土石坝自测题及其答案.docx

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土石坝自测题及其答案

第四章 土石坝答案

一、填空题

1．碾压式土石坝；水力充填坝；定向爆破堆石坝

2．均质坝；粘土心墙坝；粘土斜心墙坝；粘土斜墙坝。

3．；坝顶高程；宽度；坝坡；基本剖面

4．Y=  R+e+A；R:

波浪在坝坡上的最大爬高   、

e:

最大风雍水面高度；A安全加高。

5.马道；坡度变化处

6.高出设计洪水位0.3－0.6m且不低于校核洪水位；校核水位。

7.松散体；水平整体滑动。

8.浸润线；渗透动水压力；不利。

9.   曲线滑裂面；直线或折线滑裂面

10.   开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法

11.   临界坡降；破坏坡降   。

12.   饱和；浮

13.   护坡

14.   粘性土截水墙；板桩；混凝土防渗墙

15.   渗流问题

16.  集中渗流；不均匀沉降

17.  开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法。

18.“上截下排”；防渗措施；排水和导渗设备

二、单项选择题

1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应（B）。

A、高于设计洪水位

B、高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位

C、高于校核洪水位

D、高于校核洪水位加一定安全超高

2.关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有（A  ）。

A、上游坝坡比下游坝坡陡

B、上游坝坡比下游坝坡缓

C、粘性土料做成的坝坡，常做成变坡，从上到下逐渐放缓，相邻坡率差为0.25或0.5

D、斜墙坝与心墙壁坝相比,其下游坝坡宜偏陡些,而上游坝坡可适当放缓些

3.反滤层的结构应是（  B）。

A、层次排列应尽量与渗流的方向水平

B、各层次的粒径按渗流方向逐层增加

C、各层的粒径按渗流方向逐渐减小，以利保护被保护土壤

D、不允许被保护土壤的细小颗粒（小于0.1mm的砂土）被带走

4.砂砾地基处理主要是解决渗流问题，处理方法是“上防下排”,属于上防的措施有（A  ）。

A、铅直方向的粘土截水槽、混凝土防渗墙、板桩

B、止水设备

C、排水棱体

D、坝体防渗墙

5．粘性土不会发生（ A  ）。

A、管涌                        B、流土

C、管涌或流土                  D、不确定

6．下列关于反滤层的说法不正确的是（ B ）。

A、反滤层是由2～3层不同粒径的无粘性土料组成，它的作用是滤土排水

B、反滤层各层材料的粒径沿渗流方向由大到小布置。

C、相邻两层间，较小层的颗粒不应穿过粒径较大层的孔隙

D、各层内的颗粒不能发生移动

7．土石坝上、下游坝面如设变坡，则相邻坝面坡率差值一般应在（ C ）范围内。

A、0.35—0.45               B、0.15—0.25

C、0.25—0.50               D、0.50—0.75

8．一般坝顶不允许溢流的坝型为（  C）。

A、拱坝                      B、浆砌石坝

C、土石坝                    D、混凝土重力坝

9．不能够降低土坝坝体浸润线的排水设备有（  C）。

A、堆石棱体排水              B、褥垫式排水

C、贴坡式排水                D、管式排水

10.粘性土的填筑标准是（D  ）。

A、最优含水率              B、孔隙率

C、相对密度                D、设计干重度及相应的含水率

11.土坝护坡的临时紧急抢护措施之一是（  C）。

A、填补翻修                  B、干砌石缝粘结

C、砂袋压盖                  D、框格加固

