1.1何为水利工程？何为水工建筑物？

水利工程：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。如拦河坝，电站，污水处理，港口码头，航道整治等工程。

水工建筑物：用来控制和调配江河湖海等水流而修建的建筑物。

1.2 水利工程按承担的任务和对水的作用是如何分类的？ 

按工程承担的任务分为：防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、供排水工程、港航工程、环境水利工程、综合利用水利工程

按工程对水的作用分为：蓄水工程、排水工程、取水工程、输水工程、提水工程、水质净化及污水处理工程

1.3 水工建筑物主要按什么分类？并简述其分类。

主要是按对水的作用分类。主要分为：

⑴挡水建筑物：坝、闸和堤防等

⑵泄水建筑物：溢洪道、泄洪洞等

⑶输水建筑物：输水洞、引水管、渠道、渡槽

⑷取水建筑物：输水建筑物的首部建筑物：进水闸、泵站

⑸专门建筑物：电厂、船闸、升船机、鱼道、筏道

⑹整治建筑物：用来整治河道、改善河道的水流条件，如丁坝、顺坝、导流堤等。

第二章   

2.1 绘制水利工程建设系统，并指出其中的关键环节。 

关键环节：规划和设计工作。

2.2  水利枢纽分等的依据是什么？共分为几等？

依据：规模、效益、重要性；共分五等。

2.3 水工建筑物分级的依据是什么？共分为几级？

依据：工程等别、作用、重要性；共分五级。

2.4水工建筑物承受的主要荷载有哪些？并掌握自重、静水压力、扬压力的计算方法 

主要荷在载有自重、水压力（包含静水压力、动水压力、水重等）、波浪压力、泥沙压力、扬压力等。计算方法见教材。

2.5 简述水工建筑物作用效应的分析方法。

分析方法主要有：⑴物理模型试验法，含水力学模型试验和结构模型试验。

⑵数学模型模拟法，含解析法、差分法和有限元法

⑶经验类比法

2.6 水工建筑物工作状况有哪三种？作用效应有哪三种？效应组合有哪三种?

答：工作状况：①持久状况，②短暂状况，③偶然状况。

作用效应：①永久作用，②可变作用，③偶然作用。

作用效应组合：①基本组合，②施工、检修组合，③特殊组合。

2.7 建筑物设计安全储备的表达形式有哪两类？并详述极限状态设计的概念和类型？

答：设计安全储备的表达形式有单一安全系数法和分项系数极限状态设计法两类。

极限状态是指当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，结构就不能满足设计规定的某种功能要求，那这一特定状态就叫该功能的极限状态。

极限状态设计的类型有：

⑴承载能力极限状态

当出现①刚体失去平衡,②材料强度不足而破坏,③结构失稳,④结构转变为机动体系,⑤结构体产生渗透失稳等现象时，表明结构已超过承载能力极限状态，已不安全。

⑵正常使用极限状态

当出现①影响结构正常使用或外观变形,②不良振动,③局部损害等现象时，表明结构已超过正常使用极限状态，不能正常使用。

2.8正确理解结构功能函数Z=R-S的意义，Z<0安全吗？

 答：结构功能函数Z=R-S中的Z表示结构功能，R表示结构抗力，S表示作用效应。Z<0表示结构抗力小于作用效应，已不安全。

2.9 正确理解可靠指标的含义，可靠指标越大越可靠吗

答：可靠指标为结构功能函数的平均值与其均方差的比值，它可表征结构的可靠度大小。可靠指标越大越可靠。

2.10  水工建筑物抗震设计含哪两部分的内容\

答：主要包含：①抗震计算；②抗震工程措施。

第三章

3.1重力坝的工作特点是什么？基本剖面是何形状？一般采用什么材料？

答重力坝的工作特点：①主要依靠坝体自重产生的抗滑力满足稳定要求；②依靠坝体自重产生的压应力来抵消水压力产生的拉应力。

基本剖面：三角形。

材料：混凝土和浆砌石。

3.2 简述重力坝的优缺点。

答优点：①安全可靠；②对地形、地质条件的适应性强；③枢纽泄洪问题容易解决；④便于施工导流；⑤施工方便；⑥结构作用明确。

缺点：①耗材多；②材料强度未充分发挥；③坝底扬压力大；④施工温度控制严格。

3.3 重力坝的设计内容包括哪几个部分？

答主要包括①剖面设计②稳定分析③应力分析④构造设计⑤地基处理⑥泄洪设计⑦监测设计。

3.4简述重力坝失稳破坏的机理？

答重力坝失稳破坏的机理：坝踵胶结面出现微裂松弛区→坝址胶结面出现局部剪切屈服→屈服范围向上游延伸→形成整体滑动失稳。

3.6简述深层抗滑稳定的计算方法类型。

答深层抗滑稳定计算方法类型分为：

⑴分区计算法，含①剩余推力法；②被动抗力法；③等安全系数法

⑵整体计算法。

3.7岸坡坝段与河床坝段相比，抗滑稳定有何特点？

答岸坡坝段坝基是倾向河心的斜面或折面，有向下游和河心滑动的双重趋势，稳定性不如河床坝段。

3.8简述提高坝体抗滑稳定的工程措施。

答提高坝体抗滑稳定的工程措施主要有：

①利用水重：将上游面做成倾斜以利用水重。

②利用有利的开挖轮廓线

③设置齿墙：齿墙阻断软弱面，改变滑动面位置，增加抗滑力

④抽水措施：抽去坝底渗透水，减少浮托力。

⑤加固地基：帷幕灌浆以减少坝基渗透能力，固结灌浆以增加坝基强度和整体性，断层处理以减少坝基软弱结构面。

⑥横缝灌浆：将局部或全部横缝灌浆，增加坝体的整体稳定性。

⑦预加应力措施

3.9简述重力坝应力分析的方法，掌握重力坝水平截面边缘应力的计算公式，边缘主应力面于何处？为何边缘应力是首先需计算的应力？

答重力坝应力分析的方法主要有：⑴模型试验法；⑵材料力学法；⑶弹性理论的解析法；⑷弹性理论的差分法；⑸弹性理论的有限元法。

边缘最小主应力为坝面，最大主应力为垂直于坝面的剖面。

因最大最小应力均出现在坝面，所以需首先校核边缘应力。

3.10除主要荷载以外，对坝体应力的影响还有哪些因素？

答除主要荷载以外，对坝体应力的影响还有如下影响：

⑴地基变形模量对坝体应力的影响

⑵坝体混凝土分区对坝体应力的影响

⑶纵缝对坝体应力的影响

⑷分期施工对坝体应力的影响

⑸温度变化及施工过程对坝体应力的影响

3.11简述坝体温度变化的阶段？何为水热化温升和温度回降值？

答坝体温度变化主要有温度上升期、降温期和稳定期三个阶段。

水热化温升是指最高温度与入仓温度之差；温度回降值是指最高温度与年均气温之差。

3.12施工期温度引起的应力主要有哪两类？

答⑴地基约束引起的应力

⑵内外温差引起的应力

3.13简述温度裂缝的类型和温度控制的措施。

答温度裂缝的类型主要有：

①贯穿性裂缝：含横向贯穿性裂缝、纵向贯穿性裂缝、水平向贯穿性裂缝。

②表面裂缝

温度控制的措施主要有：

①降低砼的入仓温度Tj

②降低砼的水热化温升Tr

③加强砼表面的养护

3.14重力坝最小剖面如何确定？常用剖面形态有哪几类？坝顶高程如何确定？

答重力坝最小剖面确定：根据自重、上游静水压力(库水位与坝顶平,通常是校核洪水位)和扬压力三项主荷载作用下，满足稳定和强度要求的工程量最小的三角形。

常用剖面形态：①上游面铅直；②上游面上直下斜；③上游面斜向上游。

坝顶高程取设计洪水位＋相应坝顶超高与校核洪水位＋相应坝顶超高中的最大者，其中安全超高包括波高、波浪中心线距静水面高度和安全加高三部分。

3.15重力坝极限状态设计分哪两类？其验算的主要内容是什么?

