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一级建造师水利笔记.doc

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水利水建筑物等级划分根据其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性,分成五等拦河水闸工程的等别,就根据其最大过闸流量其中灌溉、排水泵站的等别,应根据其装机流量与装机功率来确定水利水电工程的永久性水工建筑物的级别应根据建筑物所在工程的等别以及建筑物的重要性确定为五级,分别为主要建筑物l、2、3、4、5级(次要建筑物为3级,3,4,5级,对应是两边多,中间少)临时性水工建筑物的级别:对于份属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(就高不就低),但对于3级临时性水工建筑物,符合该级别规定的指标不得少于现两项。水工建筑物的分类及作用:1、挡水建筑物如各种坝和水闸以及沿江河海岸修建的堤防,海塘等2、泄水建筑物;3、输水建筑物,如引水隧洞,引水涵管,渠道,渡槽,倒虹吸等;4、整治建筑物,如顺坝,丁坝,导流堤,护底和护岸等;5、专门建筑物水库与堤防的特征水位:1、校核洪水位。水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位(所有最高)2、设计洪水位。水库遇大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位。3、防洪高水位。水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位。4、正常蓄水位(正常高水位,设计蓄水位,兴利水位),水库在正常运用的情况下为满足设计的兴利要求在供水期开始应蓄到的最高水位。5、防洪限制水位(汛前限制水位)。水库在汛期允许兴利的上限水位,也是水库汛期防洪运用时的起调水位。6、死水位。水库在正常运用的情况下,允许消落到的最低水位。它在取水口之上并保证取水口有一定的淹没深度。堤防工程特征水位1、设防(防汛)水位。开始组织人员防汛的水位2、警戒水位。防汛人员必须迅速开赴防汛前线,准备抢险。3、保证水位。即堤防的设计洪水位,河道遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。土石坝的类型土石坝一般按坝高、施工方法或筑坝材料等进行分类。1、按坝高分类高度:30m以下,低坝高度:30(含30m)-70(含70m),中坝高度:超过70m,高坝2、施工方法分类1  均质坝。坝体断面不分防渗体和坝壳,基本上是由均一的黏性土料(壤土、砂壤土)筑成。2  土质防渗体分区坝。即用透水性较大的土料作坝的主体,用透水性极小的黏土作防渗体的坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙坝。防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝,是高、中坝中最常用的坝型。3  非土料防渗体坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝。按其位置也可分为心墙坝和面板坝。土石坝的构造及作用:土石坝的基本剖面是梯形,主要由坝顶构造、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等细部构造组成。(一)坝顶构造1 .坝顶宽度。坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特殊要求,高坝可选用 10 - 15m , 中、低坝可选用 5 - 10m 。同时,坝顶宽度必须充分考虑心墙或斜墙顶部及反滤层、保护层的构造需要。2 .护面。护面的材料可采用碎石、砌石、沥青或混凝土,IV级以下的坝下游也可以采用草皮护面。如有公路交通要求,还应满足公路路面的有关规定。作用是保护坝顶不受破坏。