1、第一章 緒論1. 水利樞紐與水工建筑物的基本概念為滿足防洪要求，獲得灌溉、發電、供水等方面的效益，需要在河流的適宜地段修建不同類型的建筑物，用來控制和分配水流，這些建筑物統稱為水工建筑物，而不同類型的水工建筑物組成的綜合體稱為水利樞紐。第二章 水工建筑物設計綜述2. 水工建筑物的分類和水工建筑物的分級水工建筑物按承擔任務分：擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物、取水建筑物、整治建筑物（導流堤、護岸、護底等） 、專門建筑物（水閘、船閘、升船機等）將水利水電工程根據其工程規模、 效益和在國民經濟中的重要性分為五等。 水利水電工程的永久性水工建筑物和臨時性水工建筑物，根據其所屬工程等別及在工程中的作用

2、和重要性劃分為五級和三級。3. 水利工程的特點（ 1 ）工作條件復雜（2）受自然條件制約，施工難度大（3）效益大，對環境影響也大（4 ）失事后果嚴重（ 5 ）個別性強4. 作用效應組合、作用效應分析方法作用：指外界環境對水工建筑物的影響。主要作用有：重力、水作用、滲透水作用、風及波浪作用、冰及冰凍作用、溫度作用、土及泥沙作用、地震作用等作用效應：建筑物對外界作用的響應。如：應力、變形、振動等荷載：在進行結構分析時，如果一開始即可用一個明確的外力來代表外界環境的影響，則此作用稱為荷載，也叫直接荷載。直接荷載如：自重、水荷載間接荷載： 在進行結構分析時， 無法用一個明確的外力來表示， 其作用及產生

3、的作用效應只能在結構分析中同步求出。建筑物的作用效應分析方法：o 1數學模型：物理模型（模型試驗）o 2經驗類比3解析法、差分法、有限元第一類正常運用情況下的基本組合、第二類為施工檢修組合、第三類為非常情況下的特殊組合作用效應組合5. 水工建筑物安全儲備的表達方法、設計準則安全儲備： 1. 單一安全系數法； 2. 分項系數極限狀態設計法極限狀態： 當整個結構（ 包括地基 ） 或結構的一部分超過某一特定狀態， 結構就不能滿足設計規定的某種功能要求時，稱此種特定狀態為該功能的極限狀態。6. 極限狀態設計的內容、表達方式極限狀態設計包含： 1. 承載能力極限狀態； 2. 正常使用極限狀態承載能力極限

4、狀態：剛體失去平衡；超過材料強度；塑性變形過大；土石結構或地基、圍巖產生滲透失穩等。正常使用極限狀態：結構或構件影響正常使用或達耐久性的極限值。如：影響結構正常使用或外觀變形、對人員或設備儀表有不良影響的振動等。7. 基本烈度、設計烈度基本烈度：指該地區在今后50 年內可能遭遇的較大地震，其超越概率在10 。抗震設計時，一般取基本烈度作為設計烈度抗震設計內容：抗震計算和工程抗震措施8. 地震作用效應的分析方法地震作用效應是一種典型的動態作用，其分析方法需根據工程的抗震設防等級來選定。9. 結構可靠度、可靠度指標可靠度：結構在給定的條件下，在基準期內完成預定功能的概率，或稱可靠概率。可靠度指標：

5、見書 p2110. 在水工設計中，對不同級別的建筑物有不同要求：設計基準期。2抗擊災害能力03安全性q運行可靠性。5建筑材料11. 水工建筑物抗震設計的基本要求能抗御設計烈度的地震，如有輕微損壞，經一般處理仍可正常使用。11地震作用效果地震作用是典型的動態作用，在地基隨機性運動的影響下，可能使巖基斷層活化發生錯動、砂土地層液化、庫水對壩體產生動水壓力、建筑物振動開裂或傾倒、填土對擋土建筑物產生動土壓力、水庫庫岸崩塌、土石壩壩坡滑動或沉降裂縫等反應，及地震作用效果第三章 巖基上的重力壩1. 重力壩的工作原理與特點 d依靠壩體自重，滿足穩定和強度要求。 （重力壩在水壓力及其他荷載作用下，主要依靠壩

6、體自重產生的抗滑力來滿足穩定要求；同時依靠壩體自重產生的壓力來抵消水壓力所引起的拉應力，以滿足強度要求）橫縫：為適應地基變形、溫度變化和混凝土的澆筑能力，沿壩軸線方向用橫縫將壩體分成若干個獨立工作的壩段。壩內設排水管：在靠近壩體上游面壩基設防滲帷幕及排水孔：靠近壩踵的地基內設防滲帷幕，帷幕后設排水孔缺點：（ 1）壩體剖面尺寸大，材料用量多（2）壩體應力低，材料強度得不到充分發揮（3）壩體與地基接觸面積大，相應壩底揚壓力大，對穩定不利（ 4 ）壩體體積大，由于施工期混凝土的水化熱和硬化收縮，將產生不利的溫度應力和收縮應力，因此在澆注混凝土時，需要有較嚴格的溫度控制措施優點：（ 1）結構作用明確，

7、設計方法簡便，安全可靠（2）對地形、地質條件適應性強（3）樞紐泄洪問題易解決（4）便于施工導流（5）施工方便2. 重力壩的荷載及其組合荷載：自重、靜水壓力揚壓力 動水壓力、波浪壓力、泥沙壓力、土壓力、冰壓力、溫度作用、地震作用等。揚壓力：包括上浮力及滲流壓力。上浮力是壩體下游水深產生的浮托力；滲流壓力是在上、下游水位差作用下，水流通過基巖節理、裂隙而產生的向上的靜水壓力。動水壓力：當水流流經曲面，由于流向改變，在該處產生動水壓力。波浪作用使重力壩承受波浪壓力，而波浪壓力與波浪要素和壩前水深等有關系。冰壓力分靜冰壓力和動冰壓力。當溫度升高時，冰層膨脹，對建筑物產生的壓力稱為靜冰壓力。結構由于溫度

