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1.0水利工程勘测与设计
一级建造师水利专业1.0水利工程勘测与设计的思维导图，主要内容包括：1.1勘测，1.2设计，总结了各个关键环节和知识点，适合用于相关课程的学习和考试复习。
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1.0水利工程勘测与设计
1.1勘测
测量仪器的使用
常用测量仪器极其作用
水准仪
分类
按结构
微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪(又称电子水准仪)
按精度不同
普通水准仪:DS3、DS10，三、四等水准及普通水准测量
常用DS3型，每公里往返测量高差中数的偶然中误差为±3mm
精密水准仪DS05、DS1，一、二等精密水准测量
测量等级划分为特一二三四
作用
水准测量，借助水平视线，测出两点之间的高差
使用
安置仪器和粗略整平（简称粗平）、调焦和照准、精确整平（简称精平）和读数。
经纬仪
分类
精度分
DJ05、DJ1、DJ2、DJ6、DJ10等，数字表示刻度
度盘刻度和读数方式分
游标、光学和电子经纬仪
作用
水平角和竖直角测量
低精度的视距测量
高程放样
使用
对中、整平、照准和读数
对中
垂球和光学对中器对中
整平
使水准管平行于任意两个脚螺旋连线，转动这两个脚螺旋使气泡居中；然后将 仪器照准部旋转 90°，旋转第三个脚螺旋，使气泡居中。
电磁波测距仪
分类
(1)微波测距仪:无线电波作为载波;
(2)光电测距仪:激光测距仪、红外测距仪
精度划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等
划分
短程
≤3m
中程
15m≥L＞3m
远程
＞15m
补充
作用
测量两点间距离
一般用于小地区控制测量、地形测量、地籍测量和工程测量等
全站仪
作用
测量水平角、天顶距（竖直角）和斜距
集自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能于一体的自动化、数字化及智能化的三维坐标测量与定位系统
使用
(1)选择数据采集文件；
(2)选择坐标 数据文件；
(3)在测站点上架设全站仪 ；（量取仪器高与棱镜高）
(4)设置测站点与定向点；
(5)调用内存中放样坐标或手工输入放样坐标开始放样。
卫星定位系统
分类
GPS、BDS（北斗卫星）等
作用
以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，在大地测量、建筑物变形测量、水下地形测量等方面得到广泛的应用。
水准尺
水准尺：尺面每隔 1cm 涂有黑白或红白相间的分格，每分米有数字注记。三、四等水准测量采用的尺长为 3m
黑面叫主尺，红面尺叫辅助尺。为使其能更精确的处于竖直位置，水准尺侧面装一个圆水准器。
施工测量的要求
基础知识
高程
1985高程
数字比例尺
大
1：500、1000、2000、5000、10000
中
1：25000、50000、100000
小
1：250000、500000、1000000
图示比例尺
施工放样的基本工作
放样数据准备
计算放样数据绘制放样草图
放样前应根据设计图纸和有关数据及使用的控制点成果计算放样数据，绘制放样草图，所有数据、草图均应经两人独立计算与校核。
编制放样数据手册
供放样人员使用
记录到放样手薄
平面位置放样法
直角交会法
极坐标法
角度交会法
距离交会法
高程放样方法
水准测量法
注意事项
适用误差不大于±10mm的部位
经纬仪代替水准仪情况
①放样点离高程控制点不得大于 50m
②必须用正倒镜置平法读数，并取正倒镜读数的平均值进行计算。
光电测距三角高程法
解析三角高程法
视距法
仪器、工具的检验
水准仪
i角
经纬仪
三轴误差、指标差、光学对中误差
光电测距仪
照准误差、偏调误差及加常数、乘常数
1次/年
补充记忆
开挖工程测量
测量的内容
16年案例
开挖区原始地形图和原始断面图
开挖轮廓点放样
开挖竣工地形、断面测量
工程量测算
细部放样
方法
极坐标法
测站点必须靠近放样点
测角前方交会法
三个交会方向，半测回标定即可
后方交会法
距离丈量方法
钢尺或经比长的皮尺测量
视距法
视距长度不超50m
预裂爆破放样，不宜采用视距法
视差法
端点法线长度不应大于70m
断面测量和工程量计算
断面图和地形图比例尺
主要建筑物开挖竣工地形图或断面图
1：200
收方图
1：500或1：200
大范围土石方覆盖层开挖收方图
1：1000
