第三章拱坝
第一节概述
一、拱坝的建设情况
1、120m以上的高拱坝以瑞士、美、意、西班牙居多；
2、格鲁吉亚的英古里拱坝高272m；
3、二滩为目前国内最高的拱坝：241m;
4、正在建设中的金沙江上溪落渡水电站为双曲拱坝,坝高：282m.
拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩（图3-1）。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。
人类修建拱坝具有悠久的历史。早在一、二千年以前，人们就已意识到拱结构有较强的拦蓄水流的能力，开始修建高10余米的圆筒形圬工拱坝。13世纪末，伊朗修建了一座高60米的砌石拱坝。到20世纪初，美国开始修建较高的拱坝，如1910年建成的巴菲罗比尔拱坝，高99m。20~40年代，又建成若干拱坝，其中有高达221m的胡佛坝（Hoover Dam）。与此同时，拱坝设计理论和施工技术也有较大的进展，如应力分析的拱梁试何载法、坝体温度计算和温度控制措施、坝体分缝和接缝灌浆、地基处理技术等。50年代以后，西欧各国和日本修建了许多双曲拱坝，在拱坝体形、复杂坝基处理、坝顶溢流和坝内开孔泄洪等重大技术上又有新的突破，从而使拱坝厚度减小，坝高加大，即使在比较宽阔的河谷上修建拱坝也能体现其经济性。进入70年代，随着计算机技术的发展，有限单元法和优化设计技术的逐步采用，使拱坝设计和计算周期大为缩短，设计方案更加经济合理。水工及结构模型试验技术、混凝土施工技术、大坝安全监控技术的不断提高，也为拱坝的工程技术发展和改进创造了条件。目前世界上已建成的最高拱坝是前苏联英古里(HHFYPH)双曲拱坝，高271.5m，坝底厚度86m，厚高比为0.33。其次是意大利的瓦依昂拱坝(Vaiont)，高261.6m，坝底厚22.lm，厚高比为0.084。最薄的拱坝是法国的托拉拱坝，高88m，坝底厚2m，厚高比为0.023。
近40多年来，我国修建了许多拱坝。据不完全统计，至1985年底，全国①已建坝高15m以上的各种拱坝总数达800余座，约占全世界已建拱坝总数的1／4强。在拱坝设计理论、计算方法、结构型式、泄洪消能、施工导流、地基处理及枢纽布置等方面都有很大进展，积累了丰富的经验，目前我国已建成的最高拱坝是台湾省德基双曲拱坝(高180m)和青海省龙羊峡重力拱坝(高178m)，最高的砌石拱坝是新疆石河子拱坝，高112m；正在施工的四川省二滩抛物线双曲拱坝，高240m，居世界第四位，标志着我国在高拱坝的勘测、设计、施工和科研方面已达到一个新的水平。
浙江桐坑溪双曲拱坝
双河拱坝有限元实体模型上游鸟瞰双河拱坝仿真分析有限元模型
90年代建成的二滩水电站: 抛物线双曲拱坝
正在建设中金沙江上的溪落渡水电站:双曲拱坝,H=282m
二、拱坝的工作特点(见图3.1)
1、拱与梁的共同作用；
2、稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，因而对地基的要求很高；
3、拱是一种推力结构，承受轴向压力，有利于发挥砼及浆砌石材料的抗压强度；
4、拱梁所承受的荷载可相互调整, 因此可以承受超载；
5、拱坝坝身可以泄水；
6 、不设永久性伸缩缝；
7、抗震性能好；
8、几何形状复杂，施工难度大。
拱坝施工过程
三、地质地形条件(见图3.2)
1、地形条件
河谷狭窄，左右对称，向下游收缩的―V‖或―U‖形地形。宽高比与厚高比
（a）宽高比：河谷宽度L与坝高H的比值，
（b）厚高比：坝厚T与坝高H的比值。
L/H<1.5, T/H <0.2 为薄拱坝；
L/H=1.5~3.0, T/H =0.2 ~0.35 为一般拱坝；
L/H=3.0~4.5, T/H =0.35 ~0.60 为重力拱坝。
图3.2 河谷形状对荷载分配和坝体剖面的影响
(a)V形河谷(b)U形河谷
向下游收缩:B-B坝址虽然河谷狭窄,地但位于向下游扩散的喇叭口处,两岸拱座单薄,对稳定不利. 而A-A处坝址两岸拱座厚实, 拱轴线与等高线接近垂直, 因此应将A-A处选为坝址, 见图3.3.
2、地质条件
基岩均匀，坚固完整，有足够的强度、透水性小而能抗风化。
上述条件不能满足时，需进行固结灌浆以增加地基的整体性和牢固程度。
3、发展趋势
对地形地质条件的限制有所放宽，坝更高，坝体薄，坝型多样化，双曲居多，坝顶泄流的单宽流量加大，最优化设计处于实用阶段。
图3.3 坝型地址比较
四、拱坝的形式:
控制拱坝形式的主要参数有:拱弧的半径、中心角、圆弧中心沿高程的迹线和拱厚。
按照拱坝的拱弧半径和拱中心角，可将拱坝分为：单曲拱和双曲拱.
中心角的影响: 中心角大一些, 拱圈厚度小一些, 拱圈内力小一些, 因此适当加大中心角是有利的. 但过大的中心角将
使拱端弧面的切线与河岸等高线的夹角变小,降低拱座的稳定形性.
1、单曲拱，又称为定外半径定中心角拱(见图3.4)
对U型或矩形断面的河谷，其宽度上下相差不大，各高程中心角比较接近，外半径可保持不变，仅需下游半径变化以适应坝厚变化的要求。
特点：施工简单，直立的上游面便于布置进水孔和泄水孔及其设备，但当河谷上宽下窄时，下部拱的中心角必然会减小，从而降低拱的作用，要求加大坝体厚度,不经济.
*对于底部狭窄的―V‖字形河谷可考虑采用等外半径变中心角拱坝(见图3.5a)。
2、双曲拱坝
（1）变外半径等中心角
对底部狭窄的―V‖字形河谷，宜将各层拱圈外半径,上至下逐渐减小，可大大减少坝体方量。
图3.4 定外半径定中心角拱坝
图3.5a等外半径变中心角拱坝
图3.5b 双曲拱坝
变外半径等中心角拱的特点：拱坝应力条件较好，梁呈弯曲形状,兼有拱的作用, 更经济，但有倒悬出现，设计及施工较复杂，对―V‖、―U‖型河谷都适用.