答重力坝极限状态设计包含①承载能力极限状态；②正常使用极限状态。其中承载能力极限状态需验算坝基面或深层抗滑稳定和坝趾抗压强度，正常使用极限状态需验算坝踵不出现拉应力。

3.17简述重力坝易出现地震震害的位置和抗震措施。

答重力坝易出现地震震害的位置：①坝顶和断面突变处易出现裂缝；②原有裂缝易扩展延伸；③孔口及廊道附近易开裂；④接缝止水易破坏。

重力坝抗震措施：①作好地基处理，加强接触面的结合；②加强施工质量控制和养护,防止出现早期裂缝；③重量、变形、刚度、几何等突变部位设缝；④增加坝顶强度、刚度以及布筋；⑤孔口、廊道附近布筋；⑥坝后设置检修桥。

3.18简述溢流重力坝的工作特点和类型。

答工作特点：将规划库容不能容纳的洪水经由坝顶泄向下游，以满足防洪和大坝安全要求。

类型：①开敞溢流式；②大孔口溢流式

3.19简述溢流重力坝的基本要求。

答①足够的孔口尺寸,良好的孔形,较高的流量系数；

②水流平顺, 不产生负压和振动, 避免发生空蚀；

③保证下游河床不产生危及大坝安全的局部冲刷；

④下泄水流不产生折冲水流等,不影响其他建筑正常运行；

⑤有灵活控制下泄水流的设备。

3.20溢流重力坝孔口设计的影响因素有哪些？简述孔口形式类型及其特点。

答影响因素主要有①洪水设计标准；②下游防洪要求；③库水位壅高；④洪水预报的准确度；⑤泄水方式；⑥地形、地质条件。

孔口形式类型：①开敞溢流式；②大孔口溢流式

开敞溢流式的特点：①坝体不设胸墙，出流常为堰流；②孔口埋深浅，闸门水压力较小，孔口尺寸可以较大，泄流量较大，超泄能力强；③可排泄冰凌和其他漂浮物；④闸门于坝顶，易检修；⑤应用较广泛。

大孔口溢流式的特点：①坝体上部设胸墙，出流常为孔口出流，但当水位低于胸墙时为堰流；②堰顶较低，需设工作闸门和检修闸门；③超泄能力常比开敞溢流式小。

3.21溢流重力坝通常设计成等同的奇数孔，为什么？

答采用相同闸孔诣在检修闸门、启闭设备等设施可共用，且泄流量相同可对称泄流。采用奇数孔目的在于闸门对称布置，可对称泄流以减轻消能负担，避免折冲水流等。

3.22为什么说单宽流量是溢流重力坝设计中很主要的控制性指标？

答因为①单宽流量是确定溢流坝的净宽和堰顶高程的主要参数；②单宽流量是影响消能工设计的关键因素；③单宽流量是影响坝下冲刷的主要因素。

3.23简述孔口尺寸设计应考虑的因素。掌握两种孔口形式过流量的计算公式。

答孔口尺寸设计应考虑的主要因素：①泄洪要求：泄流单宽流量是关键因素；②闸门和起闭机械：闸门承载能力和起闭能力等；③枢纽布置：枢纽中其他建筑的布置是否宽松；④下游水流、地质条件：下游水的深度、岩石硬度等；⑤下游消能工的性能：消能工消能效果等。

两种孔口形式过流量的计算公式见教材。

3.24为何闸墩上游端需做成圆弧形或流线型？溢流坝设置边墙的作用是什么？

答闸墩上游端需做成圆弧形或流线型是为了进口水流平顺、减少水流侧收缩。

溢流坝设置边墙的作用是起闸墩和分隔作用。

3.25简述空化和空蚀的概念，流速大于多少时就可能发生空蚀？什么是引起溢流面发生空蚀的主要原因？空化数大于初生空化数时会发生空蚀现象吗？

答空化：当高速水流在某点的压力低于饱和蒸汽压强时，水体中固有的小气核迅速膨胀而成小空泡，这种现象称为空化。

空蚀：当空气泡进行高压区受压而溃灭,因溃灭时间短暂,产生很高的局部冲击力，当坝面冲击力大于材料凝聚力时，坝面遭到破坏，这种现象称为空蚀。

流速大于15m/s时就可能发生空蚀。

坝面不平整是引起溢流面发生空蚀的主要原因。

空化数大于初生空化数时不会发生空蚀现象。

3.26掺气虽然可减少空蚀，但也存在什么不利之处？

答掺气虽然存在①减少空蚀；②射流掺气消耗大量能量而有利于消能工等益处。但也存在①增加水深从而加大工程投资；②形成雾化区等的不利之处。

3.27 水流脉动对溢流坝有什么害处？

答①增大建筑物的瞬时荷载；

②脉动周期性引起的振动可能对轻质建筑造成振动；

③增加空蚀破坏的可能性。

3.28溢流面体形包括哪三段？上游第一段一般采用什么曲线？

答溢流面体形由顶部曲线段、中间直线段、反弧段组成。上游第一段一般采用复合圆弧或椭圆曲线。

3.29消能工的原理是什么?能量转换的途径有哪些?辅助消能工主要有哪几种?

答消能工的原理：通过水跃等局部水力现象，将水流动能转换为热能。

能量转换的途径：①水流内部的紊动、掺混、剪切和旋滚等；②水股的扩散及水股间的碰撞；③水流与固体间的剧烈摩擦和撞击；④水流与气体间的摩擦和掺混。

辅助消能工主要有：趾墩、消力墩、尾槛等。

3.30 详述泄水重力坝消能工的主要形式和原理？

答泄水重力坝消能工的主要形式：①底流消能；②挑流消能；③面流消能；④消力戽消能。

底流消能的原理：①通过水跃将急流转变为缓流而消能；②主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能。

挑流消能的原理：利用泄流建筑物出口处设置的挑流鼻坎，将急流挑向空中，再落入离建筑物较远的下游河道。主要靠急流沿固体边界摩擦而耗能，射流在空中与空气摩擦、掺气和扩散等耗能，射流落入尾水中淹没紊动扩散耗能。

面流消能的原理：利用鼻坎将急流挑至水面，在主流下面形成旋滚而消能。

消力戽消能的原理：急流进入潜在水下的戽内发生旋滚，经大量消能后由鼻坎挑向下游水面。

3.31简述底流消能的特点及其与下游水流的衔接形式、形成消力池的主要措施。

答底流消能的特点：①通过水跃将急流转变为缓流而消能；②主要靠水跃产生的表面旋滚与底流间的强烈紊动、剪切和掺混消能；③流态稳定，消能效果好；④对地质和尾水条件要求低，适应性强；⑤产生的雾化小；⑥方量大，投资高。

底流消能与下游水流有①临界水跃；②远驱水跃；③淹没水跃等三种衔接形式。

形成消力池的主要措施：①护坦尾修筑消力坎；②降低护坦高程；③降低护坦和修筑消力坎。

3.32护坦的主要作用是什么？稳定验算主要验算其什么内容？

答护坦的主要作用是防护河床免受高速水流的冲刷，稳定校核内容是满足抗浮稳定要求。

3.33挑流消能工的主要设计内容有哪些？

答主要设计内容有：鼻坎形式、鼻坎高程、反弧半径、反弧挑角、挑距、冲刷坑深度

3.34 折冲水流是如何形成的？

答溢流坝仅占河床一部分，出口水流于主流两侧形成回流，如两侧回流强度、大小不一致时，易将主流压向一侧，形成折冲水流。

3.35简述坝身泄水孔的作用和特点及其分类。

答坝身泄水孔的作用：①预泄库水，增强调蓄能力；②放空检修；③排沙减淤；④调节下泄流量以满足通航、灌溉需要；⑤施工导流。

坝身泄水孔的特点：①孔口全部淹没，随时可放水；②孔内流速高，易发生负压、空蚀、振动等；③检修困难；④闸门承压大，启闭力较大；⑤门体结构、止水、启闭设备复杂，造价高。