12.绕坝渗漏的具体表现是（ B ）。

A、绕过坝的底部        B、通过坝体端部两岸山体

C、从坝体穿过          D、渗水从坝体和建筑物接触面通过

13．当滑裂面通过无粘性土，坝坡部分浸入水中时为（  A ）形滑裂面。

A、折线        B、直线        C、曲线         D、复合

三、名词解释

1．土石坝

指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、碾压等方法堆砌成的挡水坝。

2．流土

在渗流作用下，成块土体被掀起浮动的现象称为流土。

3．管涌

在渗流作用下，坝体或坝基中的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象称为管涌。

4．流网

在稳定渗流的层流中，水质点运动轨迹构成流线，各流线上测压管水头相同点的连线为等水位线或者等势线，流线与等势线组成的网状图形叫做流网。

5.反滤层

由耐久的、能抗风化的砂石料、非粘性土等组成的，一般为2－3层不同粒径材料排列，且垂直于渗流方向的可以保证滤土排水的设施。

6．浸润线

土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流，这在坝体中渗流的水面线则称浸润线。

7．褥垫排水

在坝基面上平铺一层厚约0.4－0.5m的块石，用反滤层包裹，褥垫伸入至坝体内，排水向下游方向设有纵坡。

8．粘性土截水槽

当覆盖层深度在15m以内时，可开挖深槽直达不透水层或基岩，槽内回填粘性土而成为截水墙或截水槽。

9．接触渗漏

是渗水从坝体与刚性建筑物接触面、坝体与坝基或岸坡的接触面通过，在坝后相应部位逸出的现象。

四、判断题

1．上游坝坡长期处于水下饱和状态，水库水位也可能快速下降，为了保持坝坡稳定，上游坝坡常比下游坝坡为缓。

（  √）

2．土石坝的坝坡特征为，上部坡缓，下部坡陡。

           （  ×）

3．心墙坝的上、下游坝坡均比斜墙坝的缓。

               （ × ）

4．有限深透水地基上的心墙坝,一般都做有截水槽以拦截透水地基渗流。

心墙土料的渗透系数常比坝壳土料的小得多,故可近似地认为上游坝壳中无水头损失,心墙前的水位仍为水库的水位。

          （ √ ）

5．在渗流作用下，坝体或坝基中的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象称为流土。

（ × ）

6．粘性土的颗粒之间存在有凝聚力（或称粘结力），渗流难以把其中的颗粒带走，一般不易发生流土。

（ × ）

7．反滤层一般是由2-3层不同粒径的非粘性土、砂和砂砾石组成的。

层次排列应尽量与渗流的方向垂直，各层次的粒径则按渗流方向逐层减小。

（ × ）

8．土石坝失稳形式主要是坝坡滑动或坝坡与坝基一起滑动。

 （√  ）

9．滑裂面通过无粘性土时，滑裂面的形状可能是曲线。

     （ × ）

10、用瑞典圆弧法计算土石坝坝坡稳定问题，没有考虑土条间的相互作用力，计算出的抗滑稳定安全系数偏小。

（√  ）

11．简化毕肖普法计算土石坝坝坡稳定时，近似考虑了土条间相互作用力的影响。

（√  ）

12．流土这种渗透变形主要发生在粘性土体的渗流出口处。

  （  √）

13．用替代法计算下游坝坡稳定时，可将下游水位以上、浸润线以下的土体在计算滑动力矩时用浮重度，而计算抗滑力矩时则用饱和重度。

（ × ）

14．孔隙水压力在土体滑动时能产生摩擦力，增大粘性土体的抗剪强度。

（×）

15．心墙坝、斜墙坝作防渗设施的土料应具有足够的防渗性与坝壳材料的渗透系数之比最好不大于1／100。

 （×  ）      

16．非粘性土料是填筑坝体或坝壳的主要材料之一，对它的填筑密度也应有严格的要求。

压密程度一般用填土的干重度γd来表示。

                            （ × ）

17．斜墙与下游坝体之间，应根据需要设置过渡层。

   （ × ）

18．排水设施应具有充分的排水能力，不至被泥沙堵塞，以保证在任何情况下都能自由地排出全部渗水。

