水工建筑物复习资料(共8篇)
1、水利工程:指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配,以达到除害兴利目的而修建的工程。水利工程的根本任务是:除水害兴水利。
2、水工建筑物:为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的,需要修建各种不同类型的水工建筑物,用来控制和支配水流。这些建筑物统称为水工建筑物。
3、水利枢纽:集中建造的几种水工建筑物配合使用,形成一个有机的综合体,称为水利枢纽。水利枢纽分为蓄水枢纽(水库)和取水枢纽。其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水(或引水)三类建筑物,称为水库三大件。
4、水工建筑物的分类:
挡水建筑物:用以拦截江河,形成水库或壅高水位。如拦河坝、拦河闸。
泄水建筑物:用以宣泄多余水量,排放泥沙和冰凌,或为人防、检修而放空水库等,以保证坝和其他
建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、隧洞。
输水建筑物:为灌溉、发电和供水的需要,从上游向下游输水用的建筑物。如:引水隧洞、渠道、渡
槽、倒虹吸等。
取(进)水建筑物:是输水建筑物的首部建筑物,如引水隧洞的进口段、进水闸等。
整治建筑物
专门建筑物
5、水工建筑物的特点:(1)工作条件的复杂性;(2)设计选型的独特性;
(3)施工建造的艰巨性;(4)工程效益的显著性;(5)环境影响的多面性;(6)失事后果的严重性;
6、分等分级的目的:为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来,水利枢纽及其组成的建筑物要进行分等分级。水利枢纽按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。水工建筑物按其所属枢纽工程的等别及其在工程中的作用和重要性分为五级。
第二章重力坝
1、重力坝的工作原理:在水压力及其他荷载的作用下,主要依靠产生的来满足稳定的要求。其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。
2、重力坝的特点:
(1)泄洪和施工导流比较容易解决;(2)安全可靠,结构简单,施工技术比较容易解决;
(3)对地形、地质条件适应性强;(4)受扬压力影响较大;(5)温度控制要求严格。
3、重力坝的类型:其结构形式为:实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝。
宽缝重力坝是将相邻坝段间的横缝部分地拓宽的重力坝。
在实体重力坝坝底沿坝轴线方向设置大尺寸的空腔,即为空腹重力坝。
碾压砼重力坝是用水泥含量比较低的超干硬性砼经碾压而成的砼坝。
4、扬压力是由上、下游水位差产生的渗透水压力和下游水深产生的波浪要素:波浪高度、波浪长度、波浪中心线超出静水面的高度。
5、基本烈度:是指该地区今后50年期限内,可能遭遇超越概率
6、重力坝抗滑稳定分析:
目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全性能。
应按抗剪强度公式和抗剪断强度公式计算坝基面的抗滑稳定安全系数。
7、提高坝体抗滑稳定性的工程措施
(1)利用水重。(2)将坝基面开挖成倾向上游的斜面,借以增加抗滑力,提高稳定性。
(3)设置齿增。(4)抽水措施。(5)加固地基。(6)横缝溉浆。(7)预应力锚固措施。
8、应力分析的目的:检验大坝在施工期间和运用期是否满足强度要求;根据应力分布情况进行坝体砼标号分区;为研究坝体某些部位应力集中和配筋等提供依据。分析方法:材料力学法
9、重力坝消能形式及适用条件: 挑流消能适用于基岩比较坚固的高坝或中坝。底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱的河道。面流消能适用于水头较小的中、低坝,要求下游水位稳定,尾水较深,河道顺直,河床和河岸在一定
范围内有较高抗冲能力,可排漂和排冰。
10、坝体混凝土分区的目的:为了满足坝体各部位的不同要求,节省水泥用量及工程费用,把安全与经济
统一起来,通常将坝体混凝土按不同工作条件进行分区,选用不同的强度等级和性能指标。一般可分为6个区。
11、坝体分缝的目的:由于地基不均匀沉降和温度变化、施工时期的温度应力以及施工浇筑能力等原因,一般要对坝体进行分缝。按其作用可把缝分为沉降缝、伸缩缝、工作缝;按其位置分为横缝、纵缝及水平缝。
12、重力坝地基处理主要包含:防渗、提高基岩强度。
固结灌浆:在重力坝中采用浅孔低压灌注水泥浆的方法对地基进行加固处理,称为固结灌浆。
固结灌浆的目的是提高基岩的整体性和强度,降低地基的透水性。
帷幕灌浆:目的是降低坝底渗透压力,防止坝基内产生机械或化学管涌,减少坝基和绕坝渗透流量。
第三章拱坝
1、拱坝的工作原理:拱坝是平面上凸向上游三向固定的空间壳体挡水建筑物,是由一根根悬臂梁和一层层水平拱构成的,它能把上游坝面水压力等荷载的大部分通过拱的作用传给两岸岩体,而将小部分水压力通过悬臂梁的作用传至坝底基岩。它不像重力坝那样利用自重维持稳定,而是利用筑坝材料的抗压强度和两岸拱端岩体来支承拱端推力。
2、拱坝的类型:单曲拱坝、双曲拱坝(在水平和铅直方向均成拱形)。
3、拱坝中心角对应力、稳定的影响利。但对拱坝坝肩稳定不利。
4、拱坝的布置原则:根据坝趾处地形、地质等自然条件以及枢纽综合利用要求统筹布置。在满足稳定和建筑物运用要求条件下,通过调整拱坝的外形尺寸,使坝体材料的强度得到充分发挥,将拉应力控制在允许范围内,使坝体的总工程量最省。
5、温度荷载:对于拱坝,温度荷载上升为主要荷载。一般情况下定不利。
6、拱坝应力分析方法验法等。
圆筒法是将拱坝当作铅直圆筒的一部分。
纯拱法假定拱坝由一系列各自独立互不影响的水平拱圈叠全而成,每层拱圈简化为两端固结的平面拱,用结构力学方法求解拱的应力。
拱冠梁法基本原理:它按照拱冠部位的中央悬臂梁和若干水平拱在交点处径向变位一致的原则进行拱梁荷载分配。
7、拱坝坝身泄水方式:自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式:坝身泄水孔式。
(1):适用于基岩良好,泄量不大,坝体较薄的双曲拱坝或小型拱坝。
(2)鼻坎挑流式:适用于基岩良好,泄量大,坝体较薄的双曲拱坝或大中型拱坝。
(3)滑雪道式:适用于泄量大,坝体较薄拱坝。
第四章土石坝
1、土石坝的类型:按其施工方法填土坝。其中碾压式土石坝分为均质坝、分区坝(心墙坝、斜墙坝和斜心墙坝)、人工防渗材料坝。
2、土石坝的基本剖面为梯形。坝高越大,坝坡越缓;上游坡常比下游坡缓;对在同一水位侧坝坡,水下部分也常比水上部分缓。
3、防渗体的作用是防渗,降低坝体浸润线、降低渗透坡降和控制渗流量。
4、排水体的作用是(1)降低坝体浸润线及孔隙压力、改变渗流方向,增加坝体稳定(2)防止渗流逸出处的渗透变形、保护坝坡和坝基;(3)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。
排水体类型:棱体排水、贴坡排水(不能降低浸润线)、褥垫排水(深入坝体内部,能有效降低浸润线)和组合式排水。
5、设置护坡的目的:为保护土石坝坝坡免受波浪、降雨冲刷以及冰层和漂浮物的损害,防止坝体土料发生冻结、膨胀和收缩以及人蓄破坏等,须设置护坡结构。
6、渗流计算的目的1)确定坝体浸润线及下游出逸点的位置。为坝体稳定计算提供依据。
2)计算坝体和坝基渗流量,以便估算水库的渗漏损失。
3)求出坝体和坝基局部地区的渗透坡降,验算该处是否会发生渗透破坏。
分析方法有流体力学法、水力学法、流网法、试验法和数值解法。
7、渗透变形的类型:
防止渗透变形的工程措施:
(1)采取水平或垂直防渗措施,以便尽可能地延长渗径,以达到降低渗透坡降的目的。
(2)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,设
置反滤层;可能发生流土,可设置盖重以增加土体抵抗渗透变形的能力。
反滤层的作用:排水滤土。
反滤层面的设置大体与渗流方向正交,且顺渗流方向粒径应由小到大。
8、土坝稳定分析
稳定计算目的:保证坝体在自重、各种情况下的孔隙压力和外荷载作用下,具有足够的稳定性,不致发生通过坝体或坝体连同地基的剪切破坏。
失稳形式:坝体或坝体连同部分坝基一起局部滑动失稳;
滑动破坏形式:圆弧滑动面、折线滑动面和复合滑动面。
9、砂卵石地基的处理主要是“上堵”、“下排”相结合的原则,达到控制地基渗流的目的。基本方式有垂直防渗、水平防渗和排水减压等。前者有粘土截水墙、砼截水墙、砼防渗墙、水泥粘土灌浆帷幕。水平有防渗铺盖。
第五章水闸
1、水闸是一种低水头建筑物,既、又,用以
水闸按其承担的任务分为进水闸、节制闸、排水闸、分洪闸、挡潮闸、冲沙闸。
按其结构型式分为:开敞式和封闭式水闸。
2、水闸的三部分组成。
闸室的主要作用是控制水流、连接两岸。其包括闸门、闸墩、底板、胸墙、工作桥、交通桥等几部分。闸墩的作用:分隔闸孔,支承上部结构。
上游连接段:引导水流平稳地进入闸室,保护上游河床及两岸免于冲刷,并有防渗作用。
下游连接段:主要作用是消能、防冲和安全排出经闸基及两岸的渗流。
3、闸孔设计的影响因素有
4、地下轮廓线闸基的防渗长度。L>CH5、闸基渗流计算目的在于求解渗透压力、渗透坡降,并验证初拟定地下轮廓线和排水布置是否满足要求。计算方法有流网法、直线法、改进阴力系数法、有限元法和电拟试验法。
直线法假定渗流沿地基轮廓的坡降相同,即水头损失按直线变化。
6、防渗设施包括排水设施则是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部或闸底板下游起导渗作用的砂砾石层。
7、水闸的消能方式一般为底流消能。消能设施一般采用护坦、海漫和防冲槽。
海漫的作用是进一步消减水流剩余能量,保护护坦安全,并调整流速分布,保护河床,防止冲刷。海漫要求具有一定的粗糙性、透水性、柔性。
8、底板按其与闸墩连接方式,底板可分两种;
9、闸室稳定性不大于地基的容许承载力。
10、提高闸室抗滑稳定的工程措施:
(1)增加铺盖长度,或在不影响抗渗稳定的前提下,将排水设施向水闸底板靠近,以减少作用在底板上的渗透压力。