坝身泄水孔的分类： 

3.36简述坝身泄水孔的作用和特点及其分类。

答坝身泄水孔进口通常用长轴与孔轴平行的椭圆曲线。

设置平压管的目的：将平压管设置在检修闸门和工作闸门之间，用以在检修闸门提起前冲水平压，减小启门力。

设置通气孔的目的：进口工作闸门提起后，后面的空气被水流带走而形成负压，需于工作闸门后设通气管充气。

3.37重力坝地基处理的作用是什么？它主要包括哪些内容？

答重力坝地基处理的作用：①防渗；②提高岩基的强度和整体性。

主要内容：①坝基的开挖和清理；②坝基的固结灌浆；③帷幕灌浆；④坝基排水；⑤断层、软弱夹层、溶洞等不良地质的处理。

3.38坝基固结灌浆和帷幕灌浆的目的是什么？灌浆一般布置何处？

答固结灌浆的目的：增强基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。

固结灌浆的布置位置：①应力较大的坝踵和坝趾；②裂隙发育和破碎带范围内。

帷幕灌浆的目的：降低坝底渗透压力,防止坝基产生管涌,减少坝基渗流量。

帷幕灌浆的位置：坝轴线的上游面区域，自河床向河岸延伸。

3.39坝基排水主要采用什么措施？其目的是什么？

答坝基排水主要措施：于帷幕稍下游设置排水孔幕。目的在于进一步降低扬压力。

3.40 陡、缓倾角顺流方向断层通常采用什么措施处理？横流方向断层又如何？

答缓倾角顺流走向断层：浅者清除，深者形成顶赛、斜塞、水平塞骨架

陡倾角顺流走向断层：顶部设砼塞

缓倾角横流走向断层：选址应避免

陡倾角横流走向断层：选址应避免，无法避免则加大砼塞。

3.41坝基软弱夹层有何害处？一般采用什么方法处理？

答软弱夹层的影响：软弱夹层较薄，遇水易泥化、软化，使坝基抗剪强度降低，影响坝体抗滑稳定性。

处理方法：①对于浅埋夹层采用明挖换基，即挖去夹层回填砼的方法；②对于埋深较浅的深埋夹层可采用坝踵做砼深齿墙以切断夹层的方法；③对于埋深较深的深埋夹层可采用于夹层做砼塞、坝趾后设深齿墙、坝趾下游岩体埋设预应力锚索等措施。

3.42水工混凝土一般应满足哪些性能的要求？其材料组成有哪几种？

答满足的性能：强度、抗渗、抗冻、抗冲刷、抗侵蚀、抗裂等性能。

采用组成：水泥、掺合剂、外加剂、粗骨料、细骨料、水

3.43混凝土重力坝为何要分区？分缝的类型和目的是什么？

答分区的目的：坝体各部位的工作条件不同，对砼各种性能要求各不同，为了节约和合理利用水泥，常将坝体砼分区，各区可采用不同标号的砼。

分缝有以下类型：

⑴横缝，含永久性横缝和临时性横缝。分横缝的目的：横缝将坝体分成若干工作的坝段，可减少温度应力、适应地基不均匀变形和满足施工要求。

⑵纵缝，含铅直纵缝、斜缝和错缝。设纵缝的目的：适应砼的浇筑能力；减少施工期的温度应力。

⑶水平施工缝。水平施工缝的目的：适应砼的浇筑能力；减少施工期的温度应力

3.44重力坝为何需设廊道系统？

答为了满足灌浆、排水、观测、检查、交通等要求，需在坝体内布置各种不同作用的廊道，且相互连通，形成廊道系统。

3.45何为碾压混凝土重力坝？与常态混凝土相比它有何优点？

答碾压砼是采用自卸汽车或皮带输送机将超干硬性砼运到仓面，以推土机平仓，振动碾压实的筑坝新方法，是将土石坝施工的碾压技术应用到砼重力坝的一种筑坝方法。采用碾压砼修筑的重力坝称为碾压混凝土重力坝。

碾压混凝土与常态混凝土相比的优点：①工程程序简单，施工速度快；②胶凝材料用量少；③水热化温升大大降低，简化了温度控制程序；④不设纵缝，节省了模板和接缝灌浆的费用；⑤可使用大型通用机械设备，提高砼的运输和浇筑工效；⑥降低工程造价。

3.46简述浆砌石重力坝的优缺点，其防渗设施有哪些？

答浆砌石重力坝的优点：①就地取材，节约水泥；②水热化温升低，可不进行温度控制、不设纵缝、坝段长；③节省模板，减少脚手架，模料用量少，减少了施工干扰；④施工技术容易掌握,施工安排灵活,缺少施工机械时可人工砌筑。

浆砌石重力坝的缺点：①人工砌筑的质量易不均；②石料的修整和砌筑难以机械化，需大量人力；③砌体防渗性能差，需专设防渗设施；④工期长。

防渗设施主要有：①砼防渗面板或防渗墙；②水泥砂浆勾缝的浆砌石防渗层；③钢丝网水泥喷浆护面

3.47浆砌石重力坝主要有哪些材料?

答浆砌石重力坝的材料主要有石料和胶结材料，其中石料有块石、粗料石、细料石等，胶结材料有水泥砂浆和小石子砂浆(细骨料砼)等。

为了充分利用砼的抗压强度，将实体重力坝横缝下部扩宽成为空腔的重力坝，称为宽缝重力坝。

3.48 何为宽缝重力坝？并简述其优缺点?

答宽缝重力坝的优点：①渗透压力显著降低，作用面积也减小；②坝体砼方量较实体坝少10～20％；③增加了坝体的侧向散热，加快了散热进程；④便于观测、检查和维修。

宽缝重力坝的缺点：①立模较复杂，且模板用量增加；②分期导流不便；③在严寒地区，宽缝需采取保温措施。

3.49何为空腹重力坝？并简述其优缺点?

答空腹重力坝：坝体内沿坝轴线方向设有较大空腔的重力坝。

空腹重力坝的优点：①空腔坝基不设地板,可减少扬压力,砼用量减少20％左右；②减少坝基开挖量；③坝体前后腿嵌入岩体,增强稳定；④前后腿应力分布均匀,坝踵压应力较大；⑤便于砼散热；⑥坝体施工可不设纵缝；⑦便于检测和检修；⑧空腔可布置电站厂房。

空腹重力坝的缺点：①施工复杂；②钢筋用量大；③如空腔内布置厂房,施工干扰大。

3.50何为支墩坝？并简述其结构形式?

答支墩坝：由一系列支墩和挡水面板组成的重力坝。

支墩坝的结构形式：

①大头坝：支墩上游端两侧扩大,形成悬臂大头,大头间紧贴挡水。

②连拱坝：由一系列紧连的拱筒挡水,并与支墩连成整体。

③平板坝：由平面板简支在支墩上挡水。

3.51 简述大头坝的头部和支墩形式。

答⑴大头坝的支墩形式：①开敞式单支墩；②封闭式单支墩；③开敞式双支墩；④封闭式双支墩。

⑵单支墩大头坝的头部形式：①平头式；②圆弧式；③折线式。

⑶双支墩大头坝的头部形式：一般采用折线式

第四章 

4.1简述拱坝的特点，其要求的理想地形和理想地质是什么？

答拱坝的特点⑴拱坝是固结于基岩的空间壳体结构；⑵坝体结构具有拱和梁双重作用；⑶坝体稳定主要依靠两岸拱座,其次依靠自重；⑷拱为轴向受力,应力分布均匀,材料强度得到充分发挥；⑸拱和梁具有自行调整应力分布的功能；⑹坝肩岩体的稳定性是影响拱坝安全的主要因素；⑺温度作用为一主要荷载；⑻既可坝顶溢流，也可坝身孔口泄流；⑼施工质量、材料强度、防渗等要求严格。

