与常态重力坝相比，设计上有什么不同？ 碾压重力坝：材料：无坍落度的干硬性混凝土

混凝土分区：“金包银”(RCD)－观音阁；全碾压式(RCC)坝体防渗：常态混凝土防渗；沥青砂浆防渗层 坝体分缝：不设纵缝，横缝可减少 温度控制：适当减少 32.宽缝重力坝的特点。

工作特点：坝基渗水通过宽缝排出，渗透压力明显降低；作用面积小，扬压力小。33.空腹重力坝的特点。

特点：空腔下部不设底板，减少了坝底面上的扬压力。34.支墩坝

支墩坝是由一系列支墩和挡水面板组成，支墩沿坝轴线排列，前面设挡面板。支墩按照结构分：大头坝、连拱坝、平板坝。

35.当今世界的碾压混凝土重力坝日本宫濑坝。

第四章 拱坝

1.拱坝的工作特点

（1）稳定特点：主要依靠两岸拱端的反力作用。

（2）结构特点：拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高，当外荷载增大或坝的某一部位发生局部开裂时，坝体的拱和梁作用将会自行调整。

（3）荷载特点：拱坝坝身不设永久伸缩缝，温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著。2.拱坝的结构受力特点

拱坝是一种推力结构——拱坝结构上的根本特点

坝体承受的荷载○1一部分通过拱作用——两岸岩体，○2一部分通过梁作用——坝底基岩 坝体稳定，主要依靠两岸拱端的反作用，而不只是靠坝体重量来维持 坝体内力分布以压应力为主，压力分布较均匀，有利于发挥材料强度。3.拱坝坝址对地形地质的要求有哪些？

地形要求：左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上是向下游收缩的狭窄河谷段。（理想的）地质要求：两岸的基岩必须能承受由拱端传来的推力，要在任何情况下保持稳定。

河谷的形状特征用坝顶高程处的河谷宽度L与最大坝高H的比值，即宽高比L/H 表示——作为修建拱坝的一项指标。L/H 小拱作用大，坝体可薄。

拱坝的厚薄程度常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即厚高比T/H来区分。4.拱坝类型

（1）按建筑材料和施工方法分：常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝、砌石拱坝（2）按拱圈线形分类：单心圆、双心圆、三心圆、抛物线、对数螺旋线、椭圆拱坝等（3）按坝面曲率分：只有水平向曲率，单曲拱坝；水平竖直都有，双曲拱坝 5.拱坝中心角对坝体应力影响

对于一定宽度的河谷，拱中心角越大，拱圈厚度越小，材料强度越能充分得到利用，因而适当加大中心角是有利的。然而加大中心角会使拱圈的弧长增加，在一定程度上抵消了减薄拱圈厚度所节省的工程量，使拱圈体积最小的中心角133.57度。

由于拱坝的最大应力常在坝高1/3~1/2处，所以有的工程在坝的中下部采用较大的中心角，由此而向上向下中心角都减小。

6.拱圈中心角对坝肩稳定有何影响？

中心角2δA较大时会直接影响到坝肩的稳定，2δA较大时对坝肩稳定不利 7.拱坝封拱、温降对坝体应力及稳定的影响

拱坝封拱：横缝（径向）、纵缝，蓄水前需灌浆封填(封拱)，使坝连成整体。

封拱温度：坝体处于温升状态时：坝体受力(M、Q)与水压力作用刚好相反，有利于降低坝内应力，轴力N方向相同，对坝端的推力加大，不利稳定。故封拱温度通常选得较低。一般选在年平均气温或略低时，进行封拱。8.拱坝布置的原则

原则：在满足稳定和建筑物运用要求下，通过调整拱坝外形尺寸，使坝体材料强度得到充分发挥，控制拉应力在允许范围内，而坝体工程量最省。

9.合理的拱圈形式应当是什么样的？

最合理的拱圈形式应当是：变曲率、变厚度、扁平的 ○1其压力线接近拱轴线，使截面压应力分布趋于均匀；

○2传到两岸岩体上的合力方向与岩体的交角较大，以利坝肩稳定。抛物线拱的优点：曲率变化连续、压应力分布均匀、利于坝肩岩体稳定 10.拱坝主要作用荷载有哪些？

自重、静水压力、扬压力、动水压力、泥沙压力、冰压力、浪压力、温度荷载及地震荷载 11.温度荷载对拱坝的影响

当坝体温度低于封拱温度时，坝轴线收缩，使坝体向下游变位，由此产生的弯矩和剪力的方向与水压力产生的相同，但轴力方向相反；当坝体温度高于封拱温度时，坝轴线伸长，使坝体向上游变位，由此产生的弯矩和剪力方向与水压力产生的相反，但与轴力方向相同。因此，温降对坝体应力不利；温升使拱端推力加大，对坝肩稳定不利。在拱坝分析中，温度荷载分为：均匀温差（主要部分），等效线性温差，非线性温差 12.应力分析方法、应力指标

（1）纯拱法：假定坝体由若干层独立的水平拱圈叠合而成，每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。由于纯拱法没有反应拱圈之间的相互作用，假定荷载全部由水平拱承担，不符合拱坝的实际受力状况，因而求出的应力一般偏大。（2）拱梁分载法：将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构，坝体承受的荷载一部分由拱系承担，一部分由梁系承担，拱和梁的荷载分配由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来确定。（3)有限元法：将拱坝视为空间壳体或三维连续体，根据坝体体形，选择不同的单元模型。（4）壳体理论计算方法（5）结构模型试验

