2024新版教材建设工程技术与计量【水利工程】

涵盖官方教材所有考试重点，帮助考生梳理了考试的知识点，形成了清晰的知识体系。同时，通过对每个知识点的详细解释和关联，思维导图也促进了考生对知识的理解和记忆。因此，考生在备考过程中可以充分利用这张思维导图，只看一张导图，顺利通过考试！看完必过！

建设工程技术与计量

• 第一章 工程地质
  • 工程地质问题
    • 自然环境地质因素对工程活动的制约和影响而产生的问题，这种环境地质因素通常称为工程地质条件
      • 地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象以及天然建筑材料等六个方面
    • 由工程活动而引起环境地质条件的变化，从而形成不利于工程建设的、新的地质作用，通常称为工程地质作用
      • 建筑物荷载引起、人工开挖造成、水库诱发
  • 主要任务
    • 选择工程地质条件最优良的建筑地址
    • 查明建筑地区的工程地质条件和可能发生的不良工程地质作用。工程建筑地址的选定，首先考虑的是整体经济建设的发展和需要
    • 根据选定地址的工程地质条件，提出枢纽布置、建筑物结构类型、施工方法及运营使用中应注意的事项
  • 第一节 岩（土）体的工程特性
    • 土体的工程特性
      • 土的组成与结构
        • 土的固相：三相的主体，是决定土的工程性质主要成分。
          • 原生矿物
            • 成分与原岩矿物相同，颗粒较大
          • 次生矿物
            • 颗粒很细的新矿物，以黏土矿物为主
            • 粒径小于0.005mm的颗粒称为黏粒，主要成分是原岩经化学风化而成，常见的黏土矿物有高岭石、伊利石和蒙脱石
            • 黏土颗粒具有呈片（针）状、极细小、比表面积大、带电负荷等特性，使土具有可塑性、黏性、膨胀性、收缩性和触变性
          • 粒组分类
            • 漂石（块石） D＞200
            • 卵石（碎石） 60＜d≤200
            • 砾粒
              • 中砾 5＜d≤20
              • 细砾
                • 2＜d≤5
              • 粗砾 20＜d≤60
            • 砂粒
              • 中砂 0.25＜d≤0.5
              • 细砂 0.075＜d≤0.25
              • 粗砂 0.5＜d≤2
            • 粉粒 0.005＜d≤0.075
            • 黏粒 d≤0.005
            • 工程上通过室内颗粒级配试验确定各粒组含量，大于0.075mm颗粒采用筛分法，小于0.075mm颗粒采用密度计法
        • 土的液相：指固体颗粒之间的水，分为结合水和自由水。
          • 结合水
            • 附着于土粒表面，受土粒表面电分子引力作用而不服从水力学规律的土中水，有强结合水和弱结合水
          • 自由水
            • 自由水：处于土粒表面引力作用范围以外的土中水，与普通水无异，包括重力水（自由水面以下）和毛细管水（受重力和表面张力的共同作用）两种
        • 土的气相：非饱和土的孔隙中，除水外还存在着气体。
          • 饱和度较低时，土中气体与大气相连通
          • 饱和度较高，土中出现封闭气泡无法逸出，土的性质有较大的影响。增加土的弹性，使土的渗透性减小，并延长土体受力后变形达到稳定的历时
        • 土的结构
          • 单粒结构
            • 颗粒较粗的矿物颗粒在自重作用下沉落，其特点是土粒间存在一般点与点的接触
          • 蜂窝结构
            • 较细的土粒在自重作用下沉落时，碰到已沉稳的土粒，由于土粒细而轻，粒间接触点处的引力大于下沉土粒重量，土粒就被吸引着不再下沉，形成链环状单元，形成孔隙较大的蜂窝结构，常存在于粉土和黏性土中。
          • 絮凝结构
            • 一般存在于黏性土中，往往形成面与边或面与角的接触方式凝聚成絮状物下沉，具有很大的孔隙。
    • 土的物理力学性质指标及分类
      • 土的物理力学性质指标
        • 试验测定指标
          • 土的天然密度（重度）：环刀法
            • 单位体积天然土体的质量称为土的天然密度，g/cm3。 　　ρ=m/V 　　单位体积天然土体重量称为土的天然重度，kN/m3。 　　γ=W/V 　　两者的关系γ=ρg，g为重力加速度。 　　W=mg：土的重力，N； 　　V：土的总体积，m3； 　　m：土的质量，kg； 　　g：重力加速度，9.8N/kg，计算时一般取10N/kg。
          • 土的含水率：烘干法（反映土的干湿及软硬程度）
            • ω=mw/ms 　　mw：水的质量； 　　ms：土粒质量。
          • 土粒比重：比重瓶法
            • 土粒质量与同体积4℃时水的质量之比称为土粒比重： 　　Gs=ms/Vsρw mw=Vs×ρw
        • 换算指标
          • 孔隙比和孔隙率
            • 孔隙比：土中孔隙体积与土粒体积之比，以e表示： 　　e=Vv/Vs 孔隙比反映土体的密实程度，对于同一类土，孔隙比越大土体越疏松。 孔隙率：土中孔隙体积与土体总体积之比，以n表示： n=Vv/V×100%
          • 饱和度
            • 土中水的体积与孔隙体积之比，指土孔隙被水充满的程度，以Sr表示，表示土体的干湿程度
            • Sr=Vw/Vv x100%
          • 饱和重度与饱和密度
            • 饱和重度 rsat：土中孔隙完全被水充满时的重度
            • 饱和密度ρsat
          • 有效重度（浮重度）与有效密度
            • 有效重度或浮重度：指处于水下的土受到浮力作用，单位体积中土的有效重量，以kN/m3表示
            • 有效密度
          • 干重度与干密度
            • 干重度：单位体积的土体中固体颗粒的重量，以 d表示： 　　 rd=Ws/V
            • 干密度：ρd=ms/V
            • 干密度和干重度反映土颗粒排列的紧密程度，即反映土体的松密程度，工程上常用它作为控制人工填土施工质量的指标
            • 含水率ω=mw/ms→干密度=天然密度/（1＋含水率）
        • 土的物理状态
          • 砂土的密实状态
            • 孔隙比
              • 确定土体的密实状态的简便指标，孔隙比越大则土体中的孔隙体积越大，土体越松
            • 相对密度Dr
              • 密实、中密、疏松；孔隙比评定土体密实度没有考虑级配影响。
            • 现场标准贯入试验（SPT）
              • 密实、中密、稍密、松散。
          • 黏性土的稠度状态
            • 砂土的密实状态
              • Dr=（emax-e）/（emax-emin）
              • 最小孔隙比emin，砂土处于最密实状态；最大孔隙比emax，砂土处于最疏松状态；e为砂土在天然状态的孔隙比。
              • 相对密实度Dr=1，e=emin，土处于最密实状态；相对密实度Dr=0，e=emax，砂土处于最疏松的状态
              • 松密状态（相对密实度）： 密实 （＞0.67 ）；中密（≥0.33，≤0.67 ） ；疏松（＜0.33）
              • 现场标准贯入试验
                • 采用标准质量为63.5kg的击锤，落距为76cm，击入土层中的深度为30cm时所需的锤击数量，击数越大，土层越密实。
                • 标准贯入试验锤击数 密实度 Ｎ63.5≤10 松散 10＜Ｎ63.5≤15 稍密 15＜Ｎ63.5≤30 中密 Ｎ63.5＞30 密实
            • 黏性土的稠度状态
              • 黏性土的稠度状态
                • 黏性土随着含水率的变化，可具有不同的状态。土粒被自由水隔开，土可呈现液体状态的泥浆；若土中主要含强结合水，结构连接强，土则处于固态
                • 黏性土处于可塑状态时，土具有可塑性，是区别黏性土和无黏性土的重要特征之一。
              • 塑性指数和液性指数
                • 1）塑性指数
                  • 大小与黏粒含量多少有关，黏粒含量越高，Ip越大，被广泛用于黏性土的分类定名
                  • Ip=ωL-ωp
                • 2）液性指数
                  • 判别黏性土的软硬程度，也称稠度
                  • IL=ω-ωp/ωL-ωp
                  • 状态 坚硬 硬塑 可塑 软塑 流塑 液性指数 IL≤0 0＜IL≤0.25 0.25＜IL≤0.75 0.75＜IL≤1 IL＞1
        • 土的抗剪强度
          • 剪切破坏是土体破坏的重要特点
          • 第一类是土质边坡，如土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等的稳定性问题
          • 第二类是土对工程建筑物的侧向压力，即土压力问题，如挡土墙、地下结构等所受的土压力，它受土强度的影响；
          • 第三类是建筑物地基的承载力问题，如果基础下的地基产生整体滑动或局部剪切破坏而导致过大的地基变形，都会造成上部结构的破坏事故或影响其正常使用。
          • 库仑根据砂土的摩擦试验提出了著名的库仑抗剪强度定律。 　　1）对于无黏性土，抗剪强度的表达式为： 　　τf=σtanφ 　　2）对于黏性土，抗剪强度的表达式为： 　　τf=c+σtanφ τf为土的抗剪强度，kPa； σ为滑动面上的法向应力，kPa； c为土的黏聚力，kPa； φ为土的内摩擦角，即抗剪强度线倾角。 　　土的抗剪强度是滑动面上的法向总应力σ的线性函数： 对于无黏性土，其抗剪强度仅由粒间的摩擦分量所构成；而对于黏性土，其抗剪强度由黏聚分量和摩擦分量两部分所构成。 　　c、φ称为抗剪强度指标或抗剪强度参数。
      • 土的分类
        • 1.碎石土
          • 粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%
        • 2.砂土
          • 粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量的50%，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%
        • 3.粉土
          • 粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且土的塑性指数小于或等于10
        • 4.黏性土
          • 塑性指数大于10的土属于黏性土
            • 黏土：Ip＞17； 粉质黏土：10＜Ip≤17
    • 岩石的基本类型和物理力学性质指标
      • 岩体工程特性
        • 造岩矿物
          • （1）形态。 （2）颜色。矿物对不同波长可见光吸收程度的反映，是矿物最明显、最直观的物理性质。按成因分自色、他色和假色。 （3）条痕。 （4）光泽。矿物表面对光线的反射能力称为光泽。 （5）解理。 （6）断口。 （7）硬度。矿物抵抗外力作用的能力称为硬度。常用摩氏硬度计来表示矿物的相对硬度。 （8）其他。如磁性（磁铁）、弹性（云母）、滑感（滑石）、咸味（岩盐）、比重（重晶石）、臭味（硫黄）。
          • 硬度等级
            • 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石
        • 岩石的基本类型
          • 岩浆岩（火成岩）
            • 地下深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷固形成的岩石。岩浆在地下深处（通常距地表3km以下）冷固形成的岩石称为深成岩；在浅处（通常距地表3km以内）冷固形成的岩石称为浅成岩。
            • 深成岩与浅成岩统称为侵入岩。喷出地表的岩浆冷固或堆积而成的岩石，称为喷出岩
            • 深成岩：花岗岩、闪长岩、辉长岩、正长岩等 浅成岩：花岗斑岩、闪长玢岩、辉绿岩、脉岩等。 喷出岩：玄武岩、安山岩、火山碎屑岩、粗面岩、流纹岩
          • 沉积岩
            • 一般分为风化破坏阶段、搬运作用阶段、沉积作用阶段和成岩作用阶段，一系列地质作用而形成的层状岩石
            • 沉积岩结构：碎屑结构、泥质结构、结晶状结构和生物结构
            • 沉积岩类型：碎屑岩（如砾岩、砂岩、粉砂岩）、黏土岩（如泥岩、页岩）、化学岩及生物化学岩（如石灰岩、白云岩、泥灰岩等）
            • 化石是沉积岩的重要特征，根据化石的种类可以确定化石形成的环境和地质时代
          • 变质岩
            • 地壳中原已形成岩石（火成岩、沉积岩、早成变质岩）由于地壳运动和岩浆活动等所造成的物理、化学条件变化，使原来岩石成分、结构、构造发生一系列改变而形成的新岩石
            • 岩石变质作用的因素：温度、压力，以及化学活动性流体。
            • 变质岩的结构：变余结构、变晶结构、碎裂结构。 常见变质岩有石英岩、片麻岩、大理岩等。
          • 三大岩类的属性比较
          • 岩石的工程地质评述
            • 岩浆岩
              • 力学强度较高，可作为各类建筑物良好地基及天然建筑材料，但这类岩石抗风化能力较弱。因此，风化问题通常是岩浆岩地区进行工程建设遇到的主要地质问题
              • 深成岩：具有全晶质结构，岩石整体稳定性好，新鲜的岩石是良好的建筑物地基，含铁、镁质的基性岩易风化，影响岩石的工程性质
              • 浅成岩：力学强度各不相同，脉岩类岩体小，穿插于不同岩石中，易蚀变风化，使得强度和变形性能降低，透水性增大。
              • 喷出岩：常具有气孔构造、流纹构造及发育原生裂隙，透水性较大，对地基的均一性和整体稳定性影响大。
            • 沉积岩
              • 具有成层分布规律，存在着各向异性特征
              • 碎屑岩：砾岩、砂岩、粉砂岩，工程地质性质一般较好，但其胶结物成分和胶结类型影响显著。
                • 如硅质基底或胶结的岩石比泥质接触式胶结的岩石强度高、孔隙率小、透水性低、抗风化能力强。
              • 黏土岩：由黏土矿物组成，泥岩、页岩。抗压强度和抗剪强度低，浸水后易软化和泥化，不适合作为大型水工建筑物地基
              • 化学岩和生物化学岩：抗水性弱，常表现出不同程度可溶性。影响水工建筑物安全的主要工程地质问题有渗漏、塌陷等。
            • 变质岩
              • 工程地质与原岩密切相关，往往与原岩的性质相似或相近。一般情况下由于原岩矿物成分在高温高压下重结晶的缘故，岩石的力学强度较变质前相对增高
              • 变质岩的片理构造（包括板状、千枚状、片状及片麻状构造）会使岩石具有各向异性的特征，水工建筑中应注意研究其在垂直及平行于片理构造方向上工程性质的变化
        • 岩石的物理力学性质指标
          • 主要物理性质指标
            • 1）岩石块体密度和重度
              • 密度ρ（g/cm3）分为天然密度ρ、干密度ρd和饱和密度ρs等，用量积法、蜡封法和水中称量法测定。 　　 ρ=m/V
              • 岩石的重力密度简称重度： 　　 γ=ρg 式中，g为重力加速度。
            • 2）岩石颗粒密度
              • 一般用比重瓶法测定
              • 岩石颗粒密度ρp是干试样质量ms与岩石固体体积Vs的比值： 　　 ρp=ms/Vs
            • 3）孔隙率
              • 孔隙率n为岩石试样中孔隙体积VV与岩石试样总体积V比值： 　　 n=VV/V
              • 孔隙率越大，表示孔隙和微裂隙越多，岩石的力学性质也就越差
            • 4）岩石的吸水性
              • 表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和饱和系数
              • ①岩石吸水率ωa（%）是试件在大气压力和室温条件下吸入水的质量ma-md与试件烘干后的质量md的比值： 　　ωa=（ma－md）/md×100% 　　式中，ma为试件浸水48h的质量。
              • ②岩石饱和吸水率ωs是试件在强制饱和状态下的最大吸水量与试件烘干后的质量的比值，以百分数表示： 　　ωs=（mS－md）/md×100% 　　式中，mS为试件饱和后的质量。 　　岩石吸水性试验：岩石吸水率试验和岩石饱和吸水率试验。 　　岩石吸水率采用自由浸水法测定，岩石饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定。
              • ③岩石饱和系数Kw 　　Kw=ωa/ωs 　　ωa：岩石吸水率（%） 　　ωs：岩石饱和吸水率 　　饱和系数对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。Kw小于0.7的有黏土物质充填的岩石是抗冻的。 　　对于粒状结晶、孔隙均匀的岩石，认为小于0.8是抗冻的。
            • 5）岩石的抗冻性
              • 抵抗冻融破坏的性能，常用冻融质量损失率Lf和冻融系数Kf等指标表示。饱和状态。
              • ①冻融质量损失率Lf：饱和试件（－20±2）℃～（+20±2）条件下，冻结融解20次或更多次，冻融前后饱和质量的差值（g）与冻融前试件饱和质量（g）的比的百分率： 　　Lf=（mS－mf）/mS×100%
              • ②冻融系数Kf：冻融试验后饱和单轴抗压强度平均值 与冻融试验前的饱和单轴抗压强度平均值 之比，即 。
          • 主要力学性质指标
            • 单轴抗压强度
              • 件在无侧限条件下，受轴向压力作用破坏时单位面积上所承受的荷载。 　　R=P/A 　　P：试件破坏荷载，MN； 　　A为试件截面面积，m2。
              • 抗压强度是表示岩石力学性质最基本、最常用的指标。岩石吸水后，抗压强度都有不同程度降低，表示这一特性的指标是软化系数 ，即饱和状态下单轴抗压强度平均值 与干燥状态下单轴抗压强度平均值 之比。
              • 软化系数小于0.75的岩石，被认为是强软化岩石，其抗水、抗风化、抗冻性差。
            • 岩石的变形参数
              • 弹性变形
                • 指岩石在外力作用下发生变形，外力撤去后能够恢复的变形；
              • 塑性变形
                • 指岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，外力撤去后不能恢复的变形
              • 岩石的变形参数有弹性模量Ee、变形模量E0、泊松比μe等。
            • 抗剪强度
              • 抗剪强度指标：凝聚力c和内摩擦角φ。可用公式来表示： 　　 τs= c+σtanφ 　　 式中，τs为岩石的抗剪强度，kPa； 　　 σ为垂直压应力，kPa； 　　 c为岩石的凝聚力，kPa； 　　 φ为岩石的内摩擦角。
    • 工程岩体分级、地质构造、水文地质和自然地质作用
      • 工程岩体分级
        • 《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）
          • • 透水率q（Lu）称为吕荣值：通过钻孔压水试验获取。1吕荣为1MPa作用下1m试段内每分钟注入1L水量。
            • 作为近似关系，1Lu相当于渗透系数10-5cm/s。
            • 钻孔压水试验（吕荣试验方法）一般用栓塞将钻孔隔离出一定长度的孔段，并向该孔段压水，根据压力与流量的关系确定岩体的渗透特性。
        • 围岩稳定性评价
          • Ⅰ稳定。围岩可长期稳定，一般无不稳定块体
          • Ⅱ基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块
          • 不支护或局部锚杆或喷薄层混凝土。大跨度时，喷混凝土、系统锚杆加钢筋网
          • Ⅲ 局部稳定性差。围岩强度不足，局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏。完整的较软岩，可能暂时稳定
            • 喷混凝土，系统锚杆加钢筋网。采用TBM掘进时，需及时支护。 跨度＞20m时，宜采用锚索或刚性支护
          • Ⅳ 不稳定。围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生
          • Ⅴ 极不稳定。围岩不能自稳，变形破坏严重
          • 喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，刚性支护，并浇筑混凝土衬砌。 不宜于开敞式TBM施工
        • 《工程岩体分级标准》（GB/T50218—2014）
          • 岩体基本质量的分级因素
            • 岩体基本质量：岩石坚硬程度和岩体完整程度两个因素确定
            • 岩石坚硬程度和岩体完整程度
              • 定性划分
                • ①坚硬程度
                • ②风化程度：未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化。
                • ③完整程度
                • ④结构面结合程度：结合好、结合一般、结合差、结合很差。
              • 定量指标
                • ①坚硬程度。采用岩石饱和单轴抗压强度RC表示。
                • ②完整程度。采用岩体完整性指数KV表示，为岩体与岩石的纵波速度之比的平方。
          • 岩体基本质量分级
            • 基本质量级别的确定
              • 岩体基本质量指标（BQ）：岩体所固有的，影响工程岩体稳定性的最基本属性，由岩石坚硬程度和岩体完整程度决定
                • 岩体基本质量等级 岩体基本质量指标（BQ） Ⅰ ＞551 Ⅱ 550～451 Ⅲ 450～351 Ⅳ 350～251 Ⅴ ≤250
            • 基本质量的定性特征和基本质量指标
              • 体基本质量指标的确定应符合下列规定： 　　岩体基本质量指标BQ，应根据分级因素的定量指标RC的兆帕数值和KV，按下式计算： 　　BQ=100＋3RC＋250KV
      • 地质构造
        • 1.地壳运动的主要形式：垂直（升降）运动和水平运动两种。
        • 2.水平构造和单斜构造
          • 水平构造：是未经构造变动的沉积岩层，形成时的原始产状是水平的，先沉积的老岩层在下，后沉积的新岩层在上。 单斜构造：是原来水平的岩层，在受到地壳运动的影响后，产状发生变动形成岩层向同一个方向倾斜。
        • 3.褶皱：背斜、向斜
        • 4.断裂构造：裂隙（没有显著位移）、断层（明显位移）（正断层、逆断层、平推断层）
        • 岩层
          • 岩层走向：指岩层层面与水平面交线的方位角。
          • 岩层的倾向：是垂直走向顺倾斜面的倾向线在水平面上投影的方向。
          • 岩层的倾角：岩层层面与水平面所夹的锐角。
      • 水文地质和自然地质作用
        • 1.河谷地貌
          • 1）上游地区，河流下蚀作用超过侧向侵蚀，多形成V形河谷。
          • 河床坡度平缓的中、下游地区，以侧向侵蚀为主，拓宽河谷的作用较强，并伴有不同程度的沉积作用，多为U形河谷。
          • 2）根据河谷两岸谷坡对称情况，可分为对称谷和不对称谷。
          • 根据河流与地质构造的关系： 　　纵谷：河谷延伸方向与岩层走向或地质构造线方向一致；在纵谷修建大坝容易产生渗漏。 　　横谷：河谷延伸方向与岩层走向或地质构造线近于垂直。
          • 3）河流阶地
            • 阶地：指河谷谷坡上分布的洪水不能淹没的台阶状地形。按照高低位置的不同，自下而上依次称为一级阶地、二级阶地等。
              • 根据成因，阶地可分为
                • （1）侵蚀阶地。特点是由基岩构成，只在山区河谷中常见。
                • （2）基座阶地。上部为冲积物，下部为基岩，后期河流的下蚀深度超过原有河谷谷底冲积物厚度，切入基岩内部所形成的。
                • （3）堆积阶地。完全由冲积物组成，形成过程中河流下切的深度没有超过冲积物的厚度。在河流的中、下游最常见。
              • 根据下切的深度和阶地间的接触关系
                • 上叠阶地：新阶地的堆积物完全叠置在老阶地的堆积物上； 内叠阶地：新的阶地套在老的阶地之内
            • 河漫滩：由于河流的侧向侵蚀作用，河床加宽，并形成平缓的滩地，枯水期露出水面，洪水期被洪水淹没。
        • 2.地下水
          • 根据埋藏条件
            • 1）包气带水：处于地表以下潜水位以上的包气带岩土层中季节性存在的水。主要受气候控制，季节性明显，变化大。
            • 2）潜水：在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水，受气候条件影响，季节性变化明显。
              • 潜水面以上无稳定隔水层，大气降水和地表水可直接渗入，成为潜水的主要补给来源。潜水的分布区与补给区是一致的。
            • 3）承压水：地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水。
