水工建筑物复习重点.docx

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水工建筑物复习重点

1、枢纽中的水工建筑物根据所属（工程等别）及其在工程中的（作用）和（重要性）分为（五）级。

2、水利水电工程根据：

（工程规模、效益、及其在国民经济中的重要性）分为（五）等。

3、水利工程的特点：

工作条件复杂、施工难度大、效益大对环境影响也大、失事后果严重。

4、主要建筑物：

系指失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物。

次要建筑物：

系指失事后不致造成下游灾害或对工程效益影响不大，并易于修复的建筑物，如挡土墙、导流墙及护岸。

5、水利枢纽：

为满足防洪要求，获得发电、灌溉、供水等方面的效益，需要在河流的适宜河段修建用来控制和分配水流的不同类型建筑物为水工建筑物，由不同类型的水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。

6、挡水建筑物：

用以拦截江河、形成水库或雍高水位，如各种坝和水闸；以及为抗御洪水或挡潮，沿江河海岸修建的提防、海塘等。

泄水建筑物：

用以宣泄多余水量、排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库、渠道等，以保证坝和其他建筑物的安全。

如各种溢流坝、坝身泄水孔。

输水建筑物：

为满足灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽等。

取水建筑物：

输水建筑物的首部建筑，如引水隧洞的进口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。

整治建筑物：

用以改善河流的水流条件，调整水流对河床及河岸的作用，以及防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷，如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。

专门建筑物：

为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物，如专为发电用的压力前池、调压室。

第三章重力坝

1、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应力来抵消由于水压力所引起的拉应力，以满足强度要求。

重力坝基本剖面呈三角形。

2、重力坝按其结构形式：

实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝。

宽缝重力坝：

将实体重力坝的横缝的中下部扩宽成具有空腔的重力坝。

3、扬压力：

重力坝在下游水深作用下产生浮托力，在上下游水位差作用下，产生渗透水压力，渗透水压力及浮托力之和称为扬压力。

4、重力坝抗滑稳定分析的目的：

核算坝体沿坝基面或地基深层软弱结构面、抗滑稳定的安全度。

5、提高坝体抗滑稳定性的工程措施：

（1）利用水重。

将坝体的上游面略向上游倾斜。

（2）采用有利的开挖轮廓线。

使坝基面倾向上游。

（3）设置齿墙。

6、重力坝应力分析的目的:

检验大坝在施工期和运用期是否满足强度要求。

7、重力坝的基本剖面是指坝体在自重、静水压力、和扬压力作用下，满足坝基面稳定和强度使工程量最小的三角形剖面。

8、重力坝剖面设计原则：

满足稳定和强度要求，工程量最少、便于施工、运行方便。

9、重力坝采用概率极限状态设计时：

对重力坝应分别按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行强度验算。

10、重力坝地基处理主要包括两个方面工作：

（1）防渗。

帷幕灌浆目的：

降低坝底渗流压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量，防渗帷幕布置在靠近上游坝面坝轴线附近，灌浆孔一般设1至2排。

灌浆材料最常用的是水泥浆。

（2）提高基岩的强度和整体性。

固结灌浆目的：

提高基岩的强度和整体性，降低地基的透水性。

固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝址附近,以及节理裂隙发育和破碎带范围内，灌浆孔呈梅花形或方格状布置。