（2）变外半径变圆心
让梁截面也呈弯曲形状，因此悬臂梁也具有拱的作用；这种形式更能适应―V‖、梯形及其他形状的河谷，布置更加灵活，结构复杂，施工难度大。
变外半径变圆心拱的特点：应力状态尽一步改善，节省工程量，结构更加复杂，施工难度更大，被广泛采用,图3.6 为桐坑溪双曲砌石拱坝。
图3.6 桐坑溪双曲砌石拱坝
第二节拱坝的荷载
一、荷载
作用在拱坝上的荷载主要有：水压力（静水压力和动水压力）、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力和地震荷载（地震惯性力和地震动水压力）等。一般荷载的计算方法与重力坝基本相同，这里只强调作用的拱坝上荷载的某些特点。
1、自重荷载
对薄拱坝而言，自重的影响很小，几乎可忽略不计，对中等厚度拱坝和重力拱坝来说，应考虑自重的作用，自重荷载由梁承担。
截面A1、A2间的坝体自重G可按辛普森公式进行计算：
2、水平径向荷载
主要为静水压力，其次有泥沙压力、浪压力、冰压力等，由拱和梁共同承担。分担荷载的比例须通过荷载分配的方法来划分。
当基岩弹模与坝体相同时，在均布径向荷载作用下水平面上的应力分布的一般规律是：
3、温度荷载
这是拱坝设计中的主要荷载之一
在水压力和温度荷载共同引起的径向变位中，温度荷载约占据1/3至1/2，对坝顶部分的影响更大。通常假定温度荷载由拱圈承担。
产生温度荷载的两个原因是：
（1）混凝土施工过程中水化热的散发；
（2）外界气温的变化。
* 封拱温度：选用下游以年平均气温、上游以年平均水温作为边界条件，求出此时的坝体温度场作为稳定温度场。工程中，一般选在年平均气温或略低时进行封拱。
* 温升：温度高于封拱温度。温升对坝肩稳定不利，对应力有利；
* 温降：温度低于封拱温度。温降对坝肩稳定有利，对应力不利。
图3.9 坝体温度变形图(a:温降, b:温升)
―＋‖为压应力，―－‖为拉应力
4、扬压力
由于拱坝坝底厚度很小，作用于坝底的扬压力较小，除厚拱坝和中厚拱坝需考虑扬压力的作用外，对薄拱坝扬压力可忽略不计。
二、荷载组合
拱坝设计荷载组合可分为基本组合和特殊组合二类。
（一）基本组合
有以下几种情况：
1、水库正常蓄水位及相应的尾水位和设计正常温降，自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力。
2、水库死水位（或运行最低水位）及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升，自重，扬压力（或不计），泥沙压力，浪压力。
（二）特殊组合
分以下几种情况：
1、校核洪水位及相应的尾水位和此时出现的设计正常温升，自重，扬压力，泥沙压力，动水压力，浪压力。
2、基本组合1+地震荷载。
3、施工期的荷载组合，包括接缝未灌浆和分期灌浆两种情况。
（1）接缝未灌浆
①自重；
②遇施工洪水时的静水压力加自重。
（2）分期灌浆
①自重及接缝灌浆部分坝体浊度荷载（设计正常温升或设计正常温降）；
②遭遇施工洪水时，静水压力，自重及接缝灌浆部分坝体温度荷载（设计正常温升）。
4、其他稀遇的不利荷载组合。
在上述荷载组合中，可根据工程的实际情况选择控制性的荷载组合，作为分析坝体应力和坝肩岩体稳定的依据。在初步选择体形时，可用基本组合1作为控制性的荷载组合。在地震较频繁的地区，当施工较长时，应采取措施及时封拱，必要时对施工期的荷载组合尚应增加一项―上述情况加地震荷载‖，其地震烈度可按设计烈度降低一度考虑。
第三节拱坝的布置
一、拱坝断面尺寸的初步拟定
当坝高已定，坝体待定的基本尺寸主要是：拱圈的平面形式及各层拱圈轴线的半径和中心角，拱冠梁上下游成的形式以及各高程的厚度。首先要拟定的是平面拱圈的形式及其中心角、半径和厚度，以及拱冠悬臂梁的尺寸。
圆弧形拱圈的中心角、半径和厚度
拱坝的水平拱圈以圆弧形最为常用。图3-10为从拱坝任意高程取的单位高度的等截面圆拱，设拱圈的外半径为，拱
圈中心线半径为，中心角为，在沿外弧均布水压力平衡条件可得―圆简公式‖为：
图3.10 圆弧拱圈
水平拱圈的较优形态
合理的拱圈形式应当是压力线接近拱轴线，使拱截面的压应力分布趋于均匀，从工程力学可知，当单独一个拱圈在上游面承受匀布水压力时，其最合理的形态为圆弧拱。但是对于拱坝来说，由于其结构性能具有水平拱和垂直梁的作用，拱梁的系统共同承担外荷载，且水平拱所分担的水压力部分往往是非匀布的，通常是从拱冠向拱端逐渐减少（图3-1c）的。因此最经济合理的拱圈形大辩论就不一定是圆弧拱，实际采用时需综合考虑经济、设计及施工等因素。
铅直剖面（拱冠梁）的形式和尺寸
在拱坝的轴线和拱圈平面形式确定之后，铅直剖面可以拱冠梁为代表，初步拟定其尺寸。
1、坝顶厚度
坝顶厚度应根据剖面设计确定，并满足运行、交通要求，一般不应小于3m。坝顶厚度还可按下列经验公式估算：
式中H——坝高(m)
L1——坝顶高程外两拱端新鲜基岩之间的直线距离（m）；
R辆——顶拱轴线的半径（m），初估时可取，此时相当于顶拱中心角为113°。在实际工程中常以顶拱外弧作为拱坝的轴线。
2、坝底厚度
拱坝的坝底厚度主要取决于坝高和河谷形状。设计时可参考已建成的坝高和河谷形状大致相近的拱坝来初步拟定，再通过计算和修改布置定出合适的尺寸。
作为拱坝优选的初始方案，坝底厚度可按下式计算：
式中K——经验系数，一般可取K=35×10-4
——分别为第一层及倒数第二层拱圈处两拱端新鲜基岩面之间的直线距离（m）；
3、拱冠梁的形态和尺寸
拱冠梁剖面的形态对拱坝的竖直曲率和自重应力有很大影响。以往较广泛采用上游面近于垂直的单曲拱坝，尽管设计和施工方便，但往往很不经济，近代大多数较高的拱坝都采用双典形，即竖直剖面的上下游面均有一定曲率，其明显的优点是可利用坝体自重以减小由上游面水压力引起的坝底上游面以及坝体上部下游面的垂直拉应力，并利用垂直拱的作用，使悬臂梁在水压作用下产生水平变位的同时还有向上变形的倾向，该倾向得到顶拱的支承，从而减小了悬臂梁的弯矩，使拱的应力状况得到改善。图3.11是几个典型拱坝的拱冠梁剖面图。
图3.11 拱坝典型剖面图
二、拱坝布置的原则和要求
拱坝布置的原则是，根据坝址地形、地质、水文等自然条件以及枢纽综合利用要求统筹布置，在满足稳定和建筑物运用的要求下，通过调整拱坝的外形尺寸，使坝体材料的强度得到充分发挥，控制拉应力在允许范围之内，而坝的工程量最省。因拱坝型式比较复杂，断面形状又随地形地质情况而变化，故拱坝布置需有较多的方案，进行全面技术经济比较，选择最优方案。而最终选定的布置方案，一般需经模型试验论证。