断面间距根据用途、工程部位和地形复杂程度在5~20m范围内选择
特殊按设计要求执行
断面点间距一般为图上1~3cm施测一点；断面宽度超出开挖边线3~10m
开挖工程量的计算中面积的计算方法可采用解析法或图解法（求积仪）
两次独立测量统一区域的开挖工程量差值小于5%（岩）或7%（土）时，可取中数做最后值
立模与填筑放样
内容
①测设各种建筑物的立模或填筑轮廓点
②对已架立的模板、预制(埋)件进行形体和位置的检查
③测算填筑工程量等。
建筑物的细部放样
混凝土建筑物立模细部轮廓点的放样位置，以距设计线 0.2～0.5m 为宜。土石坝填筑点，可按设计位置测设。
立模、填筑轮廓点放样方法选择
混凝土建筑物的高程放样精度的要求
特殊部位的模板架设后，应利用测放的轮廓点进行检查
连续垂直上升的建筑物，除了有结构物的部位（如牛腿、廊道、门洞等)外
高程放样的精度要求较低，主要应防止粗差的发生
对于溢流面、斜坡面以及形体特殊的部位
一般应与平面位置放样的精度相一致
混凝土抹面层，有金属结构及机电设备埋件的部位
高于平面位置的放样精度，应采用水准测量方法并注意检核
建筑立模放样点的检查
建筑物基础块(第一层)轮廓点的放样，必须全部采用相互独立的方法进行检核。放样和检核点位之差不应大于√2m (m 为轮廓点的测量放样中误差)
填筑工程量测算
1.混凝土浇筑块体收方，基础部位应根据基础开挖竣工图计算，基础以上部位，可直接根据水工设计图纸的几何尺寸及实测部位的平均高程进行计算。
2.两次独立测量同一工程，其测算体积之较差，在小于该体积的 3%时，可取中数作为最后值。
补充记忆
施工期间的外部变形监测
内容
①施工区的滑坡观测;
②)高边坡开挖稳定性监测;
③围堰的水平位移和沉陷观测;
④临时性的基础沉陷(回弹)和裂缝监测等
问答（两观两监）
选点与埋设
基点选择和埋设
独立、四等；外稳岩、归墩、垂一组3个
变形观测的基点，可建立独立的、相对的控制点，其精度应不低于四等网的标准。
(1)基点必须建立在变形区以外稳固的基岩上。
(2)工作基点一般应建造具有强制归心的混凝土观测墩。
(3)垂直位移的基点，至少要布设一组，每组不少于三个固定点。
测点选择和埋设
(1)测点应与变形体牢固结合，并选在变形幅度、变形速率大的部位，且能控制变形体的范围。
(2)滑坡测点宜设在滑动量大、滑动速度快的轴线方向和滑坡前沿区等部位。
(3)高边坡稳定监测点，宜呈断面形式布置在不同的高程面上，其标志应明显可见，尽量做到无人立标。
(4)采用视准线监测的围堰变形点，其偏离视准线不应大于20mm
垂直位移测点与水平位移测点宜合用
围堰变形观测点密度，根据变形特征确定
险要地段，20~30m一个测点
一般地段，50~80m一个测点
(5)山体或建筑物裂缝观测点，应埋设在裂缝的两侧。标志的形式应专门设计。
概要
观测方法的选择
滑坡、高边坡
交会法
水平位移
视准线法
垂直位移
水准观测法，也可采用满足精度要求的光电测距三角高程法
地基回弹
水准仪和悬挂钢尺相配合的观测方法
竣工测量
内容和方法
竣工测量主要项目：主要水工建筑物基础开挖建基面的1:200~500地形图(高程平面图)或纵、横断面图
开挖竣工测量
主体工程开挖到建基面时，应及时实测建基面地形图，亦可测绘高程平面图，比例尺一般为 1:200
填筑竣工测量
土、石坝在心墙、斜墙、坝壳填筑过程中，每上料两层，须进行一次边线测量并绘成图表为竣工时备用。
过流部位的形体测量
测量误差
原因
人、仪器、外界环境
分类与处理原则
分类
系统误差
按规律变化
偶然误差
没有任何规律
粗差
观测者粗心或者受到干扰造成的错误
处理原则
粗差是大于限差的误差，是由于观测者的粗心大意或受到干扰所造成的错误。错误应该可以避免，包含有错误的观测值应该舍弃 并重新进行观测
水利水电工程地质与水文地质条件分析
地质构造及地震
构造
倾斜、褶皱和断裂构造
断裂构造分为
节理、霹理、断层
褶皱构造
向斜和背斜
边坡变形破坏的类型和特征
常见类型
松弛张烈
蠕变
崩塌
滑坡
过渡类型
塌滑、错落、倾倒
泥石流也是一种边坡破坏的类型，滑坡是分布最广、危害最大的一种。
土质基坑工程地质问题分析
问题
边坡稳定和基坑降排水
防止边坡失稳措施
设置合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、降低地下水位等
基坑排水目的
(1)增加边坡的稳定性;
(2)对于细砂和粉砂土层的边坡，防止流砂和管涌的发生;
(3)对下卧承压含水层的黏性土基坑，防止基坑底部隆起;
(4)保持基坑土体干燥，方便施工。
问答
基坑开挖的降排水途径
教材补充
明排法
基坑地下水位超出基础底板或洞底标高不大于2m
