西北农林科技大学水工建筑物自测题参考答案.doc
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1、第一章 绪论答案一、填空题1 。2 3河道整治与防洪工程 、 农田水利工程 、水力发电工程 、 供水和排水工程、 航运工程 4落差;流量5 挡水建筑物;泄水建筑物;输水建筑物;取水建筑物;整治建筑物;专门建筑物 6永久性建筑物;临时性建筑物二、名词解释1水利工程指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配,以达到除害兴利的目的而修建的工程。2水利枢纽由不同水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。3水工建筑物为综合利用水资源,达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的,修建的不同类型的建筑物,以控制和支配水流,满足国民经济的需要。三、判断题1我国地大物博,河流众多,是一个水资源充沛的国家。 ( )2我国的水
2、资源分布情况大体是南涝北旱的局面。 ( )3水工建筑物的级别越高所采用的洪水重现期越短。 ( )四、简答题1我国水资源分布的特点是什么?()我国水资源由于地理位置和地形等原因有以下几个特点:我国水资源总量丰富,但人均稀少:总量世界排行第六,人均占有量是世界人均占有量的1/4。水能资源总量位居世界第一。水资源在时间、空间上分布不合理:大部分地区都有汛期和非汛期之分,汛期雨量大且集中。在空间上南部东南部很大,北部西北部极少。与人口、耕地布局不相适应:2水利工程按所承担的任务分为哪几类?河道整治与防洪工程农田水利工程水利发电工程供水和排水工程航运工程3水工建筑物的特点?工作条件复杂:水压力浪压力冰压
3、力地震动水压力渗流高速水流等对建筑物的稳定安全和耐久性影响较大。施工条件复杂:施工需要导流,进度紧,工期长,施工技术复杂,受气候影响大,排水施工难度大,交通运输困难等对国民经济影响巨大:水利工程不但可以防洪、灌溉、发电、航运同时还可绿化环境,改良土壤,发展旅游等。但处理不好会有反面作用,一旦失事将会给下游人民的生命财产和国家建设带来灾难性的损失,甚至是灭顶之灾。4水工建筑物按用途分为哪几类?挡水建筑物泄水建筑物输水建筑物取水建筑物整治建筑物专门建筑物5说明分等、分级的意义、对象、依据?分等分级的意义(或目的):为贯彻执行国家经济、技术政策,达到既安全又经济的目的。对象:分等对象是水利水电枢纽工
4、程,分级的对象是水工建筑物。依据:分等的依据是按工程规模、效益及其在国民经济中的重要性进行分等,分级的依据是按水工建筑物所属的工程等别、及其在枢纽中的最重性进行分级。具体见我国的水电水电工程等级划分及洪水标准中的表格规定。6工程管理的主要内容是什么?控制运用检查和观测养护和维修改建和扩建防汛抢险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
5、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
6、 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、B5、D 6、C 7、B 8、C9、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
7、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 23 45 6 78. 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
8、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:资料分析非溢流坝剖面尺寸拟定荷载及其组合计算抗滑稳定计算坝址抗压强度及地基应力计算坝体上下游面拉应力计算 若上述有一项不满足,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:利用水重来增加坝体自重:采用有利的开挖轮廓线:设置齿墙:抽水措施:加固地基: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:、假定坝体混凝土为均质连续各向同性的弹性体材料、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。、假定坝体水平截面
9、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xd、d(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:运用期: 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1/251/5,视坝体而定坝体应力控制标准:运用期:计入扬压力时,不计入扬压力时: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
10、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、坝顶开敞溢流式、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: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无压泄水孔的工作闸门布置在深孔的
11、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
12、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、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、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:坝基的开挖与清理坝基的加固处理 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
13、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
14、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。(=0.3) 解:取坝长为1m
15、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c =24kN/m3,水的容重采用w =10kN/m3,渗透压力强度折减系数=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
16、的距离:自重:分为三块:距O点:距O点:距O点:水重:距O点: 距O点:水平水压力:上游:距O点高:下游:距O点高:扬压力:距O点0(m)距O点:20.25-3.516.75(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10Mpa10000Kpa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,坝与坝基面的抗剪断参数为f、C,设作用于坝基面的扬
17、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:第三章 拱坝答案一、填空题1. 水平拱圈;悬臂梁2. 拱;梁;两岸拱端3. 推力结构;轴向力4. 永久伸缩缝;温度变化;基岩变形5. 对称;平顺;收缩6. 宽高比;河谷断面形状7. 厚高比“TH” 8. 均匀;高9. 单曲拱坝;双曲拱坝10. 圆弧拱坝;心拱坝;变曲率拱坝11. 拱梁分载法12. 灌浆封拱13. 相同;相反14. 相反;相同15. 自由跌流式;鼻坎挑流式;滑雪道式;坝身泄水孔16. 向心集中17. 固结灌浆;接触
18、灌浆;防渗帷幕灌浆18. 排水孔幕二、单项选择题1.A 2D 3C 4C 三、名词解释1拱冠梁答:位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称为拱冠梁。2双曲拱坝答:双曲拱坝在水平断面和悬臂梁断面都有曲率,拱冠梁断面向下游弯曲,适用于V形河谷或岸坡较缓的U形河谷3封拱温度答:拱坝系分块浇筑,经充分冷却,当坝体温度降至相对稳定值时,进行封拱灌浆,形成整体,在封拱时的坝体温度称作封拱温度。4温度荷载答:拱坝为超静定结构,在上下游水温、气温周期性变化的影响,坝温度将随之变化,并引起坝体的伸缩变形,在坝体内将产生较大的温度应力。5拱冠梁法答:拱冠梁法是一种简化的拱梁分载法,计算时,只取拱冠处的一根悬臂梁为代表与若干层
19、水平拱圈组成计算简图,并按径向位移一致条件,对拱梁进行荷载分配。6空中冲击消能答:对于狭窄河谷中的中高拱坝,可利用过坝水流的向心作用特点,在拱冠两侧各布置一组溢表孔或泄水孔,使两侧水舌在空中交汇,冲击掺气,沿河槽纵向激烈扩散,从而消耗大量的能量。7水垫消能答:水流从坝顶表孔或坝身孔口进接跌落到下游河床,利用下游水流形成水垫水能,由于水舌入水点距坝趾较近,需采取相应防冲措施,一般在下游一定距离处设置消力坎,二道或挖深式消力池8滑雪道泄洪答:滑雪道式泄洪是拱坝特有的一种泄洪方式,在溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成,泄槽通常由支墩或其它结构支承,与坝体彼此独立。9重力墩答:重力墩是拱坝的坝端
20、处的人工支座,对形状复杂的河谷断面,通过设重力墩改善支承坝体的河谷断面形状,它承受拱端推力和上游库水压力,靠本身重力和适当的断面来保持墩的抗滑稳定。四、判断题1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 五、简答题1、拱坝对地形和地质条件的要求?答:拱坝对地形条件的要求是:左右岸对称;岸坡平顺突变;在平面上向下游收缩的峡谷段,坝端下游侧要有足够的岩体支承。2、拱坝的特点有哪些?答:拱坝的特点:具有双向传递荷载的作用;坝体设计单簿;整体性好;抗震性能好;适应温度变化能力差;坝身可泄洪;设计施工难度大。3、拱坝按曲率和水平拱圈形式各分为哪些类型?答:按曲率分:单曲拱坝;双曲拱坝按水平拱圈分:圆弧拱坝;
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