第二章 重力坝自测题及复习资料.docx

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第二章重力坝自测题及复习资料

第二章 重力坝自测题

一、填空题

1.     重力坝是指                             。

其坝轴线一般为直线，垂直于坝轴线方向设           ，将坝体分成若干个坝段，每一个坝段相当于固接于地基上的             。

2.    坝高是指                       之间的高度。

3.    重力坝按坝高可分为           、         、         三类。

按泄水条件可分为            、            。

按坝体结构形式可分为           、            、         和         。

4.    重力坝承受的主要荷载是呈三角形分布的          ，控制坝体剖面尺寸的主要指标是         、          ，重力坝的基本剖面是      形。

5.    挑流消能一般适于            。

挑射角度一般为20°~25°。

若挑射角度加大，           增大，且           加深。

6.    非溢流坝的坝顶或防浪墙顶必须高出库水位，其高出库水位的高度为：

△h=hl+hz+hc,其中hl表示                ，hz表示            ，hc表示                。

7.               表示地震对建筑物的影响程度。

        越大，表示对建筑物的破坏越大，抗震设计要求越高。

8.    按承载能力极限状态设计时，应考虑           和         两种作用效应组合。

9.    按正常使用极限状态设计时，应考虑          和           两种作用效应组合。

10. 溢流坝既是         ，又是         。

因此，坝体剖面设计时除满足稳定和强度要求外，还要满足         的要求，同时要考虑下游的消能问题。

11. 溢流坝的溢流面由顶部的           、中间的          、底部的         组成。

12. 不设闸门时，溢流坝的坝顶高程等于水库的                  水位。

13. 单宽流量的大小是溢流坝设计中一个很重要的控制指标。

如果单宽流量越大，对               不利，但对             有利。

14. 溢流坝段的横缝有两种布置方式。

其中，横缝布置在         时，相邻坝段产生的不均匀沉陷不影响闸门启闭，但闸墩厚度      。

另一种形式，横缝布置在         ，闸墩比较薄，但受地基不均匀沉陷的影响大。

15. 闸墩的断面形状应使             ，减小水头损失，墩头的形状常用       、        、         等。

16. 重力坝的泄水孔按其作用分为              、              、

                 、                 、灌溉孔和放水孔。

按水流的流态可分为               、                 。

17. 有压泄水孔的工作闸门布置在                                    处，检修闸门布置在                                           。

无压泄水孔的工作闸门布置在                     处，检修闸门布置在                     。

18. 重力坝的坝体防渗是采用                             。

19. 工作闸门常在           中启闭，检修闸门在              中启闭，事故闸门常在           中快速关闭，在            中开启。

20. 通气孔的上端进口不允许设在                           内，自由通气孔的上端进口应高于         。

21. 为提高泄水孔的内水压力，常将其出口断面面积                。

22. 重力坝坝体排水措施是：

靠近上游坝面设置                  ，其上下端与坝顶和廊道直通。

坝基排水措施是                 。

23. 坝体分缝的目的是：

                         ，满足施工的要求。

常见的缝有：

              、               和施工缝。

24. 重力坝内的廊道的作用是             、             和观测、交通。

廊道常分为：

                  和                。

25. 坝基开挖时，应将                 挖除，直至新鲜坚固的基岩面。

顺水流方向应开挖成              的锯齿状，垂直于水流方向应开挖成                    。

26. 防渗帷幕的位置布置在                       的坝轴线附近，自河床向两岸延伸一定距离，与两岸                         衔接。