  （√  ）        

五、简答题

1．土石坝的特点是什么？

试与重力坝、拱坝作比较？

答：

1）可以就地取材，减小了工程造价2）对各种不同的地形、地质和气候条件适应性较强3）上下游坝坡平缓，坝体体积大，土石方量大，与重力坝相比较来说：

①填筑体为松散体，抗剪强度低；②抗侵蚀能力较重力坝差；③散粒体结构，抗冲能力很低；④土石料存在很大孔隙，易产生相对移动，在自重和水压力作用下，有较大的沉陷。

2．土石坝的主要类型有哪些？

各有什么优缺点？

主要类型：

按坝高分：

低坝、中坝、高坝。

按施工方法分：

碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。

按坝体材料分：

土坝、土石混合坝、堆石坝

共同优点：

易于取材，工程造价低，适应地形条件能力强，运用较安全可靠。

共同缺点：

坝体平缓，体积大，土石方工程量大，需要一定的防渗设施。

3．土石坝的基本剖面为什么是梯形？

答：

土石坝基本剖面为梯形。

这是根据坝高和坝的等级，坝型和筑坝材料特性，坝基情况以及施工，运行条件等参照现有工程的实验初步拟定，然后通过渗流和稳定分析检验，最终确定的合理的剖面形式。

4．确定土石坝坝顶高程和重力坝坝顶高程的不同点是什么？

1）重力坝坝顶高程：

①坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+

                ②坝顶或防浪墙顶高程=设计洪水位+

2）土石坝坝顶高程：

水库静水位+超高（Y） Y=R+e+A

①设计洪水位+正常运用情况的坝顶超高

②校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高

③正常高水位+非常运用情况的坝顶超高+地震安全加高

分别计算后，取其最大值即为坝顶高程

5．土石坝的上、下游坝坡通常采用值的范围如何？

为什么上游坝坡比下游坝坡平缓？

心墙坝：

①堆石：

上游 1：

1.7~1：

2.7 下游1：

1.5~1：

2.5

           ②土料：

上游 1：

2.5~1：

3.5 下游1：

2~1：

3.0

   人工材料面板坝：

①优质石料：

上游1：

1.4~1：

1.7

                   ②良好堆石：

下游1：

1.3~1：

1.4

               ③卵砾石：

1：

1.5~1：

1.6

上游坝坡长期处于水下饱和状态，水库水位也可能快速下降，为了保持坝坡稳定，因此上游坝坡常比下游坝坡平缓。

6．渗流分析的任务是什么？

有哪些方法？

常用的理论方法是什么？

它的基本假定是什么？

   任务：

①确定坝体侵润线和下游渗流出逸点的位置，为设计计算提供依据。

   ②确定坝体与坝基的渗流量，以便估计设备尺寸。

   ③确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸坡降，用以判断该处渗透稳定性

④确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算孔隙水压力，用来进行上游坝坡稳定分析。

方法：

1、解析法（流体力学法，水利学法）2、手绘流网法3、实验法4、数值法

其中，常用的理论方法是水力学法，其基本假定为达西定律和杜平假设，建立各段运动方程式，根据水流连续性再求解渗透流速，渗透流量和侵润线等。

7．什么叫流网？

它由哪些线构成？

绘制流网的基本原则是什么？

土石坝渗流域的边界各是什么线？

在稳定渗流的层流中，水质点的运动轨迹（流线）和各条流线上侧压管水头相同点的连线（等水位线或等势线）组成的网状图形叫流网。

流网由流线、等势线和侵润线构成。

绘制流网的基本原则：

1、流线和等势线均是圆滑的曲线。

2、流线和等势线是互相正交的。

3、流网的网格画成曲线正方形，即网格的中线互相正交且长度相等。

4、边界：

上、下游水下边坡线均为等势线；初拟侵润线及坝体与不透水地基接触线均为流线。

下游坡出逸段即非等势线也非流线。

8．叙述手绘流网的方法步骤？