为了排除雨水,坝顶应做成向一侧或两侧倾斜的横向坡度,坡度宜采用 2 %- 3 %。对于有防浪墙的坝顶,则宜采用单向向下游倾斜的横坡。3 .防浪墙、坝顶上游侧常设混凝土或浆砌石修建的不透水的防浪墙,墙基要与坝体防渗体可靠地连接起来,以防高水位时漏水,防浪墙的高度一般为 1 . 0 - 1 . 2m 。(二)防渗体土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等,设置防渗设施的作用是:减少通过坝体和坝基的渗流量;降低浸润线,增加下游坝坡的稳定性;降低渗透坡降,防止渗透变形。1 .均质坝。整个坝体就是一个大的防渗体,它由透水性较小的黏性土筑成。2 .黏性土心墙和斜墙。心墙一般布置在坝体中部,有时稍偏上游并略为倾斜;斜墙布置在坝体的上游,以便于和上游铺盖及坝顶的防浪墙相连接。黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于 3m ,以便于机械化施工。防渗体顶与坝顶之间应设有保护层,厚度不小于该地区的冰冻或干燥深度,同时按结构要求不宜小于 1m 。3 .非土料防渗体。非土料防渗体有钢筋混凝土、沥青混凝土、木板、钢板、浆砌块石和塑料薄膜等,较常用的是沥青混凝土和钢筋混凝土。(三)土石坝的护坡与坝坡排水1 .护坡。土石坝的护坡形式有:草皮、抛石、干砌石、浆砌石、混凝土或钢筋混凝土、沥青混凝土或水泥土等。作用是防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。2 .坝坡排水。除干砌石或堆石护面外,均必须设坝面排水。为了防止雨水冲刷下游坝坡,常设纵横向连通的排水沟。与岸坡的结合处,也应设置排水沟以拦截山坡上的雨水。坝面上的纵向排水沟沿马道内侧布置,用浆砌石或混凝土板铺设成矩形或梯形。坝较长时,则应沿坝轴线方向每隔 50 - 100m 左右设一横向排水沟,以便排除雨水。(四)土石坝的排水设施1 .排水设施。形式有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水和综合式排水。坝体排水的作用是降低坝体浸润线及孔隙水压力,防止坝坡土冻胀破坏。在排水设施与坝体、土基接合处,都应设置反滤层。其中贴坡排水和棱体排水最常用。 ( 1 )贴坡排水。紧贴下游坝坡的表面设置,它由 1 - 2 层堆石或砌石筑成,如图 2F311012 - 3 所示。贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点,保证坝体浸润线位于冰冻深度以下。贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修,但不能降低浸润线,且易因冰冻而失效,常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝。( 2 )棱体排水。在下游坝脚处用块石堆成棱体,顶部高程应超出下游最高水位,超出高度应大于波浪沿坡面的爬高,并使坝体浸润线距坝坡的距离大于冰冻深度。应避免棱体排水上游坡脚出现锐角,顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定,但不得小于 1 . 0m , 棱体排水可降低浸润线,防止坝坡冻胀和渗透变形,保护下游坝脚不受尾水淘刷,多用于河床部分(有水)的下游坝脚处。2 .反滤层。为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形,在防渗体与坝壳、坝壳与排水体之间都要设置 2 - 3 层粒径不同的砂石料作为反滤层。材料粒径沿渗流方向由小到大排列。三、堤防的构造与作用土质堤防的构造与作用和土石坝类似,包括堤顶、堤坡与戗台、护坡与坡面排水、防渗与排水设施、防洪墙等。(1)堤顶。堤顶应向一侧或两侧倾斜,坡度宜采用2%-3%。(2)堤坡与戗台。堤高超过 6m 的背水坡应设戗台,宽度不宜小于1.5m ;风浪大的海堤、湖堤临水侧宜设置消浪平台,其宽度可为波高的1-2倍,但不宜小于 3m 。