8、變化而產生的壓力、變形、位移等稱為溫度作用效應。荷載按性質分：基本荷載和特殊荷載荷載組合可分為基本荷載組合與特殊荷載組合。 基本荷載組合屬設計或正常情況， 由同時出現的基本荷載組成。 特 殊荷載組合屬于校核情況或非常情況，由同時出現的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。3. 重力壩抗滑穩定分析的內容沿壩基面的抗滑穩定分析：采用抗強度公式：將壩體與基巖看成是一個接觸面，而不是膠結面。采用抗剪斷公式：認為壩體混凝土與巖基接觸良好。深層抗滑穩定分析：單斜面深層抗滑穩定計算：地基內只有一個軟弱面，計算中將軟弱面以上的壩體和地基視作剛體。雙斜面深層抗滑穩定計算: 在作深層抗滑穩定分析時， 應驗算幾個可能的

9、滑動通道， 從中找出最不利的滑動面組合，進而計算其抗滑穩定安全系數常用的計算方法：4. 抗滑穩定分析方法剛體極限平衡法（常用） 、采用有限元法和地質力學模型試驗加以復核5. 雙斜面深層抗滑穩定分析方法剩余推力法、被動抗力法、等安全系數法6. 提高抗滑穩定性的工程措施（ 1）利用水重：當壩底基面與基巖間的抗剪強度參數較小時，常將壩的上游面略向上游傾斜。（ 2 ）采用有利的開挖輪廓線：最好利用巖面的自然坡度使壩基面傾向上游；有意將壩踵高程降低，使壩基面傾向上游。（ 3 ）設置齒墻：當基巖內有傾向下游的軟弱面時，可在壩踵部位設置齒墻，切斷較淺的軟弱面。（ 4 ）抽水措施：當下游水位較高，壩體承受浮托

10、力較大時，可考慮在壩基面設排水系統，定時抽水以減小壩底浮托力。（ 5 ）加固地基：帷幕灌漿、固結灌漿以及軟弱夾層的處理。（ 6 ）橫縫灌漿：將部分壩段或整個壩體的橫縫進行局部或全部灌漿，以增強壩的整體性和穩定性。（ 7 ）預加應力措施：在靠近壩體上游面，采用深孔錨固高強度鋼索，并施加預應力。7. 重力壩應力分析的材料力學法的基本假定壩體混凝土為均質、連續、各向同性的彈性材料。視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體應力的影響，并認為各壩段獨立工作，橫縫不傳力。假定壩體水平截面上的正應力sy按直線分布，不考慮廊道等對壩體應力的影響。8. 重力壩的上游壩面坡度為什么不能太大？剪應力 t

11、u=（pu- s yu）n9. 重力壩應力控制標準（強度指標）采用材料力學法分析時，規范規定的強度指標：（a）正常使用極限狀態：短期及長期組合，壩踵（計入揚壓力）不出現拉應力；長期組合，壩體上游面（計入揚壓力）垂直應力不出現拉應力；短期組合，下游壩面垂直拉應力不大于0.1mpa。（ b） 承載能力極限狀態：基本組合和偶然組合，壩趾及選定截面下游端點的抗壓強度承載能力極限狀態10. 影響壩體應力的各種因素。（ 1 ）地基變形模量（2）壩體混凝土分區（3）縱縫（4 ）分期施工（5） 溫度變化及施工過程11. 縱縫對壩體應力的影響。（ 1 ）上游面鉛直時，縱縫對應力分布沒有影響（2 ）上游面為正坡時

12、，壩踵合成鉛直正應力減小，甚至產生拉應力（ 3 ）上游為倒坡時，壩踵鉛直壓力增大，對壩體強度有利12. 重力壩的溫度裂縫的類型及防止措施施工期的溫度應力包括：地基約束引起的應力和內外溫差引起的應力。裂縫多是由溫度應力引起的，裂縫可分為：貫穿性裂縫和表面裂縫防止措施：合理分縫、分塊、提高混凝土質量、溫度控制溫控措施：（ 1）降低混凝土的澆注溫度：骨料預冷、加冰屑拌和、埋石、減少水泥用量（ 2 ）減少水泥水化熱溫升：冷卻水管、減少澆注層厚度利用倉面散熱（3）加強對混凝土表面養護和保護13. 重力壩的應力分析。重點掌握材料力學方法。應力分析的過程：首先進行荷載計算及荷載組合，然后選擇合適的方法進行應

13、力計算最后檢驗大壩各部位的應力是否滿足強度要求分析方法：理論計算（材料力學法、懸臂梁與水平梁的分載法、有限元計算） 、模型試驗14. 重力壩的基本剖面與實用 （ 設計 ） 剖面基本剖面： 在自重、 靜水壓力、 揚壓力三項主要荷載作用下， 滿足穩定和強度要求， 并使工程量最小的三角形剖面。實用剖面：（ 1）上游壩面鉛直，適合用于混凝土與巖基接觸面的f 、 c 值較大或壩體內有泄水洞或引水管道、進口控制設備的情況（2）上游壩面上部垂直，下部傾斜，既便于布置進口設備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩定（3）上游壩面略向上游傾斜，適用于混凝土與基巖接觸面間的f 、 c 值較低的情況15. 溢流重力壩的

14、孔口形式及其特點孔口形式：開敞溢流式和大孔口溢流式兩種17. 溢流重力壩的孔口設計孔口尺寸：下泄流量q單寬流量q、孔口寬度b、孔口數n、溢流長度l、堰頂高程考慮的因素：泄洪要求、閘門和啟閉機械、樞紐布置、下游水流條件18. 泄水重力壩設計中有關高速水流的幾個問題（ 1 ）空化與空蝕：水流在曲面上進行，由于離心作用，或水流受不平整表面的影響，在貼近邊界處可能產生負壓，當水體中的壓強減小至飽和蒸汽壓強時，便產生空化。當空化水流運動到壓力較高處，由于氣泡的潰滅，伴隨有聲響和巨大的沖擊作用。 當這種作用力超過結構表面材料顆粒的內聚力時， 便產生剝離狀的破壞， 這種破壞現象稱為空蝕（ 2 ）摻氣：由溢流

15、壩下泄的水流，當流速超過7-8m/s 時，空氣從自由表面進入水體，產生摻氣。（ 3 ）水流脈動：泄水建筑物中的水流屬于高度紊動的水流，其基本特征是流速和壓力隨時間不斷變化。水流對泄水建筑物主要是動水壓力。（ 4 ）沖擊波：在高速水流邊界變化處，如斷面擴大、收縮、轉彎處，將產生沖擊波。19. 溢流面體形設計、設計定型水頭溢流面組成：頂部曲線段、中間直線段和反弧段頂部曲線段：關鍵部位：克一奧曲線、wesffi線。反弧段：目的：使從堰面下泄的水流能夠平順轉向。反弧半徑r應結合下游效能設施來確定。中間直頂段：與壩頂曲頂和下部反弧段相切、坡度與非溢流壩段相同。剖面設計：要求與非溢流壩基本剖面適應。20.