以不透水地基上均质坝为例：

首先，确定渗流区的边界：

上、下游水下边坡线均为等势线，初拟的侵润线及坝体不透水地基接触线均为流线，下游坡出逸段既非等势线也非流线，其上各点反映了该处逸出渗流的水面高度。

其次，将上、下游水头差

分成n等分，每段为

，然后引水平线与侵润线相交，从其交点处按照等势线与流线正交。

依据原则绘制等势线，形成初步的流网。

然后，不断修改流线与等势线，必要时进行插补，直至其构成网格符合要求（扭曲正方形）即可。

9．土石坝渗流变形有哪几类？

各自的特点是什么？

（1）管涌：

渗流作用下，坝体、坝基中细小颗粒被逐步带走形成渗流通道现象。

常发生在坝下游坝或闸坝下游地基面渗流逸出处，无凝聚力的砂土，砾石砂土易发生临界坡降——大颗粒——破坏坡降。

（2）流土：

成块土体被掀起浮动，主要发生在黏土及均匀非粘性土渗流出口处，破坏坡降。

（3）接触冲刷：

渗流沿两不同土壤接触面流动，带走细颗粒，使临近接触面不同土层混合起来。

（4）接触流土和接触管涌：

渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面。

坝基不同土层间渗流将一层细颗粒带至另一层粗颗粒（管涌）；一层为黏土，含水量大，凝聚力降低而成块移动，甚至形成剥蚀（接触流土）

10．防止渗流变形的措施有哪些？

常见的工程措施有：

全面截阻渗流、延长渗径、设置排水设施、反滤层或排渗减压井等。

11．重力坝与土石坝的稳定概念有什么不同？

影响土石坝稳定的因素有哪些？

重力坝：

依靠重力维持稳定，失稳时，先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝址处岩基和胶结面出现局部剪切屈服，进而范围扩大向上游延伸，最后形成滑动通道，导致大坝的整体失稳。

土石坝：

也是依靠重力维持稳定，由于是散粒体堆筑，坝坡稳定须采用肥大的剖面，坝体不可能产生水平滑动，其失稳主要是坝坡滑动或坝颇，坝基一起滑动。

影响因素：

坝体滑坡猾裂面的形状，坝体结构，土料，地基的性质，坝的工作条件。

12．土石坝坝坡滑裂面的形状有哪几种？

在什么情况下易产生何种滑裂面？

土石坝坝坡滑裂面的形状有三种：

曲线滑裂面、直线或折线滑裂面、复合滑裂面。

（1）曲线滑裂面：

当滑裂面通过粘性土部位时，产生上缓下陡曲面，计算中常用圆弧代替。

（2）直线或折线滑裂面：

当滑裂面通过无粘性土时，可产生直线或折线形，面坡干燥或全部浸入水中时呈直线形，坝坡部分浸入水中时呈折线形。

（3）复合滑裂面：

当滑裂面通过性质不同的几种土料时，可产生由直线和曲线组成的复合形状滑裂面。

13．圆弧法的基本假定是什么？

如何用简化的毕肖普法计算坝坡稳定安全系数？

圆弧法的基本假定：

假定滑动面为圆柱面，将滑动面内土体视为刚性体，边坡矢稳时该土体绕滑弧圆心O作旋转运动，计算时沿坝轴线取单宽按平面问题进行分析。

用简化的毕肖普法计算坝坡稳定安全系数。

假设

，略去土条间的切向力，减小了计算工作量，当土条处于稳定状态（k>1）时，求任意条内滑弧底面上抗剪强度与剪力

的平衡，求出

。

因为各土条间相互作用力

、

均为大小相等，方向相反，在累加时相互抵消，由滑动体平衡条件可求出。

由于

中含有k，则要用试算法，一般先假定k=1，求出

，再求k。

若k>1，则用此k值求新的

及k，反复3~4次，直到假定k接近计算k时即可。

14．怎样确定滑弧的最小稳定安全系数？

利用B.B方捷耶夫及费兰钮斯法结合应用，可认为最危险的滑弧圆心在扇形面积中线附近，可按下面步骤计算出最小稳定安全系数

。

（1）在eg线上选取

、

、

﹍﹍为圆心，分别作通过点的滑弧并计算各自的安全系数k，按比例将k值标在相应的圆心上，连成曲线找出相应最小k的圆心

。

（2）通过eg线上k最小的点

，作eg的垂线，在线上选

等为圆心，同样分别过点作滑弧，找出最小的安全系数，按比例将标在点的上方。

（3）根据坝基土质情况，在坝坡或坝址外再选，同上述方法求出最小安全系数等，分别按比例标在点的上方，连接标注诸短线的端点，即可找出相应于计算情况的坝坡稳定安全系数，一般要计算15个滑弧才能求出

