【正文】 。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3~5m/s。（2）控制段：包括溢流堰及其兩側(cè)的連接建筑。溢流堰分類：低實用堰優(yōu)點：流量系數(shù)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。泄槽的設(shè)計泄槽一般位于挖方地段，設(shè)計時要根據(jù)地形、地質(zhì)、水流條件及經(jīng)濟因素合理確定形式和尺寸，由于泄槽內(nèi)的水流處于急流狀態(tài)，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?？箍瘴g措施摻氣減蝕、優(yōu)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：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(fā)生；空穴內(nèi)含有一定量空氣成為含氣型空穴，潰滅時破壞力減弱；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。泄槽的襯砌泄基本形式巖基上泄槽的襯砌 土基上泄槽的襯砌側(cè)槽溢洪道側(cè)槽溢洪道一般由溢流堰、側(cè)槽、泄水道和出口消能段組成。優(yōu)點：可減少開挖方量；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；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(cè)槽溢洪道多采用實用堰，側(cè)槽溢洪道與正槽溢洪道的主要區(qū)別在于側(cè)槽部分。側(cè)槽設(shè)計：泄流量沿側(cè)槽均勻增加槽底應有一定坡度側(cè)槽中的水流成緩流狀態(tài)側(cè)槽中的水面高程要保證溢流堰為自由出流第八章 水工隧洞水工隧洞類型：分類：泄洪隧洞、引水發(fā)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(nèi)水流流態(tài)：有壓隧洞、無壓隧洞。從水庫引水發(fā)電的隧洞一般有壓，灌溉渠道內(nèi)一般無壓。其余各類可有壓也可無壓。水工隧洞工作特點（1）水力特點：大多數(shù)為深式進口，泄水隧洞承受的水頭較高，流速較大。設(shè)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(jié)構(gòu)特點：常設(shè)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(zhì)、水文地質(zhì)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。水工隧洞組成（1）進口段（2）洞身段（3）出口段洞線選擇（1）隧洞的線路應盡量避開不利的地質(zhì)構(gòu)造、圍巖可能不穩(wěn)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(zhì)條件。閘門在隧洞中的布置泄水隧洞中設(shè)置兩道閘門：一道是工作閘門，用來調(diào)節(jié)流量和封閉孔口，能在動水中啟閉；一道是檢修閘門，設(shè)置在進口，用來擋水，以便檢修工作閘門或隧洞。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?zhí)ь^的型式。龍?zhí)ь^式的泄洪洞多為無壓隧洞，龍?zhí)ь^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(shè)計，并選用適當?shù)膿綒鉁p蝕措施。（2）泄洪洞與發(fā)電洞合一布置兩種布置型式：主洞泄洪（直洞泄洪）、支洞發(fā)電（岔洞發(fā)電）主洞發(fā)電、支洞泄洪。會出現(xiàn)的問題是：岔尖附近發(fā)生空蝕。（3）其他任務隧洞的合一布置發(fā)電與灌溉隧洞合一布置 泄洪與排沙隧洞合一布置。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(tài)分為：有壓隧洞進水口、無壓隧洞進水口。按進水口布置及結(jié)構(gòu)型式：豎井式、塔式、岸塔式、斜坡式。進口段的組成部分與設(shè)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。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。洞身襯砌方式與分縫（1）功用：限制圍巖變形，保證圍巖穩(wěn)定；承受圍巖壓力、內(nèi)水壓力等荷載；防止?jié)B漏；保護巖石免受水流、空氣、溫度、干濕變化等的沖蝕破壞作用；減小表面糙率。（2）襯砌類型：平整襯砌（護面或抹平襯砌）適用：圍巖條件較好，能自行穩(wěn)定，且水頭、流速較低的情況?？刹捎没炷?、漿砌石或噴混凝土。單層襯砌：適用于中等地質(zhì)條件、斷面較大、水頭及流速較高的情況。