人工降水
轻型井点
6m
降水深度单级井点小于6m
>6m
场地条件有限
喷射点井、接力点井
场地条件允许
多级井点
机具简单，造价低，提高边坡稳定
管井井点降水
第四系含水层厚度大于5m
含水层土渗透系数K宜大于1m/d
1.2设计
水利水电工程等别划分及工程特征水位
水利水电工程等别划分
依据其工程规模、效益及在经济社会中的重要性
划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ等
千万到亿为中型（包小不包大），一辆宝物530，120万（发电装机容量）
概要
1：水库总库容指水库最高水位以下的静库容；治涝面积指设计治涝面积；灌溉面积指设计灌溉面积；年引水量指供水工程渠首设计年均引（取）水量。
2：保护区当量经济规模指标仅限于城市保护区；防洪、供水中的多项指标满足 1项即可。
3：按供水对象的重要性确定工程等别时，该工程应为供水对象的主要水源。
（对于综合利用的水利水电工程，等别应按其中的最高等别确定
对拦河水闸、灌排泵站作为水利水电工程中的一个组成部分或单个建筑物时不再单独确定工程等别，作为独立项目立项建设时，其工程等别按照承担的工程任务、规模确定。
水工建筑物级别划分
永久性水工建筑物级别
Ⅰ
工程等别
1
3
次要建筑物级别
Ⅱ
2
3
Ⅲ
3
4
特殊情况
主要级别提高一级，洪水标准可不提高
水库工程中最大高度超过 200m 的大坝建筑物，其级别应为 1 级，其设计标准应专门研究论证，并报上级主管部门审查批准。
Ⅳ
4
5
Ⅴ
5
主要建筑物
5
堤防工程级别
12345
05321
分洪道（渠）、分洪与退洪控制闸永久性水工建筑物级别，应不低于所在堤防永久性建筑物级别。
临时性水工建筑物级别
保失年模
1、2对应4级
3、4对应5级
记忆
注：对于同时分属于不同级别的临时性水工建筑物，其级别应按照其中最高级别确定。对于 3 级临时水工建筑物，符合该级别规定指标不得少于两项。
水利水电工程洪水标准
一般规定
山区、丘陵区
永久性水工建筑物挡水高度低于15m，上下游水头差低于10m
平原、滨海区
永久性水工建筑物挡水高度高于15m，上下游水头差大于10m
水库及水电站工程永久性水工建筑物
当水库大坝施工高程超过临时性挡水建筑物顶部高程时，坝体施工期临时度汛的洪水标准，应根据坝型及坝前拦洪库容， 按表确定。根据失事后对下游的影响，其洪水标准可适当提高或降低
一次性围堰二阶段
水库工程导流泄水建筑物封堵期间进口临时挡水设施的洪水标准应与相应时段的大坝施工期洪水标准一致。
水库工程导流泄水建筑物封堵后如永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，坝体洪水标准应分析坝体施工和运行要求后按表确定。一次围堰三阶段
拦河闸工程永久性水工建筑物
临时性水工建筑物
临时性水工建筑物洪水标准，应根据建筑物的结构类型和级别，在下列表的幅度内，合理选用。
水利水电工程抗震设防标准
甲（抗震设防类别）
1（壅水和重要泄水，永久建筑物级别）
乙
1（非壅水）2（壅水）
Ⅵ（场地地震个基本烈度）
丙
2（非壅水）3
丁
4、5
Ⅶ级
水库特征水位及特征库容
水库特征水位
校核洪水位
非常运用，临时达到的最高洪水位，安全校核的主要依据
设计洪水位
正常运营设计情况下允许临时达到的最高洪水位，稳定计算依据
防洪高水位
水库承担下游防洪任务时确定的一水位
防洪限制水位（汛前限制水位）
正常蓄水位
死水位
水库特征库容
总库容
静库容
防洪库容
调洪库容
兴利库容
重叠库容
死库容
（结合库容变化为重叠库容）
水利水电工程合理使用年限及耐久性
选择
合理使用年限
水利水电工程合理使用年限
综合利用水利水电工程，合理使用年限按最高
永久性水工建筑物的合理使用年限
Ⅲ等：50年
注 1：水库壅水建筑物不包括定向爆破坝、橡胶坝
注 2：1 级、2 级永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为50 年 ，其他级别的永久性水工建筑物中闸门的合理使用年限应为 30 年。
耐久性设计要求
安全性、适用性
水下建筑物所处的侵蚀环境条件
水工建筑物所处的侵蚀环境条件一~五类别
一
室内正常环境
二
室内潮湿环境；露天环境；长期处于水下或地下的环境
三
淡水水位变化区；有轻度化学侵蚀性地下水的地下环境；海水水下区
四
海上大气区；轻度盐雾作用区；海水水位变化区；中度化学侵蚀性环境
五
使用除冰盐的环境；海水浪溅区；重度盐雾作用区；严重化学侵蚀性环境
砼保护层厚度
不应小于钢筋公称直径，也不应小于粗骨料最大粒径的1.25倍