拱坝布置的步骤
拱坝布置复杂，需结合地形地质条件，反复修订，作多方案比较，最后定出布置图，其步骤如下：
①根据坝址地形、地质资料定出开挖深度，绘出坝址利用基岩面等高线图。综合考虑地形、地质、水文、施工及运用条件等，选择适宜的拱坝坝型。
②利用基岩面等高线地形图，试定顶拱轴线的位置。顶拱轴线的半径可参考（参见公式3-13）。应量使拱轴线与等高线在拱端处的夹角不小于35°，并使两端夹角大致相近。按适当的中心角和坝顶厚度画出顶拱内外缘弧线。
③初拟拱冠梁剖面尺寸，并拟定各高程拱圈的厚度。一般选取5~10层拱圈，绘制各层拱圈平面图。各层拱圈的圆心联线在平面上最好能对称于河谷可利用基岩面地形图，在垂直面上，这种圆心联线应是光滑的曲线。
④切取若干垂直剖面，检查其轮廊是否光滑连续，倒悬是否过大，如不符合要求，应适当修改拱圈及梁的形状尺寸。
⑤根据初定的坝体尺寸进行应力计算及坝肩稳定较核。如不符合要求，应重复以上步骤修改坝体布置和尺寸。
⑥将拱坝沿拱的轴线展开，绘成立视图，显示基岩面的起伏变化，对突变处采取削平或填塞措施。
⑦计算坝体工程量，作为不同方案比较的依据。
由于拱坝布置需反复修改，并作多方案比较，目前已利用计算机设计。首先由设计人员根据地形地质条件，初绘拱坝轮廓，由计算机计算控制点坐标，画出坝体透视图、展开图，在展开图上画好二维网格后，计算机即可自动形成三维网格，并用有限元法计算出应力，然后再根据应力状态修改坝体形状，重复几次即可。采用这种方法，坝体上下游面形状由坐标定点，改变形状方便，适用于任何复杂形状的拱坝。
坝面倒悬的处理
拱端的布置原则: 原则：保证拱端能很好地嵌入坚实的基岩，有充分的岩体承受施加的荷载，并应考虑岩石内节理的倾向,以保证在各种荷载条件下坝肩的稳定。
* 全径向拱座：使拱端推力接近垂直于拱座面；
* 半径向拱座：基岩开挖过多时，靠上游侧1/2拱座面与基准面的交角大于10o；
* 非径向拱座：基岩开挖过多时采用，拱座面与基准面的夹角应 80o。
拱座类型的开挖类型见图3.12.
图3.12 拱座类型
第四节拱坝的应力分析
一、拱坝应力分析的常用方法
拱坝是一个空间弹性壳体，其几何形状和边界条件都很复杂，难以用严格的理论计算求解拱坝坝体应力状态。在工程设计中，常作一些必要的假定和简化，使计算成果能满足工程需要。拱坝应力分析的常用方法有圆筒法、纯拱法、拱梁分载法、壳体理论计算方法、有限单元法和结构模型试验法等。
(1)纯拱法: 假定拱坝由许多互不影响的独立水平拱圈组成，不考虑梁的作用，荷载全部由拱圈承担。计算简单，但结果偏大，尤其对厚拱坝。对薄拱坝和小型工程较为适用。
(2) 拱梁分载法: 假定拱坝由许多层水平拱圈和铅直悬臂梁组成，荷载由拱梁共同承担，按拱、梁相交点变位一致的条件将荷载分配到拱、梁两个系统上。梁是静定结构，其应力容易计算；拱的应力则按弹性固端拱进行，计算结果较为合理，但计算量大，需借助计算机，适于大、中型拱坝。
拱冠梁法: 最简单的拱梁分载法，可采用拱冠梁作为所有悬臂梁的代表与许多拱圈组成拱梁系统，按拱、梁交点径向线变位一致的条件来建立变形协调方程, 并进行荷载分配, 可大大减少工作量。
拱冠梁法的主要步骤是：
①选定若干拱圈，分别计算各拱圈拱顶以及拱冠梁与各拱圈交点在单位径向荷载作用下的变位，这些变位称为―单位变位‖；
②根据各共轭点拱、梁径向变位协调的关系以及各点荷载之和应等于总荷载强度的要求建立变位协调方程组；
③将上述方程组联立求解，得出各点的荷载分配；
④根据求届的荷载分配值，分别计算拱冠梁和各拱圈的内力和应力。
1、基本算式
如图3.13所示，将拱坝从坝顶到坝底划分为5–7层水平拱圈，拱圈各高1m，令各划分点的序号为自坝顶
至坝底
，各层拱圈之间取相等距离
由拱冠梁和各层拱圈交点处径向变位一致的条件，可以列出方程组为
式中，2，3…，，拱冠梁与水平拱交点的序号，即拱的层数；
——单位荷载作用点的序号
——作用在第层拱圈中面高程上总的水平径向荷载强度，包括水压力，泥沙压力等；
——拱冠梁在第层拱高程上所分配到的水平径向荷载，为未知数；
（）——第层拱圈所分配的水平径向均布荷载强度；
——梁在点所分配到的荷载强度；
——梁上点的单位荷载所引起点的径向变位，称为梁的―单位变位‖。所谓―单位荷载‖是指在作用点（点）上强度距离处强度为0的三角形分布荷载，如图3.13中的I、II和III等；
为1，在上下
——单位径向均布荷载作用在第层水平拱圈时，在拱冠处所引起的径向变位，称为拱的―单位变位‖；
——拱冠梁第截面在铅直荷载作用下产生的水平径向变位；
——第层拱圈由于均匀温度变化℃在拱冠处产生的径向变位；
图 3.13 拱冠梁法荷载分配示意图
壳体理论计算方法: 采用壳体理论计算拱坝应力的近似方法，早在30年代就由P托克尔提出。由于坝体形状和几何尺度的变化以及边界条件的复杂性，使这一方法受到很大限制。近年来由于计算机技术的发展，使这一方法取得了新进展。
网格法就是应用有限差分解算壳体方程的一种计算方法，它适用于薄拱坝。我国广东泉水双曲拱坝用网格法进行应力计算，效果较好。
有限单元法: 将地基和坝体划分为有限数量的单元，以节点相连接，用离散模型代替连续体结构进行坝内各单元的应力和变位计算，能正确反映施工过程对应力的影响，能解决复杂边界条件和材料不均匀的问题，适用而有效，但计算量相当大，必须借助于计算机才能完成。
有限单元法的适应性很强，通过采用不同的单元，可以在不同的精度上求解。例如在分析圆筒面薄壳拱坝时，可用矩形板单元(图3.14，a)；对于双曲薄拱坝，为适应不规则的外形和边界条件，常采用三角形板单元(图3.14，b)；对于厚度较大、外形复杂、地基不均匀的拱坝，可采用较精确的三维有限元法分析。
图3.14 薄壳拱坝的单元划分
三维有限元分析适用于任何形状的拱坝，可以包括一定范围的基岩，如图3.15。基岩可以是非均质或各向异性的，可以考虑任何性质的荷载，如基岩和坝体内部的渗流体积力、自重、温度荷载、灌浆和预应力、地震力等，并可以考虑塑性和开裂等非线性影响，也可用于动力分析。三维有限元分析主要可分为四面体和六面体等参数单元两大类。四面体单元的优点是刚度矩阵简单，但必须划分较多数量的单元才能得到较好的成果。六面体单元，尤其是20结点等参数单元，由于其计算精度高，外形为曲面六面体，能适应复杂的几何形状，在大型拱坝或重要的拱坝中，应用尤为广泛。
图3.15坝体及基岩单元(三维分析)
(6)结构模型试验法: 用石膏加石藻土组成的弱性材料构建结构模型，用应变仪测量加载前后模型各点应变值的变化，以此求得坝体应力.