16、 基本消能形式有哪幾種？底流消能和挑流消能各有何特點？設計的關鍵是什么？常用消能工型式：挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能（1） 挑流消能：利用泄水建筑物出口處的挑流鼻坎，將下泄急流拋向空中，然后落入離建筑物較遠的河床與下游水相銜接的消能方式。適用于：基巖比較堅固的高、中水頭泄水建筑物。（2） 底流消能：通過水躍將急流轉變為緩流。底流消能的關鍵：設計時，要注意能產生一定淹沒度的水躍。適用于中、低壩，且下游水位穩定，尾水較深。21. 有壓泄水孔與無壓泄水孔設計上有何不同？有壓泄水孔：工作閘門布置在出口，門后為大氣，可以部分開啟；出口高程低，利用的水頭大，斷面尺少較小。缺點足閘門關閉時，孔內

17、承受較大的內水壓力，對壩體應力和防滲都不利，常需鋼板襯砌。為此，常在進口處設置事故檢修閘門，平時用來擋水。無壓泄水孔：工作閘門布置在進口。為了形成無壓水流，需在閘門后將斷面項部升高。閘門可以部分開用，閘門關閉后孔道內無水，明流段可不用鋼飯襯砌，加工簡便，干擾少，有利于加快施工進度；缺點是斷四尺寸較大，對壩體削弱大。平壓管：設在檢修閘門和工作閘門之間。減小檢修閘門的啟門力。通氣孔設在：工作閘門之后。起補氣和排氣作用。22. 壩對地基有何要求？處理后的地基應達到的要求：d具有足夠的強度，以承受壩體的壓力。具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩基抗滑穩定和減少不均勻沉陷。具有足夠的抗滲性，以滿足滲透穩定

18、，控制滲流量。具有足夠的耐久性，以防止巖體性質在水的長期作用下發生惡化。23. 基礎處理的任務是什么？防滲提高基巖的強度和整體性。24. 灌漿的目的是什么？范圍？目的：提高基巖的整體性和強度，降低地基的透水性。25. 帷幕灌漿的目的是什么？帷幕深度、厚度、灌漿壓力如何確定？目的：降低壩底滲透壓力，防止壩基內產生機械或化學管涌；減少壩基和繞壩滲漏量，使其在允許范圍內。帷幕位置：帷幕中心線離上游面距離約 0.1 倍底寬帷幕灌漿范圍：河床至兩岸，帷幕應連續帷幕深度：應根據作用水頭和基巖的地質情況確定，地基內透水層厚度不大時，帷幕可伸入相對隔水層35ml河床至兩岸，帷幕應連續。當透水層埋藏較深或分布無

19、規律時，通常取 （0.30.7） 倍水頭。26. 排水的目的是什么？如何布置？壩基排水目的：充分降低壩基滲透壓力并排除滲水。布置：主排水幕 （ 帷幕后 ）主排水幕縱橫向廊道組成的副排水系統27. 為什么要對斷層、破碎帶進行處理？應如何處理？斷層破碎帶強度低，壓縮變形大，易于使壩基產生不均勻沉降，引起不利的應力分布，導致壩體開裂；軟弱夾層的厚度較薄，遇水易軟化或泥化，使抗剪強度降低，不利于壩體的抗滑穩定，特別是連續、傾角小于 30 度的軟弱夾層，更為不利。斷層破碎帶：®規模大，影響范圍廣，且對基礎強度和壓縮變形有較大影響時一一進行專門的處理設計規模不大，但對基礎強度和壓縮變形有一定影響

20、時一一混凝土塞加固緩傾角軟弱結構面：根據埋帷不同，分別采用：d混凝土置換、混凝土深齒墻、混凝土塞一一提高抗剪能力抗滑樁、預應力錨索、化學灌漿等一一保證抗滑穩定、斷層破碎帶（傾角較陡）28. 橫縫縱縫的作用、分類及處理方法。橫縫垂直于壩軸線，將壩體分成若干獨立的壩段，橫縫的劃分主要取決于地基特征、河谷地形、溫度變化、結構布置和澆注能力等。起作用是：減小溫度應力，適應地基不均勻變形和施工要求類型：永久性橫縫：伸縮縫或沉降縫，大小12cm。臨時性橫縫：壩段與基巖面的連接處理方法：臨時性橫縫：縫面設鍵槽和灌漿系統灌漿永久性橫縫：縫面為豎直平面，不灌漿。29. 縱縫為了適應混凝土的澆注能力和減小施工期的

21、溫度應力， 常在平行壩軸線方向設縱縫， 將一個壩段分成幾個壩塊， 待其溫度接近穩定后再進行接縫灌漿。縱縫按其布置型式可分為：鉛直縱縫、斜縫、錯縫。30. 重力壩哪些部位需設置止水設施？止水位置：橫縫上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下、壩內廊道和孔洞穿過分縫處的四周等部位31. 碾壓混凝土重力壩與常態重力壩相比，設計上有什么不同？碾壓重力壩：材料：無坍落度的干硬性混凝土混凝土分區：“金包銀”（rcd）觀音閣；全碾壓式 （rcc）壩體防滲：常態混凝土防滲；瀝青砂漿防滲層壩體分縫：不設縱縫，橫縫可減少溫度控制：適當減少32. 寬縫重力壩的特點。工作特點：壩基滲水通過寬縫排出，滲透壓力明顯降低；作用

