水工建筑物重點全面版.doc

第一章緒論水利工程是指對自然界的地表水和地下水進行控制和調(diào)配，以達到除害興利目的而修建的工程。根本任務是：除水害興水利。水利水電工程的設(shè)計階段:項目建議書階段、可行性研究階段、初步設(shè)計、招投標設(shè)計、施工圖設(shè)計資源水利就是從水資源開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約、保護等六個方面系統(tǒng)分析，綜合考慮，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。水工建筑物：為了達到防洪、灌溉、發(fā)電、供水等目的，修建的各種不同類型的，用來控制和支配水流的建筑物。水利樞紐指集中建造的不同類型的水工建筑物組成的有機的綜合體。水利樞紐分為蓄水樞紐（水庫）和取水樞紐。其中水庫樞紐包括擋水、泄水、輸水（或引水）三類建筑物，稱為水庫三大件。水工建筑物的分類按其在樞紐中的作用分為：擋水建筑物：用以攔截江河，形成水庫或壅高水位。如攔河壩、攔河閘、提防、海塘、施工圍堰。泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或為人防、檢修而放空水庫等，以保證壩和其他建筑物的安全。如溢流壩、溢洪道、隧洞、泄水閘、泄水孔。輸水建筑物：為滿足灌溉、發(fā)電和供水的需要，從上游向下游輸水用的建筑物。如：引水隧洞、壓力鋼管、渠道、渡槽、倒虹吸等。?。ㄟM）水建筑物：是輸水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的進口段、進水閘、揚水站等。整治建筑物（丁壩、順壩、導流堤、護岸）、專門建筑物（壓力前池、調(diào)壓室、沉砂池、沖沙閘）。水利工程的特點：工作條件的復雜性；設(shè)計選型獨特；施工難度大；社會、經(jīng)濟效益高；對環(huán)境影響的多面性；失事后果的嚴重性；第二章重力壩重力壩的工作原理：在水壓力及其他荷載的作用下，主要依靠壩體自身重量產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定的要求；同是也依靠壩體自重在水平截面上產(chǎn)生的壓應力來抵消由于水壓力所引起的拉應力，以滿足強度的要求。其基本剖面為上游面近于垂直的三角形剖面。按結(jié)構(gòu)形式分：實體重力壩、空腹重力壩、寬縫重力壩。寬縫重力壩：將相鄰壩段間的橫縫部分地拓寬的重力壩?？崭怪亓危涸趯嶓w重力壩壩底沿壩軸線方向設(shè)置大尺寸的空腔按是否溢流分：溢流重力壩、非溢流重力壩按筑壩材料分：混泥土重力壩、漿砌石重力壩為了減少滲流對壩體穩(wěn)定和應力的不利影響，在靠近壩體的上游面設(shè)排水孔，靠近壩踵的地基內(nèi)設(shè)防滲帷幕，帷幕后設(shè)排水孔重力壩的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)作用明確，設(shè)計方法簡便，安全可靠；對地形、地質(zhì)條件適應能力強；樞紐泄洪問題易解決；便于施工導流；施工方便重力壩的缺點：壩體剖面尺寸大，材料用量多；壩體應力較低，材料強度不能發(fā)揮；壩體與地基接觸面積大，壩底揚壓力大，對穩(wěn)定不利；壩體體積大，施工水化熱難以控制。