作用于重力坝上的荷载有哪些

【专家解说】：五、问答题 1. ?为什么要进行荷载组合? 2.重力坝地基处理时帷幕灌浆和固结灌浆的作用是什么? 3.拱坝的工作原理与重力坝有何不同? 4. 拱坝坝身泄水的方式有哪些?其适用条件如何? 5. 简述土石坝渗流分析的目的和内容。 6. 防止土石坝渗透变形的工程措施有哪些? 7.为何土石坝稳定分析只进行局部稳定验算，而不进行整体稳定验算?土石坝失稳的原因有哪些? 8. 溢流坝常用的消能方式有哪些?适用条件如何? 9. 不同地基上的水闸，地下轮廓线的布置有什么不同?为什么? 10. 隧洞衬砌的作用是什么? 11.有压隧洞和无压隧洞的断面尺寸确定有何不同?如何确定? 12. 简述水力发电的基本原理。 13. 根据调压室在水电站中的功用，调压室设计应满足哪些基本要求? 14. 水电站调压室有哪些功用? 15. 什么是水电站的理论出力?什么是水电站的实际出力? 五、问答题答案 1. ?为什么要进行荷载组合? 参考答案:作用于重力坝上的主要荷载有:坝体自重、上下游坝面上的水压力、浪压力或冰压力、泥沙压力及坝体内部的扬压力以及地震荷载等。 在进行重力坝的设计时，应该把各种荷载根据它们同时出现的机率，合理地组合成不同的设计情况，根据组合出现的概率大小，用不同的安全系数进行核算，以妥善解决安全和经济的矛盾。 2.重力坝地基处理时帷幕灌浆和固结灌浆的作用是什么? 参考答案:帷幕灌浆的作用是: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。固结灌浆的作用是:提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。现场试验表明:在节理裂隙较发育的基岩内进行固结灌浆后，基岩的弹性模量可提高2 倍甚至更多，在帷幕灌浆范围内先进行固结灌浆可提高帷幕灌浆的压力。 3.拱坝的工作原理与重力坝有何不同? 参考答案:(1) 拱坝是一种推力结构，在外荷载作用下，拱圈截面上主要承受轴向压应力，弯矩较小，有利于充分发挥坝体混凝土或浆砌石材料抗压强度，而重力坝以受弯曲为主，无法充分发挥材料的抗压强度。(2) 与重力坝利用自重维持稳定的特点不同，拱坝将外荷载的大部分通过拱作用传至两岸岩体，主要依靠两岸坝肩岩体维持稳定，坝体自重对拱坝的稳定性影响不大。(3) 自重和扬压力降为次要荷载，而温度荷载和地基变形将对拱坝应力产生较大影响。 4.拱坝坝身泄水的方式有哪些?其适用条件如何? 参考答案:拱坝的坝身泄水方式主要有自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔等。 自由跌落式: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。 鼻坎挑流式:适用于坝体较高，单宽流量较大的情况。 滑雪道式:适用于泄洪量大、坝体较薄的拱坝枢纽中。 5. 简述土石坝渗流分析的目的和内容。 参考答案:①确定坝体浸润线和下游逸出点位置，绘制坝体及地基内的等势线分布图或流网图，为坝体稳定核算、应力应变分析和排水设备的选择提供依据;②计算坝体和坝基渗流量，以便估算水库的渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸;③确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降，以判断该处的渗透稳定性;④确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算由此产生的孔隙压力，供上游坝坡稳定分析之用。根据这些分析成果，对初步拟定的坝体断面进行修改。 6.防止土石坝渗透变形的工程措施有哪些? 参考答案::土石坝坝身及地基中的渗流，由于物理或化学的作用，导致土体颗粒流失，土壤发生局部破坏，称为渗透变形。防止渗透变形的工程措施有:(1).采取水平或垂直防渗措施，以便尽可能地延长渗径，达到降低渗透坡降的目的;(2).采取排水减压措施，参考答案:帷幕灌浆的作用是: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。固结灌浆的作用是:提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。现场试验表明:在节理裂隙较发育的基岩内进行固结灌浆后，基岩的弹性模量可提高2 倍甚至更多，在帷幕灌浆范围内先进行固结灌浆可提高帷幕灌浆的压力。 3.