（6）拱冠梁法：是按中央悬臂梁与若干层水平拱在其相交点变位一致的原则分配荷载的拱坝应力分析方法。是一种简化了的拱梁分载法

应力指标：容许压应力、容许拉应力

13.坝肩岩体稳定的分析方法有哪几种？刚体极限平衡法的基本假定是什么？

拱坝失稳形式：坝肩岩体（拱座）失稳；沿建基面及附近软弱面的上滑失稳，最常见的失稳方式是坝肩岩体在拱端推力作用下发生的滑动失稳。

稳定分析方法计算分析法:刚体极限平衡法○2有限元法：地质力学模型试验 刚体极限平衡法基本假定：

○1.将滑移体视为刚体,不考虑期间的相对位移○2.只考虑滑移体上力的平衡，不考虑力矩平衡○3.忽略拱坝的内力重分布作用○4.达极限平衡状态时，滑裂面上的剪力达极限 14.拱坝的坝身泄水方式及消能方式

坝身泄水方式：（1）自由跌流式（2）鼻坎挑流式（3）滑雪道式—拱坝特有的一种泄洪方式（4）坝身泄水孔式 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.拱坝的横缝为永久缝吗？如何处理？

在一定条件下，可将横缝的一部分保持为永久性的明缝。16.垫座、重力墩与周边缝

对于地形不规则的河谷或局部有深槽时，可在基岩与坝体之间设置垫座，在垫座与坝体间形成周边缝。周边缝一般可做成二次曲线或卵形曲线，使垫座以上坝体尽量对称。重力墩是拱坝坝端的人工支座。17.在拱坝建基面原则

在拱坝建设中，确定建基面时多以岩体风化标准为依据，一般是：高坝应开挖至新鲜或微风化的基岩；中坝应尽量开挖至微风化或弱风化中下部的岩体。

18.拱坝结构形式有哪两种？分别适合什么样的河谷形状？

V形河谷，可选双曲拱坝（在水平面及铅直面上均有曲率，各层拱圈的中心角和半径是变化的）U形河谷，可选单曲拱坝（其上游面铅直，下游面是斜线或折线，仅在水平面上呈曲线形）

第五章 土石坝

1、土石坝

指由土石料等当地散粒体材料填筑而成的坝。

特点：（1）就地取材，节省三材；（2）适应各种地形、地质和气候条件；（3）适应机械化施工；（4）各种理论、试验、技术的发展对土石坝的建设和推广有促进作用。

2、土石坝设计基本要求

（1）具有足够的断面以保持坝的稳定；（2）设置良好的防渗和排水设施以控制渗流；（3）因地制宜选择坝体筑坝

材料和坝体的结构形式；（4）坝基足够稳定；（5）有足够的泄洪能力和安全超高；（6）采用适当的构造措施，使坝运用可靠耐久。

3、土石坝类型

按施工方法：碾压式土石坝、填填式土石坝、水中填土坝、定向爆破土石坝

碾压式土石坝按材料种类和在坝身内的配置：均质坝、土质防渗体分区坝（又分：心墙坝、斜心墙坝、斜墙坝）、非土质防渗体坝。

4、坝坡坡率的选择遵循规律

（1）上游坝坡应比下游坡为缓（2）斜墙坝的上游坝坡一般较心墙坝为缓。而厚心墙坝的下游坝坡，一般较斜墙坝为缓（3）粘性土料做成的坝坡，常沿高度分成数段，每段10~30m砂石和堆石的稳定坝坡为一平面，可采用均一坡率。（4）由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝，适当放缓下游坝坡。（5）当坝基或坝体土料沿坝轴线分布不一致时，应分段采用不同坡率。

5、渗流分析的内容

（1）确定坝体内侵润线及其下游逸出点位置，绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图；（2）确定渗流的主要参数——渗流流速与比降（3）确定渗流量。