(2)利用上游钢筋砼铺盖作为阻滑板,但闸室本身的抗滑稳定安全系数仍应大于1。
(3)将闸门位置向下游一侧移动,或将水闸底板向上海一侧加长,以便多利用水重。
(4)增加闸室底板的齿墙深度。
11、闸室底板结构计算方法(1)倒置梁法:假定分布。(2)弹性地基梁法:假定地基反力呈直线分布。在垂直水流方向截取单宽板条及墩条,按弹性地基梁计算地基反力和底板内力。
第六章岸边溢洪道
1、溢洪道的作用是用来宣泄规划所规定库容所不能容纳的多余水量,防止洪水漫溢坝顶,保证大坝安全。
正槽溢洪道:当溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线垂直,即过堰水流与泄槽轴线方向一致。
正槽溢洪道的组成:由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施和出水渠五部分组成。
3、侧槽溢洪道:溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线接近平行,即过堰水流与泄槽轴线方向接近正交。由溢洪堰、侧槽、泄槽、消能设施和出水渠等部分组成。
第七章水工隧洞
1、隧洞的类型:发电引水遂洞、尾水遂洞、灌溉和供水遂洞、施工导流遂洞、泄洪遂洞、排砂遂洞和放空遂洞。根据隧洞的工作条件,又可将其分为有压隧洞和无压隧洞。
作用:(1)配合溢洪道宣泄洪水;(2)引水发电或为了灌溉、供水、航运等目的输水;(3)排放水库泥沙,延长水库使用年限,有利于水电站正常运行;(4)放空水库,用于战备或检修建筑物;(5)在水利枢纽施工期间用来施工导流。
2、隧洞的断面形状及尺寸:
有压隧洞洞身从受力条件好、水力特性佳考虑,断面形式应为圆形。有压隧洞的断面尺寸根据水力计算确定——核算泄流能力及沿程压坡线。常用的无压隧洞断面形式有:圆拱直墙式、马蹄形。其断面尺寸根据运用、泄流能力和洞内水面线的要求确定。
3、水工隧洞中的闸门按其工作性质分为工作闸门主要用于调节流量和控制孔口,应在动水启闭;检修闸门是地检修主闸门或洞身时挡水时采用的,一般在静水中启闭。
4、隧洞组成由进口段、洞身段、出口段三部分。
进水口的形式有竖井式、塔式、岸塔式和斜坡式四种
隧洞进口建筑物一般包括:进水喇叭口、闸门室、通气孔、平压管和渐变段等几部分组成。
在泄水隧洞闸门之后应设通气孔,其作用是补气和排气。
5、洞身衬砌的作用(1)承受荷载;(2)加固围岩;(3)减小洞身表面糙率;(4)保护围岩
(5)防止渗漏。
6、隧洞灌浆按其目的不同分为。
回填灌浆的作用是为了将衬砌与岩石之间的空隙充填密实,使衬砌与岩石紧密结合,改善衬砌的传力条件,以便衬砌与围岩共同承受荷载。
固结灌浆的作用是提高围岩的强度和整体性,并得到可靠的弹性抗力,以改善衬砌结构的受力条件,并减少渗漏。
隧洞设置排水的目的是为了降低作用在衬砌上的外水压力。
7、隧洞的消能设施:泄水隧洞大多采用挑流消能和底流消能。另外还有洞内消能。
8、山岩压力:是由于隧洞开挖后引起原始应力场的应力重分布,使围岩产生变形、松动和破坏而作用地衬砌上压力。山岩压力的大小与岩体的质量有关。
限制围岩变形而形成的山岩压力叫做形变山岩压力;衬砌承受的可能崩塌岩体的压力叫松动山岩压力。弹性抗力:围岩抵抗衬砌变形的作用力,称为围岩的弹性抗力。
围岩压力与弹性抗力的不同:围岩压力是作用在衬砌上的主动力,而弹性抗力则是被动力,并且是有条件的。
第八章过坝建筑物及渠系建筑物
1、通航建筑物船闸的作用是利用水力条件将船浮送过坝,其运输量大,运费低,安全可靠,但耗水量大。
升船机的作用利用机械力量将船只送过坝,其耗水量极小,运送速度快,适用范围大,但机械设备复杂,技术要求高,运输能力低。
2、船闸组成:船闸基本尺寸:包括闸室有效长度、有效宽度及闸槛上的有效水深。
船闸的布置,一般布置在靠近河道深泓线一侧。
3、渠系建筑物
渡槽:是输送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等碍的架空输水建筑物。
组成:由输水的槽身、支承结构、基础及进出口建筑物等部分组成。
4、倒虹吸管:是在渠道同道路、河渠或谷地相交时,修建的压力输水建筑物。它与渡槽相比,具有造价低且施工方便优点,不过它的水头损失较大,而且运行管理不如渡槽方便。它应用于修建渡槽困难,或需要高填方建渠道的场合;在渠道水位与所跨的河流或路面高程接近时,也常用倒虹吸管。倒虹管由进口、管身、出口三部分组成。分为斜管式和竖井式。
进口段包括进水口、闸门、拦污栅、启闭台、渐变段及沉沙池。
5、落差建筑物:力池内的为跌水;跌水由进口、跌水墙、侧墙、消力池和出口部分组成。
当渠道过地形过陡地段时,利用倾斜渠槽连接该段上下游渠道,这种倾斜渠槽的坡度一般比临界坡度大,称为陡坡。由进口段、陡坡段、消能设施和出口段组成。
第九章水利枢纽
12、坝址坝型选择应考虑的因素有:地形条件、地质条件、建筑材料、施工条件、综合效益。
弯道环流原理都应用在有坝引水枢纽中。(×)
无坝取水口一般设置在河道的凸岸。(×)
无坝引水与有坝引水的位置选择原则相同(√)
关键词:数据搜集,数据整理,成果分析
作者结合自己从事二十六年的水利工作经验, 下面就水库日常水文水工资料采集和分析整理工作进行梳理论述。
1 原始数据的采集, 计算, 整理
数据的采集和整理, 从内容上讲包括:蒸发包括:E601型蒸发器蒸发量和20厘米口径蒸发器蒸发量;降水资料整理;蒸发量-降水量对照图的制作;水流沙资料: (坝上日水位, 日平均水位, 总出库流量;日平均出库流量;输水管数据;水文要素摘录) 。还包括:大坝渗漏检测, 渗压观测, 渗流数据的采集, 计算, 对比;大坝变形观测: (大坝垂直位移, 水平位移) 资料的观测和整理。
1.1 蒸发和降水的观测
蒸发包括:20cm口径蒸发器蒸发量和E601型口径蒸发器蒸发量, 每早8点定时观测, 原则上, 每日的小蒸发量要大于大蒸发量。
降水数据观测:每年的10月1日早8点~次年6月1日早8点, 按两段制观测;6月1日早8点~10月1日早8点, 按8段制观测;如遇大雨或暴雨, 随时观测记录。
1.2 水流沙观测
水流沙观测包括:坝上水位观测, 进库流量观测记录, 泄洪流量观测记录, 坝下水位记录。输水管水位观测, 流量记录, 渗漏流量的监测数据记录, 水文要素的摘录。
坝上水位观测, 每日按二段制定时观测记录。如遇阴雨天, 或上游来洪时, 可自动调整观测时间和频率。
输水管水位和流量的测记:每日早8点记录输水管水位, 人工测量。每年年初和次年年尾数据必须一致。
水文要素摘录:是把每年1月1日0时0分, 12月31日24时0分, 每月1日, 11日, 21日, 早8时的坝上水位, 相应库容, 出库流量数据摘录下来;同时把每月最高, 最低水位摘录下来;还要把整个来洪或泄洪过程全部摘录下来;次年1月1日早8时数据摘录下来。
1.3 大坝观测
大坝观测包括渗压、渗流观测和大坝变形监测。
渗压观测数据逐日记录, 全年比较。
大坝渗流数据的采集:在坝下小湖出水口处, 选一处水流相对比较稳定的顺直渠道断面, 采用人工测流, 每周观测一次;水位高时, 需加密观测, 加强数据对比。
大坝变形监测, 包括大坝垂直位移和水平位移观测。每月观测记录一次, 进行数据比较, 如遇来洪, 库水位升高, 或泄洪, 库水位降低, 可增加测次。
2 资料分析
2.1 干旱少雨, 地上径流量偏小, 蒸发和降水对比严重不平衡
历年数据资料显示, 地区性干旱少雨, 进库径流量偏小, 日平均进库流量为0.2立方米每秒, 偶尔甚至河道干枯。空气湿度小, 蒸发量连年偏大, 蒸发量主要集中于5到7月份, 全年蒸发量平均大于1400毫米, 而降水量往往在230毫米-380毫米之间, 主要集中于6到9月份之间, 造成蒸发和降水对比的严重不平衡。汛期除了防洪, 防火抗旱也成重点工作。
2.2 水库年最高水位和降水及输水管年径流量分析
历年来无大的降水, 昆库没有提闸泻洪, 库水位和降水成正比, 库水位和输水管年径流量没有多大关系, 输水管出水量大小只取决于下游需水量。
2.3 大坝变形监测成果分析
大坝变形监测包括大坝垂直位移和水平位移的观测。2015年5月, 昆都仑水库与南京水文自动化研究所合作, 在坝顶和坝体背水面的一马道、二马道这三条路线上共建成18个观测墩, 完成了变形控制网的建立和大坝沉降首期观测。此后, 水库除了在汛前 (5月) 、汛后 (10月) 分别做一次观测, 在水位变化大的情况下还要加测。
其中水平位移观测使用全站仪、活动觇标和固定觇标观测, 由于视线太长, 其中最短的一马道视线长350米, 最长的坝顶视线长度近500米, 故主要的误差来源为视准轴误差;垂直位移观测使用电子水准仪、以国家二等水准为规范进行, 其成果可靠性较高。经历次观测数据对比可知, 大坝主体建筑稳定。 (限于篇幅, 附图略)
2.4 大坝浸润线与库水位相关性良好
根据2015年昆库重新安装的5排21根大坝测压管观测数据显示, 大坝浸润线输出图表看出, 大坝浸润线随库水位升高, 浸润面相继上升, 库水位下降时, 浸润面随着下降, 浸润线峰值出现时间滞后于库水位峰值出现时间, 说明大坝浸润线和库水位的相关性良好, 坝体稳定。 (附图略)
2.5 坝基渗压和库水位相关性良好, 坝体渗漏正常
坝基渗压数据结果表明, 坝基渗压和水位变化相关关系良好, 由于土石坝大坝坝体独特的物理特性, 测压管水位滞后于库水位一段时间, 在水位保持稳定一段时间后, 测得渗压峰值, 渗压峰值往往滞后于水位峰值, 说明渗压曲线正常。坝体渗漏量变化随库水位增大或减小相应增大或减小, 说明渗漏量变化与库水位变化相关关系良好。渗漏观测存在问题:渗漏量只能测得大致数据, 而不能看出具体渗漏位置和各位置的具体值, 无法分辨出是绕坝渗流, 还是坝基渗流, 以及是否有管涌的存在。
3 结束语
水库水文水工资料整编大致可归纳为以上这些, 在整个数据采集到处理过程中, 责任心是第一位的, 要求全体参与人员尽职尽责, 提高职业道德, 以认真严谨的科学态度和工作热情, 写好水文史, 为水利事业建设写下正确的一页。
参考文献
[1]SL21-90.降水量观测规范[S].中华人民共和国水利水电行业标准.
[2]中华人民共和国水利部发布.SL551-2012.土石坝安全监测技术规范[S].中华人民共和国水利行业标准.
