1、水工建筑物作业水工建筑物作业1 1、简述水工建筑物的特点。 答:水工建筑物除了工程量大投资多工期长之外还具有以下几方面的特点: ,1,、工作条件的复杂性,2,设计造型的独特性,3,、施工建造的艰巨性,4,工程效益的显著性,5,环境影响的多面性,6,失事后果的严重性。 2、为什么要对水利枢纽和水工建筑物进行分等级,分级的根据是什么,如何分级, 答:为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来水利枢纽及其组成的建筑物要进行分等分级。首先按水利枢纽工程的规模效益及其在国民经济中的作用进行分等。然后根据对各组成建筑物按其所属枢纽的等别建筑物在枢纽中所起的作用和重要性进行分级。水利枢纽及水工建
2、筑物的等级不同对其规划、设计、施工、运行管理等的要求不同等级越高者要求也越高这种分等分级区别对待的方法也是国家经济政策和技术要求相统一的重要体现分级的根据是我国水利部颁发的现行规范水利水电枢纽工程等级划分及设计标准。 3、何为水利枢纽,何为水工建筑物, 答:为了综合利用水资源最大限度地满足各用水部门的需要实现除水害兴水利的目标必须对整个河流和河段进行全面综合开发利用和治理规划。为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的需要修建各种不同类型的水工建筑物用来控制和支配水流这种建筑物统称为水工建筑物。 集中建造的几种水工建筑物配合使用形成一个有机的综合体称为水利枢纽。 4、水利枢纽由哪些建筑物组成, 答:
3、一个水利枢纽组成建筑物由河流综合利用规划中对该枢纽提出的任务来确定。为满足防洪发电及灌溉的要求需要在河流适宜地点修建拦河坝用以抬高水位形成水库调节河道的天然流量把河道丰水期的水储蓄在水库中供枯水期引用,在运行过程中还可能会遇到水库容纳不下的洪水就需要一个宣泄洪水的溢洪道或泄洪隧洞。当用拦河坝的一段兼作溢洪道时称为溢流坝。为了引用库中蓄水以农业灌溉和城市供水或进行水力发电等还要建造通过坝身的引水管道或穿过岸边山体的引水隧洞,为了发电、供电还要建水电站开关站等。 5、水工建筑物按其作用分为哪几种类型, 答:水工建筑物按其作用可分为以下几种类型:,1,挡水建筑物,2,泄水建筑物,3,输水建筑物,4,
4、取,进,水建筑物,5,整治建筑物,6,专门建筑物, 6、重力坝的工作原理是什么, 答:重力坝的工作原理是在水压力及其他荷载的作用下主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定的要求,同时也依靠坝体自重在水平截面上产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度的要求。 7、重力坝的工作特点有哪些, 答:重力坝的工作特点:,1,泄洪和施工导流比较容易解决,2,安全可靠结构简单施工技术比较容易掌握,3,对地形、地质条件适应性强,4,受扬压力影响较大,5,坝体体积大水泥用量多温度控制要求严格。 8、作用于重力坝上的荷载有哪些,何为计算荷载的标准值,何为设计值,为什么要进行荷载组合, 答:重力坝上的主
