水工建筑物復(fù)習(xí)資料

1、第一章緒論1水利工程：指對自然界的地表水和地下水進行控制和調(diào)配，以達到除害興利目的而修建的工程。 水利工程的根本任務(wù)是：除水害興水利。2、水工建筑物：為了達到防洪、灌溉、發(fā)電、供水等目的，需要修建各種不同類型的水工建筑物，用來 控制和支配水流。這些建筑物統(tǒng)稱為水工建筑物。3、水利樞紐：集中建造的幾種水工建筑物配合使用，形成一個有機的綜合體，稱為水利樞紐。水利樞紐分為蓄水樞紐（水庫）和取水樞紐。其中水庫樞紐包括擋水、泄水、輸水（或引水）三類建 筑物，稱為水庫三大件。4、水工建筑物的分類：擋水建筑物：用以攔截江河，形成水庫或壅高水位。如攔河壩、攔河閘。泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，

2、或為人防、檢修而放空水庫等，以保證壩和其他建筑物的安全。如溢流壩、溢洪道、隧洞。輸水建筑物：為灌溉、發(fā)電和供水的需要，從上游向下游輸水用的建筑物。如：引水隧洞、渠道、渡 槽、倒虹吸等。?。ㄟM）水建筑物：是輸水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的進口段、進水閘等。整治建筑物專門建筑物5、 水工建筑物的特點：（1）工作條件的復(fù)雜性；（2）設(shè)計選型的獨特性；（3）施工建造的艱巨性；（4）工程效益的顯著性；（5）環(huán)境影響的多面性；（6）失事后果的嚴(yán)重性；6、 分等分級的目的：為使工程的安全可靠性與其造價的經(jīng)濟合理性恰當(dāng)?shù)亟y(tǒng)一起來，水利樞紐及其組成 的建筑物要進行分等分級。水利樞紐按其規(guī)模、效益和在國民經(jīng)濟

3、中的重要性分為五等。水工建筑物按其所屬樞紐工程的等別及其在工程中的作用和重要性分為五級。第二章重力壩1、 重力壩的工作原理：在水壓力及其他荷載的作用下，主要依靠壩體自身重量產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定 的要求。其基本剖面為上游面近于垂直的三角形剖面。2、重力壩的特點：（1）泄洪和施工導(dǎo)流比較容易解決；（2）安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，施工技術(shù)比較容易解決；（3）對地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強；（4）受揚壓力影響較大；（5）溫度控制要求嚴(yán)格。3、重力壩的類型：其結(jié)構(gòu)形式為：實體重力壩、空腹重力壩、寬縫重力壩。寬縫重力壩 是將相鄰壩段間的橫縫部分地拓寬的重力壩。在實體重力壩壩底沿壩軸線方向設(shè)置大尺寸的空腔，即為空腹重

4、力壩。碾壓砼重力壩 是用水泥含量比較低的超干硬性砼經(jīng) 碾壓而成的砼壩。4、 揚壓力是由上、下游水位差產(chǎn)生的 滲透水壓力和下游水深產(chǎn)生的浮托力兩部分組成。波浪要素：波浪高度、波浪長度、波浪中心線超出靜水面的高度。5、 基本烈度：是指該地區(qū)今后 50年期限內(nèi)，可能遭遇超越概率P50為0.10的地震烈度。6、重力壩抗滑穩(wěn)定分析：目的是核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全性能。 應(yīng)按抗剪強度公式和抗剪斷強度公式計算壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。7、提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施（1）利用水重。（2）將壩基面開挖成傾向上游的斜面，借以增加抗滑力，提高穩(wěn)定性。（3）設(shè)置齒增。（4）抽水措施。（5