揚壓力是由上、下游水位差產(chǎn)生的滲透水壓力和下游水深產(chǎn)生的浮托力兩部分組成。作用在壩上的荷載，按性質(zhì)分為基本荷載和特殊荷載泥沙壓力根據(jù)壩前淤積高程淤積計算年限可取50-100年。波浪要素：波浪高度、波浪長度、波浪中心線超出靜水面的高度?；玖叶龋菏侵冈摰貐^(qū)今后50年期限內(nèi)，可能遭遇超越概率P50為0.10的地震烈度。重力壩抗滑穩(wěn)定分析目的:核算壩體沿壩基面或沿地基深層軟弱結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定的安全性能。失穩(wěn)的形式：沿壩體抗剪能力不足的軟弱結(jié)構(gòu)薄弱層面(壩體與壩基的接觸面和壩基巖體內(nèi)連續(xù)的斷層破碎帶)產(chǎn)生滑動。在各種荷載作用下，上游壩踵出現(xiàn)拉應力，使之裂縫，或下游壩趾壓應力過大，超過壩基巖體或壩體砼的允許強度而壓碎，從而產(chǎn)生破壞?？够€(wěn)定分析方法：剛體極限平衡法、有限單元法、地質(zhì)力學模型試驗（重要工程）提高壩體抗滑穩(wěn)定性的工程措施：利用水重；將壩基面開挖成傾向上游的斜面，增加抗滑力；設(shè)置齒墻；設(shè)置排水系統(tǒng)，減小揚壓力；加固地基（帷幕灌漿、固結(jié)灌漿）；橫縫溉漿；預應力錨固措施。應力分析的目的：檢驗大壩在施工期間和運用期是否滿足強度要求；根據(jù)應力分布情況進行壩體砼標號分區(qū)；為研究壩體某些部位應力集中和配筋等提供依據(jù)。應力分析方法：理論計算、模型試驗。材料力學法基本假定：壩體砼為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料；視壩段為固接于地基上的懸臂梁，不考慮地基變形對壩體應力影響，并認為各壩段之間獨立工作，橫縫不傳力；不考慮兩側(cè)壩體的影響；假定壩體水平截面上的正應力按直線分布，不考慮廊道對壩體應力的影響。重力壩體溫度的三個階段：上升期（一般為15，最高為36）、降溫期、穩(wěn)定期。溫度裂縫的分類：貫穿性裂縫、表面裂縫溫度控制的目的：防止混泥土由于溫度過高、內(nèi)外溫差過大、及氣溫驟降產(chǎn)生各種溫度裂縫；為做好接縫灌漿，滿足結(jié)構(gòu)受力要求，提高施工工效，簡化施工程序提供依據(jù)。溫度控制的標準：地基的容許溫差；上下層容許溫差（不超過1520）；內(nèi)外容許溫差（不大于2025）溫度控制措施：降低混泥土的澆筑溫度（預冷骨料、加冰攪拌）；減少混泥土水化熱升溫（用中、低水化熱水泥、埋大石塊、用冷卻水管進行初期冷卻、減小澆筑層厚度）；加強對混泥土表面的養(yǎng)護和保護（對表面加覆蓋、澆水養(yǎng)護）重力壩剖面設(shè)計原則：保證大壩安全運用，滿足穩(wěn)定和強度要求；盡可能節(jié)省工程，使剖面尺寸最小，造價最低；壩體外形輪廓簡單，便于施工，運行方便。溢流重力壩的孔口形式：開敞溢流式、大孔口溢流式閘門按工作條件分為：工作閘門、檢修閘門、事故閘門；按形式分：平面閘門、弧形閘門、翻板閘門重力壩消能形式及適用條件挑流消能適用于基巖比較堅固的高壩或中壩；底流消能適用于中、低壩或基巖較軟弱的河道（挑角=2025）；面流消能適用于水頭較小的中、低壩，要求下游水位穩(wěn)定，尾水較深，河道順直，河床和河岸在一定范圍內(nèi)有較高抗沖能力。