6、渗流分析的方法

（1）水力学方法（2）流网法：流网法是一种图解法。根据等势线和流线互相正交，每一个网格的长宽比保持为常数的特性绘制流网（3）有限元法

7、土石坝渗流变形

（1）管涌：指在渗流作用下，土中的细颗粒由骨架孔隙通道中被带走而流失的现象。

（2）流土：指在向上渗流作用下，表层局部土体被顶起或是粗细颗粒群发生浮动而流失的现象。

（3）接触冲刷：指渗流沿着渗透系数不同的两种土层接触面上或是建筑物与地基接触面上流动时，将细颗粒沿接触面带走的现象。

（4）接触流土：指在渗流系数相差悬殊的两种土层交界面上，由于渗流垂直于层面流动，将渗流系数较大土层中的细颗粒带入渗流系数较大土层中的现象。

注意：前两种主要出现在单一土层中，后两种多出现在多种土层中。粘性土的渗流变形主要是流土。

8、土石坝稳定分析

理论：摩尔-库伦理论：认为最大剪应力是导致材料破坏的控制因素，破坏面上的抗剪强度和极限剪应力是法向应力的函数。

计算土的抗剪强度的两种方法：总应力法、有效应力法。有效应力等于总应力与孔隙压力之差。

9、计算工况：施工期（包括竣工时）、稳定渗流期、水库水位降落期、地震作用时。

10、稳定分析方法

（1）简单条分法——瑞典圆弧法：该法不满足每一土条力的平衡条件，使计算出的安全系数偏低。（2）简化的毕肖普法：毕肖普法的局限性是只适用于圆弧滑动面的情况。

（3）滑楔法：滑楔法只满足力的平衡条件，不满足力矩平衡条件，计算结果准确性不足。β选择不当易出误差。（4）满足所有力和力矩平衡的方法。

11、固结与沉降

固结：土石坝和地基在施工和蓄水过程中，在荷载作用下土体不断得到压密，孔隙变小，孔隙水在压力作用下产生不稳定渗流。

12、非线性弹性E-B模型

邓肯-张提出一种双曲线型非线性弹性模型，以土的切线模量E和体积模量B作为计算参数。邓肯-张模型共有8个参数，这些参数通过三轴排水压缩试验测定；采用总应力分析时，通过三轴不排水压缩试验测定。模型以E、B为参量表示应力-应变关系，故称为E-B模型。

邓肯-张模型于此的一些土坝的变形与实测结果比较接近。但该模型不能描述土的塑性变形特性，不能反映土体接近破坏时、破坏发生时和破坏后的特性，不能考虑中间主应力的影响，也不考虑土的剪胀性

13、拱效应

由于心墙和坝壳土料变形性质的不同，在坝体内产生“拱”效应，使心墙部位显著卸载，而在过渡区内形成应力集中。拱效应可使心墙中的竖向应力较γs·h（γs为填土容重，h为填土深度）减小很多。

14、水力劈裂

坝的下游坡出现集中漏水，但漏水不是在水库满蓄后立即发生，而是延迟几个小时 几天后突然发生。说明，在一定条件下，水库水压力可使已存在的闭合裂缝张开或是产生新的裂缝，故称为水力劈裂。可能发生水力劈裂的情况：总应力小于或等于水压力，土料的变形和透水性不均一。

15、填筑标准

填筑标准设计控制指标：压实度、最优含水率（指在一定的压实功能条件下达到最佳压实效果时 含水率）。粘性土的填筑标准以压实度和最优含水率作为设计控制标准，无粘性土压实标准按相对密度确定。

16、坝壳料

主要用来保持坝体稳定，应具有比较高的强度。

17、防渗体

（1）土质防渗体：防渗体：指该部位土体比坝壳其他部位更不透水，它的作用是控制坝体内侵润线的位置，并保持渗流稳定。

（2）沥青混凝土防渗体：有较好的塑像和柔性，防渗和适应变形能力好，产生裂缝时，有一定自行愈合的功能，且受气候影响小。

18、坝顶与护坡

（1）坝顶：坝顶护面采用密实的砂砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料以适应坝的变形，并对防渗体起保护作用，防止干裂和雨水冲蚀。坝顶选用耐冲材料，坝顶上游侧宜设防浪墙。

（2）护坡：上游护坡的常用型式为：干砌石、浆砌石、堆石或水泥土。下游护坡采用干砌石、碎石、砾石或草皮护坡。还应设坝面排水系统来避免雨水漫流冲刷坝坡坡面。严寒地区还应设防冻垫层。

19、坝体排水

排水作用：控制和引导渗流，降低侵润线，加速孔隙水压力消散，以增强坝的稳定，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。棱体排水 贴坡排水 坝内排水 20、反滤层及过渡层

反滤层：滤土排水，保护渗流出口，防止坝体和坝基发生管涌、流土等渗流变形破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。过滤层主要对其两侧土料的变形起协调作用，反滤层可起过渡作用，而过渡层却不一定满足反滤层的要求。设计要求：（1）有足够小的孔隙防止被保护土层发生管涌等有害渗流变形

（2）有足够大孔隙保证透水性大于被保护层来顺畅排出渗透水流。

21、土石坝裂缝类型和成因

（1）纵向裂缝：走向大体与坝轴线平行，多数发生在坝顶和坝坡中部。易形成：土质斜墙坝坝 材料如压实不足，沉降变形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墙断裂，形成纵向裂缝；高压缩性地基上也易形成坝坡面和坝内部的纵向裂缝

（2）横向裂缝：走向与坝轴线近乎垂直，多发生在两岸坝肩附近。岸坡较陡峻或岸坡地形突变时，都易发生（3）内部裂缝：主要有坝基和坝体不均匀沉降引起。

22、岩基处理

防渗处理方法：接触面做好表面处理，采用水泥或化学材料灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙，或加宽心墙、加设防渗铺盖等措施，以增长渗径，或将断层与坝的防渗体分隔开，防止接触冲刷。岩基稳定性较强时需做帷幕灌浆。

23、砂砾石坝基处理

在砂砾石地基上建坝的主要问题是进行渗流控制，解决的主要方法是做好防渗和排水。

（1）粘性土截水槽：当坝基砂砾石层不太厚时采用。（2）混凝土防渗墙：深厚砂砾石地基采用（3）灌浆帷幕：砂砾石坝基的灌浆采用水泥、粘土和膨润土等粒状材料（4）防渗铺盖：作用：延长渗径，从而使坝基渗漏损失和渗流比降减小至容许范围内。（5）下游排水减压设施

