《水工建筑物》土石壩設(shè)計習(xí)題及答案

土石壩設(shè)計習(xí)題及答案（一）名詞解釋1.浸潤線；2.管涌；3.等效矩形；4.流土；5.波浪爬高；6.最優(yōu)含水量；7.最危險滑弧；8.流網(wǎng)；（二）填空1.土壩的壩體排水設(shè)備一般有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿等幾種形式。2.土壩的裂縫按其生成的原因一般可分為＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等幾種形式。3.土壩和壩基中產(chǎn)生滲透變形的原因主要取決于＿＿＿和＿＿＿等。4.土壩的滲透變形的形式有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿。5.土壩填筑土料設(shè)計中，粘性土料的填筑標(biāo)準(zhǔn)為＿＿＿和＿＿＿；非粘性土料的填筑標(biāo)準(zhǔn)是＿＿＿或＿＿＿。6.流網(wǎng)具有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿三個性質(zhì)。7.砂礫石地基的處理主要是＿＿＿控制。8.土壩失穩(wěn)的形式通常＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿滑動。9.土壩按施工方法不同，可分為＿＿＿、＿＿＿及＿＿＿等。10.對于均質(zhì)壩而言，穩(wěn)定滲流期時上游應(yīng)為＿＿＿水位，下游應(yīng)為＿＿＿水位。11．砂礫石地基中常用的防滲設(shè)施有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等。12.當(dāng)?shù)鼗臐B透系數(shù)比壩體的滲透系數(shù)?。撸撸弑兑陨蠒r，可近似認(rèn)為是不透水地基。13.土壩滲透計算時，計算壩體滲流時認(rèn)為地基不透水，計算壩基滲流時認(rèn)為壩體是不透水的，其計算成果浸潤線比實際偏＿＿＿，而q偏＿＿＿。14.均質(zhì)壩的浸潤線為＿＿＿線，若浸潤線升高，則對下游壩坡穩(wěn)定＿＿＿。15.反濾層的作用是＿＿＿，其是防止＿＿＿破壞的有效方法。16.一般情況下，土壩壩頂?shù)氖┕じ叱桃A(yù)留＿＿＿值。17.我國已建成的土壩中＿＿＿壩最多。18.土壩滲透計算水力學(xué)法的基本假定是＿＿＿、＿＿＿、＿＿，一個定律是＿＿＿，基本公式是＿＿＿。19.均質(zhì)壩的滲透系數(shù)一般要求不大于＿＿＿m/s。20.影響土壩壩坡抗剪強度的主要因素是土料的＿＿＿和＿＿＿。（三）辨析題波浪爬高與駐波高度是一回事。（）貼坡式排水可以降低壩體的浸潤線。（）粘性土料的填筑指標(biāo)是設(shè)計容重和相應(yīng)的浸潤線。（）土壩設(shè)計中，允許壩頂出現(xiàn)短暫的溢流。()土壩中，對砂礫石地基處理主要是做好穩(wěn)定控制。()土石壩壩體的浸潤線為二次拋物線。()斜墻壩和心墻壩的厚度，取決于土料的允許坡降。()土壩的浸潤線高低對下游壩坡的穩(wěn)定影響不大。()水力學(xué)法完全可以求解土壩的滲流問題。()反濾層是防止發(fā)生流土破壞的有效措施。()（四）簡答題1.反濾層的作用是什么？其設(shè)計的一般要求有哪些？試用簡圖說明反濾層的構(gòu)造。2.土壩滲流計算的目的和方法是什么？3.簡述圓弧滑動法的基本原理及其適用條件。4.如何確定土石壩的壩頂高程？5.影響土壩壩坡陡緩的主要因素有哪些？6.確定土壩壩坡的一般步驟是什么？7.壩體浸潤線對壩體下游坡的穩(wěn)定有何影響？8.簡述土石壩剖面設(shè)計的一般步驟。9.粘性土料干容重、含水量、壓實功能關(guān)系如何？10.如何選擇粘性土料的填筑含水量？（五）分析題1.試分析粘性土料的含水量對壓實的影響。