(3)护坡与坡面排水。(4)防渗与排水设施。(5)防洪墙。城市、工矿区等修建土堤受限制的地段,宜采用浆砌石、混凝土或钢筋混凝土结构的防洪墙,它们与重力坝的构造相似。2F311015 熟悉泵站的布置及水泵的分类 常用的泵站有灌溉泵站、排涝泵站、灌排结合泵站。泵站进出水建筑物一般包括引水渠、沉砂及冲砂建筑物、前池、进水池、出水管道和出水池或压力水箱。水泵的分类及性能:按照其作用原理分可分为叶片泵、容积泵和其他类型泵。叶片泵按工作原理的不同,可分为离心泵、轴流泵和混流泵三种。 叶片泵的性能参数叶片泵性能参数包括流量、扬程、功率、效率、允许吸上真空高度或必需汽蚀余量、转速等。其中: 1、扬程。是指单位重量的水从泵进口到泵出口所增加的能量,用 H 表示,单位是 mH2O ,简略为 m 。水泵铭牌上所标出的扬程是这台泵的设计扬程,即相应于通过设计流量时的扬程,又称额定扬程。泵的工作扬程总是大于实际扬程(净扬程)。 2、效率。水泵铭牌上的效率是对应于通过设计流量时的效率,该效率为泵的最高效率。水泵内的能量损失可分三部分,即水力损失、容积损失和机械损失。 3、允许吸上真空高度或必需汽蚀余量。是表征叶片泵汽蚀性能的参数,用来确定泵的安装高程,单位为 m 。2F311016 熟悉水电站的组成及作用水电站由进水口、引水建筑物、平水建筑物和厂区枢纽组成。水电站的进水口分有压和无压两种,它是水电站引水系统的首部。引水建筑物有动力渠道、引水隧洞和压力管道等。 引水隧洞分为有压引水隧洞和无压引水隧洞两种。平水建筑物包括压力前池和调压室。2F311017 熟悉渠系建筑物的构造及作用在渠道上修建的水工建筑物称为渠系建筑物,类型主要有渡槽、涵洞、倒虹吸管、跌水与陡坡等。按支承结构渡槽可分为梁式渡槽、拱式渡槽。小型渡槽一般采用简支梁式结构,截面采用矩形。(一)梁式渡槽槽身结构。梁式渡槽槽身结构一般由槽身和槽墩(排架)组成,主要支承水荷载及结构自重。(二)拱式渡槽。拱式渡槽的槽身不再是承重结构,主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构。二、涵洞的构造及作用根据水流形态的不同,涵洞分有压、无压和半有压式。(二) 洞身构造洞身构造有基础、沉降缝、截水环或涵衣沉降缝:主要是适应地基的不均匀沉降。截水环或涵衣:对于有压涵洞要在洞身四周设若干截水环或用黏土包裹形成涵衣,用以防止洞身外围产生集中渗流。三、倒虹吸管的构造和作用倒虹吸管有竖井式、斜管式、曲线式和桥式等,主要由管身和进、出口段三部分组成。 镇墩与支墩。在管身的变坡及转弯处或较长管身的中间应设置镇墩,以连接和固定管道。镇墩附近的伸缩缝一般设在下游侧。在镇墩中间要设置支墩,以承受水荷载及管道自重的法向分量。 四、陡坡和跌水的主要区别在于陡坡是以斜坡代替跌水墙。2F311020 水利水电工程勘察与测量 2F311021了解工程地质和水文地质的条件与分析(一)地质构造:常见的地质构造如产状、褶皱和断层。 产状有三个要素,即走向、倾向和倾角 断裂构造可分为两种类型:节理(微小错动)和断层(明显错动)。 断层:是指岩体受力断裂后,在断裂层两侧的岩块发生了显著位移。处于断层面两侧相互错动的两个断块中位于断层面之上的称为上盘,位于断层面之下的称为下盘。如按断块之间的相对错动的方向来划分,上盘下降,下盘上升的断层,称正断层;反之,上盘上升,下盘下降的断层称逆断层;如两断块水平互错,则称为平移断层。二、水利水电工程地质问题分析(一)坝基岩体的工程地质问题:由于坝区岩体中存在的某些地质缺陷,可能导致产生的工程地质问题主要有坝基稳定问题(包括渗透稳定、沉降稳定和抗滑稳定)和坝区渗漏问题(包括坝基渗漏和绕坝渗漏)。(二)边坡的工程地质问题分析 边坡变形破坏的类型和特征:在野外常见到的边坡变形破坏主要有松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡四种类型。在边坡的破坏形式中,滑坡是分布最广、危害最大的一种。 滑坡在坚硬或松软岩层、陡倾或缓倾岩层以及陡坡或缓坡地形中均可发生。 (三)软土基坑工程地质问题分析 软土基坑工程地质问题主要包括两个方面:土质边坡稳定和基坑降排水。 