二、拱坝设计的应力控制指标
拱坝的应力控制标涉及到筑坝材料强度的极限值和有关安全系数的取值。
混凝土拱坝设计规范（SD145-85）对允许应力尚无明确规定，设计时采用的允许应力还较低。对于较高的拱坝，允许压应力常取5.0~6.0MP a，个别的曾用到过9.0MP a。规范规定，对于基本荷载组合，安全系数为4.0；对于特殊组合，安全系数为3.5；当考虑地震荷载时，混凝土的允许压应力可比静荷载情况适当提高，但不超过30%.
由于混凝土的抗压强度较高，拱坝断面设计常受拉受力控制，拉应力较大部位常在拱冠梁的上游面坝基处，实际上这个部位的拉应力稍有超过并不很危险。因为拱坝具有整体作用，即使梁底开烈，应力即自行调整，使裂缝发展到一定程度而停止，而水平拱承载的潜力仍很大。因此现在一般认为可适当提高梁底上游面的允许拉应力值。国内多数拱坝设计允许拉应力值大致控制在0.5~1.5 MP a之间。而混凝土拱坝设计规范（SD145-85）规定：对于基本荷载组合，允许拉应力为1.2 MP a；对于特殊荷载组合，允许拉应力为1.5 MP a。当考虑地震荷载时，允许拉应力可适当提高，但不超过30%。
近年来，随着拱坝建筑的发展和人们对客观事物认识的深化，有提高允许应力、减小安全系数的趋向。如美国垦力局1977年《拱坝设计准则》规定：对于正常荷载组合，抗压安全系数为3.0，允许压应力为10.58 MP a；对于非常荷载组合，抗压安全系数为2.0，允许压应力为15.68 MP a。在正常荷载组合，允许局部出现拉应力，但不大于1.06 MP a；在非常荷载组合时，拉应力不大于1.57 MP a。
第五节拱座稳定分析
拱坝所承受的荷载大部分都是通过拱的作用传到两岸拱座岩体，拱坝所具有的一切优点都是建立在拱座稳定的基础上，拱坝的重大事故基本上均与拱座滑动失稳有关。1959年法国马尔巴塞拱坝因左岸拱座失稳而遭到破坏后，许多国家在拱坝设计规范中都明确规定必须进行拱座稳定分析，对两岸拱座的稳定性作出论证，必要时采取适当工程措施，以保证拱座的稳定。
抗滑稳定分析中的滑动体边界，常由若干个滑裂面和临空面组成。滑裂面一般应是岩体内的各种结构面，尤其是软弱结构面。临空面则为天然地表。图3.16列举拱座岩体可能发生的滑动条件.
①在坝的上游面基础内存在水平拉应力区，有产生铅直裂缝的可能，因此滑动体的上游边界一般假定从拱座上游面开始(图3.16，a)；若坝肩附近有顺河向断层破碎带，则有可能在断层破碎带与拱座间的岩体处发生破裂，然后沿断层破碎带向下游滑移(图3.16，b)。
②滑动岩体下游具有滑动位移的空间，这可能是河流转弯突然扩大或冲沟形成的临空面(图3.16，c)，也可能是下游有断层破碎带或较宽的风化软弱岩脉受力压缩变形后形成的滑移空间(图3.16，d)。
③滑动岩体底部有缓倾角节理裂隙或软弱夹层面(图3.16，e)。
图3.16 坝肩基岩滑动条件
平行河流方向或向河中倾斜的节理可能导致滑动，而在下游逐渐斜入山内的节理、裂隙则对稳定影响不大(图3.17)。
图3.17 基岩节理对拱坝稳定的影响
一、拱座稳定分析方法
评价拱座稳定的方法：一是数值计算法，二是模型试验法。
数值计算法可分为两类：一是刚体极限平衡法，将岩体作为刚体考虑；二是有限单元法，将坝和地基作为弹性体或弹塑性体考虑。
模型试验法也有两种；一是线弹性结构应力模型试验，二是地质力学模型试验。
二、局部稳定计算
取任一高程单位高度的拱圈进行计算。如图3.18所示，设滑动面走向与河谷平行，其倾角与岸坡平行，拱端轴向力为
。，剪力为。用拱梁分载法计算内力时，y。应包括悬臂梁底部的水平力。将拱端轴向力和剪力投影到滑动面上：
式中——轴向力与滑动面的夹角。
在立视图上，滑动面与垂线的夹角为，再将N力分解为平行及垂直拱座面的分力Q及P：
式中——拱座面与垂线的夹角；
G——拱端面上悬臂梁自重；
U——拱端面上的扬压力。
作用在滑动面上的力S是滑动力，P是阻滑力，并考虑到拱端下游岩体重量W的作用，由此可得抗滑稳定安全系数为：
及——分别为不考虑凝聚力c和考虑c的抗滑稳定安全系数；及——分别为滑动面间及岩石间的摩擦
式中
系数，及按相应于材料的峰值强度采用；及应按相当于下述特性值取用：对脆性破坏的材料，采用比例极限；对塑性及脆塑性破坏材料，采用屈服强度；对已经剪切错断过的材料，采用残余强度；W——拱端下游岩体重量；c——凝聚力；l——滑动面长度。
图3.18 局部拱座稳定计算图
三、整体抗滑稳定计算
拱坝整体稳定需考虑两种情况：一是拱座整体沿滑动面向下游滑动；二是坝体绕一岩旋转滑动。
（一）拱座整体滑动
图3.19所示为拱座岩体被一些构造面所切割，连同临空面组成一个容易失稳的―楔体‖。图3.20所示为被两个破裂面
和切割出的一块楔体。作用在该楔体上的荷载有：块体自重W，坝体作用力（由坝体应力分析求得），作用在破裂
面上的渗透压力、以及其它已知外力（如地震惯性力等）。
于是，抗滑稳定安全系数为：
图3.19 拱座失稳形式图3.20 滑移体受力图
(二)绕一岸旋转滑动
当河谷两岸地质情况差异较大时，如一岸的节理发育或拱座岩体单薄，或基岩有较弱夹层，则坝体可能绕另一岸旋转滑动。
如图3.21，设坝体将绕a点旋转，即以a点为圆心，以a点至另一岸各滑动面的距离为半径各作圆弧面。
图3.21 拱坝的整体滑动
四、改善拱座稳定的措施
通过拱座稳定分析，如发现不能满足要求，可采取以下改善措施：
①加强地基处理，对不利的节理等进行有效的冲洗和固结灌浆，以提高其抗剪强度。
②加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减小岩体的渗透压力。
③将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑裂面。这种做法对增加拱座的稳定性较有效。
④改进拱圈设计，如采用三心拱、抛物线拱等形式，使拱端推力尽可能趋向正交于岸坡。
⑤如拱端基岩承载能力较差，可局部扩大拱端或设置推力墩。
第六节拱坝的构造及地基处理
拱坝的分缝
拱坝是整体结构，一般不作永久性的结构分缝，但施工需要分段浇筑，各段间设收缩缝，待坝体温度冷却至稳定温度时灌浆封填，使坝成为整体。图3.22为拱坝的横缝和纵缝示意图。