24、裂缝的防治措施

（1）改善坝体结构或平面布置（2）采用实用的施工措施和运行方式（3）重视坝基处理（4）适当选择坝石土料

25、连接

（1）坝体与坝基及岸坡的连接（2）坝体与混凝土建筑物的连接

26、液化

剪应力循环作用的次数达到 一定数值后，有效应力趋于0，全部应力由土骨架转移到水，土的抗剪强度和抵抗变形的能力几乎完全丧失，而且变形的增长具有突发性质，土转化为液化状态。

27、堆石坝

主要组成：①堆石体（垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区）；②钢筋混凝土面板及其与河床和岸坡相连接的趾板构成的防渗系统。

28、土质心墙堆石坝

优点：可利用大型振动碾压实堆石，使坝体达到较高的紧密度，以减小工程量；可利用土质心墙的柔性适应坝体变形，保障防渗体的安全。

29、堆石坝的特点

（1）结构特点：密度大，抗剪强度高，坝坡较陡，抗震性能较好（2）运行维护特点：沉降量最小易于检修、维护（3）施工特点：堆石体可分区，充分利用修建泄水建筑物开挖的石料，降低了工程造价，简化了施工导流和度汛

工程设施，加快施工进度。30、混凝土面板坝的特点

工程量小，施工方便，拦洪度汛简单

第六章 水闸

1、水闸类型，工作特点？

水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物。作用：

1、闭闸：拦洪、挡潮、抬高水位以满足上游引水和通航的需要

2、开闸：泄洪、排涝、冲沙或根据下游用水需要调节流量。按所承担任务：节制闸 进水闸 分洪闸 排水闸 挡潮闸 冲沙闸（排沙闸）按闸室结构型式：开敞式 胸墙式 涵洞式

水闸的组成：上游连接段 闸室 下游连接段 水闸的工作特点：

（1）软土地基的压缩性大，承载能力低，细砂容易液化，抗冲能力差。

（2）水闸泄流时尽管流速不高，但水流仍具有一定剩余能量，而土基的抗冲能力较低，可能引起水闸下游冲刷。（3）土基在渗流作用下，易产生渗流变形，特别是粉、细砂地基，在闸后易出现翻砂冒水现象。

2、闸孔设计

（1）堰型选择：宽顶堰（常用）、低实用堰（2）闸底板高程的选定（3）计算闸孔总净宽（4）确定闸室单孔宽度和闸室总宽度

3、地下轮廓线

在水头作用下，闸基内的渗流将从护坦上的排水孔等渗出，不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线，即是闸基渗流的第一根流线，成为地下轮廓线，其长度即为水闸的防渗长度。

4、地下轮廓线的布置

（1）粘性土地基：主要考虑如何降低作用在底板上的渗流压力，以提高闸室的抗滑稳定。可在闸室上游设置水平防渗，而将排水设施布置在闸底板下游段或消力池地板下。对粘性土地基一般不用板桩。

（2）砂性土地基：在布置时应以防止渗流变形和减小渗漏为主。对砂层很厚的地基，可采用铺盖与悬挂式板桩相结合，而将排水设施布置在消力池下面。当砂层较薄时，采用齿墙或板桩切断砂层，并在消力池下设排水。对于粉砂地基，为了防止液化，大都采用封闭式布置，将闸基四周用板桩封闭起来。

5、渗流计算的基本方法 流网法 改进阻力系数法 直线法

改进阻力系数法基本原理：这是一种以流体力学解为基础的近似方法。对于复杂地下轮廓，可从板桩与底板或铺盖相交处和桩尖画等势线，将整个渗流区域分成几个典型流段。

直线法：假定渗流沿地下轮廓的坡降是均一的，即水头损失按直线变化，当渗流水头H及防渗长度L已定，即可按直线比例求出地下轮廓各点的渗流压力，这种方法称为直线法。

用流网法求得的逸出坡降比按直线法求得的数值大得多；长度相同，形状各异的地下轮廓，逸出坡降的差别很大。说明，直线法比较粗略，但计算简便，对于地下轮廓比较简单的中、小型工程，还是可以采用的。

6、防渗及排水设施

防渗设施：构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙

排水设施：铺设在护坦、浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层。

7、闸下出流的特点

（1）闸下易形成波状水跃：由于水闸上下游水位差较小，相应弗劳德数Fr较低，易发生波状水跃

（2）闸下易出现折冲水流：拦河闸的宽度通常只占河床宽度的一部分，水流过闸时先收缩，出闸后再扩散，如果布置或操作运行不当，出闸水流不能均匀扩散，易形成折冲水流。

8、底流消能工设计

底流消能工的作用：通过在闸下产生一定淹没度的水跃消除余能，保护水跃范围内的河床免遭冲刷。

当尾水深度不能满足要求时可采取：（1）降低护坦高程（2）在护坦末端设消力坎（3）既降低护坦高程又建消力坎等措施形成消力池，有时还护坦上设消力墩等辅助消能工

9、海漫

水流流过消力池，虽已消除了大部分多余的能量，但仍有一定剩余的动能，特别是流速分布不均匀，脉动仍较为剧烈。因此，护坦后仍应设置海漫等防冲加固设施，以使水流均匀扩散，并将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。