15．土石料的填筑标准是什么？

在土料设计中何种土料主要控制何种指标？

土石料的填筑标准：

对于粘性土，其指标是设计干重度及相应的含水量；对于非粘性土，其指标是相对密度；对于堆石料，其指标是孔隙率。

16．土石坝为什么要设防渗体？

防渗体有哪些形式？

土石坝挡水后，在坝体内会形成由上游的渗流，这会使水库损失水量，还引起管涌、流图等渗透变形，对坝颇稳定不利，必须在设计时采取防渗措施以减少渗漏，保证坝体渗透稳定性，故要设防渗体。

防渗体的形式：

1、黏土心墙 2、黏土斜墙 3、非土料防渗体

17．土坝排水设备的作用是什么？

常用的坝体排水有哪些形式？

土石坝排水设备的作用是：

可以降低伸入坝体内的水，有计划地排出坝外，以达到降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止渗透变形，增加坝坡的稳定性，防止冻涨破坏的目的。

常用的坝体排水形式：

1.贴坡排水；2.棱体排水；3.褥垫排水；4.管式排水；5.综合式排水

18．土石坝为什么要设置反滤层？

设置反滤层应遵循什么原则？

通常应在哪些部位设置反滤层？

土石坝设置反滤层，其目的是为了提高抗渗破坏能力、防止各类渗透变形特别是防止管涌。

在任何渗流流入排水设施处一般都要设置反滤层。

设置反滤层要遵循的原则是：

1.被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层2.各层的颗粒不得发生移动3.相邻两层间，较小的一层颗粒不得穿过较粗一层的孔隙4.反滤层不能被堵塞，而且应该具有足够的透水性，以保证排水畅通5.应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而遭受破坏。

19．简述土坝砂卵石地基的处理方法

砂卵石地基一般强度较大，压缩变形也较小，对建筑在砂卵石地基上土石坝的地基处理主要是解决渗流问题。

处理方法是“上防下排”。

“上防”是指铅直方向的粘土截水墙。

混凝土防渗墙、板桩和帷幕灌浆以及水平方向的防渗铺盖等；“下排”是指铅直方向的减压井和反滤式排水沟以及水平方向的反滤式盖重等。

20．为什么要进行地基处理？

这是因为地基的性质对土石坝的构造和尺寸有很大影响。

进行土石坝地基处理1.可控制渗流，使地基以至坝身不产生渗透变形，并把渗流流量控制在允许的范围内2.保证地基稳定不发生滑动3.控制沉降与不均匀沉降，以限制坝体裂缝的发生。

21.土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物连接时应注意什么问题？

土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的接触面都是防渗的薄弱部位，在连接时，必须妥善处理，使其结合紧密，避免产生集中渗流；保证坝体与河床及岸坡结合面的质量，不使其形成影响坝坡稳定的软弱层面；并不致因岸坡形状或坡度不当引起坝体不均匀沉降而产生裂缝。