11、横缝：

是垂直坝轴线的缝，将坝体分成若干段，其作用是减小温度应力，适应地基不均匀沉陷和满足施工要求。

分为永久性横缝和临时性横缝，临时性横缝应在缝面设置键槽和灌浆系统，待坝体降到一定温度后进行接缝灌浆。

纵缝：

是平行坝轴线方向的缝，将一个坝段分成几个坝块，作用是适应混凝土的浇筑能力和减少施工期的温度应力，为临时缝，最后进行接缝灌浆。

水平施工缝：

是浇筑块之间新老混凝土的结合面，一般浇筑块厚度为1.5至4米，以利散热，新混凝土浇筑前要将施工缝面清洗为干净的麻面，以便新老混凝土很好的结合。

12、溢流重力坝的消能方式，各适用何种条件、有何特点。

（1）底流式消能：

通过水跃，将急流变成缓流而消能，多用于中小工程，高坝应用较少。

（2）挑流消能：

适用于基岩比较坚固的中、高坝。

（3）面流式消能（4）消力衫

第四章拱坝

1、拱坝的坝体稳定主要依靠两岸拱端的反力作用，不像重力坝那样依靠自重来维持稳定。

拱坝属于高次超静定结构，超载能力强，安全度高。

拱坝坝身不设永久性伸缩缝。

2、河谷的形状特征常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来表示。

拱坝的厚度，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。

当L/H<1.5薄拱坝，T/H<0.2；L/H=1.5--3、中厚拱坝，T/H=0.2—0.35；L/H>3—4.5重力拱坝T/H>0.35。

3、单曲拱坝：

有水平曲率，各悬臂梁的上游面呈铅直的拱坝。

双曲拱坝：

水平和竖直向都有曲率的拱坝。

4、降温对坝体应力不利，升温对坝肩岩体稳定不利。

中心角过大对坝肩岩体稳定不利。

5、拱坝的应力分析：

纯拱法、拱梁分载法、有限元法。

6、拱梁分载法：

把拱坝看成由一系列水平拱圈和铅直梁所组成，荷载由拱和梁共同承担，各承担多少荷载由拱梁交点处变位一致条件决定。

荷载分配后，梁按静定结构计算应力，拱按纯拱法计算应力。

拱冠梁法：

是按中央悬臂梁与若干层水平拱在其交点变位一致的原则分配荷载的拱坝应力分析法，是简化的拱梁分载法。

一般是沿坝高选取5—7层水平拱圈，仅考虑承受径向荷载，并假定荷载沿拱圈均匀分布。

这种方法适用对称或接近对称的拱坝，是一近似应力分析法

7、拱坝坝身泄水的方式及适用条件。

（1）自由跌流式：

适用于基岩良好，单宽泄流量较小，坝体较薄的双曲拱坝或小型拱坝。

（2）鼻坎挑流式：

适用于坝体较高，单宽流量较大的情况。

（3）滑雪道式：

适用于泄洪量大、坝体较薄的拱坝枢纽中。

（4）坝身泄水孔：

适用于坝体较高的拱坝。

8、拱坝与重力坝相比的工作特点。

拱坝是一种推力结构，在外荷载作用下，拱圈截面上主要承受轴向压应力，弯矩较小，有利于充分发挥坝体混凝土或浆砌石料抗压强度，而重力坝以受弯曲为主的静定结构。

结构：

拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直或向上游凸出的曲线型。

受力：

坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载一部分通过拱的作用压向两岸，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。