2.試分析土石壩壩頂高程的確定與重力壩有何不同？3.試分析土石壩與重力壩的穩(wěn)定問題在性質(zhì)上有何區(qū)別？4.試分析土石壩與重力壩在剖面設(shè)計方面的側(cè)重點有何不同？5.若在土石壩壩頂出現(xiàn)一條平行于壩軸線的深層裂縫，請問有可能產(chǎn)生何種后果？如何處理？（六）計算題1.某均質(zhì)壩斷面的有關(guān)數(shù)據(jù)如圖1-1所示，試以圖中所給的已知條件列出列出單寬滲透量的表達(dá)式，當(dāng)增大5倍時，浸潤線位置和滲流量如何變化？變化多少？圖1-1某均質(zhì)壩剖面圖2.某均質(zhì)土壩修建在不透水地基上，壩體土料系數(shù)K＝×10－6cm/s，壩體斷面尺寸見圖1-2，試計算壩體滲流量，列出浸潤線方程。圖1-2均質(zhì)土壩壩體斷面示意圖（單位：m）

土石壩設(shè)計答案（一）名詞解釋1、浸潤線；滲透水流在壩體內(nèi)的自由水面與垂直壩軸線的剖面的交線成為浸潤線。2、管涌；管涌是在滲流作用下，無粘性土中的細(xì)小顆粒從骨架孔隙中連續(xù)移動和流失的現(xiàn)象。3、等效矩形；用一個等效矩形體代替上游楔形體，把此矩形體與原三段法的中間段和而為一，成為第一段，下游楔形體為第二段。虛擬上游面為鉛直的，距原壩坡與設(shè)計水位交點A的水平距離為ΔL，4、流土；流土是在滲流作用下，土體從壩身或壩基表面隆起、頂穿或粗細(xì)顆粒同時浮起而流失的現(xiàn)象。5、波浪爬高；指波浪沿建筑物坡面爬升的垂直高度（從風(fēng)雍水面算起）。6、最優(yōu)含水量；指在一定功能的壓實作用下，能使填土達(dá)到最大干密度時相應(yīng)的含水量。7、最危險滑??；抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小的面為最危險滑動面，最危險滑動面與垂直壩軸線的剖面交線稱為最危險滑弧。8、流網(wǎng)；滲流場內(nèi)由流線和等勢線構(gòu)成的網(wǎng)格稱為流網(wǎng)。（二）填空1、貼破排水、棱體排水、褥墊式排水和綜合式排水；2、變形裂縫、干縮和凍融裂縫、水力劈裂裂縫；3、土的顆粒組成、級配；4、流土、管涌、接觸沖刷和接觸流失；5、設(shè)計干重度、含水量；相對密度、孔隙率；6、等勢線與流線互相正交、流網(wǎng)各個網(wǎng)格的長寬比保持為常數(shù)時，相鄰等勢線間的水頭差相等、各相鄰流線間通過的滲流量相等；7、滲流；8、壩坡的滑動或壩坡連同部分壩基一起滑動（或滑坡）；9、碾壓式土石壩、拋填式土石壩、定向爆破式土石壩；10、正常蓄水位、相應(yīng)最低水位；11、黏性土截水墻、混凝土防滲墻、帷幕灌漿、防滲鋪蓋；12、100；13、高、小；14、拋物線、不利；15、濾土排水、滲透變形；16、1%壩高；17、碾壓式土石壩；18、土料各向同性、滲流看作層流、滲流符合連續(xù)定律；達(dá)西定律；；19、1×10-6；20、內(nèi)摩擦角φ、粘聚力c；（三）辨析題1、×；2、×；3、×；4、×；5、×；6、√；7、×；8、×；9、×；10、√。(四)簡答題1、答：反濾層的作用是濾土排水；設(shè)計一般要求：①某一層的顆粒不應(yīng)穿過相鄰的粒徑較大層的孔隙；②每一層內(nèi)的顆粒不應(yīng)發(fā)生移動；③被保護(hù)的土層顆粒不應(yīng)被沖過反濾層，但允許小于0.1mm的顆粒被滲流帶走，小顆粒含量不應(yīng)超過5%，④濾層不應(yīng)被堵塞。2、答：滲流計算的目的：為壩體穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)。方法有：流體力學(xué)法、水力學(xué)法、流網(wǎng)法和試驗法。3、答：基本原理：任意選擇任意選擇一個圓弧，對圓弧上土條進(jìn)行受力分析，摩擦力和內(nèi)凝聚力產(chǎn)生的抗滑力矩，荷載產(chǎn)生滑動力矩，求出每一個假定圓弧面的抗滑安全系數(shù)Kc。