27. 排水孔幕布置在                        的下游，通常在防渗帷幕灌浆后施工。

28. 按裂缝产生的原因，可分为            、                 、                    、应力缝和施工缝。

29. 混凝土坝的渗漏处理的原则是                  。

二、单项选择题

1、溢流坝属于（      ）。

A、挡水建筑物和泄水建筑物        B、次要建筑物

C、挡水建筑物                    D、泄水建筑物

2、下列重力坝是按坝体的结构形式进行分类的有（      ）。

A、混凝土重力坝                  B、浆砌石重力坝

C、实体重力坝                                    D、溢流重力坝

3、下面关于坝体应力的几种说法正确的是      。

A、正常运用期，坝基面的最大铅直正应力应小于坝基容许压应力。

B、正常运用期，坝基面的最大铅直正应力应大于坝基容许压应力。

C、坝体内绝对不允许出现拉应力

D、以上说法都不对。

4、重力坝的坝体廊道的主要作用是（      ）。

A、检查和排水                     B、灌浆和排水

C、排水                           D、交通

5、以下泄水孔必须为有压泄水孔的是（      ）。

A、冲沙孔        B、灌溉孔        C、导流孔       D、发电孔

6、采用以下（      ）措施主要用来降低重力坝坝基的扬压力。

A、开挖与清理                     B、固结灌浆

C、帷幕灌浆                       D、混凝土齿墙

7、重力坝的基本剖面为（      ）。

A、梯形         B、三角形        C、矩形          D、正方形

8、重力坝地基处理时，顺水流方向的开挖面不宜（      ）。

A、成台阶状       B、成锯齿状        C、向下游倾斜      D、向上游倾斜

9、高度超过（      ）的坝属于高坝。

A、50m           B、60m         C、70m           D、100m

10、检修闸门一般布置在（      ）。

A、进口处       B、出口处     C、孔身段      D、泄水孔的任一断面均可

11、有压泄水孔的断面形状一般为（      ）。

A、矩形        B、圆形       C、城门洞形         D、马蹄形

三、名词解释

1．扬压力

2．渗透压力 

3．浮托力

4．荷载作用的基本组合

5．荷载作用的偶然组合

四、判断题

1．检修闸门和事故闸门都只能在静水中关闭和开启。

                           （   ） 

2．官厅公式只适合于计算峡谷水库的波浪三要素。

                             （   ）

3．对于基本烈度为6度及其以下地区不考虑地震荷载。

                          （   ）

4．坝内水平截面上的剪应力τ呈三次抛物线分布。

                              （   ）

5．挑流消能适用于基岩较坚固、水头较高的情况。

                             （   ）

6．固结灌浆是深层高压水泥灌浆，其主要目的是为了降低坝体的渗透压力。

         （   ）

7．地震烈度大，对建筑物的破坏小，抗震设计要求低。

                         （   ）

8.设计洪水情况属于荷载的偶然组合。

                                         （   ）

9.按定型设计水头确定的溢流面顶部曲线，当通过校核洪水位时不能出现负压。

