【正文】 ②Ⅱ 型反濾：位于被保護(hù)土的上方，滲流自下而上，自重與滲透壓力相反。具有以上各項(xiàng)排水的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是下游無(wú)水時(shí)可降低浸潤(rùn)線，加速軟基固結(jié)； 缺點(diǎn)是不均勻沉陷適用性差，易斷裂，難以檢修。 ⑶ 壩內(nèi)排水：排水體設(shè)置在壩體內(nèi)部。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用料少，施工方便，易于檢修；缺點(diǎn)是不能降低浸潤(rùn)線，易冰凍而失效。優(yōu)點(diǎn)是可降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹，保護(hù)壩腳不受淘刷，增加壩體穩(wěn)定；缺點(diǎn)是石料用量大，費(fèi)用高，與壩體施工有干擾，檢修困難。 反濾層的作用： ① 防護(hù)滲流出口； ② 防止壩體和壩基發(fā)生管涌、流土等滲透變形。 答 ⑴ 質(zhì)地致密堅(jiān)硬； ⑵ 具有高度抗水性和抗風(fēng)化能力。 答 ―任意料區(qū) ‖布置在干燥和貼近心墻區(qū)，其外包圍排水過(guò)渡區(qū)。 壩殼料的基本要求： ⑴ 保持壩體的穩(wěn)定，故需要較高的強(qiáng)度； ⑵ 壩體水位下的筑料需良好的排水性能；如砂、礫石、卵石、漂石、碎石等。 可分析的內(nèi)容： ⑴ 壩體塑流區(qū)、拉應(yīng)力區(qū)的范圍； ⑵ 裂縫發(fā)生的可能性部位； ⑶ 防滲體出現(xiàn)水力劈 列的可能性及部位； ⑷ 防護(hù)工程措施后的效果。 答 常用固結(jié)理論：太沙基和比奧飽和土固結(jié)理論。簡(jiǎn)化的畢肖普法的安全系數(shù)需在瑞典圓弧法安全系數(shù)的基礎(chǔ)上提高 5～ 10％。 ① 防滲結(jié)構(gòu)：控制滲流，減小逸出坡降和滲流量，為第一道防線； ② 過(guò)渡區(qū)：實(shí)現(xiàn)防滲體與壩殼體可靠連接，防止剛度突變和滲流變形； ③ 反濾層：實(shí)現(xiàn)壩體、壩基與排水的良好連接 ,濾土排水 ,防止管涌和流土； ④ 排水孔：進(jìn)一步降低地下水位，減小滲流力，排水為第二道防線。 ⑤ 化學(xué)管涌：土體中的鹽類被滲流水溶解而帶走的現(xiàn)象。 ④ 剝離：粘性土與粗粒土接觸面上，滲流使粗顆粒脫離整體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。常見(jiàn)于滲流在壩下游逸出。內(nèi)部管涌的顆粒移動(dòng)只發(fā)生在壩體內(nèi)部，外部管涌可將土粒帶出壩外，管涌?jī)H發(fā)生在無(wú)粘性土。 答 ① 等勢(shì)線與流線相互正交； ② 流網(wǎng)各個(gè)網(wǎng)格的長(zhǎng)寬比保持為常數(shù)； ③ 上、下游壩坡面為等勢(shì)線，其差為總水頭； ④ 壩下不透水層為一流線； ⑤ 浸潤(rùn)線均為一流線，且水頭等于其位置水頭； ⑥ 下游壩面逸出段與浸潤(rùn)線一樣，水位為 其位置水頭； ⑦ 兩種土層交界面流線夾角關(guān)系為 。 分析的目的： ⑴ 依據(jù)滲流力確定穩(wěn)定的壩體型式和尺寸； ⑵ 作為壩體防滲布置和土料布置的依據(jù)； ⑶ 確定滲流量以估計(jì)水流損失和確定排水系統(tǒng)的容量。 