水工建筑物总复习思考题.doc

《水工建筑物》课程复习思考题
一、填空题
1、常见的水利枢纽有蓄水枢纽、取水枢纽、泵站枢纽三种；
2、水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物、输水建筑物、整治建筑物、专门建筑物；
3、水工建筑物按使用期限可分为永久性建筑物和临时性建筑物两大类；
4、水工建筑物与其他建筑物相比较，有以下不同特点：（1）工作条件的复杂性，（2）施工条件的艰巨性，（3）对自然环境和社会环境的影响大，（4）失事后果的严重性；
5、大型水利工程设计，一般划分为流域（或地区）规划、可行性研究报告、初步设计及技施设计四个阶段；
6、蓄水枢纽中除拦河坝以外，还包括泄水建筑物和取水建筑物，如溢洪道、隧洞、涵管等；挡水、泄水及取水建筑物是任何一个蓄水枢纽不可缺少的三个部分，是蓄水枢纽中的一般建筑物；
7、拦河坝是蓄水枢纽中的主要建筑物，按照筑坝材料与坝型的不同，可将坝分为：用当地土、石料修建的土石坝；用浆砌石、混凝土修建的重力坝和拱坝；用浆砌石、混凝土、以及钢筋混凝土修建的大头坝和轻型支墩坝等。
8、重力坝的坝基对材料有以下要求：重力坝的地基应有足够的强度，受力后有较小的变形；有较小的透水性和较强的抗侵蚀性；岩基应完整，没有难以处理的断层、破碎带；对地质条件稍差的坝基要做好防渗及加固处理。
9、重力坝的坝体材料除应具有必要的强度外，尚应具有抗水侵蚀性能；上游水位以下的坝面材料还须有较高的抗渗性能；长期露天的坝面，应具有抗冻、抗风化的性能；库水位变化范围内的坝面，则需兼有抗冻、抗渗以及抗湿胀、干缩等的性能；对于溢流面，要求有良好的耐磨、抗冲刷的性能等。
10、重力坝通常由非溢流坝段、溢流坝段和两者之间的连接边墩、导墙及坝顶建筑物组成。
11、重力坝的荷载组合分为基本组合和特殊组合；基本组合属设计情况或正常情况，有同时出现的基本荷载组成；特殊组合属校核情况或非常情况，由同时出现基本荷载和一种或几种特殊荷载所组成。
12、重力坝失穏可能有三种情况：（1）由于上游水平推力作用而发生滑动；（2）在不平衡力矩的作用下而倾覆；（3）在扬压力的作用下而上浮。
13、溢流坝重力坝的孔口形式主要有坝顶溢流式和带胸墙的溢流孔，另外还有一种深式泄水孔。
14、溢流坝重力坝的消能方式有底流式、挑流式、面流式及消力戽式等四种
15、重力坝除要求材料有足够强度外，还要有一定的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗磨性以及低热性等。
16、重力坝的分缝：按缝的作用可把缝分为沉降缝、温度缝及工作缝；按缝的位置可分为横缝、纵缝及水平缝。
17、重力坝岩基的加固处理方法有开挖、固结灌浆和对断层破碎带的处理等。
18、重力坝坝基防渗处理的主要目的是：增加渗透途径、防止渗透破坏、降低坝基面的渗透压力及减少坝基渗漏量；处理方法是帷幕灌浆和齿墙。
19、坝基排水与帷幕灌浆相结合是降低坝基渗透压力的重要措施；重力坝坝基排水通常用排水孔幕。
20、其他类型的重力坝有宽缝重力坝、空腹重力坝、支墩坝、碾压混凝土重力坝等；其中支墩坝又分为平板坝、连拱坝、大头坝三种型式。
21、作用于拱坝上的荷载，一般讲大部分将由拱的作用传到两岸岩体上，小部分则通过竖向“梁”的作用传递到坝基；因此拱坝的稳定性主要是依靠两岸拱端基岩的反作用力来支承。
22、拱坝要求基岩完整、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等。
23、按照坝体的拱弧半径和圆心位置，通常拱坝可以分为定圆心等半径拱坝和变圆心变半径拱坝。
24、作用于拱坝上的荷载有静水压力、坝体自重、扬压力、浪压力、冰压力、泥沙压力、温度荷载及地震力等。