理想地形：①两岸对称，岸坡平顺无突变，逐渐收缩的峡谷段；②坝体两侧具有足够的岩体支撑。

理想地质：①基岩比较均匀、坚固完整、强度足够；②基岩能抵抗水的侵蚀、耐风化；③岸坡稳定、没有大断裂。

4.2在V形和U形河谷修建拱坝有何差异？

答V形河谷：最易发挥拱作用，底部水压力大，但拱跨短，拱较薄。

U形河谷：底部水压力大，但拱跨长，拱作用显著降低，拱较厚。

4.3拱圈厚度与中心角的关系是什么？

答中心角越大，拱圈厚度越薄。一般可用公式 表示。

4.4详述拱坝的形式？

拱坝主要有单曲拱和双曲拱两种形式。

对于单曲拱：①对于上下相差不大的矩形河谷,各高程拱圈跨度和中心角相差不大,可用定圆心、定外弧半径、变内弧半径的以增加厚度的拱形。②对于上宽下窄的河谷,各高程拱圈跨度和中心角相差较大,可用定外弧圆心和半径、变内弧圆心和半径以增加厚度。③上游面铅直，仅水平面曲线，称单曲拱。其特点是施工简便，上游面铅直有利于布置泄、排水设施的控制设备。

对于双曲拱：①对于V形河谷，如仍采用单曲拱会使底部中心角过小而加大拱厚,为使上下中心角差异不大，可将下部的内外弧半径逐渐减小；②坝体在水平面和铅直面均成曲线，成双曲线。其特点是①适应河谷广；②梁具有拱的作用③水压应力与自重应力相反；④水压位移与梁位移趋势相反。

4.5温度荷载对拱坝有何影响？温升温降对坝体应力影响有何差异?

答水压和温度变化引起的总变位中，温度变位占1/3~1/2，温度作用为主要荷载之一。

温降对坝体应力不利：温降时，轴线收缩，坝体下移，产生的弯矩和剪力与水压作用相同，与轴力相反。

温升使拱端推力加大，对坝肩岩体稳定不利：温升时，轴线伸长，坝体上移，产生的弯矩和剪力与水压作用相反，与轴力相同。

4.6拱坝的合理体形应满足什么条件？坝体尺寸应包括哪些内容？

答拱坝的合理体形满足的条件：①满足枢纽布置、运用和施工的要求；②坝体材料强度得到充分发挥,不出现不利的应力状态；③保证坝肩岩体稳定；④工程量最省、造价最低。

坝体尺寸包括的内容：①拱圈的平面形式；②各层拱圈轴线的半径和圆心角；③拱冠梁上下游坝面的形式；④拱冠梁各高程的厚度。

4.7双曲拱上游面曲线通常需要确定哪些参数？

答①凸点位置：最凸向上游点距坝顶的高度；

②凸度：凸点与坝轴线间的水平距离与坝高的比值；

③最大倒悬度：凸点与上游坝底点之间的水平距离与垂直距离的比值。

4.8最合理拱圈形式应满足什么条件？现有拱圈有哪些形式？

答最合理的拱圈形式：压力线接近拱轴线，应为变曲率、变厚度和扁平的。

现有拱圈形式①圆拱；②三心拱；③双心拱；④抛物线拱；⑤椭圆拱；⑥对数螺旋线拱

4.9拱与拱端面为何要尽量做成全径向接触？坝面倒悬会在什么期间在何面出现拉应力？

答拱端与拱座面应尽量做成全径向，使推力垂直拱端面。倒悬易使另侧出现拉应力。

4.10拱坝应力分析有哪些方法？简述拱梁分载法的原理。

答应力分析方法共有五种⑴纯拱法；⑵拱梁分载法；⑶有限元法；⑷壳体理论计算方法；⑸结构模型试验。

拱梁分载法的原理：①将拱坝视为由若干水平拱圈和竖直悬臂梁组成的空间结构，荷载由梁系和拱系分担，荷载分配由变位一致来确定；②算法是首先将总荷载试分配到梁、拱，按各自的方法算各自的变位，如变位一致则分配正确，否则调整直到一致。

4.11纯拱法只计算几个内力？拱梁分载法需考虑几个内力？一般采用哪几向位移的调整？

答用纯拱法只能计算三个内力，而分载法需考虑12个内力，有些内力可忽略，主要有六个内力，拱圈三个，悬臂梁三个。

拱梁分载法中六个变位不易调整，略去影响微小的和合并非的，一般只需调整三个主要变位来进行荷载分配，即径向变位、切向变位、扭转变位。

4.12 拱坝破坏的主要形式有哪两种?

答⑴坝肩岩体发生滑动破坏，为主要形式；⑵坝肩岩体变形量过大，引起坝体的不利应力。

4.13 拱坝稳定分析主要有哪些方法？简述刚体极限平衡法的假定条件和可能滑动面的形式和位置。

答拱坝稳定分析主要有刚体极限平衡法、有限元法、地质力学模型试验三种方法。

刚体极限平衡法的假定条件：①滑移体为刚体；②仅考虑滑移体力的平衡,不考虑力矩平衡；③忽略拱坝的内力重分布，受力为定值；④达到极限平衡时,滑裂面剪力与滑移方向平行,方向相反。

可能滑动面的形式和位置：①单独的陡倾角结构面F1和缓倾角结构面F2组合；②成组的陡倾角和成组的缓倾角结构面组合；③混合组合：由单独的陡倾角和成组的缓倾角结构面组合；或由成组的陡倾角和单独的缓倾角结构面组合；④多刚体组合：结构复杂的结构面将滑移体分割成多块刚体。

4.14 详述拱坝坝身泄水的方式。

答坝身泄水方式有：自由跌流式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔四种。

自由跌流式：坝顶自由跌流；适用于较薄的双曲或小型拱坝,基岩良好、单宽流量小；需设防护措施，因为落水距坝较近。

鼻坎挑流式：溢流堰顶曲线末端设反弧挑流鼻坎，以使落水点距坝较远；鼻坎常有连续坎，有时也采用差动坎。

滑雪道式：溢流面由溢流坝顶和与坝体轮廓以外的泄槽(滑雪道)连接而成，槽尾设鼻坎挑流，滑雪道地板可在厂房顶、可专设支承；适用于泄洪量大、较薄的拱坝

坝身泄水孔：在水面以下一定深度的坝体内设置中孔或底孔泄流；坝体半高以上为中孔,主要用于泄洪；坝体下部为底孔,多用于放空,辅助泄洪、排沙和导流。

4.15简述拱坝消能的形式和防冲措施。

答拱坝消能主要有：跌流消能、挑流消能、底流消能。跌流消能水流从表孔直接跌落下游,利用下游水垫消能，落点距坝太近，需采取防冲措。鼻坎挑流、滑雪道、坝身泄水孔等多采用各种型式的鼻坎挑流消能，泄流具有向心集中的特点，可利用泄流对冲消能。对于重力拱坝，泄水孔下弯，可采用底流消能。

防冲措施：一般在下游需设护坦、护坡、二道坝等防冲措施。

4.16 拱坝的管孔主要有哪些类型？

答主要含坝身泄水孔、水轮机进水孔、灌溉和供水等引水孔。

4.17简述拱坝垫座和周边缝的作用。

答①周边缝使梁的刚度和作用减弱，拱的作用加强；

②周边缝减小坝体传至垫座的弯矩，可减小上游坝面的拉应力；

③垫座加大了与基岩的接触面，改善地基的受力状态；

④垫座可减少不规则和软弱面对坝体的影响；

⑤坝体开裂不影响基础，基础开裂不影响坝体；

⑥垫座对坝体起地震缓冲作用。

4.18简述拱坝设置重力墩的目的。

答①对于不规则河谷，用重力墩减小宽高比，避免岸坡大量开挖。

②重力墩是拱坝坝端的人工支座；

③用重力墩连接拱坝与其它坝段或溢洪道。

4.19拱坝的地基处理主要包含哪些内容？

答坝基开挖、固结和接缝灌浆、防渗帷幕、坝基排水、不良地质处理等。

第五章 

5.1 何为土石坝？其能广泛应用的原因何在？

答土石坝：土石坝是指由土、石料等当地材料经碾压建成的大坝。

土石坝广泛应用的原因：①可以就地、就近取材，大量节约三材和材料运输费；②能适应各种地形、地质及气候条件；③可充分利用大容量、多功能、高效率施工机械；④计算方法、试验手段的发展为土石坝设计提供了安全保障；⑤高边坡、地下工程及溢流防冲等配套设施的发展解决了土石坝的难题。