22、面積小，揚壓力小。33. 空腹重力壩的特點。特點：空腔下部不設底板，減少了壩底面上的揚壓力。34. 支墩壩支墩壩是由一系列支墩和擋水面板組成，支墩沿壩軸線排列，前面設擋面板。支墩按照結構分：大頭壩、連拱壩、平板壩。35. 當今世界的碾壓混凝土重力壩日本宮瀨壩。第四章 拱壩1. 拱壩的工作特點（ 1 ）穩定特點：主要依靠兩岸拱端的反力作用。（ 2 ）結構特點：拱壩屬于高次超靜定結構，超載能力強，安全度高，當外荷載增大或壩的某一部位發生局部開裂時，壩體的拱和梁作用將會自行調整。（ 3 ）荷載特點：拱壩壩身不設永久伸縮縫，溫度變化和基巖變形對壩體應力的影響比較顯著。2. 拱壩的結構受力特點拱壩是一種

23、推力結構拱壩結構上的根本特點壩體承受的荷載o1 部分通過拱作用一一兩岸巖體，o 2 一部分通過梁作用一一壩底基巖壩體穩定，主要依靠兩岸拱端的反作用，而不只是靠壩體重量來維持壩體內力分布以壓應力為主，壓力分布較均勻，有利于發揮材料強度。3. 拱壩壩址對地形地質的要求有哪些？地形要求：左右兩岸對稱，岸坡平順無突變，在平面上是向下游收縮的狹窄河谷段。 （理想的）地質要求：兩岸的基巖必須能承受由拱端傳來的推力，要在任何情況下保持穩定。河谷的形狀特征用壩頂高程處的河谷寬度 l 與最大壩高h 的比值，即寬高比l/h 表示作為修建拱壩的一項指標。 l/h 小拱作用大，壩體可薄。拱壩的厚薄程度常以壩底最大厚度

24、 t 和最大壩高h 的比值，即厚高比t/h 來區分。4. 拱壩類型（ 1 ）按建筑材料和施工方法分：常規混凝土拱壩、碾壓混凝土拱壩、砌石拱壩（ 2 ）按拱圈線形分類：單心圓、雙心圓、三心圓、拋物線、對數螺旋線、橢圓拱壩等（ 3 ）按壩面曲率分：只有水平向曲率，單曲拱壩；水平豎直都有，雙曲拱壩5. 拱壩中心角對壩體應力影響對于一定寬度的河谷， 拱中心角越大， 拱圈厚度越小， 材料強度越能充分得到利用， 因而適當加大中心角是有利的。然而加大中心角會使拱圈的弧長增加， 在一定程度上抵消了減薄拱圈厚度所節省的工程量， 使拱圈體積最小的中心 角 133.57 度。由于拱壩的最大應力常在壩高1/31/2

25、處， 所以有的工程在壩的中下部采用較大的中心角， 由此而向上向下中心角都減小。6. 拱圈中心角對壩肩穩定有何影響？中心角2 s a較大時會直接影響到壩肩的穩定，2 s a較大時對壩肩穩定不利7. 拱壩封拱、溫降對壩體應力及穩定的影響拱壩封拱：橫縫（徑向） 、縱縫，蓄水前需灌漿封填 （ 封拱 ） ，使壩連成整體。封拱溫度：壩體處于溫升狀態時：壩體受力（m、q）與水壓力作用剛好相反，有利于降低壩內應力，軸力n方向相同,對壩端的推力加大，不利穩定。故封拱溫度通常選得較低。一般選在年平均氣溫或略低時，進行封拱。8. 拱壩布置的原則原則：在滿足穩定和建筑物運用要求下，通過調整拱壩外形尺寸，使壩體材料強度

26、得到充分發揮，控制拉應力在允許范圍內，而壩體工程量最省。9. 合理的拱圈形式應當是什么樣的？最合理的拱圈形式應當是：變曲率、變厚度、扁平的其壓力線接近拱軸線，使截面壓應力分布趨于均勻；傳到兩岸巖體上的合力方向與巖體的交角較大，以利壩肩穩定。拋物線拱的優點：曲率變化連續、壓應力分布均勻、利于壩肩巖體穩定10. 拱壩主要作用荷載有哪些？自重、靜水壓力、揚壓力、動水壓力、泥沙壓力、冰壓力、浪壓力、溫度荷載及地震荷載11. 溫度荷載對拱壩的影響當壩體溫度低于封拱溫度時， 壩軸線收縮， 使壩體向下游變位， 由此產生的彎矩和剪力的方向與水壓力產生的相同，但軸力方向相反；當壩體溫度高于封拱溫度時，壩軸線伸長

27、，使壩體向上游變位，由此產生的彎矩和剪力方向與水壓力產生的相反，但與軸力方向相同。因此，溫降對壩體應力不利；溫升使拱端推力加大，對壩肩穩定不利。在拱壩分析中，溫度荷載分為：均勻溫差（主要部分） ，等效線性溫差，非線性溫差12. 應力分析方法、應力指標13. 1）純拱法：假定壩體由若干層獨立的水平拱圈疊合而成，每層拱圈可作為彈性固端拱進行計算。由于純拱法沒有反應拱圈之間的相互作用， 假定荷載全部由水平拱承擔， 不符合拱壩的實際受力狀況， 因而求出的應力一般偏大。14. 2 ） 拱梁分載法： 將拱壩視為由若干水平拱圈和豎直懸臂梁組成的空間結構， 壩體承受的荷載一部分由拱系承擔，一部分由梁系承擔，拱

28、和梁的荷載分配由拱系和梁系在各交點處變位一致的條件來確定。（ 3） 有限元法：將拱壩視為空間殼體或三維連續體，根據壩體體形，選擇不同的單元模型。（ 4 ）殼體理論計算方法（5）結構模型試驗（ 6 ）拱冠梁法：是按中央懸臂梁與若干層水平拱在其相交點變位一致的原則分配荷載的拱壩應力分析方法。是一種簡化了的拱梁分載法應力指標：容許壓應力、容許拉應力13. 壩肩巖體穩定的分析方法有哪幾種？剛體極限平衡法的基本假定是什么？拱壩失穩形式：壩肩巖體（拱座）失穩；沿建基面及附近軟弱面的上滑失穩，最常見的失穩方式是壩肩巖體在拱端推力作用下發生的滑動失穩。穩定分析方法計算分析法：剛體極限平衡法02有限元法：地質力