合理使用年限50年，2030年降低、100年增加，150年专门研究
砼抗冻等级
合理使用年限为 50 年的水工建筑物结构和构件的混凝土抗冻等级应根据气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条件、水分饱和程度、结构构件重要性和检修条件等选定。
当合理使用年限大于或小于 50 年时，应根据水工结构的环境条件、混凝土强度等级、混凝土保护层厚度等因素综合确定混凝土抗冻等级。
有关材料要求
混凝土坝体、碾压混凝土坝
中热硅酸盐或热量较低硅酸盐水泥
碾压混凝土水胶比不应大于0.7，不宜大于0.65
基础混凝土强度等级不应低于 C15，过流表面混凝土强度等级不应低于 C30。 碾压混凝土坝表层混凝土强度等级不应低于 C18015，上游面防渗层混凝土强度等级不应低于 C18020 且宜优先采用二级配碾压混凝土。 对可能发生碱骨料反应的混凝土，宜采用掺加活性掺合料作为抑制措施。掺合料的种类、掺量应通过抑制试验确定，宜采用大掺量矿物掺合料。
C180养护180天砼强度
二级配砂率28~32%
混凝土强度等级
补充
水工建筑物结构受力状况及主要设计方法
选择
水工建筑物分类
使用期限
永久
主要建筑物
（1）主要建筑物：失事后造成下游灾害或严重影响工程效益的水工建筑物。如：坝、泄水建筑物、输水建筑物及电站厂房等。
次要建筑物
失事后不影响主要建筑物和设备运行的挡土墙、导流墙、工作桥及护岸等。
临时
围堰、导流隧洞、导流明渠等
功能分
挡水
坝和水闸、海塘等
泄水
溢流坝、泄水孔、岸边溢流孔、水闸等等
输水建筑物
引水隧洞、引水涵管、渡槽等等
取（进）水建筑物
引水隧洞的进水口段、灌溉渠首、扬水站等
渠系建筑物
节制闸、分水闸、渡槽、沉沙池、跌水、陡坡等
河道整治建筑物
丁坝、顺坝、护底和护岸等
专门建筑物
水电站、升船机等
水工建筑结构荷载
水工建筑物的基本设计方法
理论分析
试验研究
原型观测
工程类比
原理公式
水工建筑物应力分析
1.重力坝应力分析的方法可归纳为理论计算和模型试验两大类
2.拱坝应力分析的方法有理论分析法、结构模型试验和原型观测等三类。
水工建筑物结构设计的基本方法
单一安全系数法
大于1.0的系数
分项系数极限状态设计法
极限状态分为
承载能力极限
正常使用极限
比单一分项系数法更接近实际
典型水工建筑物结构受力分析
重力坝
主要依靠自重维持稳定而得名
水闸
水闸是一种能调节水位、控制流量的低水头水工建筑物，具有挡水和泄（引）水的双重功能。
水下挡土墙
水工挡土墙是水利水电工程中的承受土压力、防止土体坍塌的挡土建筑物。
水工建筑物抗滑稳定分析
1.重力坝失稳一般发生在坝底与基岩的接触面。
2.重力坝抗滑稳定计算受力简图如图。抗滑力与滑动力的比值反映了坝体稳定程度，称为抗滑稳定安全系数。
水工建筑物渗流分析
确定渗透压力
；确定 渗透坡降（或流速）；确定渗流量
对土石坝，浸润线
水工建筑物沉降计算
分层总和法计算
水工建筑物抗震设计
水库的修建往往可以诱发地震。
基本烈度：指建筑物所在地区在今后一定时期内可能遭遇的最大地震烈度。
设计烈度：抗震设计中实际采用的烈度。对于重要建筑物的设计烈度可在基本烈度的基础上提高 1 度
水利水电工程建筑材料的应用
类型
物理化学性质
无机
无机非金属
无机胶凝材料
气硬性胶凝材料
石灰、石膏、水玻璃
水硬性胶凝材料
水泥
天然石材
条件不同
岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩
颗粒大小
土料、砂、石
开采加工程度
毛石、块石、粗料石、建筑板材等
烧土与熔融制品
金属材料
黑色金属
有色金属
有机
沥青、植物、合成高分子材料
复合材料
由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
材料来源
天然
常用的土料、砂石料、石棉、木材等及其简单采制加工的成品（如建筑石材等）
人工
石灰、水泥、沥青、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物
建筑功能划分
结构材料
混凝土、型钢、木材
防水材料
防水砂浆、防水混凝土、镀锌薄钢板、紫铜 止水片、膨胀水泥防水混凝土、遇水膨胀橡胶嵌缝条
胶凝材料
石膏、石灰、水玻璃、水泥、混凝土
装饰材料
天然石材、建筑陶瓷制品、装饰玻璃制品、装饰砂浆、装饰水泥、塑料制品
防护材料
钢材覆面、码头护木
隔热保温材料
石棉纸、石棉板、矿渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纤维板
应用条件
筑坝用土石料