5.2  简述土石坝设计的基本要求。

答⑴具有足够的断面维持坝坡的稳定

⑵设置良好的防渗和排水设施以控制渗流

⑶选择与现场适应的良好土石种类及配置和坝型结构

⑷泄洪建筑物具有足够的泄洪能力

⑸采取使大坝运用可靠和耐久的构造措施

5.3 详述土石坝的分类情况。

答主要按坝高、施工方法、土料配置和防渗材料三种方式分：

㈠按坝高分

⑴低坝：坝高<30m；

⑵中坝：坝高=30～70m；

⑶高坝：坝高>70m。

㈡按施工方法分

⑴碾压式土石坝；

⑵冲填式土石坝；

⑶水中填土坝；

⑷定向爆破堆石坝

㈢按土料配置和防渗体材料分，将碾压土石坝分为

⑴均质坝：稳定和防渗均采用一种土料

⑵土质心墙坝：由不透水土料防渗体和透水土料坝壳组成

⑶土质斜墙坝：由不透水土料防渗体和下游透水土料支撑体组成

⑷多种土质坝：由多种土料组成

⑸人工材料心墙坝：以沥青砼、砼等为心墙的坝

⑹人工材料面板坝：由沥青砼、砼、塑料薄膜等为防渗面板的土石坝

5.4通常选用的土石坝坝坡坡度是多少？

答⑴中低均质坝：平均坡度1:3；

⑵土质心墙坝：下游1:1.5~1:2.5，上游1:1.7~1:2.7（坝壳堆石）

下游1:2~1:3，上游1:2.5~1:3.5（坝壳土料）

⑶人工材料面板坝：上游1:1.4～1:1.7,下游1:1.3~1:1.6(可随堆料优劣适当变化)

⑷人工材料心墙坝：可参照人工材料面板坝选用

5.5  土石坝渗流分析的主要内容包括哪三项？分析的目的是什么？

答分析的主要内容：⑴确定浸润线的位置；⑵计算渗流流速和比降；⑶确定渗流流量。

分析的目的：⑴依据渗流力确定稳定的坝体型式和尺寸；⑵作为坝体防渗布置和土料布置的依据；⑶确定渗流量以估计水流损失和确定排水系统的容量。

5.6简述土石坝渗流的特性。

答主要有以下特性：

①均为无压流，有浸润线存在；

②大多为稳定渗流，偶有非稳定渗流；

③土质坝体渗透通常遵循达西定律；砾石、卵石有一定偏差；

④均质土坝渗透系数各向同性，非均质坝需考虑各向异性；

⑤宽谷河段土石坝渗流场接近二维，峡谷河段则为三维渗流场；

5.7 掌握二维渗流控制方程各变量的含义，掌握水力学分析法矩形断面单宽流量和浸润线的计算公式。

答中的H为水头，kx为x方向的渗透系数，ky为y方向的渗透系数。

5.8简述土石坝渗流分析中流网法流网绘制的基本特性。

答①等势线与流线相互正交；

②流网各个网格的长宽比保持为常数；

③上、下游坝坡面为等势线，其差为总水头；

④坝下不透水层为一流线；

⑤浸润线均为一流线，且水头等于其位置水头；

⑥下游坝面逸出段与浸润线一样，水位为其位置水头；

⑦两种土层交界面流线夹角关系为 。

5.9详述渗透变形的类型和危害。

答渗透变形主要有四类：

①管涌：坝体和坝基的土体颗粒被渗流带走的现象。内部管涌的颗粒移动只发生在坝体内部，外部管涌可将土粒带出坝外，管涌仅发生在无粘性土。

②流土：渗流作用下，粘土和均匀无粘性土被浮动的现象。常见于渗流在坝下游逸出。

③接触冲刷：在粗、细土粒交界面上，细颗粒被渗流冲动的现象。

④剥离：粘性土与粗粒土接触面上，渗流使粗颗粒脱离整体结构的现象。多发生在粘性土与反滤层的交界面上。

⑤化学管涌：土体中的盐类被渗流水溶解而带走的现象。

5.10简述土石坝渗透变形防护的措施。

答渗透变形的危害主要表现为：

导致坝体沉降、坝坡塌陷或形成集中的渗流通道等，危及大坝安全。

①防渗结构：控制渗流，减小逸出坡降和渗流量，为第一道防线；

②过渡区：实现防渗体与坝壳体可靠连接，防止刚度突变和渗流变形；

③反滤层：实现坝体、坝基与排水的良好连接,滤土排水,防止管涌和流土；

④排水孔：进一步降低地下水位，减小渗流力，排水为第二道防线。

5.11管涌和流土的防护标准主要取决于什么？

答管涌的防护标准：取决于颗粒组成和渗流坡降

流土的防护标准：取决于粗、细层的粒径组合

5.13土石坝稳定分析的计算工况有哪几种？

答①施工期；②稳定渗流期；③库水位降落期；

5.14土石坝稳定分析的方法有哪几种？各种分析方法的安全系数是否一样？

答分析方法有瑞典圆弧法和简化的毕肖普法两种。简化的毕肖普法的安全系数需在瑞典圆弧法安全系数的基础上提高5～10％。

5.15何为固结？常用的固结理论有哪些？

答固结：坝在施工和蓄水过程中荷载和应力不断发生变化，土体中的孔隙水压力和骨架应力也不断发生变化，当超过稳定渗流的孔隙水压力逐步消散，外载压力相应传到土骨架上使之发生压缩变形直到稳定，这一过程称为固结。

5.16  土石高坝应力和变形特性分析常用什么方法？可分析什么内容？

答常用固结理论：太沙基和比奥饱和土固结理论。

常用计算方法：增量有限元法。

可分析的内容：⑴坝体塑流区、拉应力区的范围；⑵裂缝发生的可能性部位；⑶防渗体出现水力劈列的可能性及部位；⑷防护工程措施后的效果。

5.17 土石坝填筑料的一般要求是什么？坝壳料的基本要求是什么？

答土石坝填筑料的一般要求：

⑴具有与使用目的相适应的工程性质：防渗料具有足够的防渗性能，坝壳料具有较高的强度，反滤、过渡料等具有良好排水性能

⑵土石料的工程性质在长时期内保持稳定：不风化，不浸蚀等

⑶具有良好的压实性能：防渗体可降到最优含水量，无影响压实的超径材料，压实后承载力高，施工机械可正常运行。

坝壳料的基本要求：

⑴保持坝体的稳定，故需要较高的强度；

⑵坝体水位下的筑料需良好的排水性能；如砂、砾石、卵石、漂石、碎石等。

5.18防渗体土料选择应考虑哪些特性？

答⑴防渗性；⑵抗剪强度；⑶压缩性；⑷抗渗稳定性；⑸含水量；⑹颗粒级配；⑺膨胀量和体缩值；⑻可溶盐、有机质含量。

5.19“任意料”应放在什么位置？质量好坏的料应放置什么位置？

答“任意料区”布置在干燥和贴近心墙区，其外包围排水过渡区。

质量差、粒度小的放内侧；质量高、粒度大放外侧。

5.20反滤、过渡和排水材料的主要要求是什么？

答⑴质地致密坚硬；⑵具有高度抗水性和抗风化能力。

5.21简述坝体排水和反滤的作用。

答排水的作用：①控制和引导渗流；②降低浸润线；③加速孔隙水压力消散；④保护下游坝坡免遭冻胀破坏。

反滤层的作用：①防护渗流出口；②防止坝体和坝基发生管涌、流土等渗透变形。

5.22详述坝体排水的形式及其优缺点。

答⑴棱体排水(滤水坝址)：设置在坝趾的堆石棱体。优点是可降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护坝脚不受淘刷，增加坝体稳定；缺点是石料用量大，费用高，与坝体施工有干扰，检修困难。