     （   ）

五、简答题

1．简述重力坝的特点。

2．重力坝如何进行分类？

3．简述重力坝的设计过程。

4．提高重力坝抗滑稳定的工程措施有哪些？

5．用材料力学法计算重力坝应力的主要假定是什么？

6．用微分体的平衡条件推导坝体下游边缘应力分量σxd、τd（分别计算有、无扬压力两种情况）。

7．简述重力坝坝体和坝基应力控制标准。

8．溢流坝常用的消能方式有哪几种？

消能机理、使用条件如何？

9．有压泄水孔和无压泄水孔的闸门如何布置？

10．通气孔、平压管的作用各是什么？

11．重力坝为什么要进行分缝？

常见的缝有哪些？

12．坝内廊道有哪些？

各有什么作用？

13．重力坝对地基有哪些要求？

14．重力坝地基处理的措施有哪些？

15．固结灌浆、帷幕灌浆各有什么作用？

16．简述重力坝坝基的防渗与排水措施。

17．混凝土重力坝在运用过程中，表现出的问题有哪些？

18．混凝土重力坝的裂缝按其成因可分为哪几种？

常用的处理方法有哪些？

19．渗漏的危害是什么？

如何处理渗漏？

六、计算题

1．某混凝土重力坝的剖面如图所示。

分别绘图并计算有排水孔、无排水孔的情况下坝底面的扬压力。

（α=0.3）

2．已知某重力坝剖面如图所示，上游正常高水位为50m，相应下游水位为15m，坝顶高程为60m，上游坝坡为1：

0.2，下游坝坡为1：

0.7，坝顶宽度为5m，在距上游坝面7m处设有排水孔幕。

混凝土的容重采用γc=24kN/m3，水的容重采用γw=10kN/m3，渗透压力强度折减系数α=0.3。

（浪压力忽略不计）

（1）计算荷载大小；

（2）画出荷载分布图，标出荷载作用的位置。

（3）已知接触面的抗剪断参数f′=0.9、C′=700kPa，抗滑稳定安全系数允许值[Ks]=3.0，试用抗剪强度公式求Ks并判别是否满足抗滑稳定要求。

3．已知混凝土的强度等级为C10，基岩的允许压应力为5000kPa，其它条件同上题，试验算坝基面的垂直正应力是否满足要求？

4．某一混凝土重力坝的剖面如图所示，其坝基面向上游倾斜，倾角为θ，坝与坝基面的抗剪断参数为f′、C′，设作用于坝基面的扬压力为U。

请按抗剪断强度公式推求抗滑稳定安全系数。

第二章　重力坝答案

一、填空题

1.     主要依靠坝体自重所产生的抗滑力来维持稳定的挡水建筑物；横缝；悬臂梁；

2.     坝基最低面（不含局部有深槽或井、洞部位）至坝顶路面

3.     低坝（坝高＜30m）、中坝（30m＜坝高＜70m）、高坝（70m＜坝高）。

溢流重力坝；非溢流重力坝；实体重力坝；宽缝重力坝；空腹重力坝；大头坝等

4.     静水压力；稳定；强度要求；三角；

5.     基岩较坚固的中高溢流坝；挑射距离；冲坑

6.     波浪高度；波浪中心线高出静水位的高度；安全超高。

7.      地震烈度；烈度

8.     荷载的基本组合；偶然组合

9.     荷载的长期组合；短期组合

10. 挡水建筑物；泄水建筑物；泄水

11. 曲线段；直线段；反弧段

12. 正常蓄

13. 消能防冲；枢纽布置

14. 闸墩中间；较大；溢流孔跨中

15. 水流平顺；半圆形；三角形；流线形

16. 泄洪孔；冲沙孔；发电孔；导流孔；有压泄水孔；无压泄水孔

17. 出口；进口；深孔的进口；进口。

18. 一层具有防渗、抗冻、抗侵蚀的砼作为坝体防渗设施。

19. 动水；静水；动水；静水

20. 闸门启闭室；上游最高水位

21. 缩小

22. 排水管幕；在灌浆帷幕后设排水孔幕 。

23. 防止温度变化和地基不均匀沉降导致坝体开裂；横缝、纵缝

24. 满足灌浆；检查、排水；坝基灌浆廊道；检查和坝体排水廊道

25. 卵石覆盖层、风化破碎的岩层；略向上游倾斜；足够宽度的台阶状。

26. 靠近上游坝脚；不透水层

27. 防渗帷幕；沉陷缝；干缩缝；温度缝

28. 上堵下排

二、单项选择题