25、对于拱结构，从拱圈的应力角度来看，采用较大的中心角和较小的半径比较有利，但从拱端的坝肩稳定条件看，过大的中心角将使拱轴线与河岸基岩等高线的交角过小，以致拱端推力方向过于趋向下游，不利于坝肩稳定。
25、由于拱坝是一个超静定结构，坝体温度变化引起的伸缩变形，在坝体内将产生较大的应力，因此温度荷载是一项很重要的荷载，应作为基本荷载之一来考虑。
26、就拱圈来说，温度高于封拱时的坝体温度时，拱圈膨胀，向上游变位，因此在拱圈内产生的弯矩、剪力的方向与水库水压力产生的相反但轴力方向相同，造成拱端上游面受压、下游面受拉，拱冠上游面受拉、下游面受压；当温度下降低于封拱时的坝体温度时，拱圈收缩向下游变位，由此在拱圈内产生的弯矩、剪力的方向与水库水压力所产生的相同，但轴力方向相反，造成拱端上游面受拉、`下游面受压，拱冠上游面受压、下游面受拉。
27、常用的拱坝应力分析方法有圆筒法、纯拱法、拱梁分载法、有限单元法等理论计算方法及结构模型实验法；其中，应用较广泛、计算结果较精确的是拱梁分载法和拱冠梁法。
28、拱坝坝身泄流方式主要有坝顶自由溢流、滑雪道式、坝身泄水孔三种。
29、拱坝泄流的消能防冲方式有水垫消能、鼻坎挑射消能、护坦保护防冲。
30、拱坝的材料主要是浆砌块石、浆砌条石和混凝土；我国修建的中、小型拱坝多采用浆砌石，高坝多采用混凝土；拱坝对材料的要求比重力坝高。
31、拱坝内设廊道和竖井，作为灌浆、排水、冷却和观测之用；坝体一般需设竖向排水管并与纵向廊道分层连通。
32、拱坝地基处理的措施为（1）坝基开挖；（2）固结灌浆和接触灌浆；（3）防渗帷幕；（4）坝基排水；（5）断层破碎带或软弱夹层的处理；（6）高边坡处理
33、根据坝身所用的主要材料，土石坝可分为土坝、堆石坝及土石混合坝三种类型。、
34、土坝按照施工方法的不同，可分为碾压式土坝、水中填土坝和水力冲填坝。
35、碾压式土坝根据其横断面的防渗材料及其结构，又可分为均质坝、分区坝、人工防渗材料坝三种。
36、土坝的防渗措施应包括坝体防渗、坝基防渗及坝身与坝基、岸坡及其他建筑物连接的接触防渗。
37、土坝排水设施的作用是排除坝身及坝基渗水，降低坝身侵润线，增加下游坝坡和坝基的稳定性，防止发生渗透破坏；
38、防渗和排水是互相联系的，总的原则是“高防低排”或“上防下排”，就是说在靠近高水位一侧设防渗设施，堵住水流；而在低水位下游一侧设排水设施，给渗水以出路。
39、坝体排水常见的几种形式为褥垫排水、棱体排水、贴坡排水、坝内排水等。
40、圆弧滑动法是目前广泛采用的一种方法，主要用于粘性土质坝，如均质坝、多种土质坝、厚心墙坝及厚斜墙坝等的稳定计算。
41、蓄水枢纽中，用来泄放超过水库调蓄能力的洪水，以保证工程安全的水工建筑物称为泄水建筑物。其形式有深式泄水建筑物和溢洪道两类。
42、深式泄水建筑物有坝身泄水孔、水工隧洞和坝下涵管等数种。
43、溢洪道是蓄水枢纽中的主要泄水建筑物。按布置位置的不同，可分为河床式与河岸式两种形式。
44、开敞式河岸溢洪道有正槽式溢洪道和侧槽式溢洪道两种形式。
45、开敞式正槽溢洪道从上游到下游河道一般由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施和出水渠五个部分组成。其中，控制段、泄槽和消能防冲设施三个部分是溢洪道的主体，是每个溢洪道工程不可缺少的。
46、河岸溢洪道泄槽出口的消能方式主要有两种：一种是底流式水跃消能，适用于土质地基及出口距坝脚较近的情况；另一种是鼻坎挑流式消能。目前采用较多的是后一种形式。
47、侧槽式溢洪道的主要特点是：溢流堰大致沿等高线布置，水流经过溢流堰后，流入与溢流堰轴线大致平行的侧槽，然后进入泄槽泄往下游。它主要由溢流堰、侧槽、泄槽、消能设施和出水渠等部分组成。
48、目前国采用的非常泄洪设施有非常溢洪道及破副坝泄洪等。非常溢洪道常用的有两种：开敞式非常溢洪道和自溃坝式非常溢洪道。