5、）加固地基。（6）橫縫溉漿。（7）預(yù)應(yīng)力錨固措施。8、應(yīng)力分析的目的：檢驗大壩在施工期間和運用期是否滿足強度要求；根據(jù)應(yīng)力分布情況進行壩體砼標(biāo)號分區(qū)；為研究壩體某些部位應(yīng)力集中和配筋等提供依據(jù)。分析方法：材料力學(xué)法9、重力壩消能形式及適用條件：挑流消能適用于基巖比較堅固的高壩或中壩。底流消能適用于中、低壩或基巖較軟弱的河道。面流逍能適用于水頭較小的中、低壩，要求下游水位穩(wěn)定，尾水較深，河道順直，河床和河岸在一定 圍內(nèi)有較高抗沖能力，可排漂和排冰。10、 壩體混凝土分區(qū)的目的：為了滿足壩體各部位的不同要求，節(jié)省水泥用量及工程費用，把安全與經(jīng)濟 統(tǒng)一起來，通常將壩體混凝土按不同工作條件進行分區(qū)，選

6、用不同的強度等級和性能指標(biāo)。一般可分為6個區(qū)。11、 壩體分縫的目的：由于地基不均勻沉降和溫度變化、施工時期的溫度應(yīng)力以及施工澆筑能力等原因，一般要對壩體進行分縫。按其作用可把縫分為沉降縫、伸縮縫、工作縫；按其位置分為橫縫、縱 水平縫。12、重力壩地基處理主要包含 ：防滲、提高基巖強度。固結(jié)灌漿：在重力壩中采用淺孔低壓灌注水泥漿的方法對地基進行加固處理，稱為固結(jié)灌漿。固結(jié)灌漿的目的 是提高基巖的整體性和強度，降低地基的透水性。 帷幕灌漿：目的是降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學(xué)管涌，減少壩基和繞壩滲透流量。第三章拱壩1、 拱壩的工作原理： 拱壩是平面上凸向上游三向固定的空間殼體擋水建筑

7、物，是由一根根懸臂梁和一層 層水平拱構(gòu)成的，它能把上游壩面水壓力等荷載的大部分通過拱的作用傳給兩岸巖體，而將小部分水 壓力通過懸臂梁的作用傳至壩底基巖。它不像重力壩那樣利用自重維持穩(wěn)定，而是利用筑壩材料的抗 壓強度和兩岸拱端巖體來支承拱端推力。2、 拱壩的 類型:單曲拱壩、雙曲拱壩（在水平和鉛直方向均成拱形）。3、 拱壩中心角對應(yīng)力、穩(wěn)定的影響:中心角愈大，拱圈厚度愈小，材料強度可得到充分利用，對應(yīng)力 禾U。但對拱壩壩肩穩(wěn)定不利。4、拱壩的布置原則： 根據(jù)壩趾處地形、地質(zhì)等自然條件以及樞紐綜合利用要求統(tǒng)籌布置。在滿足穩(wěn)定和 建筑物運用要求條件下，通過調(diào)整拱壩的外形尺寸，使壩體材料的強度得到充分

8、發(fā)揮，將拉應(yīng)力控制 在允許范圍內(nèi)，使壩體的總工程量最省。5、 溫度荷載：對于拱壩，溫度荷載上升為主要荷載。一般情況下,溫降對壩體應(yīng)力不利，溫升對壩肩穩(wěn) 定不利。6、 拱壩應(yīng)力分析方法 有：圓筒法、純拱法、拱梁分載法（包括拱梁法和拱冠梁法）、有限單元法和模型試 驗法等。圓筒法是將拱壩當(dāng)作鉛直圓筒的一部分。純拱法假定拱壩由一系列各自獨立互不影響的水平拱圈疊全而成，每層拱圈簡化為兩端固結(jié)的平面拱， 用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解拱的應(yīng)力。拱冠梁法基本原理： 它按照拱冠部位的中央懸臂梁和若干水平拱在交點處徑向變位一致的原則進行拱梁荷載分配。7、 拱壩壩身泄水方式：自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式：壩身（1）：適用