答 ⑴ 具有足夠的斷面維持壩坡的穩(wěn)定 ⑵ 設(shè)置良好的防滲和排水設(shè)施以控制滲流 ⑶ 選擇與現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)的良好土石種類及配置和壩型結(jié)構(gòu) ⑷ 泄洪建筑物具有足夠的泄洪能力 ⑸ 采取使大壩運(yùn)用可靠和耐久的構(gòu)造措施 答 主要按壩高、施工方法、土料配置和防滲材料三種方式分： ㈠按壩高分 ⑴ 低壩：壩高 30m； ⑵ 中壩：壩高 =30～ 70m； ⑶ 高壩：壩高 70m。 砂礫石地基處理的主要問(wèn)題和措施是什么？各措施的主要作用是什么？ 土石壩體與砼建筑物的連接形式有哪幾種？ 何為堆石壩？目前主要是什么堆石壩？ 面板壩的堆石體由有那四個(gè)分區(qū)？防滲體系由哪些構(gòu)成？ 答 土石壩：土石壩是指由土、石料等當(dāng)?shù)夭牧辖?jīng)碾壓建成的大壩。 詳述壩體排水的形式及其優(yōu)缺點(diǎn)。 管涌和流土的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)主要取決于什么？ 掌握總應(yīng)力和有效應(yīng)力的關(guān)系。 詳述滲透變形的類型和危害。 掌握二維滲流控制方程各變量的含義，掌握水力學(xué)分析法矩形斷面單寬流量和浸潤(rùn)線的計(jì)算公式。 詳述土石壩的分類情況。 答 壩基開(kāi)挖、固結(jié)和接縫灌漿、防滲帷幕、壩基排水、不良地質(zhì)處理等。 答 ① 對(duì)于不規(guī)則河谷，用重力墩減小寬高比，避免岸坡大量開(kāi)挖。 答 主要含壩身泄水孔、水輪機(jī)進(jìn)水孔、灌溉和供水等引水孔。對(duì)于重力拱壩，泄水孔下彎 ，可采用底流消能。跌流消能水流從表孔直接跌落下游 ,利用下游水墊消能，落點(diǎn)距壩太近，需采取防沖措。 滑雪道式：溢流面由溢流壩頂和與壩體輪廓以外 的泄槽 (滑雪道 )連接而成，槽尾設(shè)鼻坎挑流，滑雪道地板可在廠房頂、可專設(shè)支承；適用于泄洪量大、較薄的拱壩 壩身泄水孔：在水面以下一定深度的壩體內(nèi)設(shè)置中孔或底孔泄流；壩體半高以上為中孔 ,主要用于泄洪；壩體下部為底孔 ,多用于放空 ,輔助泄洪、排沙和導(dǎo)流。 自由跌流式：壩頂自由跌流；適用于較薄的雙曲或小型拱壩 ,基巖良好、單寬流量?。恍柙O(shè)防護(hù)措施，因?yàn)槁渌鄩屋^近。 可能滑動(dòng)面的形式和位置： ① 單獨(dú)的陡傾角結(jié)構(gòu)面 F1 和緩傾角結(jié)構(gòu)面 F2 組合； ② 成組的陡 傾角和成組的緩傾角結(jié)構(gòu)面組合； ③ 混合組合：由單獨(dú)的陡傾角和成組的緩傾角結(jié)構(gòu)面組合；或由成組的陡傾角和單獨(dú)的緩傾角結(jié)構(gòu)面組合； ④ 多剛體組合：結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)面將滑移體分割成多塊剛體。 答 拱壩穩(wěn)定分析主要有剛體極限平衡法、有限元法、地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)三種方法。 拱梁分載法中六個(gè)變位不易調(diào)整，略去影響微小的和合并非獨(dú) 立的，一般只需調(diào)整三個(gè)主要變位來(lái)進(jìn)行荷載分配，即徑向變位、切向變位、扭轉(zhuǎn)變位。 