2025年水工建筑物試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.重力壩基本剖面設計中，上游面鉛直時，壩體抗滑穩(wěn)定最不利工況通常出現(xiàn)在（）。A.施工期B.正常蓄水位運行期C.庫水位驟降期D.校核洪水位運行期2.拱壩壩身泄水時，為減少水流對下游河床的沖刷，優(yōu)先采用的消能方式是（）。A.底流消能B.挑流消能C.面流消能D.戽流消能3.土石壩心墻的最優(yōu)材料應具備（）。A.高透水性、低壓縮性B.低透水性、適當塑性C.高抗剪強度、高壓縮性D.低塑性指數(shù)、高透水性4.水閘閘室結構中，用于傳遞水平水壓力并增強整體剛度的構件是（）。A.底板B.閘墩C.胸墻D.工作橋5.溢洪道控制段采用WES曲線堰時，堰頂高程確定的主要依據(jù)是（）。A.校核洪水位B.設計洪水位C.正常蓄水位D.死水位6.水工隧洞洞身襯砌的主要作用不包括（）。A.承受圍巖壓力B.防止?jié)B漏C.改善水流條件D.減少開挖斷面7.面板堆石壩中，趾板的主要功能是（）。A.支撐面板B.連接面板與基巖C.提高堆石體密實度D.增強壩體抗震性能8.重力壩應力分析中，采用材料力學法時，壩體上游面邊緣最小主應力需滿足（）。A.不小于0B.不小于0.2MPaC.不大于0.5MPaD.無具體限制9.土石壩壩坡穩(wěn)定計算中，瑞典圓弧法與畢肖普法的主要區(qū)別在于（）。A.是否考慮條間力B.滑動面形狀假設C.孔隙水壓力處理D.安全系數(shù)定義10.水工建筑物耐久性設計中，混凝土抗凍等級F300表示（）。A.經(jīng)300次凍融循環(huán)后質量損失≤5%B.經(jīng)300次凍融循環(huán)后強度損失≤5%C.經(jīng)300次凍融循環(huán)后質量損失≤3%D.經(jīng)300次凍融循環(huán)后強度損失≤3%二、填空題（每空1分，共20分）1.重力壩的主要荷載包括（）、（）、（）和溫度荷載等。2.拱壩按厚高比分類，厚高比小于（）為薄拱壩，大于（）為厚拱壩。3.土石壩排水設施的主要類型有（）、（）、（）和綜合排水。4.水閘消能防沖設施通常包括（）、（）和海漫。5.溢洪道由（）、（）、（）、消能段和尾水渠五部分組成。6.水工隧洞按水流狀態(tài)分為（）和（），其中（）需設置通氣孔。7.面板堆石壩的壩體分區(qū)從上游到下游依次為（）、（）、過渡區(qū)、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)。8.重力壩分縫類型包括（）、（）和施工縫。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述重力壩壩體混凝土分區(qū)的原則及各分區(qū)的材料要求。2.分析拱壩壩肩穩(wěn)定的主要影響因素，并說明常用的加固措施。3.對比土石壩中斜墻與心墻的防滲特點，指出各自適用條件。4.水閘設計中，如何確定閘孔總寬度？需考慮哪些主要因素？5.水工隧洞襯砌設計時，如何根據(jù)圍巖類別選擇襯砌形式？四、計算題（共20分）某混凝土重力壩最大壩高70m，壩頂寬度8m，上游面鉛直，下游面坡度1:0.7。正常蓄水位時，上游水深68m（壩頂超高2m），下游水深5m。壩體混凝土容重24kN/m3，壩基摩擦系數(shù)f=0.6，凝聚力c=0.8MPa。按材料力學法計算該壩段在正常蓄水位工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（取單位壩段計算，忽略揚壓力和滲透壓力，計算寬度取1m）。答案及解析一、單項選擇題1.C解析：庫水位驟降時，上游壩體承受反向滲透壓力，下游無水或水位較低，此時抗滑穩(wěn)定最不利。2.B解析：拱壩通常建在狹窄河谷，挑流消能利用水流高速射出形成水舌，適合高水頭、小流量的泄水條件。3.B解析：心墻作為防滲體需低透水性（滲透系數(shù)≤1×10??cm/s），同時要有適當塑性以適應壩體變形。4.B解析：閘墩將閘孔分隔，承受閘門傳來的水平水壓力，并通過與底板連接增強閘室整體剛度。5.C解析：WES曲線堰頂高程一般與正常蓄水位齊平，以保證正常發(fā)電、灌溉等興利要求。6.D解析：襯砌主要作用是承載、防滲、改善水流，開挖斷面由隧洞功能決定，襯砌不減少開挖量。7.B解析：趾板嵌入基巖，作為面板的基礎，通過周邊縫連接面板與基巖，形成完整防滲體系。