              • 因有隔水顶板存在，承压水不受气候的影响，动态较稳定，不易受污染，受污染之后难以恢复。
          • 根据含水层的空隙性质：孔隙水、裂隙水和岩溶水三个亚类。
        • 3.风化作用：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。
        • 4.河流地质作用：侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。
          • 河流动能的大小取决于河水的质量和河水的流速。
          • 动能主要消耗于以下两个方面：一是克服阻碍流动的各种摩擦力；二是搬运水流中所挟带的泥沙。
        • 5.岩溶（喀斯特）
        • 6.泥石流
        • 7.地震
  • 第二节 水库工程地质
    • 概述
      • 在江河上修建的水库，在水库蓄水之后，水文条件发生剧烈变化，就可能产生各种工程地质问题，如水库渗漏、库岸稳定、水库浸没、水库淤积、水库诱发地震等问题
    • 水库渗漏
      • 水库渗漏形式
        • 暂时性渗漏
          • 库水渗入库水位以下库周不与库外相通的未被饱和的岩土体中，使之饱和而出现的库水渗漏量。在所有水库都存在，库水位回落时，部分渗入水体可回流水库
        • 永久性渗漏
          • 指库水通过与库外相通的、具渗漏性的岩（土）体长期向库外相邻的低谷、洼地或坝下游产生渗漏。其中岩溶管道系统的透水性最为强烈，渗漏最为严重
        • 一般情况下，只要是渗漏总量（包括坝区的渗漏量）小于该河流多年平均流量的5%，或渗漏量小于该河流段平水期流量的1%～3%，则是可以允许的
      • 水库渗漏通道的地质条件分析
        • 1.岩性条件：水库通过地下渗漏通道渗向库外的首要条件是库底和水库周边有透水岩层（渗漏通道）存在；
        • 2.地形地貌条件：考虑水库与相邻河谷间分水岭的宽窄和邻谷的切割深度；
          • 当地表分水岭很单薄，而邻谷又低于库水位很多时，就具备了水库渗漏的地形条件。分水岭越单薄、邻谷或洼地下切越深，则库水向外漏失的可能性就越大。若邻谷或洼地底部高程比水库正常蓄水位高，库水就不会向邻谷渗漏。
          • 对位于下列地形地貌部位的水库，当有强渗透性岩（土）体分布，应特别注意研究水库渗漏问题：①河湾地段；②地表分水岭单薄的水库；③大坝位于与支流（或干流）或深切沟谷汇口处不远的水库；④兴建于岩溶化高原、坡立谷和岩溶洼地上的水库；⑤悬河水库；⑥与相邻河谷（沟谷）谷底高差悬殊的水库。
        • 3.地质构造条件
          • 纵向河谷地段：背斜、向斜、单斜
            • 当库区位于向斜部位时，若有隔水层阻水，即使库区内为强溶岩层，水库也不会发生渗漏。
            • 当库区位于单斜构造时，库水会顺倾向渗向低邻谷。但是当单斜谷岩层倾角较大时，水库渗漏的可能性就会减小。
            • 当库区位于背斜部位时，存在透水层，若岩层倾角较大，又未在邻谷中出露，则不会导致库水向邻谷的渗漏。
          • 横向河谷地段
            • 水库渗漏必要条件：渗漏通道一端出露于库区的库水位以下，并穿过分水岭与邻谷相通，在邻谷低于库水位的高程出露。
          • 有断层通过的河谷地段未胶结大断层横穿分水岭，或隔水层被断层切断，使水库失去封闭条件，不同透水层连通起来，成为渗漏通道，可引起库水向邻谷渗漏。
        • 4.水文地质条件
          • 潜水分布区
            • （1）水库蓄水前，河间地块的地下水分水岭高于水库正常高水位。水库蓄水后，地下水分水岭基本不变，不会产生库水向邻谷的渗漏。
            • （2）水库蓄水前，河间地块分水岭略低于水库正常高水位。水库蓄水后，由于地下水位也相应升高，地下水分水岭向库岸方向移动，库水不致产生渗漏。
            • （3）水库蓄水前，河间地块存在地下水分水岭，但其高程远远低于水库正常高水位。水库蓄水后，地下水分水岭消失，产生库水向邻谷的渗漏。
            • （4）水库蓄水前，河间地块无地下水分水岭，水库河段河水向邻谷渗漏。水库蓄水后库水必然大量流失。
            • （5）建库前邻谷地下水流向河谷，河间地区无地下水分水岭，但邻谷水位低于水库正常蓄水位，建库后可向邻谷渗漏
          • 岩溶水分布区
            • （1）在岩溶地区，当建库河谷是地下水补给区时，是最容易产生大量渗漏的建库地区。
            • （2）在覆盖型岩溶洼地建库时，如果覆盖层厚度不大、抗渗性不强，则覆盖层会因库水渗漏而产生塌陷，或因地下岩溶空腔中的气、水体击穿覆盖层引起水库大量渗漏。
            • （3）在河床下存在与河床平行或叠置的地下径流，其排泄点在库外时，会发生水库渗漏。
            • （4）在河湾地段，凸岸地下岩溶强烈发育，可形成与河流大致平行的纵向径流带，地下水位低于水库蓄水位而产生水库渗漏。
      • 水库渗漏处理措施
        • 防渗措施通常在水库蓄水前进行，也可在水库蓄水后观测一段时间，再有针对性地进行
        • 1.堵洞：对集中漏水的通道如落水洞、溶洞及溶缝使用浆砌块石、混凝土或级配料进行封堵。 　　 1）用块石、碎石填塞后再浇一层混凝土，然后铺上黏土；或进行开挖回填混凝土并做接触灌浆。 　　 2）对深度较大的漏水口则用混凝土盖板，其上再设反滤层并夯填黏土。 　　 3）对于受地下水位升降影响产生巨大气压和水压的洞口，在进行堵塞时必须同时采取排水措施，防止气、水冲破封堵体。
        • 2.围井或隔离 　　 围井：对河床边缘漏水口或反复泉周围用混凝土或浆砌石筑成圆筒形建筑物，以拦截漏水口，井口一般略高于库水位； 　　 隔离：若库内个别地段落水洞集中分布，或溶洞较多，分布范围较大，采用铺、堵、围的方法处理均较困难，则可采用隔离法，用隔堤把渗漏地带与水库隔开。
        • 3.铺盖：在坝上游或水库的某一部分，以黏土、土工布、混凝土板或利用天然淤积物组成铺盖，覆盖漏水区以防止渗漏。铺盖防渗主要适用于大面积的孔隙性或裂隙性渗漏。 　　 库底大面积渗漏，常采用黏土铺盖；对于库岸斜坡地段的局部渗漏，用混凝土铺盖。 　　 铺盖工程应在蓄水前或水库放空以后施工，以保证质量。
        • 4.截水墙：适用于坝基下面松散岩层透水性强，抗管涌能力差，而又分布深度不大的情况，以及坝基岩溶不很发育，相对隔水层埋藏较浅的情形。墙体必须设置到不透水岩层。 　　 截水墙根据使用的墙体材料分为黏土截水墙和混凝土防渗墙。前者多用于土石坝，后者多用于混凝土重力坝等。
        • 5.帷幕灌浆：通过钻孔向地下灌注水泥浆或其他浆液，填塞岩土体中的渗漏通道形成阻水帷幕，以达到防渗的目的。帷幕灌浆适用于很厚的砂砾石地基、裂隙发育的岩基以及岩溶透水层，对裂隙性岩溶渗漏具有显著的防渗效果。 　　 一般在坝基和坝肩部位都设置帷幕灌浆，以防止绕坝渗漏。 　　 帷幕的灌浆压力、孔距、排距、排数等，根据壅水高度、建筑物特点、岩溶发育程度和灌浆试验结果确定。
        • 6.排水：将建筑物基础下及其周围的承压地下水或泉水通过有反滤设备的减压井、导管及排水沟（廊道）等将承压地下水引导排泄至建筑物范围以外，以降低渗透压力。 　　 一般布置在防渗帷幕后面和两岸边坡。
    • 库岸稳定（水库边岸再造）
      • 这种现象主要发生于土质岸坡地段
      • 水库塌岸的影响因素
        • 1.库岸岩性和构造条件：库岸坡的地层岩性及地质构造条件是影响坍滑的内因，决定着岩土边坡的抗剪强度和抗冲刷能力。
        • 坚硬岩石和部分半坚硬岩石抗冲蚀性强，不易形成水库塌岸。
        • 2.库岸形态特征：库岸越高陡、库岸线曲率越大、切割愈破碎，愈容易产生塌岸。
        • 3.水文气象条件：波浪冲蚀作用是造成塌岸主要外动力因素。
        • 4.其他因素：库岸带良好的植被和库尾的淤积作用，可保护岸壁和减弱水库塌岸。风化作用、滑坡崩塌、地表水流的冲刷作用、冲沟、泥石流等自然地质现象加速塌岸的过程。
      • 水库塌岸类型及稳定性分析评价
        • 1.土质岸坡：破坏形式主要以塌岸为主
          • 风浪塌岸：主要发生在水库库面宽阔、库水较深的地段。
          • 冲刷塌岸：多发生在水库库尾地段，特别是上游有梯级水电站的情况
        • 2.岩质岸坡
          • 多出现在峡谷和丘陵水库，其破坏形式以滑坡和崩塌为主。
          • 近坝库岸（一般认为大致在距坝5km范围内）的高速滑坡可能激起翻坝涌浪，是库岸稳定性研究的重点。
      • 水库塌岸防治措施
        • 水库塌岸预测方法：计算法、图解法、类比法、试验法等。
        • 一般以工程地质分析方法划分稳定和不稳定区。根据水面长度和风向、风速及其分布频率，采用经验公式计算浪高和浪爬高度，根据对蓄水前河岸边坡或相同岩性的其他水库边坡的调查，采用类比原则以及图解或计算方法，预测塌岸范围。
        • 水库塌岸的防治：通过在塌岸段修造防护体，以减缓或阻止库水对岸坡的浪蚀作用。通常可以采用抛石、草皮护坡、砌石护坡、护岸墙、防波堤等措施。
    • 水库浸没
      • 水库浸没的地质条件分析
        • 1.地形地貌：库区周边地区的地面高程和起伏变化是决定是否产生浸没及其范围的主要因素。
        • 2.岩土性质：库岸带为透水岩层，易产生浸没。
        • 3.水文地质条件
      • 水库浸没问题的研究步骤
        • （1）在水库区工程地质测绘基础上，针对可能浸没地段，选择代表性剖面进行勘探和试验，了解地质结构。
        • （2）通过计算、类比或模型试验提出地下水壅高值。
        • （3）调查并确定农田和工业建筑物的地下水临界深度。
        • （4）做出与水库正常蓄水位、持续时间较长的水位相对应的浸没范围和浸没程度预测图。
        • （5）选择典型地段，按已发生的浸没情况，根据当年最高蓄水位和持续时间，预测第二年浸没变化。
      • 水库浸没防治措施
        • 一是降低浸没库岸段的地下水位，这是防治浸没的有效措施，设置防渗体或布设排渗和疏干工程等措施降低地下水位；
        • 二是采取工程措施，可以考虑适当降低正常高水位；
        • 三是考虑被浸没对象，例如可否调整农作物种类、改进耕作方式和改变建筑设计等农业措施。城镇工况的可能浸没区，主要采取防渗堵截或疏干排水等工程措施予以保护。
    • 水库淤积
      • （一）研究水库淤积问题的重要性
        • 当淤积层的渗透系数远小于库盆岩层的渗透系数时，水库淤积虽然能起到天然铺盖防渗的良好作用，但却使水库的库容大为减小，降低了水库调节径流的能力，缩短了水库的寿命，影响航运和发电，因而是有害的。
      • （二）水库淤积的固体径流【粒径】
        • 悬移质：悬浮于水中的细砂、粉砂和黏土；悬移质泥沙用水流的平均含沙量表示。
        • 推移质：被水流推动沿河底移动的粗砂和卵砾石等。
      • （三）水库淤积防治措施
        • 采取加强上游各支流的水土保持工作，整治冲沟、植树造林及建拦沙坝，加固库岸，排洪蓄清和异重流排沙等。
        • 两蓄一泄：冬春蓄水保夏灌，汛末蓄水保秋灌，汛期泄空防洪。
    • 水库诱发地震
      • 特点：地震震级小，震源浅，但震中强度偏高。
      • 根据成因类型，水库诱发地震：构造型水库诱发地震、岩溶型水库诱发地震、地表卸荷型水库诱发地震和混合型等。
      • 水库诱发地震的主要影响因素：库水深度、构造应力环境、断层活动性、岩性以及水文地质结构面的发育规模和透水深度等。
  • 第三节 水土建筑物工程地质
    • 水工建筑物工程地质条件
      • 水工建筑物主要由三大部分组成：挡水建筑物（坝、闸）、泄水建筑物（溢洪道、泄洪洞、排沙洞等）及取水输水建筑物（隧洞、管道及渠系建筑物等）。水电站厂房、航运船闸、鱼道等为附属建筑物。通常将建筑物的综合体称为水利枢纽。
      • （一）地形地貌：地形指地表形态、高程、地势高低、山脉水系、自然景物、森林植被，以及人工建筑物等，常以地形图反映。地貌指地表形态的成因、类型以及发育程度等，常以地貌图反映。
      • （二）岩土类型及工程地质性质：对建筑物的稳定性、技术上的可行性、经济上的合理性有着极为重要的作用。
      • （三）地质结构：包括地质构造（褶皱和断裂构造）和岩土体结构，是水利工程建设的决定因素。
      • （四）水文地质条件：直接关系到水库是否漏水、坝基是否稳定以及地下水资源评价是否可靠等一系列工程建设问题。
      • （五）物理地质现象：滑坡、泥石流、崩塌、岩溶、地震等。
      • （六）地质物理环境：包括地应力及地热条件等。
      • （七）天然建筑材料：主要有砂砾石、土、碎石及块石料等，是工程地质条件评价的主要内容。
    • 坝
      • 大坝坐落在岩土体地基上，承受巨大垂直压力和水平推力
      • 不同坝型对地形、地质的要求
        • 1.土石坝：又称当地材料坝，根据材料不同可分为土坝、砌石坝及土石混合坝。
          • 地基要求较低；属于塑性坝体，可适应一定地基变形，塑性心墙或斜墙坝适应性更强，特别是抗震性能比其他坝型都好。
          • 土坝的坝顶不能直接溢流，因此在坝址选择时，需要考虑有利于溢洪道布置的地形地貌条件。
          • 堆石坝用当地石料筑成，并用防渗料作心墙或斜墙，坝顶一般不溢流。
        • 2.重力坝
          • 横断面近似三角形，依靠坝体自重与地基间摩擦角维持稳定，对坝基的要求比土石坝高，大坝都建造在基岩上
          • 1）坝基应具有足够的抗压强度以承受坝体重量和各种荷载；
          • 2）坝基整体应具有足够的整体性和均一性，尽量避开大的断层带、软弱带、裂隙密集带等不良地质条件；坝
          • 3）基岩体应具有足够的抗剪强度，抵抗坝基滑动破坏；
          • 4）坝基岩体应具有足够抗渗性能，抵抗坝基渗透变形破坏；
          • 5）坝基及两岸边坡要稳定等。
        • 3.拱坝
          • 平面上呈拱形，凸向上游，两端支撑在岸坡岩体上，它利用拱的作用，把水压力的大部或全部传递给两岸山体，以保持稳定。所有坝型中，拱坝对地形、地质条件的要求最高。要求拱端有较厚的稳定岩体；地形应是对称的V形或U形峡谷等。
        • 4.支墩坝
          • 根据挡水面板的形式，可分为平板坝、大头坝、连拱坝及设有基础板的平板坝等。对地形地质条件的要求，介于拱坝和重力坝之间。支墩坝适于宽阔的河谷地形，但支墩之间不允许不均匀沉降。
      • 坝基工程地质问题
        • 1.坝区渗漏：坝基渗漏和绕坝渗漏，原因蓄水后存在水位差；
          • 渗漏通道：指具有较强透水性的岩土体，可分为透水层、透水带和透水喀斯特管道。
          • 对坝区渗漏问题的工程地质分析：主要是查明渗漏通道、渗漏通道连通性、渗透性指标，进行渗透量计算。
          • 1）透水层：水工建筑中常以渗透系数（K）小于10-7cm/s为隔水层，大于此值的为透水层。
          • 2）透水带：主要是断层破碎带和裂隙密集带，是基岩中主要渗漏通道。
          • 与透水层相比，其宽度有限，具有一定方向性，呈带状分布。
          • 断层碎块岩为强透水，压碎岩为中等透水，断层角砾岩为弱透水或不透水，片状岩、糜棱岩、断层泥为不透水。
          • 3）喀斯喀斯特管道：透水性极不均匀，渗透边界条件比较复杂。
        • 2.坝基渗透变形
          • 渗透变形指坝基岩土体在渗透水流作用下，某些颗粒移动或颗粒成分、结构发生改变的现象。
          • 渗透变形的类型主要有管涌、流土、接触冲刷和接触流失四种类型。
          • 1）管涌
            • 土体内细颗粒或可溶成分由于渗流作用在粗颗粒孔隙通道内移动或被带走现象，分为机械潜蚀、化学潜蚀和生物潜蚀。发生在坝闸下游渗流逸出处，也可在砂砾石地基中。
          • 2）流土
            • 上升渗流作用下，局部黏性土和其他细粒土体表面隆起、顶穿或不均匀的砂土层中所有颗粒群同时浮动而流失的现象。一般发生于以黏性土为主的地带。常导致下游坝脚处渗透水流出逸地带出现成片的土体破坏、冒水或翻砂现象。
          • 3）接触冲刷
            • 接触冲刷是指渗透水流沿着两种渗透系数不同的土层接触面或建筑物与地基的接触流动时，沿接触面带走细颗粒的现象。
          • 4）接触流失
            • 接触流失是指渗透水流垂直于渗透系数相差悬殊的土层流动时，将渗透系数小的土层中细颗粒带进渗透系数大的粗颗粒土的孔隙的现象。
        • 3.坝基抗滑稳定
          • 1）表层滑动
            • 沿坝体底面与坝基岩体的接触面发生的剪切破坏现象。一般发生在坝基岩体坚硬、均匀、完整，无控制滑动的软弱结构面，岩体强度远大于坝体混凝土强度的条件下。
          • 2）浅层滑动
            • 坝基岩体软弱、风化岩层清除不彻底，或岩体比较破碎、岩体本身抗剪强度低于坝体混凝土与基岩接触面的强度而引起，即滑动面位于坝基岩体浅部。
          • 3）深层滑动
            • 发生于坝基岩体深部。当坝基岩体深部存在特别软弱的可能滑动面时，坝体连同一部分基岩沿深部滑动面产生剪切滑动，是坝基工程地质中要重点研究和预测的问题
        • 4.坝基沉降与承载力
          • 坝基的变形：垂直变位和角变位；对于拱坝来说，应是垂直于拱端坝肩岩面的变位。在进行坝址坝轴线选择时，应尽量选择均质岩体作为坝基，坝基的变形量要小于坝的设计要求
          • 坝基的沉降变形，一方面取决于坝高和坝型，另一方面也取决于坝基岩土体的变形性质
          • 基岩坝基承载力，通常是根据岩块单轴饱和极限抗压强度，结合岩体裂隙发育程度，折减后作为基岩坝基的承载力
      • 坝基处理措施：提高坝基的强度和稳定性
        • 1.开挖清基
          • 将坝基表部的松软土层、风化破碎岩体或浅部的软弱夹层等开挖除掉，使坝体位于比较坚实的土层或坚硬完整的岩体上。
          • 对于混凝土高坝或重要的水工建筑物，清基要求达到坚硬、新鲜、渗透性很小的基岩，并应挖成一定的反坡，以提高坝基的抗滑能力。
        • 2.岩土体加固
          • 1）固结灌浆：在坝基中用钻孔进行浅层灌注水泥浆，使灌浆材料填充岩体裂隙，使之连成整体。 -通过固结灌浆可改善岩体力学性能，提高岩体变形指标和承载力，加强岩体完整性和均一性，不予挖除从而减少开挖量。 - 灌浆孔一般按梅花形布置，孔距视浆液扩散的有效范围而定，通常为2～3m。
          • 2）锚固：钻孔穿过控制岩体的滑移的软弱结构面，深入至坚硬、完整岩体一定深度，插入预应力钢筋或钢缆，钻孔中回填水泥砂浆封闭，以增强岩体稳定的一种加固措施。
          • 3）断裂破碎带的槽、井、洞挖回填处理 　　 对高倾角的断裂破碎带或埋藏较深的软弱夹层，因无法彻底清除，通常采用槽、井或洞挖的方式，将一定范围的软弱破碎物质清除，然后回填混凝土，以增强地基的稳定性和防渗能力。
          • 4）桩基加固：用打桩来加固软土地基的方法。 　　 支承桩：其下端直接支承在硬土层上； 　　 摩擦桩：利用桩身表面摩擦作用将建筑物重量传到四周土层。
        • 3.防渗和排水
          • 1）截水槽：对覆盖层厚度较薄、基岩埋藏较浅（一般不超过20m）的坝基，可以将截水槽挖至不透水层或基岩面，然后向槽内回填黏土或其他防渗土料并压实。
          • 2）混凝土防渗墙：在坝基现场凿空，就地浇筑。它是防治深厚砂砾石地基渗透变形的有效措施。
          • 3）帷幕灌浆：当坝基透水层很厚、混凝土防渗墙难以达到隔水层时，可用帷幕灌浆或上墙下幕的方法进行处理。
            • 帷幕灌浆作用：可以减少坝基和绕坝渗漏；在帷幕和坝基排水的共同作用下，帷幕后坝基面渗透压力降至允许值之内；防止在软弱夹层、断层破碎带、岩石裂隙充填物以及抗水性能差的岩体中产生渗透变形。
          • 4）铺盖：指在坝上游设置水平铺盖，作用主要是延长渗径，把渗流坡降控制在允许范围以内，以防止地基土发生渗透变形。
          • 5）回填混凝土：指挖除一定深度的破碎软弱岩体后再回填混凝土的处理措施。
          • 6）坝基排水
            • 对于良好的坝基，在帷幕下游设置排水设施，可以充分降低坝基渗透压力并排除渗水；
            • 对于砂砾石坝基，在防渗的同时，在下游也常采用排渗沟和减压井并进一步降低剩余水头压力，确保大坝安全。
            • 排水措施：排水垫层、排水沟，当表层有较厚黏性土时，采用减压井深入到强透水层中进行排水减压，以防止渗流在地表或坝坡逸出；在采用排水措施的渗流出逸段，均需采用反滤保护措施，以防止渗流对地基造成破坏。
        • 4.改变建筑物结构形式：增大坝体、放缓边坡、加深齿墙、延长上游防冲板或护坦以增大垂直荷载，以及预留沉陷缝以消除不均匀沉陷的危害等。
    • 边坡（自然边坡和人工边坡）
      • 边坡变形与破坏的类型
        • 1.松弛张裂：指当边坡侧向应力减弱之后，由于卸荷回弹而出现张开裂隙的现象。
        • 2.蠕动：坡体应力（以自重应力为主）长期作用下，向临空面方向发生的一种缓慢变形现象。
          • 表层蠕动：表现为表部岩体发生的弯曲变形。
          • 深层蠕动：指在埋深较大的较坚硬岩层之间存在软弱岩层，沿软弱岩层产生的长期缓慢蠕动变形。
        • 3.崩塌：指在陡坡地段的边坡上，岩土体被裂隙分割，因受重力作用突然脱离母体，倾倒、翻滚坠落于坡脚的现象。
        • 4.滑坡：边坡岩土体在重力作用下，沿贯通的剪切破坏面（带）整体滑动破坏的现象，是边坡破坏中危害最大、最常见的一种变形破坏形式。
          • 滑坡主要是以水平运动为主的变形，这也是滑坡区别于其他斜坡变形的主要标志和特征。
      • 影响边坡稳定性的因素
        • 1.岩土类型和性质的影响：岩性不但对边坡的稳定起控制作用，而且对边坡的坡高和坡角也起重要的控制作用。
        • 2.地质构造和岩体结构的影响：水平岩层的边坡稳定性较好，但如存在陡倾的节理裂隙，则易形成崩塌和剥落。
        • 3.风化作用：物理化学风化、生物风化作用。
        • 4.水的作用：地表水和地下水是影响边坡稳定性重要因素。
        • 5.地震作用影响：表现为累积和触发（诱发）等两方面效应。
          • 边坡中由地震引起的附加力S值的大小，通常以边坡变形体的重量W与地震振动系数k之积表示。
          • 一般边坡稳定计算中，将地震附加力考虑为水平指向坡外的力，实际上应以垂直与水平地震力合力的最不利方向为计算依据。
          • 滑坡体总位移量的大小不仅与震动强度有关，也与经历的震动次数有关，频繁的小震累积效果使影响范围内岩体结构松动，结构面强度降低。
        • 6.地形地貌
          • 地形变化越大，坡度越陡，对边坡稳定越不利
        • 7.植被作用
          • 植被在很多方面有利于边坡的稳定。但是，植被特别是高大树木，有时对边坡稳定不利，例如在风力作用下，树根上拔边坡土体，另外树根生长和腐烂可增大地下孔隙，地表水易沿孔隙入渗等
        • 8.工程荷载条件及人为因素
          • 引水隧洞运行中的水锤作用，使隧洞围岩承受超静水荷载，引起出口边坡开裂变形等。坡角人工开挖、爆破、水库蓄水、植被破坏等均可影响边坡变形与破坏。
      • 边坡变形破坏的防治措施
        • 目的
          • 消除其危害性，依据以防为主，及时治理的原则
        • 1.防渗与排水
          • 1）防止地表水入浸到滑坡体
            • 地表防渗和排水的目的：把滑坡区以外的来水截排，不使其流入滑坡区，滑坡区以内的降水及地下水露头通过人工沟渠排出滑坡区，减少其对边坡稳定性的影响。
            • 地表排水系统：滑坡区以外的山坡截水沟、滑坡区内的树枝状排水沟及自然沟的疏通和铺砌等，形成一个统一的排水网络。
              • 对滑坡区以外的山坡截水沟，应布设在滑坡可能发展扩大的范围以外至少5m处，以免滑坡滑动，破坏截水沟。
            • 在滑坡区内，首先采取填塞裂缝和消除地表积水洼地； 然后在滑坡体上设置不透水的树枝状排水沟，主沟方向应尽量与滑坡体的主滑方向一致，或充分利用滑坡体内外的自然沟，把滑坡区内的地表水排至区外，防止地表水的下渗
            • 另外，也可采取种植蒸腾量大的树木等措施
          • 2）对地表水丰富的滑坡体进行排水
            • 目的主要是截断补给滑坡带的水源，或排出滑坡体内的地下水，降低地下水位，减少滑坡带内土的孔隙水压力，提高其抗剪强度。
            • 常用的措施：设置截水沟和排水隧洞；在滑坡体内设仰斜（水平）排水孔、垂直钻孔排水、虹吸排水、支撑盲沟、排水廊道等
        • 2.削坡减重或反压
          • 削坡减重：在滑坡体的上部牵引段和部分主滑段挖去一部分岩土体，以减少滑坡重量和滑坡推力，形成的坡应有排水措施。
          • 反压：滑坡体的前缘抗滑段及其以外填筑土石，增加抗滑力
          • 减重反压：将滑坡体上部减重的土石方，移填到其前缘抗滑段进行反压，既降低下滑力，又增加了抗滑力，最为经济和有效
        • 3.修建支挡工程
          • 主要是提高不稳定边坡的抗滑力
          • 抗滑挡土墙：在不稳定边坡岩土体下部或滑体前缘，修建挡土墙或支撑墙，靠挡土墙本身的重量支挡坡体的剩余下滑力。
          • 按建筑材料和结构形式的不同：浆砌石挡土墙、混凝土或钢筋混凝土挡土墙等
          • 抗滑桩
            • 将桩穿入滑动面（带）以下稳定地层中，一般设置在滑坡前缘的抗滑段，并在垂直滑坡的主滑方向成排布设。
            • 木桩、钢管桩、水泥搅拌桩、混凝土或钢筋混凝土桩
            • 优点：①抗滑能力大；②施工安全、方便、省时，对滑坡稳定性扰动小；③桩位灵活；④能及时增加抗滑力，保证滑坡的稳定
        • 4.锚固
          • 主要应用于防治岩质边坡的变形和破坏，是一种有效治理崩塌和滑坡的工程措施
          • 在不稳定岩体上钻孔，钻孔深度达到滑动面以下坚硬完整的岩体中，在钻孔中插入锚杆或预应力钢筋、钢索，然后用混凝土或砂浆封闭钻孔
        • 5.其他措施
          • 对易风化的岩质边坡，护面通常采用喷素混凝土，或先打砂浆锚杆，再挂网，然后喷素混凝土即喷锚支护。其目的是保护坡面、防止掉块及地表水入渗等
    • 地下洞室
      • 按其内壁是否有内水压力：无压洞室和有压洞室