組合式襯砌。（3）襯砌分縫：為防止混凝土干縮和溫度應力而產(chǎn)生裂縫，在相鄰分段間設(shè)有環(huán)向伸縮縫。無壓隧洞的伸縮縫，做成平縫或設(shè)鍵槽，不設(shè)止水。有壓隧洞和有防滲要求的無壓隧洞，需在縫中設(shè)止水。縱向施工縫應設(shè)在拉、剪應力較小的部位。對于圓形隧洞，常設(shè)在與中心鉛直線夾角45176。處；對于城門洞形隧洞，為便于施工可設(shè)在頂拱、邊墻、底板交界附近。（4）灌漿隧洞灌漿分為：回填灌漿、固結(jié)灌漿?；靥罟酀{是為了充填襯砌與圍巖之間的空隙，使之結(jié)合緊密，共同受力，以發(fā)揮圍巖的彈性抗力作用，并減少滲漏。范圍：在頂拱中心角90176。~120176。以內(nèi)，孔距和排距2~6m。固結(jié)灌漿目的：加固圍巖，提高圍巖的整體性，減小圍巖壓力，保證圍巖的彈性抗力，減小滲漏。固結(jié)灌漿均勻分布于隧洞斷面周圍。（5）排水：設(shè)置排水可降低作用在襯砌上的外水壓力。1消能設(shè)施、消能方式（1）挑流消能（2）底流消能（3）洞中突擴消能（4）洞內(nèi)旋流消能1脈動壓力、空化與空蝕（1）脈動壓力：高流速的泄水道中，由于水流內(nèi)部的紊動特性，水流對襯砌表面作用有脈動壓力。脈動壓力可加大過流面上的瞬時作用力，其負峰值會降低瞬時壓強，促使水流發(fā)生空化，還會引起建筑物振動。（2）空化與空蝕：空化：在自然條件下，水體中含有許多很小的氣核，當過壩水流中某點壓強降至飽和蒸汽壓強時，氣核迅速膨脹為小空泡，這種現(xiàn)象為空化。當?shù)蛪簠^(qū)的空化水流流經(jīng)下游高壓區(qū)時，空泡遭受壓縮而潰滅，產(chǎn)生很高的局部沖擊力?？瘴g：若空泡潰滅發(fā)生在靠近水壩面，局部沖擊大于材料的內(nèi)聚力時，可使壩面遭到破壞，這種現(xiàn)象稱空蝕。1減蝕措施（1）做好體形設(shè)計（2）控制過流邊界的不平整度（3）人工摻氣、通氣（4）選用抗空蝕性能強的襯砌材料1巖體初始應力（地應力、巖爆）洞室開挖前，巖體中的應力稱為初始應力或地應力。初始應力場：重力應力場：以自重作用為主，構(gòu)造應力場：以構(gòu)造運動為主。巖爆：在高地應力區(qū)的脆硬完整巖體中，由于地殼構(gòu)造運動，積聚著大量彈性應變能，形成很高的初始應力。一旦開挖，出現(xiàn)自由邊界，切向應力急劇增加，能量進一步集中，在高應力作用下，巖塊會產(chǎn)生突發(fā)性脆性破裂、飛散。伴隨著巨大的聲響，形成所謂高地應力區(qū)地下工程開挖中的巖爆現(xiàn)象。措施：采用錨桿、噴混凝土等1圍巖應力集中巖體開挖洞室，破壞了洞室周圍巖體原有的應力平衡狀態(tài)，引起圍巖應力重分布，在洞室周邊及其附近出現(xiàn)應力集中。1圍巖穩(wěn)定分析圍巖穩(wěn)定分析內(nèi)容：結(jié)合地質(zhì)等，初步選擇洞室軸線與斷面；如圍巖應力超過巖體彈性極限且圍巖又具有彈塑性特征，對圓形洞室求出無支護力時塑性區(qū)的半徑R，再按卡柯公式近似判斷是否失穩(wěn)。洞室周邊可能塌落的巖塊，按塊體平衡法進行分析?，F(xiàn)場測量。1水工隧洞襯砌荷載（1）圍巖壓力（山巖壓力）：隧洞開挖后因圍巖變形或塌落作用在支護上的壓力。圍巖壓力主要有：鉛直圍巖壓力、側(cè)向圍巖壓力。（2）圍巖的彈性抗力：襯砌受力朝向圍巖變形，圍巖對襯砌呈現(xiàn)出的一種被動抗力。（3）內(nèi)水壓力及外水壓力：（4）襯砌自重（5）灌漿壓力：固結(jié)灌漿均勻分布于隧洞斷面周圍，固結(jié)灌漿壓力對襯砌的作用相當于外水壓力。（6）溫度作用與地震作用1圓形有壓隧洞的襯砌計算方法、思路基本原理：以內(nèi)水壓力為主要荷載，圍巖分為一、二類的圓形有壓洞?？刹捎脧椥粤W解析方法計算要點步驟：欲求襯砌在某種荷載組合下的內(nèi)力，只需分別計算出各種荷載單獨存在時襯砌的內(nèi)力，然后進行疊加。（1）均勻內(nèi)水壓力作用下的內(nèi)力計算：按無限彈性介質(zhì)中厚壁圓管公式。（2）其他荷載作用下內(nèi)力計算：考慮彈性抗力、不考慮彈性抗力。1無壓隧洞的襯砌計算方法、思路（1）頂拱襯砌計算：（2）城門洞形及馬蹄形襯砌計算：無壓隧洞：城門洞形封閉式整體襯砌，有側(cè)向圍巖壓力：馬蹄形斷面。1新奧法和噴錨支護噴錨支護原理：噴錨支護能與圍巖緊貼，共同作用。為使圍堰在與支護共同變形中取得自身穩(wěn)定，并減小傳到支護上的壓力，要求支護既有一定的剛度，又有一定的柔性。噴錨支護：噴混凝土支護與錨桿支護的總稱。（1）新奧法施工：原理：柔性、適時、共同作用。優(yōu)點：噴層薄，柔性大，能與圍巖共同變形，能充分發(fā)揮圍巖自身作用。缺點：①由于開挖巖面起伏大，而噴層薄，使洞子糙率較大；②由于大面積噴，施工質(zhì)量不易控制，有可能引起滲漏和沖蝕破壞。（2）類型：噴混凝土支護錨桿支護噴混凝土錨桿聯(lián)合支護噴錨加鋼筋網(wǎng)支護。（3）噴錨支護設(shè)計的問題：噴錨支護的糙率噴錨支護運行流速噴錨支護的抗?jié)B、防滲自己認為的重點簡答題：1粘土心墻壩和斜墻壩的優(yōu)缺點：（1）粘土墻壩：優(yōu)點：壩殼可以超前于防滲體進行填筑，而不受氣候條件的限制，也不依賴于地基灌漿的施工進度，施工干擾?。