29、學模型試驗剛體極限平衡法基本假定：d.將滑移體視為剛體，不考慮期間的相對位移o 2 .只考慮滑移體上力的平衡，不考慮力矩平衡03 .忽略拱壩的內力重 分布彳用q.達極限平衡狀態時，滑裂面上的剪力達極限14. 拱壩的壩身泄水方式及消能方式壩身泄水方式：（ 1）自由跌流式（2）鼻坎挑流式（ 3 ）滑雪道式拱壩特有的一種泄洪方式（4）壩身泄水孔式消能方式： （ 1）跌流消能（2）底流消能（深式泄水孔）（ 3）挑流消能15. 拱壩的橫縫為永久縫嗎？如何處理？在一定條件下，可將橫縫的一部分保持為永久性的明縫。16. 墊座、重力墩與周邊縫對于地形不規則的河谷或局部有深槽時， 可在基巖與壩體之間設置墊座，

30、在墊座與壩體間形成周邊縫。 周邊縫一般可做成二次曲線或卵形曲線，使墊座以上壩體盡量對稱。重力墩是拱壩壩端的人工支座。17. 在拱壩建基面原則在拱壩建設中，確定建基面時多以巖體風化標準為依據，一般是：高壩應開挖至新鮮或微風化的基巖；中壩應盡量開挖至微風化或弱風化中下部的巖體。18. 拱壩結構形式有哪兩種？分別適合什么樣的河谷形狀？v 形河谷，可選雙曲拱壩（在水平面及鉛直面上均有曲率，各層拱圈的中心角和半徑是變化的）u 形河谷，可選單曲拱壩（其上游面鉛直，下游面是斜線或折線，僅在水平面上呈曲線形）第五章 土石壩1、土石壩指由土石料等當地散粒體材料填筑而成的壩。特點： （ 1）就地取材，節省三材；（

31、 2）適應各種地形、地質和氣候條件；（ 3）適應機械化施工；（ 4）各種理論、試驗、技術的發展對土石壩的建設和推廣有促進作用。2、土石壩設計基本要求（ 1）具有足夠的斷面以保持壩的穩定；（ 2）設置良好的防滲和排水設施以控制滲流；（ 3）因地制宜選擇壩體筑壩材料和壩體的結構形式；（ 4 ）壩基足夠穩定；（ 5 ）有足夠的泄洪能力和安全超高；（ 6）采用適當的構造措施，使壩運用可靠耐久。3、土石壩類型按施工方法：碾壓式土石壩、填填式土石壩、水中填土壩、定向爆破土石壩碾壓式土石壩按材料種類和在壩身內的配置：均質壩、土質防滲體分區壩（又分：心墻壩、斜心墻壩、斜墻壩） 、非土質防滲體壩。4、壩坡坡率的

32、選擇遵循規律（ 1 ）上游壩坡應比下游坡為緩（2 ）斜墻壩的上游壩坡一般較心墻壩為緩。而厚心墻壩的下游壩坡，一般較斜墻壩為緩（3）粘性土料做成的壩坡，常沿高度分成數段，每段1030m砂石和堆石的穩定壩坡為一平面，可采用均一坡率。 （ 4）由粉土、砂、輕壤土修建的均質壩，適當放緩下游壩坡。 （ 5 ）當壩基或壩體土料沿壩軸線分布不一致時，應分段采用不同坡率。5、滲流分析的內容（ 1 ）確定壩體內侵潤線及其下游逸出點位置，繪制壩體及壩基內的等勢線分布圖或流網圖； （ 2）確定滲流的主要參數滲流流速與比降（3）確定滲流量。6、滲流分析的方法（ 1 ）水力學方法（ 2 ）流網法：流網法是一種圖解法。根

33、據等勢線和流線互相正交，每一個網格的長寬比保持為常數的特性繪制流網（ 3 ）有限元法7、土石壩滲流變形（ 1 ）管涌：指在滲流作用下，土中的細顆粒由骨架孔隙通道中被帶走而流失的現象。（ 2 ）流土：指在向上滲流作用下，表層局部土體被頂起或是粗細顆粒群發生浮動而流失的現象。（ 3 ）接觸沖刷：指滲流沿著滲透系數不同的兩種土層接觸面上或是建筑物與地基接觸面上流動時，將細顆粒沿接觸面帶走的現象。（ 4 ）接觸流土：指在滲流系數相差懸殊的兩種土層交界面上，由于滲流垂直于層面流動，將滲流系數較大土層中的細顆粒帶入滲流系數較大土層中的現象。注意：前兩種主要出現在單一土層中，后兩種多出現在多種土層中。粘性土

34、的滲流變形主要是流土。8、土石壩穩定分析理論：摩爾- 庫倫理論：認為最大剪應力是導致材料破壞的控制因素，破壞面上的抗剪強度和極限剪應力是法向應力的函數。計算土的抗剪強度的兩種方法：總應力法、有效應力法。有效應力等于總應力與孔隙壓力之差。9、計算工況 ：施工期（包括竣工時） 、穩定滲流期、水庫水位降落期、地震作用時。10、穩定分析方法（ 1 ）簡單條分法瑞典圓弧法：該法不滿足每一土條力的平衡條件，使計算出的安全系數偏低。（ 2 ）簡化的畢肖普法：畢肖普法的局限性是只適用于圓弧滑動面的情況。（3）滑楔法：滑楔法只滿足力的平衡條件，不滿足力矩平衡條件，計算結果準確性不足。0選擇不當易出誤差。（ 4

35、）滿足所有力和力矩平衡的方法。11、固結與沉降固結：土石壩和地基在施工和蓄水過程中，在荷載作用下土體不斷得到壓密，孔隙變小， 孔隙水在壓力作用下產生不穩定滲流。12、非線性彈性e-b 模型鄧肯 - 張提出一種雙曲線型非線性彈性模型，以土的切線模量 e 和體積模量b 作為計算參數。鄧肯- 張模型共有8個參數，這些參數通過三軸排水壓縮試驗測定；采用總應力分析時，通過三軸不排水壓縮試驗測定。模型以e、 b為參量表示應力 - 應變關系，故稱為e-b 模型。鄧肯 - 張模型于此的一些土壩的變形與實測結果比較接近。但該模型不能描述土的塑性變形特性，不能反映土體接近破壞時、破壞發生時和破壞后的特性，不能考慮

