任务：①确定坝体侵润线和下游渗流出逸点的位置，为设计计算提供依据。 ②确定坝体与坝基的渗流量，以便估计设备尺寸。 ③确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸坡降，用以判断该处渗透稳定性④确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算孔隙水压力，用来进行上游坝坡稳定分析。 方法：1、解析法（流体力学法，水利学法）2、手绘流网法3、实验法4、数值法

其中，常用的理论方法是水力学法，其基本假定为达西定律和杜平假设，建立各段运动方程式，根据水流连续性再求解渗透流速，渗透流量和侵润线等。

6．什么叫流网？它由哪些线构成？绘制流网的基本原则是什么？土石坝渗流域的边界各是什么线？

在稳定渗流的层流中，水质点的运动轨迹（流线）和各条流线上侧压管水头相同点的连线（等水位线或等势线）组成的网状图形叫流网。流网由流线、等势线和侵润线构成。

绘制流网的基本原则：1、流线和等势线均是圆滑的曲线。2、流线和等势线是互相正交的。3、流网的网格画成曲线正方形，即网格的中线互相正交且长度相等。4、边界：上、下游水下边坡线均为等势线；初拟侵润线及坝体与不透水地基接触线均为流线。下游坡出逸段即非等势线也非流线。 7．土石坝渗流变形有哪几类？各自的特点是什么？

（1）管涌：渗流作用下，坝体、坝基中细小颗粒被逐步带走形成渗流通道现象。常发生在坝下游坝或闸坝下游地基面渗流逸出处，无凝聚力的砂土，砾石砂土易发生临界坡降——大颗粒——破坏坡降。 （2）流土：成块土体被掀起浮动，主要发生在黏土及均匀非粘性土渗流出口处，破坏坡降。 （3）接触冲刷：渗流沿两不同土壤接触面流动，带走细颗粒，使临近接触面不同土层混合起来。 （4）接触流土和接触管涌：渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面。坝基不同土层间渗流将一层细颗粒带至另一层粗颗粒（管涌）；一层为黏土，含水量大，凝聚力降低而成块移动，甚至形成剥蚀（接触流土） 8．防止渗流变形的措施有哪些？

常见的工程措施有：全面截阻渗流、延长渗径、设置排水设施、反滤层或排渗减压井等。 9．重力坝与土石坝的稳定概念有什么不同？影响土石坝稳定的因素有哪些？

重力坝：依靠重力维持稳定，失稳时，先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝址处岩基和胶结面出现局部剪切屈服，进而范围扩大向上游延伸，最后形成滑动通道，导致大坝的整体失稳。 土石坝：也是依靠重力维持稳定，由于是散粒体堆筑，坝坡稳定须采用肥大的剖面，坝体不可能产生水平滑动，其失稳主要是坝坡滑动或坝颇，坝基一起滑动。

影响因素：坝体滑坡猾裂面的形状，坝体结构，土料，地基的性质，坝的工作条件。 10．土石坝坝坡滑裂面的形状有哪几种？在什么情况下易产生何种滑裂面？

土石坝坝坡滑裂面的形状有三种：曲线滑裂面、直线或折线滑裂面、复合滑裂面。

（1）曲线滑裂面：当滑裂面通过粘性土部位时，产生上缓下陡曲面，计算中常用圆弧代替。

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（2）直线或折线滑裂面：当滑裂面通过无粘性土时，可产生直线或折线形，面坡干燥或全部浸入水中时呈直线形，坝坡部分浸入水中时呈折线形。

（3）复合滑裂面：当滑裂面通过性质不同的几种土料时，可产生由直线和曲线组成的复合形状滑裂面。 11．怎样确定滑弧的最小稳定安全系数？

利用B.B方捷耶夫及费兰钮斯法结合应用，可认为最危险的滑弧圆心在扇形面积中线附近，可按下面步骤计算出最小稳定安全系数Kmin。 （1）在eg线上选取?1、?2、

?3﹍﹍为圆心，分别作通过点的滑弧并计算各自的安全系数k，按比例将

k值标在相应的圆心上，连成曲线找出相应最小k的圆心?4。 （2）通过eg线上k最小的点?4，作eg的垂线，在线上选

?5等为圆心，同样分别过点作滑弧，找出最

小的安全系数，按比例将标在点的上方。

（3）根据坝基土质情况，在坝坡或坝址外再选，同上述方法求出最小安全系数等，分别按比例标在点的上方，连接标注诸短线的端点，即可找出相应于计算情况的坝坡稳定安全系数，一般要计算15个滑弧才能求出?min

12．土石料的填筑标准是什么？在土料设计中何种土料主要控制何种指标？

土石料的填筑标准：对于粘性土，其指标是设计干重度及相应的含水量；对于非粘性土，其指标是相对密度；对于堆石料，其指标是孔隙率。

13．土石坝为什么要设防渗体？防渗体有哪些形式？

土石坝挡水后，在坝体内会形成由上游的渗流，这会使水库损失水量，还引起管涌、流图等渗透变形，对坝颇稳定不利，必须在设计时采取防渗措施以减少渗漏，保证坝体渗透稳定性，故要设防渗体。 防渗体的形式：1、黏土心墙 2、黏土斜墙 3、非土料防渗体 14．土坝排水设备的作用是什么？常用的坝体排水有哪些形式?