22．土石坝的检查和养护内容是什么？

土石坝的检查工作包括四个方面：

经常检查、定期检查、特别检查和安全鉴定。

土石坝的养护主要包括以下几方面的内容：

1.保持坝面完整。

2.保持排水系统畅通3.合理控制水库水位4.加强安全管理5.观测仪器设备的养护。

23．土石坝裂缝分哪几种？

其特征和处理方法是什么？

（1）1）按分布位置分①表面裂缝；②内部裂缝。

2）按走向分类①横向裂缝；②纵向裂缝；③水平裂缝；④龟纹裂缝

3）按裂缝成因分类①干缩裂缝；②变形裂缝；③滑坡裂缝；④冻融裂缝；⑤水力劈裂；⑥塑流裂缝；⑦振动裂缝

（2）处理：

处理前，首先要根据出现部位、征兆、异常，确定具体位置，再探明其大小、走向。

常用方法：

①开挖回填法；②灌浆法；③挖填灌浆法

24．分析土石坝运用中渗漏原因及处理措施。

渗漏原因：

①坝体渗漏：

设计考虑不周，施工质量较差，管理不善

②坝基渗漏：

地基处理不当，粘土铺盖尺寸不足，排水系统堵塞，空库运用，铺盖开裂

③接触渗漏：

坝基处理不彻底，防渗体与坝基结合不当，坝体与刚性建筑物结合不当。

④绕坝渗漏：

岸坡山体单薄，岸坡岩性差，岸坡存在孔洞，岸坡天然铺盖破坏。

处理措施：

要遵循“上截下排”原则，即在坝的上游坝体和坝基设防渗设施、阻截渗水，在坝的下游设排水导渗设备。

一般采用上游截渗法、下游导渗法。

25．土石坝滑坡的主要特征是什么？

如何预防滑坡，并说明处理滑坡的措施。

（1）破坏形式：

脱落，塌陷，崩塌，滑动，挤压，鼓胀，溶蚀。

（2）破坏原因：

①对波浪的冲击破坏考虑不周

②护坡结构不合理

③护坡施工质量控制不严，干砌石不密实，空袭偏大，甚至出现架空

④护坡材料选择不当

⑤在管理运用中，因库水位骤降，护坡背面将形成较大的渗透压力，导致护坡膨胀、破裂、掀起和滑动而破坏，维修不及时，破坏由小而大

⑥严寒地区的冰冻影响。

六、计算题

1.某均质土坝修建在不透水地基上，坝体下游设有棱体排水，坝体土料的渗透系数k=1×10-8m/s，坝体断面见下图，试计算坝体的渗流量。

解：

①求L’，要求L’，先求

：

上游坝m采用平均坝坡：

2.绘计算简图说明怎样确定最危险滑弧圆心的位置。

（1）B.B方捷耶夫法 他认为最小安全系数的滑弧圆心在扇形bcdf范围内,此扇形面积的两个边界为由坝坡中点a引出的两条线，一条为铅直线；另一条与坝坡线成85

角。

另外两个边界是以a为圆心所做的两个圆弧，

（2）费兰钮斯法：

H为坝高，定出距坝顶为2H，距坝趾为4.5H的M1点；再从坝趾B1和坝顶A引出B1M2和AM2，它们分别与下游坡及坝顶成β1、β2角并相交于M2点，连接M1M2线，费兰钮斯认为最危险滑弧的圆心位于M1M2的延长线附近。

首先在eg线上选取O1、O2、O3……为圆心，分别作通过B1点的滑弧并计算各自的安全系数K，按比例将K值标在相应的圆心上，连成曲线找出相应最小K的圆心，例如O4点。

再通过eg线上K最小的点O4，作eg的垂线N-N，在N-N线上选O5、06……等为圆心，同样分别过B1点作滑弧，找出最小的安全系数，例如B1点对应K1即是。

一般认为K1值即为通过B1点的最小安全系数，按比例将K1标在B1点的上方。

然后根据坝基土质情况，在坝坡或坝趾外再选B2、B3……，同上述方法求出最小安全系数K2、K3……等，分别按比例标在B2、B3点的上方，连接标注K1、K2、K3诸短线的端点，即可找出相应于计算情况的坝坡稳定安全系数

。

一般至少要计算18个滑弧才能求得

。

3．某均质土坝建在不透水地基上，坝高Hd=37m,上游坝坡为1：

3，下游坝坡为1：

2.5，坝体土料渗透系数K=5×10-8m/s,其它尺寸如图所示，已知浸润线在下游坝坡上的逸出高度为1.5m，求单位坝长的渗流量及浸润线方程。

解：