      • 地下洞室围岩应力的重分布及变形破坏特征
        • 应力重分布特征
          • 初始应力状态：地下洞室开挖前，岩体内的应力状态，此时，岩体内的地应力处于静止平衡状态
          • 应力的重分布：开挖后，由于洞室周围岩体失去了原有支撑，围岩将向洞内产生松胀位移，从而引起洞周围一定范围内岩体的应力重新调整，直至达到新的平衡。
          • 应力重分布只限于洞室周围的岩体，通常将洞室周围发生应力重分布的这一部分岩体叫作围岩
          • 把重分布后的应力状态叫作围岩应力状态或二次应力状态，直接影响围岩稳定，它与岩体的初始应力状态、洞室断面形状及岩体特性等因素有关。
          • 洞室开挖后围岩的稳定性，取决于二次应力与围岩强度之间的关系。如果洞室周边应力小于岩体的强度，围岩稳定。否则，周边岩石将产生破坏或较大的塑性变形。
          • 地下洞室开挖后洞壁的切向应力集中最大，当围岩应力超过了岩体的屈服极限时，围岩就由弹性状态转化为塑性状态，形成一个塑性松动圈。
          • 塑性松动圈的出现，使圈内应力释放而明显降低，被称为应力降低区；而最大应力集中由原来的洞壁转移至塑性松动圈与弹性承载圈的交界处，使弹性区的应力明显升高，该区即称为应力升高区。
            • 首先，松动圈（应力降低区或塑性变形区）可以确定山岩压力的大小，并借以确定隧洞支护或衬砌的设计要求。
            • 其次，承载圈（应力升高区或弹性变形区）可以承受上覆岩体的自重以及侧向地应力的附加荷载，在设计支衬时，应当考虑充分发挥围岩的自承能力，即尽量利用围岩支衬代替人工支衬，这样就可以节省设计费用和提高施工速度。
            • 最后，应指出的是松动圈和承载圈不是固定不变的，而是随地质条件和时间而变化；同时与施工方法和速度密切相关，其关键是确定松动圈。
        • 洞室围岩变形破坏的类型和特点
          • 1）坚硬完整岩体的脆性破裂和岩爆。
          • 2）块状结构岩体的滑移掉块。常以结构面组合交切形成不同形状的块体滑移、塌落等形式出现。
          • 3）层状结构岩体的弯折和拱曲：常呈软硬岩层相间的互层形式，破坏形式主要有沿层面张裂、折断塌落、弯曲内鼓等。
          • 4）碎裂结构岩体的松动解脱。
          • 5）散体结构岩体的塑性变形和破坏：其主要特征是岩体极为破碎，常呈片状、碎屑状、颗粒状及碎块状，其间经常大量夹泥。这破坏方式以塌方、滑动、塑性挤入等形式表现出来。
      • 地下洞室选线（址）的地质要求
        • 1.地形地质条件
          • 洞室围岩应有一定的厚度，洞室围岩最小厚度的确定与洞径大小、岩体完整性及岩石强度有关
            • 根据水利水电工程经验，无压隧洞上覆岩体最小厚度与洞径（B）的关系如下表所示： 岩石类别 坚硬岩石 中等坚硬岩石 软弱岩石 上覆岩体最小厚度 （1.0～1.5）B （1.5～2.0）B （2.0～3.0）B
        • 2.岩性条件
          • 地下洞室应尽量避开岩性条件差的围岩，使洞身置于坚硬完整的岩层中
        • 3.地质构造条件
          • 洞室轴线宜与构造线、岩层走向垂直或大角度相交
        • 4.地下水条件
          • 尽量将洞室置于非含水岩层中或地下水位以上，或采取地下排水措施，避免或减少渗透压力对围岩稳定影响
        • 5.地应力条件
          • 当岩体中的水平应力值较大时，洞室轴线最好平行最大主应力方向或与其小角度布置
          • 抽水蓄能电站地下洞室对上覆岩体、侧向岩体厚度的基本要求是：能承受高水头作用下隧洞岔管地段巨大的内水压力而不发生岩体破裂，满足上抬理论。
          • 抽水蓄能电站地下岔管段要求最小主应力要大于岔管处的内水压力至少1～2倍，满足最小主应力理论。
      • 隧洞施工的工程地质问题及提高围岩稳定性的措施
        • 1.隧洞施工的工程地质问题
          • 涌水
          • 突泥
        • 2.隧洞施工监控、信息反馈和超前预报
          • （1）开挖中应观测围岩的变形量、变形速率及加速度，以判别围岩的稳定性，预报险情。
          • （2）确定围岩松动圈范围，找出不稳定的部位，提出支护及补强措施。
          • （3）监控量测工作应紧跟施工工作面进行，并注意尽量减少与施工的干扰。
          • （4） 超前预报，是施工阶段施工地质工作的重要环节，应在地下洞室地质勘察的基础上，选用合适的方法实施适时的地质超前预报。
        • 3.围岩加固措施
          • 1）支撑：在开挖中，为防止围岩塌方而进行的临时性措施。
          • 2）衬砌：是维护隧洞围岩稳定的永久性结构，用以承受山岩压力和内、外水压力。衬砌厚度往往取决于岩石的性质。
            • 传统的刚性支撑或衬砌，不能与围岩紧密地接触，架空部分的围岩仍然继续向洞内变形，并可能产生部分班塌压在支护或衬砌上，严重时可导致支撑或衬砌的破坏。
          • 3）喷锚支护：能使混凝土喷层与围岩连续地紧密贴合。
            • 在洞室开挖后，及时地向围岩表面喷薄层混凝土，有时再增加一些锚杆，从而部分地阻止围岩向洞内变形。 　　 使混凝土喷层与围岩连续地紧密贴合，并且喷层本身具有一定的柔性和变形特性，能及时有效地控制和调整围岩应力重分布，最大限度地保护岩体结构和力学性质，防止围岩的松动和坍塌。
          • 4）固结灌浆：增大围岩的稳定性，降低其渗水性。
        • 4.合理施工
          • 一是循序渐进；二是开挖后及时支护或衬砌，尽可能防止围岩早期松动破坏或把松动范围限制在最小范围内。
          • 1）导洞分部开挖：适用于断面较大而岩体又不太稳定。为缩小开挖断面，采取分部开挖、分部衬砌、逐步扩大断面。
          • 2）导洞全面开挖法：围岩较稳定，可采用导洞全面开挖、连续衬砌的方法施工，施工速度快，衬砌质量高。
          • 3）全断面开挖法：围岩稳定、无塌方掉块危险或断面尺寸较小时，可全断面一次开挖成型，然后再衬砌。
        • 5.新奥法、TBM法和盾构法在隧洞施工中的应用
          • 1）新奥法
            • 既适合于坚硬岩石，也适合于软弱岩石，特别适合于破碎、变质、易变形的施工困难段。喷射混凝土、锚杆和现场量测，称为新奥法的三大支柱，有效地提高了围岩的承载能力。
            • 新奥法隧洞掘进的施工工序一般分为：开挖、一次被覆、构筑防水层和二次被覆等
              • ①一次被覆作业包括：一次喷混凝土、打锚杆、设金属网、立钢拱架和二次喷混凝土等工序。 一次被覆作业又称喷锚支护，一般情况下应在开挖后1/2围岩自稳时间内完成，是形成隧道支承环结构的重要工序。 锚喷支护所遵循的原则：支护要适时；支护结构要有柔性并有一定的强度；在不出现有害松动的条件下，允许围岩产生一定的变形，而把握好支护时机和正确选择支护种类是很重要的。 ②防水层的设置在一次被覆后、临近二次被覆前进行，防水层中的水可通过集水排水管排出。 ③二次被覆大约在一次被覆3～6个月后进行。能否进行二次被覆作业，要根据一次被覆完成后围岩位移是否稳定来确定。二次被覆结构不应承受围岩位移引起的荷载，只起修饰和提高安全度的作用。因此，围岩位移不稳定时一般不能构筑二次被覆。
            • 为了充分利用围岩天然承载力，开挖应采用光面爆破或机械开挖，并尽量采用全断面法开挖。
          • 2）TBM法
            • “全断面隧洞掘进机”方法
            • 适宜开凿断面较小的长隧洞，经济而快速、安全，对于直径较大的隧洞（超过10m）宜用钻爆法
          • 3）盾构法
            • 优点是避开干扰，不影响地面建筑和环境，可充分开发地下空间。在施工中能把掘进、出渣、支护和衬砌融为一体。
    • 渠道
      • 渠道选线的工程地质条件
        • 渠道的选线原则
          • ①尽量避开和绕过陡壁悬崖以及沟谷密集地带； ②尽量避开造成渠道半挖半填或填方过多的斜坡低洼地带； ③尽量绕避风沙堆积、崩塌堆积和容易产生地基失稳与强烈渗漏的地段
        • 1.地形地貌条件
          • （1）岭脊线：沿着山顶或分水脊选线。适用于山脊地形起伏不大的丘陵地区，对于高山峡谷地区则不适用。
          • （2）山腹线：在半山坡且平行山坡的盘山渠道。常修建挡土墙、高架渡槽、隧洞、过水涵洞等附属建筑物，往往费工费料。
          • （3）谷底线：在山谷底部或山麓上开渠，高程低，控制面积小，容易施工，但过沟谷建筑物（渡槽、倒虹吸管、涵洞等）增多。
          • （4）横切岭谷线：为了缩短渠道线路，直接切穿山脊分水岭和沟谷的布置形式，往需要开凿较深的地堑或陡坡明渠以及隧洞。
          • （5）平原线：适宜在地势平坦的山前平原及平原区的线路。施工容易并便于机械化施工，线路选择时应注意微地形变化，尽量选在地势最高处，而且要有适当纵坡降（0.5%左右），以控制自流灌溉面积。
        • 2.地层岩性条件
          • 基岩山区的渠道选线应注意岩石的类型和风化程度。
          • 深成侵入岩、厚层坚硬的沉积岩等坚硬及半坚硬岩石适于修建渠道；软弱岩石，例如黏土质的黏土岩、页岩、千枚岩、板岩及凝灰岩等，一般透水性小，是良好的隔水层，但有的遇水易软化、泥化、崩解和膨胀，直接影响渠道边坡的稳定性。
          • 蒙脱石含量较高时，具有很高的可塑性和胀缩性，石膏有见水快速溶解的特性，对渠道修建十分不利应避开。
          • 对渗透性大的厚层砂砾岩、卵石及漂石层等应尽量避开。
        • 3.地质构造条件
          • 水平或近于水平的岩层，对渠道线路是有利的，缓倾角及顺坡向的地质构造是不利的。
          • 断层破碎带、强烈褶皱带可能引起渠道的失稳和大量渗漏，切忌沿其走向平行布置，如必须通过应尽量垂直走向布置，以减少施工处理段长度。
        • 4.水文地质条件
          • 对于以排水为主的渠道，沿地下水等水位线（或垂直地下水流向）布置效果最好
        • 5.自然地质现象
          • 如滑坡、崩塌、岩堆、泥石流，以及岩溶的地表出露现象等，在不能避开的情况下，应分别提出治理措施,以保证渠系建筑物的畅通无阻，长期使用
        • 6.天然建筑材料
          • 最大限度地充分利用当地材料修建渠系工程；此外，还应反复测绘及计算土石方开挖量和填方量，尽量使其取得平衡，以减少天然建筑材料的使用量
      • 渠道的渗漏问题
        • 1.影响渠道渗漏损失的主要因素
        • 2.渠道地基渗漏
          • 由不良地质条件引起的
          • 渠道本身渗漏：设计未采取合理的防渗措施或施工质量问题引起的。
          • 渠道防渗措施可归纳为：改变渠床土壤渗透性措施、衬砌护面措施和化学材料防渗措施等类型。此外，加强工程的维修养护、合理调配水量等管理措施，也可减少渠道的渗漏损失。
      • 渠道边坡的稳定问题
        • 根本原因是渠坡内部的剪应力超过了土壤或岩石的抗剪强度，从而引起剪切破坏
          • 1.抗剪强度大小取决于渠坡内部物质组成和结构，页岩、泥岩、碎石、土等材料抗剪强度较低，易发生变形，浸水后产生软化、泥化、湿陷、崩解、膨胀等，是边坡失稳的重要原因。
          • 2.渠坡物质的含水量对抗剪强度也有很大影响，含水量越高，抗剪强度越低。
          • 3.渠坡坍塌往往是沿着相对阻力最小的软弱层面发生的。
          • 4.渠道滑塌的外因主要有渠道断面设计不合理、施工方法不当或施工质量不好、水量调配不合理以及寒冷地区冻融破坏等。
        • 不稳定渠道边坡的处理措施有防渗排水，削坡减重反压、修建支挡建筑物（包括抗滑桩）、锚固等边坡防治措施也适用于不稳定渠道边坡的处理
        • 预防措施
          • （1）渠道选线要避开地质条件较差的地带；对地质条件不好的渠段，应改用隧道、暗渠等输水方式。
          • （2）对边坡很陡的渠段进行削坡处理。
          • （3）对深挖方渠段结合削坡增设平台和截流排水设施。
          • （4）对抗剪强度较小的土质渠段，用打桩编柳、草袋护坡、植树或砌石衬砌等措施加固渠坡。
          • （5）在沉陷性较大的土壤上筑渠时，不要把渠道断面挖至设计深度，在渠堤上预留超高，以便沉陷后渠道断面达到设计高程。
          • （6）合理调配水量，使渠道流量缓慢增减。
          • （7）在低温区，冬季使渠道充水，形成冰盖，防止渠坡结冻。
          • （9）对已经坍塌的渠坡，清除下滑土体，再把渠坡挖成阶梯形，还土夯实
  • 第四节 特殊岩（土）体工程地质
    • 一、湿陷性黄土
      • 天然状态下其强度一般较高，压缩性较低，但在一定压力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之降低，导致建筑物破坏
      • 1.自重湿陷性黄土：在上覆土层自重应力作用下受水浸湿后即发生湿陷。
      • 2.非自重湿陷性黄土：在自重应力作用下受水浸湿后不发生湿陷，需要在自重应力和由外荷载引起的附加应力共同作用下，受水浸湿才发生湿陷。
    • 二、膨胀土（岩）
      • 干燥收缩、吸水膨胀和强度衰减的黏性土
      • 主要特征
        • （1）自由膨胀率大于或等于40%。自由膨胀率大于90%时，为强膨胀土；大于65%小于90%时，为中膨胀土；大于40%小于65%时，为弱膨胀土。
        • （2）多出露于二级或二级以上阶地、山前和盆地边缘丘陵地带。
        • （3）裂隙发育，方向不规则，自然条件下呈坚硬或硬塑状态。
        • （5）建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
      • 水泥改性土是指将一定比例的水泥掺入膨胀土土料之中以改善膨胀土的性质或结构，使膨胀土丧失膨胀潜能，并在一定程度上提高土体强度或承载力。
    • 三、软土
      • 天然含水率高（接近或大于液限）、孔隙比大（一般大于1）、压缩性高和强度低的软塑到流塑状态的土层
      • 工程特性
        • ①抗剪强度低；②透水性低；③高压缩性；④常具有絮凝状结构；⑤软土具有流变性
      • 对于软土地基开挖工程，通常采用换填法处理
        • （1）机械换填法。既可分层回填，又可一次性回填。 （2）爆破排淤法。有先爆后填、先填后爆两种。 （3）抛石挤淤法。不用抽水、挖淤，施工简单、迅速。石块直径一般不小于0.3m。抛石时应自中部开始，逐次向两旁展开，使淤泥向两旁挤出
    • 四、红黏土
      • 红黏土液限一般大于50%。红黏土经再搬运后仍保留其基本特征、液限大于45%的为次生红黏土
      • 特点：①土的天然含水率、孔隙比、饱和度以及液性指数、塑性指数都很高； ②各种指标变化幅度很大，具有高分散性
      • 红黏土地层从地表向下由硬变软，土的强度逐渐降低，压缩性逐渐增大。工程建设中，应充分利用红黏土上硬下软的特征，基础尽量浅埋
    • 五、盐渍土
      • 地表深度1.0m范围内易溶盐含量大于0.5%的土称为盐渍土，盐渍土中常见的易溶盐有氯盐、硫酸盐和碳酸盐。
      • 我国盐渍土按其地理分布可划分为滨海型盐渍土、内陆型盐渍土和冲填平原盐渍土三种类型。
      • 盐渍土的液限、塑限随土中含盐量的增大而降低，当土的含水率等于其液限时，土的抗剪强度近乎等于零，因此高含盐量的盐渍土在含水率增大时极易丧失其强度，应引起高度重视
    • 六、冻土
      • 当土的温度降低至0℃以下，土中部分孔隙水冻结形成冻土。 1.季节性冻土：在冬季冻结而夏季融化，每年冻融交替一次。 2.多年冻土：常年处于冻结状态，至少冻结连续3年以上。
    • 七、填土
      • 素填土：由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。成分比较单一，多是山丘高地挖方后在低洼处原土回填而成。若在回填时进行充分的碾压处理仍属于良好地基。
      • 杂填土：含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土，因而其特征表现为成分复杂，无规律性。填龄达5年以上的填土，性质才逐渐趋于稳定，杂填土的承载力常随填龄增大而提高。
      • 冲填土：是由水力冲填泥沙形成的填土，在冲填的入口处，沉积的土粒较粗，顺出口处方向则逐渐变细。在冲填过程中，由于泥沙的来源有所变化，造成冲填土的纵横方向上的不均匀性。
    • 八、可液化土
      • 可液化土：在振动荷载作用下，饱和砂土，特别是松散或稍密的饱和粉细砂（以及粉土）将产生“液化”现象。
      • 液化：瞬时振动荷载条件下，土体来不及排水，导致土体中的孔隙水压力骤然上升，从而降低了土的抗剪强度。在周期性的振动荷载作用下，孔隙水压力逐渐积累，使土粒处于悬浮状态。此时土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。
      • 防止砂土产生液化的方法，最重要的是改良土质，增加土体的密实度。施加动荷载是增加砂土密实度的有效方法。
      • 消除地基液化沉陷的措施
        • （1）采用桩基穿透可液化土层，使桩端伸入稳定土层中。对碎石土、砾、粗砂、中砂、坚硬黏土，伸入长度不应小于0.5m，对其他非岩石土不小于1.0m。
        • （2）采用深基础，且埋入液化深度下稳定土层中深度不少于0.5m。
        • （3）采用加密法（如振冲振动加密、挤密砂桩、强夯等），使可液化砂土骨架挤密，孔隙水排出，土的密度增加。
        • （4）全部或部分挖除可液化土层，置换砂石或灰土垫层。
• 第二章　建筑材料
  • 第一节　建筑材料的分类
    • 建筑材料按化学成分
      • 无机材料
        • 金属材料
          • 黑色金属 钢、铁及其合金
          • 有色金属 铝、铜等及其合金
        • 非金属材料
          • 天然石材 砂石料及石材制品等
          • 烧土制品 砖、瓦、玻璃等
          • 胶凝材料 石灰、石膏、水泥等
      • 有机材料
        • 植物材料 木材、竹材等
        • 沥青材料 石油沥青、煤沥青及沥青制品
        • 高分子材料 塑料、合成橡胶等
      • 复合材料
        • 非金属材料与非金属材料复合 水泥混凝土、砂浆等
        • 无机非金属材料与有机材料复合 玻璃纤维增强塑料、沥青混凝土等
        • 金属材料与无机非金属材料复合 钢纤维增强混凝土等
        • 金属材料与有机材料复合 轻质金属夹心板等
    • 按占工程投资比例
      • 主要材料
        • 包括水泥、混凝土、钢材、木材、火工材料、油料（汽油、柴油）、砂石料、土工合成材料、粉煤灰等相对用量较多、影响投资较大的材料
      • 次要材料
        • 包括电焊条、铁件、氧气、卡扣件、铁钉等相对用量较少、影响投资较小的材料
  • 第二节　建筑材料的性能及应用
    • 水泥
      • 硅酸盐水泥
        • 定义
          • 酸盐水泥熟料、0～5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏
          • Ⅰ型硅酸盐水泥（代号P·Ⅰ）：不掺混合材料；
          • Ⅱ型硅酸盐水泥（代号P·Ⅱ）：掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料
        • 组成
          • 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
        • 凝结硬化
          • 凝结：硅酸盐水泥加水拌和后，逐渐变稠失去可塑性的过程； 硬化：失去可塑性后强度逐渐增长变成坚固的水泥石的过程。
        • 技术性质
          • 1）细度
            • 指硅酸盐水泥及普通水泥颗粒的粗细程度，用比表面积法表示。水泥的细度直接影响水泥的活性和强度。颗粒越细，与水反应的表面积越大，水化速度越快，早期强度越高，但硬化收缩较大，且粉磨时能耗大，成本高。
          • 2）凝结时间
            • 初凝：水泥加水拌和起，至水泥浆开始失去塑性所需的时间；现行国家标准规定，硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min。
            • 终凝：指从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。硅酸盐水泥终凝时间不得迟于6.5h；普通硅酸盐水泥终凝时间不得迟于10h。
            • 水泥初凝时间不合要求，该水泥报废；终凝时间不合要求，视为不合格。
          • 3）安定性
            • 水泥在硬化过程中，体积变化是否均匀。水泥安定性不良会导致构件（制品）产生膨胀性裂纹或翘曲变形，造成质量事故。
            • 引起安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙、游离氧化镁或石膏含量过多，安定性不合格的水泥不得用于水利工程。
          • 4）强度等级
            • 指胶砂的强度而不是净浆的强度，它是评定水泥强度等级的依据。
            • 根据现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》的规定，将水泥、标准砂和水按照（质量比）水泥：标准砂＝1：3、水灰比为0.5的规定制成胶砂试件，在标准温度（20±1）℃的水中养护，测3d和28d的试件抗折强度和抗压强度，以规定龄期的抗压强度和抗折强度划分强度等级。
          • 5）水化热
            • 水泥水化热主要在早期释放，后期逐渐减少。
            • 对大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土工程，由于水化热产生的热量积聚在内部不易发散，将会使混凝土内外产生较大的温度差，所引起的温度应力使混凝土可能产生裂缝，对大体积混凝土工程是不利的。
      • 混合材料水泥
        • 混合材料
          • 1）活性（水硬性）混合材料
            • （1）粒化高炉矿渣
            • （2）火山灰质混合材料
              • 火山灰质混合材料按其活性成分和组成结构分为含水硅酸质材料、铝硅玻璃质材料和烧黏土质材料等三种。
            • （3）粉煤灰
              • 由高温经过骤冷的粉煤灰，产生的玻璃体较多，其中有一部分球形中空玻璃体颗粒，称为粉煤灰空心微珠。含有空心微珠多的粉煤灰需水量小，因此能使水泥石干缩较小，抗裂性较强。 粉煤灰中未燃烧炭能降低粉煤灰的活性，需水量增大，因此国家标准规定烧失量不大于8%。
              • 物理和化学性质
                • 物理性质
                  • 粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积（氮吸附法、透气法）、需水量等，细度和粒度是比较重要的项目。
                  • 由于粉煤灰的组成波动范围很大，这就决定了其物理性质的差异也很大。
                  • 粉煤灰越细，细粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的细度影响早期水化反应，而化学成分影响后期的反应。
                • 化学性质
                  • 粉煤灰本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及有水存在时，能在常温，特别是在水热处理（蒸汽养护）条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物物，成为一种增加强度和耐久性的材料。
              • 应用
                • a.国标一级粉煤灰：采用优质粉煤灰和高效减水剂复合技术生产高强度等级混凝土新技术正在全国迅速发展。
                • b.国标二级粉煤灰：优质粉煤灰特别适用于配制泵送混凝土，大体积混凝土，抗渗结构混凝土，抗硫酸盐混凝土和抗软水侵蚀混凝土及地下、水下工程混凝土，压浆混凝土和碾压混凝土。
                • c.国标三级粉煤灰：粉煤灰混凝土具有和易性好、可泵性强、修饰性改善、抗冲击能力提高、抗冻性增强等优点。
            • （4）硅粉
              • 改善其和易性，提高密实性
          • 2）非活性（填充性）混合材料
        • 掺混合材料的硅酸盆水泥
          • 1）普通硅酸盐水泥：P·0
          • 2）矿渣硅酸盐水泥：P·S
            • P·S·A：水泥中粒化高炉矿渣掺量按重量计＞20%且≤50%； P·S·B：粒化高炉矿渣掺量按重量计＞50%且≤70%。
            • 允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于20%。
            • 矿渣硅酸盐水泥比较适用于大体积、有抗溶出性及抗硫酸盐侵蚀要求及工期较长的水工混凝土、也适用于具有较高温度和湿度的蒸汽养护的混凝土、处于环境温度较高的耐热混凝土及普通混凝土，不适于低温施工及要求早强的混凝土工程。
          • 3）火山灰质硅酸盐水泥：P·P
            • 由硅酸盐水泥熟料和＞20%且≤40%的火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
            • 火山灰水泥颗粒较细，再加上火山灰混合材料颗粒内部孔隙率较大，因此火山灰水泥的保水性较好。由于火山灰混合材料与Ca（OH）2作用会产生膨胀现象，并且泌水性小，促使水泥石结构较均匀密实，具有较高的抗渗性。
            • 火山灰水泥也适用于大体积混凝土工程，尤其是有抗渗要求的工程，但不宜用于干燥环境和有抗冻、耐磨要求的工程。
          • 4）粉煤灰硅酸盐水泥：P·F
            • 由硅酸盐水泥熟料和20%～40%的粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料
          • 5）复合硅酸盐水泥：P·C