土坝（体）壳用土石料
常用于均质土坝的土料是砂质黏土和壤土 ，其渗透系数不应大于 1×10-⁴ cm/s；
心墙坝和斜墙坝多用粒径级配较好的中砂、粗砂、砾石、卵石及其他透水性较高、抗剪强度参数较大的混合料。
防渗体用土石料
黏土、砂壤土、壤土、黏质土
排水设施和砌石护坡用石料
可采用块石，也可采用碎石、卵石，不宜使用风化岩石。
土工合成材料
包括：土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特殊材料
防渗工程
一般情况下宜采用土工膜或复合土工膜
较高拉力
加筋复合土工膜
地形复杂，土工膜焊接无法保证时，要求隔渗层受损后自愈
膨润土防渗垫
反滤、排水工程
反滤功能：无纺土工织物，或兼顾其他需要采用有纺土工织物， 排水功能：无纺土工织物 排水能力较大：复合排水材料和结构(排水沟、排水管、软式排水管、缠绕式排水管或塑料排水带等
防护工程
防冲、浪、震、固砂、泥石流等
可选用相应的土工合成材料需要利用工程措施实现
加筋土工程
土工合成材料可用做加筋材改善土体强度，提高土工结构物稳定性和地基承载力
用作加筋土的土工合成材料按不同结构需要划分为：土工格栅、土工织物、土工带和土工格室等
建筑石材
较好的耐水性、抗冻性、耐久性
岩浆岩（火成岩）
沉积岩（水成岩）
石灰岩、砂岩
谁会傻去买
变质岩(变质硬大麻)
片麻岩、大理岩、石英岩
水泥
品种及主要性能
矿物成分
硅酸盐系列、铝酸盐系列、硫铝酸盐系列、铁铝酸盐系列、氟铝酸盐 系列等
用途特性
通用
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥、 矿渣水泥、复合水泥
专用
中低热水泥、大坝水泥、道路水泥
特性水泥
快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥
适用范围
水泥检验的要求
水泥应有生产厂家的出厂质量证明书（包括厂名、品种、强度等级、出厂日期、抗压强度、安定性等代表该产品质量的内容）以及 28d 强度证明书。 （厂安抗日极品）
2证明
有下列情况之一者，应复试并按复试结果使用
①用于承重结构工程的水泥，无出厂证明者；②存储超过 3 个月（快硬水泥超过 1 个月）；③对水泥的厂名、品种、强度等级、出厂日期、抗压强度、安定性不明或对质量有怀疑者；④进口水泥。
水泥砂浆
和易性
流动性
常用沉入度表示。沉入度大的砂浆，流动性好。
保水性
保水性可用泌水率表示。但工程上采用较多的是分层度 （15 年单）这一指标，砂浆的分层度以 1～2cm 为宜。
水泥混凝土
和易性
水泥混凝土拌合物的和易性包括流动性、黏聚性、保水性三个方面。
影响和易性的因素有水泥浆的用量、水泥浆的稠度、砂率 、水泥的品种、水泥细度、外加剂的掺入、时间和温度等。
坍落度的大小反映了混凝土拌合物的流动性
强度
（1）混凝土的抗压强度把混凝土拌合物做成边长为 15cm 的标准立方体试件，在标准养护条件（温度 20℃±2℃，相对湿度 95％以上）下，养护到 28d 龄期（从搅拌加水开始计时），按照标准的测定方法测定的混凝土立方体试件抗压强度（以 MPa 计）。
影响混凝土强度的因素有：施工方法及施工质量、水泥强度及水胶比、骨料种类及级配、养护条件及龄期等。
混凝土的抗拉强度，一般约为相应抗压强度的 10％左右。抗拉强度的测定方法有劈裂抗拉试验法及轴心抗拉试验法两种。
耐久性
包括抗渗性、抗冻性、抗冲磨性、抗侵蚀性、抗碳化性等。
抗渗性
是指混凝土抵抗压力水渗透作用的能力。
抗渗等级分为：W2、W4、W6、W8、W10、W12 等，即表示混凝土能抵抗 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水压力而不渗水。
影响混凝土抗渗性的因素有水胶比、骨料最大粒径、养护方法、水泥品种、外加剂、 掺合料和龄期。
抗冻性
是指混凝土在饱和状态下，经多次冻融循环作用而不严重降低强度（抗压强度下降不超 过 25%，质量损失不超过 5%）的性能。
抗冻等级分为：F50、F100、F150、F200、F250 及 F300 等
F100 表示混凝土抗冻性的指标，100 表示混凝土在饱和状态下，经 100 次冻融循环作用而不严重降低强度的性能。
决定混凝土抗冻性的重要因素有混凝土的密实度、孔隙构造和数量、孔隙的充水程度
水工建筑物不同部位混凝土的要求
Ⅰ区
上、下游最高水位以上坝体表层
抗冻
Ⅱ区
上、下游最高水位与最低水位之间的表层
抗冻、强度、抗渗、抗侵蚀
Ⅲ区
上、下游最低水位以下坝体表层
强度、抗渗；对低热、抗侵蚀性也有一定要求
Ⅳ区
靠近坝基部位