5、要荷载有:坝体自重上下游坝面上的水压力扬压力浪压力或冰压力、泥沙压力以及地震荷载等未考虑时间和空间的变异性利用公式计算所得各作用力数值为作用的标准值而当采用概率极限状态设计时以上作用力计算应采用设计值即上述计算的标准值乘以各自对应的分项系数。 作用在重力坝上的各种荷载除坝体自重外都有一定的变化范围。因此在进行坝的设计时应该把各种荷载根据它们同时出现的机率分别组合成不同的设计情况然后进行安全核算以妥善解决安全和经济的矛盾。 9.如何对作用于重力坝上的荷载进行组合, 答:重力坝的荷载组合情况分为两大类一类是基本组合指水库处于正常运用情况下或在施工期间较长一段时间内可能发生的荷载组合又称设计情况由基
6、本荷载组成,另一类是偶然组合指水库处于非常运用情况下的荷载组合又称校核情况由基本荷载和一种或几种偶然作用所组成进行荷载组合时应根据各种荷载同时作用的实际可能性必要时还可考虑其他的不利组合。 10.用材料力学法进行重力坝应力分析做了哪些基本假设, 答:用材料力学法进行重力坝应力分析做的基本假设为:?坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。?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。?假定坝体水平截面上的正应力可按y直线分布不考虑廊道等对坝体应力的影响。 11.为什么要对坝体混凝土进行分区, 答:砼重力坝坝体各部位的工作条件及受力条件不同对混凝
7、土材料性能指标的要求也不同。为了满足坝体各部位的不同要求节省水泥用量及工程费用把安全与经济统一起来通常将坝体砼按不同工作条件进行分区选用不同的强度等级和性能指标。 12.简述溢流重力坝的消能型式、消能原理及适用条件。 答:消能型式:底流式消能、挑流式消能、面流式消能及消力戽消能或联合式消能等。?挑流式消能是利用鼻坎将下泄的高速水流向空中抛射使水流扩散并掺入大量空气适用于基岩比较坚固的高坝或中坝低坝需经论证才能使用。?底流式消能是在坝址上下游设消力池、消力坎等促使水流在限定范围内产生水跃通过水流内部的旋滚、掺气和拦击消耗能量。适用于中、低坝或基岩较弱的河道。?面流式消能是在溢流坝下游面设低于下游
8、水位挑角不大的鼻坎将主流挑到水面在上流下面形成旋滚其流速低于表面且旋转水流的底部滚动方向指向坝并使主流沿下游的水面逐步扩散减少对河床的冲刷达到消能防冲的目的适用于水头较小的中、低坝要求下游水位稳定尾水较深河道顺直河床和河岸在一定范围内有较高抗冲能力。?消力戽消能是在溢流坝址设臵一个半径较大的反弧戽斗戽斗挑流鼻坎潜没在水下形不成自由水舌其流态为“三滚一浪”。适用于尾水较深(通常大于跃后水深)变幅较小无航运要求且下游河床和两岸有一定抗冲能力的情况。 13.DL5108-1999重力坝设计规范要求抗滑稳定分析需验算哪些作用组合,提高坝体抗滑稳定性的工程措施有哪些, 答:DL5108-1999重力坝设
9、计规范抗滑稳定分析需验算以下两种作用效应组合:?基本组合-持久状况(或短暂状史)下永久作用与可变作用的效应组合,?偶然组合-偶然状况下永久作用、可变作用与一种偶然作用的效应组合。 提高坝体抗滑稳定性的工程措施除改变坝体的剖面尺寸外还可以采取以下的工程措施提高坝体的稳定性。?利用水重?将坝基面开挖成倾向上游的斜面借以增加抗滑力提高稳定性,?设臵齿墙,?抽水措施,?加固地基,?横缝灌浆,?预应力锚固措施。 14.拱圈的中心角大小对拱的应力有什么影响, 答:拱圈的中心角越大材料强度可得到充分利用对应力有利。反之拱圈中,A心角越小半径越大拱作用减弱要求加大拱圈厚度。当中心角2120?时拱截面,A将不出