消力戽適用于尾水較深，變幅較小，無航運要求且下游河床和兩岸有一定抗沖能力的情況。聯(lián)合消能適用于泄洪量大，河床狹窄、下游地質(zhì)條件差的高、中壩或單一消能形式經(jīng)濟合理性差的情況。重力壩地基處理主要包含：防滲、提高基巖強度和整體性。壩基固結(jié)灌漿的目的：提高基巖的整體性和強度，降低地基的透水性；減小基巖受力后的變形；提高基巖的抗壓抗剪強度。帷幕灌漿的目的：降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學管涌，減少壩基滲流量。壩體混泥土分區(qū)的原則：壩體混泥土采用的強度等級種類應盡量減少并與樞紐中其他建筑物混泥土扥及一致；同一塊中的強度等級不超過兩種，相鄰區(qū)的強度等級不超過兩級，以免產(chǎn)生應力集中獲產(chǎn)生溫度裂縫（分區(qū)寬度為2-3m）壩體分縫按其作用可把縫分為沉降縫、伸縮縫、工作縫；按其位置分為橫縫、縱縫及水平縫。壩體橫縫間距一般為1520m，橫縫間距大于22m或小于12m時，應作論證。第三章拱壩拱壩的類型：薄拱壩、一般拱壩、厚拱壩（重力拱壩）、單曲拱壩、雙曲拱壩。拱壩中心角對應力、穩(wěn)定的影響：中心角愈大，拱圈厚度愈小，材料強度可得到充分利用，對應力有利。但對拱壩壩肩穩(wěn)定不利。拱壩的最大應力常在1/31/2處拱壩的布置原則：使材料的強度得到充分的發(fā)揮；滿足安全要求；滿足運用要求：a、泄洪 b、引水c、交通；滿足施工要求：a、模板制作；b、倒懸度；滿足經(jīng)濟的要求：在滿足上述多項要求的情況下，近可能使整個樞紐的總投資最小，最早受益 拱壩的布置步驟：根據(jù)壩址地形、地質(zhì)圖確定開挖深度，畫出可利用巖石等高線；在地形圖上確定頂拱軸線的位置（盡量使拱軸線與基巖等高線在拱端處的夾角不小于30）按出擬拱冠梁的尺寸，選取拱圈，繪制個拱圈的平面圖；選取若干鉛垂面，檢查倒懸度及壩面光滑度；應力計算和壩肩抗滑穩(wěn)定校核；計算壩體工程量，進行方案比較。一般情況下，溫降對壩體應力不利，而對壩肩穩(wěn)定有利。封拱溫度越低，建成后愈有利于降低壩體拉應力。溫度荷載包括：均勻溫度變化tm、沿壩厚溫度梯度變化td、非線性溫度變化tn；拱壩應力分析方法：圓筒法、純拱法、拱梁分載法（包括拱梁法和拱冠梁法）、有限單元法和模型試驗法等。純拱法假定拱壩由一系列各自獨立互不影響的水平拱圈疊全而成，每層拱圈簡化為兩端固結(jié)的平面拱，用結(jié)構(gòu)力學方法求解拱的應力。拱冠梁法基本原理：它按照拱冠部位的中央懸臂梁和若干水平拱在交點處徑向變位一致的原則進行拱梁荷載分配。求得各層拱圈的拱冠梁各自承擔的荷載后，拱圈各截面的應力，拱冠梁按懸臂梁結(jié)構(gòu)計算應力。拱壩穩(wěn)定分析的方法：剛體極限平衡法、有限單元法、地質(zhì)力學模型試驗改善拱壩穩(wěn)定的措施：加強地基處理，對不利的節(jié)理和結(jié)構(gòu)面進行有效的沖洗和固結(jié)灌漿，提高抗剪強度；加強壩肩的灌漿和排水措施，減少巖體內(nèi)的滲流措施；將拱端向岸壁深挖嵌進，擴大下游的抗滑巖體，避開不利的滑裂面；改進拱圈設(shè)計；若拱端基巖穩(wěn)定性較差，可局部擴大拱端或設(shè)置重力墩。拱壩壩身泄水方式：自由跌落式、鼻坎挑流式、滑雪道式、壩身泄水孔式。