8.A解析：材料力學法要求上游面不出現(xiàn)拉應力（最小主應力≥0），避免產(chǎn)生裂縫。9.A解析：瑞典圓弧法忽略條間力，畢肖普法考慮水平條間力，計算結果更精確。10.A解析：抗凍等級F300指經(jīng)300次快速凍融循環(huán)后，質量損失≤5%且強度損失≤25%。二、填空題1.靜水壓力、自重、揚壓力2.0.2、0.353.棱體排水、貼坡排水、褥墊排水4.消力池、護坦5.進口段、控制段、泄槽段6.有壓隧洞、無壓隧洞、無壓隧洞7.面板、墊層區(qū)8.橫縫、縱縫三、簡答題1.重力壩混凝土分區(qū)原則：根據(jù)各部位受力條件、工作環(huán)境及材料性能要求分區(qū)，優(yōu)先保證關鍵部位（如壩體中部、基礎部位）的強度和耐久性。各分區(qū)要求：內(nèi)部混凝土：強度等級C15~C25，主要承受壓應力，需足夠抗壓強度。外部混凝土：上游面（水位變化區(qū)）采用抗?jié)B（W6~W8）、抗凍（F200~F300）混凝土，強度C25~C30；下游面采用抗沖磨（當有泄水時）或普通混凝土，強度C20~C25?；A混凝土：與基巖接觸部位，需高抗剪（f≥0.7）、高抗拉（防止基礎約束裂縫），強度C25~C30，彈性模量與基巖匹配。2.壩肩穩(wěn)定主要影響因素：地形地質條件：河谷形狀（對稱程度）、基巖完整性（斷層、節(jié)理發(fā)育情況）、軟弱夾層分布。水壓力：拱端推力的大小和方向，滲透水對裂隙面的揚壓力。溫度荷載：溫降引起拱端推力增加，可能惡化穩(wěn)定。加固措施：清理軟弱巖體，挖除不利結構面。對破碎帶進行固結灌漿或混凝土置換。設置抗滑樁、預應力錨索，提高結構面抗剪強度。帷幕灌漿與排水孔結合，降低揚壓力。3.斜墻與心墻防滲特點對比：斜墻：位于壩體上游面，防滲體直接與庫水接觸，需承受庫水壓力和波浪沖擊，對材料抗沖刷要求高；適應變形能力較強（與壩殼共同沉降），但一旦破壞易導致滲漏。心墻：位于壩體中部，被壩殼材料包圍，受外界影響小，防滲可靠性高；對壩殼材料透水性要求較高（需大于心墻100倍以上），否則易形成滲透水壓力；變形協(xié)調(diào)性較差，需設置過渡層。適用條件：斜墻：適用于壩基透水性較大（需設鋪蓋）、河谷狹窄（壩坡較陡）的情況。心墻：適用于壩基條件較好（可設截水槽）、壩體較高（需更可靠防滲）的情況。4.閘孔總寬度確定步驟：計算過閘流量Q（根據(jù)設計洪水標準確定）。選擇堰型（寬頂堰或實用堰），確定流量系數(shù)m和側收縮系數(shù)ε。采用堰流公式Q=εmb√(2g)H?^(3/2)反推總凈寬b=Q/(εm√(2g)H?^(3/2))，其中H?為計入行近流速的堰上水頭。主要考慮因素：設計洪水流量：決定過流能力。上下游水位差：影響H?和流量系數(shù)。河床地質條件：軟基需限制單寬流量（避免沖刷），硬基可適當增大。閘室結構布置：閘墩厚度影響總寬度（總寬度=凈寬+閘墩數(shù)×墩厚）。5.圍巖類別與襯砌形式選擇：Ⅰ類圍巖（穩(wěn)定）：完整性好，可采用噴混凝土襯砌（厚5~10cm）或不襯砌（僅局部噴護）。Ⅱ類圍巖（基本穩(wěn)定）：局部裂隙發(fā)育，采用噴混凝土（厚10~15cm）+系統(tǒng)錨桿（間距2m）。Ⅲ類圍巖（穩(wěn)定性較差）：裂隙較發(fā)育，需混凝土襯砌（厚20~30cm），并設置鋼筋網(wǎng)。Ⅳ類圍巖（不穩(wěn)定）：破碎或有軟弱夾層，采用鋼筋混凝土襯砌（厚30~50cm），必要時加設仰拱。Ⅴ類圍巖（極不穩(wěn)定）：松散或高應力區(qū)，需全斷面鋼筋混凝土襯砌（厚≥50cm），配合超前支護（管棚、小導管）。四、計算題解：取單位壩段（1m寬），計算抗滑力與滑動力。1.壩體斷面尺寸：壩底寬度B=壩頂寬+下游坡度×壩高=8+0.7×70=57m上游面鉛直，斷面為梯形，面積A=(頂寬+底寬)/2×壩高=(8+57)/2×70=2275m22.壩體自重G=γc×A=24×2275=54600kN（γc為混凝土容重）3.上游水壓力P1=0.5×γw×H12=0.5×9.8×682=0.5×9.8×4624=22657.6kN（γw為水容重，H1=68m）4.下游水壓力P2=0.5×γw×H22=0.5×9.8×52=122.5kN（H2=5m）5.滑動力T=P1P2=22657.6122.5=22535.1kN6.抗滑力F=G×f+c×A（注意：凝聚力c的單位為MPa=1000kN/m2，計算時需轉換）c×A=0.8×1000×(1×57)=