关键词:水工建筑渗漏加固
水工建筑物渗漏现象是建筑工程中常常遇到的难题,其原因复杂。近年来我国城市建设日益发展,房屋建筑的渗漏问题及其产生的危害性也越来越多的引起人们的关注。尤其是已交付使用的建筑物如果出现渗漏现象,不但影响工作和生活环境,而且还影响建筑物的使用寿命,因此,防治建筑渗漏是建筑企业必须解决的重点难题。
一.渗漏成因分析
渗漏现象出现后,首先我们要进行渗漏成因分析,实际上就是分析混凝土结构中存在的贯通缺损的成因,包括变形缝和裂缝的渗漏成因分析。
1、变形缝渗漏成因分析
变形缝是身伸缩缝、沉降缝和抗震缝的总称。水工混凝土建筑物的特点,要求其变形缝必须具有以下性能:能够满足建筑物各部分之间的变形、变位的要求,消除相互间力的传递;变形缝止水结构水密性能优良,在设计水头压力的作用下,不发生渗漏;止水材料耐久性优良。变形缝止水结构失效有设计、施工和材料等三方面的原因。
(1)设计方面的原因
变形缝尺寸设计不合理,密封止水材料的长期允许伸缩率不能满足变形缝变形要求等。
(2)施工原因
止水带位置偏离、止水带周围砼有蜂窝孔洞、止水带焊接不严密、密封材料嵌填质量差和砼面脱离等。
(3)止水材料方面的原因
止水材料年久老化腐烂,或失去原来弹塑性而开裂或被挤出等。
2、渗漏裂缝成因分析
砼是多相复合脆性材料,当砼拉应力大于其抗拉强度,或砼拉伸变形大于其极限拉伸变形时,砼就会产生裂缝。按照深度的不同,可以分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝;按产生原因分,裂缝可以分成温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、超载裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等。分析推断渗漏裂缝成因可以从结构设计、砼材料性能、施工、运行管理及环境條件、外载作用等方面着手进行。
二.加固对策分析
1、高压喷射灌浆技术
在堤坝防渗工程中,高压喷射灌浆技术与常规砼防渗墙相比,可不同程度地降低工程造价,具有开挖量小,施工方便,占地少,对临近建筑物影响小等特点。此项技术很大程度地提高了江、河、湖、库、渠的堤坝防渗抗灾能力,减轻防洪压力,对保障人民生命财产安全以及社会经济发展将起到积极的作用,其社会效益是十分明显的。
1.1钻孔:泥浆固壁回转(或冲击)钻进。造孔过程中做好充填堵漏,使孔内泥浆保持正常循环,返出孔外,直至终孔;跟管钻进。边钻进边跟入套管,直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直,偏斜率宜≤1%;下入喷射杆:泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内,直至孔底。
1.2高压喷射灌浆施工工艺
施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同,提升速度也有差异。对各类地层而言,若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大,唯有提升速度变化较大,是影响高喷质量的主要因素。一般情况下,确定提升速度应注意下列几个问题:因地层而异,在砂层中提升速度可稍快,砂卵(砾)石层中应放慢些,含有大粒径(40cm以上)块石或块石比较集中的地层应更慢;因分序而异。先序孔提升速度可稍慢,后序孔相对来讲可稍快;高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。
1.2.1墙体位置的确定
根据设计要求平整好场地,要求场地内地下无障碍物,对某些作业地基软,不平整,有可能引起整机翻倒引起的事故的地段,一定要采取防范措施,在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。
1.2.2喷墙管理
应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度,送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和不允许发生断浆现象,保证墙体均匀,无夹心层,若发生管道堵塞或因故短暂停机,应迅速抢修。
2、一般灌浆治漏加固技术
2.1灌浆治漏加固技术简介
2.1.1坝体、坝基帷幕灌浆;主要充填漏洞和缝隙,防渗裁漏,通过灌浆加固,形成防渗体。此方法适用于浆砌石重力坝。
2.1.2坝上游面固结灌浆;堵塞漏洞和缝隙,加固补强坝体和提高防渗性能,以进一步提高坝体的承载能力和完整性。
2.1.3坝下游面追踪固结灌浆;在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注浆管进行灌浆,以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝,加固坝体,增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺,非常适合拱坝和支墩坝工程,对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。采用这种方法时最好是坝前无水。
2.1.4坝面重新剔勾缝;剔缝后,用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝,提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
2.2灌浆治漏加固技术布孔和造孔应遵循的原则
2.2.1帷幕灌浆布孔,在漏水坝段沿坝顶中心线,以孔距3m、孔径50mm~75mm为宜,或根据试验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1m-2m,如接触带或基岩漏水,钻孔可钻至不透水基岩以T1m-2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地带上下分段造孔、分段海浆,同时在浆体凝固5 7天后,再继续向下钻孔,以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体与基岩接触部位和坝基灌浆,也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏,但造孔前应先清基,在坝脚浇筑0.3m一0.5m厚混凝土,待凝固后再打孔。垂直或倾角小于5。的帷幕灌浆孔,其孔向的偏差值不得大于规定值。
2.2.2坝上游固结灌浆布孔;在漏水部位呈“梅花”型,钻孔间距和排距lm
3m为宜,根据漏水情况确定,钻孔位置选在砌石“了”缝中;在裂缝部位,可沿裂缝每lm布设一孔。孔径为42ram,孔深0.7m
1.5m,根据坝体实际情况确定。
2.2.3坝下游面追踪固结淄浆布孔;在裂缝部位沿缝隙每lm布一孔;在其它渗水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m
3m为宜,布孔位置在?“T”缝中,也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游面。
3截渗墙技术
由于我们是在学校学到专业课时才进行这次实习的,因此这次实习是比以往任何一次实习都更具有针对性和实践意义。在学完专业基础课后,才开始实习的,通过这次实习,使我更充分地理解了专业知识学习,进而在今后的工作和学习中更好地掌握和运用专业技能。
通过这次实习,使我更深刻地了解水利水电工程专业知识。大学三年在学完专业基础课和专业课后,逐步具有了较扎实的专业知识,但在校期间所学的内容都是理论知识,除上课程认知识习和假期专业实习外,在实践中学习和运用已学理论知识还远不够。通过这次实习,我对以前学习和实习中存在的问题和不足有了正确的认识。
最后,通过这次实习,使得我更全面地明白了今后的努力方向。其实,在这么短暂的实习中真的很难学到更多的知识和技能。但是,在这几天的施工实习中我从更全面的角度认清了今后所从事水利工程工作所需努力的方向。正如老师所说:“毕业后从事土木工程工作,需要的是谦虚和学习”。
此次实习我也认识到了自己的不足:
一、专业知识掌握的不够全面。尽管在学校认真学习了专业知识,但是当前所掌握的知识面不够广,尚不能轻松胜任水利工程工作,因此,尽管在不久的将来走上工作岗位,但我应该将所从事的工作看作是新的学习的开始,只是在实践中学习,才会掌握更多专业知识和技能。
二、专业实践阅历远不够丰富。由于专业实习时间较少,因此很难将所学知识运用与实践中去,通过实践所获取的阅历更是很短缺。所以,今后我们在工作岗位上,一定要抓住机会,多向从事水利工程的前辈学习,同时要转换和态度,改变以往过于依赖老师的被动吸收学习方式,应主动积极向他人学习和请教,同时加强自学能力和驾驭解决难题的本领。
1.水利枢纽与水工建筑物的基本概念
为满足防洪要求,获得灌溉、发电、供水等方面的效益,需要在河流的适宜地段修建不同类型的建筑物,用来控制和分配水流,这些建筑物统称为水工建筑物,而不同类型的水工建筑物组成的综合体称为水利枢纽。
第二章 水工建筑物设计综述
1.水工建筑物的分类和水工建筑物的分级
水工建筑物按承担任务分: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)
将水利水电工程根据其工程规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。水利水电工程的永久性水工建筑物和临时性水工建筑物,根据其所属工程等别及在工程中的作用和重要性划分为五级和三级。2.水利工程的特点
(1)工作条件复杂(2)受自然条件制约,施工难度大(3)效益大,对环境影响也大(4)失事后果严重(5)个别性强
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:○1数学模型:物理模型(模型试验)○2经验类比○3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 抗震设计内容:抗震计算和工程抗震措施 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、可靠度指标
可靠度:结构在给定的条件下,在基准期内完成预定功能的概率,或称可靠概率。可靠度指标:见书P21 9.在水工设计中,对不同级别的建筑物有不同要求:
○1设计基准期○2抗击灾害能力○3安全性○4运行可靠性○5建筑材料 10.水工建筑物抗震设计的基本要求
能抗御设计烈度的地震,如有轻微损坏,经一般处理仍可正常使用。11.地震作用效果
地震作用是典型的动态作用,在地基随机性运动的影响下,可能使岩基断层活化发生错动、砂土地层液化、库水对坝体产生动水压力、建筑物振动开裂或倾倒、填土对挡土建筑物产生动土压力、水库库岸崩塌、土石坝坝坡滑动或沉降裂缝等反应,及地震作用效果
第三章 岩基上的重力坝
1.重力坝的工作原理与特点
○1依靠坝体自重,满足稳定和强度要求。(重力坝在水压力及其他荷载作用下,主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消水压力所引起的拉应力,以满足强度要求)
○2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独立工作的坝段。○3坝内设排水管:在靠近坝体上游面
○4坝基设防渗帷幕及排水孔:靠近坝踵的地基内设防渗帷幕,帷幕后设排水孔 缺点:
(1)坝体剖面尺寸大,材料用量多(2)坝体应力低,材料强度得不到充分发挥(3)坝体与地基接触面积大,相应坝底扬压力大,对稳定不利(4)坝体体积大,由于施工期混凝土的水化热和硬化收缩,将产生不利的温度应力和收缩应力,因此在浇注混凝土时,需要有较严格的温度控制措施 优点:
(1)结构作用明确,设计方法简便,安全可靠(2)对地形、地质条件适应性强(3)枢纽泄洪问题易解决(4)便于施工导流(5)施工方便 2.重力坝的荷载及其组合
荷载:自重、静水压力 扬压力 动水压力、波浪压力、泥沙压力、土压力、冰压力、温度作用、地震作用等。扬压力:包括上浮力及渗流压力。上浮力是坝体下游水深产生的浮托力;渗流压力是在上、下游水位差作用下,水流通过基岩节理、裂隙而产生的向上的静水压力。
动水压力:当水流流经曲面,由于流向改变,在该处产生动水压力。
波浪作用使重力坝承受波浪压力,而波浪压力与波浪要素和坝前水深等有关系。
冰压力分静冰压力和动冰压力。当温度升高时,冰层膨胀,对建筑物产生的压力称为静冰压力。结构由于温度变化而产生的压力、变形、位移等称为温度作用效应。荷载按性质分:基本荷载和特殊荷载
荷载组合可分为基本荷载组合与特殊荷载组合。基本荷载组合属设计或正常情况,由同时出现的基本荷载组成。特殊荷载组合属于校核情况或非常情况,由同时出现的基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。3.重力坝抗滑稳定分析的内容 沿坝基面的抗滑稳定分析:
采用抗强度公式:将坝体与基岩看成是一个接触面,而不是胶结面。采用抗剪断公式:认为坝体混凝土与岩基接触良好。深层抗滑稳定分析:
单斜面深层抗滑稳定计算:地基内只有一个软弱面,计算中将软弱面以上的坝体和地基视作刚体。
双斜面深层抗滑稳定计算:在作深层抗滑稳定分析时,应验算几个可能的滑动通道,从中找出最不利的滑动面组合,进而计算其抗滑稳定安全系数 常用的计算方法: 4.抗滑稳定分析方法
刚体极限平衡法(常用)、采用有限元法和地质力学模型试验加以复核 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 6.提高抗滑稳定性的工程措施
(1)利用水重:当坝底基面与基岩间的抗剪强度参数较小时,常将坝的上游面略向上游倾斜。
(2)采用有利的开挖轮廓线:最好利用岩面的自然坡度使坝基面倾向上游;有意将坝踵高程降低,使坝基面倾向上游。
(3)设置齿墙:当基岩内有倾向下游的软弱面时,可在坝踵部位设置齿墙,切断较浅的软弱面。
(4)抽水措施:当下游水位较高,坝体承受浮托力较大时,可考虑在坝基面设排水系统,定时抽水以减小坝底浮托力。
(5)加固地基:帷幕灌浆、固结灌浆以及软弱夹层的处理。
(6)横缝灌浆:将部分坝段或整个坝体的横缝进行局部或全部灌浆,以增强坝的整体性和稳定性。(7)预加应力措施:在靠近坝体上游面,采用深孔锚固高强度钢索,并施加预应力。7.重力坝应力分析的材料力学法的基本假定
○1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,并认为各坝段独立工作,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。
8.重力坝的上游坝面坡度为什么不能太大? 剪应力τu=(pu-δyu)n
9.重力坝应力控制标准(强度指标)
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 10.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(4)分期施工(5)温度变化及施工过程 11.纵缝对坝体应力的影响。
(1)上游面铅直时,纵缝对应力分布没有影响(2)上游面为正坡时,坝踵合成铅直正应力减小,甚至产生拉应力(3)上游为倒坡时,坝踵铅直压力增大,对坝体强度有利 12.重力坝的温度裂缝的类型及防止措施
施工期的温度应力包括:地基约束引起的应力和内外温差引起的应力。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)加强对混凝土表面养护和保护 13.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:
首先进行荷载计算及荷载组合,然后选择合适的方法进行应力计算最后检验大坝各部位的应力是否满足强度要求 分析方法:理论计算(材料力学法、悬臂梁与水平梁的分载法、有限元计算)、模型试验 14.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。实用剖面:(1)上游坝面铅直,适合用于混凝土与岩基接触面的f、c值较大或坝体内有泄水洞或引水管道、进口控制设备的情况(2)上游坝面上部垂直,下部倾斜,既便于布置进口设备,又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定(3)上游坝面略向上游倾斜,适用于混凝土与基岩接触面间的f、c值较低的情况 15.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.泄水重力坝设计中有关高速水流的几个问题
(1)空化与空蚀:水流在曲面上进行,由于离心作用,或水流受不平整表面的影响,在贴近边界处可能产生负压,当水体中的压强减小至饱和蒸汽压强时,便产生空化。当空化水流运动到压力较高处,由于气泡的溃灭,伴随有声响和巨大的冲击作用。当这种作用力超过结构表面材料颗粒的内聚力时,便产生剥离状的破坏,这种破坏现象称为空蚀
(2)掺气:由溢流坝下泄的水流,当流速超过7-8m/s时,空气从自由表面进入水体,产生掺气。
(3)水流脉动:泄水建筑物中的水流属于高度紊动的水流,其基本特征是流速和压力随时间不断变化。水流对泄水建筑物主要是动水压力。
(4)冲击波:在高速水流边界变化处,如断面扩大、收缩、转弯处,将产生冲击波。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 顶部曲线段:关键部位:克-奥曲线、WES曲线。
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。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。
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? 常用消能工型式:挑流消能、底流消能、面流消能、消力戽消能
(1)挑流消能:利用泄水建筑物出口处的挑流鼻坎,将下泄急流抛向空中,然后落入离建筑物较远的河床与下游水相衔接的消能方式。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,对坝体应力和防渗都不利,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:
○1具有足够的强度,以承受坝体的压力。
○2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。○3具有足够的抗渗性,以满足渗透稳定,控制渗流量。
○4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?
○1防渗 ○2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。帷幕位置:帷幕中心线离上游面距离约0.1倍底宽 帷幕灌浆范围:河床至两岸,帷幕应连续
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?
断层破碎带强度低,压缩变形大,易于使坝基产生不均匀沉降,引起不利的应力分布,导致坝体开裂;软弱夹层的厚度较薄,遇水易软化或泥化,使抗剪强度降低,不利于坝体的抗滑稳定,特别是连续、倾角小于30度的软弱夹层,更为不利。断层破碎带:
○1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 ○2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:
○1混凝土置换、混凝土深齿墙、混凝土塞——提高抗剪能力
○2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。
横缝垂直于坝轴线,将坝体分成若干独立的坝段,横缝的划分主要取决于地基特征、河谷地形、温度变化、结构布置和浇注能力等。起作用是:减小温度应力,适应地基不均匀变形和施工要求 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.纵缝
为了适应混凝土的浇注能力和减小施工期的温度应力,常在平行坝轴线方向设纵缝,将一个坝段分成几个坝块,待其温度接近稳定后再进行接缝灌浆。
纵缝按其布置型式可分为:铅直纵缝、斜缝、错缝。30.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 31.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:无坍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 32.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。33.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。34.支墩坝
支墩坝是由一系列支墩和挡水面板组成,支墩沿坝轴线排列,前面设挡面板。支墩按照结构分:大头坝、连拱坝、平板坝。
35.当今世界的碾压混凝土重力坝日本宫濑坝。
第四章 拱坝
1.拱坝的工作特点
(1)稳定特点:主要依靠两岸拱端的反力作用。
(2)结构特点:拱坝属于高次超静定结构,超载能力强,安全度高,当外荷载增大或坝的某一部位发生局部开裂时,坝体的拱和梁作用将会自行调整。
(3)荷载特点:拱坝坝身不设永久伸缩缝,温度变化和基岩变形对坝体应力的影响比较显著。2.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○1一部分通过拱作用——两岸岩体,○2一部分通过梁作用——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。3.拱坝坝址对地形地质的要求有哪些?
地形要求:左右两岸对称,岸坡平顺无突变,在平面上是向下游收缩的狭窄河谷段。(理想的)地质要求:两岸的基岩必须能承受由拱端传来的推力,要在任何情况下保持稳定。
河谷的形状特征用坝顶高程处的河谷宽度L与最大坝高H的比值,即宽高比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。
拱坝的厚薄程度常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值,即厚高比T/H来区分。4.拱坝类型
(1)按建筑材料和施工方法分:常规混凝土拱坝、碾压混凝土拱坝、砌石拱坝(2)按拱圈线形分类:单心圆、双心圆、三心圆、抛物线、对数螺旋线、椭圆拱坝等(3)按坝面曲率分:只有水平向曲率,单曲拱坝;水平竖直都有,双曲拱坝 5.拱坝中心角对坝体应力影响
对于一定宽度的河谷,拱中心角越大,拱圈厚度越小,材料强度越能充分得到利用,因而适当加大中心角是有利的。然而加大中心角会使拱圈的弧长增加,在一定程度上抵消了减薄拱圈厚度所节省的工程量,使拱圈体积最小的中心角133.57度。
由于拱坝的最大应力常在坝高1/3~1/2处,所以有的工程在坝的中下部采用较大的中心角,由此而向上向下中心角都减小。
6.拱圈中心角对坝肩稳定有何影响?
中心角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 7.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。8.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。
9.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 ○1其压力线接近拱轴线,使截面压应力分布趋于均匀;
○2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 10.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 11.温度荷载对拱坝的影响
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,温降对坝体应力不利;温升使拱端推力加大,对坝肩稳定不利。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 12.应力分析方法、应力指标
(1)纯拱法:假定坝体由若干层独立的水平拱圈叠合而成,每层拱圈可作为弹性固端拱进行计算。由于纯拱法没有反应拱圈之间的相互作用,假定荷载全部由水平拱承担,不符合拱坝的实际受力状况,因而求出的应力一般偏大。(2)拱梁分载法: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,坝体承受的荷载一部分由拱系承担,一部分由梁系承担,拱和梁的荷载分配由拱系和梁系在各交点处变位一致的条件来确定。(3)有限元法:将拱坝视为空间壳体或三维连续体,根据坝体体形,选择不同的单元模型。(4)壳体理论计算方法(5)结构模型试验
(6)拱冠梁法:是按中央悬臂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。是一种简化了的拱梁分载法
应力指标:容许压应力、容许拉应力
13.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?
拱坝失稳形式:坝肩岩体(拱座)失稳;沿建基面及附近软弱面的上滑失稳,最常见的失稳方式是坝肩岩体在拱端推力作用下发生的滑动失稳。
稳定分析方法计算分析法:刚体极限平衡法○2有限元法:地质力学模型试验 刚体极限平衡法基本假定:
○1.将滑移体视为刚体,不考虑期间的相对位移○2.只考虑滑移体上力的平衡,不考虑力矩平衡○3.忽略拱坝的内力重分布作用○4.达极限平衡状态时,滑裂面上的剪力达极限 14.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(2)底流消能(深式泄水孔)(3)挑流消能 15.拱坝的横缝为永久缝吗?如何处理?