碾壓混泥土拱壩的橫縫：常規(guī)橫縫、誘導縫（短縫）、灌漿橫縫拱壩比同一高度的重力壩可節(jié)約1/32/3的工程量在V形河谷中修建拱壩，下部水壓力較小的部位拱跨小，為加大拱的作用，選用雙曲拱壩第四章土石壩土石壩的設(shè)計要求：具有做夠的斷面以保持壩的穩(wěn)定；設(shè)置良好的防滲和排水設(shè)施用于控制滲流；根據(jù)現(xiàn)場條件選擇筑壩土石料的種類、壩體的結(jié)構(gòu)形式等；壩基足夠穩(wěn)定；泄洪建筑物具有足夠的泄洪能力，壩頂具有足夠的安全超高，以防洪水漫頂；采取適當?shù)臉?gòu)造措施，使壩應用可靠和耐久。土石壩的類型：按其施工方法分碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆石壩、水力沖填壩和水中填土壩。碾壓式土石壩分為均質(zhì)壩、分區(qū)壩（心墻壩、斜墻壩和斜心墻壩）、人工防滲材料壩。均質(zhì)壩滲透系數(shù)不大于1x10-4cm/s,心墻和斜墻不大于1x10-5cm/s壩頂高程按設(shè)計高程和校核高程選擇較大值，竣工時的壩頂高程應留有壩高1%的沉降量中低高度的均質(zhì)壩，其平均坡度率約為1:3，土質(zhì)防滲體的心墻壩1:1.51:2.5（下游采用堆石）1:2.01:3.0（下游采用土料）；1:1.71:2.7（上游采用堆石），1:2.51:3.5（上游采用土料）馬道的寬度不小于1.5m由于上游壩坡長期浸泡于水中，土的抗剪強度下降，會降低壩體的穩(wěn)定性。所以，當材料相同時，上游坡常比下游坡緩，對在同一水位側(cè)壩坡，水下部分也常比水上部分緩。防滲體的作用：防滲，降低壩體浸潤線、降低滲透坡降和控制滲流量。滲流計算的內(nèi)容和目的：確定壩體浸潤線及下游出逸點的位置，繪制壩體和壩基流網(wǎng)圖。確定壩體和壩基滲流量，以便估算水庫的滲漏損失；確定壩體和壩基的滲流流速和坡降，驗算該處是否會發(fā)生滲透破壞；確定水庫水位驟降對水庫水位的影響。目的：為壩體內(nèi)各部分土的飽水狀態(tài)的劃分提供依據(jù)；確定對壩坡有重要影響的滲流作用力；為穩(wěn)定分析和應力分析提供依據(jù)；檢驗土體的滲流穩(wěn)定性，防止發(fā)生流土和管涌；確定壩體和壩基防滲體的尺寸和排水設(shè)施的容量和尺寸；確定通過壩和河岸的滲流水量。滲流分析方法：流體力學法、水力學法、流網(wǎng)法、試驗法和數(shù)值解法。水力學法基本假定：壩體為均質(zhì)，壩內(nèi)各點在各方向的滲透系數(shù)相同；滲透水流為二元穩(wěn)定層流狀態(tài)，符合達西定律；滲透水流是漸變的，任一鉛直過水斷面內(nèi)各點的滲透坡降和流速相等。滲透變形的類型：管涌（在滲流作用下，土中的細顆粒由骨架空隙通道中被被帶走而流失的現(xiàn)象）流土（在向上滲流作用下，表層局部土體被頂起或是粗顆粒群發(fā)生流動而流失的現(xiàn)象）、接觸沖刷、接觸流土等類型。防滲透變形的工程措施：土料設(shè)計時考慮提高土的抗?jié)B性；采取水平或垂直防滲措施，盡可能地延長滲徑，以達到降低滲透坡降的目的；設(shè)置排水溝或減壓井，降低壩體浸潤線和下游滲流出口處的滲透壓力；對可能發(fā)生管涌的部位，設(shè)置反濾層；對可能發(fā)生流土段，設(shè)置蓋重增加土體抵抗?jié)B透變形的能力。