36、中間主應力的影響，也不考慮土的剪脹性13、拱效應由于心墻和壩殼土料變形性質的不同，在壩體內產生“拱”效應，使心墻部位顯著卸載，而在過渡區內形成應力集中。拱效應可使心墻中的豎向應力較 丫 s h （ 丫 s為填土容重，h為填土深度）減小很多。14、水力劈裂壩的下游坡出現集中漏水，但漏水不是在水庫滿蓄后立即發生，而是延遲幾個小時 幾天后突然發生。說明，在一定條件下， 水庫水壓力可使已存在的閉合裂縫張開或是產生新的裂縫， 故稱為水力劈裂。 可能發生水力劈裂的情況：總應力小于或等于水壓力，土料的變形和透水性不均一。15、填筑標準填筑標準設計控制指標：壓實度、最優含水率（指在一定的壓實功能條件下達到最佳

37、壓實效果時含水率） 。粘性土的填筑標準以壓實度和最優含水率作為設計控制標準，無粘性土壓實標準按相對密度確定。16、壩殼料主要用來保持壩體穩定，應具有比較高的強度。17、防滲體（ 1 ）土質防滲體：防滲體：指該部位土體比壩殼其他部位更不透水，它的作用是控制壩體內侵潤線的位置，并保持滲流穩定。（ 2 ）瀝青混凝土防滲體：有較好的塑像和柔性，防滲和適應變形能力好，產生裂縫時，有一定自行愈合的功能，且受氣候影響小。18、壩頂與護坡（ 1 ）壩頂：壩頂護面采用密實的砂礫石、碎石、單層砌石或瀝青混凝土等柔性材料以適應壩的變形，并對防滲體起保護作用，防止干裂和雨水沖蝕。壩頂選用耐沖材料，壩頂上游側宜設防浪墻

38、。（ 2 ）護坡：上游護坡的常用型式為：干砌石、漿砌石、堆石或水泥土。下游護坡采用干砌石、碎石、礫石或草皮護坡。還應設壩面排水系統來避免雨水漫流沖刷壩坡坡面。嚴寒地區還應設防凍墊層。19、壩體排水排水作用： 控制和引導滲流， 降低侵潤線， 加速孔隙水壓力消散， 以增強壩的穩定， 并保護下游壩坡免遭凍脹破壞。棱體排水貼坡排水 壩內排水20、反濾層及過渡層反濾層：濾土排水，保護滲流出口，防止壩體和壩基發生管涌、流土等滲流變形破壞以及不同土層界面處的接觸沖刷。過濾層主要對其兩側土料的變形起協調作用，反濾層可起過渡作用，而過渡層卻不一定滿足反濾層的要求。設計要求： （ 1）有足夠小的孔隙防止被保護土層

39、發生管涌等有害滲流變形（ 2）有足夠大孔隙保證透水性大于被保護層來順暢排出滲透水流。21、土石壩裂縫類型和成因（ 1 ）縱向裂縫：走向大體與壩軸線平行，多數發生在壩頂和壩坡中部。易形成：土質斜墻壩壩 材料如壓實不足，沉降變形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墻斷裂，形成縱向裂縫；高壓縮性地基上也易形成壩坡面和壩內部的縱向裂縫（ 2 ）橫向裂縫：走向與壩軸線近乎垂直，多發生在兩岸壩肩附近。岸坡較陡峻或岸坡地形突變時，都易發生（ 3 ）內部裂縫：主要有壩基和壩體不均勻沉降引起。22、巖基處理防滲處理方法：接觸面做好表面處理，采用水泥或化學材料灌漿、混凝土塞、混凝土防滲墻，或加寬心墻、加設防滲鋪蓋等措

40、施，以增長滲徑，或將斷層與壩的防滲體分隔開，防止接觸沖刷。巖基穩定性較強時需做帷幕灌漿。23、砂礫石壩基處理在砂礫石地基上建壩的主要問題是進行滲流控制，解決的主要方法是做好防滲和排水。（ 1 ）粘性土截水槽：當壩基砂礫石層不太厚時采用。 （ 2）混凝土防滲墻：深厚砂礫石地基采用（3）灌漿帷幕：砂礫石壩基的灌漿采用水泥、粘土和膨潤土等粒狀材料（4）防滲鋪蓋：作用：延長滲徑，從而使壩基滲漏損失和滲流比降減小至容許范圍內。（ 5）下游排水減壓設施24、裂縫的防治措施（ 1 ）改善壩體結構或平面布置（2 ）采用實用的施工措施和運行方式（3）重視壩基處理（4 ）適當選擇壩石土料25、連接（ 1 ）壩體與

41、壩基及岸坡的連接（2 ）壩體與混凝土建筑物的連接26、液化剪應力循環作用的次數達到 一定數值后，有效應力趨于0，全部應力由土骨架轉移到水，土的抗剪強度和抵抗變形的能力幾乎完全喪失，而且變形的增長具有突發性質，土轉化為液化狀態。27、堆石壩主要組成：堆石體（墊層區、過渡區、主堆石區、次堆石區）；鋼筋混凝土面板及其與河床和岸坡相連接的趾板構成的防滲系統。28、土質心墻堆石壩優點：可利用大型振動碾壓實堆石，使壩體達到較高的緊密度，以減小工程量；可利用土質心墻的柔性適應壩體變形，保障防滲體的安全。29、堆石壩的特點（ 1 ）結構特點：密度大，抗剪強度高，壩坡較陡，抗震性能較好（2）運行維護特點：沉降量

42、最小易于檢修、維護（ 3 ）施工特點：堆石體可分區，充分利用修建泄水建筑物開挖的石料，降低了工程造價，簡化了施工導流和度汛工程設施，加快施工進度。30、混凝土面板壩的特點 工程量小，施工方便，攔洪度汛簡單第六章 水閘1、水閘類型，工作特點？水閘是一種利用閘門擋水和泄水的低水頭水工建筑物。作用： 1、閉閘：攔洪、擋潮、抬高水位以滿足上游引水和通航的需要 2、開閘：泄洪、排澇、沖沙或根據下游用水需要調節流量。按所承擔任務：節制閘 進水閘 分洪閘 排水閘 擋潮閘 沖沙閘（排沙閘）按閘室結構型式：開敞式胸墻式 涵洞式水閘的組成：上游連接段 閘室 下游連接段水閘的工作特點：（ 1 ）軟土地基的壓縮性大，