蝗秉c：由于抗剪強度較低的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，壩的工程量相對較大；斜墻對壩體的沉降變形也較為敏感，與陡峻河岸的連接較為困難。（2）心墻壩：優(yōu)點：防滲體位于壩體中央適應變形的條件較好，特別是當兩岸壩肩很陡的時候，較斜墻壩優(yōu)越；缺點：心墻土料的壓縮性較壩殼料高，易產(chǎn)生拱效應，對防止水劈裂不利，對壩的安全有影響；心墻在施工時必須和兩側(cè)的壩殼料平起平升，施工干擾大，受氣候條件的影響也大2閘室設(shè)計底邊設(shè)計方法（1）彈性地基梁法（2）倒置梁法 用前者分析閘底板內(nèi)力時，需要考慮可壓縮土層厚度的影響，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(xù)梁計算板底內(nèi)力。倒置梁缺點：1沒有考慮底板與地基間的變形相容條件2假設(shè)底板在橫向的地基反力為均勻分布，與實際情況不符合3閘墩出的支座反力與作用在該處實際的鉛直荷載也不相等3水閘的工作特點：（1）軟土地基的壓縮性大，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(chǎn)生滲流變形，特別是粉、細砂地基，在閘后易出現(xiàn)翻砂冒水現(xiàn)象4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(shè)防滲鋪蓋等措施，以增長滲徑，或?qū)鄬优c壩的防滲體分隔開，防止接觸沖刷。巖基穩(wěn)定性較強時需做帷幕灌漿。5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(nèi)（5）下游排水減壓設(shè)施：水平排水層、排水溝、減壓井、透水蓋重6地下輪廓線 在水頭作用下，閘基內(nèi)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。（1）粘性土地基：主要考慮如何降低作用在底板上的滲流壓力，以提高閘室的抗滑穩(wěn)定?？稍陂l室上游設(shè)置水平防滲，而將排水設(shè)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?jié)B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(jié)合，而將排水設(shè)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(shè)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。7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(fā)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(cè)土料的變形起協(xié)調(diào)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(shè)計要求：（1）有足夠小的孔隙防止被保護土層發(fā)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。8閘下折沖水流現(xiàn)象、危害 攔河閘的寬度通常只是河床寬度的一部分，水流流過閘時先進行收縮，出閘后再進行擴散，如果布置或操作運行不當，出閘水流不能均勻擴散，極易發(fā)生沖折水流，此時水流集中，左右沖撞蜿蜒蛇形，套刷河床及坡岸，并影響水利樞紐的正常運行。9重力壩的基本剖面與實用(設(shè)計)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(nèi)有泄水洞或引水管道、進口控制設(shè)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(shè)備，又可利用一部分水重幫助壩體維持穩(wěn)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10重力壩抗滑穩(wěn)定分析的內(nèi)容（1）沿壩基面的抗滑穩(wěn)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(jié)面。采用抗剪斷公式：認為壩體混凝土與巖基接觸良好。（2）深層抗滑穩(wěn)定分析：單斜面深層抗滑穩(wěn)定計算：地基內(nèi)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。（3）雙斜面深層抗滑穩(wěn)定計算:在作深層抗滑穩(wěn)定分析時，應驗算幾個可能的滑動通道，從中找出最不利的滑動面組合，進而計算其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。