            • 由硅酸盐水泥熟料和＞20%且≤50%的两种以上混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料
      • 常用水泥的包装及标志
        • 袋装水泥每袋净质量50kg，且应不少于标准质量的99%；随机抽取20袋，总质量（含包装袋）应不少于1000kg。
        • 水泥包装袋上应清楚标明：执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志（QS）及编号、出厂编号、包装日期、净含量。
        • 包装袋两侧应印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色，火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。
    • 建筑钢材
      • 碳素结构钢
        • 1.碳素结构钢的牌号及性能
          • 从Q195～Q275，钢号越大，钢中含碳量越多，其强度、硬度也就越高，但塑性和韧性降低。
          • Q195、Q215号钢塑性高，易于冷弯和焊接，但强度较低，故多用于受荷较小及焊接构件中，以及制造铆钉和地脚螺栓等。
          • Q235号钢有较高的强度和良好的塑性、韧性，易于焊接，且在焊接及气割后机械性能仍稳定，有利于冷热加工，故广泛地用于建筑结构中，是目前应用最广的钢种。
          • Q275号钢的屈服强度较高，但塑性、韧性和可焊性较差。
        • 2.碳素结构钢牌号的表示方法
          • 钢的牌号由代表屈服点（Q）的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分按顺序组成。
          • Q235-B.F，屈服强度235MPa，质量等级为B级的沸腾钢。
      • 优质碳素结构钢
        • 优质碳素钢按含碳量划分钢号，并按锰含量不同分为普通含锰量钢（含锰量小于0.80%）、较高含锰量钢（含锰量小于1.2%）和高级优质碳素钢。
        • 钢号的表示方法
          • 优质碳素结构钢的钢号（牌号）以两位数字表示，数字代表平均含碳量的万分数的近似值。 　　45--称为45号钢，平均含碳量为万分之四十五（0.45%）； 　　较高含锰量钢则在钢号后面加“锰”或“Mn”（45Mn）； 　　高级优质碳素钢在钢号尾部加“A”表示。 　　优质碳素钢在建筑上应用不多，65、70、75、80号钢可用于生产预应力混凝土用的碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。
      • 普通低合金钢
        • 合金元素（不超过5%）的钢
        • 钢号表示方法
          • 钢号前面的数字表示平均含碳量的万分数，后面的化学元素名称为所加合金元素，元素角标表示的含量。当合金元素平均含量小于1.5%时仅标明元素，不标明含量。平均合金含量为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%、…时，元素角标相应写2、3、…。
      • 常用的建筑钢材
        • 1.钢筋混凝土结构用钢
          • 1）热轧钢筋：HPB、HRB
          • 2）冷加工钢筋：冷拉热轧钢筋、冷轧带肋钢筋CRB、冷拔低碳钢丝；
          • 3）热处理钢筋；
          • 4）预应力混凝土钢丝：松弛性能、外形分类；
          • 5）预应力混凝土钢绞线。
        • 2.钢结构用钢：热轧成型钢板和型钢等
          • 钢板规格表示方法“宽度×厚度×长度”（单位为mm）。
          • 钢板分厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度小于或等于4mm）两种。
        • 3.钢管混凝土结构用钢
      • 钢材的性能
        • 1.抗拉性能
          • 1）屈服强度
          • 2）抗拉强度
          • 3）伸长率
        • 2.冲击性能：钢材抵抗冲击荷载的能力
        • 3.硬度
          • 布氏硬度值HB表示
        • 4.耐疲劳性
        • 5.冷弯性能
          • 弯曲角度越大、弯心直径越小，则表示其冷弯性能越好
        • 6.焊接性能
    • 木材
      • 木材的分类
        • 按材种分类：原条、原木、锯材。
        • 锯材根据厚度：薄板、中板、厚板
      • 木材的物理性质
        • 木材的含水率
          • 影响木材物理力学性质指标：纤维饱和点和平衡含水率。
          • 纤维饱和点：木材仅细胞壁中的吸附水达饱和而细胞腔和细胞间隙中无自由水存在时的含水率，是木材物理力学性质是否随含水率而发生变化的转折点。
          • 平衡含水率：指木材中的水分与周围空气中的水分达到吸收与挥发动态平衡时的含水率。
      • 木材力学性质
        • 木材按受力状态分为抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度。
        • 顺纹：指作用力方向与纤维方向平行；
        • 横纹：指作用力方向与纤维方向垂直。
        • 木材在顺纹方向抗拉和抗压强度都比横纹方向高得多，其中，在顺纹方向的抗拉强度是木材各种力学强度中最高的。
        • 木材变形：顺纹方向最小，径向较大，弦向最大。
    • 汽油、柴油
      • 汽油
        • 具有较高的辛烷值（抗爆震燃烧性能），按辛烷值高低分90号、93号、95号、97号等牌号。
        • 牌号越大，抗爆性能越好。使用时应根据发动机压缩比的不同来选择不同牌号的汽油。
      • 柴油
        • 使用性能中最重要的是着火性和流动性，其技术指标分别为十六烷值和凝点
        • 某月风险率为10%的最低气温值，表示该月中最低气温低于该值的概率为0.1
    • 火工材料
      • 炸药
        • 炸药分类
          • 按使用条件分类
            • 第一类　为准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括沼气和矿尘爆炸危险的作业面。
            • 第二类　为准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，但不包括沼气和矿尘爆炸危险的作业面。
            • 第三类　为只准许在露天爆破工程中使用的炸药。
          • 按炸药的主要化学成分分类
            • （1）硝铵类炸药。目前国内外爆破工程中用量最大、品种最多的一大类混合炸药。
            • （2）硝化甘油类炸药。适用于小直径炮孔、坚硬矿岩和水下爆破作业，但其安全性较差，炸药有毒。
            • （3）芳香族硝基化合物类炸药。
        • 炸药的性能
          • 1）感度：指炸药在外界能量作用下发生爆炸变化的难易程度，是衡量爆炸稳定性的一个重要标志。通常以引起爆炸变化的最小外界能量来表示，这个最小的外界能量习惯上称为引爆冲能。引爆冲能越小，其感度越高，反之则越低。
          • 2）威力：炸药爆炸时做功能力，即对周围介质破坏能力。
          • 3）猛度：炸药在爆炸后爆轰产物对周围物体破坏的猛烈程度，用来衡量炸药的局部破坏能力。猛度越大，则表示该炸药对周围介质的粉碎破坏程度越大。
          • 4）殉爆：指当一个炸药药包爆炸时，可以使位于一定距离处，与其没有什么联系另一个炸药药包也发生爆炸的现象。
            • 起始爆炸的药包称为主发药包，受它爆炸影响而爆炸的药包称为被发药包。
            • 因主发药包爆炸而能引起被发药包爆炸的最大距离，称为殉爆距离。引起殉爆的主要原因是主发药包爆炸而引起的冲击波的传播作用。
          • 5）安定性：指炸药在一定储存期间内不改变其物理性质、化学性质和爆炸性质的能力。
      • 雷管
        • 雷管是爆破工程的主要起爆材料，它的作用是产生起爆能来引爆各种炸药及导爆索、传爆管
      • 引爆线
        • 1.导电线：传递火焰、传递爆轰波和传导电流引爆雷管的线。
        • 2.导爆索：又称传爆线，常用于同时起爆多个装药的绳索
    • 混凝土
      • 概述
        • 混凝土的分类
          • 重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3，主要用于国防及原子能工业的防辐射混凝土工程。
          • 普通混凝土：广泛应用于各种建筑工程中，其中干表观密度在2400kg/m3左右的最为常用。
          • 轻混凝土：干表观密度小于1950kg/m3，多用于建筑工程的保温、结构保温或结构材料。
        • 混凝土的组成及组成材料的作用
          • 工程中使用的混凝土，一般必须满足以下四个基本要求
            • （1）混凝土拌和物应具有与施工条件相适应的和易性，便于施工时浇筑振捣密实，并能保证混凝土的均匀性。
            • （2）混凝土经养护至规定龄期，应达到设计所要求的强度。
            • （3）硬化后的混凝土应具有与工程环境相适应的耐久性，如抗渗、抗冻、抗侵烛、抗磨损等。
            • （4）在满足上述三项要求的前提下，混凝土各种材料的配合应经济合理。
      • 混凝土的主要技术性质
        • 混凝土拌和物的和易性
          • （1）流动性。用坍落度表示，流动性的大小反映拌和物的稀稠，它关系着施工振捣的难易和浇筑的质量。
          • （2）黏聚性。也称抗离析性，使混凝土拌和物保持整体均匀的性能。黏聚性不好的拌和物，砂浆与石子容易分离，振捣后会出现蜂窝、空洞等现象，严重影响工程质量。
          • （3）保水性。指混凝土拌和物具有一定的保持水分不泌出的能力
        • 混凝土拌和物的凝结时间
          • 混凝土拌和物的凝结时间通常是用贯入阻力法测定的
        • 混凝土的强度
          • 混凝土抗压强度（最大，混凝土主要承受压力）
          • 混凝土抗拉强度，一般为抗压强度的7%～14%
            • 测定抗拉强度的方法，有轴心拉伸法和劈裂法，一般多采用劈裂法。
        • 混凝土的耐久性
          • 混凝土抗渗性
          • 混凝土的抗冻性
          • 混凝土的抗磨性及抗气蚀性
          • 混凝土的碱骨料反应
            • 发生碱骨料反应必要条件：骨料中含有活性成分，并超过一定数量；混凝土中含碱量较高（如水泥含碱量超过0.6%或混凝土中含碱量超过3.0kg/m3）；有水分。
            • 防止碱骨料反应措施：1）条件允许时，选择非活性骨料；选用低碱水泥，并控制混凝土中总的含碱量；在条件允许时，采取防止外界水分渗入混凝土内部的措施，如混凝土表面防护等。 2）在混凝土中掺入适量的活性掺和料，如粉煤灰等，可抑制碱骨料反应的发生或减小其膨胀率；在混凝土中掺入引气剂，使其中含有大量均匀分布的微小气泡，可减小其膨胀破坏作用。
          • 混凝土的碳化
            • 空气中的CO2通过混凝土中的毛细孔隙，由表及里地向内部扩散，在有水分存在的条件下，与水泥石中的Ca（OH）2反应生成CaCO3，使混凝土中Ca（OH）2度下降，称为碳化。
            • 碳化会引起混凝土收缩，使混凝土表层产生微细裂缝。混凝土碳化严重时将影响钢筋混凝土结构的使用寿命。混凝土中掺入粉煤灰以及采用蒸汽养护的养护方法，会加速混凝土碳化
        • 混凝土的碳化
          • 空气中的CO2通过混凝土中的毛细孔隙，由表及里地向内部扩散，在有水分存在的条件下，与水泥石中的Ca（OH）2反应生成CaCO3，使混凝土中Ca（OH）2度下降，称为碳化。
          • 碳化会引起混凝土收缩，使混凝土表层产生微细裂缝。混凝土碳化严重时将影响钢筋混凝土结构的使用寿命。混凝土中掺入粉煤灰以及采用蒸汽养护的养护方法，会加速混凝土碳化
      • 水泥混凝土的骨料及拌和、养护用水
        • 1.细骨料（砂）：粒径范围为0.16～5.0mm
        • 2.粗骨料（卵石与碎石）：粒径大于5mm的骨料
        • 3.混凝土拌和及养护用水
      • 混凝土外加剂
        • （1）改善砼拌和物流动性能：减水剂、引气剂及泵送剂。
        • （2）调节砼凝结硬化性能：缓凝剂、早强剂及速凝剂等。
        • （3）调节砼含气量：引气剂、消泡剂、泡沫剂、发泡剂。
        • （4）改善混凝土耐久性：引气剂、防水剂、阻锈剂等。
        • （5）改善混凝土其他特殊性能的外加剂。
      • 混凝土配合比及其确定原则
        • 混凝土配合比的表示方法：一种是用1m3混凝土中各项材料的质量表示；另一种是用各项材料间的质量比表示（以水泥为1），例如：C：S：G＝1：2.4：4.0，W/C＝0.6。
        • 混凝土四项基本材料可用三个对比关系表达： 　　水灰比：水的用量与水泥用量的质量比值； 　　含砂率：砂/（砂＋石）； 　　单位用水量：即1m3混凝土用水量，是控制混凝土拌和物流动性的主要因素
      • 碾压混凝土
        • 原材料：由水泥、掺和料、水、砂、石子及外加剂等六种材料组成
        • 主要技术性质
          • ①工作度：指混凝土拌和物的干硬程度（用VC值表示）。 　　VC值越大，拌和物越干硬，不易被压实； 　　VC值太小小，拌和物太湿透气性较差，易发生泌水。 　　②可塑性：外力作用下能发生塑性流动，并充满模型性质。 　　③易密性：指在振动碾等压实机械作用下，混凝土拌和物中的空气易于排出，使混凝土充分密实的性质。 　　④稳定性：指拌和物不易发生粗骨料分离和泌水的性质
        • 硬化碾压混凝土的特性
      • 特种混凝土
        • 1.高性能混凝土
        • 2.水下浇筑（灌注）混凝土
        • 3.纤维混凝土
        • 4.硅粉混凝土
        • 5.塑性混凝土
    • 砌筑砂浆
      • 砌筑砂浆组成材料
        • 1.水泥：砂浆的主要胶凝材料。
        • 2.外掺料及外加剂：改善砂浆的和易性，节约水泥和砂浆用量，可在砂浆中掺入部分外掺料或外加剂。
        • 3.砂：宜采用中砂，并应过筛，不得含有杂质。水泥砂浆、混合砂浆的强度等级≥M5时，含泥量小于等于5%；强度等级＜M5，其含泥量应≤10%。
        • 4.水：凡是可饮用的水，均可拌制砂浆
      • 砌筑砂浆性质
        • 1.和易性：包括流动性和保水性两个方面。
        • 2.强度等级：砂浆在砌体中的主要作用是传递压力，其抗压强度是确定强度等级的主要依据。砌筑砂浆强度等级是用尺寸为7.07cm×7.07m×7.07cm立方体试件，标准温度（20±3）℃，及一定湿度条件下养护28天的平均抗压极限强度（MPa）。
    • 建筑砌块（MU）
      • 按尺寸分类：大型砌块（主规格高度＞980mm）、中型砌块（主规格高度380～980mm）、小型砌块（主规格高度115～380mm）； 按密实情况分类：实心砌块、空心砌块、多孔砌块。
      • （一）蒸压加气混凝土砌块：按其尺寸偏差、外观质量、表观密度级别分为优等品（A）、一等品（B）及合格品（C）。 （二）普通混凝土小型空心砌块：按其尺寸偏差及外观质量分为优等品（A）、一等品（B）及合格品（C）。 （三）轻骨料混凝土小型空心砌块（LHB）：按砌块尺寸偏差及外观质量分为一等品（B）及合格品（C）两个质量等级。 （四）粉煤灰硅酸盐中型砌块：按砌块尺寸偏差、外观质量及干缩性能分为一等品（B）和合格品（C）两个质量等级。
    • 普通砖：优等品、合格品
      • 烧结普通砖的基本特征
        • 1.尺寸：砌筑1m3砖体需512块砖，一般再加2.5%的损耗即为计算工程所需用的砖数。
        • 2.强度：主要起承压作用。根据抗压强度分MU30、MU25、MU20、MU15、MU10、MU7.5等六个强度等级。
        • 3.抗冻性：由冻融试验鉴定。
        • 4.吸水率：实际工作中，常以吸水率及其导出的饱和系数（水浸24h的吸水率与沸煮5h吸水率的比值）作为评定烧结普通砖耐久性的重要指标。
      • 烧结普通砖的应用
        • 烧结普通砖具有较多的开口孔隙，因而砖墙体具有较好的透气性；导热系数较小，一般为0.78W/m·K ，所以砖墙还具有良好的热稳定性。
    • 土工合成材料
      • （一）土工织物：良好的透水性，施工方便、抗拉强度较高、耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好；抗紫外线能力低。
      • （二）土工膜：具有突出的防渗和防水性能。
      • （三）土工特种材料：土工膜袋；土工网；土工网垫和土工格室；聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）；土工格栅（常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等）。
      • （四）土工复合材料：两种或两种以上的材料互相组合。
    • 灌浆材料
      • 压力灌浆按其使用目的：帷幕灌浆、固结灌浆、接缝灌浆、回填灌浆、接缝施工灌浆及各种建筑物的补强灌浆。
      • 压力灌浆按灌浆材料不同可分为三类
        • （一）水泥、石灰、黏土类灌漿
        • （二）沥青灌浆
        • （三）化学灌浆：能成功地灌入缝宽0.15mm以下的细裂缝，具有较高的黏结强度，并能灵活调节凝结时间。
    • 建筑物缝面止水材料
      • （一）金属止水片材料：可改变水的渗透路径，延长水的渗透路线。
      • （二）沥青类缝面止水材料：
      • （三）聚氯乙烯塑料止水带：防水性能好，抗老化性能好，在-25～80℃均能正常工作，施工也较为方便，因而在水利工程中得到广泛应用。
      • （四）橡胶止水带：适应变形能力强、防水性能好，温度使用范围为-45～60℃。
      • （五）其他填缝止水材料
    • 天然筑坝材料
      • （一）土料
        • 用作心墙、斜墙和铺盖的防渗土料，一般要求渗透系数k不大于10-5cm/s，用作均质坝的土料渗透系数k最好小于10-4cm/s。
        • 1）黏粒含量15%～30%或塑性指数10～17的中壤土、重壤土及黏粒含量30%～40%或塑性指数为17～20的黏土都较适宜。
        • 2）黏粒含量大于40%的黏土，易于干裂且难压实最好不用
        • 塑性指数大于20和液限大于40%的冲积黏土、浸水后膨胀软化较大的黏土、开挖压实困难的干硬性黏土、分散性土和冻土应尽量不用。
        • 防渗体对杂质含量要求比对坝壳材料要求高。要求水溶盐含量（指易溶盐和中溶盐总量，按质量计）不大于3%；有机质含量（按质量计）对均质坝不大于5%，对心墙或斜墙不大于2%。
      • （二）堆石料
        • 堆石料是天然筑坝材料的一种，质量技术指标包括饱和抗压强度、软化系数、冻融损失率（质量）、干密度。
        • 上游堆石区：压实后宜有良好的级配，最大粒径不应超过压实层厚度，并具有低压缩性、高抗剪强度和自由排水性能
      • （三）砂石料
        • 1.黄砂：主要作为细骨料，粒径为0.15～5mm；
          • 黄砂的外观体积随着黄砂的湿度变化而变化。当黄砂的含水率为5%～7%时，砂堆的体积最大；含水率再增加时，体积便开始逐渐减小，当含水率增到17%时，体积将缩至与干松状态下相同；当黄砂完全被水浸之后，其密度反而超过干砂。因此，在设计混凝土和各种砂浆配合比时，均应以经过加工筛分筛除杂质后的干松状态下的黄砂为标准进行计算。
        • 2.卵石、碎石：颗粒粒径均大于5mm；
        • 3.块石、料石
      • （四）垫层料与过渡料
        • 垫层料：良好的级配、内部结构稳定或自反滤稳定要求。
        • 过渡料：对垫层料应具有反滤保护作用。采用连续级配，最大粒径宜为300mm。压实后有低压缩性和高抗剪强度，自由排水性。
      • （五）排水体、护坡料
        • 石料具有足够强度，不易被溶蚀，具有较高的抗水性，软化系数不小于0.75～0.85
      • （六）铺筑反滤层砂砾石和卵石
        • 需具备下列条件： 　　（2）透水性很大，至少大于被保护土渗透系数50～100倍。 　　（4）没有塑性。 　　（6）砾石、卵石应具有高度的抗水性和抗冻性，故砾石的孔隙率不超过4%，最好采用岩浆岩石料。 　　（7）反滤层所用的砂及砾石中，粒径小于0.1mm的（即含泥量）不应大于5%（按质量计），亦不应含有大量粒径小于0.05mm的粉土和黏土颗粒。
    • 沥青及防水材料
      • 沥青
        • 1.沥青材料
          • 在常温下：黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。
          • 沥青作为一种有机胶凝材料，具有良好的黏性、塑性、耐腐蚀性和憎水性，主要用作防潮、防水、防腐蚀材料，主要应用于屋面、地面、地下结构的防水工程以及防腐工程。
        • 2.沥青材料的分类
          • 按其在自然界中获得方式：地沥青和焦油沥青两大类。
          • 地沥青：天然沥青（一般没有任何毒素）和石油沥青；
          • 焦油沥青：软化点在26.7℃以下是焦油，软化点在26.7℃以上的是沥青
        • 3.石油沥青的组分和结构
          • 石油沥青的组分
            • （1）油分。最轻组分，赋予沥青流动性。
            • （2）树脂。黏稠状物体，使沥青具有良好的塑性和黏结性。
            • （3）地沥青质。固体粉末，决定沥青的耐热性、黏性和脆性，含量愈多，软化点愈高，黏性愈大，
          • 石油沥青的结构：溶胶结构、凝胶结构、溶胶-凝胶结构
        • 4.石油沥青性质
          • 1）黏滞性：用黏滞度、针入度表示；
          • 2）塑性：用延度指标表示；
          • 3）温度敏感性：用软化点指标衡量；
          • 4）大气稳定性：以“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定。
      • 防水材料
        • 防水卷封
        • 防水涂料
          • （1）聚合物改性沥青防水涂料。
          • （2）合成高分子防水涂料。
        • 建筑密封材料
          • 1）不定型密封材料：沥青嵌缝油膏、聚氯乙烯接缝膏、塑料油膏、丙烯酸类密封膏、聚氨酯密封膏和硅酮密封膏等。
          • 2）定型密封材料：密封条带和止水带；按密封机制的不同可分为遇水非膨账型和遇水膨胀型两类
    • 保温隔热材料
      • （一）纤维状绝热材料：岩棉及矿渣棉、石棉（对人体有害）、玻璃棉、陶瓷纤维（最高使用温度1100-1350℃）；
      • （二）散粒状绝热材料：膨胀蛭石、 膨胀珍珠岩（最低使用温度-200℃）、玻化微珠。
      • （三）多孔状绝热材料：轻质混凝土、微孔硅酸钙、泡沫玻璃（高使用温度500℃）。
      • （四）有机绝热材料：泡沫塑料、植物纤维类绝热板。
        • 1）聚苯乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料：最高使用温度约70℃。
        • 2）聚氨酯泡沫塑料：最高使用温度达120℃，最低使用温度为-60℃。
• 第三章　水工建筑物
  • 第一节　水工建筑物概述
    • 水工建筑物的基本概念
      • 控制和调节水流、防治水害、开发利用水资源的建筑物是实现各项水利工程目标的重要组成部分
    • 水工建筑物的分类和特点
      • 水工建筑物的分类
        • 功能分类
          • 挡水建筑物
            • 拦截或约束水流，并可承受一定水头作用的建筑物；拦河坝、堤防、施工围堰等
          • 泄水建筑物
            • 用以排泄水库、湖泊、河渠等多余水量，保证挡水建筑物和其他建筑物安全，或为必要时降低库水位乃至放空水库而设置的水工建筑物。
            • 例如设于河床的溢流坝、泄水闸、泄水孔，设于河岸的溢洪道、泄水隧洞等
          • 输（引）水建筑物
            • 指为灌溉、发电、城市或工业给水等需要，将水自水源或某处送至另一处或用户的建筑物。如引水隧洞、引水涵管、渠道以及穿越河流、洼地、山谷的交叉建筑物（如渡槽、倒虹吸管、输水涵洞）等。
          • 取水建筑物
            • 指位于引水建筑物首部的建筑物，如取水口、进水闸、扬水站等
          • 水电站建筑物
            • 水力发电站中用于拦蓄河水、抬高水头、引水经水轮发电机组以及发电所需的机电设备等的总称
            • ①平水建筑物，当水电站负荷变化时，用于平稳引水道中流量及压力的变化，如前池、调压室等；
            • ②尾水道，通过它将发电后的尾水自机组排向下游；
            • ③发电、变电和配电建筑物；
            • ④为水电站的运行管理而设置的必要的辅助性生产、管理及生活建筑设施等
          • 过坝建筑物
            • 专用于通航过坝的船闸、升船机及鱼道、筏道等
          • 整治建筑物
            • 指为改善河道水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道和保护河岸的各种建筑物，如丁坝、顺坝、潜坝、导流堤、防波堤、护岸等
        • 使用期限
          • 永久性建筑物
            • 主要建筑物
              • 失事后将造成下游灾害或严重影响工程效益的建筑物，如拦河坝、溢洪道、引水建筑物、水电站厂房等
            • 次要建筑物
              • 失事后不致造成下游灾害，对工程效益影响不大并易于修复的建筑物，如挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等
          • 临时性建筑物
            • 指工程施工期间使用的建筑物，如施工围堰等
      • 水工建筑物的特点