土石坝排水设备的作用是：可以降低伸入坝体内的水，有计划地排出坝外，以达到降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止渗透变形，增加坝坡的稳定性，防止冻涨破坏的目的。

常用的坝体排水形式：1.贴坡排水；2.棱体排水；3.褥垫排水；4.管式排水；5.综合式排水 15．土石坝为什么要设置反滤层？设置反滤层应遵循什么原则？通常应在哪些部位设置反滤层？ 土石坝设置反滤层，其目的是为了提高抗渗破坏能力、防止各类渗透变形特别是防止管涌。在任何渗流流入排水设施处一般都要设置反滤层。

设置反滤层要遵循的原则是：1.被保护土壤的颗粒不得穿过反滤层2.各层的颗粒不得发生移动3.相邻两层间，较小的一层颗粒不得穿过较粗一层的孔隙4.反滤层不能被堵塞，而且应该具有足够的透水性，以保证排水畅通5.应保证耐久、稳定，其工作性能和效果应不随时间的推移和环境的改变而遭受破坏。 16．为什么要进行地基处理？

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1.这是因为地基的性质对土石坝的构造和尺寸有很大影响。进行土石坝地基处理可控制渗流，使地基以至坝身不产生渗透变形，并把渗流流量控制在允许的范围内2.保证地基稳定不发生滑动3.控制沉降与不均匀沉降，以限制坝体裂缝的发生。

17.土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物连接时应注意什么问题？

土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的接触面都是防渗的薄弱部位，在连接时，必须妥善处理，使其结合紧密，避免产生集中渗流；保证坝体与河床及岸坡结合面的质量，不使其形成影响坝坡稳定的软弱层面；并不致因岸坡形状或坡度不当引起坝体不均匀沉降而产生裂缝。

六、计算题

1.某均质土坝修建在不透水地基上，坝体下游设有棱体排水，坝体土料的渗透系数k =1×10 m/s，坝体断面见下图，试计算坝体的渗流量。

-8

4.018.010.05.721:.520.01:251.1.55.03.01:21.5壤土0.01:单位:米先求?L：上游坝m采用平均坝坡： 解：①求L’，要求L’，

m?10?2.75?1.5?10?2.5?2.720

?L??H1?m12.7H1??18?7.59(m)2m1?12?2.7?1

L'??L?2?2.7?4?15?2?2?1.5?7.59?5.4?4?30?3?43.99(m)

h0?L?2?(H1?H2)2?L??43.992?(18?3)2?43.99?2.49(m)q?

KH12?(H2?h0)22L?1?10?8??[182?(3?2.49)2]2?43.99?3.68?10?8(m3/s)

?? 15

3．某均质土坝建在不透水地基上，坝高Hd=37m,上游坝坡为1：3，下游坝坡为1：2.5，坝体土料渗透系数K=5×10-8m/s,其它尺寸如图所示，已知浸润线在下游坝坡上的逸出高度为1.5m，求单位坝长的渗流量及浸润线方程。

?L??H1?解：

m13H1??32?13.71(m)2m1?12?3?1

L'??L?(37?32)?3?4?(37?3?1.5)?2.5?13.71?15?4?83.75?116.46(m)

H12?(H2?a0)2322?(2?1.5)2?8q?K?5?10??2.17?10?7(m3/s)2L?2?116.46

y?H12?

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第五章 水闸自测题

一、填空题

1. 水闸是一种低水头的水工建筑物，兼有 挡水 和 泄水 的作用，用以 调节水

位 、 控制流量 ，以满足水利事业的各种要求。

2. 水闸按所承担的任务分为 节制 闸、 进水 闸、分洪 闸、 挡水 闸和 挡潮 闸。

3. 水闸由 上游联接 段 闸室段 段和 下游联接 段组成。 4. 水闸下游易出现的不利流态有 波状水跃 和 折冲水流 。

5. 消能设计的控制条件一般是上游水位高，挖深 部分 开启和单宽流量 大 。

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