在软土基坑施工中,为防止边坡失稳,保证施工安全,通常采取措施有:采取合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、降低地下水位等。 软土基坑开挖的降排水一般有两种途径:明排法和人工降水。其中人工降水经常采用轻型井点或管井井点降水两种方式。 (4) 渗透变形:渗透变形又称为渗透破坏,是指在渗透水流的作用下,土体遭受变形或破坏的现象。一般可分为管涌、流土、接触冲刷、接触管涌或接触流土等类型。2F311022掌握水利水电工程施工放样一、基础知识我国利用 1952 一 1979 年期间青岛验潮站的验潮结果计算确定了黄海平均海面,称为“1985国家高程基准”。我国自1988 年 1 月 1 日起开始采用 1985 国家高程基准作为高程起算的统一基准。地形图比例尺分为三类: 1:500 、 1:1000 、 1:2000 、 1:5000 、 1:10000 为大比例尺地形图; 1:25000 、 1:50000 、 1:100000 为中比例尺地形图; l : 250000 、 1 : 500000 、 1 : 1000000 为小比例尺地形图。 二、土坝的施工放样土坝的施工放样内容包括:坝轴线测设,坝身控制测量,清基开挖线、坡脚线放样,坝体边坡线放样及修坡桩测设等。(一)坝轴线测设直线坝型土坝坝顶中心线即为坝轴线。现场选定的坝轴线,可采用交会法或极坐标法,将坝轴线放样到地面上。(二)坝身控制测量坝身控制测量包括平面控制测量和高程控制测量。(三)清基开挖线放样即坝体与原地面的交线就是清基开挖线。清基开挖线放样可根据具体条件分别采用套绘断面法或经纬仪扫描法。(四)坡脚线放样坡脚线即坝体与地面的交线(五)坝体边坡线放样土坝施工时是分层上料,每层填土厚度约0.5m。各个断面上料桩的标定通常采用轴距杆法或坡度尺法。 三、水闸的施工放样水闸的施工放样,包括测设水闸的主轴线 AB 和CD,闸墩中线、闸孔中线、闸底板的范围以及各细部的平面位置和高程等。(一)水闸主轴线的放样水闸主轴线放样,就是在施工现场标定轴线端点的位置。在施工现场定轴线端点AB,主要轴线端点 A 、 B 确定后,应精密测设 AB 的长度,并标定中点 O 的位置。在 O 点安置经纬仪,测设出 AB 的垂线CD 。其测设误差应小于 1011 。主轴线测定后,应向两端延长至施工影响范围之外,每端各埋设两个固定标志以表示方向。(二)闸底板的放样目的首先是放出底板立模线的位置,以便装置模板进行浇筑。由主轴线的交点 O 起,在CD轴线放出GH,由 G 、 H 两点,然后分别在 G 、 H 点上安置经纬仪,放出E 、 F 、I、 K ,即为闸底板的 4 个角点。底板的高程放样则是根据底板的设计高程及临时水准点的高程,采用水准测量的方法。(三)闸墩的放样闸墩的放样,是先放出闸墩中线,再以中线为依据放样闸墩的轮廓线。放样时,首先根据计算出的有关放样数据,以水闸主要轴线 AB 和CD 为依据,1、在现场定出闸孔中线、闸墩中线、闸墩基础开挖线以及闸底板的边线等。2、待水闸基础打好混凝土垫层后,在垫层上再精确地放出主要轴线和闸墩中线等,3、根据闸墩中线放出闸墩平面位置的轮廓线。2F311023掌握测量仪器的使用一、常用测量仪器及其作用水利工程施工常用的测量仪器有水准仪、经纬仪、电磁波测距仪、全站仪、全球定位系统( GPS )。(一)水准仪分类及作用水准仪按精度不同可分为普通水准仪和精密水准仪,国产水准仪按精度分有 DS05 、 DS1、 DS3 、 DS10 等。工程测量中一般使用 DS3 型微倾式普通水准仪, D 、 S 分别为“大地测量”和“水准仪”的汉语拼音第一个字母,数字 3 表示该仪器精度,即每公里往返测量高差中数的偶然中误差为士 3mm。主要用于高程测量。 (二)经纬仪分类及作用 经纬仪按精度不同可分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ10等,D、J分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉语拼音第一个字母,数字07、1、2、6、10表示该仪器精度。 