⑵贴坡排水(表面排水)：堆石或砌石直接铺放在下游坝坡表面。优点是结构简单，用料少，施工方便，易于检修；缺点是不能降低浸润线，易冰冻而失效。常用于下游无水的中小型均质坝和浸润线较低的中坝。

⑶坝内排水：排水体设置在坝体内部。又分褥垫排水、网状排水、竖直排水体和水平排水层。优点是下游无水时可降低浸润线，加速软基固结；缺点是不均匀沉陷适用性差，易断裂，难以检修。

⑷综合式排水：由棱体排水、贴坡排水、坝内排水等两种或两种以上的排水措施组合而成。具有以上各项排水的优点。

5.23简述反滤层的类型，其颗粒大小随水流方向的变化如何？

答反滤层分类：

①Ⅰ型反滤：位于被保护土的下方，渗流自上而下，需承受自重和渗透压力。

②Ⅱ型反滤：位于被保护土的上方，渗流自下而上，自重与渗透压力相反。

反滤层一般铺设1～3层级配均匀且耐风化的砂、砾、卵石或碎石，每层粒径随渗流方向而增大。

5.24简述土石坝裂缝类型和成因。

答⑴纵缝：因坝壳与心墙、或多种土质坝固结速度的差异形成拉应力而裂缝

⑵横缝：因岸坡陡峻或岸坡突变而致

⑶内缝：因坝基与坝体的不均匀沉降而致

5.25简述土石坝裂缝类型和成因。

答砂砾石地基处理的主要问题是：渗流控制。

主要措施：①垂直防渗设施；②上游水平防渗铺盖；③下游排水设施

垂直防渗设施的目的在于完全阻断透水层；防渗铺盖的目的在于延长渗径，减小渗流比降到容许范围；下游排水设施的目的在于防排结合，控制渗流，降低浸润线。

5.26土石坝体与砼建筑物的连接形式有哪几种？

答主要有插入式和翼墙式两种型式。插入式连接是从砼坝与土石坝的连接部位开始，砼坝的断面逐渐减小，最后成刚性插入土石坝的心墙内，适用于低坝。翼墙式连接是在结合部作成砼挡墙并向上下游延伸成翼墙，适用于与船闸、砼溢流坝等建筑物的连接。

5.27何为堆石坝？目前主要是什么堆石坝？

答堆石坝以堆石体作为支撑，以土、砼、沥青砼等作为防渗体的一种坝型。目前主要钢筋混凝土面板堆石坝，简称面板坝。

5.28面板坝的堆石体由有那四个分区？防渗体系由哪些构成？

答面板坝的堆石体分为垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区等四个区。

防渗体系由面板、址板、灌浆帷幕、周边缝、接缝止水等构成。

 一．绪论

1.水利枢纽的分等和水工建筑物的分级

按承担任务分：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（导流堤、护岸、护底等）、专门建筑物（水闸、船闸、升船机等）

3.作用效应组合、作用效应分析方法

作用：指外界环境对水工建筑物的影响。

主要作用有：重力、水作用、渗透水作用、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度作用、土及泥沙作用、地震作用等

作用效应：建筑物对外界作用的响应。如：应力、变形、振动等

荷载：在进行结构分析时，如果一开始即可用一个明确的外力来代表外界环境的影响，则此作用称为荷载，也叫直接荷载。直接荷载如：自重、水荷载

间接荷载：在进行结构分析时，无法用一个明确的外力来表示，其作用及产生的作用效应只能在结构分析中同步求出。

建筑物的作用效应分析方法：数学模型：物理模型（模型试验）经验类比解析法、差分法、有限元

第一类正常运用情况下的基本组合、第二类为施工检修组合、第三类为非常情况下的特殊组合作用效应组合

4.水工建筑物安全储备的表达方法、设计准则    

安全储备：1.单一安全系数法；2.分项系数极限状态设计法

极限状态：当整个结构(包括地基)或结构的一部分超过某一特定状态，结构就不能满足设计规定的某种功能要求时，称此种特定状态为该功能的极限状态。

5.极限状态设计的内容、表达方式

极限状态设计包含：1.承载能力极限状态；2.正常使用极限状态

承载能力极限状态：刚体失去平衡；超过材料强度；塑性变形过大；土石结构或地基、围岩产生渗透失稳等。

正常使用极限状态：结构或构件影响正常使用或达耐久性的极限值。如：影响结构正常使用或外观变形、对人员或设备仪表有不良影响的振动等。

6.基本烈度、设计烈度

基本烈度：指该地区在今后50年内可能遭遇的较大地震，其超越概率在10％。

抗震设计时，一般取基本烈度作为设计烈度

7.地震作用效应的分析方法

地震作用效应是一种典型的动态作用，其分析方法需根据工程的抗震设防等级来选定。                                      

8.结构可靠度：是指在给定的条件下，在基准期内完成预定功能的概率。

9.在水工设计中，对不同级别的建筑物有不同要求：设计基准期抗击灾害能力安全性运行可靠性建筑材料

二、岩基上的重力坝

1.重力坝的工作原理与特点

.依靠坝体自重，满足稳定和强度要求。

. 横缝：为适应地基变形、温度变化和混凝土的浇筑能力，沿坝轴线方向用横缝将坝体分成若干个工作的坝段。

. 坝内设排水管

. 坝基设防渗帷幕及排水孔

缺点：体积大，材料用量多、需温控；枢纽泄洪问题易解决；施工及施工导流方便。坝体应力低，材料强度得不到充分发挥；坝体与地基接触面积大，扬压力大，不利稳定。

优点：安全可靠、对地形条件适应性强；枢纽泄洪问题易解决；施工及施工导流方便。

 2. 重力坝的荷载及其组合

荷载：自重、静水压力和动水压力、扬压力、浪压力、泥沙压力、土压力、冰压力、地震荷载、温度作用等

荷载组合：荷载按性质分：基本荷载和特殊荷载

3. 重力坝抗滑稳定分析的内容：沿坝基面【采用抗剪断公式计算】和深层抗滑稳定分析（单斜面、双斜面）【常用的计算方法：刚体极限平衡法、有限元法】

4. 抗滑稳定分析方法：刚体极限平衡法和有限元法

5. 双斜面深层抗滑稳定分析方法：剩余推力法、被动抗力法、等安全系数法、完全滑动法

6.重力坝应力分析的材料力学法的基本假定

坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。

②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，并认为各坝段工作，横缝不传力。

③假定坝体水平截面上的正应力δy按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。

7. 重力坝的上游坝面坡度为什么不能太大？（结合公式说明）

剪应力τu=(pu-δyu)n

8. 重力坝应力控制标准（强度指标）

1. 采用材料力学法分析时，规范规定的强度指标：

a) 正常使用极限状态：①短期及长期组合，坝踵(计入扬压力)不出现拉应力；②长期组合，坝体上游面(计入扬压力) 垂直应力不出现拉应力；③短期组合，下游坝面垂直拉应力不大于0.1MPa。