        • 1.较强的系统性和综合性，一般对自然和社会的影响也较大；
        • 2.工作条件复杂、施工周期长、技术难度大；
        • 3.设计选型的独特性；
        • 4.施工建造的艰巨性；
        • 5.失事后果的严重性。
  • 第二节　工程等别及水工建筑物级别
    • 水利工程的等别划分
    • 水工建筑物级别划分
      • 水库及水电站工程永久性水工建筑物级别
        • 水库及水电站的永久性水工建筑物的级别
        • 拦河闸永久性水工建筑物级别
        • 防洪工程永久性水工建筑物级别
        • 泵站永久性水工建筑物级别
        • 供水工程永久性水工建筑物级别
      • 水工建筑物级别划分
        • 水库及水电站工程永久性水工建筑物：级别、提级
        • 拦河闸永久性水工建筑物：级别、提级
        • 防洪工程永久性水工建筑物：依据、级别
        • 泵站永久性水工建筑物：依据、级别
        • 供水工程永久性水工建筑物：依据、级别
  • 第三节　枢纽工程建筑物分类及基本型式
    • 重力坝
      • 重力坝的基本原理和特点
        • 重力坝基本原理
          • 一是依靠坝体自重在坝基面上产生摩阻力来抵抗水平水压力以达到稳定的要求； 二是利用坝体自重在水平截面上产生的压应力来抵消水压力所引起的拉应力以满足强度的要求
        • 重力坝与其他坝型相比的特点
          • （1）重力坝断面尺寸大，安全可靠。
          • （2）重力坝各坝段分开（横缝），结构作用明确。
          • （3）重力坝的抗冲能力强，枢纽的泄洪问题容易解决。适于在坝顶布置溢流坝，坝身设置泄水孔，可节省在河岸设置溢洪道或泄洪隧洞的费用。施工期可利用较低坝块或底孔导流。
          • （4）对地形地质条件适应性较好，几乎任何形状河谷都可以修建重力坝。对地基要求高于土石坝，低于拱坝及支墩坝。
          • （5）重力坝体积大，可分期浇筑，便于机械化施工。
          • （6）坝体与地基接触面积较大，受扬压力影响也大，需采取各种有效的防渗排水措施，以削减扬压力，节省工程量。
          • （7）重力坝的剖面尺寸较大，坝体内部的压应力一般不大，因此材料的强度不能充分发挥，所以坝体大部分区域可适当采用强度等级较低的混凝土，以降低工程造价。
          • （8）坝体体积大，水泥用量多，混凝土凝固时水化热高，施工期需要严格的温度控制和散热措施
      • 重力坝的分类及布置
        • 按结构型式
          • 可分为实体重力坝（最简单的坝体形式，强度不能充分发挥，工程量较大）、宽缝重力坝、空腹重力坝、预应力锚固重力坝等
        • 坝顶是否泄放水流
          • 可分为溢流坝和非溢流坝。坝体内设有深式泄水孔的坝段和溢流坝段可通称为泄水重力坝，完全不泄水的坝段，可称为挡水坝
        • 按筑坝材料
          • 可分为混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝和浆砌石重力坝
      • 重力坝的材料、分区及温度裂缝
        • 混凝土重力坝的材料
          • 混凝土应有足够的强度和耐久性，耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗磨性、抗蚀性等
            • 混凝土按标准立方体试块抗压极限强度分为12种强度等级。混凝土的强度是随龄期增加的，对坝体提出强度要求时，必须指明相应龄期。坝体混凝土抗压设计龄期一般采用90d（保证率80%），最多不宜超过180d
        • 坝体混凝土的分区
          • 1）为满足坝体各部分的要求，节省水泥用量及工程费用，通常将坝体混凝土按不同工作条件分区。
          • 2）选定各区混凝土时，应尽量减少整个枢纽中不同混凝土强度等级的类别，以便于施工。
          • 3）为避免产生应力集中或产生温度裂缝，相邻区的强度等级相差不宜超过两级。同一浇筑块中混凝土的强度等级也不得超过两种
        • 混凝土的温度裂缝及防裂措施
          • 坝体混凝土的温度变化
            • 上升期：水泥硬化产生水化热，使温度增高，主要发生在混凝土28d龄期以内；
            • 冷却期：最高温出现后热量不断散失，温度呈下降趋势。
            • 稳定期：冷却到最后，达到稳定温度，仅随外界气温变化。
            • 坝体混凝土的稳定温度是温度控制的重要依据，以边界上各点年平均温度作为稳定温度
          • 温度裂缝的成因
            • ①基础温差引起的应力及裂缝：通常从基岩接触面开始，向上延伸，可能贯穿整个坝块，成 为贯穿性裂缝，危害性较大；
            • ②坝块内外温差引起的应力和裂缝：一般发生在混凝土块体的表层，成为表面裂缝。
          • 防止温度裂缝措施
            • 温度裂缝是由于温度拉应力超过材料抗拉强度产生的，而温度应力则取决于温差及约束条件。
            • 防止温度裂缝措施：加强温度控制、提高混凝土的抗裂强度、保证施工质量和采用合理的分缝、分块等方面。
            • 温度控制措施：主要有减少混凝土的发热量、降低混凝土的入仓温度、加速混凝土热量散发、防止气温不利影响、进行混凝土块面保护等。
        • 重力坝的基本构造
          • 1.坝顶结构：挡浪墙位于上游侧；
          • 2.坝体分缝：横缝、纵缝、水平缝；
            • 横缝一般是永久缝，纵缝则属于临时缝。
            • 横缝：缝面常为平面，不设键槽，不灌浆，缝内设止水
            • 垂直纵缝：其缝的间距取决于混凝土浇筑能力和施工期的温度控制
            • 水平缝是上下两层新老混凝土浇筑块之间的施工接缝
          • 3.坝体排水：靠近坝体上游面
            • 为了减小渗水对坝体的有害影响，降低坝体中的渗透压力，在靠近上游坝面处应设置排水管。
            • 上下层廊道之间的排水管应布置成垂直或接近垂直方向，不宜有弯头，以便于检修。
          • 4.坝内廊道：上游侧坝踵附近
            • 进行帷幕灌浆；集中排除坝体和坝基渗水；安装观测设备以监视坝体的运行情况；操作闸门或铺设风、水、电线路；施工中坝体冷却及纵（横）缝灌浆；坝内交通运输以及检查维修等。
            • 基础帷幕灌浆廊道沿纵向布设在坝踵附近，以降低渗透压力。廊道必须设置排水沟，排除灌浆时施工用水和运行中来自坝基和坝体排水管的渗水，下游侧设排水孔及扬压力观测孔。
            • 基础排水廊道可沿纵、横两个方向布置，且直接设在坝底基岩面上。坝体纵向排水检查廊道一般靠近坝的上游侧每隔15～30m高差设置一层，各层廊道相互连通。
        • 碾压混凝土重力坝
          • 碾压混凝土的原材料
            • 1）水泥：为减少初期水化热，应同时考虑掺用混合材料。
            • 2）混合材料：加入粉煤灰或火山灰等混合材料，能更好地填充骨料间的空隙，降低水化热，还可提高混凝土后期强度。
            • 3）细骨料：砂的含水量的变化对碾压混凝土拌和物稠度的影响比常态混凝土敏感，因此控制砂的含水量十分重要。
            • 4）粗骨科：石子最大粒径和级配，对碾压混凝土的分离、压实和胶凝材料用量，以及水化热温升都有显著的影响，目前一般选用最大粒径为80mm。
            • 5）外加剂：一般必须使用缓凝型的减水剂。
            • 6）配合比：通过试验确定合适的单位体积用水量、水泥用量、砂率和各级骨料比，并通过现场试验验证。
          • 碾压混凝土的特点
            • （1）单位体积胶凝材料用量少。减少水化热温升，降低施工期温度应力，简化温控措施。
            • （2）单位体积用水量少。一般比常态混凝土少40%左右，以便于振动碾通过混凝土表面碾压密实。
            • （3）抗冻、抗冲、抗磨和抗渗等耐久性能比常态混凝土差。特别是在层面或材料分离严重部位，抗渗性更差。
    • 土石坝
      • （一）土石坝的特点及工作条件
        • 特点
          • 1.料能就地取材，材料运输成本低。
          • 2.适应地基变形的能力强。筑坝用的散粒体材料能较好地适应地基的变化，对地基的要求在各种坝型中是最低的。
          • 3.构造简单，施工技术容易掌握，便于机械化施工。
          • 4.运用管理方便，工作可靠，寿命长，维修加固和扩建较容易。
          • 5.施工导流不如混凝土坝方便，因而相应地增加了工程造价。
          • 6.坝顶不能溢流。需要在坝外单独设置泄水建筑物。
          • 7.坝体填筑量大，土料填筑质量受气候条件的影响较大。
        • 工作条件
          • 1）渗流影响：渗流影响下，浸润线以下土体全部处于饱和状态，土体有效重量降低，且内摩擦角和凝聚力减小；同时，渗透水流也对坝体颗粒产生拖曳力，增加了坝坡滑动的可能性。
          • 2）冲刷影响：降雨、库内风浪对坝面产生冲击和淘刷。
          • 3）沉陷影响：坝体孔隙率较大，在自重和外荷载作用下，坝体和坝基因压缩产生一定量的沉陷。
          • 4）其他影响：冰冻、干燥、动物破坏等。
      • （二）土石坝的分类及布置
        • 1.碾压式土石坝
          • （1）均质坝
          • （2）土质防渗体分区坝
          • （3）非土质防渗体坝
        • 2.其他坝型：抛填式堆石坝、水力冲填坝、水中倒土坝、定向爆破坝。
      • （三）土石坝的基本构造
        • 1.防渗体：作用是防渗。
          • 土质防渗体
            • 土质心墙
            • 土质斜墙
            • 土质斜心墙
          • 人工材料防渗体
            • 复合土工膜
            • 沥青混凝土
        • 2.反滤层：滤土排水，防止渗流变形破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。
          • ①Ⅰ型反滤，位于被保护土的下部，渗流方向主要由上向下，如斜墙后的反滤层；承受被保护土层自重和渗流压力作用。
          • ②Ⅱ型反滤，反滤层位于被保护土的上部，渗流方向主要由下向上，如位于地基渗流逸出处的反滤层。
        • 3.排水设施
          • 设排水设施的目的
            • （1）降低坝体浸润线及孔隙压力，改变渗流方向，增加坝体稳定。
            • （2）防止渗流逸出处的渗透变形，保护坝坡和坝基。
            • （3）防止下游波浪对坝坡的冲刷及冻胀破坏，起到保护下游坝坡的作用。
          • 常见的排水型式
            • 棱体排水
            • 贴坡排水
            • 褥垫排水
            • 坝面护坡
        • 4.坝面护坡：保护土石坝坝坡免受波浪、降雨冲刷以及冰层和漂浮物损害，防止土料冻结、膨胀和收缩以及人畜破坏等。
        • 5.坝顶构造：为便于排除坝顶雨水，坝顶路面常设直线或折线形横坡，坡度2%～3%；当坝顶上游设防浪墙时，直线形横坡倾向下游。坝顶设防浪墙可降低坝顶路面高程。
      • （四）混凝土面板堆石坝
        • 特点
          • （1）混凝土面板堆石坝具有良好的抗滑稳定性。
          • （2）面板堆石坝还具有很好的抗渗稳定性和抗震性能。
          • （3）防渗面板与堆石施工没有干扰，且不受雨季影响。
          • （4）坝坡陡，坝底宽度小于其他土石坝，故导流洞、泄洪洞、溢洪道、发电引水洞或尾水洞均比其他土石坝的短。
          • （5）施工速度快，造价省，工期短。
          • （6）面板堆石坝在面板浇筑前对堆石坝坡进行适当保护后，可宣泄部分施工期的洪水。
        • 构造
          • 混凝土面板作为防渗体，设置在堆石体上游面，由防渗系统、垫层、过渡层、主堆石体、次堆石体等组成
          • 防渗系统：L形挡墙、钢筋混凝土面板、趾板和帷幕灌浆。 　　L形挡墙设于坝顶，不只挡水，还有防浪作用，挡墙的建基高程应高于正常高水位。 　　混凝土面板是坝体重要防渗设施，支承在压实的碎石垫层上。 　　趾板：将坝身防渗体与地基防渗结构紧密结合起来，提供地基灌浆的压重，同时作为面板底部支撑和面板滑模施工起始点。 　　面板应满足如下要求： 　　（1）具有较小的渗透系数，满足挡水防渗要求。 　　（2）有足够的抗冻、抗渗及抗风化能力，满足耐久性要求。 　　（3）有足够的柔性，以适应坝体的变形。 　　（4）有一定的强度和抗裂能力，能承受局部的不均匀变形。
        • 堆石体的材料分区
          • 1）垫层：位于面板的下游侧，对面板起到柔性支撑作用，将作用于面板上的库水压力较均匀地传递给下游的过渡区和堆石区；垫层与面板直接接触，应具有尽可能大的变形模量。 　　垫层有时也作为坝体防渗的第二道防线。
          • 2）过渡区：位于垫层区和堆石区之间，起过渡作用。由于垫层很薄，过渡区实际上与垫层共同承担面板传力。 　　过渡区应具有防止垫层内细颗粒流失的反滤作用，并保持自身抗渗稳定性。
          • 3）堆石区：保持坝体稳定的主要部分，主要用来承受荷载，且应具有一定的透水性
          • 4）周边缝：指面板与趾板之间的接缝。 　　趾板：一般建于完整的基岩面，几乎不产生沉陷变形； 　　面板：支承在碾压堆石体上，在自重和水荷载作用下堆石体势必产生较大变形，面板与趾板之间会产生明显的相对位移，周边缝的工作条件复杂，成为面板止水体系中最薄弱的环节。 　　周边缝内需设置止水。
    • 拱坝
      • 拱坝的基本原理
        • 凸向上游三向固定的空间高次超静定结构
      • 拱坝的特点
        • （1）利用拱坝的结构特点，充分发挥材料强度，减少筑坝体积，是一种比较经济的坝型。
        • （2）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占主导作用，地形地质条件要求较高。
        • （3）超载能力强，安全度高。
        • （4）拱坝是整体性空间结构，厚度薄，富有弹性，因而其抗震能力较强。
        • （5）坝体不设永久性伸缩缝，其周边通常固接于基岩上，因而温度变化、地基变化等对坝体有显著影响。
        • （6）坝身泄流布置复杂。
      • 拱坝的分类及布置
        • 拱坝厚薄程度，常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即厚高比区分：T/H＜0.2，为薄拱坝；T/H=0.2～0.35，为中厚拱坝；T/H＞0.35，为重力拱坝。
        • 按坝高分类。大于70m的为高坝，30～70m的为中坝，小于30m的为低坝。
        • 按坝面曲率分类。只有水平向曲率，而各悬臂梁的上游面呈铅直的拱坝称为单曲拱坝；水平和竖直向都有曲率的拱坝称为双曲拱坝。
      • 拱坝的材料及构造
        • 1.拱坝的材料：要求比重力坝高
        • 2.拱坝的坝顶
          • 坝顶当无交通要求时，非溢流坝顶宽度一般应不小于3m。 坝顶路面应有横向坡度和排水系统。 在地震区由于坝顶易开裂，可穿过坝体横缝布置钢筋，以增强坝的整体性。
        • 3.坝内廊道及排水
          • 拱坝厚度较薄，应尽可能少设廊道，以免对坝体削弱过多
        • 4.坝体分缝
          • 由于散热和施工需要，拱坝在施工过程中设置伸缩缝（属于施工缝），横缝是沿半径向设置的收缩缝；厚度大于40m的拱坝，可考虑设置纵缝，相邻坝体之间的纵缝应错开。 当坝体混凝土冷却到稳定温度或低于稳定温度2～3℃以后，再用水泥浆将伸缩缝封填，以保证坝体的整体性。
      • 拱坝坝址的地形和地质要求
        • （1）坝基开挖，一般都要求开挖到新鲜基岩。 （2）固结灌浆和接触灌浆。 （3）防渗帷幕。 （4）坝基排水。 （5）断层破碎带处理
    • 溢洪道工程
      • 正常溢洪道
        • 正常溢洪道是布置在拦河坝坝肩河岸或距坝稍远的水库库岸的一条泄洪通道，水库的多余洪水经此泄往下游河床。一般以堰流方式泄水，泄流量与堰顶溢流净宽以及堰顶水头的3/2次方成正比，有较大的超泄能力
        • （1）正槽溢洪道。过堰水流方向与堰下泄槽纵轴线方向一致，是应用最普遍的形式。 （2）侧槽溢洪道。水流过堰后急转约90°，再经泄槽或斜井、隧洞下泄的一种形式 （3）井式溢洪道。水流从平面呈环形的溢流堰四周向心汇入，再经竖井、隧洞泄往下游的一种形式。 （4）虹吸溢洪道。利用虹吸作用，使水流翻越堰顶的虹吸管，再经泄槽下泄的一种形式。
        • 适用场合
          • 正常溢洪道广泛用于拦河坝为土石坝的大、中、小型水利枢纽，因为土石坝一般是不能坝顶过水的
      • 非常溢洪道
        • 宣泄超过设计标准的洪水，分为自溃式和爆破引溃式
    • 水工隧洞工程
      • 隧洞类型划分
        • 按承担任务划分
          • 泄洪隧洞或泄水隧洞、引水隧洞、输水隧洞、放空隧洞、排沙隧洞、导流隧洞等
        • 按流态划分
          • 有压隧洞和无压隧洞
      • 隧洞工程特点
        • （1）岩层中开挖隧洞以后，破坏了原来的地应力平衡，一般要对围岩进行衬砌支护。衬砌结构要承受加山岩压力、内水压力等荷载作用，同时受其周围地下水活动所引起的外水压力作用。
        • （2）有压隧洞一般视同管流，承受内水压力的有压隧洞如衬砌漏水，将形成附加渗透压力，高水头情况下有压隧洞需要足够坚强的衬砌结构；无压隧洞视同明渠流，高速水流情况下要解决可能出现的空蚀、冲击波、闸门振动以及消能防冲等问题。
        • （3）从施工建造方面看，隧洞开挖、衬砌的工作面小，洞线长，工序多，干扰大。
      • 总体布置及主要建筑物
        • 隧洞的总体布置
          • 深孔泄水隧洞由水下进水口、洞身及出口消能段等组成。
          • 进口段是有压的，布置时一种是低位进水口，即进水口底部与洞身底部为同一平面；另一种是较高位的进水口，即所谓龙抬头式，进口段与洞身之间以竖曲线及斜井相连
        • 主要建筑物
          • 进口段
            • 表孔堰流式进口。其近堰处的翼墙用平顺的喇叭口形，并力求对称进水。堰顶设表孔工作闸门（弧形或平面闸门）控制，其前设检修闸门。
            • 深孔进口。根据闸门的安装与操作途径，深孔进口有竖井式、塔式、岸塔式、斜坡式、组合式等。
              • ①竖井式进口。闸门在岩石中开挖并衬砌成的竖井中安装与运行，适用于河岸岩石坚固、竖井开挖不致坍塌的情况。由设有拦污栅的闸前渐变段；闸门井，井下为闸室，井顶设启闭机室；连接闸室和洞身的闸后渐变段三部分组成。缺点是竖井前的一段隧洞检修不便。
              • ②塔式进口。当进口处岸坡覆盖层较厚或岩石破碎时，竖井式将不适应，可考虑用塔式进口。塔式进口的闸门安设于不依靠山坡的封闭式塔或框架式塔内，塔顶设操纵闸门井平台和启闭机室，并建桥与岸边或坝相联系。封闭式塔的水平截面可为圆形、矩形或多角形，可在任何水库水位下检修闸门。
              • ③岸塔式进口。此种进口是依靠在开挖后洞脸岩坡上的进水塔，塔身直立或稍有倾斜。当进口处岩石坚固，可开挖成近于直立的陡坡时适用此种型式。其优点是稳定性较塔式好，造价也较经济，地形地质条件许可时可优先选用。
              • ④斜坡式进口。这是一种在较为完整的岩坡上进行平整开挖、衬砌而成的进口结构，闸门轨道直接安装在斜坡衬砌上。其优点是结构简单，施工方便,稳定性好，造价也低；缺点是斜坡过缓则闸门面积要加大，关门不易靠自重下降。
          • 洞身段
            • 洞身横断面形式
              • ①有压隧洞。内水压力较大的有压隧洞一般都用圆形断面，过流能力及应力状态均较其他断面形态有利。
              • ②无压隧洞。无压隧洞多采用圆拱直墙形（城门洞形）断面，适于承受垂直山岩压力，且便于开挖和衬砌。
            • 洞身衬砌构造
              • ①衬砌的功用
                • 第一、保证围岩稳定，承受山岩压力、内水压力及其他荷载；第二、防止隧洞漏水；第三、防止水流、空气、温度和湿度变化等因素对围岩的冲刷、风化、侵蚀等破坏作用；第四、降低隧洞过水断面周界的糙率，改善水流条件，减小水头损失。
              • ②衬砌结构形式
                • 第一、抹平衬砌。用混凝土、喷浆或砌石等做成的防渗、减糙而不承受荷载的衬砌，适用于岩石好和水头低的隧洞； 第二、单层衬砌，用混凝土、钢筋混凝土或浆砌石等做成承受荷载的衬砌，用于中等地质条件、断面较大、水头较高的情况； 第三、组合式衬砌，不同材料组成的双层、多层衬砌，或顶拱、边墙及底板以不同材料构成的衬砌，都称组合式衬砌； 第四、预应力衬砌，在施工时对衬砌预施环向压应力，运行时衬砌可承受巨大内水压力导致的环向拉应力，适用于高水头圆形隧洞。
          • 隧洞出口段
            • 有压泄水洞出口常设有闸门及启闭机室，闸门前为圆形到矩形的渐变段，出口后即为消能设施。
            • 无压泄水隧洞出口仅设有门框，其作用是防止洞脸上部岩石崩塌，并与扩散消能设施的边墙相接。
            • 泄水隧洞出口水流则携 带冲刷余能，常需设消能段，常用的消能方式为挑流消能或底流水跃消能。 　　（1）挑流喷射扩散消能。当隧洞出口高程高于或接近于下游水位时采用，既适于有压洞，也适于无压洞。 　　（2）扩散水跃消能。平台扩散水跃消能是常用于有压或无压泄水隧洞的底流消能方式。
    • 水电站厂房
      • 水电站厂区布置
        • 水电站厂区主要由主厂房、副厂房、主变压器场、开关站、高压引出线、引水压力管道、尾水道及场内交通道路等组成。
        • 厂区布置是指它们之间的相互位置的合理安排。进行厂区布置时，要综合考虑水电站枢纽总体布置、地形地质条件、运行管理、施工检修、农田占用及环境美化等各方面的因素，根据具体情况，拟订出合理布置方案。
      • 厂房的基本类型
        • 1.按结构特征及布置：坝后式厂房、河床式厂房、地下式厂房、岸边式厂房、坝内式厂房和溢流式厂房等类型。
        • 2.按机组装置方式：立式机组厂房（机组主轴竖直布置）、卧式机组厂房（机组主轴水平布置）。
        • 3. 按厂房上部结构：户内式厂房、露天式厂房、半露天式厂房。
        • 4.按机组工作特点：常规机组厂房、贯流式机组厂房、抽水蓄能机组厂房（抽水和发电两种功能）、潮汐水电站厂房。
      • 厂房的组成
        • 从设备组成的系统划分
          • 1）水流系统：主要是水轮机及其进出水设备，包括压力管道、进水阀、引水室（蜗壳）、水轮机、尾水管及尾水闸等。
          • 2）电流系统：发电、变电、配电的电气一次回路系统。
          • 3）电气控制设备系统：控制水电站运行的电气设备。
          • 4）机械控制设备系统：调速设备、阀门等。
          • 5）辅助设备系统：为了安装、检修、维护、运行所必需的各种电气及机械铺助设备
        • 从设备布置和运行要求的空间划分
          • 1）主厂房：内部装有实现水能转换为电能的水轮发电机组和主要控制及辅助设备，并提供安装、检修的设施和场地。
          • 2）副厂房：安置各种运行控制和检修管理等附属设备以及运行管理人员工作和生活用房。
          • 3）主变压器场
          • 4）高压开关站
        • 从水电站厂房的结构组成划分
          • 1）水平面上：分为主机室和安装间。主机室是运行和管理的主要场所，水轮发电机组及辅助设备布置在主机室。
          • 2）垂直面上：根据工程习惯主厂房以发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构。下部结构除发电机层楼板外，均为大体积混凝土结构，包括机墩、风罩、蜗壳外围混凝土、尾水管外围混凝土、防水墙（底墙）、尾水管闸墩及平台、集水井、基础底板等。内部主要布置水流系统，是厂房的基础。
          • 在高程上一般可分为发电机层、水轮机层、蜗壳层和尾水管层，有的还有主阀层等。
    • 通航建筑物及鱼道
      • 船闸
        • 船闸规模
          • 船闸级别按通航最大船舶吨级划分为7级
      • 升船机
        • 升船机级别划分
          • 根据《升船机设计规范》（SL660-2013），升船机的级别按设计最大通航船舶吨位分为6级
        • 升船机分类
          • 升船机按其运行方向，可分垂直升船机（大中型升船机）和斜面升船机两种。
          • 升船机按承船厢或承船车装载船舶总吨级大小：大型升船机（1000t级及以上）、小型升船机（100t级及以下）和中型升船机（100～1000t级之间）。
          • 升船机的运载设备主要是承船厢或承船台车。按运载设备内是否用水浮托船舶，可分为湿运式和干运式两种。
      • 过鱼建筑物
        • 鱼道：由进口、槽身、出口及诱鱼补水系统等几部分组成。
        • 鱼道按结构形式：斜槽式鱼道、水池式鱼道、隔板式鱼道。
        • 斜槽式鱼道：适用于水位差不大和鱼类活力强劲的情况。
        • 水池式鱼道：接近天然河道情况，鱼类休息条件好，但是所占的位置大，必须有合适的地形和地质条件。
        • 隔板式鱼道：在水池式鱼道的基础上发展起来的，利用横隔板将鱼道上下游总水位差分成若干级，形成梯级水面跌落，又称梯级鱼道。水流条件较好，适应水头较大，结构简单，施工方便，应用较多
  • 第四节　引水工程建筑物分类及基本型式
    • 渠道
      • 在渠道系统中，渠道的数量由少到多，位置由高到低，断面及输水能力由大到小。
      • 渠道设计的任务是选定渠道线路和确定断面尺寸。在选线时力求短而直，尽量减少沿线所需交叉建筑物，避开可能塌滑失稳或渗漏量大的地带，最好做到挖方与填方基本平衡。
      • 渠道断面形态一般为梯形，岩石中开凿的渠道则可接近矩形。
      • 渠道横断面形态：挖方渠道、半挖半填渠道、填方渠道。
    • 管道
      • 管道材料
        • 管道材料要求
          • （1）有足够的强度，可以承受各种内外荷载。
