水工建筑物作业答案

双曲拱坝,变外半径等中心角,变外半径变圆心。特点:拱坝应力条件较好,梁呈弯曲形状,兼有拱的作用,更经济,但有倒悬出现,设计及施工较复杂。

适用:对于底部狭窄的“V”字形河谷可考虑采用单曲拱坝;对“V”、“U”型河谷都适用双曲拱坝。

5、双曲拱坝的倒悬是怎样形成的?如何处理拱坝过大的倒悬度? 因上下层拱圈半径或中心角的变化,容易形成上层坝面突出下层坝面,即产生倒悬,以两岸最为明显。

使靠近河岸坝段上游面维持直立,而河床中部坝段俯向下游;使河床中部坝段直立,而河岸坝段向上游倒悬,此时在上游侧加设临时的混凝土支撑或通过开挖做成基础支持;协调前两种方案,使河床坝段稍俯向下游,河岸坝段稍向上游倒悬。

(四)土石坝

1、设计和建造土石坝的基本要求有哪些?

坝体和坝基在施工期及各种运行条件下都应当是稳定的;不允许坝顶过流;根据上堵下排的原则,确定合理的防渗体形式,加强坝体与坝基、岸坡与其他建筑物连接处的防渗效果,布置有效的排水及反滤设施,避免大坝发生渗透破坏;对坝顶和边坡采取适当的防护措施;进行大坝安全监控系统设计,布置观测设备,监控大坝安全运行。

2、土石坝有哪些基本类型?各自的优缺点及适用的场合如何?

按施工方法可分为碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破坝、水力冲填坝和水中倒土坝。

碾压式混凝土坝按坝体横截面的防渗材料及其结构可分为均质坝、分区坝、人工防渗材料坝。

均质坝:结构简单,施工方便,当坝址附近有合适的土料且坝高不大时可优先采用,防渗性好;抗剪强度低,且施工碾压困难,在多雨地区受含水量影响更难压实,因而高坝中一般不采用。

分区坝:心墙与坝体同步上升,施工难度大,心墙料与坝壳料固结速度不同,心墙内易产生拱效应而形成裂缝;斜墙相互干扰少,但抗震性能和适应不均匀沉陷的能力均不如心墙;斜心墙坝可不同程度克服心墙坝和斜墙坝的缺点。

人工防渗材料坝:坝坡设计较陡,土石工程量减少,工程造价低,施工方便工期短,受气候因素影响小。

抛填式堆石坝:堆石体孔隙率大,承受水压力后变形量大,石块尖角容易被压裂或减裂,抗剪强度较低,目前已很少采用。

水力充填坝:不需运输机械和碾压机械,功效高,成本低,缺点是土料的干容重较小,抗剪强度较低,需要平缓的坝坡,坝体土方量较大。

水中倒土坝:不需要专门的重型碾压设备,但由于坝体填土干容重低,孔隙水压力大,抗剪强度小,故坝坡平缓,工程量大。

定向爆破坝:适用于河谷陡峻、山体厚实、岩性简单交通运输条件极为不便的地区。

3、影响土石坝坝坡的因素有哪些?如何影响?土石坝剖面如何拟定?

上游坝坡长期处于饱和状态,加之水库水位有可能快速下降。使其处于不稳定地位。 土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性控制。粘性土料的稳定坝坡为一曲面,由粉土,砂,轻壤土修建的均质坝,透水性大,为保持渗流稳定性,放缓坡度 当坝基或坝体土料沿坝轴线分布不一致时,让坝坡换面变化。

根据坝高,坝的等级,坝型,筑坝材料特性,坝基情况以及施工,运行条件等参照工程的实践经验初步拟定。然后通过渗流和稳定的分析检验,最终拟定合理剖面形状。

4、如何根据土石坝的工作特点和土石料的性质来进行坝各部位的土料设计?

坝壳对土石料要求:(1)填筑坝壳的土石料,应具有较好的透水性,以减少坝体内孔隙压力和渗 透力 ⑵ 具有较高的抗剪强度,以减少坝体工程量。 ⑶ 具有一定的抗渗稳定性,不易发生管涌,土石料级配要求好,不均匀系数宜大些。⑷ 应具有较好的抗震稳定性,不易遇震发生液化。坝壳材料采用石渣料。

防渗体对土石料的要求:⑴ 应具有一定的不透水性,要求渗透系数 K< 105 cm/s。 ⑵ 应具有一定的可塑性,以适应坝身和坝基的变形而不致产生裂缝。

5、渗流分析中,浸润线的基本方程是如何推导出来的?如何根据这个方程对各种坝型.各种坝基进行渗流分析?

315,316

6、渗透变形有那几种?如何防止渗透变形? 管涌、流土、接触冲刷、接触流失。

采取水平或垂直防渗措施,以便近可能延长渗径,达到降低渗透坡降的目的;采取排水减压措施,以降低坝体浸润线和下游渗流出口处的渗透压力。对可能发生管涌的部位,需设置反滤层,拦截可能被带走的细颗粒,对下游可能产生流土的部位,可以设置盖重以增加土体抵抗渗透变形的能力。

7、反滤层的主要作用是什么?在坝的哪些部位要设置反滤层?如何设计和布置反滤层?

提高土体抵抗渗透破坏能力,起到滤土、排水的作用。 在土质防渗体(如心墙等)与坝壳或坝基透水层之间,以及下游渗流逸出处设置反滤层。

反滤层一般有2~3层不同粒径的砂石料。石料采用耐久的、抗风化的材料,层的设置大致与渗流方向正交,且顺渗流方向粒径应由小到大。通常水平反滤层的最小层厚可采用30cm,垂直或倾斜反滤层的最小层厚可采用50cm。

8、土石坝失稳的形式有哪些?坝坡坍滑有哪几种类型?为什么土石坝只进行局部稳定验算,而不进行整体稳定验算?

滑动、液化、塑性流动。

圆弧滑动面、折线形滑动面、复合滑动面。

土石坝坝坡较缓,在外荷载及自重作用下,不会产生整体水平滑动。如果剖面尺寸不当或坝体、坝基材料的抗剪强度不足,在一些不利荷载组合下有可能发生坝体或坝体连同部分坝基一起局部滑动的现象,造成失稳。

9、渗流和孔隙压力对土石坝的稳定有何影响?计算中如何考虑? 渗流,由于物理或化学作用,导致土体颗粒流失,土壤发生局部破坏;其方向为各点是渗流方向,单位土体所受到的渗透力大小为γJ,γ为水的重度,J为该处的渗透坡降。

空隙压力的存在使土的抗剪强度降低,也使坝坡稳定性降低;两种方法,一种是总应力法,即采用不排水剪的总强度指标υu、cu来确定土体的抗剪强度,τu=cu+σtanυu;另一种是有效应力法,即先计算孔隙压力,再把它当作一组作用在滑弧上的外力来考虑,此时采用与有效应力相对应的排水剪或固结快剪试验的有效强度指标υ`、c`。

10、设置排水的目的是什么?坝体排水有哪些形式?各自优缺点及适用的场合如何?

降低坝体浸润线及孔隙压力,改变渗流方向,增加坝体稳定;防止渗流逸出处的渗透变形,保护坝坡和坝基;防止下游波浪对坝坡的冲刷及冻胀破坏,起到保护下游坝坡的作用。

棱体排水,排水效果好,除了能降低坝体浸润线防止渗透变形外,还可支撑坝体、增加坝体的稳定性和保护下游坝脚免遭淘刷,多用于

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