图 3.22 拱坝的横缝与纵缝
（一）横缝
某拱坝设计计算书 一、工程概况 某水利枢纽正常水位相应库容982万m3；设计水位675.09m；校核洪水位676.01m，相应库容1027万m3。拱坝以50一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。 二、拱坝坝高及体型设计 1.1坝顶高程计算： 拱坝中间为溢流坝段，两端为挡水坝段。溢流坝段为2孔泄流，孔口尺寸为7×4m，采用弧形闸门，堰顶高程为▽671.00m。 校核洪水频率P=0.2%，坝前校核洪水位▽676.01m，坝下校核洪水位▽595.72m。 设计洪水频率P=2%，坝前校核洪水位▽676.01m，坝下设计洪水位▽595.31m。 坝顶高于静水位的超高值 △h=h l+h z+h c h l——波浪高度（m）。 h z——波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（m）。 h c——安全加高（m）。（《混凝土重力坝规范》P43）坝的安全级别为Ⅲ级，校核洪水位时h c=0.3m，设计洪水位h c=0.4m。 h l=0.0166V05/4D1/3 L=10.4（h l）0.8 V0——计算风速（m/s）
D ——风作用于水域的长度（km ），称为吹程。 相应季节50年重现期的最大风速为20m/s ，相应洪水期最大风速的多年平均风速为9.90 m/s 。吹程为0.4km 。 h z = L H cth L h l ππ22 H ——坝前水深（m ）,校核洪水位H=73.41m ，设计洪水位H=72.49m 。 1.2校核洪水位时： h l =0.0166×9.945 ×0.431 =0.215m L=10.4 ×（0.215）0.8=3.041m h z = 041 .341 .732041 .3215.02 ππcth =0.048m △h=0.215+0.048+0.3=0.56m 校核洪水位坝顶防浪墙高：Z 校坝=Z 校核水位+△h Z 校坝=676.01+0.563=676.57m 1.3设计洪水位时： h l =0.0166×2045 ×0.431 =0.517m L=10.4 ×（0.517）0.8=6.135m h z = 135 .649 .722135 .6517.02 ππcth =0.137m △h=0.517+0.137+0.4=1.054m 设计洪水位坝顶防浪墙高：Z 设坝=Z 设计水位+△h Z 设坝=675.09+1.0555=676.14m 坝顶高程取以上结果较大值676.60m 。
第3章自测题及参考答案 一、名称解释 1．需求分析2．当前系统 3．目标系统4．SA 5．DFD 二、填空题 1．需求分析阶段产生的最重要的文档是_________。 2．为解决一个复杂问题，往往采取的策略是__________。 3．SA方法中使用半形式化的描述方式表达需求，采用的主要描述工具是__________。4．数据流图中有四种符号元素，它们是__________。 5．数据字典中有四类条目，分别是___________。 6．在IDEF0图中，表示系统功能的图形称为___________图形。 7．在画分层的DFD时，父图与子图的输入输出数据流要__________。 8．用于描述基本加工的小说明的三种描述工具是_______________。 9．IDEF0是建立系统_________模型的有效方法。 10．在IDEF0方法中，被标志为A—0的图称为系统的_________图。 三、选择题 1．分层DFD是一种比较严格又易于理解的描述方式，它的顶层图描述了系统的( )。 A．细节B．输入与输出C．软件的作者D．绘制的时间 2．需求规格说明书的内容还应包括对( )的描述。 A．主要功能B．算法的详细过程C．用户界面及运行环境D．软件的性能 3．需求规格说明书的作用不应包括( )。 A．软件设计的依据B．用户与开发人员对软件要做什么的共同理解 C．软件验收的依据D．软件可行性研究的依据 4．SA方法用DFD描述( ) A．系统的控制流程B．系统的数据结构 C．系统的基本加工D．系统的功能
5．一个局部数据存储只有当它作为( )时，就把它画出来。 A．某些加工的数据接口B．某个加工的特定输入 C．某个加工的特定输出D．某些加工的数据接口或某个加工的特定输入/输出 6．对于分层的DFD，父图与子图的平衡指子图的输入、输出数据流同父图相应加工的输入、输出数据 流( )。 A．必须一致B．数目必须相等C．名字必须相同D．数目必须不等 7．需求分析阶段不适用于描述加工逻辑的工具是( )。 A．结构化语言B．判定表C．判定树D．流程图 8．SA方法的分析步骤是首先调查了解当前系统的工作流程，然后( )。 A．获得当前系统的物理模型，抽象出当前系统的逻辑模型，建立目标系统的逻辑模型B．获得当前系统的物理模型，抽象出目标系统的逻辑模型，建立目标系统的物理模型C．获得当前系统的物理模型，建立当前系统的物理模型，抽象出目标系统的逻辑模型D．获得当前系统的物理模型，建立当前系统的物理模型，建立目标系统的物理模型9．SA方法的基本思想是( ) A．自底向上逐步抽象B．自底向上逐步分解 C．自顶向下逐步分解D．自顶向下逐步抽象 10．初步用户手册在( )阶段编写。 A.可行性研究B．需求分析C．软件概要设计D．软件详细设计 四、简答题 1．什么是需求分析？该阶段的基本任务是什么？ 2．简述结构化分析方法的步骤。 3．数据流图与数据字典的作用是什么？画数据流图应注意什么？ 4．简述SA方法的优缺点。 5．简述建立IDEF0图的步骤。 五、应用题 1．某电器集团公司下属一个成套厂(产品组装)和若干零件厂等单位，成套厂下设技术科、