（2）要求：

1、表面有一定粗糙度，以利进一步消除余能；

2、具有一定的透水性，以便使渗水自由排出，降低扬压力。

3、具有一定柔性，以适应下游河床可能的冲刷变形。

（3）海漫结构：

1、干砌石海漫；

2、浆砌石海漫；

3、混凝土板海漫；

4、钢筋混凝土板海漫；

5、其他型式海漫

10、整体式底板与分离式地板

常用闸室底板有：水平底板、低实用堰底板

整体式底板：横缝设在闸墩中间，闸墩与底板连在一起的。整体式底板闸孔两侧闸墩之间不会出现过大的不均匀沉降，对闸门启闭有利，用的较多。分离式底板：在坚硬、紧密或中等坚硬、紧密的地基上，单孔底板上设双缝，将底板与闸墩分开的。

11、闸门与胸墙

闸门（1）平面闸门（小型工程）：设置靠上游侧，以便下游侧布置交通设施；有时为了充分利用水重，来维持闸室稳定，也可移向下游侧。（2）弧形闸门（大型工程）：为不使闸墩过长，需靠上游侧布置。胸墙（1）结构型式：

1、板式：跨度小于6m的水闸；

2、梁板式：跨度>6m的水闸。（2）支撑型式：

1、简支式（分离式底板胸墙）

2、固接式（整体式底板胸墙）

12、分缝方式与止水设备

分缝：为防止和减少由于地基不均匀沉降、温度变化和混凝土干缩引起底板断裂和裂缝，对于多孔水闸需沿轴线每隔一定距离设置永久缝。止水：

（1）止水形式:铅直止水 水平止水（2）止水材料:

1、铜片，2、橡皮或塑料，3、牛毛毡；（3）止水间连接方式：

1、柔性连接（铅直交叉），2、刚性连接（水平交叉）。

13、闸室稳定分析

稳定分析方法：分别验算水闸在刚建成、运行、检修以及施工时期等不同工作情况下的稳定，对于孔数较少而未分缝的小型水闸，可取整个闸室作为验算单元，对于孔数较多设有沉降缝的水闸，应取两缝之间的闸室单位进行验算。失稳形式：

1、滑动失稳，2、倾斜失稳，3、地基失稳。

14、地基处理

（1）预压加固（2）换土垫层（3）桩基础（4）沉井基础

15、闸室设计底边设计方法（1）弹性地基梁法（2）倒置梁法

用前者分析闸底板内力时，需要考虑可压缩土层厚度的影响，倒置梁法也是假定地基反力沿闸室纵向呈直线分布，横向为均匀分布，把闸墩当做底板的支座，在地基反力和扬压力底板自重及作用在闸室底板上的水重等荷载作用下安连续梁计算板底内力。

16、闸墩应力计算内容、方法

17、闸室的构成

底板、闸墩、闸门、胸墙、交通桥工作检修桥、止水设备

第七章 岸边溢洪道

1、正槽溢洪道

岸边溢洪道按其结构形式可分正槽溢洪道、侧槽溢洪道、井式溢洪道、虹吸式溢洪道。组成：引水渠、控制段、泄槽、出口消能段、尾水渠等。

（1）引水渠：将库水平顺地引向溢流堰。引水渠中的水流应平顺、均匀，流速3~5m/s。（2）控制段：包括溢流堰及其两侧的连接建筑。溢流堰分类：

2、低实用堰

优点：流量系数比宽顶堰大，在相同泄流量条件下，需要的溢流前缘较短，工程量相对较小，但施工复杂。

3、泄槽的设计

泄槽一般位于挖方地段，设计时要根据地形、地质、水流条件及经济因素合理确定形式和尺寸，由于泄槽内的水流处于急流状态，高速水流带来一些特殊问题：冲击波、水流掺气、空蚀、压力脉动等。