排水體的作用：降低壩體浸潤線及孔隙壓力、改變滲流方向，增加壩體穩(wěn)定；防止?jié)B流逸出處的滲透變形、保護壩坡和壩基；防止下游波浪對壩坡的沖刷及凍脹破壞，起到保護下游壩坡的作用。排水體類型：棱體排水、貼坡排水、褥墊排水和組合式排水。反濾層的作用：排水濾土。反濾層面的設(shè)置大體與滲流方向正交，且順滲流方向粒徑應由小到大。穩(wěn)定計算目的：保證壩體在自重、各種情況下的孔隙壓力和外荷載作用下，具有足夠的穩(wěn)定性，不致發(fā)生通過壩體或壩體連同地基的剪切破壞?；瑒悠茐男问剑簣A弧滑動面、折線滑動面和復合滑動面。土壩穩(wěn)定分析的方法：應力應變分析法（有限單元法）、滑動面法（瑞典條分法、簡化畢肖普法、折線滑動面法）砂卵石地基的處理主要是解決防滲問題，通過采取“上堵”、“下排”相結(jié)合的措施，達到控制地基滲流的目的?；痉绞接写怪狈罎B、水平防滲和排水減壓等。前者有粘土截水墻、砼截水墻、砼防滲墻、水泥粘土灌漿帷幕。水平有防滲鋪蓋。填筑標準：以壓實度和最優(yōu)含水率作為設(shè)計控制指標土石壩的變形裂縫:縱向裂縫、橫向裂縫、內(nèi)部裂縫土石壩下游護坡：干砌石、堆石、鋼筋砼框格填石、草皮土石壩砂礫地基采用可灌性評價：當M10時，可灌水泥粘土漿；當M15時，可灌水泥漿土壩穩(wěn)定分析土壩壩坡較緩，在外荷載作用下，不會產(chǎn)生整體水平滑動。如果剖面尺寸不當或壩體、壩基材料的抗剪強度不足，在一些不利荷載組合下，有可能發(fā)生壩體或壩體連同部分壩基一起局部滑動失穩(wěn)；另外，當壩基內(nèi)有軟弱來層時，也可能發(fā)生塑性流動，影響壩的穩(wěn)定。第五章水閘水閘是一種低水頭建筑物，既能擋水、又能泄水，用以調(diào)節(jié)水位，控制泄流量。水閘按其承擔的任務分為進水閘、節(jié)制閘、排水閘、分洪閘、擋潮閘、沖沙閘。按其結(jié)構(gòu)型式分為：開敞式、胸墻式和涵洞式。水閘的組成由閘室、上游連接段、下游連接段三部分組成。閘室的主要作用是調(diào)節(jié)水位，控制流量。包括閘門、閘墩、底板、胸墻、工作橋、交通橋等閘孔設(shè)計的影響因素:閘孔型式、閘底板高程；閘室地基處理方法：預壓加固、換土墊層、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)閘室地下輪廓的布置原則：防滲與排水相結(jié)合的原則防滲設(shè)計任務:經(jīng)濟合理地擬定閘的地下輪廓線的形式和尺寸，以消除和減少滲流對水閘所產(chǎn)生的不利影響，保證閘基及兩岸不產(chǎn)生滲透變形破壞。地下輪廓線：不透水的鋪蓋、板樁及底板與地基的接觸線，即是閘基的滲流的第一條流線，其長度為閘基的防滲長度。LCH閘基滲流計算目的:求解滲透壓力、滲透坡降，并驗證初擬定地下輪廓線和排水布置是否滿足要求。計算方法有流網(wǎng)法、直線法、改進陰力系數(shù)法、有限元法和電擬試驗法。規(guī)范推薦采用：流網(wǎng)法、改進阻力系數(shù)法直線法假定滲流沿地基輪廓的坡降相同，即水頭損失按直線變化。防滲設(shè)施包括；水平防滲（鋪蓋）、垂直防滲（板樁、齒墻）兩種，排水設(shè)施則是指鋪設(shè)在護坦（護坦的作用是消減水流的動能）、漿砌石海漫底部或閘底板下游起導滲作用的砂礫石層。海漫的作用是進一步消減水流剩余能量，保護護坦安全，并調(diào)整流速分布，保護河床，防止沖刷。