1、A                  2、C                    3、A                       4、B

5、D                  6、C                    7、B                        8、C

9、C                  10、A                  11、B

三、名词解释

1．扬压力

扬压力是渗透压力和浮托力的总称。

，扬压力是由上下游水位差产生的渗流而在坝体内或坝基面上形成的渗透力，和由下游水深淹没坝体而产生的向上的浮托力组成。

2．渗透压力

渗透压力是由上下游水位差产生的渗流而在坝内或坝基面上形成的向上的压力。

3．浮托力

是由下游水深淹没坝体计算截面而产生的向上的压力。

四、判断题

1．╳                 2．√                 3．╳                    4．╳

5．√                 6．╳               7．╳                      8.╳

9.√                  10.√

五、简答题

1．简述重力坝的特点。

答：

优点：

1、工作安全，运行可靠；

2、对地形、地质条件适应性强

3、泄洪方便，导流容易

4、施工方便，维护简单

5、受力明确，结构简单

　　缺点：

坝体剖面尺寸大，材料用量多

　　　　　材料的强度不能够得到充分发挥

　　　　　坝底扬压力大，对坝体稳定不利

　　　　　砼体积大，易产生不利的温度应力和收缩应力

2．重力坝如何进行分类？

答：

重力坝的分类方法很多，主要有以下几种：

按高度分类按泄水条件分类；

按筑坝材料分类；

按坝体结构形式分类；

按施工方法分类

3．简述重力坝的设计过程。

答：

①资料分析

②非溢流坝剖面尺寸拟定

③荷载及其组合计算

④抗滑稳定计算

⑤坝址抗压强度及地基应力计算

⑥坝体上下游面拉应力计算

   ⑦若上述④⑤⑥有一项不满足，应重新拟定坝体剖面尺寸，并重新进行计算。

4．提高重力坝抗滑稳定的工程措施有哪些？

答：

①利用水重来增加坝体自重：

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：

预应力措施：

5．用材料力学法计算重力坝应力的主要假定是什么？

答：

①、假定坝体混凝土为均质连续各向同性的弹性体材料

②、视坝段为固接于坝基上的悬臂梁，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按直线分布，不考虑廊道等孔洞对坝体应力的影响。

6．用微分体的平衡条件推导坝体下游边缘应力分量σxd、τd（分别计算有、无扬压力两种情况）。

答：

1）无扬压力情况：

取下游坝面的微分体，根据平衡条件

同样由

得：

2）有扬压力情况：

取下游坝面的微分体，根据平衡条件

同样由

得

7．简述重力坝坝体和坝基应力控制标准。

答：

坝基应力控制标准：

①运用期：

②施工期：

下游坝面允许有不大于0.1MPa的拉应力，地基容许压应力取标准试块极限抗压强度的1/25～1/5，视坝体而定

坝体应力控制标准：

①运用期：

计入扬压力时

不计入扬压力时：

②施工期：

坝体内主压应力不得大于混凝土的容许压应力，下游可以有不大于0.2Mpa的主拉应力。

8．溢流重力坝的泄水方式有哪些？

各有什么特点？

如何选择？

答：

溢坝重力坝泄水方式有①、坝顶开敞溢流式、②、孔口溢流式

开敞溢流式泄方式有设闸门和不设闸门之分，两者都具有结构简单，超泄能力大的特点。

不设闸门时，又可自动泄洪，管理方便，适用于洪水流量小，淹没损失不大的中小型水库。

孔口溢流式泄水方式有固定胸墙和活动胸墙之分，胸墙可以挡水，又可减少闸门高度，降低堰顶高程，孔口溢流式可以根据洪水预报提前放水，腾出较大的防洪库容，提高水库的调洪能力。