在一定条件下,可将横缝的一部分保持为永久性的明缝。16.垫座、重力墩与周边缝
对于地形不规则的河谷或局部有深槽时,可在基岩与坝体之间设置垫座,在垫座与坝体间形成周边缝。周边缝一般可做成二次曲线或卵形曲线,使垫座以上坝体尽量对称。重力墩是拱坝坝端的人工支座。17.在拱坝建基面原则
在拱坝建设中,确定建基面时多以岩体风化标准为依据,一般是:高坝应开挖至新鲜或微风化的基岩;中坝应尽量开挖至微风化或弱风化中下部的岩体。
18.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)
第五章 土石坝
1、土石坝
指由土石料等当地散粒体材料填筑而成的坝。
特点:(1)就地取材,节省三材;(2)适应各种地形、地质和气候条件;(3)适应机械化施工;(4)各种理论、试验、技术的发展对土石坝的建设和推广有促进作用。
2、土石坝设计基本要求
(1)具有足够的断面以保持坝的稳定;(2)设置良好的防渗和排水设施以控制渗流;(3)因地制宜选择坝体筑坝
材料和坝体的结构形式;(4)坝基足够稳定;(5)有足够的泄洪能力和安全超高;(6)采用适当的构造措施,使坝运用可靠耐久。
3、土石坝类型
按施工方法:碾压式土石坝、填填式土石坝、水中填土坝、定向爆破土石坝
碾压式土石坝按材料种类和在坝身内的配置:均质坝、土质防渗体分区坝(又分:心墙坝、斜心墙坝、斜墙坝)、非土质防渗体坝。
4、坝坡坡率的选择遵循规律
(1)上游坝坡应比下游坡为缓(2)斜墙坝的上游坝坡一般较心墙坝为缓。而厚心墙坝的下游坝坡,一般较斜墙坝为缓(3)粘性土料做成的坝坡,常沿高度分成数段,每段10~30m砂石和堆石的稳定坝坡为一平面,可采用均一坡率。(4)由粉土、砂、轻壤土修建的均质坝,适当放缓下游坝坡。(5)当坝基或坝体土料沿坝轴线分布不一致时,应分段采用不同坡率。
5、渗流分析的内容
(1)确定坝体内侵润线及其下游逸出点位置,绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图;(2)确定渗流的主要参数——渗流流速与比降(3)确定渗流量。
6、渗流分析的方法
(1)水力学方法(2)流网法:流网法是一种图解法。根据等势线和流线互相正交,每一个网格的长宽比保持为常数的特性绘制流网(3)有限元法
7、土石坝渗流变形
(1)管涌:指在渗流作用下,土中的细颗粒由骨架孔隙通道中被带走而流失的现象。
(2)流土:指在向上渗流作用下,表层局部土体被顶起或是粗细颗粒群发生浮动而流失的现象。
(3)接触冲刷:指渗流沿着渗透系数不同的两种土层接触面上或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。
(4)接触流土:指在渗流系数相差悬殊的两种土层交界面上,由于渗流垂直于层面流动,将渗流系数较大土层中的细颗粒带入渗流系数较大土层中的现象。
注意:前两种主要出现在单一土层中,后两种多出现在多种土层中。粘性土的渗流变形主要是流土。
8、土石坝稳定分析
理论:摩尔-库伦理论:认为最大剪应力是导致材料破坏的控制因素,破坏面上的抗剪强度和极限剪应力是法向应力的函数。
计算土的抗剪强度的两种方法:总应力法、有效应力法。有效应力等于总应力与孔隙压力之差。
9、计算工况:施工期(包括竣工时)、稳定渗流期、水库水位降落期、地震作用时。
10、稳定分析方法
(1)简单条分法——瑞典圆弧法:该法不满足每一土条力的平衡条件,使计算出的安全系数偏低。(2)简化的毕肖普法:毕肖普法的局限性是只适用于圆弧滑动面的情况。
(3)滑楔法:滑楔法只满足力的平衡条件,不满足力矩平衡条件,计算结果准确性不足。β选择不当易出误差。(4)满足所有力和力矩平衡的方法。
11、固结与沉降
固结:土石坝和地基在施工和蓄水过程中,在荷载作用下土体不断得到压密,孔隙变小,孔隙水在压力作用下产生不稳定渗流。
12、非线性弹性E-B模型
邓肯-张提出一种双曲线型非线性弹性模型,以土的切线模量E和体积模量B作为计算参数。邓肯-张模型共有8个参数,这些参数通过三轴排水压缩试验测定;采用总应力分析时,通过三轴不排水压缩试验测定。模型以E、B为参量表示应力-应变关系,故称为E-B模型。
邓肯-张模型于此的一些土坝的变形与实测结果比较接近。但该模型不能描述土的塑性变形特性,不能反映土体接近破坏时、破坏发生时和破坏后的特性,不能考虑中间主应力的影响,也不考虑土的剪胀性
13、拱效应
由于心墙和坝壳土料变形性质的不同,在坝体内产生“拱”效应,使心墙部位显著卸载,而在过渡区内形成应力集中。拱效应可使心墙中的竖向应力较γs·h(γs为填土容重,h为填土深度)减小很多。
14、水力劈裂
坝的下游坡出现集中漏水,但漏水不是在水库满蓄后立即发生,而是延迟几个小时 几天后突然发生。说明,在一定条件下,水库水压力可使已存在的闭合裂缝张开或是产生新的裂缝,故称为水力劈裂。可能发生水力劈裂的情况:总应力小于或等于水压力,土料的变形和透水性不均一。
15、填筑标准
填筑标准设计控制指标:压实度、最优含水率(指在一定的压实功能条件下达到最佳压实效果时 含水率)。粘性土的填筑标准以压实度和最优含水率作为设计控制标准,无粘性土压实标准按相对密度确定。
16、坝壳料
主要用来保持坝体稳定,应具有比较高的强度。
17、防渗体
(1)土质防渗体:防渗体:指该部位土体比坝壳其他部位更不透水,它的作用是控制坝体内侵润线的位置,并保持渗流稳定。
(2)沥青混凝土防渗体:有较好的塑像和柔性,防渗和适应变形能力好,产生裂缝时,有一定自行愈合的功能,且受气候影响小。
18、坝顶与护坡
(1)坝顶:坝顶护面采用密实的砂砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料以适应坝的变形,并对防渗体起保护作用,防止干裂和雨水冲蚀。坝顶选用耐冲材料,坝顶上游侧宜设防浪墙。
(2)护坡:上游护坡的常用型式为:干砌石、浆砌石、堆石或水泥土。下游护坡采用干砌石、碎石、砾石或草皮护坡。还应设坝面排水系统来避免雨水漫流冲刷坝坡坡面。严寒地区还应设防冻垫层。
19、坝体排水
排水作用:控制和引导渗流,降低侵润线,加速孔隙水压力消散,以增强坝的稳定,并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。棱体排水 贴坡排水 坝内排水 20、反滤层及过渡层
反滤层:滤土排水,保护渗流出口,防止坝体和坝基发生管涌、流土等渗流变形破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。过滤层主要对其两侧土料的变形起协调作用,反滤层可起过渡作用,而过渡层却不一定满足反滤层的要求。设计要求:(1)有足够小的孔隙防止被保护土层发生管涌等有害渗流变形
(2)有足够大孔隙保证透水性大于被保护层来顺畅排出渗透水流。
21、土石坝裂缝类型和成因
(1)纵向裂缝:走向大体与坝轴线平行,多数发生在坝顶和坝坡中部。易形成:土质斜墙坝坝 材料如压实不足,沉降变形大,上部和下部沉降不均,都可使斜墙断裂,形成纵向裂缝;高压缩性地基上也易形成坝坡面和坝内部的纵向裂缝
(2)横向裂缝:走向与坝轴线近乎垂直,多发生在两岸坝肩附近。岸坡较陡峻或岸坡地形突变时,都易发生(3)内部裂缝:主要有坝基和坝体不均匀沉降引起。
22、岩基处理
防渗处理方法:接触面做好表面处理,采用水泥或化学材料灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙,或加宽心墙、加设防渗铺盖等措施,以增长渗径,或将断层与坝的防渗体分隔开,防止接触冲刷。岩基稳定性较强时需做帷幕灌浆。
23、砂砾石坝基处理
在砂砾石地基上建坝的主要问题是进行渗流控制,解决的主要方法是做好防渗和排水。
(1)粘性土截水槽:当坝基砂砾石层不太厚时采用。(2)混凝土防渗墙:深厚砂砾石地基采用(3)灌浆帷幕:砂砾石坝基的灌浆采用水泥、粘土和膨润土等粒状材料(4)防渗铺盖:作用:延长渗径,从而使坝基渗漏损失和渗流比降减小至容许范围内。(5)下游排水减压设施
24、裂缝的防治措施
(1)改善坝体结构或平面布置(2)采用实用的施工措施和运行方式(3)重视坝基处理(4)适当选择坝石土料
25、连接
(1)坝体与坝基及岸坡的连接(2)坝体与混凝土建筑物的连接
26、液化
剪应力循环作用的次数达到 一定数值后,有效应力趋于0,全部应力由土骨架转移到水,土的抗剪强度和抵抗变形的能力几乎完全丧失,而且变形的增长具有突发性质,土转化为液化状态。
27、堆石坝
主要组成:①堆石体(垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区);②钢筋混凝土面板及其与河床和岸坡相连接的趾板构成的防渗系统。
28、土质心墙堆石坝
优点:可利用大型振动碾压实堆石,使坝体达到较高的紧密度,以减小工程量;可利用土质心墙的柔性适应坝体变形,保障防渗体的安全。
29、堆石坝的特点
(1)结构特点:密度大,抗剪强度高,坝坡较陡,抗震性能较好(2)运行维护特点:沉降量最小易于检修、维护(3)施工特点:堆石体可分区,充分利用修建泄水建筑物开挖的石料,降低了工程造价,简化了施工导流和度汛
工程设施,加快施工进度。30、混凝土面板坝的特点
工程量小,施工方便,拦洪度汛简单
第六章 水闸
1、水闸类型,工作特点?