b) 承载能力极限状态：

基本组合和偶然组合，坝趾及选定截面下游端点的抗压强度承载能力极限状态

9. 纵缝对坝体应力的影响。

10. 重力坝的温度裂缝的类型及防止措施

裂缝多是由温度应力引起的，裂缝可分为：贯穿性裂缝和表面裂缝

防止措施：合理分缝、分块、提高混凝土质量、温度控制

温控措施：

1.降低混凝土的浇注温度：骨料预冷、加冰屑拌和、埋石、减少水泥用量

2.减少水泥水化热温升：冷却水管、减少浇注层厚度利用仓面散热

3.混凝土表面养护和保护：

11.重力坝的应力分析。重点掌握材料力学方法。

应力分析的过程：

、进行荷载计算及荷载组合、选择合适的方法进行应力计算、检验大坝各部位的应力是否满足强度要求

分析方法：模型试验法，材料力学法，数值分析法

13. 影响坝体应力的各种因素。

1. 地基变形模量：2. 坝体混凝土分区  3. 纵缝：上游坡度不同，应力分布不同。4. 分期施工 5. 温度变化及施工过程                                                          

14. 重力坝的温度裂缝和防止措施

15.重力坝的基本剖面与实用(设计)剖面

基本剖面：在自重、静水压力、扬压力三项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。

16.溢流重力坝的孔口形式及其特点

孔口形式：开敞溢流式和大孔口溢流式两种

17.溢流重力坝的孔口设计

孔口尺寸：下泄流量Q、单宽流量q、孔口宽度b 、孔口数n 、溢流长度L、堰顶高程

考虑的因素：泄洪要求、闸门和启闭机械、枢纽布置、下游水流条件

18.空化与空蚀

19.溢流面体形设计、设计定型水头

溢流面组成：顶部曲线段、中间直线段和反弧段

（1）顶部曲线段——关键部位：克－奥曲线、WES曲线

（2）反弧段：目的：使从堰面下泄的水流能够平顺转向。反弧半径R应结合下游效能设施来确定。

（3）中间直线段：与坝顶曲线和下部反弧段相切、坡度与非溢流坝段相同

（4）  剖面设计：要求与非溢流坝基本剖面适应。                                                             

20. 基本消能形式有哪几种？底流消能和挑流消能各有何特点？设计的关键是什么？

常用消能工形式：挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能

(1)挑流消能——重点掌握.适用于：基岩比较坚固的高、中水头泄水建筑物。

(2)底流消能——通过水跃将急流转变为缓流。

底流消能的关键：设计时，要注意能产生一定淹没度的水跃。

适用于中、低坝，且下游水位稳定，尾水较深。

21. 有压泄水孔与无压泄水孔设计上有何不同？

 有压泄水孔：工作闸门布置在出口，门后为大气，可以部分开启；出口高程低，利用的水头大，断面尺少较小。缺点足闸门关闭时，孔内承受较大的内水压力，对坝体应力和防渗鄙不利，常需钢板衬砌。为此，常在进口处设置事故检修闸门，平时用来挡水。

无压泄水孔：工作闸门布置在进口。为了形成无压水流，需在闸门后将断面项部升高。闸门可以部分开用，闸门关闭后孔道内无水，明流段可不用钢饭衬砌，加工简便，干扰少，有利于加快施工进度；缺点是断四尺寸较大，对坝体削弱大。

平压管：设在检修闸门和工作闸门之间。减小检修闸门的启门力。

通气孔设在：工作闸门之后。起补气和排气作用。

22.坝对地基有何要求？

处理后的地基应达到的要求：

.具有足够的强度，以承受坝体的压力。

.具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷。

.具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定，控制渗流量。

.具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。

23.基础处理的任务是什么？

防渗  提高基岩的强度和整体性。

24.灌浆的目的是什么？范围？

目的：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。

25.帷幕灌浆的目的是什么？帷幕深度、厚度、灌浆压力如何确定？

目的：降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌；减少坝基和绕坝渗漏量，使其在允许范围内。

1、帷幕位置：帷幕中心线离上游面距离约0.1倍底宽

2、帷幕灌浆范围：河床至两岸，帷幕应连续

3、帷幕深度：应根据作用水头和基岩的地质情况确定，地基内透水层厚度不大时，帷幕可伸入相对隔水层3~5m；河床至两岸，帷幕应连续。当透水层埋藏较深或分布无规律时，通常取(0.3~0.7)倍水头。

26.排水的目的是什么？如何布置？

坝基排水目的：充分降低坝基渗透压力并排除渗水。

布置：主排水幕(帷幕后)

主排水幕＋纵横向廊道组成的副排水系统

27.为什么要对断层、破碎带进行处理？应如何处理？

断层破碎带：规模大，影响范围广，且对基础强度和压缩变形有较大影响时——进行专门的处理设计

规模不大，但对基础强度和压缩变形有一定影响时——混凝土塞加固

缓倾角软弱结构面：根据埋深不同，分别采用：

混凝土置换、混凝土深齿墙、混凝土塞——提高抗剪能力

抗滑桩、预应力锚索、化学灌浆等——保证抗滑稳定、断层破碎带（倾角较陡）

28.横缝纵缝的作用、分类及处理方法。

类型：永久性横缝：伸缩缝或沉降缝，大小1~2cm。

临时性横缝：坝段与基岩面的连接

处理方法：临时性横缝：缝面设键槽和灌浆系统灌浆

永久性横缝：缝面为竖直平面，不灌浆。

29.重力坝哪些部位需设置止水设施？

止水位置：横缝上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下、坝内廊道和孔洞穿过分缝处的四周等部位

30.碾压混凝土重力坝与常态重力坝相比，设计上有什么不同？

碾压重力坝：材料：无塌落度的干硬性混凝土 

混凝土分区：“金包银”(RCD)－观音阁；全碾压式(RCC)

坝体防渗：常态混凝土防渗；沥青砂浆防渗层

坝体分缝：不设纵缝，横缝可减少

温度控制：适当减少

31.宽缝重力坝的特点。

工作特点：坝基渗水通过宽缝排出，渗透压力明显降低；作用面积小，扬压力小。

32.空腹重力坝的特点。

特点：空腔下部不设底板，减少了坝底面上的扬压力。

33.当今世界的碾压混凝土重力坝日本宫濑坝。

三．拱坝

1.拱坝的结构受力特点

拱坝是一种推力结构——拱坝结构上的根本特点

坝体承受的荷载一部分通过拱作用——两岸岩体，一部分通过梁作用——坝底基岩

坝体稳定，主要依靠两岸拱端的反作用，而不只是靠坝体重量来维持

坝体内力分布以压应力为主，压力分布较均匀，有利于发挥材料强度。

2。拱坝的坝身泄水方式及消能方式

坝身泄水方式：1. 自由跌流式。2. 鼻坎挑流式。3. 滑雪道式——拱坝特有的一种泄洪方式4. 坝身泄水孔式

消能方式：1.跌流消能（跌流泄水）2，底流消能或戽流消能（深式泄水孔）3.挑流消能（其它泄水方式）

3.拱坝坝址对地形地质的要求有哪些？

地形要求：在平面上是向下游收缩的狭窄河谷段。

河谷的形状特征，以“宽高比”L/H 表示——作为修建拱坝的一项指标。L/H 小拱作用大，坝体可薄。

地质要求：两岸的基岩必须能承受由拱端传来的推力

4.拱坝封拱、温降对坝体应力及稳定的影响

  拱坝封拱：横缝（径向）、纵缝，蓄水前需灌浆封填(封拱)，使坝连成整体。

封拱温度：坝体处于温升状态时：坝体受力(M、Q)与水压力作用刚好相反，有利于降低坝内应力，轴力N方向相同，对坝端的推力加大，不利稳定。故封拱温度通常选得较低。一般选在年平均气温或略低时，进行封拱。