4、抗空蚀措施

掺气减蚀、优化体形、控制溢流表面的不平整度、采用抗空蚀材料。

掺气减蚀的机理：

1、水流掺气可以使过水边界上的局部负压消除或减轻，有助于制止空蚀的发生；

2、空穴内含有一定量空气成为含气型空穴，溃灭时破坏力减弱；

3、过水边界附近水流掺气，气泡对空穴溃灭时的破坏力起一定的缓冲气垫作用。

5、泄槽的衬砌泄基本形式

岩基上泄槽的衬砌 土基上泄槽的衬砌

6、侧槽溢洪道

侧槽溢洪道一般由溢流堰、侧槽、泄水道和出口消能段组成。

优点：

1、可减少开挖方量；

2、能在开挖方量增加不多的情况下，适当加大溢流堰长度，从而提高堰顶高程，增加兴利库容；

3、使堰顶水头减小，减少淹没损失，非溢流坝的高度可适当降低。侧槽溢洪道多采用实用堰，侧槽溢洪道与正槽溢洪道的主要区别在于侧槽部分。

侧槽设计：

1、泄流量沿侧槽均匀增加

2、槽底应有一定坡度

3、侧槽中的水流成缓流状态

4、侧槽中的水面高程要保证溢流堰为自由出流

第八章 水工隧洞

1、水工隧洞类型：

分类：泄洪隧洞、引水发电和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工导流隧洞。

按隧洞内水流流态：有压隧洞、无压隧洞。从水库引水发电的隧洞一般有压，灌溉渠道内一般无压。其余各类可有压也可无压。

2、水工隧洞工作特点

（1）水力特点：大多数为深式进口，泄水隧洞承受的水头较高，流速较大。设计不当就可能引起空化水流导致空蚀，能量集中会造成下游冲刷。

（2）结构特点：常设置临时支护和永久性衬砌，以承受围岩压力。应做好勘探工作，是隧洞尽量避开不利的地质、水文地质地段。

（3）施工特点：隧洞一般是断面小，洞线长，从开挖、衬砌到灌浆工序多，干扰大，施工条件差，工期较长。

3、水工隧洞组成

（1）进口段（2）洞身段（3）出口段

4、洞线选择

（1）隧洞的线路应尽量避开不利的地质构造、围岩可能不稳定及地下水位高、渗水量丰富的地段，以减少作用于衬砌上的围岩压力和外水压力。

（2）洞线在平面上力求短直，且有良好的水流条件。（3）隧洞应有一定的埋藏深度。

（4）隧洞的纵坡，应综合确定。无压隧洞纵坡>临界坡度，有压隧洞纵坡取决于进出口高程，要求全线洞顶在最不利的条件下保持>=2m的压力水头。（5）长隧洞应注意地形、地质条件。

5、闸门在隧洞中的布置

泄水隧洞中设置两道闸门：一道是工作闸门，用来调节流量和封闭孔口，能在动水中启闭；一道是检修闸门，设置在进口，用来挡水，以便检修工作闸门或隧洞。

6、多用途隧洞的布置

（1）导流隧洞与泄洪洞合一布置

常布置成龙抬头的型式。龙抬头式的泄洪洞多为无压隧洞，龙抬头泄洪洞一般水头高，流速大，反弧及其下游易遭空蚀破坏，应做好体形设计，并选用适当的掺气减蚀措施。（2）泄洪洞与发电洞合一布置

两种布置型式：

1、主洞泄洪（直洞泄洪）、支洞发电（岔洞发电）

2、主洞发电、支洞泄洪。会出现的问题是：岔尖附近发生空蚀。

（3）其他任务隧洞的合一布置

发电与灌溉隧洞合一布置 泄洪与排沙隧洞合一布置。

7、进水口的型式

深式泄水隧洞的进水口按后接洞的水流流态分为：有压隧洞进水口、无压隧洞进水口。按进水口布置及结构型式：竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式。

8、进口段的组成部分与设计要求

进口段包括：进水喇叭口、闸门室、通气孔、拦污栅、平压管、渐变段。

9、水工隧洞洞身断面型式

（1）无压隧洞断面型式：多用圆拱直墙形（城门洞形）断面。如围岩条件较差，还可采用马蹄形断面。当围岩条件差，又有较大的外水压力时，也可采用圆形断面。

（2）有压隧洞断面型式：一般采用圆形断面，原因是圆形断面的水流条件和受力条件都较为有利。条件好时也可采用无压隧洞的型式。

10、洞身衬砌方式与分缝

（1）功用：

1、限制围岩变形，保证围岩稳定；

2、承受围岩压力、内水压力等荷载；

3、防止渗漏；

4、保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用；

5、减小表面糙率。

（2）衬砌类型：

1、平整衬砌（护面或抹平衬砌）适用：围岩条件较好，能自行稳定，且水头、流速较低的情况。可采用混凝土、浆砌石或喷混凝土。

2、单层衬砌：适用于中等地质条件、断面较大、水头及流速较高的情况。

3、组合式衬砌。

（3）衬砌分缝：为防止混凝土干缩和温度应力而产生裂缝，在相邻分段间设有环向伸缩缝。无压隧洞的伸缩缝，做成平缝或设键槽，不设止水。有压隧洞和有防渗要求的无压隧洞，需在缝中设止水。纵向施工缝应设在拉、剪应力较小的部位。对于圆形隧洞，常设在与中心铅直线夹角45°处；对于城门洞形隧洞，为便于施工可设在顶拱、边墙、底板交界附近。（4）灌浆

隧洞灌浆分为：回填灌浆、固结灌浆。回填灌浆是为了充填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密，共同受力，以发挥围岩的弹性抗力作用，并减少渗漏。范围：在顶拱中心角90°~120°以内，孔距和排距2~6m。

固结灌浆目的：加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，保证围岩的弹性抗力，减小渗漏。固结灌浆均匀分布于隧洞断面周围。

（5）排水：设置排水可降低作用在衬砌上的外水压力。

11、消能设施、消能方式

（1）挑流消能（2）底流消能（3）洞中突扩消能（4）洞内旋流消能

12、脉动压力、空化与空蚀

（1）脉动压力：高流速的泄水道中，由于水流内部的紊动特性，水流对衬砌表面作用有脉动压力。脉动压力可加大过流面上的瞬时作用力，其负峰值会降低瞬时压强，促使水流发生空化，还会引起建筑物振动。

（2）空化与空蚀：空化：在自然条件下，水体中含有许多很小的气核，当过坝水流中某点压强降至饱和蒸汽压强时，气核迅速膨胀为小空泡，这种现象为空化。当低压区的空化水流流经下游高压区时，空泡遭受压缩而溃灭，产生很高的局部冲击力。