9、于基巖良好，泄量不大，壩體較薄的雙曲拱壩或小型拱壩。（2）鼻坎挑流式：適用于基巖良好，泄量大，壩體較薄的雙曲拱壩或大中型拱壩。（3）滑雪道式：適用于泄量大，壩體較薄拱壩。第四章土石壩1、土石壩的類型：按其施工方法分填土壩。其中 碾壓式土石壩 分為均質(zhì)壩、分區(qū)壩（心墻壩、斜墻壩和斜心墻壩）、人工防滲材料壩。2、土石壩的基本剖面為梯形。壩高越大，壩坡越緩；上游坡常比下游坡緩；對在同一水位側(cè)壩坡，水下部分也常比水上部分緩。3、 防滲體的作用是防滲，降低壩體浸潤線、降低滲透坡降和控制滲流量。4、 排水體的作用 是（1）降低壩體浸潤線及孔隙壓力、改變滲流方向，增加壩體穩(wěn)定（2）防止?jié)B流逸出處的滲透變形、

10、保護壩坡和壩基；（3）防止下游波浪對壩坡的沖刷及凍脹破壞，起到保護下游壩坡的作用。排水體類型：棱體排水、貼坡排水（不能降低浸潤線）、褥墊排水（深入壩體內(nèi)部，能有效降低浸潤線）和組合式排水。5、 設(shè)置護坡的目的：為保護土石壩壩坡免受波浪、降雨沖刷以及冰層和漂浮物的損害，防止壩體土料發(fā) 生凍結(jié)、膨脹和收縮以及人蓄破壞等，須設(shè)置護坡結(jié)構(gòu)。6、滲流計算的目的1 ）確定壩體浸潤線及下游出逸點的位置。為壩體穩(wěn)定計算提供依據(jù)。2 ）計算壩體和壩基滲流量，以便估算水庫的滲漏損失。3 ）求出壩體和壩基局部地區(qū)的滲透坡降，驗算該處是否會發(fā)生滲透破壞。分析方法 有流體力學(xué)法、水力學(xué)法、流網(wǎng)法、試驗法和數(shù)值解法。7、

11、滲透變形的類型： 管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土等類型。防止?jié)B透變形的工程措施：（1）采取水平或垂直防滲措施，以便盡可能地延長滲徑，以達到降低滲透坡降的目的。（2）采取排水減壓措施，以降低壩體浸潤線和下游滲流出口處的滲透壓力。對可能發(fā)生管涌的部位，設(shè) 置反濾層；可能發(fā)生流土，可設(shè)置蓋重以增加土體抵抗?jié)B透變形的能力。反濾層的作用：排水濾土。反濾層面的設(shè)置大體與滲流方向正交,且順滲流方向粒徑應(yīng)由小到大 。8、土壩穩(wěn)定分析穩(wěn)定計算目的：保證壩體在自重、各種情況下的孔隙壓力和外荷載作用下，具有足夠的穩(wěn)定性，不致發(fā)生通過壩體或壩體連同地基的剪切破壞。失穩(wěn)形式：壩體或壩體連同部分壩基一起局部滑動失穩(wěn)；滑動

12、破壞形式：圓弧滑動面、折線滑動面和復(fù)合滑動面。9、 砂卵石地基的處理 主要是解決防滲問題，通過采取“上堵”、“下排”相結(jié)合的原則，達到控制地基滲 流的目的?；痉绞接?垂直防滲、水平防滲和排水減壓 等。前者有粘土截水墻、砼截水墻、砼防滲墻、水 泥粘土灌漿帷幕。水平有防滲鋪蓋。第五章水閘1、水閘是一種低水頭建筑物，既能擋水、又能泄水，用以調(diào)節(jié)水位，控制泄流量。水閘按其承擔(dān)的任務(wù)分為 進水閘、節(jié)制閘、排水閘、分洪閘、擋潮閘、沖沙閘。 按其結(jié)構(gòu)型式分為：開敞式和封閉式水閘。2、 水閘的組成部分：由閘室、上游連接段、下游連接段三部分組成。閘室的主要作用是 控制水流、連接兩岸。其包括閘門、閘墩、底板、胸