对强度、低热要求较高
Ⅴ区
坝体内部
低强度、低热
Ⅵ区
有水流通过部位（溢流坝、泄水孔、等部位）
抗冲磨、抗侵蚀、抗冻要求高
混凝土的配合比
常用表示方法
单位用量表示法、相对用量表示法
水胶比
水/胶凝材料（水泥）
砂率
砂/（砂+石子）
浆骨比
水泥浆/骨料（单位体积混凝土用水量）。
配比设计
集料
细集料
粒径在 0.16～5mm 之间的集料
粗砂
细度模数 F·M=3.7～3.1
中砂
3.0～2.3
细砂
2.2～1.6
特细砂
1.5～0.7
粗集料
粒径大于 5mm 的集料
特大石（150～80mm 或 120～80mm）大石（80～40mm） 中石（40～20mm） 小石（20～5mm）
粗骨料的最大粒径
不应超过钢筋净间距的 2/3、构件断面最小边长的 1/4、素混凝土板厚的 1/2
宜将粗集料按粒径分成下列几种粒径组合
当最大粒径为 40mm 时，分成 D20、D40 两级
当最大粒径为 80mm 时，分成 D20、D40、D80 三级
当最大粒径为 150（120）mm 时，分成 D20、D40、D80、 D150（D120）四级。
外加剂
改善混凝土和易性
减水剂、引气剂和泵送剂
调节混凝土凝结时间、硬化性能
缓凝剂、早强剂和速凝剂
改善混凝土耐久性
引气剂、防水剂、阻锈剂和养护剂
改善混凝土其他性能
膨胀剂、防冻剂、防水剂、泵送剂
粉煤灰（4章碾压混凝土）
按煤种分类
F类
无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰
C类
是由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于 10%。
拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级：I 级、Ⅱ级、Ⅲ级。
质量控制
（1）原材料的质量检测和控制；（水泥、混合料、砂、石、外加剂）
（2）拌合混凝土质量的监测和控制
重点是出机后未凝固的混凝土质量，同时也制成一定数量的强度检测试件。水泥、砂、石和混合材料应按重量计，水和外加剂可按重量折算成体积计算。
原材料称重允许偏差：集料±2，其他±1
（3）浇筑过程中的混凝土检测和控制
仓面应进行混凝土坍落度检测,每班至少 2 次,根据结果调整出机口坍落度。 检查已浇筑混凝土是否初凝。检测混凝土温度,尤其是温控严格要求的部位。
(4)硬化混凝土的检测
①物理方法(超声波、射线、红外线)检测裂缝、孔隙和弹模系数等。 ②钻孔压水,并对芯样进行抗压、抗拉、抗渗等各种试验。③钻孔取样,对芯样加工后进行试验。 ④由埋设在水工建筑物内的仪器(温度计、测缝计、渗压计、应力应变计、钢筋计等)观测建筑物各种性 状的变化。
(5)混凝土施工质量评定
混凝土施工质量主要反映在抗压、抗拉、抗冻、抗渗等指标以及外观质量上。 由于各项指标之间均有一定的联系,抗压指标在工地比较容易测定,所以评定混凝土施工质量一般统一以抗压强度为主要指标。混凝土施工质量评定的标准主要有两个：一是设计强度是否有足够的保证率；二是强度的均匀性是否良好。
建筑钢材
钢筋的强度和变形指标
指标
强度
屈服强度（有物理屈服点）、极限强度（无物理屈服点）
钢绞线无物理屈服点
塑形
伸长率（拉断前的变形能力） 冷弯性能（常温下承受弯曲变形能力）
性能
力学
抗拉性能（抗拉屈服强度、抗拉极限强度、伸长率）硬度、冲击性能
屈强比不大于0.8
工艺
焊接性能 冷弯性能
钢筋检验
证明材料
进入施工现场的钢材，应具有出厂质量证明书或试验报告单，每捆（盘）钢筋均应挂上标牌，标牌上应注有生产厂家、生产日期、牌号、产品批号、规格、尺寸等标记。
取样
以 60t 同一炉（批）号、同一规格尺寸的钢筋为一批。随机选取 2 根经外部质量检查和直径测量检查的钢筋，各截取一个抗拉试件和一个冷弯试件进行检验，钢筋端部要先截去 500mm 再取试样。 对钢号不明的钢筋，检验时抽取的试件不得少于 6 组
检验项目
屈服点、抗拉强度和伸长率，如有一个指标不符合规定，即认为拉力检验项目不合格。
冷弯试件弯曲后，不得有裂纹、剥落或断裂。
绿色建材
绿色建材是指可循环可利用建材、高强度高耐久性建材、绿色部品部件、绿色装饰装修材料、节水节能建材等。
水工纤维混凝土
纤维混凝土是指掺加钢纤维或合成纤维作为增强材料的混凝土
钢纤维
平直形和异形。
异形或表面粗糙的钢纤维具有更好的粘结性能。但会降低混凝土拌合物的流动性。
钢纤维的长度宜为 12~60mm、直径宜为 0.2~0.9mm、长径比宜为 30~80。
合成纤维
聚甲醛、聚乙烯醇、聚丙烯纤维等
1.水工纤维混凝土拌合