水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物。作用:
1、闭闸:拦洪、挡潮、抬高水位以满足上游引水和通航的需要
2、开闸:泄洪、排涝、冲沙或根据下游用水需要调节流量。按所承担任务:节制闸 进水闸 分洪闸 排水闸 挡潮闸 冲沙闸(排沙闸)按闸室结构型式:开敞式 胸墙式 涵洞式
水闸的组成:上游连接段 闸室 下游连接段 水闸的工作特点:
(1)软土地基的压缩性大,承载能力低,细砂容易液化,抗冲能力差。
(2)水闸泄流时尽管流速不高,但水流仍具有一定剩余能量,而土基的抗冲能力较低,可能引起水闸下游冲刷。(3)土基在渗流作用下,易产生渗流变形,特别是粉、细砂地基,在闸后易出现翻砂冒水现象。
2、闸孔设计
(1)堰型选择:宽顶堰(常用)、低实用堰(2)闸底板高程的选定(3)计算闸孔总净宽(4)确定闸室单孔宽度和闸室总宽度
3、地下轮廓线
在水头作用下,闸基内的渗流将从护坦上的排水孔等渗出,不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线,即是闸基渗流的第一根流线,成为地下轮廓线,其长度即为水闸的防渗长度。
4、地下轮廓线的布置
(1)粘性土地基:主要考虑如何降低作用在底板上的渗流压力,以提高闸室的抗滑稳定。可在闸室上游设置水平防渗,而将排水设施布置在闸底板下游段或消力池地板下。对粘性土地基一般不用板桩。
(2)砂性土地基:在布置时应以防止渗流变形和减小渗漏为主。对砂层很厚的地基,可采用铺盖与悬挂式板桩相结合,而将排水设施布置在消力池下面。当砂层较薄时,采用齿墙或板桩切断砂层,并在消力池下设排水。对于粉砂地基,为了防止液化,大都采用封闭式布置,将闸基四周用板桩封闭起来。
5、渗流计算的基本方法 流网法 改进阻力系数法 直线法
改进阻力系数法基本原理:这是一种以流体力学解为基础的近似方法。对于复杂地下轮廓,可从板桩与底板或铺盖相交处和桩尖画等势线,将整个渗流区域分成几个典型流段。
直线法:假定渗流沿地下轮廓的坡降是均一的,即水头损失按直线变化,当渗流水头H及防渗长度L已定,即可按直线比例求出地下轮廓各点的渗流压力,这种方法称为直线法。
用流网法求得的逸出坡降比按直线法求得的数值大得多;长度相同,形状各异的地下轮廓,逸出坡降的差别很大。说明,直线法比较粗略,但计算简便,对于地下轮廓比较简单的中、小型工程,还是可以采用的。
6、防渗及排水设施
防渗设施:构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙
排水设施:铺设在护坦、浆砌石海漫底部或闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层。
7、闸下出流的特点
(1)闸下易形成波状水跃:由于水闸上下游水位差较小,相应弗劳德数Fr较低,易发生波状水跃
(2)闸下易出现折冲水流:拦河闸的宽度通常只占河床宽度的一部分,水流过闸时先收缩,出闸后再扩散,如果布置或操作运行不当,出闸水流不能均匀扩散,易形成折冲水流。
8、底流消能工设计
底流消能工的作用:通过在闸下产生一定淹没度的水跃消除余能,保护水跃范围内的河床免遭冲刷。
当尾水深度不能满足要求时可采取:(1)降低护坦高程(2)在护坦末端设消力坎(3)既降低护坦高程又建消力坎等措施形成消力池,有时还护坦上设消力墩等辅助消能工
9、海漫
水流流过消力池,虽已消除了大部分多余的能量,但仍有一定剩余的动能,特别是流速分布不均匀,脉动仍较为剧烈。因此,护坦后仍应设置海漫等防冲加固设施,以使水流均匀扩散,并将流速分布逐渐调整到接近天然河道的水流形态。
(2)要求:
1、表面有一定粗糙度,以利进一步消除余能;
2、具有一定的透水性,以便使渗水自由排出,降低扬压力。
3、具有一定柔性,以适应下游河床可能的冲刷变形。
(3)海漫结构:
1、干砌石海漫;
2、浆砌石海漫;
3、混凝土板海漫;
4、钢筋混凝土板海漫;
5、其他型式海漫
10、整体式底板与分离式地板
常用闸室底板有:水平底板、低实用堰底板
整体式底板:横缝设在闸墩中间,闸墩与底板连在一起的。整体式底板闸孔两侧闸墩之间不会出现过大的不均匀沉降,对闸门启闭有利,用的较多。分离式底板:在坚硬、紧密或中等坚硬、紧密的地基上,单孔底板上设双缝,将底板与闸墩分开的。
11、闸门与胸墙
闸门(1)平面闸门(小型工程):设置靠上游侧,以便下游侧布置交通设施;有时为了充分利用水重,来维持闸室稳定,也可移向下游侧。(2)弧形闸门(大型工程):为不使闸墩过长,需靠上游侧布置。胸墙(1)结构型式:
1、板式:跨度小于6m的水闸;
2、梁板式:跨度>6m的水闸。(2)支撑型式:
1、简支式(分离式底板胸墙)
2、固接式(整体式底板胸墙)
12、分缝方式与止水设备
分缝:为防止和减少由于地基不均匀沉降、温度变化和混凝土干缩引起底板断裂和裂缝,对于多孔水闸需沿轴线每隔一定距离设置永久缝。止水:
(1)止水形式:铅直止水 水平止水(2)止水材料:
1、铜片,2、橡皮或塑料,3、牛毛毡;(3)止水间连接方式:
1、柔性连接(铅直交叉),2、刚性连接(水平交叉)。
13、闸室稳定分析
稳定分析方法:分别验算水闸在刚建成、运行、检修以及施工时期等不同工作情况下的稳定,对于孔数较少而未分缝的小型水闸,可取整个闸室作为验算单元,对于孔数较多设有沉降缝的水闸,应取两缝之间的闸室单位进行验算。失稳形式:
1、滑动失稳,2、倾斜失稳,3、地基失稳。
14、地基处理
(1)预压加固(2)换土垫层(3)桩基础(4)沉井基础
15、闸室设计底边设计方法(1)弹性地基梁法(2)倒置梁法
用前者分析闸底板内力时,需要考虑可压缩土层厚度的影响,倒置梁法也是假定地基反力沿闸室纵向呈直线分布,横向为均匀分布,把闸墩当做底板的支座,在地基反力和扬压力底板自重及作用在闸室底板上的水重等荷载作用下安连续梁计算板底内力。
16、闸墩应力计算内容、方法
17、闸室的构成
底板、闸墩、闸门、胸墙、交通桥工作检修桥、止水设备
第七章 岸边溢洪道
1、正槽溢洪道
岸边溢洪道按其结构形式可分正槽溢洪道、侧槽溢洪道、井式溢洪道、虹吸式溢洪道。组成:引水渠、控制段、泄槽、出口消能段、尾水渠等。
(1)引水渠:将库水平顺地引向溢流堰。引水渠中的水流应平顺、均匀,流速3~5m/s。(2)控制段:包括溢流堰及其两侧的连接建筑。溢流堰分类:
2、低实用堰
优点:流量系数比宽顶堰大,在相同泄流量条件下,需要的溢流前缘较短,工程量相对较小,但施工复杂。
3、泄槽的设计
泄槽一般位于挖方地段,设计时要根据地形、地质、水流条件及经济因素合理确定形式和尺寸,由于泄槽内的水流处于急流状态,高速水流带来一些特殊问题:冲击波、水流掺气、空蚀、压力脉动等。
4、抗空蚀措施
掺气减蚀、优化体形、控制溢流表面的不平整度、采用抗空蚀材料。
掺气减蚀的机理:
1、水流掺气可以使过水边界上的局部负压消除或减轻,有助于制止空蚀的发生;
2、空穴内含有一定量空气成为含气型空穴,溃灭时破坏力减弱;
3、过水边界附近水流掺气,气泡对空穴溃灭时的破坏力起一定的缓冲气垫作用。
5、泄槽的衬砌泄基本形式
岩基上泄槽的衬砌 土基上泄槽的衬砌
6、侧槽溢洪道
侧槽溢洪道一般由溢流堰、侧槽、泄水道和出口消能段组成。
优点:
1、可减少开挖方量;
2、能在开挖方量增加不多的情况下,适当加大溢流堰长度,从而提高堰顶高程,增加兴利库容;
3、使堰顶水头减小,减少淹没损失,非溢流坝的高度可适当降低。侧槽溢洪道多采用实用堰,侧槽溢洪道与正槽溢洪道的主要区别在于侧槽部分。
侧槽设计:
1、泄流量沿侧槽均匀增加
2、槽底应有一定坡度
3、侧槽中的水流成缓流状态
4、侧槽中的水面高程要保证溢流堰为自由出流
第八章 水工隧洞
1、水工隧洞类型:
分类:泄洪隧洞、引水发电和尾水隧洞、灌溉和供水隧洞、放空和排沙隧洞、施工导流隧洞。
按隧洞内水流流态:有压隧洞、无压隧洞。从水库引水发电的隧洞一般有压,灌溉渠道内一般无压。其余各类可有压也可无压。
2、水工隧洞工作特点
(1)水力特点:大多数为深式进口,泄水隧洞承受的水头较高,流速较大。设计不当就可能引起空化水流导致空蚀,能量集中会造成下游冲刷。
(2)结构特点:常设置临时支护和永久性衬砌,以承受围岩压力。应做好勘探工作,是隧洞尽量避开不利的地质、水文地质地段。
(3)施工特点:隧洞一般是断面小,洞线长,从开挖、衬砌到灌浆工序多,干扰大,施工条件差,工期较长。
3、水工隧洞组成
(1)进口段(2)洞身段(3)出口段
4、洞线选择
(1)隧洞的线路应尽量避开不利的地质构造、围岩可能不稳定及地下水位高、渗水量丰富的地段,以减少作用于衬砌上的围岩压力和外水压力。
(2)洞线在平面上力求短直,且有良好的水流条件。(3)隧洞应有一定的埋藏深度。
(4)隧洞的纵坡,应综合确定。无压隧洞纵坡>临界坡度,有压隧洞纵坡取决于进出口高程,要求全线洞顶在最不利的条件下保持>=2m的压力水头。(5)长隧洞应注意地形、地质条件。
5、闸门在隧洞中的布置
泄水隧洞中设置两道闸门:一道是工作闸门,用来调节流量和封闭孔口,能在动水中启闭;一道是检修闸门,设置在进口,用来挡水,以便检修工作闸门或隧洞。
6、多用途隧洞的布置
(1)导流隧洞与泄洪洞合一布置
常布置成龙抬头的型式。龙抬头式的泄洪洞多为无压隧洞,龙抬头泄洪洞一般水头高,流速大,反弧及其下游易遭空蚀破坏,应做好体形设计,并选用适当的掺气减蚀措施。(2)泄洪洞与发电洞合一布置
两种布置型式:
1、主洞泄洪(直洞泄洪)、支洞发电(岔洞发电)
2、主洞发电、支洞泄洪。会出现的问题是:岔尖附近发生空蚀。
(3)其他任务隧洞的合一布置
发电与灌溉隧洞合一布置 泄洪与排沙隧洞合一布置。
7、进水口的型式
深式泄水隧洞的进水口按后接洞的水流流态分为:有压隧洞进水口、无压隧洞进水口。按进水口布置及结构型式:竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式。
8、进口段的组成部分与设计要求
进口段包括:进水喇叭口、闸门室、通气孔、拦污栅、平压管、渐变段。
9、水工隧洞洞身断面型式
(1)无压隧洞断面型式:多用圆拱直墙形(城门洞形)断面。如围岩条件较差,还可采用马蹄形断面。当围岩条件差,又有较大的外水压力时,也可采用圆形断面。
(2)有压隧洞断面型式:一般采用圆形断面,原因是圆形断面的水流条件和受力条件都较为有利。条件好时也可采用无压隧洞的型式。
10、洞身衬砌方式与分缝
(1)功用:
1、限制围岩变形,保证围岩稳定;