適用條件：粘性土的壩坡。4、答：土石壩壩頂高程：水庫靜水位+超高（Y）Y=R+e+A①設(shè)計洪水位+正常運用情況的壩頂超高②校核洪水位+非常運用情況的壩頂超高③正常高水位+非常運用情況的壩頂超高+地震安全加高分別計算后，取其最大值即為壩頂高程5、答：土石壩類型、筑壩材料、工作環(huán)境、馬道的設(shè)置。6、答：①選擇壩型；②確定壩頂高程及壩高；③參照已有工程經(jīng)驗或查表擬定壩坡。7、答：若下游有合理的防滲排水設(shè)施降低壩體浸潤線，壩體滑動力降低，下游壩坡抗滑穩(wěn)定性增加。8、答：①確定土石壩的壩頂高程；②擬定壩頂寬度；③擬定壩坡；④擬定下游排水設(shè)備；⑤滲流穩(wěn)定計算；⑥抗滑穩(wěn)定計算。9、答：指在一定的壓實功能作用下，存在能使填土達(dá)到最大干密度時相應(yīng)的含水量（最優(yōu)含水量）。10、答：土的擊實試驗，在試驗時需要取5個土樣，先對土樣原質(zhì)量及含水率進(jìn)行測定，再對土樣進(jìn)行加工（加水或烘干），使其含水率分別達(dá)到試驗設(shè)計要求（如10%、12%、14%、16%、18%），含水率達(dá)到要求后，往擊實儀上裝樣，裝樣時分三層裝，每層擊實25下，計算出試樣擊實后的密度（試樣質(zhì)量已知，體積可從裝樣的圓柱環(huán)中計算出）。根據(jù)5個土體試樣擊實密度及含水率畫出密度與含水率關(guān)系曲線，此曲線一般呈正態(tài)分布，取曲線最高點值即為最大干密度與最優(yōu)含水率值。最優(yōu)含水率所對應(yīng)的含水量即為填筑含水量。(五)分析題1、答：當(dāng)土料的含水量小于其最優(yōu)含水量時，孔隙水壓力明顯減小，強度高，但過干時，碾壓易發(fā)生松層，土的結(jié)構(gòu)不均勻，有較大的孔隙，滲流系數(shù)明顯增加，浸水后將產(chǎn)生附加沉降。當(dāng)土料的含水量大于其最優(yōu)含水率時，可增加其塑性，土的結(jié)構(gòu)較均勻，滲流系數(shù)低，變形模量降低，對不均勻沉降的適應(yīng)性較好，但過濕時，碾壓時易形成“彈簧土”，難以壓密。2、答：（1）重力壩壩頂高程：①壩頂或防浪墻頂高程=設(shè)計洪水位+②壩頂或防浪墻頂高程=設(shè)計洪水位+

（2）土石壩壩頂高程：水庫靜水位+超高（Y）Y=R+e+A①設(shè)計洪水位+正常運用情況的壩頂超高②校核洪水位+非常運用情況的壩頂超高③正常高水位+非常運用情況的壩頂超高+地震安全加高分別計算后，取其最大值即為壩頂高程。3、答：重力壩：依靠重力維持穩(wěn)定，失穩(wěn)時，先在壩踵處基巖和膠結(jié)面出現(xiàn)微裂松弛區(qū)，隨后在壩址處巖基和膠結(jié)面出現(xiàn)局部剪切屈服，進(jìn)而范圍擴大向上游延伸，最后形成滑動通道，導(dǎo)致大壩的整體失穩(wěn)。土石壩：也是依靠重力維持穩(wěn)定，由于是散粒體堆筑，壩坡穩(wěn)定須采用肥大的剖面，壩體不可能產(chǎn)生水平滑動，其失穩(wěn)主要是壩坡滑動或壩頗，壩基一起滑動。4、答：土石壩在剖面設(shè)計時側(cè)重壩體的滲流穩(wěn)定分析，重力壩剖面設(shè)計側(cè)重壩體的抗滑穩(wěn)定分析。5、答：此裂縫為縱向裂縫，主要是由橫向不均勻變形引起。對于黏土心墻壩，由于壩殼沉降速度比心墻快，沉降過程中受到心墻的拉伸，不但造成壩頂附近出現(xiàn)裂縫，還會使壩體存在拱效應(yīng)。對于粘土斜墻壩，壩體沉降過大，斜墻有可能發(fā)生折斷和剪裂。對于深層裂縫，可采取灌漿處理。灌漿材料常采用含量較多的粉砂，甚至含少量中、細(xì)砂，塑性指數(shù)在10左右的粉質(zhì)壤土或黃土作為漿材，以減少縫的固結(jié)收縮。(六)計算題1、解：此壩為均質(zhì)壩，下