13、墻、工作橋、交通橋等幾部分。閘墩的作用：分隔閘孔，支承上部結(jié)構(gòu)。上游連接段：引導(dǎo)水流平穩(wěn)地進入閘室，保護上游河床及兩岸免于沖刷，并有防滲作用。下游連接段：主要作用是消能、防沖和安全排出經(jīng)閘基及兩岸的滲流。3、閘孔設(shè)計的影響因素有閘孔型式、閘底板高程：4、地下輪廓線:不透水的鋪蓋、板樁及底板與地基的接觸線，即是閘基的滲流的第一條流線，其長度為 閘基的防滲長度。L>CH5、閘基滲流計算目的 在于求解滲透壓力、滲透坡降，并驗證初擬定地下輪廓線和排水布置是否滿足要求。計算方法 有流網(wǎng)法、直線法、改進陰力系數(shù)法、有限元法和電擬試驗法。直線法假定滲流沿地基輪廓的坡降相同，即水頭損失按直線變化。6、

14、防滲設(shè)施包括；水平防滲（鋪蓋）、垂直防滲（板樁、齒墻）兩種,排水設(shè)施則是指鋪設(shè)在護坦、漿砌 石海漫底部或閘底板下游起導(dǎo)滲作用的砂礫石層。7、水閘的消能方式 一般為底流消能。消能設(shè)施一般采用護坦、海漫和防沖槽。海漫的作用是進一步消減水流剩余能量，保護護坦安全，并調(diào)整流速分布，保護河床，防止沖刷。 海漫要求具有一定的粗糙性、透水性、柔性。8、底板按其與閘墩連接方式 ，底板可分整體式及分離式兩種;9閘室穩(wěn)定性 是指閘室各種荷載作用下，不致沿地基面或深層滑動；不發(fā)生不大于地基的容許承載力。10、提高閘室抗滑穩(wěn)定的工程措施：（1）增加鋪蓋長度，或在不影響抗?jié)B穩(wěn)定的前提下，將排水設(shè)施向水閘底板靠近，以減少

15、作用在底板上 的滲透壓力。（2） 利用上游鋼筋砼鋪蓋作為阻滑板，但閘室本身的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)仍應(yīng)大于1。（3）將閘門位置向下游一側(cè)移動，或?qū)⑺l底板向上海一側(cè)加長，以便多利用水重。（4）增加閘室底板的齒墻深度。11、 閘室底板結(jié)構(gòu)計算方法（1）倒置梁法：假定 地基反力順?biāo)鞣较虺手本€分布，垂直水流方向為均勻 分布。（2）彈性地基梁法：假定 地基反力呈直線分布。在垂直水流方向截取單寬板條及墩條，按彈性 地基梁計算地基反力和底板內(nèi)力。第六章岸邊溢洪道1、 溢洪道的作用是用來宣泄規(guī)劃所規(guī)定庫容所不能容納的多余水量 ，防止洪水漫溢壩頂，保證大壩安全。2、河岸溢洪道分為正槽溢洪道、側(cè)槽溢洪道、豎井式溢洪