拱坝的工作原理与重力坝有何不同? 参考答案:(1) 拱坝是一种推力结构，在外荷载作用下，拱圈截面上主要承受轴向压应力，弯矩较小，有利于充分发挥坝体混凝土或浆砌石材料抗压强度，而重力坝以受弯曲为主，无法充分发挥材料的抗压强度。(2) 与重力坝利用自重维持稳定的特点不同，拱坝将外荷载的大部分通过拱作用传至两岸岩体，主要依靠两岸坝肩岩体维持稳定，坝体自重对拱坝的稳定性影响不大。(3) 自重和扬压力降为次要荷载，而温度荷载和地基变形将对拱坝应力产生较大影响。 4.拱坝坝身泄水的方式有哪些?其适用条件如何? 参考答案:拱坝的坝身泄水方式主要有自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、坝身泄水孔等。 自由跌落式: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。 鼻坎挑流式:适用于坝体较高，单宽流量较大的情况。 滑雪道式:适用于泄洪量大、坝体较薄的拱坝枢纽中。 5. 简述土石坝渗流分析的目的和内容。 参考答案:①确定坝体浸润线和下游逸出点位置，绘制坝体及地基内的等势线分布图或流网图，为坝体稳定核算、应力应变分析和排水设备的选择提供依据;②计算坝体和坝基渗流量，以便估算水库的渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸;③确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降，以判断该处的渗透稳定性;④确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算由此产生的孔隙压力，供上游坝坡稳定分析之用。根据这些分析成果，对初步拟定的坝体断面进行修改。 6.防止土石坝渗透变形的工程措施有哪些? 参考答案::土石坝坝身及地基中的渗流，由于物理或化学的作用，导致土体颗粒流失，土壤发生局部破坏，称为渗透变形。防止渗透变形的工程措施有:(1).采取水平或垂直防渗措施，以便尽可能地延长渗径，达到降低渗透坡降的目的;(2).采取排水减压措施， 参考答案:衬砌的作用是:① 承受荷载:衬砌承受山岩压力、内水压力等各种荷载;② 加固围岩共同承受内、外水压力和其它荷载等，使围岩保持稳定，不至于塌落;③减小表面糙率:由衬砌形成的光滑、平整的表面，可以减小隧洞的糙率和水头损失，改善水流条件;④ 保护围岩:衬砌可以防止水流、空气、温度、湿度变化等对围岩的冲刷、风化和侵蚀等破坏作用;⑤防止渗漏。 11.有压隧洞和无压隧洞的断面尺寸确定有何不同?如何确定? 参考答案:无压隧洞断面尺寸的确定，首先应满足运用的要求，主要应满足泄流能力和洞内水面线，当洞内水流流速大于15~20m/s 时，还应研究由于高速水流引起的掺气、冲击波及空蚀等问题。隧洞按无压明流工作状态设计时，为了防止发生满流工作情况，水面以上需留有足够的空间余幅。 有压隧洞的断面尺寸也是根据水力计算确定，主要任务是按管流计算公式核算泄流能力并计算沿程压坡线，保证其始终处于有压流状态。 12. 简述水力发电的基本原理。 参考答案:在天然河流上，修建水工建筑物，集中水头，通过一定的流量将“载能水”输送到水轮机中，使水能转换为旋转机械能，带动发电机发电，由输电线路送往用户。这种利用水能资源发电方式称为水力发电。 13. 根据调压室在水电站中的功用，调压室设计应满足哪些基本要求? 参考答案:(1)调压室尽量靠近厂房，以缩短压力管道的长度。 (2)调压室应有自由水表面和足够的底面积，以保证水击波的充分反射; (3)调压室的工作必须是稳定的。在负荷变化时，引水道及调压室水体的波动应该迅速衰减，达到新的稳定状态; (4)正常运行时，水流经过调压室底部造成的水头损失要小。为此调压室底部和压力管道连接处应具有较小的断面积。 (5)结构安全可靠，施工简单方便，造价经济合理。 14.水电站调压室有哪些功用? 参考答案:调压室的功用可归纳为以下几点: (1)反射水击波。基本上避免了(或减小)压力管道传来的水击波进入压力引水道。 (2)缩短了压力管道的长度，从而减小了压力管道及厂房过水部分的水击压力。 (3)改善机组在负荷变化时的运行条件。 (4)由于从水库到调压室之间引水道的水压力较低，从而降低了其设计标准，节省了建设经费。 15. 什么是水电站的理论出力?什么是水电站的实际出力? 参考答案:单位时间内水体向水电站所供给的能量称为水电站的理论出力Nt，水电站的实际出力是考虑了引水道的水头损失和水轮发电机组的效率后水电站的实际出力。