          • （2）水密性是保证管线有效而经济工作的重要条件。
          • （3）水管内壁面应光滑以减小水头损失。
          • （4）价格较低，使用年限较长，并且有较高的防止水和土壤侵蚀的能力
        • 管道材料类型
          • 水管可分金属管（铸铁管和钢管等）和非金属管（预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、塑料管等）。水管材料的选择，取决于承受的水压、外部荷载、埋管条件、供应情况等。
          • 球墨铸铁管：重量较轻，抗腐蚀性能远高于钢管，很少发生爆管、渗水和漏水现象，可以减少管网漏损率和管网维修费用，是理想的管材。
          • 钢管：耐高压、耐振动、质量较轻、单管的长度大、接口方便，但承受外荷载的稳定性差，耐腐烛性差，造价较高。
      • 阀门
        • 概述
          • 用来调节管线中的流量或水压
        • 止回阀
          • 限制压力管道中的水流朝一个方向流动
        • 排气阀和泄水阀
          • 排气阀安装在管线的隆起部分，排除管内空气以免积在管中，以致减小过水断面面积和增加管线的水头损失
      • 管道附属建筑物
        • 1.阀门井：管网中的附件一般应安装在阀门井内。
        • 2.支墩：承受拉力、防止事故。
    • 水闸工程
      • 水闸按任务分类
        • （1）进水闸：通常建在渠道的首部，又称渠首闸。
        • （2）拦河闸：截断河渠、抬高河渠水位、控制下泄流量。
        • （3）泄水闸：宣泄无法存蓄的多余水量。
        • （4）排水闸。
        • （5）挡潮闸。（双向过水）
        • （6）分洪闸。
        • （7）冲沙闸。
      • 水闸按结构分类
        • （1）开敞式水闸。闸室上部没有阻挡水流的胸墙或顶板，过闸水流能够自由地通过闸室，泄流能力大，在水利工程应用广泛。
        • （2）胸墙式水闸。为避免闸门过高，可设置胸墙。胸墙式水闸在低水位过流时也属于开敞式，在高水位过流时为孔口出流。
        • （3）封闭式水闸。在闸（洞）身上面填土成为封闭的水闸，又称涵洞式水闸。这类水闸与开敞式水闸的主要区别在于闸室后面有洞身段，洞顶有填土覆盖，以利于洞身的稳定，也便于交通。
      • 水闸的主要组成及闸室构造
        • 主要组成
          • 1）闸室是水闸的主体工程，起挡水和调节水流的作用。
            • 底板是闸室的基础，承受闸室全部荷载并较均匀地传递给地基，还可利用底板与地基之间的摩阻力来维持水闸稳定；同时又具有防冲和防渗等作用。
            • 闸墩主要是分隔闸孔、支承闸门、工作桥及交通桥。边孔靠岸一侧的闸墩，称为边墩。
            • 边墩（岸墙）除具有闸墩作用外，还具有挡土及侧向防渗作用。
          • （2）上游连接段。
            • 上游翼墙能使水流平顺地进入闸孔，保护闸前河岸不受冲刷，还有侧向防渗作用。
            • 铺盖主要起防渗作用，但其表面应满足防冲要求。
            • 护底设在铺盖上游，起着保护河床的作用。
            • 上游防冲槽可防止河床冲刷，保护上游连接段起点处不致遭受损坏。
          • （3）下游连接段。
            • 下游翼墙：能使闸室水流均匀扩散，还有防冲和防渗作用。
            • 消力池：消除过闸水流动能的主要设施，并具有防冲等作用。
            • 海漫：能继续消除剩余能量，并保护河床不受冲刷，下游防冲槽则是设在海漫末端的防冲措施。
        • 闸室构造
          • （1）闸室底板。低堰、折线底板等，平底板使用较多。
          • 按照闸墩与底板的连接方式：整体式（闸室底板与闸墩一起浇筑）和分离式（平底板两侧设置分缝）。
          • （2）闸墩。作用主要是分隔闸孔，并作为闸门及上部结构的支承。
          • （3）胸墙。当水闸挡水高度较大时可设置胸墙来代替部分闸门高度。胸墙位置取决于闸门形式及其位置，其顶部高程与边墩顶部高程相同，其底部高程应不影响闸孔过水。
          • （5）分缝及止水
            • ①分缝。闸室沿轴线每隔一定距离应设一永久缝（包括沉降缝、伸缩缝），以免闸室因地基不均匀沉陷或温度变化产生裂缝。
            • ②止水。水闸设缝后，凡是具有防渗要求的缝都需设置止水设备。止水设备除应满足防渗要求外，还应能适应混凝土收缩及地基不均匀沉降的变形，同时也要构造简单，易于施工。
      • 工作特点：多数修建在软土地基上
        • （1）水闸挡水时，上、下游水位差造成较大水平水压力，使水闸有可能产生向下游一侧的滑动；在上下游水位差的作用下，产生的渗流对水闸底部施加向上渗透压力，减小了水闸有效重量。因此，水闸必须具有足够的重量以维持自身的稳定。
        • （2）当水闸开闸泄水时，在上下游水位差的作用下，过闸水流有较大动能，流速较大，可能会严重地冲刷下游河床及两岸，因此设计水闸时必须采取有效的消能防冲措施。
        • （3）由于地基的抗剪强度低，压缩性比较大，在水闸的重力和外荷载作用下，可能产生较大沉陷。
    • 泵站
      • 泵站的主要建筑物
        • （1）进水建筑物。引水渠道、前池、进水池，主要作用是衔接水源地与泵房。
        • （2）出水建筑物。有出水池和压力水箱两种主要形式。
        • （3）泵房。安装水泵、动力机和辅助设备的建筑物，泵站的主体工程，主要作用是为主机组和运行人员提供良好的工作条件。
      • 泵房的结构型式
        • 1.固定式泵房：干室型泵房；湿室型泵房；分基型泵房；块基型泵房。
        • 2.移动式泵房：水位变化幅度较大，建固定式泵站投资大、工期长，施工困难的地方，应优先考虑建移动式泵站。
      • 泵房的基础
        • 基础的埋置深度
          • 基础的底面应该设置在承载能力较大的老土层上，填土层太厚时，可通过打桩、换土等措施加强地基承载能力。
          • 基础的底面应该在冰冻线以下，以防止水的结冰和融化。
          • 在地下水位较高的地区，基础的底面要设在最低地下水位以下，以避免因地下水位的上升和下降而增加泵房的沉降量和引起不均匀沉陷。
        • 基础的型式和结构
          • （1）砖基础。用于荷载不大、基础宽度较小、土质较好及地下水位较低的地基上，分基型泵房多采用这种基础。
          • （2）灰土基础。不宜做在地下水和潮湿的土中。
          • （3）混凝土基础。适于地下水位较高、泵房荷载较大。
          • 可以根据需要做成任何形式。总高度小于0.35m，截面长做成矩形；总高度0.35～1.00m，用踏步形；基础宽度大于2.0m，高度大于1.0m时，如果施工方便常做成梯形。
          • （4）钢筋混凝土基础。
    • 倒虹吸
      • 由进口段、管身和出口段组成，进出口段一般都设渐变段以减少水头损失，并设置铺盖、护底等防渗、防冲设施。
      • 为防止漂浮物进人管内，进口段设有拦污栅，同时应设检修门以便可能对管道进行检修。
      • 对于高差和规模都小的倒虹吸管，可用斜管式或竖井式。
      • 倒虹吸管受气温影响，宜有适当埋深，以减少内外管壁温差；
      • 管道通过耕地时管道应埋于耕作层之下；
      • 在冰冻地区，管道顶部应埋在冰冻层以下；
      • 倒虹吸管常用钢筋混凝土圆形断面，小型工程也可用浆砌石矩形断面。
      • 为防止沿管线不均匀沉陷及温度变形导致的破坏，可设沉陷缝，管长30m以内时可以不设。
    • 渡槽
      • 由进、出口段，槽身及支承结构等组成，以明渠流态输水，槽身横断面多为矩形。槽身支承结构有梁式、拱式和桁架拱式。
      • 渡槽进、出口段的功用是使渡槽与上下游渠道平顺连接，保持水流顺畅，为此常做成扭曲面或喇叭形的渐变段过渡。
    • 涵洞
      • 涵洞由进口、洞身和出口三部分组成，一般不设闸门。常用的进出口型式有一字墙式、八字形斜降墙式、反翼墙走廊式等，水力条件依次改善，而工程量依次增加。
      • 涵洞内水流形态：设计成无压的、有压的或半有压的。
      • 有压涵洞与倒虹吸管一样常用圆管作为洞身，而且常用预应力钢筋混凝土管在现场装配埋设，故也称涵管。
      • 按埋设方式：沟埋式（管道上部及两侧用土回填）及上埋式（直接置于原地面再填土）两种。
  • 第五节　河道工程建筑物分类及基本型式
    • 堤防
      • 按结构型式：土堤（堤防设计中往往作为首选堤型，在临水面采用草皮护坡、浆砌石护坡或混凝土护坡等）、混凝土或钢筋混凝土堤、土石混合堤
    • 堤岸防护
      • 护岸分类
        • 1. 坝式护岸：指修建丁项、顺坝等，将水流挑离堤岸，以防止水流、波浪或潮汐对堤岸的冲刷，分为丁坝、顺坝、丁顺坝、潜坝四种形式。丁坝是一种间断性的有重点的护岸形式，具有调整水流的作用。常用在河床宽阔、水浅流缓的河段。
        • 2. 墙式护岸：顺堤岸修筑的竖直陡坡式挡墙，也称重力式护岸，坡度大于45°。具有断面小、占地少优点，要求地基满足一定承载能力，分直立式、陡坡式、折线式、卸荷台阶式等。
        • 3.坡式护岸：坡度小于45°；堤身以土料为主，迎水面设护坡。
      • 护坡与护脚
        • 1. 护脚、护坡的施工技术
          • （1）护脚工程施工技术。下层护脚为护岸工程的根基，其稳固与否，决定着护岸工程的成败。
          • （2）护坡工程施工技术。护坡工程除受水流冲刷作用外，还要承受波浪的冲击及地下水外渗的侵蚀。
        • 2.护脚护坡分类
          • 1）砌石护坡
            • （1）干砌石护坡。干砌石砌筑可分为面石和腹石，面石是指护坡表面的砌石层，嵌缝石是紧固面石的辅助石料，腹石是填充在面石后面的石料。
            • （2）浆砌石护坡。由面层和起反滤层作用的垫层组成。原坡面如为砂、砾、卵石，可不设垫层。
            • （3）灌砌石护坡。要确保混凝土的质量，并做好削坡和灌入振捣工作。
          • 2）石笼护坡
            • （1）石笼填充料。可以选择块石、卵石或混凝土块，应具有耐久性好、不易碎、无风化迹象。
            • （2）石笼网。石笼网材料主要有钢筋、铅丝、格网
          • 3）生态护坡
            • （1）人工种草护坡。
            • （2）液压喷播植草护坡。效果好，正常情况下喷播一个月后植物覆盖率可达70%以上，两个月后具备防护、绿化功能；
            • （3）客土植生植物护坡。
            • （4）平铺草皮。
            • （5）生态袋护坡。
            • （6）网格生态护坡。
• 第四章　机电及金属结构
  • 第一节　水力机械设备
    • 水轮机：将水的能量通过转轮转换为机械能
      • 水轮机的分类
        • 1.反击式水轮机
          • 混流式水轮机
          • 轴流式水轮机
            • 转桨式水轮机
            • 定桨式水轮机
            • 双击式水轮机
        • 2.冲击式水轮机
          • 射流式水轮机
            • （1）水斗式水轮机
            • （2）斜击式水轮机。
            • （3）双击式水轮机
        • 3.可逆式水轮机
      • 水轮机型号与类别
        • 水轮机的主要过流部件
          • 1）引水机构（引水室）：是水流进入水轮机所经过的第一个部件，通过它将水引向导水机构，然后进入转轮。 　　对反击式机组，其引水机构即蜗壳；冲击式为配水管。
          • 2）导水机构（导水叶及其操作机构）：引导来自引水机构的水流沿一定的方向进入转轮，当外界负荷变化时，调节进入转轮的流量；正常与事故停机时，关闭导水机构，截住水流。
          • 3）转动机构（转轮）：是水轮机的核心部件。
          • 4）泄水机构（尾水管）：归顺水流，主要作用。
          • 5其他构件：包括大轴、轴承、底环、座环、顶盖、基础环、机坑里衬、接力器里衬及转轮室等。
      • 水轮机主要部件安装工序
        • 1.埋设部分
          • （1）尾水管安装。
          • （2）基础环。
          • （3）座环。
          • （4）凑合节安装（基础环与尾水管之间的连接）。
          • （5）蜗壳安装。
          • （6）机坑里衬与接力器里衬安装。
        • 2.本体部分
          • （1）尾水管安装。
          • 潮湿部位应使用不大于24V的照明设备和灯具；
          • 尾水管里衬内应使用不大于12V的照明设备和灯具，不应将行灯变压器带入尾水管内使用。
          • 尾水管里衬防腐涂漆时，应使用不大于12V的照明设备和灯具，现场严禁有明火作业。
      • 机组自动化元件简介
        • 自动化元件的任务就是按生产过程的要求，将由前一元件所接受的动作或信号，在性质上或数量上自动加以适当变换后传递给另一元件。
    • 水轮发电机
      • 由水轮机驱动，将机械能转换成电能的交流同步电机称为水轮发电机。它发出的电能通过变压器升压输送到电力系统中去。
      • 水轮机和水轮发电机合称为水轮发电机组（或主机组）
      • 在抽水蓄能电站中使用发电电动机，既可以用于水库放水时，由水轮机带动作发电机运行，把水库中水的位能转化成电能供给电网，又可以作为电动机运行，带动水泵水轮机把下游的水抽入水库。与常规水轮发电机相比，有以下不同的特点： （1）双向旋转。 　　（2）频繁启停。 　　（3）需有专门启动设施。 　　（4）过渡过程复杂。
      • 水轮发电机的类型
        • 1.发电电动机按主轴位置：卧式和立式。
        • 2.立式电机按推力轴承的位置：
          • 悬式：推力轴承位于转子上方，常用于较高转速机组；
          • 伞式：推力轴承位于转子下方，常用于较低转速机组。
        • 3.按冷却方式：
          • 空气冷却式。利用循环空气冷却。
          • 内冷却式。将经过水质处理的冷却水或冷却介质，直接通入定子绕组进行冷却或蒸发冷却。
      • 水轮发电机的型号
        • 励磁机：ZLS380/44-24，Z代表直流，L代表励磁机，S代表与水轮发电机配套用，380表示电枢外径为380cm，44表示电枢长度为44cm，24表示有24个磁极。
        • 永磁发电机：TY136/13-48，T代表同步，Y代表永磁发电机，136表示定子铁芯外径为136cm，13表示定子铁芯长度为13cm，48表示有48个磁极。
        • 感应式永磁发电机：YFG423/2×10-40，423表示定子铁芯外径为423cm，2×10表示2段铁芯，每段铁芯长10cm，40表示有40个磁极。
      • 水轮发电机的基本部件
        • 立式水轮发电机一般由转子、定子、上机架与下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器、励磁机（或励磁装置）及永磁发电机等部件组成。转子和定子是水轮发电机的主要部件。
        • 转子：主轴、转子支架、磁轭和磁极等组成；
        • 定子：电机中固定部分，由机座、铁芯和绕组等组成
    • 调速系统
      • （一）调速器：主要功能是检测机组转速偏差，并将它按一定的特性转换成接力器的行程差，借以调整机组功率，使机组在给定的负荷下以给定的转速稳定运行。
        • 单调型调速器：只对导叶进行调节的调速器；
        • 双调型调速器：对导叶和桨叶均要进行调节的调速器。
      • （二）油压装置：利用气体的可压缩性，在压力油罐中油的容积变化时可以保持调节系统所需要的一定压力，让压力波动在较小范围内，使调节系统和控制机构可靠运行。
    • 水泵
      • 水泵机组包括水泵、动力机和传动设备，是泵站主要设备。泵站的辅助设备、电气设备和泵站中的各种建筑物都是为水泵机组的运行和维护服务的。
      • 水泵按工作原理分主要有叶片泵、容积泵和其他类型泵；最常用的水泵类型是叶片泵，包括轴流泵、离心泵及混流泵等。
        • 轴流泵
          • 按泵轴的安装方向：立式、卧式和斜式三种
          • 按叶片调节方式：固定叶片、半调节和全调节轴流泵三种
        • 混流泵
          • 按泵轴的安装方向：立式、卧式；
          • 按其压水室形式不同：蜗壳式和导叶式
        • 水锤泵
          • 以流水为动力，利用流动中的水被突然制动时所产生的能量，产生水锤效应，将低水头能转换为高水头能的高级提水装置
        • 水泵机组试运行
          • 泵站每台机组投入运行前，应进行机组启动验收。 　　机组启动验收或首（末）台机组启动验收前，应进行机组启动试运行。单台机组试运行时间应在7d内累计运行时间为48h或连续运行24h（均含全站机组联合运行小时数）。 　　全站机组联合运行时间宜为6h，且机组无故障停机3次，每次无故障停机时间不宜超过1h
      • 水泵比转数（又称比转速、比速）是反映叶片泵共性的综合性的特征数，比转数常用符号ns表示，单位为r/min。
      • 水泵表示规格的参数：口径、转速、流量、扬程、功率、效率及汽蚀余量（或允许吸出真空高度）等。
      • 水轮发电机的安装
        • 水轮机发电机安装完成后要启动试运转。机组带额定负荷连续运行时间为72h
    • 阀门
      • 阀门的类型
        • 1.蝶阀：阀板可绕水平轴或垂直轴旋转，缺点为阀全开时水头损失大、全关时易漏水。
        • 2.球阀：水头损失小，止水严密。
        • 3.闸阀：流体通过阀门流向不变，主要用在大口径管道。
        • 4.锥形阀：安装于压力管道出口处，通过调节开度来控制泄水流量
      • 进水阀
        • 进水阀的作用
          • （1）机组发生事故而导水机构又失灵不能关闭时，它在紧急状态下动水关闭，以防止事故的扩大。
          • （2）进水管道或机组检修时关闭，切断水流。
          • （3）当机组长期停机时关闭，以减少漏水。
        • 进水阀的附件
          • 1）伸缩节：作用是使钢管沿轴线自由伸缩，以补偿温度应力，用于分段式管道中。
          • 2）旁通阀：装于阀门两侧压力钢管上，其作用是在进水阀正常开启前，先打开旁通阀，将进水阀活门上游侧的压力水引入阀门下游侧。接近平压后，再开启进水阀。
          • 3）空气阀：位于进水阀下游侧伸缩节或压力钢管顶部，通过自动开启以排气或充气，使压力钢管内真空消失，保护压力钢管不被外压破坏。
          • 4）排水阀：在压力钢管最低点设置，排除积水，便于检修
    • 水力机械辅助设备
      • （一）油系统设备
        • 油分为透平油和绝缘油，必须分开设置。
        • 透平油用于水轮机和发电机，作用是润滑、散热以及对液压设备进行操作，以传递能量；
        • 绝缘油主要用于变压器等，作用是绝缘、散热和消除电弧。
      • （二）压气系统设备：一个是低压气系统，用于发电机制动系统、风动工具、吹扫等，压力等级0.8MPa；另一个是高压系统，用于给传统油压装置供气，常用的有4MPa和6.3MPa。
      • （三）水系统设备：包括技术供水系统（为机组提供冷却水及密封压力水）、消防供水系统（提供压力水）、渗漏排水系统、检修排水系统、室外排水系统。
      • （四）管路：所有油、水、气管路及附件，在安装完成后均应进行耐压和严密性试验，耐压试验压力为1.5倍额定工作压力，保持10min无渗漏及裂纹等异常现象发生。
    • 通风空调
      • （一）空气调节系统：保证室内空气的温度、湿度、风速及洁净度保持在一定范围内。
      • （二）通风机：按气体进人叶轮后的流动方向可分为离心式风机、轴流式风机、混流式（又称斜流式）风机和贯流式（又称横流式）风机等类型。
      • （三）风管：是通风空调系统的重要构件，是连接各种设备的管道。水利工程中常用的有镀锌钢板风管、不锈钢板风管、玻璃钢风管等。
  • 第二节　电气设备
    • 一次设备
      • 按工作性质分类
        • （1）生产和能量转换：包括发电机、变压器、电动机等。
        • （2）对电路进行接通或断开的设备，包括各种断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器等。
        • （3）限制过电流的设备，包括限制故障电流的电抗器、限制启动电流的启动补偿器、小容量电路进行过载或短路保护的熔断器、补偿小电流接地系统接地时电容电流的消弧线圈等。
        • （4）防止过电压：如限制雷电和操作过电压的避雷器。
      • 按配电装置类型分类
        • （1）发电机电压设备。
        • （2）升压变电站设备。
        • （3）厂用电设备。
    • 二次设备
      • 1.计算机监控系统：对生产过程进行实时监视和控制。
      • 2.继电保护系统：主保护、后备、辅助和异常运行保护。
      • 3.直流电源系统
      • 4.工业电视系统
      • 5.自动化系统：分为水力发电厂自动化系统、泵站自动化系统和闸门自动化系统。
      • 6.通信系统
      • 7.信息化系统：应包括信息采集、数据传输、信息存储及综合应用等内容。
  • 第三节　金属结构设备
    • 一、起重设备
      • （一）桥式起重机
      • （二）闸门启闭机：布置方式
        • 1.固定式启闭机：特点为一机只吊一扇闸门。
          • （1）螺杆式：小型及灌区工程低水头、中小孔口的闸门。
          • （2）固定卷扬式：做垂直运动来开启或关闭闸门。
          • （3）链式启闭机：适用于大跨度较重的露顶式闸门或有特殊要求的圆辊闸门的启闭。
          • （4）液压启闭机。
        • 2.移动式启闭机：一机可吊多扇或多种闸门。
          • （1）门式起重机。
          • （2）台车式启闭机。
          • （3）滑车式起重机。
        • 3.转柱式起重机：固定旋转式起重机的一种，起重量较小，灵活性很强，通常用于起吊拦污栅、清污、零星物品等。
    • 二、闸门
      • 闸门的组成
        • 活动部分（门叶）：指关闭或打开孔口的堵水装置，包括门叶结构、支承行走部件（定轮、滑块）、止水装置等；
        • 固定部分（埋件）：埋设在建筑物结构内的构件，它把门叶所承受的荷载、门叶的自重传递给建筑物。包括支承行走埋件（如主轨、反轨、侧轨等）、止水埋件和护衬埋件。
      • 闸门的分类
        • 1.按用途分类
          • （1）工作闸门。可以动水开、闭的闸门。
          • （2）事故闸门。可以动水关闭、静水开启的闸门。
          • （3）检修闸门。只能在静水中开、闭的闸门。
        • 2.按闸门在孔口中的位置分类
          • （1）露顶式闸门。
          • （2）潜孔式闸门。
        • 4.按闸门构造特征分类
          • （1）平板闸门。
          • （2）弧形闸门：一般用作工作门。
          • （3）船闸闸门：分为单扇船闸闸门和双扇船闸闸门。
          • （4）翻板闸门。
          • （5）—体化智能闸门。
      • 闸门的安装
        • 1.平板闸门安装
          • （1）门槽安装。顺序是：底坎→主轨→反轨→侧轨→顶楣→顶楣上部轨道→锁锭梁轨道。大多数门槽往往不能一次安装到顶，而要随着建筑物升高而不断升高。
          • （2）门叶安装。
          • （3）闸门启闭试验。闸门安装完毕后，需做全行程启闭试验，要求门叶启闭灵活无卡阻现象，闸门关闭严密，漏水量不超过允许值。
        • 2.弧形闸门安装
          • （1）门槽安装。安装前首先以孔口中心线和支铰中心的高程为准，定出各埋件的测量控制点。
          • （2）门叶安装。
          • （3）支铰安装。基础板二期混 凝土强度已达要求后。
          • （4）支臂安装。支臂安装属关键工序，直接影响门叶启闭是否灵活，双臂受力是否均衡。
        • 3.铸铁闸门安装：是一种直升直降式闸门，主要靠螺杆启闭机来开启和关闭。闸框和闸门是一个整体，必须整体安装。
          • 铸铁闸门宜采用二期混凝土方式，二期混凝土应采用膨胀混凝土，浇筑前应对结合面凿毛处理。
        • 4.翻板闸门安装：能够实现自动控制水位。
          • 此类闸门是借助水力和闸门自重等条件，自主完成闸门的启门、全开、回关动作的闸门。
        • 5.闸门埋件安装
          • 埋件安装前，应对埋件各项尺寸进行复验，门槽中的模板等杂物及有油污的地方应清除干净。
          • 一、二期混凝土的结合面应凿毛，并冲洗干净。
          • 埋件安装完并检查合格后，应在5d内浇筑二期混凝土，二期混凝土一次浇筑高度不宜超过5m。
          • 埋件的二期混凝土强度达到70%以后方可拆模，拆模后应对埋件进行复测，并做好记录。
          • 工程挡水前，应对全部检修门槽和共用门槽进行试槽。
        • 6.闸门启闭试验
          • 闸门安装好后，应在无水情况下做全行程启闭试验。
          • 试验前应检查挂钩脱钩是否灵活可靠；充水阀在行程范围内的升降是否自如，在最低位置时止水是否严密，同时还须清除门叶上和门槽内所有杂物，并检查吊杆的连接情况。
          • 启闭时，应在橡胶水封处浇水润滑。有条件时，工作闸门应做动水启闭试验，事故闸门应做动水关闭试验。
      • 防腐蚀
        • 水工金属结构设备防腐蚀措施一般有涂料保护、金属热喷涂保护和牺牲阳极的阴极保护等。
    • 三、拦污栅
      • 拦污栅由栅体和栅槽组成，栅体用来拦截水中杂物，可分为固定式、活动式、回转式
    • 四、压力钢管
      • 压力钢管的布置形式及组成部分
        • 1.露天式：布置在地面，多为引水式地面厂房采用。
        • 2.隧洞（地下）式：常为地面厂房或地下厂房采用。
        • 3.坝内式：布置在坝体内，多为坝后式及坝内式厂房采用。