5.拱坝主要作用荷载有哪些？

自重、静水压力、扬压力、动水压力、泥沙压力、冰压力、浪压力、温度荷载及地震荷载

6.拱坝的横缝为永久缝吗？如何处理？

8.拱圈中心角对坝肩稳定有何影响？

中心角大小2δA，对拱坝会有怎样影响？？

2δA较大时会直接影响到坝肩的稳定，2δA较大时对坝肩稳定不利

9.拱坝结构形式有哪两种？分别适合什么样的河谷形状？

V形河谷，可选双曲拱坝（在水平面及铅直面上均有曲率，各层拱圈的中心角和半径是变化的）

U形河谷，可选单曲拱坝（其上游面铅直，下游面是斜线或折线，仅在水平面上呈曲线形）

10.合理的拱圈形式应当是什么样的？

最合理的拱圈形式应当是：变曲率、变厚度、扁平的

其压力线接近拱轴线，使截面压应力分布趋于均匀；

传到两岸岩体上的合力方向与岩体的交角较大，以利坝肩稳定。

抛物线拱的优点：曲率变化连续、压应力分布均匀、利于坝肩岩体稳定

11.拱坝布置的原则

原则：在满足稳定和建筑物运用要求下，通过调整拱坝外形尺寸，使坝体材料强度得到充分发挥，控制拉应力在允许范围内，而坝体工程量最省。

12.坝肩岩体稳定的分析方法有哪几种？刚体极限平衡法的基本假定是什么？

稳定分析方法计算分析法：模型试验法：刚体极限平衡法有限元法：地质力学模型试验

刚体极限平衡法基本假定：

.将滑移体视为刚体

.只考虑滑移体上力的平衡

.忽略拱坝的内力重分布作用

.达极限平衡状态时，滑裂面上的剪力达极限

13.拱冠梁法：是按悬背梁与若干层水平拱在其相交点变位一致的原则分配荷载的拱坝应力分析方法。

14.在拱坝分析中，温度荷载分为：均匀温差（主要部分），等效线性温差，非线性温差 

15.温度荷载影响：当坝体温度低于封拱温度时，坝轴线收缩，使坝体向下游变位，由此产生的弯矩和剪力的方向与水压力产生的相同，但轴力方向相反。当坝体温度高于封拱温度时，坝轴线伸长，使坝体向上游变位，由此产生的弯矩和剪力方向与水压力产生的相反，但与轴力方向相同。因此，温降对坝体应力不力；温升是拱端推理加大，对坝肩稳定不力。

四．土石坝

2.拟定土石坝坝坡时，不同材料的边坡变化有什么规律？

坝坡坡度对坝体稳定和坝体工程量的大小起重要作用。

1.上游坡度比下游坡度缓。2.上游坡度：土质斜墙坝比心墙坝缓。下游坡度：心墙坝（尤其是厚心墙坝）比斜墙坝缓。（坝坡稳定受心墙或斜墙土料特性的影响）3. 人工材料面板坝，坝坡较陡。

3。 稳定分析的方法

四种计算工况：

施工期(包括竣工期)、稳定渗流期、库水降落期和正常运用遇地震

土石坝滑动面的形状

滑动面的形状：圆弧、折线或圆弧与直线组合形式

粘性土(均质坝)滑动面：圆弧

无粘性土滑坡：折线型： 

土石的抗剪强度指标：

各种计算工况，土体的抗剪强度均应采用有效应力法计算。

稳定分析方法：应采用刚体极限平衡法

4.了解土石坝的固结、沉降与应力分析

固结分析的方法：太沙基（单向固结）、比奥固结理论

拱效应：由于坝壳和心墙材料性质不同，坝壳很快达到沉降稳定而心墙则由于固结慢，还在继续沉降，坝壳通过与心墙接触面上的摩擦力作用阻止心墙沉降，这就是坝壳对心墙的拱效应。

水力劈裂：由于库水压力的作用，使防渗体中已存在的闭合裂缝重新张开或产生新的裂缝。

5. 土石坝的防渗体、坝壳料(包括反滤层、过渡层和排水体)选择上的要求、填筑标准。

1防渗体：

防渗体材料：粘土、壤土等细粒土——中低坝砾石土、风化砾石土——高坝

填筑标准：含砾和不含砾粘性土：应以压实度和最优含水率作为设计控制指标

2坝壳料：

较高的强度；②上游坝壳的水下部分及水位变动区、下游坝壳的水下部位，要求具有良好的排水性能。

料场开采和建筑物开挖的无粘性土(如：砂、砾石、卵石、漂石等)、石料和风化料、砾石土均可用来做坝壳料，但必须根据其性质配置于坝壳的不同部位。质量差的、粒径小的石料放在内侧；质量好的、粒径大的放在外侧。

填筑标准：砂砾石和砂，应以相对密度作为设计控制指标。堆石宜以孔隙率为设计控制指标

3反滤料、过渡料及排水体材料：

要求：质地致密，抗水性和抗风化能力能满足工程运用条件的要求；具有要求的级配；具有要求的透水性；

6. 土石坝坝体构造（坝顶、防渗体、排水、过渡层和反滤层），设计上有何要求？

一．土质防渗体

土质防渗体结构尺寸，除应满足将渗透坡降、浸润线和渗流量降到所要求的范围内，还要满足结构和施工上的要求。

1.厚度（自上而下逐渐加厚）

2.防渗体顶部高程：防渗体顶部高程＝正常蓄水位或设计洪水位＋超高

3. 保护层心墙、斜墙的顶部和斜墙的上游侧，应设保护层，防止冰冻和干裂。

二. 坝顶和护坡

护坡

1. 上游护坡：目的：保护上游坝面，免受波浪淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂浮物等的破坏作用。

2. 下游护坡：目的：保护下游坝面，免受冻胀、干裂及蚁鼠等动物的破坏；防止雨水、大风、水下部位

三. 坝体排水和反滤层

1. 坝体排水作用：控制和引导渗流，降低浸润线，加速孔隙水压力消散，以增强坝的稳定性，并保护坝坡免遭冻胀破坏。

常用形式：棱体排水、贴坡排水、坝内排水、综合排水等

2. 反滤层和过渡层

反滤层作用：滤土排水、保护渗流出口，防止渗流逸出处出现管涌、流土等渗流变形。被保护土层不会发生管涌等有害渗流变形。对反滤层的要求：渗透性应大于被保护土，以便能通畅的排出渗水。

反滤层一方面要有足够小的孔隙，以防止土颗粒被冲入孔隙或通过孔隙而被带走；另一方面要有足够大的孔隙，以排出渗流水且不被细颗粒淤塞而失效。

位置：土质防渗体与坝壳、截水槽与坝基透水层之间渗流逸出处(如上游护坡与坝壳料之间)进入排水处

过渡层作用：避免在刚度相差较大的两种土料之间产生急剧变化的变形和应力。故在混凝土面板堆石坝的垫层和堆石间，沥青混凝土心墙和坝壳间均设过渡层。

7.土石坝裂缝的种类及成因、裂缝的防治与处理

裂缝的类型（按成因划分）：

变形裂缝成因：应力和变形过大，超过坝体材料的承受能力。

水力劈裂裂缝

干缩冻融裂缝

滑坡裂缝

土石坝裂缝防治措施

. 合理设计坝体结构及细部结构

. 土料选择

. 合宜的施工措施和运行方式

土石坝裂缝处理

. 表、填、夯面裂缝（挖实）. 深部裂缝（灌浆）. 严重裂缝（混凝土防渗墙）

8. 面板坝的特点、组成

9. 硬岩堆石面板坝典型剖面、各分区的作用及设计要求

10.面板坝防渗系统的组成及结构设计

防渗系统组成：面板、趾板、趾板地基的灌浆帷幕、周边缝和面板间的接缝止水等构成。

11.接触冲刷：渗流沿着渗流系数不同的两种土层接触面上或者是建筑物与地基接触面上流动时，将细颗粒沿接触面带走的现象。

12.粘土心墙与斜墙坝优缺点。

斜墙坝：优点：坝壳都可以超前于防渗体进行填筑而且不受气候，也不依赖于地基灌浆的施工进度，施工干扰小。缺点：由于抗剪强度较低的防渗体位于上游面，故上游坝坡较缓，坝的工程量相对较大斜墙对坝体的沉降变形也较为敏感，与陡峻河岸连接较困难。

心墙坝：优点:防渗体位于坝体，适应变形的条件好，特别是当两岸坝肩很陡时，较斜墙坝优越。缺点：心墙土料的压缩性较坝壳料高，易产生拱效应，对防止水力劈裂不利，对坝的安全有影响心墙在施工时必须与两侧坝壳平齐上升，施工的干扰大，受气候影响大。下载本文