拱梁分載法的原理： ① 將拱壩視為由若干水平拱圈和豎直懸臂梁組成的空間結(jié)構(gòu)，荷載由梁系和拱系分擔(dān)，荷載分配由變位一致來(lái)確定； ② 算法是首先將總荷載試分配到梁、拱，按各自的方法算各自的變位，如變位一致則分配正確，否則調(diào)整直到一致。倒懸易使另側(cè)出現(xiàn)拉 應(yīng)力。 答 最合理的拱圈形式：壓力線接近拱軸線，應(yīng)為變曲率、變厚度和扁平的。 壩體尺寸包括的內(nèi)容： ① 拱圈的平面形式； ② 各層拱圈軸線的半徑和圓心角； ③ 拱冠梁上下游壩面的形式； ④ 拱冠梁各高程的厚度。 溫升使拱端推力加大，對(duì)壩肩巖體穩(wěn)定不利：溫升時(shí)，軸線伸長(zhǎng)，壩體上移，產(chǎn)生的彎矩和剪力與水壓作用相反，與軸力相同。 答 水壓和溫度變化引起的總變位中，溫度變位占 1/3~1/2，溫度作用為主要荷載之一。 對(duì)于雙曲拱： ① 對(duì)于 V 形河谷，如仍采用單曲拱會(huì)使底部中心角過(guò)小而加大拱厚 ,為使上下中心角差異不大，可將下部的內(nèi)外弧半徑逐漸減小；② 壩體在水平面和鉛直面均成曲線，成雙曲線。 ③ 上游面鉛直，僅水平面曲線，稱單曲拱。 對(duì)于單曲拱： ① 對(duì)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 ,可用定圓心、定外弧半徑、變內(nèi)弧半徑的以增加厚度的拱形。一般可用公式 表示。 U 形河谷：底部水壓力大，但拱跨長(zhǎng)，拱作用顯著降低，拱較厚。 理想地質(zhì)： ① 基巖比較均勻、堅(jiān)固完整、強(qiáng)度足夠； ② 基巖能抵抗水的侵蝕、耐風(fēng)化； ③ 岸坡穩(wěn)定、沒(méi)有大斷裂。 拱壩的地基處理主要包含哪些內(nèi)容？ 拱壩的特點(diǎn) ⑴ 拱壩是固結(jié)于基巖的空間殼體結(jié)構(gòu)； ⑵ 壩體結(jié)構(gòu)具有拱和梁雙重作用； ⑶ 壩體穩(wěn)定主要依靠?jī)砂豆白?,其次依靠自重； ⑷ 拱為軸向受力 ,應(yīng)力分布均勻 ,材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮； ⑸ 拱和梁具有自行調(diào)整應(yīng)力分布的功能； ⑹ 壩肩巖體的穩(wěn)定性是影響拱壩安全的主要因素； ⑺ 溫度作用為一主要荷載； ⑻ 既可壩頂溢流，也可壩 身孔口泄流； ⑼ 施工質(zhì)量、材料強(qiáng)度、防滲等要求嚴(yán)格。 拱壩的管孔主要有哪些類型？ 簡(jiǎn)述拱壩墊座和周邊縫的作用。 詳述拱壩壩身泄水的方式。 ⑶ 雙支墩大頭壩的頭部形式：一般采用折線式 第四章 簡(jiǎn)述拱壩的特點(diǎn)，其要求的理想地形和理想地質(zhì)是什么？ 在 V 形和 U 形河谷修建拱壩有何差異？ 拱圈厚度與中心角的關(guān)系是什么？ 詳述拱壩的形式？ 溫度荷載對(duì)拱壩有何影響？溫升溫降對(duì)壩體應(yīng)力影響有何差異？ 拱壩的合理體形應(yīng)滿足什么條件？壩體尺寸應(yīng)包括哪些內(nèi)容？ 雙曲拱上游面曲線通常需要確定哪些參數(shù)？ 最合理拱圈形式應(yīng)滿足 什么條件？現(xiàn)有拱圈有哪些形式？ 拱與拱端面為何要盡量做成全徑向接觸？壩面倒懸會(huì)在什么期間在何面出現(xiàn)拉應(yīng)力？ 拱壩應(yīng)力分析有哪些方法？