9．有压泄水孔和无压泄水孔的闸门如何布置？

答：

①有压泄水孔的工作闸门布置在出口处，孔内始终保持满水有压状态，检修闸门或事故闸门布置在有压泄水孔的进口处

②无压泄水孔的工作闸门布置在深孔的进口，使闸门后泄水道内始终保持无压明流，检修闸门布置在进口压力短管部分。

10．通气孔、平压管的作用各是什么？

答：

通气孔是向检修门和工作门之间的泄水孔道内充气和排气的通道

平压管是埋在坝体内部，平衡检修闸门两侧水压以减少启门力的输水管道。

11．重力坝为什么要进行分缝？

常见的缝有哪些？

答：

重力坝设缝的目的是为了避免因坝基发生不均匀沉陷和温度变化而引坝体开裂。

常见的缝有、横缝、纵缝、施工缝等。

12．坝内廊道有哪些？

各有什么作用？

答：

坝内廊道主要有：

1、坝基灌浆廊道；2、检查和坝体排水廊道

坝基灌浆廊道主要作用是为保证灌浆质量高灌浆压力。

检查排水廊道是为了检查、观测和坝体排水方便。

13．重力坝对地基有哪些要求？

答：

①、重力坝地基应具有足够的抗压和抗剪强度，以承受坝体的压力

②、应具有良好的整体性和均匀性，以满足坝基的抗滑稳定要求和减少不均匀沉降

③、应具有足够的抗渗性和耐久性，以满足渗透稳定的要求和防止渗渗水作用下的岩体变质恶化。

14．重力坝地基处理的措施有哪些？

答：

①坝基的开挖与清理

②坝基的加固处理

 固结灌浆

 断层破碎带、软弱夹层的处理措施：

设置砼塞

③坝基的防渗与排水

 帷幕灌浆

 设排水孔

15．固结灌浆、帷幕灌浆各有什么作用？

答：

固结灌浆可提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。

帷幕灌浆可降低渗透水压力，减少渗流量，防止坝基产生机械或化学管涌。

16．简述重力坝坝基的防渗与排水措施。

答：

为了降低渗透水压力，减少渗流量，可在重力坝的坝踵附近采用帷幕灌浆进行防渗。

帷幕灌浆是在坝踵附沿坝轴线方向，打一排深孔，用高压水泥浆或水泥粘土浆进行灌浆，从而形成一道阻止水渗透的屏障。

排水措施：

在防渗帷幕后设一道主排水孔，在坝体的下游设置辅助排水孔将坝基透过防渗帷幕的渗水集中起来，抽排到坝体外，从而降代坝基底面的扬压力、

17．混凝土重力坝在运用过程中，表现出的问题有哪些？

答：

混凝土重力坝在运用过程中有失稳、风化、磨损、剥蚀、裂缝、渗漏等问题

18．混凝土重力坝的裂缝按其成因可分为哪几种？

常用的处理方法有哪些？

答：

裂缝按其成因可分为：

沉陷缝、干缩缝、温度缝、应力缝、施工缝

处理方法：

表层涂抹、喷浆修补、表层粘补、凿槽嵌补和灌浆处理。

19．渗漏的危害是什么？

如何处理渗漏？

答：

渗漏的危害主要表现在：

渗漏将增加坝体、坝基扬压力而影响大坝的稳定性，由于渗水的侵蚀作用，使混凝土强度降低，缩短大坝寿命，严重的渗漏不但造成水量损失，影响水库蓄水，而且会导致大坝变形或破坏。

渗漏处理的原则是“上堵下排”，对坝体渗漏处理采用迎水面封堵。

当迎水面有困难且渗漏裂缝不影响正常运用时，也可在漏水出口处处理，对于裂缝漏水，还可以用内部灌浆的方法处理。

对于坝基（或接触）渗漏的处理：

加深加厚帷幕，接触灌浆处理，固结灌浆处理，改善排水条件。

六、计算题

1．某混凝土重力坝的剖面如图所示。

分别绘图并计算有排水孔、无排水孔的情况下坝底面的扬压力。

（α=0.3）

 解：

取坝长为1m

无排水孔时：

扬压力标准值：

有排水孔时：

2．已知某重力坝剖面如图所示，上游正常高水位为50m，相应下游水位为15m，坝顶高程为60m，上游坝坡为1：

0.2，下游坝坡为1：

0.7，坝顶宽度为5m，在距上游坝面7m处设有排水孔幕。

混凝土的容重采用γc=24kN/m3，水的容重采用γw=10kN/m3，渗透压力强度折减系数α=0.3。

（浪压力忽略不计）

（1）计算荷载大小；

（2）画出荷载分布图，标出荷载作用的位置。

（3）已知接触面的抗剪断参数f′=0.9、C′=700kPa，抗滑稳定安全系数允许值[Ks]=3.0，试用抗剪强度公式求Ks并判别是否满足抗滑稳定要求。

解：

（1）建基面顺水流向总长度：

排水孔距坝底中心O点的距离：

①自重：

分为三块：

距O点：

距O点：

距O点：

②水重：

距O点：

距O点：

③水平水压力：

上游：

距O点高：

下游：

距O点高：

④扬压力：

距O点0（m）

距O点：

20.25-3.5＝16.75（m）

距O点：

距O点：

（3）

3．已知混凝土的强度等级为C10，基岩的允许压应力为5000kPa，其它条件同上题，试验算坝基面的垂直正应力是否满足要求？

解：

坝趾处的压应力在计入扬压力时为

式中：

地基承载力满足要求；对砼C10抗压强度标准值为10Mpa＝10000Kpa

砼抗压强度远远大于砼内压应力，因此砼强度也能满足要求。

4．某一混凝土重力坝的剖面如图所示，其坝基面向上游倾斜，倾角为θ，坝与坝基面的抗剪断参数为f′、C′，设作用于坝基面的扬压力为U。

请按抗剪断强度公式推求抗滑稳定安全系数。

解：

当滑动面为水平时

当滑动面倾向上游并与岩基呈θ角时，可将P、W两力分解成沿滑动面方向的分力，和垂直滑动面上分力，则：