49、自溃坝式非常溢洪道是在进口修一自溃坝，在水库正常运用时挡水，非常运用时借助洪水的冲刷作用自行溃决泄洪。
50、自溃坝的启溃方式有漫溢式和引冲式两种。
51、水工隧洞因担负任务性质的不同，可分为取水及泄水两大类；按工作时水力条件的不同，则分为有压及无压两种。
52、取水隧洞工作时为有压或无压状态，发电隧洞常是有压的，泄水隧洞工作时可以是有压的或无压的，渠道上的水工隧洞通常都是无压的；在隧洞的同一段中，必须避免有压流和无压流交替出现的工作状态
53、隧洞一般由进口段、洞身段和出口段组成。
54、隧洞先期用作导流，后期用作泄洪、放空或取水，这两者运用的时间不同，故结合的条件较为理想，在我国应用最为普遍，这是一种临时与永久相结合的隧洞。
55、发电与泄洪相结合存在的主要问题是：泄洪流速较大时，会使发电有效水头减少，分叉处的流态紊乱，常出现负压区，易受空蚀破坏；一般在发电量不大、泄洪时间短且不经常泄洪的中小型工程中采用较多。
56、水工隧洞中的闸门按其工作性质分为工作闸门、检修闸门及事故闸门；隧洞的工作闸门是深孔高压闸门，有平面钢闸门、弧形钢闸门和各种形式的闸阀，在我国采用平面钢闸门较多，当孔口尺寸较大且工作水头较高时，多选用弧形闸门。
57、在选择隧洞进出口高程及纵坡时，对有压隧洞，尚应使洞顶有一定的压力裕幅；一般在最不利的运行条件下，隧洞全线洞顶以上的压力裕幅不宜小于2m水头。
58、隧洞进口建筑物一般包括拦污设施、入口段、闸门段、渐变段、通气孔、平压管和上部结构。
59、隧洞出口断面小，单宽流量大、能量集中，对下游河床具有巨大的冲击力，常需采取平面扩散措施以减小单宽流量；常采用水跃消能或挑流消能；前者常用于中小水头的情况，后者多用于高水头，并且出口河床地质条件较好、有坚硬完整基岩的情况。
60、有压隧洞承受的荷载主要是内水压力；圆形断面受力条件好，其水力特性也最佳，与其他形式断面相比，面积一定时过水能力最大。
61、喷锚支护是喷混凝土和锚杆支护的总称，喷锚衬砌的类型主要有喷混凝土衬砌、喷混凝土与锚杆组合式衬砌、其他组合式衬砌。
62、隧洞的结构计算有两种方法，一是以衬砌为计算对象的结构力学方法，另一是以隧洞整体为计算对象的弹性力学方法。
63、作用在衬砌上的荷载一般有：衬砌重力、内水压力、外水压力、山岩压力、弹性抗力和地基反力、灌浆压力、温度荷载、施工荷载等，其中除内水压力和衬砌重力能较准确地决定外，其它荷载只能在一些假定和简化的前提下进行近似计算。
64、坝下涵管与隧洞的情况类似，根据其担负任务的不同，也可分为取水及泄水两大类；按工作时的水力条件不同，也分为有压及无压两种。
65、圆形管的安管方式有以下几种：（1）管径较小且土质良好时，可采用平基铺管；（2）管外填土不高、管径不大、竖向荷载较小时，可采用弧形土基（3）对于管径及竖向荷载较大的涵管，可采用浆砌石或混凝土刚性座垫。
66、小型涵管可采用浆砌石作成半圆拱加直墙的形式，断面较小时，可采用钢筋混凝土盖板式的矩形断面；对于较重要及较大的无压涵管，应采用钢筋混凝土矩形或圆形断面；要求较大的过水断面时，可采用双孔或多孔断面。
67、在选择坝址和坝型时，需要考虑以下几方面的问题：（1）地质条件；（2）地形条件；（3）建筑材料；（4）施工条件；（5）综合效益。
68、对坝基地质条件的要求，随坝型和坝高而有不同，拱坝要求最高，重力坝次之，当地材料坝要求最低；坝越高对地基的要求也越高。
69、枢纽建筑物的布置应保证在一般条件下能正常地工作，避免运用时相互干扰；枢纽布置应当在技术上可能的条件下，尽量做到经济上最优，在不影响运用条件且不互相矛盾的前提下，尽量使一个建筑物担护多种任务，并力求作到以最小的投资在最短时间内顺利完成施工任务。
70、土坝枢纽一般均采用河岸溢洪道作为主要的泄水建筑物，而取水建筑物及辅助的泄水建筑物，则采用开凿于两岸山体中的隧洞或埋于坝下的涵管。