簡(jiǎn)述拱梁分載法的原理。 答 ⑴ 大頭壩的支墩形式： ① 開(kāi)敞式單支墩； ② 封閉式單支墩； ③ 開(kāi)敞式雙支墩； ④ 封閉式雙支墩。 ② 連拱壩：由一系列緊連的拱筒擋水 ,并與支墩連成整體。 答 支墩壩：由一系列支墩和擋水面板組成的重力壩。 空腹重力壩的優(yōu)點(diǎn)： ① 空腔壩基不設(shè)地板 ,可減少揚(yáng)壓力 ,砼用量減少 20％左右； ② 減少壩基開(kāi)挖量； ③ 壩體前后腿嵌入巖體 ,增強(qiáng)穩(wěn)定； ④ 前后腿應(yīng)力分布均勻 ,壩踵壓應(yīng)力較大； ⑤ 便于砼散熱； ⑥ 壩體施工可不設(shè)縱縫； ⑦ 便于檢測(cè)和檢修； ⑧ 空腔可布置電站廠房。 寬縫重力壩的缺點(diǎn)： ① 立模較復(fù)雜，且模板用量增加； ② 分期導(dǎo)流不便； ③ 在嚴(yán)寒地區(qū)，寬縫需采取保溫措施。 為了充分利用砼的抗壓強(qiáng)度，將實(shí)體重力壩橫縫下部擴(kuò)寬成為空腔的重力壩，稱為寬縫重力壩。 漿砌石重力壩的缺點(diǎn)： ① 人工砌筑的質(zhì)量易不均； ② 石料的修整和砌筑難以機(jī)械化，需大量人力； ③ 砌體防滲性能差，需專設(shè)防滲設(shè)施； ④ 工期長(zhǎng)。 碾壓混凝土與常態(tài)混凝土相比的優(yōu)點(diǎn)： ① 工程程序簡(jiǎn)單，施工速度快； ② 膠凝材料用量少； ③ 水熱化溫升大大降低，簡(jiǎn)化了溫度控制程序； ④不設(shè)縱縫，節(jié)省了模板和接縫灌漿的費(fèi)用； ⑤ 可使用大型通用機(jī)械設(shè)備，提高砼的運(yùn)輸和澆筑工效； ⑥ 降低工程造價(jià)。 答 碾壓砼是采用自卸汽車或皮帶輸送機(jī)將超干硬性砼運(yùn)到倉(cāng)面，以推土機(jī)平倉(cāng)，振動(dòng)碾壓實(shí)的筑壩新方法，是將土石壩施工的碾壓技術(shù)應(yīng)用到砼重力壩的一種筑壩方法。 ⑶ 水平施工縫。 ⑵ 縱縫，含鉛直縱縫、斜縫和錯(cuò)縫。 分縫有以下類型： ⑴ 橫縫，含永久性橫縫和臨時(shí)性橫縫。 答 滿足的性能：強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍、抗沖刷、抗侵蝕、抗裂等性能。 答 軟弱夾層的影響：軟弱夾層較薄，遇水易泥化、軟化，使壩基抗剪強(qiáng)度降低，影響壩體抗滑穩(wěn)定性。目的在于進(jìn)一步降低揚(yáng)壓力。 帷幕灌漿的位置：壩軸線的上游面區(qū)域，自河床向河岸延伸。 固結(jié)灌漿的布置位置： ① 應(yīng)力較大的壩踵和壩趾； ② 裂隙發(fā)育和破碎帶范圍內(nèi)。 主要內(nèi)容： ① 壩基的開(kāi)挖和清理； ② 壩基的固結(jié)灌漿； ③ 帷幕灌漿； ④ 壩基排水； ⑤ 斷層、軟弱夾層、溶洞等不良地質(zhì)的處理。 設(shè)置通氣孔的目的：進(jìn)口工作閘門提起后，后面的空氣被水流帶走而形成負(fù)壓，需于工作閘門后設(shè)通氣管充氣。 壩身泄水孔的分類： 答 壩身泄水孔進(jìn)口通常用長(zhǎng)軸與孔軸平行的橢圓曲線。 答 壩身泄水孔的作用： ① 預(yù)泄庫(kù)水，增強(qiáng)調(diào)蓄能力； ② 放空檢修； ③ 排沙減淤； ④ 調(diào)節(jié)下泄流量以滿足通航、灌溉需要； ⑤ 施工導(dǎo)流。 