43、承載能力低，細砂容易液化，抗沖能力差。（ 2 ）水閘泄流時盡管流速不高，但水流仍具有一定剩余能量，而土基的抗沖能力較低，可能引起水閘下游沖刷。（ 3 ）土基在滲流作用下，易產生滲流變形，特別是粉、細砂地基，在閘后易出現翻砂冒水現象。2、閘孔設計（ 1 ）堰型選擇：寬頂堰（常用） 、低實用堰（ 2）閘底板高程的選定（ 3 ）計算閘孔總凈寬（ 4）確定閘室單孔寬度和閘室總寬度3、地下輪廓線在水頭作用下，閘基內的滲流將從護坦上的排水孔等滲出，不透水的鋪蓋、板樁及底板與地基的接觸線，即是閘基滲流的第一根流線，成為地下輪廓線，其長度即為水閘的防滲長度。4、地下輪廓線的布置（ 1 ）粘性土地基：主要考慮如

44、何降低作用在底板上的滲流壓力，以提高閘室的抗滑穩定。可在閘室上游設置水平防滲，而將排水設施布置在閘底板下游段或消力池地板下。對粘性土地基一般不用板樁。（ 2 ）砂性土地基：在布置時應以防止滲流變形和減小滲漏為主。對砂層很厚的地基，可采用鋪蓋與懸掛式板樁相結合，而將排水設施布置在消力池下面。當砂層較薄時，采用齒墻或板樁切斷砂層，并在消力池下設排水。對于粉砂地基，為了防止液化，大都采用封閉式布置，將閘基四周用板樁封閉起來。5、滲流計算的基本方法流網法 改進阻力系數法直線法改進阻力系數法基本原理： 這是一種以流體力學解為基礎的近似方法。 對于復雜地下輪廓， 可從板樁與底板或鋪蓋相交處和樁尖畫等勢線，

45、將整個滲流區域分成幾個典型流段。直線法：假定滲流沿地下輪廓的坡降是均一的，即水頭損失按直線變化，當滲流水頭h 及防滲長度l 已定，即可按直線比例求出地下輪廓各點的滲流壓力，這種方法稱為直線法。用流網法求得的逸出坡降比按直線法求得的數值大得多；長度相同，形狀各異的地下輪廓，逸出坡降的差別很大。說明，直線法比較粗略，但計算簡便，對于地下輪廓比較簡單的中、小型工程，還是可以采用的。6、防滲及排水設施防滲設施：構成地下輪廓的鋪蓋、板樁及齒墻排水設施：鋪設在護坦、漿砌石海漫底部或閘底板下游段起導滲作用的砂礫石層。7、閘下出流的特點（ 1 ）閘下易形成波狀水躍：由于水閘上下游水位差較小，相應弗勞德數fr

46、較低，易發生波狀水躍（ 2 ）閘下易出現折沖水流：攔河閘的寬度通常只占河床寬度的一部分，水流過閘時先收縮，出閘后再擴散，如果布置或操作運行不當，出閘水流不能均勻擴散，易形成折沖水流。8、底流消能工設計底流消能工的作用：通過在閘下產生一定淹沒度的水躍消除余能，保護水躍范圍內的河床免遭沖刷。當尾水深度不能滿足要求時可采取： （ 1 ）降低護坦高程（ 2）在護坦末端設消力坎（3）既降低護坦高程又建消力坎等措施形成消力池，有時還護坦上設消力墩等輔助消能工9、海漫水流流過消力池，雖已消除了大部分多余的能量，但仍有一定剩余的動能，特別是流速分布不均勻，脈動仍較為劇烈。因此，護坦后仍應設置海漫等防沖加固設施

47、，以使水流均勻擴散，并將流速分布逐漸調整到接近天然河道的水流形態。（ 2 ）要求：1、 表面有一定粗糙度，以利進一步消除余能；2、具有一定的透水性，以便使滲水自由排出，降低揚壓力。3 、具有一定柔性，以適應下游河床可能的沖刷變形。10（3）海漫結構：1、干砌石海漫； 2、漿砌石海漫；3、混凝土板海漫；4、鋼筋混凝土板海漫；5、其他型式海漫10、整體式底板與分離式地板常用閘室底板有：水平底板、低實用堰底板整體式底板： 橫縫設在閘墩中間， 閘墩與底板連在一起的。 整體式底板閘孔兩側閘墩之間不會出現過大的不均勻沉降，對閘門啟閉有利，用的較多。分離式底板：在堅硬、緊密或中等堅硬、緊密的地基上，單孔底板

48、上設雙縫，將底板與閘墩分開的。11、閘門與胸墻閘門（ 1 ）平面閘門（小型工程） ：設置靠上游側，以便下游側布置交通設施；有時為了充分利用水重，來維持閘室穩定，也可移向下游側。（ 2）弧形閘門（大型工程）：為不使閘墩過長，需靠上游側布置。胸墻（1）結構型式：1、板式：跨度小于6m的水閘；2、梁板式：跨度6m的水閘。（2）支撐型式： 1、簡支式（分離式底板胸墻）2、固接式（整體式底板胸墻）12、分縫方式與止水設備分縫： 為防止和減少由于地基不均勻沉降、 溫度變化和混凝土干縮引起底板斷裂和裂縫， 對于多孔水閘需沿軸線每隔一定距離設置永久縫。止水：（ 1 ）止水形式: 鉛直止水 水平止水（2 ）止水

49、材料:1 、銅片，2、橡皮或塑料，3 、牛毛氈； （ 3 ）止水間連接方式：1、柔性連接（鉛直交叉） ， 2、剛性連接（水平交叉） 。13、閘室穩定分析穩定分析方法：分別驗算水閘在剛建成、運行、檢修以及施工時期等不同工作情況下的穩定，對于孔數較少而未分縫的小型水閘， 可取整個閘室作為驗算單元， 對于孔數較多設有沉降縫的水閘， 應取兩縫之間的閘室單位進行驗算。失穩形式： 1 、滑動失穩，2、傾斜失穩，3、地基失穩。14、地基處理（ 1 ）預壓加固（ 2）換土墊層（3）樁基礎（4 ）沉井基礎15、閘室設計底邊設計方法（ 1 ）彈性地基梁法（2）倒置梁法用前者分析閘底板內力時，需要考慮可壓縮土層厚度