2、承受围岩压力、内水压力等荷载;
3、防止渗漏;
4、保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用;
5、减小表面糙率。
(2)衬砌类型:
1、平整衬砌(护面或抹平衬砌)适用:围岩条件较好,能自行稳定,且水头、流速较低的情况。可采用混凝土、浆砌石或喷混凝土。
2、单层衬砌:适用于中等地质条件、断面较大、水头及流速较高的情况。
3、组合式衬砌。
(3)衬砌分缝:为防止混凝土干缩和温度应力而产生裂缝,在相邻分段间设有环向伸缩缝。无压隧洞的伸缩缝,做成平缝或设键槽,不设止水。有压隧洞和有防渗要求的无压隧洞,需在缝中设止水。纵向施工缝应设在拉、剪应力较小的部位。对于圆形隧洞,常设在与中心铅直线夹角45°处;对于城门洞形隧洞,为便于施工可设在顶拱、边墙、底板交界附近。(4)灌浆
隧洞灌浆分为:回填灌浆、固结灌浆。回填灌浆是为了充填衬砌与围岩之间的空隙,使之结合紧密,共同受力,以发挥围岩的弹性抗力作用,并减少渗漏。范围:在顶拱中心角90°~120°以内,孔距和排距2~6m。
固结灌浆目的:加固围岩,提高围岩的整体性,减小围岩压力,保证围岩的弹性抗力,减小渗漏。固结灌浆均匀分布于隧洞断面周围。
(5)排水:设置排水可降低作用在衬砌上的外水压力。
11、消能设施、消能方式
(1)挑流消能(2)底流消能(3)洞中突扩消能(4)洞内旋流消能
12、脉动压力、空化与空蚀
(1)脉动压力:高流速的泄水道中,由于水流内部的紊动特性,水流对衬砌表面作用有脉动压力。脉动压力可加大过流面上的瞬时作用力,其负峰值会降低瞬时压强,促使水流发生空化,还会引起建筑物振动。
(2)空化与空蚀:空化:在自然条件下,水体中含有许多很小的气核,当过坝水流中某点压强降至饱和蒸汽压强时,气核迅速膨胀为小空泡,这种现象为空化。当低压区的空化水流流经下游高压区时,空泡遭受压缩而溃灭,产生很高的局部冲击力。
空蚀:若空泡溃灭发生在靠近水坝面,局部冲击大于材料的内聚力时,可使坝面遭到破坏,这种现象称空蚀。
12、减蚀措施
(1)做好体形设计(2)控制过流边界的不平整度(3)人工掺气、通气(4)选用抗空蚀性能强的衬砌材料
13、岩体初始应力(地应力、岩爆)
洞室开挖前,岩体中的应力称为初始应力或地应力。
初始应力场:重力应力场:以自重作用为主,构造应力场:以构造运动为主。
岩爆:在高地应力区的脆硬完整岩体中,由于地壳构造运动,积聚着大量弹性应变能,形成很高的初始应力。一旦开挖,出现自由边界,切向应力急剧增加,能量进一步集中,在高应力作用下,岩块会产生突发性脆性破裂、飞散。伴随着巨大的声响,形成所谓高地应力区地下工程开挖中的岩爆现象。措施:采用锚杆、喷混凝土等
14、围岩应力集中
岩体开挖洞室,破坏了洞室周围岩体原有的应力平衡状态,引起围岩应力重分布,在洞室周边及其附近出现应力集中。
15、围岩稳定分析
围岩稳定分析内容:
1、结合地质等,初步选择洞室轴线与断面;
2、如围岩应力超过岩体弹性极限且围岩又具有弹塑性特征,对圆形洞室求出无支护力时塑性区的半径R,再按卡柯公式近似判断是否失稳。
3、洞室周边可能塌落的岩块,按块体平衡法进行分析。
4、现场测量。
16、水工隧洞衬砌荷载
(1)围岩压力(山岩压力):隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力。围岩压力主要有:铅直围岩压力、侧向围岩压力。
(2)围岩的弹性抗力:衬砌受力朝向围岩变形,围岩对衬砌呈现出的一种被动抗力。(3)内水压力及外水压力:(4)衬砌自重
(5)灌浆压力:固结灌浆均匀分布于隧洞断面周围,固结灌浆压力对衬砌的作用相当于外水压力。(6)温度作用与地震作用
17、圆形有压隧洞的衬砌计算方法、思路
基本原理:以内水压力为主要荷载,围岩分为一、二类的圆形有压洞。可采用弹性力学解析方法
计算要点步骤:欲求衬砌在某种荷载组合下的内力,只需分别计算出各种荷载单独存在时衬砌的内力,然后进行叠
加。
(1)均匀内水压力作用下的内力计算:按无限弹性介质中厚壁圆管公式。(2)其他荷载作用下内力计算:考虑弹性抗力、不考虑弹性抗力。
18、无压隧洞的衬砌计算方法、思路(1)顶拱衬砌计算:
(2)城门洞形及马蹄形衬砌计算:无压隧洞:城门洞形封闭式整体衬砌,有侧向围岩压力:马蹄形断面。
19、新奥法和喷锚支护
喷锚支护原理:喷锚支护能与围岩紧贴,共同作用。为使围堰在与支护共同变形中取得自身稳定,并减小传到支护上的压力,要求支护既有一定的刚度,又有一定的柔性。喷锚支护:喷混凝土支护与锚杆支护的总称。(1)新奥法施工:原理:柔性、适时、共同作用。
优点:喷层薄,柔性大,能与围岩共同变形,能充分发挥围岩自身作用。
缺点:①由于开挖岩面起伏大,而喷层薄,使洞子糙率较大;②由于大面积喷,施工质量不易控制,有可能引起渗漏和冲蚀破坏。
(2)类型:
1、喷混凝土支护
2、锚杆支护
3、喷混凝土锚杆联合支护
4、喷锚加钢筋网支护。(3)喷锚支护设计的问题:
1、喷锚支护的糙率
2、喷锚支护运行流速
3、喷锚支护的抗渗、防渗
自己认为的重点简答题:
1粘土心墙坝和斜墙坝的优缺点:(1)粘土墙坝:优点:坝壳可以超前于防渗体进行填筑,而不受气候条件的限制,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,与陡峻河岸的连接较为困难。(2)心墙坝:优点:防渗体位于坝体中央适应变形的条件较好,特别是当两岸坝肩很陡的时候,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,对防止水劈裂不利,对坝的安全有影响;心墙在施工时必须和两侧的坝壳料平起平升,施工干扰大,受气候条件的影响也大
2闸室设计底边设计方法(1)弹性地基梁法(2)倒置梁法 用前者分析闸底板内力时,需要考虑可压缩土层厚度的影响,倒置梁法也是假定地基反力沿闸室纵向呈直线分布,横向为均匀分布,把闸墩当做底板的支座,在地基反力和扬压力底板自重及作用在闸室底板上的水重等荷载作用下安连续梁计算板底内力。
倒置梁缺点:1没有考虑底板与地基间的变形相容条件2假设底板在横向的地基反力为均匀分布,与实际情况不符合3闸墩出的支座反力与作用在该处实际的铅直荷载也不相等
3水闸的工作特点:(1)软土地基的压缩性大,承载能力低,细砂容易液化,抗冲能力差(2)水闸泄流时尽管流速不高,但水流仍具有一定剩余能量,而土基的抗冲能力较低,可能引起水闸下游冲刷(3)土基在渗流作用下,易产生渗流变形,特别是粉、细砂地基,在闸后易出现翻砂冒水现象
4岩基处理 防渗处理方法:接触面做好表面处理,采用水泥或化学材料灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙,或加宽心墙、加设防渗铺盖等措施,以增长渗径,或将断层与坝的防渗体分隔开,防止接触冲刷。岩基稳定性较强时需做帷幕灌浆。
5砂砾石坝基处理 在砂砾石地基上建坝的主要问题是进行渗流控制,解决的主要方法是做好防渗和排水。(1)粘性土截水槽:当坝基砂砾石层不太厚时采用(2)混凝土防渗墙:深厚砂砾石地基采用(3)灌浆帷幕:砂砾石坝基的灌浆采用水泥、粘土和膨润土等粒状材料(4)防渗铺盖:作用:延长渗径,从而使坝基渗漏损失和渗流比降减小至容许范围内(5)下游排水减压设施:水平排水层、排水沟、减压井、透水盖重
6地下轮廓线 在水头作用下,闸基内的渗流将从护坦上的排水孔等渗出,不透水的铺盖、板桩及底板与地基的接触线,即是闸基渗流的第一根流线,成为地下轮廓线,其长度即为水闸的防渗长度。(1)粘性土地基:主要考虑如何降低作用在底板上的渗流压力,以提高闸室的抗滑稳定。可在闸室上游设置水平防渗,而将排水设施布置在闸底板下游段或消力池地板下。对粘性土地基一般不用板桩。(2)砂性土地基:在布置时应以防止渗流变形和减小渗漏为主。对砂层很厚的地基,可采用铺盖与悬挂式板桩相结合,而将排水设施布置在消力池下面。当砂层较薄时,采用齿墙或板桩切断砂层,并在消力池下设排水。对于粉砂地基,为了防止液化,大都采用封闭式布置,将闸基四周用板桩封闭起来。
7反滤层及过渡层 反滤层:滤土排水,保护渗流出口,防止坝体和坝基发生管涌、流土等渗流变形破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。过滤层主要对其两侧土料的变形起协调作用,反滤层可起过渡作用,而过渡层却不一定满足反滤层的要求。设计要求:(1)有足够小的孔隙防止被保护土层发生管涌等有害渗流变形(2)有足够大孔隙保证透水性大于被保护层来顺畅排出渗透水流。
8闸下折冲水流现象、危害 拦河闸的宽度通常只是河床宽度的一部分,水流流过闸时先进行收缩,出闸后再进行扩散,如果布置或操作运行不当,出闸水流不能均匀扩散,极易发生冲折水流,此时水流集中,左右冲撞蜿蜒蛇形,套刷河床及坡岸,并影响水利枢纽的正常运行。
9重力坝的基本剖面与实用(设计)剖面 实用剖面:(1)上游坝面铅直,适合用于混凝土与岩基接触面的f、c值较大或坝体内有泄水洞或引水管道、进口控制设备的情况(2)上游坝面上部垂直,下部倾斜,既便于布置进口设备,又可利用一部分水重帮助坝体维持稳定(3)上游坝面略向上游倾斜,适用于混凝土与基岩接触面间的f、c值较低的情况
一、基本理论
1.水工建筑物进行分等分级的目的是什么?
2.重力坝剖面拟定的控制条件是什么?
3.重力坝的基本剖面和实用剖面是什么?他们有什么关系?
4.土石坝的坝体防渗的形式、材料和构造有哪些?
5.土石坝坝基防渗的形式有哪些?
6.土石坝渗流计算的目的是什么?
7.土石坝稳定计算的目的?
8.圆弧滑动法的计算原理和步骤。
9.正槽溢洪道的特点是什么?
10.溢流重力坝溢流坝面有哪几部分组成?
11.水闸的作用和组成。
12.提高重力坝抗滑稳定的措施。
13.河岸式溢洪道的作用和组成。
14.水库工程中,泄水建筑物的常见形式有哪些?
15.灌溉渠道上水力消能的主要方式是什么?
16.水工隧洞按基本作用可分为哪些类型?
17.水工隧洞的断面形式有哪些?
18.说明取水工程中的弯道环流原理。
19.根据河道来水的流量水位与取水要求间的关系,取水枢纽分为哪两种主要形式?
20.输水工程中,常见的交叉建筑物有哪些?
21.渡槽水力计算的任务是什么?
22.图示说明建在人工弯道上的取水枢纽中取水闸、泄水排沙闸的相对位置关系。
23.写出重力坝坝基抗滑稳定的两种计算公式,说明其中各字母的含义
24.溢洪道闸室段过水宽度的确定方法。
25.闸基渗流计算的方法有哪些?