水工纤维混凝土宜采用强制式拌合机，一次拌合量不宜大于拌合设备额定搅拌量的 80%。水工纤维混凝土的拌合宜先干拌后湿拌，必要时可分散布料。水工纤维混凝土宜适当延长拌合时间。高碱含量外加剂对合成纤维质量存在影响，因此，宜采用无碱速凝剂产品
水工纤维混凝土原材料计量允许偏差（按质量计，%）
粗细骨料±2、其他±1
同水泥混凝土
2.水工纤维混凝土浇筑与养护
水工纤维混凝土的浇筑方式应保证纤维的分布均匀性和结构的连续性；在规定连续浇筑区域内，浇筑施工不得中断，浇筑过程中不得加水。
采用泵送工艺时，宜选用功率较大的设备；采用喷射工艺时，应采用湿喷法
对外观质量有要求的部位，宜对外露纤维进行处理
对于重要部位或利用后期强度的水工纤维混凝土以及其他有特殊要求的部位宜延长养护时间
3.水工纤维混凝土质量检验
原材料质量检验
钢纤维
同一工程的同品种、同规格钢纤维，应按每 20t 为一个检验批，不足 20t 按一个检验批计。不同批次或非连续供应的不足一个检验批量的钢纤维应作为一个检验批。
维抽检项目应包括：纤维外观、尺寸、抗拉强度、弯折性能和杂质含量
合成纤维
同一工程的同品种、同规格合成纤维，应按每 10t 为一个检验批，不足 10t 按一个检验批计。不同批次或非连续供应的不足一个检验批量的合成纤维应作为一个检验批。
抽检项目应包括：纤维外观、尺寸、断裂强度、初始模量、断裂伸长率和耐碱性能
拌合物及浇筑质量检验
水工纤维混凝土拌合生产过程中，应对各种原材料的配料称量、混凝土拌合时间进行检查、记录，每班次或每 8h 应不少于 2 次。
水工纤维混凝土拌合物的离析和泌水检验应在浇筑地点取样，每班次应不少于 2 次
水工纤维混凝土应进行纤维含量检验，应在浇筑地点取样，每班次或每 8h 检验 1 次
纤维混凝土质量检验
水工纤维混凝土质量检验以设计龄期抗压强度为主；
常态纤维混凝土以 150mm 立方体试件在标准养护条件下的抗压强度为准，
喷射纤维混凝土以从完成标养的大板试件切割加工而成的 100mm 立方体为准
水工纤维混凝土试件取样以机口取样为主，每组混凝土试件应在同一储料斗或运输车厢内取样制作。可在浇筑地点取一定数量的试件进行比较。取样数量应符合下列规定
①对于结构混凝土 每 100m³ 应取样 1 组混凝土进行 28d 龄期抗压强度检验，每 200m³ 应取样 1 组混凝土进行设计龄期抗压强度检验
②对于大体积混凝土，每 500m³ 应取样 1 组混凝土进行 28d 龄期抗压强度检验， 每 1000m³ 应取样 1 组混凝土进行设计龄期抗压强度检验。
③对于喷射混凝土，每 50~100m³或小于 50m³ 的独立工程，不得少于 1 组进行设计龄期抗压强度检验。
④每一浇筑块混凝土方量不足以上规定量时，也应取样成型 1 组混凝土试件用于抗压强度检验。
水利荷载
选择
永久荷载
建筑物结构自重、永久设备自重、地应力、围岩压力、土压力、预应力锚固荷载、淤沙压力(有排沙设施时可列为偶然荷载）
可变荷载
红色为水工建筑物上承受主要水力荷载
静水压力
1.持久设计状况，上游采用水库的 正常蓄水位（或防洪高水位）， 下游采用可能出现的不利水位；
2.偶然设计状况，上游采用水库的校核洪水位 ，下游采用水库在该水位泄洪时的水位；
3.短暂设计状况，采用设计预定该建筑物在 检修 期的上、下游水位；
4.水工建筑物抗震计算时的水库计算水位，可采用正常蓄水位
5.对于多年调节水库，经论证后可采用低于正常蓄水位的上游水位。
扬压力、动水压力、水锤压力、浪压力、外水压力、雪荷载、风荷载、冰压力、冻胀力、温度作用、土壤孔隙水压力、灌浆压力等
扬压力代表值
计算截面上的扬压力代表值，应根据该截面上的扬压力分布图形计算确定。其中，矩形部分的合力为浮托力代表值（Pf），其余部分的合力为渗透压力代表值（Ps）。
偶然荷载
地震、校核洪水位时的静水压力
渗流分析
土石坝的渗流分析
渗流分析内容
确定浸润线位置
确定渗流的主要参数
渗流流速与坡降
确定渗流量
概要
方法
水力学法
流网法
闸基的渗流分析
流网法
直线比例法
改进阻力系数法
渗透系数
k=QL/AH
Q 一通过实测的流量(m3/s) A 一渗流的土样横断面面积(m2); L—通过渗流土样的高度（m）; H—实测的水头损失（m） ；
渗透变形
渗透破坏
管涌
在渗流作用下，非黏性土土体内的细小颗粒沿着粗大颗粒间的孔隙通道移动或被渗流带出，致使土层中形成孔道而产生集中涌水的现象称为管涌
2.管涌一般发生在无黏性砂土、砂砾土的下游坡面和地基渗流的逸出处。对于黏土土料，由于颗粒之间存在黏聚力，渗流不容易把土壤颗粒带走，因此较少发生管涌。
流土
1.在渗流作用下，非黏性土土体内的颗粒群同时发生移动的现象；或者黏性土土体发生隆起、断裂和浮动等现象，都称为流土。