海漫要求具有一定的粗糙性、透水性、柔性。閘室穩(wěn)定性是指閘室各種荷載作用下，不致沿地基面或深層滑動；不發(fā)生明顯的傾斜；平均基底壓力不大于地基的容許承載力。提高閘室抗滑穩(wěn)定的工程措施：增加鋪蓋長度，或在不影響抗?jié)B穩(wěn)定的前提下，將排水設(shè)施向水閘底板靠近，以減少作用在底板上的滲透壓力；利用上游鋼筋砼鋪蓋作為阻滑板，但閘室本身的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)仍應大于1；將閘門位置向下游一側(cè)移動，或?qū)⑺l底板向上海一側(cè)加長，以便多利用水重；增加閘室底板的齒墻深度。底板按其與閘墩連接方式的不同，底板可分整體式及分離式兩種；按其結(jié)構(gòu)形式分為平底板、低堰式及反拱式。閘墩的作用：分隔閘門，支承上部結(jié)構(gòu)。閘室底板結(jié)構(gòu)計算方法：倒置梁法假定地基反力順水流方向呈直線分布，垂直水流方向為均勻分布；彈性地基梁法假定地基反力呈直線分布。在垂直水流方向截取單寬板條及墩條，按彈性地基梁計算地基反力和底板內(nèi)力。閘基防滲設(shè)計的要求：確定最優(yōu)的地下輪廓及防滲排水設(shè)施，從而減小滲透壓力使閘基不發(fā)生變形；使閘基的滲流量控制在允許的范圍內(nèi)。第六章河岸溢洪道溢洪道的作用是用來宣泄規(guī)劃所規(guī)定庫容所不能容納的多余水量，防止洪水漫溢壩頂，保證大壩安全。溢洪道的類型按其位置不同分為河床式和岸邊式兩種類型。河岸溢洪道分為正槽溢洪道和側(cè)槽溢洪道。河岸溢洪道的布置及形式選擇：受地形條件、地質(zhì)條件、水力條件、樞紐布置要求等因素。正槽溢洪道：當溢洪道的泄槽軸線與溢流堰軸線垂直，即過堰水流與泄槽軸線方向一致。正槽溢洪道的組成：由進水渠、控制段、泄槽、消能防沖設(shè)施和出水渠五部分組成。其中控制段、泄槽、消能防沖設(shè)施三部分是溢洪道的主體。進水渠的作用：將水流平順、對稱地引向控制段，并具有調(diào)整水流的作用；控制段的作用：調(diào)節(jié)水位，控制流量。泄槽的作用：使過堰水流順暢地送往下游，保證工程安全。消能防沖設(shè)施的作用：消除能量，平穩(wěn)下泄。出水渠的作用：是將消能后的水流平穩(wěn)順暢地與下游河道水流良好銜接。側(cè)槽溢洪道：溢洪道的泄槽軸線與溢流堰軸線接近平行，即過堰水流與泄槽軸線方向接近正交。由溢洪堰、側(cè)槽、泄槽、消能設(shè)施和出水渠等部分組成。非常溢洪道一般分為漫流式、自潰式和爆破引潰式。第七章水工隧洞與壩下涵管隧洞按其功用分為引水隧洞和泄水隧洞兩大類。根據(jù)隧洞的工作條件，又可將其分為有壓隧洞和無壓隧洞。有壓隧洞洞身從受力條件好、水力特性佳考慮，斷面形式應為圓形。常用的無壓隧洞斷面形式有：圓拱直墻式、馬蹄形。無壓隧洞襯砌上的主要荷載是山巖壓力。其斷面尺寸根據(jù)運用、泄流能力和洞內(nèi)水面線的要求確定。有壓隧洞的斷面尺寸根據(jù)水力計算確定核算泄流能力及沿程壓坡線。隧洞的線路選擇一般原則和要求：（1）地質(zhì)條件是洞線選擇的決定性因素，要盡量避開破碎帶，選在堅硬、完整、穩(wěn)定和地質(zhì)構(gòu)造。（2）洞頂以上和隧洞岸邊一側(cè)的巖體應有足夠的厚度，以保證圍巖的穩(wěn)定。