        • 根据钢管供水方式不同：单独供水（一条钢管只供一台机组用水）和联合供水（一条钢管供数台机组用水）。
      • 压力钢管制作
        • 钢管制作
          • 1）瓦片制作：把钢板制成需要的弧形板，称为瓦片制作。
          • 2）单节组装
            • （1）对圆。在专用平台上将卷好的分块瓦片对成整圆，对圆后的钢管要检查弧度和周长。
            • （2）调圆上加劲环。对圆焊接后的钢管，刚性很小，径向尺寸容易变动；调圆后上加劲环作用主要是增加钢管的刚度和稳定性，防止钢管在运输、吊装过程中失稳变形。
          • 3）大节组装
        • 压力钢管运输
          • 运输路线及方式
            • （1）水平运输。较安全，但速度不宜太快。 （2）垂直运输。用现场的起重设备吊运。 （3）斜坡运输。钢管固定在台车上，沿轨道上行或下行。 （4）空中运输。如需钢管作特殊跨越，利用缆索等设备吊运。
        • 钢管安装
          • 钢管的安装顺序及安装方法
            • （1）钢管大节安装。要点是控制中心、高程和环缝间隙。一般是先调中心后调高程，先粗调后细调至符合要求后再加固。
            • （2）弯管安装。
            • （3）凑和节安装。
            • （4）灌浆孔堵头安装。隧洞式和坝内式压力钢管周围浇筑完混凝土后要进行灌浆。灌浆结束后，即用丝堵将孔堵上，并予焊牢，以免产生渗漏现象。
        • 伸缩节、岔管、闷头的制作安装
          • 1.伸缩节制作安装
            • （1）伸缩节的作用和种类。当气温变化或其他原因使钢管产生轴向或径向位移时，伸缩节能适应其变化而自由伸缩，从而使钢管的温度应力和其他应力得到补偿。
            • 根据作用不同，伸缩节可分为两种，一种是单作用伸缩节，它只允许轴向伸缩；另一种是双作用伸缩节，它除了可轴向伸缩外，还可以做微小的径向移动。
            • （2）伸缩节的组装。要点是控制弧度、圆度和周长。
          • 2.岔管制作安装
            • （1）岔管的作用和种类。岔管的作用是在联合供水方式布置的钢管中，将主管的水引向两个或两个以上的分支管。
            • （4）岔管安装。现场安装时先装岔管，后装支管。
          • 3.闷头的作用：在水压试验时，封闭钢管两端；在某种情况下，当一台机组运行时，封闭需要堵塞的其他支管的下游管口
        • 焊缝质量检查
          • 1.外观检查：用肉眼、放大镜和样板检查。
          • 2.内部检查
            • （1）煤油渗透检查、着色渗透检验、磁粉检验。
            • （2）在焊缝上钻孔，属有损探伤，数量受限制。
            • （3）γ射线探伤。
            • （4）X射线探伤。
            • （5）超声波探伤仪。
        • 焊接生产与检验
          • 非破坏性检验
            • 外观检查
            • 致密性试验
              • 渗油试验
              • 水压试验
              • 气密试验
            • 无损检验
              • 渗透探伤
              • 磁粉探伤
                • 着色探伤
                • 萤火探伤
              • 射线探伤
              • 超声波探伤
          • 破坏性检验
            • 断面检验
            • 钻孔检验
            • 力学性能检验
              • 拉伸试验
              • 冷弯试验
              • 冲击韧性试验
              • 硬度试验
            • 化学分析
            • 金相分析
• 第五章 水利工程施工
  • 第一节 施工机械
    • 施工机械的分类
      • 1 ）土石方机械。
      • 2 ）混凝土机械
      • 3 ）运输机械。
      • 4 ）起重机械。
      • 5 ）砂石料加工机械。
      • 6 ）钻孔灌浆机械。
      • 7 ）工程船舶
      • 8 ）动力机械
      • 9 ）其他机械
    • 施工机械设备选择的原则及要求
      • 施工机械设备选择的主要依据
        • （1）施工现场的自然条件。包括地形、地质、水深、水文及气象等资料。 （2）工程布置及水工建筑物特性。 （3）分项工程的工程量、工期要求。 （4）施工机械台时（台班）定额和台时（台班）费定额。 （5）施工地区能源供应情况。 （6）施工地区对水土保持、环境保护和节能减排等要求。
      • 施工机械设备选择的原则
        • （1）应考虑工程规模，满足工程的施工条件和施工强度要求，保证工程的施工质量。 （2）应选用安全可靠、生产率高、技术性能先进、节能环保和易于检修保养的施工机械设备。 （3）应选用适应性比较广泛、类型比较单一和通用的施工机械设备，各部位之间的施工机械设备宜相互协调、互为利用。 （4）进行施工机械设备配套组合时，宜采用配套机械设备种类少的组合方案。 （5）对大型工程或有特殊要求的工程，施工机械设备选型应通过专题论证
      • 施工机械设备配套组合方案和计算原则
        • （1）可根据设计和施工条件，采用定额法、机械性能分析和工程类比法等方法计算施工机械设备生产率。 （2）计算施工机械设备数量时，必须满足各施工期、施工部位的施工进度和强度的要求，并应考虑各种施工条件下的有 效施工天数、机械效率和施工不均匀程度。 （3）确定施工机械设备配套组合方案时，首先确定起主导控制作用的机械设备，配套机械设备根据主导机械设备而定。 （4）对影响因素复杂的施工机械设备选择和配套组合方案，宜采用系统仿真技术进行论证。
    • 常用施工机械设备简介
      • 土石方机械
        • 1.挖掘机
          • 最重要的三个参数：操作质量、发动机功率和铲斗斗容。
          • 按铲斗型式：正铲、反铲、拉铲和抓铲挖掘机。
          • 按规模大小：大型挖掘机、中型挖掘机和小型挖掘机
        • 2.装载机
          • 按卸载形式：前卸式、侧卸式和回转式三种。
          • 按行走装置：轮胎式和履带式两种
        • 3.铲运机
          • 按卸土方式：强制式、半强制式和自由式三种。
          • 按铲斗容量可分为小、中、大三种，铲斗少于6m3为小型，6～15m3为中型，15m3以上为大型。
        • 4.推土机
          • 推土机的工作距离在50m以内时，其经济效果最好
        • 5.压实机械
          • 1 ）静作用碾压机械。利用碾轮重力作用，使被压层密实，其碾轮分为光碾（表面平整光滑）、槽碾、羊足碾（对表层土有翻松作用，无须刨毛可保证层间结合良好）和轮胎碾等。
          • 2 ）冲击式压实机械。依靠机械的冲击力压实土壤，其特点是夯实厚度较大，适用于狭小面积及基坑的夯实。
          • 3 ）振动碾压机械。用机械激振力使材料颗粒在共振中重新排列而密实，对黏结性低松散土石（如砂土、碎石等）效果较好。
          • 4 ）组合式碾压机械。有碾压和振动作用的振动压路机、碾压和冲击作用的冲击式压路碾等。
        • 6.风钻
        • 7.风镐
        • 8.潜孔钻
        • 9.凿岩台车
      • 混凝土机械
        • 1.混凝土搅拌机
        • 2.混凝土搅拌楼（站）
        • 3.混凝土搅拌车
        • 4.混凝土输送泵
        • 5.混凝土泵车
        • 6.混凝土喷射机
        • 7.钢模台车
      • 运输机械
        • 1.载重汽车
        • 2.自卸汽车
        • 3.矿车
        • 4.螺旋输送机
        • 5.胶带输送机
      • 起重机械
        • 1.缆索起重机
          • 常见的缆机分为固定式、摆塔式、平移式、辐射式等基本类型。
        • 2.门座式起重机
        • 3.塔式起重机
        • 4.汽车式起重机和轮胎式起重机
        • 5.履带式起重机
        • 6.门式起重机（龙门式起重机）
      • 砂石料加工机械
        • 1.破碎机
        • 2.球（棒）磨机
        • 3.螺旋分级机
        • 4.振动筛
      • 钻孔灌浆机械
        • 1.岩芯钻机：主要用于垂直的和倾斜45°以内工程钻孔。
        • 2.冲击钻机：针对普氏硬度7级以上岩石钻孔。
        • 3.反循环钻机：按照形成杆内上升水流的方式，可分为泵吸式反循环、压缩空气反循环和射流反循环三种基本形式。
        • 4.灰浆搅拌机
        • 5.泥浆泵：在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液。
        • 6.灌浆泵：分为液压系统、打浆系统、搅拌系统。
        • 7.高压水泵：常用于清洗、喷雾、喷洒、增压等工作。
      • 工程船舶
        • 1.绞吸式挖泥船
          • 施工方法：横挖法施工；分段挖法施工；顺、逆流施工。
        • 2.链斗式挖泥船
          • 链斗式挖泥船可以分为非自航和自航两种。
        • 3.水力冲挖机组
          • 适用于河道开挖、清淤、填塘固基、河床浅滩的疏浚工程。
  • 第二节 施工导流与截流工程
    • 施工导流标准
      • 导流建筑物级别
      • 施工导流标准
    • 导流方式与泄水建筑物
      • 分段围堰法导流
        • 分段：将河床围成若干个干地施工基坑，分段施工。
        • 分期：从时间上按导流过程划分施工阶段。
      • 全段围堰法导流
      • 辅助导流方式与导流泄水建筑物
        • 1.淹没基坑法导流
        • 2.明渠导流
        • 3.隧洞导流
        • 4.底孔导流
          • 优点：挡水建筑物上部施工不受水流干扰，可均衡连续施工
          • 导流底孔布置应遵循下列原则： （1）宜布置在近河道主流位置。 （2）宜与永久泄水建筑物结合布置。 （3）坝内导流底孔宽度不宜超过该坝段宽度的一半，并宜骑缝布置。 （4）应考虑下闸和封堵施工方便。
        • 5.坝体缺口导流
        • 6.涵管导流
    • 截流工程与导流挡水建筑物
      • 截流工程
        • 河道截流有立堵法、平堵法、立平堵法、平立堵法、下闸截流以及定向爆破截流等多种方法
      • 导流挡水建筑物
        • 围堰是导流工程中的临时挡水建筑物
          • 1.围堰的基本型式及构造
            • 1）不过水土石围堰
            • 2）过水土石围堰
            • 3）混凝土围堰
            • 4）钢板桩格型围堰
            • 5）草土围堰及袋装土围堰
            • 6）胶凝砂砾石围堰（简称CSG）
          • 2.围堰的拆除
    • 拦洪度汛
      • 混凝土坝的度汛措施
      • 土坝、堆石坝的度汛措施
    • 基坑排水与封堵蓄水
      • 基坑排水
      • 封堵蓄水
  • 第三节 施工技术
    • 土石方明挖施工
      • 岩土开挖级别
      • 土方开挖
        • 土方开挖工程分类
          • 土方开挖工程从开挖手段上可分为：人工开挖、机械开挖、爆破开挖和水力开挖等；
          • 从施工方法上又可分为：平面开挖和立面开挖等。
        • 土方开挖一般要求
          • （1）在进行土方开挖施工之前，除做好必要的工程地质、水文地质、气象条件等调查和勘察工作外，还应根据所要求的施工工期，制订切实可行的施工方案，即确定开挖分区分段、分层，开挖程序及施工机械选型配套等。
          • （2）严格执行设计图纸和相关施工的各项规范，确保施工质量。
          • （3）做好测量、放线、计量等工作，确保设计的开挖轮廓尺寸。
          • （4）对开挖区域内妨碍施工的建筑物及障碍物，应有妥善的处置措施。
          • （5）切实采取开挖区内的截水、排水措施，防止地表水和地下水影响开挖作业。
          • （6）开挖应自上而下进行，严禁采用自下而上的开挖方式。
          • （7）充分利用开挖弃土，尽量不占或少占农田。
          • （8）慎重确定开挖边坡，制订合理的边坡支护方案，确保施工安全。
        • 机械开挖土方
          • 土方开挖机械选择
            • 常用的土方挖装机械：推土机、正铲及反铲挖掘机、装载机、铲运机、抓斗挖掘机、拉铲挖掘机、斗轮挖掘机等。
            • 铲运机同时具有运输和摊铺的功能。
            • 常用的土方运输机械：自卸汽车、有轨运输、皮带运输机、卷扬机、拖拉机等。
            • 土方开挖施工机械的选择应根据工程规模、工期要求、地质情况以及施工现场条件等来确定。
          • 机械开挖土方作业方法
            • 1 ）推土机。基本作业是铲土、运土、卸土三个工作行程和空载回驶行程。常用的作业方法如下：
              • ①槽形推土法。重复在一条作业线上切土和推土形成浅槽。
              • ②下坡推土法。推土机顺着下坡方向切土与推运。
              • ③并列推土法。用2 ～ 3 台推土机并列作业减少土体漏失量。
              • ④分段铲土集中推送法。
              • ⑤斜角推土法。
            • 2 ）挖掘机：正铲、反铲、拉铲、抓铲
            • 3 ）装载机
            • 4 ）铲运机
              • ①椭圆形开行路线。 ②“8”字形开行路线 ③大环形开行路线。 ④连续式开行路线。
        • 人工开挖土方
        • 土质边坡开挖
          • 1）边坡坡度选定
          • 2）边坡开挖
          • 3）边坡支护
        • 坑槽开挖
          • （1）施工前做截、排水设施，防止地表水流入基坑冲刷边坡。 （2）基坑开挖前，首先根据地质和水文情况，确定坑槽边坡坡度（直立或放坡），然后进行测量放线。 （3）水文地质状况良好且开挖深度1～2m以内时，可直立开挖而不加支护。当开挖深度较大（小于5m），应进行放坡开挖，在不加支护的情况下，其放坡坡度不应陡于下表所规定的值。 （4）较浅的坑槽最好一次开挖成型，如用反铲开挖，应在底部预留不小于30cm的保护层。对于较深基坑应自上而下分层开挖。 （5）对地下水较为丰富的坑槽开挖，应在坑槽外围设置临时排水沟和集水井，将基坑水位降低至坑槽以下再进行开挖。 （6）对于开挖较深的坑槽，如施工期较长，或土质较差的坑壁边坡，应采取护面或支挡措施。 （7）如因施工需要，欲拆除临时支护时，应分批依次、从下自上逐层拆除，拆除一层，回填一层。
      • 石方开挖
        • 炸药和起爆器材
          • （1）炸药。 （2）雷管。有即发、秒延期和毫秒延期三种。 （3）导火索。 （4）导爆索。其药芯为黑索金，外表涂成红色。 （5）导爆管。 （6）导爆雷管。分即发、秒延迟和毫秒延迟三种。
        • 爆破的基本方法
          • 钻孔爆破
          • 洞室爆破
          • 预裂爆破和光面爆破
        • 坝基开挖
          • 坝基开挖施工内容
            • （1）布置施工道路。
            • （2）选择开挖程序。自上而下、先边坡后基坑等。
            • （3）确定施工方法。
            • （4）土石方平衡。
            • （5）爆破安全控制及施工安全措施。
            • （6）质量控制要求。
            • （7）环境污染的治理措施。包括治理弃渣对江河的污染、减轻开挖对植被的破坏、农田耕地恢复等措施。
          • 坝基开挖程序
            • 一般原则是自上而下地顺坡开挖
          • 坝基开挖方式
            • （1）薄层开挖。基岩开挖深度小于4.0m时，采用浅孔爆破的方法开挖。 （2）分层开挖。开挖深度大于4m时，一般采用分层开挖。分层开挖中，关键是如何选择合理的分层厚度
        • 边坡开挖
          • 边坡开挖程序：一般采用自上而下的次序。
          • 边坡开挖方法
            • （1）一次削坡开挖。开挖边坡较低的不稳定岩体。
            • （2）分段跳槽开挖。用于有支护要求的边坡开挖，施工特点是开挖一段即支护一段。
            • （3）分台阶开挖。在坡高较大时，采用分层留出平台或马道。
            • （4）坡面保护性开挖。开挖时，不允许采用对坡面产生破坏性的方法，而采取保护性开挖方法。保护层进行坡面预裂爆破
        • 溢洪道和渠道开挖
          • 1）开挖程序 溢洪道、渠道常用过水断面一般为梯形或矩形，底宽较小（如7m以内），一般为槽挖石方工程。 2）开挖方式 永久工程的土石方明挖应采用控制爆破技术，一般不允许采用定向爆破或洞室爆破等较大规模的集中装药爆破方法
    • 地下洞室开挖工程
      • 地下工程分类
        • 按工作性质：过水和不过水两大类
        • 按体型及布置型式：平洞、斜井、竖井、大型洞室等
      • 钻爆法平洞开挖
        • 平洞分类：坡度小于10%的隧洞
        • 平洞开挖方法
          • （1）全断面开挖方式。全断面一次开挖成型的施工方法。
          • （2）先导洞后扩大开挖方式。地质条件较差（或地质情况不明），通常在导洞开通后，才进行扩大开挖。
          • （3）台阶扩大开挖方式。适用于大断面洞室的开挖。
          • （4）分部分块开挖方式。特大断面的洞室开挖。
        • 平洞钻孔爆破
          • 钻爆法平洞开挖施工工序
            • 钻孔、装药、堵塞、起爆、通风散烟、安全检查与处理、初期支护、出渣运输
      • 斜井、竖井开挖
        • 开挖方法：全断面开挖法（正井法）和先导井后扩大开挖法
      • 地下厂房洞室群开挖
        • 分层原则
          • 通常分层高度在6～10m范围内
        • 施工规划
          • 平面多工序，立体多层次，多工作 面交叉作业
        • 开挖与支护
          • 开挖方法
            • 常采用自上而下分层开挖与支护。二层以下均采用梯段开挖，两侧预留保护层，中间梯段爆破；或边墙预裂，中间梯段爆破。
          • 支护方法
            • 地下厂房洞室群多用水泥砂浆锚杆、自进式锚杆、预应力锚杆和预应力锚索来加固围岩，做永久支护
          • 顶拱层开挖和支护
          • 通风散烟
          • 施工排水
          • 围岩监测
      • 掘进机开挖
        • 各类型掘进机的定义及特性
          • 敞开式岩石隧道掘进机
            • 稳定性较好的岩石中，利用撑靴撑紧洞壁以承受掘进反力及扭矩，不采用管片支护
          • 单护盾岩石隧道掘进机
            • 具有护盾保护，仅依靠管片承受掘进反力的岩石隧道掘进机，适用于复杂地质条件的隧道。掘进与安装管片不能同时进行。
          • 单护盾岩石隧道掘进机
            • 具有护盾保护，依靠管片和（或）撑靴撑紧洞壁以承受掘进反力和扭矩，掘进可与管片拼装同步的岩石隧道掘进机。围岩有软有硬、同时又有较多断层破碎带时
        • 岩石隧道掘进机掘进施工
          • 1）施工准备
          • 2）TBM组装与调试
          • 3）TBM始发与试掘进
          • 4）TBM掘进
          • 5）管片衬砌：包括管片安装、豆粒石回填及灌浆。
          • 安装次序为先底拱，后对称安装左右侧壁管片，再装封顶块。
          • 6）出渣与进料运输系统
          • 7）TBM到达：到达掘进的最后20m要根据围岩的地质情况确定合理的掘进参数并做出书面交底。
          • 8）TBM拆卸
      • 盾构掘进
        • 各类型盾构机定义及特性
          • 敞开式盾构机：不具备压力平衡功能的盾构机，适于通过各种黏性和非黏性地基。
          • 土压平衡式盾构机：以渣土为主要介质平衡压力，适用于地下水少、渗透系数较小的黏性地层、砂性地层和砂砾地层。
          • 泥水平衡式盾构机：以泥浆为主要介质平衡隧道压力，适用于地下水压大，土体渗透系数大的地质状况
        • 盾构机掘进施工
          • 1）施工准备 2）盾构组装与调试 3）盾构始发与试掘进：试掘进长度一般为始发后100m。 4）盾构掘进 5）衬砌管片拼装：通缝拼装、错缝拼装； 6）壁后注浆：防止地表沉降 7）渣土改良：提高开挖面土体流动性。 8）渣料及进料运输系统 9）盾构接收 10）盾构解体
      • 顶管开挖
        • 工序：工作井施工→顶进设备安装调试→吊装混凝土管到轨道上→连接好工具管→装顶铁→开启油泵顶进→出泥→管道贯通→拆工具管→砌检查井
        • 机械式顶管从顶进方式来分：土压平衡法和泥水平衡法。
    • 土石填筑工程
      • 土石料场规划及开采加工
        • 料场规划基本内容
          • 1）空间规划：对料场位置、高程的恰当选择。
          • 2）时间规划：选择料场使用时机和填料数量。
          • 3）料场质与量的规划
        • 料场规划的基本要求
          • （1）应考虑充分利用永久和临时建筑物基础开挖的渣料。 （2）料场规划应对主要料场和备用料场分别加以考虑。前者要求质好、量大、运距近，且有利于常年开采；后者通常在淹没区外，保证坝体填筑不致中断。 （3）在规划料场实际可开采总量时，应考虑料场查勘的精度、料场天然密度与坝体压实密度的差异等损失。反滤料应根据筛后有效方量确定，一般不宜小于3。
        • 土石料的开采与加工
          • 1）土料开采：立采和平采两种
          • 2）土料加工：包括调整土料含水量、掺和、超径料处理和某些特殊的处理要求
      • 碾压式土石坝填筑施工
        • 填筑标准与参数
          • 填筑标准
            • 黏性土的填筑标准
              • 1级、2级坝和高坝的压实度应为98%～100%，3级中低坝及3级以下的中坝压实度应为96%～98%。设计地震烈度为Ⅷ、 Ⅸ度的地区，宜取上述规定的大值
            • 非黏性土的填筑标准
              • 砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标。砂砾石的相对密度不应低于0.75，砂的相对密度不应低于0.7，反滤料宜为0.7
            • 堆石填筑标准
              • 宜用孔隙率为实际控制指标，土质防渗体分区坝和沥青混凝土心墙坝的堆石料，孔隙率宜为20%～28%。
          • 压实参数的确定
            • （1）土料填筑压实参数：碾压机具的重量、含水量、碾压遍数及铺土厚度等，对于振动碾还应包括振动频率及行走速率等。
            • （2）黏性土料压实含水量取土料塑限并上下浮动2%试验。
            • （3）黏性土料：选取试验铺土厚度和碾压遍数，并测定相应的含水量和干密度，作出对应的关系曲线。
            • （4）非黏性土料：只需作铺土厚度、压实遍数和干密度的关系曲线。
        • 施工机械配合与选取
          • 机械配置
        • 坝体填筑
          • 土料防渗体施工
            • （1）土料铺填
            • （2）土料压实
            • （3）坝面土料含水率调整
          • 反滤料施工
            • （1）反滤层填筑次序及适用条件
            • （2）反滤料铺填
            • （3）反滤料压实
          • 规壳料施工
            • 铺填方法
              • 进占法：石料容易分离，有利于减少施工机械磨损。
              • 后退法：可改善石料分离，推土机控制不便。
              • 混合法：先后退卸料，再进占卸料铺平，可改善分离，减少推土机平整工作量
            • 坝壳料压实
              • ①碾压方向应沿轴线方向进行，采用进退错距法作业。
              • ②施工主要参数铺料厚度、碾压遍数、加水量等要严格控制；还应控制振动碾的行驶速度，振动频率、振幅等参数。
              • ③分段碾压时，相邻两段交接带的碾迹应彼此搭接。
      • 混凝土面板堆石坝填筑施工
        • 压实参数
        • 各区料填筑工艺
          • 坝体填筑工艺流程
            • （1）测量放样。 （2）卸料。 （3）摊铺。 （4）洒水。 （5）压实。 （6）质检。
          • 各区填筑顺序
            • 各区填筑顺序主要有“先粗后细”法和“先细后粗”法两种。宜优先采用“先粗后细”法，上游区填筑顺序为“堆石区→过渡层区 →垫层区，有利于保证质量，且不增加细料用量。
          • 各区料填筑要点
            • （1）主次堆石区填筑。采用进占法填筑主、次堆石区填筑料，以使粗径石料滚落底层，细石料留在面层，以利于平整和碾压。 用错距法顺坝轴线方向进行振动碾碾压，中低速行驶。 （2）过渡区堆石填筑。倒料顺序可从两岸向中间进行。接缝处超径块石需清除，主堆石区料不得侵占过渡区料的位置，过渡区料不得侵占垫层区位置。碾压时顺坝轴线来回行驶。 （3）垫层区填筑。碾压时顺坝轴线方向行驶，振动碾距上游边缘的距离不宜小于40cm。垫层料和过渡料的填筑需与堆石区同步进行。 （5）坝前粉质土及石渣回填。待趾板上的灌浆工作、混凝土面板及表面止水施工全部完成，隐蔽工程验收合格后，避开雨天进行施工。
