09水工A卷参考答案

西北农林科技大学本科课程考试试题（卷） 2011—2012学年第2学期《水工建筑物》课程A卷

参 考 答 案

一、

填充题 （每空1分共30分,） 得分： 分

1、 宣泄多余洪水，确保枢纽安全， 溢洪道 、 泄洪洞 、泄洪闸 等。

2、发生事故后影响工程效益、损失巨大的建筑物； 发生事故对工程运行和效益影响不大的建筑物。 2、： 承载力和 正常使用 极限状态。 3、 直线分布 。 4、 封拱温度 压 应力，压 应力。 温升 荷载。 5、优化过水边界轮廓 ， 控制边界不平整度 ， 采用抗汽蚀材料 槽槛掺气结构 和 通气装置 。 6、溢流堰 、 侧槽 、 调整段 、 泄槽 7、压实度 最优含水率 压实度

8、改进的阻力系数法 渗透压力作用水头沿渗径长度均匀削减 。 9、 弹性抗力。

10、、锚杆支护 、 喷锚支护 喷锚与挂钢筋网联合 支护 。

二、 选择题 （每题1分共8分,） 得分： 分

1、（A） 2．（B ）。 3．（A ） 4．（ A ） 5．（D ） 6 （ C ） 7、（B ） 8、（D）

三、 判断正误：（文字正确在括号内划√，反之划x．每题1分，共10分）

得分： 分

1、 （ OK ） 2、 （ER ） 3、 （OK） 4、 （OK） 5 (ERR)

6、 （ERR）

7、 （OK） ８、 （ERR） 9、 （OK） 10、 （ERR）

四、 简述题（30分） 得分： 分

1 重力坝抗滑稳定分析计算的抗剪强度公式与抗剪断公式有什么实质性区别？（5）

抗剪强度公式 认为坝体是搁置在基岩面上，不考虑接触面上的胶结作用， 采用坝体材料与地基材料的镜面摩擦系数；计算假定与实际状况不符，但计算结果偏安全，实际存在的坝体与坝基胶结作用作为安全储备 抗剪断公式 视坝体与坝基为胶结，计算考虑了坝体与坝基的胶结作用； 采用坝体与坝基两种材料的抗剪断摩擦系数、凝聚力参数；计算结果符合结构实际稳定状态。 规范规定的安全系数相对较大。

2、拱冠梁法是简化了的拱梁分载法，其荷载分配方程为∑aijxj+σwi=（pi-xi）σi+ΔAi；说明该方程组的物理意义及各项含义。 （10分）

1） 等式左边∑aijxj+σi：拱冠梁在i点位置处产生的水平径向变位；其中aijxj为j点

位置处荷载Xj在i点位置处产生的水平径向变位；σ位置处产生的水平径向变位。

2）等式右边（pi-xi）σi+ΔAi：第i层水平拱在荷载作用下，拱冠处产生的水平径向变

位。其中（pi-xi）σi表示拱圈在水平均布径向荷载（pi-xi）作用下拱冠产生的水平径向变位；ΔAi表示在温度荷载作用下，拱冠产生的水平径向变位。

方程式的物理意义是水平拱与拱冠梁相交位置处（共轭点）所产生的水平径向变位一致，即变位连续方程。

3、保证水闸闸室稳定性应满足的条件是什么？ (10分) 1）闸室结构在荷载作用下不滑动，满足抗滑稳定要求。

2）闸基最大应力与最小应力之比小于规范规定值，控制应力差，防止倾斜。 3）闸基平均应力小于地基承载力，避免地基发生强度破坏。

wi

w

为自重荷载作用下拱冠梁在i点

五、计算 (12分) 得分： 分

上游面铅直的重力坝三角形基本剖面，坝高H，坝体混凝土容重为24.0kN／m3，水容重

为10.0kN／m3，坝与地基间的摩擦系数f＝0.7，大坝抗滑稳定安全系数为1．05。坝前设计水深与坝顶平齐时，试问：

(1)当坝底扬压力折减系数α分别为1.0和0.5时，满足抗滑稳定条件时坝的基本三角形剖面底宽、下游坝面坡率m各是多少 ?（扬压力分布概化为三角形，坝踵强度为αrH） 8分

(2)计算上述情况坝体剖面工程量相差多少 ? 4分 稳定分析采用抗剪强度公式。

解： 1) 坝体自重 W=0.5*?cHB=12HB 水平静水压力 P=0.5?wH= 5 H

扬压力 U=0.5 ?wHBα = 5HBα

抗滑稳定要求 K= f（W-U）/P = 0.7(12HB-5HBα)/ 5 H =0.7（12-5α）B/5H ≥1.05 即有m=B/H=1.05*5/0.7(12-5α)

当α=1.0时， m= B/H= 1.07 B=1.07H;

当α=0.5时， m= B/H= 0.79 B=0.79H;

2） ΔV/V = (1.07-0.79)/1.07 = 0.28/1.07 = 26.16%; 剖面工程量相差26.16%

2

2

2

六、 绘图（示意图） (10分)

拟建水库枢纽，正常水位845.0m，相应下游水位750.0m；最高洪水位847.50 m。采用粘土心墙土石坝挡水，坝基覆盖层最大厚度8.0m，防渗土料为粘土，渗透系数k=2.14×10-6 cm/s，土料容许渗透比降【Ja】=5；坝基覆盖层开挖允许的稳定边坡不陡于1:1.25；试确定坝体防渗（粘土心墙及坝基截水槽）设计断面，在图中绘出。

防渗体设计断面参数包括：心墙顶高程、顶厚与底部厚度，两侧边坡坡率；截水槽底部宽度、截水槽与坝体心墙衔接位置厚度、截水槽边坡坡率。

解： 原则1）顶高程高于正常情况下静水位0.3—0.6m，且不低于非常情况下静水位. 2）顶部厚度满足施工要求；

3）防渗体厚度按照土料的允许渗透坡降确定

4）截水槽底部厚度尺寸同上；边坡应满足开挖后的边坡稳定要求。 防渗墙顶高程：847.6m；顶宽按照满足施工要求确定，不小于3m，取3.0m。 底部宽度B： 上下游水位差 ΔH=845-750=95m

B≥ΔH/【Ja】= 95/5 =19.0 m 坝基截水槽底部 b≥ΔH/【Ja】= 95/5 =19.0 m

截水槽开挖边坡取1:1.25，则上口宽度为：B1≥12*1.25*2+19 = 49 m B1>B, 取B = B1=49m，即防渗墙底部厚度与截水槽上口同厚度。 防渗心墙上下游边坡坡率：n=0.236

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