（3）進出口位置應有利于上、下游水流的銜接，使進出水流平穩(wěn)流暢。（4）洞線在平面上應盡可能成直線，以減少工程費用和水頭損失，并取得良好的水流條件。應避免設(shè)置彎曲段。（6）渠道上的無壓輸水隧洞，其洞選擇是整個渠道線路布置的一個組成部分。水工隧洞的工作特點和設(shè)計時應考慮的有關(guān)問題。（1）洞身位于深水下，工作閘門是高壓閘門，開啟時洞內(nèi)流速很高。故要求過水輪廓應合理，形式及尺寸采用必要措施，如通氣孔等，以免引起空蝕振動。（2）隧洞洞身在巖層開鑿而成的，開鑿后隧洞周圍巖體應力平衡受到破壞，巖體可能變形或崩坍，須設(shè)支護或永久性襯砌，承受圍巖壓力，保持圍巖穩(wěn)定，襯砌應有足夠的強度與抗?jié)B性。（3）地下工程與地面工程不同，運用出現(xiàn)問題或過水斷面不足，要進行加固或擴大斷面是困難的。因此，必須保證質(zhì)量，安全可靠，并富有余地。水工隧洞中的閘門按其工作性質(zhì)分為工作閘門、檢修及事故閘門。工作閘門主要用于調(diào)節(jié)流量和控制孔口，應在動水啟閉；檢修閘門是地檢修主閘門或洞身時擋水時采用的，一般在靜水中啟閉；事故閘門是在工作閘門、隧洞及設(shè)備發(fā)生事故時使用，能地動水關(guān)閉的閘門，又稱快速閘門；隧洞組成由進口段、洞身段、出口段三部分。隧洞進口建筑物一般包括：攔污設(shè)施、入口段、閘門段、漸變段、通氣孔、平壓管和上部結(jié)構(gòu)。深式取水式進口建筑物的形式有豎井式、塔式、岸塔式和斜坡式四種形式。在泄水隧洞閘門之后應設(shè)通氣孔，其作用是補氣和排氣。隧洞的消能設(shè)施：泄水隧洞大多采用挑流消能和底流消能。另外還有洞內(nèi)消能。隧洞灌漿按其目的不同分為回填灌漿和固結(jié)灌漿?；靥罟酀{的作用是為了將襯砌與巖石之間的空隙充填密實，使襯砌與巖石緊密結(jié)合，改善襯砌的傳力條件，以便襯砌與圍巖共同承受荷載。固結(jié)灌漿的作用是提高圍巖的強度和整體性，并得到可靠的彈性抗力，以改善襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件，并減少滲漏。隧洞設(shè)置排水的目的是為了降低作用在襯砌上的外水壓力。襯砌的作用（1）承受圍巖壓力及其他各種荷載；（2）加固圍巖，充分利用圍巖的承載能力；（3）防止水流、空氣和溫度變化及干濕變化對圍巖的破壞作用；（4）防止?jié)B漏和減小洞身表面糙率；襯砌的類型按其設(shè)置的目的可分為平整襯砌和受力襯砌兩類。按其所用材料分為：砼和鋼筋砼襯砌、磚石襯砌。 另外還有噴錨支護襯砌、預應力襯砌、裝配式襯砌。作用在襯砌上的荷載：自重內(nèi)水壓力外水壓力山巖壓力彈性抗力和地基反力灌漿壓力溫度荷載施工荷載及地震力;圍巖壓力：是由于隧洞開挖后引起原始應力場的應力重分布，使圍巖產(chǎn)生變形、松動和破壞而作用地襯砌上壓力。山巖壓力的大小與巖體的質(zhì)量有關(guān)。其影響因素很多，如巖體的強度、巖層的產(chǎn)狀、裂縫的組合、風化程度、地下水狀況、斷面尺寸形狀等等。彈性抗力：是襯砌在主動荷載作用下向外變形時受到圍巖約束而施加于襯砌壁的反作用力。方向為法向，其大小可近似認為與襯砌外壁的法向位移成正比。它對襯砌結(jié)構(gòu)是有利的。