二、基本知识
1.水工建筑物; 3。水利枢纽;4.蓄水枢纽;5.取水枢纽;6.重力坝;7.拱坝;8.土石坝;9.挡水建筑物;10.泄水建筑物;11.取水建筑物;12.溢洪道;13.水工隧洞;14.渡槽;15.陡坡;
关键词:水工建筑物,结构缝,处理方法,研究分析
建筑缝隙是水利工程中最让人头疼得问题, 由于水无孔不入的特性, 使得如何解决水工建筑中接风问题尤为重要, 格外受行业的关注。施工周期长是水工建筑中的重要特性之一, 因此一般的水工建设都会分期施工。故要设置工作缝及伸缩缝等人工缝。这种缝隙是为了后续施工而无法避免的缝隙, 人工缝不同于混凝土因温控和沉降等产生的裂缝, 一般都有规整的界面和一定的几何形状, 由于施工、设计各方面原因, 造成的人工缝病害, 在新老工程中均有所发生, 对其进行防渗、堵漏等修补占据相当的工作量。认真分析病害原因、危害后果及修补方法, 是摆在面前的重要课题。经过多年施工实践, 探索出新的处理方法。
1 水工建筑常见的缝隙类型
1.1 干缩、冻融裂缝
干缩裂缝的特征是规律性能差, 多数情况下呈网裂状, 是在施工过程中发生在添筑面上的。水工建筑如果出现这种情况, 在不及时处理的情况之下将加快水利劈裂和不均匀裂缝的产生, 其防止方法是及时做好护坡和保护层。对已出现的裂缝, 采用开挖回填或将裂缝全部铲除重新回填处理。造成严重的危害。冻融裂缝是在寒冷地区操守反复冰冻而形成的因土壤不能润滑成圣的疏松图层。其防止的最好方法便是暂停工期, 采用临时保护层。
1.2 沉陷裂缝
沉陷裂缝是土壤湿陷变形造成的坝体施工高度过大及坝体压实不够原因产生的常见裂缝, 是由于岸坡过陡或坡率变差大, 导致的地基不均匀沉降造成的。这种裂缝有横向和纵向两种, 而以横向裂缝危害更大。
对横向裂缝, 不论其大小, 都应进行严格的处理, 防止贯穿坝体漏水失事。其处理方法可在空库的条件下上游骑缝止水采用自下而上的横缝凿槽, 涂贴防水材料嵌缝, 外面再使用砂浆保护。
1.3 滑坡裂缝
土坝的滑坡多出现在均质土坝的施工期或初期运行中, 其主要原因是设计过程中的不合理和地基中含水量较高, 在施工前未加以处理, 使得天气寒冷的情况下差生冻土层。其特点在于滑动发生的速度快, 情况轻者在滑动之后还可以调整, 严重的时候在瞬间将滑动体推向坝外。据裂缝的不同特点, 可分成滑弧形式和塑流滑动两大类。
2 多种接缝技术的应用
2.1 混凝土灌浆技术
由于横向裂缝对坝身破坏的严重性, 使得在横向裂缝处理中要重视再重视。处理的一般方法是横缝灌浆法。这种方法是选用水溶性材料聚氨酯在上游面和横缝两侧打斜角孔灌浆。因聚氨酯的遇水固化特性和遇水膨胀特性, 使得这种方法在裂缝处理中经常被用到。
2.2 抗震的加固
目前在对水工建筑物缝隙处理的同时更要关注抗震的处理。因为水工建筑物原有缝隙的缘故是的这种建筑物在地震等一些自然灾害过程中的抗震防御能力十分的弱。因此在裂缝处理过程中跟高注重抗震效果。振动水冲法加固地基是一种新技术。振冲法加固砂坡是用振冲器在砂壳中不断振动并冲水, 使砂土先期振动液化, 重新填料固结, 以提高砂壳的密度。振冲加固大致可分为:震挤、浮振和囿结三个过程。处理好抗震效果是裂缝处理方法的前提和基础。
2.3 新材料的应用
近年来随着混凝土材料缝隙问题的日趋严重形式, 使得人们在处理裂缝过程中目光逐步注视着一些新兴的材料。这些材料的作用机理是特有活性化学物质利用水泥混凝土本身的化学特性和多孔性, 以水为载体, 在水化作用下形成不溶性的结晶并与混凝土结合为一体。这样就达到一个永久性防、防潮的效果, 达到裂缝处理的理想效果。
2.4 常用处理方法
目前常用的处理步骤和方法是:除去原缝上旧的止水橡胶带等失效的设置, 然后填入塑性防渗材料, 再安装新的止水橡胶带。在重要部位或需进行化学灌浆的部位则增设一道止水铜片, 以保证工程的可靠性和安全性。这种方法已被证明较有效。
2.5 水下修补技术
随着科学技术的不断发展和进步, 水下修补材料和技术也取得了巨大的进步与发展。一些最新的材料在嵌缝过程中非常的使用, 如水下前锋材料GBW有遇水膨胀、止水和水下凝结速度快堵漏的特性使得在水下修补工程中应用广发, 效果非常不错。其中液压泵、液压潜孔钻等新兴的先进施工设备早已成为水下施工的必备工具。
2.6 碳纤维加固技术
碳纤维加固技术是利用高强度高弹性模量的连续、单向排列成熟, 用站贴膜在结构外表受拉或者裂缝部位固化后的机构, 与原有结构形成一个统一整体切工同受力的结局。是在不改变外形、不增加截面的条件下施工的, 具有耐久性好, 施工简便的优点。
2.7 渡槽伸缩的处理
施工过程中在缝隙中先喷施一些泡沫材料, 用防水箱胶带止水, 在设置水槽保护层, 这样可以有力的减少水冲击过程中对缝隙的增大破坏。在一些建筑工程中经常采用泡沫塑料板代替沥青砂板作嵌缝材料, 水利工程中常用它作结构缝内衬, 将塑性防渗材料固定在一定的范围内, 限制其流动。因其缝常有地下水渗出, 在处理前必须采取导流封堵措施, 使缝面处于干燥状态, 以利施工。由于防渗材料价格相对较高, 塑性材料在温度较高时易流动, 特别是填竖直缝时, 时间稍长, 防渗材料会落积在缝的下部, 上部基本上已空虚。因而, 必须用其他的材料将防渗材料相对固定住, 这就相应增加了一道工序和工作量。
2.8 施工工艺
(1) 首先除去失效的止水设施, 清理结构 (伸缩) 缝表面。使粘结面干净、无杂质且保持干燥。 (2) 准备喷涂设备, 主要包括料罐、搅拌机、喷施主机、管道和喷枪, 并按要求准备好原材料和助剂。 (3) 将喷枪伸到喷施面上喷施, 第一遍不能喷涂太厚, 应来回扫动。逐渐达到设计厚度。聚氨酯泡沫塑料将在3~7s内起泡并停止流动, 在这段时间内需采取措施不让其流失而浪费。一条缝面最好一次喷施完, 避免间断重复喷施。喷施半小时后即可初步固化, 几小时后可进行下道工序施工。
3 结论
关键词:水工建筑物 课程设计 问题
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)01(a)-0145-01
《水工建筑物》课程是水利水电工程专业和农业水利工程专业的主干必修课程之一,是一门理论性和实践性很强的专业综合课。通过本课程的理论学习,使学生了解各类水工建筑物的设计理论和方法以及运用管理知识,掌握各种水工建筑物在水利枢纽中的相互关系及其布置原则[1~2]。而《水工建筑物》课程设计是基于理论课程教学之后,为学生提供一个实践平台,培养学生运用所学理论知识进行水工建筑物设计,为今后从事水利工程建筑物的设计、施工、管理、运行等工作打下良好的基础。但在《水工建筑物》课程设计实践指导过程中,学生表现出思路不清晰、设计成果中绘图不规范及计算参数选择不合理等问题,为了在以后的授课和课程设计中,避免这些问题的出现,笔者对这些问题进行了总结及分析,最终达到提高课程设计质量的目的。
1 存在问题
1.1 设计入手难
《水工建筑物》课程设计涉及知识面很广,几乎涵盖了学生在大学期间学习过的所有专业基础课知识,不同于做一般的基础课习题,往往不能根据已知条件由公式直接计算得到最终成果。而需要进行最初建筑物的选型,初步拟定建筑物的结构尺寸后进行布置,并进行控制性指标(如:稳定、应力、渗透坡降等)的计算和复核,最终确定最佳、最优方案。而对于初次进行水工建筑物设计的大三学生来说,要把前三年所学专业基础课知识进行综合应用,就表现得无从下手,没有方向感,设计思路不十分清晰。
1.2 计算说明书中的计算参数有误
计算说明书是设计者表述建筑物结构、尺寸、运行情况的理论依据。如果设计者由于理论计算错误或是参数选择不合理,将会出现建筑物运行不安全等问题,致使工程失败。对于初次设计的学生来说,数据计算很少出错,往往是参数的选择出现问题较多,这主要是因为设计条件不同,参数选择也不同。在《水工建筑物》[3]课程《水闸》设计中,对于水闸孔为自由出流的状况,水闸的作用不同,其水闸地板的高程不一样,在堰流公式中,流量系数的取值也不同,但学生在设计过程中,没有考虑堰高与堰上水头的关系,所有的堰流计算中流量系数取同一值,这使得我们计算的过堰流量有偏差;这使得设计与实际运行情况不符,从而使得建筑物运行存在安全隐患。
1.3 图纸绘制不规范
图纸中图例、说明、线条、标注是否符合规范并表达正确、完整,是考核工程图纸质量的主要指标。通常出现的问题主要有以下几个方面:
(1)线条绘制不规范。
在绘制工程图纸时,为了表示图中不同的内容,分清主次,应使用不同的线型(如:实线、虚线、点划线等)、不同粗细的线条(粗线、中粗线、细线等)及线条的轻重(线条颜色深浅)进行表示。但在学生提交的设计图纸中,图线线条的粗细、深浅一致,主次区分不清。
(2)尺寸线标注不规范。
对于不同工程专业的制图画法,标注形式也是不一样的,对于水利和土木工程专业的制图,标注线大多采用短划线,而箭头表示应用较少。在一套图纸中,为了保证图纸的美观及整齐性,要求尺寸标注线采用一种形式。但在学生提交的设计图纸中,有的图用箭头形式,有的图用短线,或一张图既有箭头又有短线的标注形式。
(3)图例、说明、标注不全。
为了增强图纸的可读性及可施工性,通常在工程图纸中要绘制出水流流动的方向、建筑物的高程及尺寸等,并在说明中列出相关技术参数及指标。但学生通常很难领会说明及相关尺寸的重要性,常出现建筑物尺寸标注及说明不全的情况,或者是设计说明书中有的设计内容,在图纸上未反映出来。
2 设计指导意见
《水工建筑物》课程设计的目的是使学生了解水工建筑物的设计计算全过程,对于专业知识的理解以及应用更加正确,培养她们充分有效的运用基础理论知识以及专业知识解决问题的技能,全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力[4]。针对上述课程设计出现的问题,做出以下几点建议。第一,针对课中某些章节及基本理论知识,给学生布置课后设计或计算作业,以便学生对基本理论知识的理解,并且可以培养学生的设计理念及设计思路,同时可使学生对遗忘的专业基础课程知识进行复习。通过这种训练,培养学生对工程整体设计思路和编写设计文件的能力。第二,在教学过程可组织学生参观水工模型或是已建、在建的实际工程,使学生对各建筑物的衔接、外观和施工有一定的认识及理解,有利于课程设计图纸的绘制。最后,指导老师提供一些大型工程的图纸,可规范学生的图纸和学生知道图纸中需要表达的内容。
3 结语
通过理解程度,可以反映出学生在设计中出现的问题,为教师在以后的教学中,对于学生常出的错误予以讲解,以免以后犯同样的错误,有利于学生对知识的正确理解与掌握。同时也反映了教师授课过程中的不足,为教师的授课提供了经验和教训。
参考文献
[1]万玉文,方崇.基于广西水利人才需求的《水工建筑物》课程改革和实践[J].高教论坛,2012,7(7):61-63.
[2]杨邦柱.高职水利水电工程专业教学试点方案研究[J].黄河水利职业技术学院学报,2002,4(1):34-37.
[3]文恒,颜宏亮.水工建筑物[M].中国农业出版社,2004.
【水工建筑物复习资料】推荐阅读:
水工建筑物图文07-06
水工观测制度06-28
水工实习报告11-13
水工隧洞专项施工方案07-04
物业部水工岗位职责11-18
水工专业认识实习报告01-22
防水工安全技术操作规程07-08
水工金属结构申请书10-10
重庆省初级防水工试题12-06
水工碾压混凝土工程质量控制技术要点12-27