第三章自测题 1、在单处理器的多进程系统中，进程什么时候占有处理器以及决定占用时间的长短是由（Ｂ）决定的。 A、进程运行时间 B、进程的特点和进程调度策略 C、进程执行的代码 D、进程完成什么功能 2、时间片轮转算法是为了（Ａ） A、多个用户能及时干预系统 B、优先级较高的进程能得到及时响应 C、是系统变得更为高效 D、需要CPU时间最少的进程最先执行 3、（Ａ）有利于CPU繁忙型的作业，而不利于I/O繁忙型的作业。 A、时间片轮转算法 B、先来先服务调度算法 C、短作业优先算法 D、优先级调度算法 4、为了照顾短作业用户应采用（Ｂ）调度算法；为了能实现人机交互应采用（ＲＲ）调度算法；既能使短作业用户满意又能使长作业用户满意应采用（Ｃ）调度算法。 A、FCFS B、SJF C、HRRN D、RR 5、有三个作业分别为J1、J2、J3，其运行时间分别为2h、5h、3h，假定它们能同时达到，并在同一台处理器上以单刀方式运行，则平均周转时间最小的执行顺序为（１，３，２） 6、关于优先权大小的论述中，正确的是（Ｄ） A、资源要求多的作业优先权应高于资源要求少的作业优先权 B、用户进程的优先权，应高于系统进程的优先权 C、在动态优先权中，随着作业等待时间的增加，其优先权将随之下降 D、在动态优先权中，随着作业执行时间的增加，其优先权将随之下降 7、进程调度算法采用固定时间片轮转调度算法，当时间片过大时，就会时时间片轮转算法转化为（Ｂ）调度算法。 A、HRRN B、FCFSC C、SPF D、优先级 8、在调度算法中，对短进程不利的是（Ｂ）调度算法。 A、SPF B、FCFS C、HRRN D、多级反馈队列 9、下列选项中，满足短任务优先且不会发生饥饿现象的调度算法是（Ｃ），最有利于提高系统吞吐量的调度算法是（Ｄ） A．FCFS B．HRRN C．RR D．SJ(P)F 10、下列调度算法中，下列选项中，不可能导致饥饿现象的调度算法是（Ａ）。 A．RR B．静态优先数调度 C．非抢占式短作业优先D．抢占式短作业优先 11、一个进程的读磁盘操作完成后，操作系统针对该进程必做的是（）。 A．修改进程状态为就绪态B．降低进程优先级 C．给进程分配用户内存空间D．增加进程时间片大小 12、对资源采用按序分配策略能达到（）的目的。 A、预防死锁 B、避免死锁 C、检测死锁 D、解除死锁 13、死锁预防是保证系统不进入死锁状态的静态策略，其解决办法是破坏产生死锁的4个必要条件之一，下列办法中破坏了“循环等待”条件的是（）。 A、银行家算法 B、一次性分配策略 C、剥夺资源法 D、资源有序分配策略 14、银行家算法是一种（）算法。 A、预防死锁 B、避免死锁 C、检测死锁 D、解除死锁 15、在下列解决死锁的方法中，属于死锁预防策略的是（）。
第三章拱坝 一、填空题 1.拱坝是一空间壳体结构,其坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的__________和一系列竖向__________所组成,坝体结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。 2.拱坝所承受的水平荷载一部分由________的作用传至两岸岩体，另一部分通过_______的作用传到坝底基岩，拱坝在外荷载作用下的稳定性主要是依靠__________的反力作用，并不完全依靠坝体重量来维持稳定。这样就可以将拱坝设计得较薄。 3.拱结构是一种________，在外荷作用下内力主要为___________，有利于发挥筑坝材料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度。 4.拱坝坝身不设___________，其周边通常是固接于基岩上，因而__________和________对坝体应力的影响较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。 5.拱坝理想的地形应是左右两岸_______，岸坡______无突变，在平面上向下游______的峡谷段。 6.坝址处河谷形状特征常用河谷的____及_____两个指标来表示。 7.拱坝的厚薄程度，常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即___________来区分。
8.拱坝理想的地质条件是；基岩_______单一、完整稳定、强度 ________、刚度大、透水性小和耐风化等。 9.拱坝按拱坝的曲率分_____________、___________。 10.拱坝按水平拱圈形式分可分为__ __、___ _、_________。 11.静水压力是坝体上的最主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可通过___________、来确定拱系和梁系上的荷载分配。 12.混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行__ _，形成整体。 13.温降时拱圈将缩短并向下游变位，由此产生的弯矩、剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向____，但轴力方向________。 14.当坝体温度高于封拱温度时，称温升，拱圈将伸长并向上游变位，由此产生的弯矩、剪力和位移的方向与库水压力所产生的方向______，但轴力方向则_______。 15.拱坝坝身的泄水方式有：_____、_____、_____及______等。 16.水流过坝后具有______现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷，因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷。 17.拱坝坝基的处理措施有坝基开挖、__________、__________、 __________、坝基排水、断层破碎带和软弱夹层的处理等。 18.在防渗帷幕下游侧应设置__________，以减小坝底扬压力。