10、现拉应力因此从经济和应力角度考虑采用较大中心角比较有利但中心角越大拱端轴力方向将向河心偏转对坝肩稳定不利。 15.如何进行拱坝的布臵,它有哪些步骤, 答:根据拱坝在枢纽中的任务及组成建筑物研究坝身建筑物相互之间的关系(如坝身泄水孔的位臵坝后厂房的布臵等)并结合坝址地形、地质、气候和施工条件等选择最合适的坝型,按初步拟定的拱坝断面尺寸进行平面布臵确定各高程拱圈的中心角、半径、圆心位臵和厚度等参数然后按拟定的方案进行应力和稳定分析通过检查分析对设计形状作适当修改应力分析再给出修改后的布臵图。重复以上步骤直至使坝体应力分布均匀合理各点的压应力大小尽可能接近规定的容许值达到坝肩稳定性好坝体混凝土方量较
11、省施工方便并满足泄洪发电等运用的要求。 16.坝肩抗滑稳定分析的基本思路和方法是什么,改善拱座稳定的措施有哪些, 答:基本思路:?深入了解两岸岩体的工程地质和水文地质勘探资料,?了解岩体结构面及其充填物的岩石力学特征等试验条件和试验参数,?研究和确定作用在拱座上的空间力系,?研究选择合理的分析方法。 方法:?是数值计算法,?是模型试验法。 措施:?加强地基处理对不利的节理等进行有效的冲洗和固结灌浆以提高其抗剪强度,?加强坝肩岩体的灌浆和排水措施减少岩体的渗透力,?将拱端间岩壁深挖嵌进以扩大下游的抗滑岩体,?改进拱圈设计,?拱端岩石承载力差可局部扩大拱端或设臵推力墩。 17.拱坝坝身泄水的方式有
12、哪些,各适用于何种场合, 答:拱坝坝身泄水方式主要有自由跌落式鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔式等这些泄水方式都应满足下列要求:?下泄的水流尽可能挑出并远离坝体下游宜保持足够的水深作为水垫,?在布臵上应尽可能控制水流在挑入下游河床后不致危及下游两岸山体的稳定性及其他建筑物安全,?为防止下泄水流向心收聚对河床的冲刷可采取对撞消能布臵方式。 自由跌落式:系把溢流段布臵在中间的河床部分水流从坝顶自由跌落。 鼻坎挑流式:为了使通过堰顶的水股远离坝脚可以在溢流堰曲线末端用反弧段连接使之成为鼻坎挑流。 滑雪道式:鉴于拱坝断面较薄当单宽流量大时须将挑流鼻坎降低使起始的挑流速度加大这样可把水流送到下游较远处由
13、此而产生滑雪泄水方式。 坝身泄水孔式:坝身泄孔系深式泄洪孔口位于水面以下一定深度设在坝体上半部的称为中孔位于下半部的称为底孔。 水工建筑物作业2 1.简述土石坝的工作条件。 答:?渗流影响:由于散粒土石料颗粒间孔隙率大坝体挡水后在上下游水位差作用下库水会经过坝身坝基和岸坡及其结合面处向下游渗漏。 ?冲刷影响:降雨时雨水自坡面流至坡脚会对坝坡造成冲刷甚至发生坍塌现象。 ?沉陷影响:由于坝体孔隙率较大在自重和外荷载作用下坝体和坝基因压缩产生一定量的沉陷。 ?其他影响其他一些不利因素危及土石坝的安全运行。 2.总结土石坝的类型。 答:按照施工方法的不同土石坝可分为碾压土石坝、抛填式堆石坝定向爆破堆石
14、坝水力冲填坝和水中倒土坝其中应用最广泛的是碾压式土石坝。碾压式土石坝又分为:?均质坝,?分区坝,?人工防渗材料坝。 3.土石坝有哪些特点,对土石坝的要求有哪些, 答:土石坝在实践中之所以能被广泛采用并得到不断发展与其自身的优越性是密不可分的。同混凝土坝相比它的优点主要体现以下几方面:?筑坝材料来源直接、方便能就地取材、材料运输成本低还能节省大量的钢材、水泥和木材等建筑材料,?适应地基变形的能力强,?构造简单、施工技术容易掌握便于组织机械化施工,?运用管理方便工作可靠寿命长维修加固和扩建均较容易。另一方面同其他的坝型类似土石坝自身也有其不足的一面:?施工导流不如混凝土坝方便因而相应地增加了工程造