16、道和虹吸溢洪道。正槽溢洪道：當(dāng)溢洪道的泄槽軸線與溢流堰軸線垂直，即過堰水流與泄槽軸線方向一致。 正槽溢洪道的組成：由進水渠、控制段、泄槽、消能防沖設(shè)施和出水渠五部分組成。3、側(cè)槽溢洪道：溢洪道的泄槽軸線與溢流堰軸線接近平行，即過堰水流與泄槽軸線方向接近正交。由溢洪堰、側(cè)槽、泄槽、消能設(shè)施和出水渠等部分組成。4、非常溢洪道一般分為漫流式、自潰式和爆破引潰式。第七章水工隧洞1、 隧洞的類型： 發(fā)電引水遂洞、尾水遂洞、灌溉和供水遂洞、施工導(dǎo)流遂洞、泄洪遂洞、排砂遂洞和放 空遂洞。根據(jù)隧洞的工作條件，又可將其分為有壓隧洞和無壓隧洞。作用：（1）配合溢洪道宣泄洪水；（2）引水發(fā)電或為了灌溉、供水、航運等

17、目的輸水；（3）排放水庫泥沙，延長水庫使用年限，有利于水電站正常運行；（4）放空水庫，用于戰(zhàn)備或檢修建筑物； （5）在水利樞紐施工期間用來施工導(dǎo)流。2、隧洞的斷面形狀及尺寸：有壓隧洞洞身從受力條件好、水力特性佳考慮，斷面形式應(yīng)為圓形。有壓隧洞的斷面尺寸根據(jù)水力計算 確定 核算泄流能力及沿程壓坡線。常用的無壓隧洞斷面形式有：圓拱直墻式、馬蹄形。其斷面尺寸根據(jù)運用、泄流能力和洞內(nèi)水面線的要求確定。3、水工隧洞中的 閘門按其工作性質(zhì)分為 工作閘門、檢修閘門。 工作閘門主要用于調(diào)節(jié)流量和控制孔口， 應(yīng)在動水啟閉；檢修閘門 是地檢修主閘門或洞身時擋水時采用的，一般在靜水中啟閉。4、隧洞組成由進口段、洞身

18、段、出口段三部分。進水口的形式 有豎井式、塔式、岸塔式和斜坡式四種隧洞進口建筑物 一般包括：進水喇叭口、閘I'在泄水隧洞閘門之后應(yīng) 設(shè)通氣孔，其作用是補氣和排氣。5、 洞身襯砌的作用 （1）承受荷載；（2）加固圍巖；（3）減小洞身表面糙率；（4）保護圍巖（5）防止?jié)B漏。6、隧洞灌漿按其目的不同分為回填灌漿和固結(jié)灌漿?；靥罟酀{的作用是為了將襯砌與巖石之間的空隙充填密實，使襯砌與巖石緊密結(jié)合，改善襯砌的傳力 條件，以便襯砌與圍巖共同承受荷載。固結(jié)灌漿的作用是提高圍巖的強度和整體性，并得到可靠的彈性抗力，以改善襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件， 并減少滲漏。隧洞設(shè)置排水的目的是 為了降低作用在襯砌上的外水

19、壓力。7、隧洞的消能設(shè)施：泄水隧洞大多采用挑流消能和底流消能。另外還有洞內(nèi)消能。&山巖壓力：是由于隧洞開挖后引起原始應(yīng)力場的應(yīng)力重分布，使圍巖產(chǎn)生變形、松動和破壞而作用地 襯砌上壓力。山巖壓力的大小與巖體的質(zhì)量有關(guān)。限制圍巖變形而形成的山巖壓力叫做形變山巖壓力；襯砌承受的可能崩塌巖體的壓力叫松動山巖壓力。 彈性抗力：圍巖抵抗襯砌變形的作用力，稱為圍巖的彈性抗力。圍巖壓力與彈性抗力的不同：圍巖壓力是作用在襯砌上的主動力，而彈性抗力則是被動力，并且是有 條件的。第八章過壩建筑物及渠系建筑物1通航建筑物分為船閘和升船機 船閘的作用 是利用水力條件將船浮送過壩，其運輸量大，運費低，安全可靠，但耗水量大。升船機的作用利用機械力量將船只送過壩，其耗水量極小，運送速度快，適用范圍大，但機械設(shè)備復(fù) 雜，技術(shù)要求高，運輸能力低。2