71、在含沙量大的河流上修建水利枢纽时，泄水及取水建筑物的布置应考虑水库淤积和对下游河床冲刷的影响，一般在多泥沙河流上的枢纽中，常设置大孔径的底孔或隧洞，汛期用来泄洪并排沙，以延长水库寿命。
72、用于灌溉取水的隧洞、涵管和坝内底孔等建筑物的布置，在保证运用期间能从水库取出所需水量的前提下，应力求水质良好，并有较高的水温（取表层水）；要防止有害泥沙、冰块或其他漂浮物通过这些建筑物进入渠道。
73、电站建筑物的布置应使通向上、下游的水道尽量短，水流平顺，水头损失小，进水口不致被淤积或受到冰块的冲击；尾水渠应有足够的深度和宽度，平面弯曲度不大，且深度逐渐变化，并与自然河道或渠道平顺连接；泄水建筑物的出口水流或消能设施，应尽量避免抬高电站尾水位。
74、航运设施的上游进口及下游出口处应有必要的水深，方向顺直并与原河道平顺连接，而且没有或仅有较小的横向水流，以保证船只、木筏的安全进出。
75、船闸和电站最好分别布置于两岸，以免施工和运用期间的干扰；如必须布置在同一岸时，则水电站厂房最好布置在靠河一侧，船闸则靠河岸或切入河岸中布置，这样易于布置引航道。
76、河道取水方式两种，一是机械取水，二是自流引水；自流引水又分为无坝取水和有坝取水两种。
77、有坝取水枢纽包括进水闸、雍水坝（或拦河坝）、防沙及冲沙设施等，在综合利用的有坝取水枢纽中，可能还有船闸、电站、鱼道及筏道等专门建筑物。
78、水闸是一种低水头水工建筑物，具有挡水和过水的双重作用，按照其任务的不同，可分为进水闸、节制闸、排水闸、挡潮闸、分洪闸、冲沙闸六类。
79、工程中常把水闸分为开敞式和涵洞式两种；水闸系由闸室段、上游连接段及下游连接段等三个部分组成。
80、水闸上游连接段包括上游翼墙、铺盖、护底、上游防冲槽及上游护坡等五个部分；下游连结段包括下游翼墙、消力池、海漫、下游防冲槽及下游护坡等五个部分。
81、水闸的闸孔形式一般有宽顶堰孔口、低堰孔口以及胸墙孔口等三种；一般情况下采用不设胸墙的孔口，其优点是结构简单、施工方便，又有利于排泄冰块等漂浮物；当上游水位变化较大而又须限制过闸单宽流量时，可采用胸墙孔口。
82、水闸的消能方式有底流式、面流式和挑流式三种，而底流式是应用比较广泛的基本消能方式；这种消能形式由消力池、海漫和防冲槽等三个部分组成。
83、护坦材料必须具有良好的抗冲耐磨性，一般采用混凝土或加筋混凝土，在小型水闸中有的也采用浆砌石。
84、海漫材料常用干砌块石和浆砌块石，有时也采用混凝土、石笼、梢捆及堆石等。
85、通常所指的水闸防渗设施是指铺盖、板桩及齿墙等，这些防渗设施具有滞渗作用；排水设施一般设在地下轮廓末端及其下游，起着导渗作用。
86、水闸排水形式有两种，一是平铺式排水，这是常用的一种形式，即在地基表面铺设反滤层或垫层，在消力池底部设排水孔，让渗透水流畅通至下游；二是铅直排水（排水井）。
87、闸室是水闸的主体部分，由底板、闸墩、闸门、工作桥及交通桥等部分组成，有许多水闸还设有胸墙。
88、水闸地基处理常用的几种方法：（1）预压加固（2）换土垫层；（3）桩基础；（4）沉井基础；（5）振冲砂碎石桩；（6）强夯法。
89、水闸两端与河岸（或堤、坝）连结时，必须设置连结建筑物，其组成部分有上下游翼墙和边墩（或岸墙），有的还有刺墙。
90、水闸的闸门形式很多，按其结构形式通常分为平面闸门、弧形闸门及自动翻倒闸门等几种，有的水闸还采用水力自动弧形闸门、钢丝网水泥壳体闸门和立拱闸门。、
91、过坝建筑物包括通航建筑物、过木建筑物及过鱼建筑物；
92、通航建筑物一般有船闸和升船机两大类。
93、船闸由闸首、闸室及引航道等三部分组成。
94、过木建筑物主要分为筏道、漂木道、过木机。
95、过鱼建筑物主要有鱼道、鱼闸及升鱼机等，其中鱼道应用最广。
96、闸门的类型：闸门按其工作性质分为工作闸门、事故闸门、检修闸门；闸门按其关闭时门叶顶与水面的相对位置分为露顶式闸门、潜孔式闸门；闸门按门叶材料科分为钢闸门、钢筋混凝土闸门、钢丝网水泥闸门、木闸门、铸造闸门、组合材料闸门等。