15、价,?坝顶不能溢流,?坝体填筑工程量大且土料填筑质量受气候条件的影响较大。 4.如何确定土石坝的坝顶高程, 2 答:坝顶高程由水库静水位加上风壅增水高度、坝面波浪爬高及安全超高决定。坝顶高程的计算应同时考虑以下三个情况:?设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高,?校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高,?正常高水位加非常运用情况的坝顶超高值再加地震区安全超高。最后取其中最大值作为坝顶高程。 5.影响土坝坝坡的因素有哪些, 答:土石坝坝坡的陡缓直接影响着工程的安全性与经济性因而在选择时应特别重视。坝坡的确定常需综合考虑坝型、坝高、坝的等级坝体及坝基材料的性质所承受的荷载施工和运用条件等因素。设计时一般可
16、先参照已建成坝的实践实验或用近似方法初拟坝坡然后经稳定计算来确定经济的坝体断面。 6.常见的防渗体有哪几种型式各有何要求, 答:常见的防渗形式有:心墙、斜墙、斜墙+铺盖、心墙+截水墙、斜墙+截水墙等。 要求是必须满足降低坝体浸润线降低渗透坡降和控制渗流量还要满足结构和施工上的要求。 7.土石坝为何需要设排水设备,常见的排水设备有哪几种形式各有何要求, 土石坝设臵坝身排水的目的主要是为了:?降低坝体浸润线及孔隙压力改变渗流方向增加坝体稳定,?防止渗流逸出处的渗透变形保护坝坡和坝基,?防止下游波浪对坝坡的冲刷及冻胀破坏起到保护下游坝坡的作用。 常见的排水设备形式及要求:?棱体排水在排水棱体与坝体及
17、坝基之间需设反滤层,?贴坡排水在底脚处需设臵排水沟或排水体其深度应能满足在水面结冰后排水沟(或排水体)的下部仍具有足够的排水断面的要求,?褥垫排水褥垫厚度约0.40.5m使用较均匀的块石四周需设臵反滤层满足排水反滤要求,?组合式排水,?另外还有网状排水带和竖式排水体等形式。 8.土石坝各组成部分对土料要求有何不同, 答:对防渗体土料的要求是:渗透性低较高的抗剪强度良好的压实性能压缩性小且要有一定的塑性以能适应坝壳和坝基变形而不致产生裂缝,有良好的抗冲蚀能力以免发生渗透破坏等。 坝壳材料主要起保护、支撑防渗体并保持坝体稳定的作用因而对强度有一定的要求。坝壳材料在压实后应具有较高的强度和一定的抗风
18、化能力对于下游坝壳水下部位及上游坝壳水位变动区材料还应有良好的透水性。 9.粘性土料和非粘性土料填筑标准用什么指标控制,如何确定这些指标, 答:对不含砾或少量砾的黏性土料以干重度为设计指标按击实试验最大干重度乘以压实系数确定并按压实度P来控制:P=r/r对?、?级坝和高坝上式中P应不ddmax低于0.970.99,对?级及其以下的坝(高坝除外)P应不低于0.950.97。 非黏性土的压实特征与含水量关系不大主要与粒径级配和压实功能有密切关系常e,e用相对紧密度Dr= 填筑标准要求达到密实状态Dr不低于0.700.75。 maxe,emaxmin10.什么叫渗透变形,防止渗透变形的工程措施有哪些
19、, 答:土石坝坝身及地基中的渗流由于物理或化学的作用导致土体颗粒流失土壤发生局部破坏称为渗透变形。 土体发生渗透变形的原因除与土料性质有关外主要是由于渗透坡降过大造成的。因此设计中应尽量降低渗透坡降还要增加渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力常用的工程措施包括: ?采取水平或垂直防渗措施以便尽可能地延长渗径达到降低渗透坡降的目的。 ?采取排水减压措施以降低坝体浸润线和下游渗流出口处的渗透压力。对可能发生管涌的部位需设臵反渗层拦截可能被渗流带走的细颗粒,对下游可能发生流土的位臵可以设臵盖重以增加土体低抗渗透变形的能力。 11.反滤层的作用是什么,均质坝、心墙坝以及斜墙坝在哪些部位需设臵反滤层, 答:
20、反滤层的作用:为了防止渗透变形的发生设臵反滤层以提高土体低抗渗透破坏的能力是一项有效的措施它可以起到滤土、排水的作用。 在土质防渗体(包括心墙、斜墙、铺盖、截水槽等)与坝壳或坝基透水层之间以及下游渗流逸出处需设臵反滤层。 12. 土石坝失稳的原因有哪些,常见的滑动破坏型式有哪几种, 答:土石坝坝坡较缓在外荷载及自身作用下不会产生整体水平滑动如果剖面尺寸不当或坝体、坝基材料的抗剪强度不足在一些不利荷载组合下有可能发生坝体或坝体连同部分坝基一起局部滑动的现象造成失稳,另外当坝基内有软弱夹层时也可能发生塑性流动影响坝的稳定。 常见的滑动破坏形式有:圆弧滑动面、折线型滑动面、复合滑动面。 14.提高土
21、石坝坝坡抗滑稳定性的工程措施有哪些, 答:土石坝产生滑坡的原因往往是由于坝体坑剪强度太小坝坡偏陡滑动土体的滑动力超过抗滑力或由于坝基土的抗剪强度不足因而会连同坝体一起发生滑动滑动力大小主要与坝坡的陡缓有关坝坡越陡滑动力越大。抗滑力大小主要与填土性质、压实程度以及渗透压力有关若稳定复核安全性不能满足设计要求可以从以下几方面来提高坝坡抗滑稳定安全系数: ?提高填土的填筑标准,?坝脚加压重,?加强防渗排水措施,?加固地基。 15.土石坝地基处理要解决哪些问题,各种地基存在的问题是什么, 答:土石坝地基处理要解决承载能力问题和防渗问题。 存在问题:?深厚或透水性强的砂砾,?软土,?湿陷性黄土,?疏松砂
22、土和含黏粒量小于15%的黏性土易于液化的土层,?岩溶,?断裂破碎带透水性强或有不稳定3 泥化岩石夹层的岩基,?含有大量可溶盐的岩基或土基,?下游坝址处地基的表层有连续透水性差的覆盖下卧有透水性强的土层或岩层。 16.砂卵石地基的防渗措施有哪些,各适用于何种情况, 答:砂卵石地基的防渗措施通常采取“上堵”、“下排”相结合。 土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗水平防渗和排水减压等。前两者体现了“上堵”的基本原则后者则体现了“下排”的基本原则垂直防渗可采取黏性土截水槽混凝土截水墙混凝土防渗墙水泥黏土灌浆帷幕高压喷射灌浆等基本形式水平防渗常用防渗铺盖。坝基垂直防渗设施宜设在坝体防渗体底部位臵对均质坝来
23、说则可设于距上游坝脚1/31/2坝底宽度处。垂直防渗设施能可靠而有效地截断坝基渗透水流解决坝基防渗问题在技术条件可能而又经济合理时应优先采用。 水工建筑物作业3 1.简述水闸的作用和组成各部分的作用是什么,按其所承担的任务水闸可分为哪几种, 答:水闸是一种低水头的水工建筑物,既能挡水又能泄水用以调节水位控制泄流量。一般由闸室、上游连接段和下游连接段组成。其作用:闸室起着控制水流和连接两岸的作用上游连接段是引导水流平稳地进入闸室保护上游河床及两岸免于冲刷并有防渗作用,下游连接段起着消能防冲和安全排出经闸基及两岸渗流的作用。 按其所承担的任务水闸可分为:节制闸、进水闸、分洪闸、排水闸、挡潮闸、冲砂闸。 2.土基上水闸和岩基上水闸的工作特点有什么不同,水闸设计需要注意哪几个方面的问题, 答:土基上水闸的工作特点是易产生不均匀沉降和渗透变形抗冲能力低。