          • 垫层区上游坡面碾压与防护
            • 坡面保护采用碾压砂浆、喷混凝土或喷乳化沥青
      • 砌石工程
        • 砌石工程的分类
          • 1 ）浆砌石
          • 2 ）干砌石
          • 3 ）抛石
        • 石料规格、标准及质量要求
          • （1）卵石。指最小粒径大于20cm的天然河卵石。
          • （2）块石。指厚度大于20cm，长、宽各为厚度的2～3倍，上下两面平行且大致平整，无尖角、薄边的石块。
          • （3）片石。指厚度大于5cm，长、宽各为厚度的3倍以上。
          • （4）毛条石。长度大于60cm的长条形四棱方正的石料。
          • （5）料石。指毛条石经修边打荒加工，外露面方正，各相邻面正交，表面凸凹不超过10mm的石料
        • 胶凝材料
          • （1）水泥采用强度等级，常用的有32.5级、42.5级、52.5级。
          • （2）水泥砂浆常用的标号强度5.0MPa、7.5MPa、10.0MPa、12.5MPa四种。
          • （3）混凝土常用标号强度为10.0MPa、15.0MPa、20.0MPa三种，指15cm立方体90d或180d的抗压强度，保证率为80%
        • 砌石工程的施工
          • 1）干砌石施工
          • 2）浆砌石施工
    • 混凝土工程
      • 骨料料场规划和骨料生产加工
        • 骨料料场规划及其原则
        • 骨料的生产加工
          • 常用的设备有颚板式、反击式和锥式三种碎石机
        • 成品骨料的堆存和运输应符合下列规定
          • （1）堆存场地应有良好排水设施，必要时设遮阳防雨棚。 （2）各级骨料仓之间应设置隔墙等有效措施，严禁混料，并应避免泥土和其他杂物混入骨料中。 （3）应尽量减少转运次数。卸料时，粒径大于40mm骨料的自由落差大于3m时，应设置缓降设施。 （4）储料仓除有足够的容积外，还应维持不小于6m堆料厚度。细骨料仓的数量和容积应满足细骨料脱水的要求。 （5）在粗骨料成品堆场取料时，同一级料应注意在料堆不同部位同时取料
      • 混凝土拌和设备
        • 混凝土搅拌机
          • 搅拌机按搅拌方式分为强制式、自落式和涡流式三种
        • 混凝土搅拌楼（站）
      • 混凝土运输方案
        • 混凝土水平运输方案
          • （1）无轨运输。机动灵活。主要设备有混凝土搅拌车、自卸汽车、汽车运立罐、无轨侧卸料罐车。
          • （2）有轨运输。运输能力大，适应砼工程量较大的工程。
        • 混凝土垂直运输方案
          • 运输方式取决于建筑物的高度和体积（工程量），已形成以门（塔）机、缆机、胶带机三种主导机械类型为主的施工方案。
      • 混凝土浇筑及养护
        • 浇筑前的准备作业
          • 1）基础面处理
          • 2）施工缝处理
        • 模板安拆
          • 模板应符合下列规定
            • （1）保证混凝土结构和构件各部分设计形状、尺寸和相互位置正确。
            • （2）具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受各项施工荷载，并保证变形在允许范围内。
            • （3）面板板面平整、光洁，拼缝密合、不漏浆。
            • （4）安装和拆卸方便、安全，一般能够多次使用。尽量做到标准化、系列化。
          • 模板的分类
            • 拆移式模板
            • 移动式模板
            • 滑升模板
              • 这类模板的特点是在浇筑过程中，模板的面板紧贴混凝土面滑动，以适应混凝土连续浇筑的要求
            • 混凝土及钢筋混凝土预制模板
              • ①它们既是模板，也是建筑物的护面结构，浇筑后作为建筑物的外壳，不予拆除。
              • ④对于不拆除的预制模板，对模板与新浇混凝土的接合面需进行凿毛处理
          • 模板安装
            • 1 ）模板安装必须按设计图纸测量放样，对重要结构应多设控制点，以利检查校正，且应经常保持足够的固定设施，以防模板倾覆。
            • 2 ）支架必须支承在稳固的地基或已凝固的混凝土上，并有足够的支承面积动。支架的立柱必须在两个互相垂直的方向上，用撑拉杆固定，以确保稳定。
            • 3 ）对于大体积混凝土浇筑块，成型后的偏差不应超过模板安装允许偏差的 50% ～ 100%
          • 模板的拆除
            • （1）对非承重模板，混凝土强度应达到2.5MPa以上。对于承重板，要求达到规定的混凝土设计强度的百分率后才能拆模。 （2）提高模板使用的周转率是降低模板成本的关键。 （3）立模后浇筑前，应在模板内表面涂脱模剂，以利拆除
        • 钢筋加工及安装
          • 1）钢筋配料和代换
          • 2）钢筋加工：除锈、调直、切断、成型
          • 3）钢筋连接：绑扎、焊接及机械连接
        • 入仓铺料
          • 1）混凝土入仓铺料方法：平铺法、台阶法和斜层浇筑法
          • 2）分块尺寸和铺层厚度受混凝土运输浇筑能力的限制。 混凝土铺料允许间隔时间，指混凝土自拌和楼出机口到覆盖上层混凝土为止的时间，主要受混凝土初凝时间和混凝土温控要求的限制，按两者中较小值确定
        • 混凝土养护
          • （1）洒水养护。人工洒水、自流养护、机具喷洒。
          • （2）覆盖养护。同时也有隔热保温和混凝土表面保护功效。
          • （3）化学剂养护
        • 大体积混凝土温控
        • 碾压混凝土施工
          • 碾压混凝土施工工艺
            • 结构形式
              • 用碾压混凝土筑坝，通常在上游面设置常态混凝土防渗层以防止内部碾压混凝土的层间渗透；有防冻要求的坝，下游面亦用常态混凝土；形成所谓“金包银”结构形式
            • 施工工艺
              • 先在初浇层铺砂浆，汽车运输入仓，平仓机平仓，振动压实机压实，振动切缝机切缝，沿缝无振碾压两遍
          • 碾压混凝土坝的施工特点
            • （1）采用干贫混凝土。 （2）大量掺加粉煤灰，减少水泥用量。 （3）采用通仓薄层浇筑。 （4）大坝横缝采用切缝法或诱导缝。 （5）振动压实达到混凝土密实。
    • 钻孔灌浆及铺固工程
      • 灌浆工程
        • 按灌浆目的分类
          • （1）帷幕灌浆。用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成防水幕，以减小渗流量或降低扬压力。
          • （2）固结灌浆。用浆液灌入岩体裂隙或破碎带，以提高岩体的整体性和抗变形能力
          • （3）接触灌浆。通过浆液灌入混凝土与基岩或混凝土与钢板之间的缝隙，以增加接触面结合能力。
          • （4）接缝灌浆。通过埋设管路或其他方式将浆液灌入混凝土坝体的接缝，以改善传力条件，增强坝体整体性。
          • （5）回填灌浆。用浆液填充混凝土与围岩或混凝土与钢板之间的空隙和孔洞，以增强围岩或结构的密实性。
        • 按灌浆地层分类
          • 岩石地基灌浆、砂砾石地层灌浆、土层灌浆等。
        • 按灌浆压力分类
          • 常压灌浆和高压灌浆。灌浆压力在3MPa以上的灌浆为高压灌浆
        • 钻孔灌浆用的机械设备
          • 1）钻孔机械：回转式、回转冲击式、冲击式三大类。 2）灌浆机械
        • 岩石基础灌浆：包括帷幕灌浆和岩基固结灌浆
        • 砂砾石层钻孔灌浆
          • （1）砂砾石层是松散体，在钻孔和灌浆的全过程中须有固壁措施，否则孔壁会垮塌。
          • （2）钻孔孔壁不光滑、不坚固、不能直接在孔壁下灌浆塞。
          • （3）砂砾石层孔隙大，吸浆量大。
        • 隧洞灌浆
          • 水工隧洞灌浆应先回填灌浆，后接触灌浆，最后固结灌浆。回填与固结灌浆均按分序加密的原则进行。当隧洞具有10°以 上坡度时，灌浆应从最低一端开始。 隧洞回填与固结灌浆检查孔的数量均不应少于基本孔的5%。 回填灌浆检查孔的合格标准：在设计规定的压力下，起始10min内，灌入孔内的水灰比为2：1的浆液不超过10L。 固结检查孔则仍用压水试验所求得的单位吸水率W值来检查。
        • 化学灌浆
        • 高压喷射灌浆
          • 高压喷射灌浆的基本方法
            • 单管法、二管法、三管法、新三管法（适用于含较多密实性填充物的大粒径地层）
      • 防渗墙
        • 防渗墙的类型
          • 按墙体结构型式分类：桩柱型防渗墙、槽孔型防渗墙和混合型防渗墙三类，其中槽孔型防渗墙使用更为广泛
          • 按布置方式分类：嵌固式防渗墙、悬挂式防渗墙和组合式防渗墙
        • 施工工艺
          • 水利水电工程中混凝土防渗墙，以槽孔型为主，施工程序主要包括： ①造孔前的准备工作； ②泥浆固壁与造孔成槽； ③终孔验收与清孔换浆； ④墙体混凝土浇筑； ⑤质量检查与验收等过程。
        • 防渗墙的质量检查
          • （1）槽孔的检查，几何尺寸和位置、钻孔偏斜、入岩深度等。 （2）清孔检查，包括槽段接头、孔底淤积厚度、清孔质量等。 （3）混凝土质量的检查，包括原材料、新拌料的性能、硬化后的物理力学性能等。 （4）墙体的质量检测，主要通过钻孔取芯与压水试验、超声波及地震透射层析成像（CT）技术等方法检查墙体质量
      • 锚固技术
        • 地下洞室的锚固
          • 1）锚杆支护 2）喷射混凝土支护 3）钢筋网支护：当地下洞室跨度较大或围岩较破碎时。 4）预应力锚索支护
        • 边坡治理与加固
          • 处理措施
            • （1）减载、边坡开挖和压坡。 （2）排水和防渗。 （3）坡面防护。 （4）边坡锚固。 （5）支挡结构。
          • 边坡锚杆
          • 柔性防护
            • 1 ）主动防护网。
            • 2 ）被动防护系统。
  • 第四节 施工工厂设施
    • 施工工厂规划布置原则
      • （1）应研究利用当地企业的生产设施，并兼顾梯级工厂施工需要。
      • （2）厂址宜设于当地交通运输和水电供应方便处，靠近服务对象和用户中心，避免物资逆向运输。
      • （3）生活区宜与生产区分开，协作关系密切的施工工厂宜集中布置，集中布置和分散布置距离均应满足防火、安全、卫生和环境保护要求。
      • （4）施工工厂的规划与设置宜兼顾工程实施阶段的分标因素。
    • 施工供风系统
    • 施工供水系统
    • 施工供电系统
    • 通信系统
    • 机械修配厂
    • 综合加工厂
      • 包括混凝土预制件厂、钢筋加工厂和木材加工厂等
  • 第五节 施工总布置
    • 施工总布置原则
      • （1）施工总布置方案应贯彻执行合理利用土地的方针，遵循施工临建与永久利用相结合、因地制宜、因时制宜、有利生产、方便生活、节约用地、易于管理、安全可靠和经济合理的原则，经全面系统比较论证后选定。 （2）施工总布置方案规划应符合环境保护、水土保持的有关规定，处理好施工场地布局与环境保护、水土保持的关系。 （3）施工总布置方案宜用有利于施工封闭管理的布置方案。 （4）施工总布置应紧凑合理，节约用地，尽量利用荒地、滩地、坡地，不占或少占耕地、林地，应避开文物古迹，避免损坏古树名木。 （5）合理规划布置渣场，做好土石方挖填方平衡，充分利用开挖渣料进行围堰及施工场地填筑，结合施工进度和物流流向优化渣料调运，尽量避免物料二次倒运。 （6）施工场地布置应与交通运输线路布置相结合，尽量避免物料倒运，并考虑上、下游施工期洪水情况与临建设施泄洪及防洪要求。 （7）尽量提高工程施工机械化程度，减少劳动力使用量，减少生活福利设施建筑面积。
    • 施工场地选择与施工分区规划
      • 施工场地选择的基本原则
        • （1）施工场地不宜选在枢纽上游的水库区。必须在水库区布置施工场地，其高程应不低于场地使用期间最高设计水位。
        • （2）利用滩地平整施工场地，尽量避开因导流、泄洪而造成的冲淤、主河道及两岸沟谷洪水的影响。
        • （3）位于枢纽下游场地，其整平高程应能满足防洪要求。
        • （4）施工场地应避开不良地质地段，考虑边坡的稳定性。
        • （5）施工场地之间、地段与施工区之间，联系简捷方便。
        • （6）研究与地方经济发展规划相结合的可能性。
      • 施工分区规划
        • 区域划分
          • （1）主体工程施工区。 （2）施工工厂区。 （3）当地建材开采区。 （4）工程存、弃渣场区。 （5）仓库、站、场、厂、码头等储运系统区。 （6）机电、金属结构和大型施工机械设备安装场区。 （7）施工管理及生活区。 （8）工程建设管理及生活区。
        • 区域规划方式
          • 集中布置、分散布置、混合布置三种方式，水利水电工程一般多采用混合式布置
      • 施工交通运输
      • 施工房屋建筑工程
        • 施工仓库系统
          • 仓库的布置
          • 仓库的分类
        • 施工管理及生活福利区
      • 土石方平衡
        • 土石方平衡原则
          • 在进行土石方调配时要做到料尽其用、时间匹配和容量适度
  • 第六节 施工总进度
    • 施工进度计划的控制方法
      • （一）横道图控制法
      • （二）S形曲线控制法
      • （三）香蕉形曲线控制法
      • （四）网络计划
    • 进度计划调整
      • 进度偏差分析
      • 进度偏差调整
• 第六章 工程计量
  • 第一节 工程计量的基本原理与方法 第
    • 工程计量的有关概念
      • 工程计量的含义
      • 工程量的含义
      • 水利工程工程计量的标准规范
    • 工程量计算应具备的条件
      • （1）了解工程概况。
      • （2）熟悉设计图纸。
    • 工程量计算的基本要求
    • 工程量计算的依据
      • （1）国家、行业发布的工程量清单计价规范、工程量计算规定和国家、地方和行业发布的概预算定额。 （2）设计图纸及其说明。设计图纸全面反映水利工程的结构构造、安装布置、各部位的尺寸及工程做法，是工程量计算 的基础资料和基本依据。应配合有关的设计规范和施工规范。 （3）经审查通过的项目建议书、可行性研究、初步设计等各设计阶段的施工组织设计和相关报告。 （4）其他有关技术经济文件。如工程施工合同、招标文件的商务及技术条款等
    • 水利工程工程量分类及造价中的处理
      • （一）图纸工程量
      • （二）设计工程量
      • （三）施工超挖量、超填量及施工附加量
      • （四）施工损失量
      • （五）质量检查工程量
      • （六）清单工程量
    • 设计工程量计算规定和工程量清单计价规范
      • 水利工程设计工程量计算规定
      • 水利工程工程量清单计价规范
        • 1）一般规定
        • 2）工程量清单编制
          • （1）项目编码
            • 一、二位为水利工程顺序编码，“50”代表水利工程；三、四位为专业工程顺序编码，其中“01”水利建筑工 程，“02”水利安装工程；五、六位为分类工程顺序编码，“500110为建筑工程中的模板工程”；七～九位为分项工程顺序编码，十至十二位代表清单项目名称顺序流水号，自“001”起顺序编号。
          • （2）项目名称
            • 项目名称应按工程量清单计价规范附录的项目名称及项目主要特征并结合招标工程的实际确定；工程量清单中出现附录中未包括的项目时，编制人可作补充。
          • （3）项目主要特征
          • （4）计量单位
          • （5）工程量计算规则
          • （6）工作内容
        • 3）工程量清单格式
      • 设计工程量计算规定与工程量清单计价规范联系与区别
        • 1.两者的联系
          • 基本原则是一致的，都是按设计图纸尺寸计算
          • 设计工程量计算规定与工程量清单计价规范的项目分类基本一致。
        • 2.两者的区别
          • 1）两者的适用范围不同
          • 2）两者的表现形式不同
          • 3）两者的项目划分不同
    • 水利工程标准施工招标文件中的工程量清单
    • 工程量计算的方法
      • 工程量计算顺序
        • 1.独立建筑物，指能独立发挥作用或独立施工条件的建筑物
          • （1）按专业顺序计算。根据水利工程各专业配合的先后顺序，由水工到施工到机电金结的顺序计算。以挡水工程为例， 先算大坝、交通等永久建筑工程，再算施工导流、施工交通等施工临时工程，最后算机电、金属结构设备及安装工程。 （2）按工程量计算规则的顺序计算。 （3）按现行概预算定额的章节顺序计算。 （4）按施工顺序计算。 （4）按施工顺序计算。按施工顺序计算工程量，可以按先施工的先算，后施工的后算的方法进行
        • 2.单个分项工程计算顺序
          • （1）按图纸上定位桩号计算法。例如引水工程的混凝土衬砌、管线长度、镇墩等，均可按这样的顺序进行工程量计算。 （2）按图纸上工程部位编号顺序计算法。
      • 用统筹法计算工程量
        • （1）统筹程序，合理安排。 （2）利用基数，连续计算。就是以“线”（长度）或“面”（面积）为基数，算出与其有关的分类分项工程量。 （3）结合实际，灵活机动。
      • 图形算量软件在水利工程中的应用
  • 第二节 水利工程设计工程量计算规定
    • 永久工程建筑工程量
      • 土石方工程
        • 1.设计工程量计算的原则及方法
          • 1）土方开挖工程：一般土方开挖、渠道土方开挖、沟槽土方开挖、柱坑土方开挖、基础开挖等土方明挖工程
          • 2）石方开挖工程：一般石方开挖、一般坡面石方开挖、沟槽石方开挖、坡面沟槽石方开挖、坑石方开挖、保护层石方开 挖等石方明挖工程
        • 2.土石方开挖工程量的计算公式
          • 1）地槽、地坑工程量计算 地槽工程量计算公式为： V＝hL×（b＋kh） 式中：V为挖方体积； b为地槽或地坑底部宽度（包括加宽尺寸）； L为地槽或地坑底部长度； h为地槽或地坑深度； k为放坡坡度系数。
          • 2）大面积土石方开挖工程量的计算
            • （1）横截面计算法。适于地形起伏变化较大地区采用： ①划分横截面。划分原则为垂直等高线，或垂直主要建筑物边长。横截面之间的间距可不等，地形变化复杂的间距宜小 些，反之宜大些，但最大不超过100m。 ②画截面图形。按比例画制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。设计地面轮廓线与自然地面轮廓线之间即为填方 和挖方的截面。 ③计算横截面面积F。 ④计算土石方量：V＝（F1＋F2）×L／2 V为相邻两截面间的土石方量，m3；F1、F2为相邻两截面的填（挖）方截面面积m2；L为相邻两截面间的间距，m。 ⑤汇总。将上式计算成果汇总，得总土石方量。
            • （2）方格网计算法。适于地形较平坦地区采用，计算精度较横截面法高。计算步骤如下： ①划分方格网。根据已有地形图套出方格各点的设计标高和地面标高，求出各点的施工（挖或填）高度。 ②计算零点位置。建筑场地被零线划分为挖方区和填方区。 ③计算土石方量。按图形的体积计算公式计算每个方格内的挖方和填方量。 ④汇总。将挖方区（或填方区）所有方格计算土石方量汇总，即得该建筑场地挖方区（或填方区）的总土石方量。
        • 3.石方开挖工程中的超挖量及附加量
          • 1）超挖产生的原因
          • 2）施工附加量产生的原因
          • 3）允许的超挖量及施工附加量：根据规范规定，超挖量和施工附加量的最大允许误差应符合下列规定
            • （1）石方明挖工程： 平面高程一般应不大于0.2m。 边坡开挖高度8m时，一般应不大于0.2m。 边坡开挖高度8～15m时，一般应不大于0.3m。 边坡开挖高度16～30m时，一般应不大于0.5m。 （2）地下工程石方开挖：地下建筑物的平均径向超挖值，平洞应不大于20cm，斜缓井、斜井、竖井应不大于25cm。
      • 混凝土工程
        • 1.设计工程量计算的原则及方法
        • 2.定额计算量
        • 3.案例
      • 模板工程
        • 1.设计工程量计算的原则及方法
        • 2.定额计算量
      • 钻孔灌浆与锚固工程
        • 1.设计工程量计算的原则及方法
          • （1）基础固结灌浆与帷幕灌浆工程量，自起灌基面算起，钻孔长度自实际孔顶高程算起。 基础帷幕灌浆采用孔口封闭的，还应计算灌注孔口管工程量，根据不同孔口管长度以孔为单位计算。 地下工程的固结灌浆，其钻孔和灌浆工程量根据设计要求以长度计。 （2）回填灌浆工程量按设计的回填接触面积计算。 （3）接触灌浆和接缝灌浆的工程量，按设计所需面积计算。 （4）混凝土地下连续墙的成槽和混凝土浇筑工程量应分别计算，并应符合下列规定： ①成槽工程量按不同墙厚、孔深和地层以面积计算； ②混凝土浇筑工程量，按不同墙厚和地层以成墙面积计算。 （5）锚杆支护工程量，按锚杆类型、长度、直径和支护部位及相应岩石级别以根数计算；预应力锚索的工程量按不同预 应力等级、长度、型式及锚固对象以束计算。 （6）喷混凝土工程量应按喷射厚度、部位及有无钢筋以体积计，回弹量不应计入。喷浆工程量应根据喷射对象以面积 计。 （7）混凝土灌注桩钻孔和灌注混凝土工程量应分别计算，并应符合下列规定： 钻孔工程量按不同地层类别以钻孔长度计； 灌注混凝土工程量按不同桩径以桩长度计。 （8）振冲桩应按不同孔深以桩长计算。 （9）现行概算定额中钻孔和灌浆各子目已包括检查孔钻孔和检查孔压水试验。 （10）钻机钻灌浆孔需明确钻孔部位岩石级别。 （11）锚杆（索）设计工程量长度为嵌入岩石设计有效长度，按规定应留外露部分及加工损耗均已计入定额，工程量中不 再计算。 （12）混凝土灌注桩工程量计算应明确桩深。若为岩石地层，应明确岩石抗压强度。
        • 2.定额计算量
          • 现行水利概算定额，钻灌浆孔、排水孔、垂线孔等工程量均以设计钻孔长度“m”计量。帷幕灌浆、固结灌浆、土坝劈裂灌 浆、高压喷射灌浆等均按延米“m”计量。
        • 3.案例
      • 疏浚工程
        • 1.设计工程量计算的原则及方法
        • 2.定额计算量
      • 其他工程
        • 枢纽工程对外公路工程量
        • 场内永久公路中主要交通道路
        • 塑料薄膜、复合柔毡、土工合成材料工程量应区分不同材料和不同部位按设计铺设面积计算，不应计入材料搭接及各 种型式嵌固的用量
        • 输水线路中的各类管道，包括钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管、PCCP管、PCP管等（不包括电站、泵站场内的各类管 道），按设计铺设长度（m）计算
        • 管道防腐应分不同防腐材料按设计涂抹面积（m2）计算
        • 管件、阀门应按设计安装数量（个）计算，单体价值超过5万元的阀门计入机电设备及安装工程，并按相应规定计算
        • 永久房屋建筑工程
        • 永久供电线路工程量，按电压等级、回路数、主导线型号提出长度或具体工程量
        • 安全监测设施，照明线路，通信线路，厂坝（闸、泵站）区供水、供热、排水等公用设施，劳动安全与工业卫生设施，水文、泥沙监测设施，水情自动测报系统等工程
    • 施工临时工程工程量
      • 1）施工导流工程，包括围堰、明渠、隧洞、涵管、底孔等工程量，计算要求与永久水工建筑物相同，其中与永久水工建筑物结合部分（如土石坝的上游围堰等）计入永久工程量中，不结合部分（如导流洞或底孔封堵、闸门等）计入施工临时工程。 阶段系数按施工临时工程计取。 土石围堰按堰体方计算；钢板桩围堰按围堰的有效面积计算。 2）施工支洞工程量，应按永久水工建筑物工程量计算要求进行计算，阶段系数按施工临时工程计取。 施工临时道路的工程量，可根据相应设计阶段施工总平面布置图或设计提出的运输线路分等级计算公路长度或具体工程量。 3）大型施工设施及施工机械布置所需土建工程量，按永久建筑物的要求计算工程量，阶段系数按施工临时工程计取。 4）施工供电线路工程量，按电压等级、回路数、主导线型号提出长度或具体工程量。 项目建议书和可行性研究阶段，可根据拟订的施工供电方案或规模，估算工程量。初步设计阶段应根据确定的施工供电系统规模与布置，计算工程量。 5）临时生产用房工程量，可参考类似工程及《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017），不同设计阶段结合工程情况以建筑面积或分项工程工程量计算；临时生活福利房屋建筑工程量，按现行规定计算。 6）对其他临时工程的工程量，如掘进机泥水处理系统土建设施、施工供水、大型机械安装拆卸、防汛、施工排水等，根据各阶段设计报告编制规程的要求，提出相应工程量。
    • 机电设备和金属结构设备工程量
    • 工程量计算阶段系数
  • 第三节 水利工程工程量清单项目及工程量计算规则
    • 水利建筑工程工程量清单项目及计算规则
      • 土方开挖工程
      • 石方开挖工程
      • 土石方填筑工程
      • 疏浚和吹填工程
      • 砌筑工程
      • 喷锚支护工程
      • 钻孔和灌浆工程
      • 基础防渗和地基加固工程
      • 混凝土工程
      • 模板工程
      • 钢筋、钢构件加工及安装工程
      • 预制混凝土工程
      • 原料开采及加工工程
      • 其他建筑工程
    • 水利安装工程工程量清单项目及计算规则
      • 机电设备安装工程：500201
      • 金属结构设备安装工程：500202
      • 安全监测设备采购及安装工程