2.流土现象主要发生在黏性土及较均匀的非黏性土体的渗流出口处。
单一结构的土体地基中
主要破坏类型
接触冲刷
当渗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面流动时，在接触面处的土壤颗粒被冲动而产生的冲刷现象称为接触冲刷。
接触流失
在层次分明、渗透系数相差悬殊的两层土中，当渗流垂直于层面时，将渗透系数小的一层中的细颗粒带到渗透系数大的一层中的现象称为接触流失。
多层结构的土体地基中
防止渗透变形的工程措施
改善岩土体的结构特性，提高其抵抗渗透变形的能力，
通常只用在岩体中。
水泥灌浆、化学灌浆、混凝土防渗墙、局部置换等方法提高岩体内软弱破碎层物质的抗渗性
截断岩（土）体中的渗透水流或减小岩（土）体中渗透水流渗透比降，使其小于允许比降。
最可靠方法：兴建防渗墙
(1) 设置水平与垂直防渗体，增加渗径的长度，降低渗透坡降或截阻渗流。 (2) 设置排水沟或减压井，以降低下游渗流口处的渗透压力，并且有计划地排除渗水。 (3) 对有可能发生管涌的地段，应铺设反滤层，拦截可能被渗流带走的细小颗粒。 (4) 对有可能产生流土的地段，则应增加渗流出口处的盖重，盖重与保护层之间也应铺设反滤层。
两类方法
反滤层和过渡层
反滤层
土质防渗体与坝身或与坝基透水层相邻处以及渗流出口处，如不满足反滤要起，必须设置反滤层
沿渗流方向粒径依次增大，从下向上依次是粗砂、小石子、大石子
远大
作用：滤土排水，防止发生渗透变形
要求
①相邻两层间，颗粒较小的一层的土体颗粒不能穿过较粗的一层土体颗粒的孔隙； ②各层内的土体颗粒不能发生移动，相对要稳定； ③被保护土壤的颗粒不能够穿过反滤层； ④反滤层不能被淤塞而失效； ⑤耐久、稳定，在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而发生性质的变化。
过渡层
过渡层的作用是避免在刚度相差较大的两种土料之间产生急剧变化的变形和应力。
要求
①使被保护的土不发生渗透变形； ②渗透性大于被保护土，能通畅地排出渗透水流； ③不致被细粒土淤塞失效。
反滤层可以起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤要求。
水流形态及消能方式
水流形态
恒定流和非恒定流
流场中任何空间上所有的运动要素（如时均流速、时均压力、密度等）都不随时间而改变的水流称为恒定流。
水库水位和隧洞闸门开度保持不变时，隧洞中的水流为恒定流
流场中任何空间上有任何一个运动要素随时间而改变的水流称为非恒定流。
均匀流与非均匀流
当水流的流线为相互平行的直线时的水流称为均匀流。
引水渠，顺直渠段，
水流的流线不是相互平行的直线时的水流称为非均匀流
渐变流
急变流
b:管径不变的弯管中的水流
a：渐变管中的水流
层流和紊流
当流速较小，各流层的液体质点有条不紊地运动，互不混搀，该流动形态为层流。
区分均匀流，中间断开
当流速较大，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中互相混搀，该流动形态为紊流。实际工程中紊流是最为常见的流态，如闸后、跌水、泄水、水轮机中的水流均为紊流。
急流与缓流
当水深小于临界水深，佛汝德数大于1的水流，称为急流。
当水深大于临界水深，佛汝德数小于1的水流，称为缓流。
是否影响上游
急流：局部水流变化，不影响上游
缓流，上游雍高
消能与防冲方式
底流消能
底流消能是利用水跃消能，将泄水建筑物泄出的急流转变为缓流，以消除多余动能的消能方式。既适用于坚硬岩基，也适用于较软弱或节理裂隙较为发育的岩基。
挑流消能
溢流坝下游设置挑流坎，适用于坚硬岩基上的高、中坝。
面流消能
当下游水深较大且比较稳定时，利用鼻坎将下泄的高速水流的主流挑至下游水面，在主流与河床之间形成巨大的底部旋滚，旋滚流速较低，避免高速水流对河床的冲刷。
消力戽消能
是利用泄水建筑物的出流部分造成具有一定反弧半径和较大挑角所形成的戽斗，在下游尾水淹没挑坎的条件下，形不成自由水舌，高速水流在戽斗内产生激烈的表面旋滚，后经鼻坎将高速的主流挑至水面。
一般不需要作护坦。
区分：漩涡位置
水垫消能
拱坝泄流采用坝顶泄流或孔口泄流方式时,利用下游水深形成的水垫来消耗水流能量。
空中对冲消能
在狭窄河谷修建拱坝时,利用拱冠两侧对称设置溢流表孔或泄水孔,使两侧挑射水流在空中形成对冲,消耗能量,称为空中对冲消能。
真题案例
2024年
34题
大坝、围堰级别
2023年
35题
钢筋检验项目
2021年
35
防止边坡失稳措施
人工降低地下水位常用的方式