稳定：

拱坝的稳定主要依靠两岸拱端的反力作用，并不全靠坝体自重来维持。

9、确定拱坝的坝体剖面主要参数：

拱弧半径、中心角、拱弧圆心沿高程的轨迹、拱圈厚度。

第五章土石坝

1、土石坝按施工方法分：

碾压式土石坝、冲填式土石坝、水中填土坝、定向爆破堆石坝。

均质坝：

坝体主要由一种土料组成，同时起防渗和稳定的作用。

土质防渗体分区坝：

心墙坝、斜墙坝。

上游坝坡比下游坝坡较缓，斜墙坝的上游坝坡一般较心墙坝缓。

2、土石坝组成：

坝身、防渗体、排水体、护坡。

坝身；主要用来保持坝体的稳定，坝壳料应具有比较高的强度。

下游坝壳的水下部分以及上游坝壳的水位变动区要求具有良好的排水性。

防渗体：

作用控制坝内侵润线的位置，保持稳定渗流。

排水体：

控制和引导渗流，降低侵润线，加速孔隙水压力消散，增强坝的稳定，保护下游免遭冻胀破坏。

护坡：

上游护坡为了防止风浪淘刷、顺坡水流冲刷。

下游护坡为了避免雨水冲刷，保护下游尾水部位坝坡免受风浪、冰层和水流的作用。

3、土石坝渗流分析的内容：

（1）确定坝内侵润线

（2）渗流的主要参数—渗流的流速与比降（3）确定渗流量土石坝渗透变形的形式：

管涌，主要出现在较疏松的无粘性土中。

流土，接触冲刷，接触流土。

防止渗透变形的工程措施：

（1）降低渗透坡降：

设置垂直、水平防渗体。

（2）降低下流出口处的渗流压力，采取排水减压措施。

（3）对可能发生管涌的部位，设置反滤层，拦截可能被渗流带走的细颗粒，对可能产生流土的部位，设置盖重以增加土体抵抗渗透变形的能力。

（4）设过渡区，实现防渗体与坝壳体可靠连接。

4、土石坝的排水形式：

（1）棱体排水：

优点可以降低侵润线，防止坝坡冻胀，保护尾水范围内的下游坝脚不受波浪淘刷，但所需的石料用量大，费用较高，与坝体施工有干扰，检修困难。

贴破排水：

结构简单，用料省，施工方便，但不能降低侵润线。

坝内排水，综合式排水。

第六章水闸

1、水闸的组成：

闸室，是水闸的主体，起控制水流和连接两岸的作用，包括闸门、闸墩、底板、工作桥。

上游连接段：

作用是引导水流平稳地进入闸室，保护上游河床及岸坡免于冲刷，并有防渗作用，包括上游防冲槽、铺盖、上游翼墙、两岸护坡。

下游连接段：

主要作用是消能、防冲和安全排出经两岸的渗流。

护坦、海漫、防冲槽、两岸翼墙和护坡。

海漫：

表面有一定的粗糙度；具有一定的透水性；具有一定的柔性。

定义：

是水闸紧接护坦之后，还要急需采用的防冲加固措施，其作用是进一步消减水流的剩余能量，保护护坦和减小对其下游河床的冲刷。

2、水闸渗流计算的方法：

流网法、改进的阻力系数法、直线法。

水闸地基渗流计算的目的：

求解渗透压力、渗流坡降、并验证初拟的地下轮廓线和排水布置是否满足要求。

3、闸墩和底板连在一起，称为整体式底板；整体式底板具有将结构自重和水压力等荷载传给地基及防冲、防渗等作用，故底板较厚，分离式底板闸室上部结构的重量和水压力直接由闸墩传给地基，底板仅具有防冲、防渗和稳定的要求，厚度根据自身确定;特点：

分离式底板一般适用于地基条件较好的沙土或岩石基础。

由于底板较薄，所以工程量较整体式底板省。

4、水闸底板相对紧密度DR>0.5的非粘性土地基或粘性土地基，可采用弹性地基梁法；对于<0.5采用反力直线分布法。

5、闸门按其工作性质可分为：

检修闸门、工作闸门、事故闸门，检修闸门在静水中启闭，工作闸门在动水中启闭，事故闸门在静水中开启，在动水中关闭。

第七章岸边溢洪道

1、岸边溢洪道按结构形式：

正槽溢洪道、侧槽溢洪道、井式溢洪道、虹吸式溢洪道。

2、正槽溢洪道：

引水渠、控制段、泄槽、出口消能段、尾水渠组成。

泄槽在平面上宜尽可能采用：

直线、等宽、对称布置。

当坡度由缓变陡时，应采用竖向射流抛物线来连接；当坡度由陡变缓，需用反射弧连接。

过堰水流方向与泄槽轴线方向一致。

第八章水工隧洞

1、水工隧洞按洞内水流流态分为：

有压水工隧洞和无压水工隧洞。

应避免出现时而有压时而无压的明满流交替状态。

2、水工隧洞组成：

进口段、洞身段、出口段。

3、工作闸门布置在进口的泄水隧洞无压隧洞；工作闸门布置在出口的有压隧洞。

4、水工隧洞按进口段布置及结构形式：

竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式。

5、无压水工隧洞的常用断面型式：

圆拱直墙型、圆拱斜墙型、马蹄型、圆形。

有压：

圆形断面。

6、有压隧洞和无压隧洞的断面尺寸确定有何不同，如何确定。

无压隧洞断面尺寸的确定，首先应满足运用要求，主要应满足泄流能力和洞内水面线，当洞内水流流速大于15—20，还应防止发生满流工作情况，水面以上需留有足够的空间余幅。

有压水工隧洞的断面尺寸也是根据水力计算确定，主要任务是计算泄流能力及沿程压迫线，保证其始终处于有压流状态。

7、作用在水工隧洞衬砌上的基本荷载：

围岩压力、衬砌自重、内水压力、外水压力。

一般岩体中，作用在衬砌上的主要是铅直向下的围岩压力。

衬砌主要类型：

平整衬砌、单层衬砌、组合式衬砌、预应力衬砌。

衬砌的作用：

（1）限制围岩变形，保证围岩稳定

（2）承受围岩压力，内水压力（3）防止渗漏（4）保护岩石免受水流，空气、温度和干湿变化等冲蚀破坏作用。

8、回填灌浆：

为了填充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，减少渗漏。

9、水工隧洞出口的消能方式：

挑流消能、底流消能。

10、水工隧洞：

在水利枢纽中为满足防洪、发电等各项任务而设置的隧洞，称为水工隧洞。

其作用：

配合溢洪道宣泄洪水；引水发电或为灌溉、供水和航运输水；排放水库泥沙；放空水库；施工期用来导流。

11、有压隧洞和无压隧洞断面型式和断面尺寸如何确定。

（1）洞身断面形式取决于水流流态、地质条件、施工条件及运行要求等。

（2）无压隧洞的断面形式多采用圆拱直墙型、为了减小或消除作用在边墙上的侧向围岩压力，也可把边墙做成倾斜的；如围岩条件较差，还可以采用马蹄形断面；当围岩条件差，又有较大外水压力，也可采用圆形断面。

（3）有压隧洞一般采用圆形断面。

（4）洞身断面尺寸应根据要求，泄流量、作用水头及剖面布置，通过水利计算确定。

水闸：

是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多见于河道、渠系及水库、湖泊岸边，一般由闸室、上游连接段、下游连接段三部分组成。

围岩压力：

也称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护或衬砌上的压力。

管涌：

坝体和坝基土体中部分颗粒被渗流带走的现象，是土坝渗流变形的一种形式。

流土：

在渗流作用下，粘性土及均匀无粘性土被掀起浮动的现象。

侵润线：

渗流在土坝坝体内的自由水面与垂直坝轴线剖面的交线。