空蚀：若空泡溃灭发生在靠近水坝面，局部冲击大于材料的内聚力时，可使坝面遭到破坏，这种现象称空蚀。

12、减蚀措施

（1）做好体形设计（2）控制过流边界的不平整度（3）人工掺气、通气（4）选用抗空蚀性能强的衬砌材料

13、岩体初始应力（地应力、岩爆）

洞室开挖前，岩体中的应力称为初始应力或地应力。

初始应力场：重力应力场：以自重作用为主，构造应力场：以构造运动为主。

岩爆：在高地应力区的脆硬完整岩体中，由于地壳构造运动，积聚着大量弹性应变能，形成很高的初始应力。一旦开挖，出现自由边界，切向应力急剧增加，能量进一步集中，在高应力作用下，岩块会产生突发性脆性破裂、飞散。伴随着巨大的声响，形成所谓高地应力区地下工程开挖中的岩爆现象。措施：采用锚杆、喷混凝土等

14、围岩应力集中

岩体开挖洞室，破坏了洞室周围岩体原有的应力平衡状态，引起围岩应力重分布，在洞室周边及其附近出现应力集中。

15、围岩稳定分析

围岩稳定分析内容：

1、结合地质等，初步选择洞室轴线与断面；

2、如围岩应力超过岩体弹性极限且围岩又具有弹塑性特征，对圆形洞室求出无支护力时塑性区的半径R，再按卡柯公式近似判断是否失稳。

3、洞室周边可能塌落的岩块，按块体平衡法进行分析。

4、现场测量。

16、水工隧洞衬砌荷载

（1）围岩压力（山岩压力）：隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力。围岩压力主要有：铅直围岩压力、侧向围岩压力。

（2）围岩的弹性抗力：衬砌受力朝向围岩变形，围岩对衬砌呈现出的一种被动抗力。（3）内水压力及外水压力：（4）衬砌自重

（5）灌浆压力：固结灌浆均匀分布于隧洞断面周围，固结灌浆压力对衬砌的作用相当于外水压力。（6）温度作用与地震作用

17、圆形有压隧洞的衬砌计算方法、思路

基本原理：以内水压力为主要荷载，围岩分为一、二类的圆形有压洞。可采用弹性力学解析方法

计算要点步骤：欲求衬砌在某种荷载组合下的内力，只需分别计算出各种荷载单独存在时衬砌的内力，然后进行叠

加。

（1）均匀内水压力作用下的内力计算：按无限弹性介质中厚壁圆管公式。（2）其他荷载作用下内力计算：考虑弹性抗力、不考虑弹性抗力。

18、无压隧洞的衬砌计算方法、思路（1）顶拱衬砌计算：

（2）城门洞形及马蹄形衬砌计算：无压隧洞：城门洞形封闭式整体衬砌，有侧向围岩压力：马蹄形断面。

19、新奥法和喷锚支护

喷锚支护原理：喷锚支护能与围岩紧贴，共同作用。为使围堰在与支护共同变形中取得自身稳定，并减小传到支护上的压力，要求支护既有一定的刚度，又有一定的柔性。喷锚支护：喷混凝土支护与锚杆支护的总称。（1）新奥法施工：原理：柔性、适时、共同作用。

优点：喷层薄，柔性大，能与围岩共同变形，能充分发挥围岩自身作用。

缺点：①由于开挖岩面起伏大，而喷层薄，使洞子糙率较大；②由于大面积喷，施工质量不易控制，有可能引起渗漏和冲蚀破坏。

（2）类型：

1、喷混凝土支护

2、锚杆支护

3、喷混凝土锚杆联合支护

4、喷锚加钢筋网支护。（3）喷锚支护设计的问题：

1、喷锚支护的糙率

2、喷锚支护运行流速

3、喷锚支护的抗渗、防渗

自己认为的重点简答题：

1粘土心墙坝和斜墙坝的优缺点：（1）粘土墙坝：优点：坝壳可以超前于防渗体进行填筑，而不受气候条件的限制，也不依赖于地基灌浆的施工进度，施工干扰小；缺点：由于抗剪强度较低的防渗体位于上游面，故上游坝坡较缓，坝的工程量相对较大；斜墙对坝体的沉降变形也较为敏感，与陡峻河岸的连接较为困难。（2）心墙坝：优点：防渗体位于坝体中央适应变形的条件较好，特别是当两岸坝肩很陡的时候，较斜墙坝优越；缺点：心墙土料的压缩性较坝壳料高，易产生拱效应，对防止水劈裂不利，对坝的安全有影响；心墙在施工时必须和两侧的坝壳料平起平升，施工干扰大，受气候条件的影响也大

2闸室设计底边设计方法（1）弹性地基梁法（2）倒置梁法 用前者分析闸底板内力时，需要考虑可压缩土层厚度的影响，倒置梁法也是假定地基反力沿闸室纵向呈直线分布，横向为均匀分布，把闸墩当做底板的支座，在地基反力和扬压力底板自重及作用在闸室底板上的水重等荷载作用下安连续梁计算板底内力。

倒置梁缺点：1没有考虑底板与地基间的变形相容条件2假设底板在横向的地基反力为均匀分布，与实际情况不符合3闸墩出的支座反力与作用在该处实际的铅直荷载也不相等

3水闸的工作特点：（1）软土地基的压缩性大，承载能力低，细砂容易液化，抗冲能力差（2）水闸泄流时尽管流速不高，但水流仍具有一定剩余能量，而土基的抗冲能力较低，可能引起水闸下游冲刷（3）土基在渗流作用下，易产生渗流变形，特别是粉、细砂地基，在闸后易出现翻砂冒水现象