第三章练习题 一、判断正误并解释 1.所谓商品的效用，就是指商品的功能。 分析：这种说法是错误的。商品的效用指商品满足人的欲望的能力，指消费者在消费商品时所感受到的满足程度 2.不同的消费者对同一件商品的效用的大小可以进行比较。 分析：这种说法是错误的。同一个消费者对不同商品的效用大小可以比较。但由于效用是主观价值判断，所以同一商品对不同的消费者来说，其效用的大小是不可比的。 3.效用的大小，即使是对同一件商品来说，也会因人、因时、因地而异。分析：这种说法是正确的。同一商品给消费者的主观心理感受会随环境的改变而改变。 4.边际效用递减规律是指消费者消费某种消费品时，随着消费量的增加，其最后一单位消费品的效用递减。 分析：这种说法是错误的。必须在某一特定的时间里，连续性增加。5.预算线的移动表示消费者的货币收入发生变化。 分析：这种说法是错误的。只有在收入变动，商品价格不变，预算线发生平移时，预算线的移动才表
示消费者的收入发生了变化。 6.效应可以分解为替代效应和收入效应，并且替代效应与收入效应总是反向变化。 分析：这种说法是错误的。正常物品的替代效应和收入效应是同向变化的。 二、选择 1.当总效用增加时，边际效用应该：（A ） A.为正值，但不断减少； B.为正值，且不断增加； C.为负值，且不断减少； D.以上都不对 ２.当某消费者对商品Ｘ的消费达到饱合点时，则边际效用ＭＵχ为：（C ） Ａ.正值Ｂ.负值Ｃ.零Ｄ.不确定 ３.正常物品价格上升导致需求量减少的原因在于：（C ） Ａ.替代效应使需求量增加，收入效应使需求量减少； Ｂ.替代效应使需求量增加，收入效应使需求量增加；
混凝土结构设计——复习资料三 一、选择题（每小题2分） 1.一般情况下，风荷载作用下的多层多跨框架（） A.迎风面一侧的框架柱产生轴向压力 B.背风面一侧的框架柱产生轴向拉力 C.框架外柱轴力小于内柱轴力 D.框架内柱轴力小于外柱轴力 2.关于伸缩缝、沉降缝、防震缝，下列说法中，不正确 ．．．的是（） A.伸缩缝之间的距离取决于结构类型和温度变化情况 B.沉降缝应将建筑物从基顶到屋顶全部分开 C.非地震区的沉降缝可兼作伸缩缝 D.地震区的伸缩缝和沉降缝均应符合防震缝要求 3.非抗震设计的现浇框架，混凝土强度等级不宜低于（） A.C30 B.C20 C.C15 D.C10 4.关于框架结构的弯矩调幅，下列说法中正确的是（） A.调幅是对水平荷载作用下的内力进行的 B.先与水平荷载产生的内力进行组合，再进行弯矩调幅 C.现浇框架梁端的调幅系数大于装配整体式框架梁端的调幅系数 D.调幅是对柱端弯矩进行的 5.水平荷载作用下的多层框架结构，在其它条件不变时，某层的（） A.上层层高加大，则该层柱的反弯点上移 B.上层层高减小，则该层柱的反弯点上移 C.下层层高加大，则该层柱的反弯点上移 D.本层层高减小，则该层柱的反弯点下移 6.多层框架底层柱的计算长度（） A.应取基础顶面到二层横梁底面之间的距离 B.应取基础顶面到二层楼板顶面之间的距离 C.应取室外地面到二层楼板顶面之间的距离 D.应取基础顶面到二层楼板底面之间的距离 7.关于在框架梁端设置箍筋加密区的目的，下列说法中错误 ．．的是（） A.约束混凝土 B.提高梁的变形能力 C.满足抗剪承载力要求 D.增加梁的延性 8.在用D值法计算框架结构时，与框架柱标准反弯点高度比无关 ．．的因素是（）
第四章土石坝答案 一、填空题 1．碾压式土石坝；水力充填坝；定向爆破堆石坝 2．均质坝；粘土心墙坝；粘土斜心墙坝；粘土斜墙坝。 3．；坝顶高程；宽度；坝坡；基本剖面 4． Y= R+e+A ； R:波浪在坝坡上的最大爬高、 e:最大风雍水面高度；A安全加高。 5.马道；坡度变化处 6.高出设计洪水位0.3－0.6m且不低于校核洪水位；校核水位。 7.松散体；水平整体滑动。 8.浸润线；渗透动水压力；不利。 9.曲线滑裂面；直线或折线滑裂面 10.开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法 11.临界坡降；破坏坡降。 12.饱和；浮 13.护坡 14.粘性土截水墙；板桩；混凝土防渗墙
15.渗流问题 16.集中渗流；不均匀沉降 17.开挖回填法；灌浆法；挖填灌浆法。 18. “上截下排”；防渗措施；排水和导渗设备 二、单项选择题 1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应（ B ）。 A、高于设计洪水位 B、高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位 C、高于校核洪水位 D、高于校核洪水位加一定安全超高 2.关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有（ A ）。 A、上游坝坡比下游坝坡陡 B、上游坝坡比下游坝坡缓 C、粘性土料做成的坝坡，常做成变坡，从上到下逐渐放缓，相邻坡率 差为0.25或0.5 D、斜墙坝与心墙壁坝相比,其下游坝坡宜偏陡些,而上游坝坡可适当放 缓些 3.反滤层的结构应是（ B ）。 A、层次排列应尽量与渗流的方向水平
B、各层次的粒径按渗流方向逐层增加 C、各层的粒径按渗流方向逐渐减小，以利保护被保护土壤 D、不允许被保护土壤的细小颗粒（小于0.1mm的砂土）被带走 4.砂砾地基处理主要是解决渗流问题，处理方法是“上防下排”,属于上防的措施有（ A ）。 A、铅直方向的粘土截水槽、混凝土防渗墙、板桩 B、止水设备 C、排水棱体 D、坝体防渗墙 5．粘性土不会发生（ A ）。 A、管涌 B、流 土 C、管涌或流土 D、不确定 6．下列关于反滤层的说法不正确的是（ B ）。 A、反滤层是由2～3层不同粒径的无粘性土料组成，它的作用是滤土排 水 B、反滤层各层材料的粒径沿渗流方向由大到小布置。 C、相邻两层间，较小层的颗粒不应穿过粒径较大层的孔隙 D、各层内的颗粒不能发生移动 7．土石坝上、下游坝面如设变坡，则相邻坝面坡率差值一般应在（ C ）