经纬仪是进行角度测量的主要仪器。它包括水平角测量和竖直角测量,也可用于低精度测量中的视距测量。 (三)电磁波测距仪分类及作用: 电磁波测距仪是用电磁波(光波或微波)作为载波传输测距信号,以测量两点间距离的。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。(四)全站仪及其作用:全站仪是一种集自动测距、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。 (五)全球定位系统:GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。 (六)水准尺:精密水准测量一般指国家一、二等水准测量,国家三、四等水准测量为普通水准侧量。三、四等水准测量采用的尺长为 3m。二、常用测量仪器的使用(一)水准仪的使用:步骤包括安置仪器、粗略整平(简称粗平)、调焦和照准、精确整平(简称精平)、读数。粗平:调整三个脚螺旋,使圆水准气泡居中称为粗平。调焦和照准:消除视差办法是先调目镜调焦螺旋看清十字丝,再继续仔细地转动物镜调焦螺旋,直至尺像与十字丝平面重合。精平:转动微倾螺旋,同时察看水准管气泡观察窗,当符合水准泡成像吻合时,表明已精确整平。读数。当符合水准气泡居中时,根据十字丝中丝在水准尺上读数。读数总是由注记小的一端向大的一端读出,通常读数保留四位数。(二)经纬仪的使用 纬仪的使用包括对中、整平、照准和读数四个操作步骤。三、测量误差 产生目量误差的原因有以下三个方面: ( 1 )人的原因; ( 2 )仪器的原因; ( 3 )外界环境的影响。 误差的分类可以分为系统误差、偶然误差和粗差三类。 ( 1 )系统误差:一定的规律变化,这种误差称为“系统误差”。 ( 2 )偶然误差:表面上看没有任何规律性,这种误差称为“偶然误差”。 ( 3 )粗差:由于观测者粗心或者受到干扰造成的错误 ( 4 )误差处理原则: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遥成的错误。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。2F311030 水利水电工程建筑材料 2F311031 掌握建筑材料的类型和特性一、建筑材料的分类建筑材料的分类方法很多,常按材料的化学成分、来源、功能用途进行分类。(一)建筑材料按材料的化学成分分类1.无机材料 2.有机材料 3.复合材料(二)建筑材料按其材料来源分类 1.天然建筑材料。如常用的土料、砂石料、木材等。 2.人工材料。如石灰、水泥、沥青、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物等。(三)建筑材料按其功能用途分类 3、胶凝材料。如石膏、石灰、水玻璃、水泥、沥青等。 二、建筑材料的基本性质(二)孔隙率 孔隙率。是指材料中孔隙体积所占的百分比。建筑材料的许多工程性质,如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性等都与材料的致密程度有关。(三)空隙率 空隙率。是指粉状或颗粒状材料在某堆积体积内,颗粒之间的空隙体积所占的比例。(四)与水有关的性质5.抗渗性。材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性(或称不透水性),用渗透系数 K 表示, K 值越大,表示其抗渗性能越差;对于混凝土和砂浆材料,其抗渗性常用抗渗等级 W 表示,如材料的抗渗等级为 W4 、 W10 ,分别表示试件抵抗静水水压力的能力为 0.4MPa 和1MPa。6.抗冻性。用抗冻等级 F 表示,如 F25 、 F50 , 分别表示材料抵抗 25 次、 50 次冻融循环,而强度损失未超过规定值。抗冻性常是评价材料耐久性的重要指标。波浪爬高+安全超高
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