50、的影響，倒置梁法也是假定地基反力沿閘室縱向呈直線分布，橫向為均勻分布， 把閘墩當做底板的支座， 在地基反力和揚壓力底板自重及作用在閘室底板上的水重等荷載作用下安連續梁計算板底內力。16、閘墩應力計算內容、方法17、閘室的構成底板、閘墩、閘門、胸墻、交通橋工作檢修橋、止水設備第七章 岸邊溢洪道1、正槽溢洪道岸邊溢洪道按其結構形式可分正槽溢洪道、側槽溢洪道、井式溢洪道、虹吸式溢洪道。組成：引水渠、控制段、泄槽、出口消能段、尾水渠等。（ 1 ）引水渠：將庫水平順地引向溢流堰。引水渠中的水流應平順、均勻，流速35m/s 。（ 2 ）控制段：包括溢流堰及其兩側的連接建筑。溢流堰分類：2、低實用堰優點：流

51、量系數比寬頂堰大，在相同泄流量條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對較小，但施工復雜。3、泄槽的設計泄槽一般位于挖方地段， 設計時要根據地形、 地質、水流條件及經濟因素合理確定形式和尺寸， 由于泄槽內的水流處于急流狀態，高速水流帶來一些特殊問題：沖擊波、水流摻氣、空蝕、壓力脈動等。4、抗空蝕措施摻氣減蝕、優化體形、控制溢流表面的不平整度、采用抗空蝕材料。摻氣減蝕的機理：1、水流摻氣可以使過水邊界上的局部負壓消除或減輕，有助于制止空蝕的發生；2、空穴內含有一定量空氣成為含氣型空穴，潰滅時破壞力減弱； 3、過水邊界附近水流摻氣，氣泡對空穴潰滅時的破壞力起一定的緩沖氣墊作用。5、泄槽的襯砌泄基本形式

52、巖基上泄槽的襯砌土基上泄槽的襯砌6、側槽溢洪道側槽溢洪道一般由溢流堰、側槽、泄水道和出口消能段組成。優點： 1 、可減少開挖方量； 2 、能在開挖方量增加不多的情況下，適當加大溢流堰長度，從而提高堰頂高程，增加興利庫容；3 、使堰頂水頭減小，減少淹沒損失，非溢流壩的高度可適當降低。側槽溢洪道多采用實用堰，側槽溢洪道與正槽溢洪道的主要區別在于側槽部分。側槽設計：1、泄流量沿側槽均勻增加2、槽底應有一定坡度3 、側槽中的水流成緩流狀態4、側槽中的水面高程要保證溢流堰為自由出流第八章 水工隧洞1、水工隧洞類型：分類：泄洪隧洞、引水發電和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工導流隧洞。按隧洞內

53、水流流態：有壓隧洞、無壓隧洞。從水庫引水發電的隧洞一般有壓，灌溉渠道內一般無壓。其余各類可有壓也可無壓。2、水工隧洞工作特點（ 1 ）水力特點：大多數為深式進口，泄水隧洞承受的水頭較高，流速較大。設計不當就可能引起空化水流導致空蝕，能量集中會造成下游沖刷。（ 2 ）結構特點：常設置臨時支護和永久性襯砌，以承受圍巖壓力。應做好勘探工作，是隧洞盡量避開不利的地質、水文地質地段。（ 3 ）施工特點：隧洞一般是斷面小，洞線長，從開挖、襯砌到灌漿工序多，干擾大，施工條件差，工期較長。3、水工隧洞組成（ 1 ）進口段（2）洞身段（3 ）出口段4、洞線選擇（ 1 ）隧洞的線路應盡量避開不利的地質構造、圍巖可

54、能不穩定及地下水位高、滲水量豐富的地段，以減少作用于襯砌上的圍巖壓力和外水壓力。（ 2 ）洞線在平面上力求短直，且有良好的水流條件。（ 3 ）隧洞應有一定的埋藏深度。（ 4 ）隧洞的縱坡，應綜合確定。無壓隧洞縱坡> 臨界坡度，有壓隧洞縱坡取決于進出口高程，要求全線洞頂在最不利的條件下保持>=2m的壓力水頭。（ 5 ）長隧洞應注意地形、地質條件。5、閘門在隧洞中的布置泄水隧洞中設置兩道閘門：一道是工作閘門，用來調節流量和封閉孔口，能在動水中啟閉；一道是檢修閘門，設置在進口，用來擋水，以便檢修工作閘門或隧洞。6、多用途隧洞的布置（ 1 ）導流隧洞與泄洪洞合一布置常布置成龍抬頭的型式。龍

55、抬頭式的泄洪洞多為無壓隧洞，龍抬頭泄洪洞一般水頭高，流速大，反弧及其下游易遭空蝕破壞，應做好體形設計，并選用適當的摻氣減蝕措施。（ 2 ）泄洪洞與發電洞合一布置兩種布置型式： 1 、主洞泄洪（直洞泄洪） 、支洞發電（岔洞發電） 2、主洞發電、支洞泄洪。會出現的問題是：岔尖附近發生空蝕。（ 3 ）其他任務隧洞的合一布置發電與灌溉隧洞合一布置 泄洪與排沙隧洞合一布置。7、進水口的型式深式泄水隧洞的進水口按后接洞的水流流態分為：有壓隧洞進水口、無壓隧洞進水口。按進水口布置及結構型式：豎井式、塔式、岸塔式、斜坡式。8、進口段的組成部分與設計要求進口段包括：進水喇叭口、閘門室、通氣孔、攔污柵、平壓管、漸變段。9、水工隧洞洞身斷面型式（ 1 ）無壓隧洞斷面型式：多用圓拱直墻形（城門洞形）斷面。如圍巖條件較差，還可采用馬蹄形斷面。當圍巖條件差，又有較大的外水壓力時，也可采用圓形斷面。（ 2 ）有壓隧洞斷面型式：一般采用圓形斷面，原因是圓形斷面的水流條件和受力條件都較為有利。條件好時也可采用無壓隧洞的型式。10、洞身襯砌方式與分縫（ 1 ）功用： 1、限制圍巖變形，保證圍巖穩定；2、承受圍巖壓力、內水壓力等荷載；3 、防止滲漏；4、保護巖石免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；5