答 護(hù)坦的主要作用是防護(hù)河床免受高速水流的沖刷，穩(wěn)定校核內(nèi)容是滿足抗浮穩(wěn)定要求。 底流消能與下游水流有 ① 臨界水躍； ② 遠(yuǎn)驅(qū)水躍； ③ 淹沒(méi)水躍等三種銜接形式。 消力戽消能的原理：急流進(jìn)入潛在水下的戽內(nèi)發(fā)生旋滾，經(jīng)大量消能后由鼻坎挑向下游水面。主要靠急流沿固體邊界摩擦而耗能，射流在空中與空氣摩擦、摻氣和擴(kuò)散等耗能，射流落入尾水中淹沒(méi)紊動(dòng)擴(kuò)散耗能。 底流消能的原理： ① 通過(guò)水 躍將急流轉(zhuǎn)變?yōu)榫徚鞫埽?② 主要靠水躍產(chǎn)生的表面旋滾與底流間的強(qiáng)烈紊動(dòng)、剪切和摻混消能。 輔助消能工主要有：趾墩、消力墩、尾檻等。 答 消能工的原理：通過(guò)水躍等局部水力現(xiàn)象，將水流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能。 答 溢流面體形由頂部曲線段、中間直線段、反弧段組成。但也存在 ① 增加水深從而加大工程投資； ② 形成霧化區(qū)等的不利之處。 空化數(shù)大于初生空化數(shù)時(shí)不會(huì)發(fā)生空蝕現(xiàn)象。 流速大于 15m/s 時(shí)就可能發(fā)生空蝕。 答 空化：當(dāng)高速水流在某點(diǎn)的壓力低于飽和蒸汽壓強(qiáng)時(shí)，水體中固有的小氣核迅速膨脹而 成小空泡，這種現(xiàn)象稱為空化。 答 閘墩上游端需做成圓弧形或流線型是為了進(jìn)口水流平順、減少水流側(cè)收縮。 答 孔口尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素： ① 泄洪要求：泄流單寬流量是關(guān)鍵因素； ② 閘門和起閉機(jī)械：閘門承載能力和起閉能力等； ③ 樞紐布置：樞紐中其他建筑的布置是否寬松； ④ 下游水流、地質(zhì)條件：下游水的深度、巖石硬度等； ⑤ 下游消能工的性能：消能工消能效果等。采用奇數(shù)孔目的在于閘門對(duì)稱布置，可對(duì)稱泄流以減輕消能負(fù)擔(dān)，避免折沖水流等。 大孔口溢流式的特點(diǎn)： ① 壩體上部設(shè)胸墻，出流常為孔口出流，但當(dāng)水位低于胸墻時(shí)為堰流； ② 堰頂較低，需設(shè)工作閘門和檢修閘門； ③ 超泄能力常比開(kāi)敞溢流式小。 答 影響因素主要有 ① 洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)； ② 下游防洪要求； ③ 庫(kù)水位壅高限制； ④ 洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度； ⑤ 泄水方式； ⑥ 地形、地質(zhì)條件。 答 工作特點(diǎn)：將規(guī)劃庫(kù)容不能容納的洪水經(jīng)由壩頂泄向下游，以滿足防洪和大壩安全要求。 答 見(jiàn)作業(yè) 答 重力壩易出現(xiàn)地震震害的位置： ① 壩頂和斷面突變處易出現(xiàn)裂縫； ② 原有裂縫易擴(kuò)展延伸； ③ 孔口及廊道附近易開(kāi)裂； ④ 接縫止水易破壞。 答 重力壩極限狀態(tài)設(shè)計(jì)包含 ① 承載能力極限狀態(tài)； ② 正常使用極限狀態(tài)。 常用剖面形態(tài)： ① 上游面鉛直； ② 上游面上直下斜； ③ 上游面斜向上游。 答 ⑴ 地基約束引起的應(yīng)力