二、名词解释
1、扬压力 2、帷幕灌浆 3、固结灌浆 4、回填灌浆
5、接触灌浆 6、平压管 7、通气孔 8、园筒法
9、纯拱法 10、拱冠梁法 11、拱梁分载法 12、流线
13、侵润线 14、反滤层 15、过渡层 16、瑞典圆弧法
17、毕肖普法 18、喷锚支护

三、简要问答题
1、水工建筑物与其他建筑物相比，有哪些不同的特点？
2、重力坝与其它坝型比较，有哪些优缺点？
　3、重力坝对地基有那些要求？
　4、重力坝对坝体材料有那些要求？
　5、作用于重力坝上的荷载主要有哪些，其中哪几个荷载是决定重力坝基本剖面设计的荷载？
　6、重力坝失稳有哪几种情况？
　7、重力坝剖面设计的原则是什么？
8、重力坝坝基防渗处理的主要目的是什么？
9、拱坝对地形条件有何要求？
10、拱坝对地质条件有何要求？
11、拱坝地基处理的措施有哪几种？
12、土坝设计时应考虑哪些方面的问题？
13、土坝设置防渗设施的目的是什么？
14、土坝设置排水设施的目的是什么？
15、简述土坝对土料有哪几方面的要求。
16、溢洪道的泄槽布置应遵循什么重要原则？
17、侧槽溢洪道的特点是什么？
18、水工隧洞布置的主要内容是什么？
19、隧洞设置通气设施的主要作用是什么？
20、作用于隧洞衬砌上的荷载有哪些？
21、简述坝下涵管的工作特点。
22、涵管线路选择及布置时应注意哪些问题？
23、在选择坝址和坝型时，需考虑哪几方面问题？
24、电站建筑物的布置应考虑哪些问题？
25、闸室稳定计算的四项要求是什么？
26、减小水闸闸室沉降及沉降差的措施有哪些？
27、水闸两端与两岸连接建筑物的作用是什么？
四、综合问答题
1、重力坝剖面设计的原则是什么？如何进行重力坝基本剖面的设计？
2、写出重力坝沿水平坝底面抗滑稳定计算公式的两种形式，并简述其各自的适用条件；为了提高坝体的抗滑稳定性，可采取哪些工程措施？
3、混凝土坝的温度裂缝是怎样形成的？为了防止施工时的温度裂缝，应该采取那些措施？
4、拱坝的受力状态与重力坝相比有何不同？为什么温度荷载对拱坝来说是一项很重要的荷载？温度变化对拱圈变形有何影响？
5、常用的拱坝应力分析方法有那些？简述每一种方法的适用条件和范围。
6、试写出拱坝坝肩抗滑稳定的两种计算公式，并阐述各自的适用条件；当坝肩抗滑稳定不满足要求时可采取哪些措施？
7、土坝渗流计算的目的是什么？用水力学法进行渗流计算时，作了哪些假定？
8、土坝稳定分析和计算的方法主要有哪几种？并简述其适用范围；
试写出圆弧滑动法稳定安全系数的计算公式。
9、阐述水工隧洞洞线选择的一般原则和要求。
10、隧洞衬砌的作用是什么？喷锚衬砌的类型有哪几种？常用的衬砌材料有哪些？
11、水闸按其所承担的任务分为哪几种？简述各种水闸的作用。
12、如何正确确定水闸的堰顶高程
13、试写出水闸闸室表层抗滑稳定的计算公式；当闸室抗滑稳定性不能满足要求时，可采取哪些抗滑措施？
14、试述平面闸门的优缺点。
15、试述弧形闸门的优缺点。
16、船闸由哪几部分组成？简述船闸的工作原理。

五、计算题
1、重力坝抗滑稳定计算。
例：下图(a)、(b)、(c)三个剖面，设f = 0.7, γn = 24 kN/m3，只计自重、静水压力、扬压力三项主要荷载，试用摩擦公式计算抗滑稳定安全系数K，分析讨论一下计算的结果并加以评论。
1:0.2
1:0.1
1: 0
H=100m
扬压力图
1:0.6
(c)
(b)
0.5γH
H=100m
1:0.7
0.5γH
(a)
1: 0.8
0.5γH
H=100m

2、土石坝抗滑稳定计算。（瑞典圆弧法、毕肖普法）
2、水闸闸室抗滑稳定计算。

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