4岩基处理 防渗处理方法：接触面做好表面处理，采用水泥或化学材料灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙，或加宽心墙、加设防渗铺盖等措施，以增长渗径，或将断层与坝的防渗体分隔开，防止接触冲刷。岩基稳定性较强时需做帷幕灌浆。

5砂砾石坝基处理 在砂砾石地基上建坝的主要问题是进行渗流控制，解决的主要方法是做好防渗和排水。（1）粘性土截水槽：当坝基砂砾石层不太厚时采用（2）混凝土防渗墙：深厚砂砾石地基采用（3）灌浆帷幕：砂砾石坝基的灌浆采用水泥、粘土和膨润土等粒状材料（4）防渗铺盖：作用：延长渗径，从而使坝基渗漏损失和渗流比降减小至容许范围内（5）下游排水减压设施：水平排水层、排水沟、减压井、透水盖重

6地下轮廓线 在水头作用下，闸基内的渗流将从护坦上的排水孔等渗出，不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线，即是闸基渗流的第一根流线，成为地下轮廓线，其长度即为水闸的防渗长度。（1）粘性土地基：主要考虑如何降低作用在底板上的渗流压力，以提高闸室的抗滑稳定。可在闸室上游设置水平防渗，而将排水设施布置在闸底板下游段或消力池地板下。对粘性土地基一般不用板桩。（2）砂性土地基：在布置时应以防止渗流变形和减小渗漏为主。对砂层很厚的地基，可采用铺盖与悬挂式板桩相结合，而将排水设施布置在消力池下面。当砂层较薄时，采用齿墙或板桩切断砂层，并在消力池下设排水。对于粉砂地基，为了防止液化，大都采用封闭式布置，将闸基四周用板桩封闭起来。

7反滤层及过渡层 反滤层：滤土排水，保护渗流出口，防止坝体和坝基发生管涌、流土等渗流变形破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。过滤层主要对其两侧土料的变形起协调作用，反滤层可起过渡作用，而过渡层却不一定满足反滤层的要求。设计要求：（1）有足够小的孔隙防止被保护土层发生管涌等有害渗流变形（2）有足够大孔隙保证透水性大于被保护层来顺畅排出渗透水流。

8闸下折冲水流现象、危害 拦河闸的宽度通常只是河床宽度的一部分，水流流过闸时先进行收缩，出闸后再进行扩散，如果布置或操作运行不当，出闸水流不能均匀扩散，极易发生冲折水流，此时水流集中，左右冲撞蜿蜒蛇形，套刷河床及坡岸，并影响水利枢纽的正常运行。

9重力坝的基本剖面与实用(设计)剖面 实用剖面：（1）上游坝面铅直，适合用于混凝土与岩基接触面的f、c值较大或坝体内有泄水洞或引水管道、进口控制设备的情况（2）上游坝面上部垂直，下部倾斜，既便于布置进口设备，又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定（3）上游坝面略向上游倾斜，适用于混凝土与基岩接触面间的f、c值较低的情况

10重力坝抗滑稳定分析的内容（1）沿坝基面的抗滑稳定分析：采用抗强度公式：将坝体与基岩看成是一个接触面，而不是胶结面。采用抗剪断公式：认为坝体混凝土与岩基接触良好。（2）深层抗滑稳定分析：单斜面深层抗滑稳定计算：地基内只有一个软弱面，计算中将软弱面以上的坝体和地基视作刚体。（3）双斜面深层抗滑稳定计算:在作深层抗滑稳定分析时，应验算几个可能的滑动通道，从中找出最不利的滑动面组合，进而计算其抗滑稳定安全系数。

第五篇：农业水利专业水工建筑物答案

农业水利专业《水工建筑物》B卷答案

一、填空题（每空1分，共计36分）

1、97.50.262、坝体、炕滑力

3、渗透压、浮托力

4、开敞式、封闭式

5、坝体应力、坝肩岩体稳定

6、纯拱法、拱梁分载法、有限单元法、壳体理论计算法、结构模型试验方法

7、低流、挑流、面流、消力戽

8、Y=R+e+A、R，波浪在坝坡上的最大爬高、e，最大风壅水面高度，A，安全加高

9、无坝取水枢纽、有坝取水枢纽

10、槽身、支承结构、基础、进出口建筑物

11、、坝基的加固处理、坝基的防渗处理

12、水泥、现代施工机械和碾压设备实施运料，通仓铺填、逐层碾压固结、13、闸室、上下游闸首、上下游引航道

二、单项选择题（每题2分，共计20分）

1、B2、A

3、D

4、C

5、A6、A7、A8、C9、B

10、B

三、多单项选择题（每题3分，共计30分）

1、CEGHI2、ACD3、BCD4、ABC5、AB6、A7、BCDE

8、ABCDE9、ABCDE10、AC

四：名词解释：（每题4分 共8分）

1、水利枢纽：在河流适当地段集中修建几种不同类型、不同功能的水工建筑物，以控制水流并便于协调运行和管理，这一多种水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽

2、水闸：是一种低水头水工建筑物，即能挡水，又能泄水。具有调节水位、控制流量的作用。一般建在河流和渠道上，也可修建在水库和湖泊的岸边。

五、简答题：（共6分）

1、船闸输水系统的基本要求是什么？（每要点2分）

1、输水迅速

2、输水安全

3、造价经济