產(chǎn)生彈性抗力的條件：（1）襯砌與圍巖必須緊密結(jié)合；（2）圍巖堅硬、完整，在內(nèi)水壓力作用下必須是穩(wěn)定的；（3）圍巖厚度應大于3倍洞徑。受均勻內(nèi)水壓力作用下的圓形有壓隧洞襯砌所產(chǎn)生的彈性抗力是均勻分布 。圍巖壓力與彈性抗力的不同：在荷載作用下，襯砌向外變形時受到圍巖的抵抗，這種圍巖抵抗襯砌變形的作用力，稱為圍巖的彈性抗力。圍巖壓力是作用在襯砌上的主動力，而彈性抗力則是被動力，并且是有條件的。圍巖考慮彈性抗力的重要條件是巖石與襯砌的接觸程度。彈性抗的作用表明圍巖與襯砌共同承受荷載，從而使襯砌的內(nèi)力得以以減少，所以對襯砌的工作狀態(tài)是有利的。而山巖壓力對襯砌工作是不利的荷載。圓形有壓隧洞在均勻內(nèi)水壓力作用下，彈性抗力是均勻分布的，并與襯砌向外變形大小成正比。第八章過壩建筑物及渠系建筑物過壩建筑物包括通航、過木、過魚建筑物。通航建筑物分為船閘和升船機船閘的作用是利用水力條件將船浮送過壩，其運輸量大，運費低，安全可靠，但耗水量大。升船機的作用利用機械力量將船只送過壩，其耗水量極小，運送速度快，適用范圍大，但機械設(shè)備復雜，技術(shù)要求高，運輸能力低。船閘組成：上下游引航道、上、下游閘首、閘室。船閘基本尺寸：包括閘室有效長度、有效寬度及閘檻上的有效水深。船閘的布置，一般布置在靠近河道深泓線一側(cè)。船閘的類型：單級、多級船閘。前者適用于水頭不大于20M的情況；后者適用于高水頭的水利樞紐；雙線和單線船閘。升船機分為垂直、斜坡升船機。過木建筑物包括：筏道、漂木道及過木機。過魚建筑物有魚道、魚閘、升魚機等。渠系建筑物分有：交叉輸水建筑物、落差建筑物、銜接建筑物交叉輸水建筑物是渠道為了跨越礙，在渠系中修建的水工建筑物。如：渡槽、倒虹吸、涵洞、隧洞等。渡槽：是輸送渠道水流跨越河流、渠道、道路、山谷等礙的架空輸水建筑物，是灌區(qū)水工建筑物中應用最廣的交叉建筑物之一。渡槽的作用：用于輸送渠道水流外，還可以供排洪和導流之用。組成：由輸水的槽身、支承結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)及進出口建筑物等部分組成。類型：（1）按施工方法分，渡槽可分為現(xiàn)澆整體式、預制裝配式及預應力等；（2）按建筑材料分類，則有木渡槽、砌石、砼及鋼筋砼等；（3）按槽身結(jié)構(gòu)形式分有矩形、U形、梯形、橢圓形及圓管形槽等；（4）按支承結(jié)構(gòu)的形式分為梁式、拱式、桁架式、組合式、懸吊式或斜拉式。目前常用的渡槽形式，按支承結(jié)構(gòu)分有梁式和拱式，按槽身斷面形式分為矩形和U形。渡槽總體布置工作包括：槽址位置的選擇，槽身支承結(jié)構(gòu)的選擇，基礎(chǔ)及進出口的布置。渡槽水力計算任務是合理確定槽底縱坡、槽身斷面尺寸、計算水頭損失，根據(jù)水面銜接計算確定渡槽進出口高程。一般先按通過最大流量Q擬定適宜的槽身縱坡和槽身凈寬B、凈高h，后根據(jù)通過設(shè)計流量計算水流通過渡槽的總水頭損失值，如Z等于規(guī)劃規(guī)定的允許水頭損失，則可確定最后縱坡、B、h值，進而定出有關(guān)高程和漸變段長等?？v坡i加大，則有利于縮小槽身斷面，減少工程量，但過大的縱坡，會加大沿程水頭損失，降低渠水位的控制高程，還可能使上、下游渠道受到?jīng)_刷。梁式渡槽由槽身、槽墩（排架）及基礎(chǔ)等三部分組成。槽身既起輸水作用、又起縱