第三章拱坝 第一节概述 一、拱坝的特点 ●结构特点：拱坝是一空间壳体结构,坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的水平拱圈和一系列竖向悬臂梁所组成。 坝体结构既有拱作用又有梁作用。其所承受的水平荷载一部分由拱的作用传至两岸岩体，另一部分通过竖直梁的作用传到坝底基岩。 拱坝两岸的岩体部分称作拱座或坝肩；位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称作拱冠梁，一般位于河谷的最深处。 拱坝示意图 拱坝平面及剖面图 ●稳定特点：拱坝的稳定性主要是依靠两岸拱端的反力作用。 ●内力特点：拱结构是一种推力结构，在外荷作用下内力主要为轴向压力，有利于发挥筑坝材料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度，从而坝体厚度就越薄。 拱坝是一高次超静定结构，当坝体某一部位产生局部裂缝时，坝体的梁作用和拱作用将自行调整，坝体应力将重新分配。所以，只要拱座稳定可靠，拱坝的超载能力是很高的。混凝土拱坝的超载能力可达设计荷载的5—11倍。 ●性能特点：拱坝坝体轻韧，弹性较好，整体性好，故抗震性能也是很高的。拱坝是一种安全性能较高的坝型。 ●荷载特点：拱坝坝身不设永久伸缩缝，其周边通常是固接于基岩上，因而温度变化和基岩变化对坝体应力的影响较显著，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要
荷载。 ●泄洪特点：在泄洪方面，拱坝不仅可以在坝顶安全溢流，而且可以在坝身开设大孔口泄水。目前坝顶溢流或坝身孔口泄水的单宽流量已超过200m3/（s.m）。 ●设计和施工特点：拱坝坝身单薄，体形复杂，设计和施工的难度较大，因而对筑坝材料强度、施工质量、施工技术以及施工进度等方面要求较高。 二．拱坝对地形和地质条件的要求 （一）对地形的要求 左右两岸对称，岸坡平顺无突变，在平面上向下游收缩的峡谷段。坝端下游侧要有足够的岩体支承，以保证坝体的稳定 以“厚高比”T/H来区分拱坝的厚薄程度。当T/H<0.2时，为薄拱坝；当T/H=0.2~0.35时，为中厚拱坝；当T/H>0.35时，为厚拱坝或重力拱坝。 坝址处河谷形状特征用河谷“宽高比”L/H及河谷的断面形状两个指标来表示。 L/H值小，说明河谷窄深，拱的刚度大，梁的刚度小，坝体所承受的荷载大部分是通过拱的作用传给两岸，因而坝体可较薄。反之，当L/H值很大时，河谷宽浅，拱作用较小，荷载大部分通过梁的作用传给地基，坝断面较厚。 在L/H<2的窄深河谷中可修建薄拱坝； 在L/H=2~3的中等宽度河谷中可修建中厚拱坝； 在L/H=3~4.5的宽河谷中多修建重力拱坝； 在L/H＞4.5的宽浅河谷中，一般只宜修建重力坝或拱形重力坝。 左右对称的V形河谷最适宜发挥拱的作用，靠近底部水压强度最大，但拱跨短，因而底拱厚度仍可较薄；U形河谷靠近底部拱的作用显著降低，大部分荷载由梁的作用来承担，故厚度较大，梯形河谷的情况则介于这两者之间。 河谷形状对荷载分配和坝体剖面的影响 （二）对地质的要求 基岩均匀单一、完整稳定、强度高、刚度大、透水性小和耐风化等。 两岸坝肩的基岩必须能承受由拱端传来的巨大推力、保持稳定并不产生较大的变形。 三．拱坝的形式 1．按拱坝的曲率分：单曲和双曲之分。 2．按水平拱圈形式分：圆弧拱坝、多心拱坝、变曲率拱坝（椭圆拱坝和抛物线拱坝等）。
第三章测试题 1箱子里装有12件产品,其中两件是次品.每次从箱子里任取1件产品,共取两次(取后不放回).定义随机变量X Y ，如下: 0X=1???，若第一次取出正品，若第一次取出次品 0Y=1??? ，若第二次取出正品，若第二次取出次品 (1)求出二维随机变量X Y （，）的联合分布律及边缘分布律； （2）求在Y=1的条件下，X 的条件分布律。 解 （2） 2 设二维随机变量 X Y （，）的概率密度Cy(2-x),0x 1,0y x, f(x,y)=0,.≤≤≤≤??? 其他 （1）试确定常数C ；（2）求边缘概率密度。 解 （1）1)(=??+∞∞-+∞∞-dy dx x f 即1)2(100=??-x dxdy x Cy x ，5 12 = ∴C 3设X Y （，）的联合分布律为： 求（1）Z X Y =+的分布律；（2）V min(X ,Y )=的分布律 （2）
4设X 和Y 是两个相互独立的随机变量，X 服从(0,1)上的均匀分布，Y 的概率密度为： y 212Y e ,y 0 f (y )0,y 0 -??>=? ≤?? （1）求X 和Y 的联合概率密度； （2）设含有a 的二次方程为2 a 2Xa Y 0++=，试求a 有实根的概率。 解 （1）X 1,0x 1 f (x )0,other <<<==∴-other y x e y f x f y x f y Y X , 00,10,21)()(),(2 （2）2 a 2Xa Y 0++=有实根，则0442≥-=?Y X ，即求02 ≥-Y X 的概率 ?-=??=??=≥---≥-1 01 00 20 2 2 22 121),(}0{dx e dy e dx dxdy y x f Y X P x x y y x 3413.0)0()1(211 2 2=Φ-Φ=?- dx e x π ，π23413.010 22=?∴-dx e x
第三章拱坝答案 一、填空题 1.水平拱圈；悬臂梁 2.拱；梁；两岸拱端 3.推力结构；轴向力 4.永久伸缩缝；温度变化；基岩变形 5.对称；平顺；收缩 6.宽高比；河谷断面形状 7.厚高比“T／H” 8.均匀；高 9.单曲拱坝；双曲拱坝 10.圆弧拱坝；心拱坝；变曲率拱坝 11.拱梁分载法 12.灌浆封拱 13.相同；相反 14.相反；相同 15.自由跌流式；鼻坎挑流式；滑雪道式；坝身泄水孔 16.向心集中
17.固结灌浆；接触灌浆；防渗帷幕灌浆 18.排水孔幕 二、单项选择题 1.A 2．D 3．C 4．C 三、名词解释 1．拱冠梁 答：位于水平拱圈拱顶处的悬臂梁称为拱冠梁。 2．双曲拱坝 答：双曲拱坝在水平断面和悬臂梁断面都有曲率，拱冠梁断面向下游弯曲，适用于V形河谷或岸坡较缓的U形河谷 3．封拱温度 答：拱坝系分块浇筑，经充分冷却，当坝体温度降至相对稳定值时，进行封拱灌浆，形成整体，在封拱时的坝体温度称作封拱温度。 4．温度荷载 答：拱坝为超静定结构，在上下游水温、气温周期性变化的影响，坝温度将随之变化，并引起坝体的伸缩变形，在坝体内将产生较大的温度应力。 5．拱冠梁法 答：拱冠梁法是一种简化的拱梁分载法，计算时，只取拱冠处的一根悬臂梁为代表与若干层水平拱圈组成计算简图，并按径向位移一致条件，对拱梁进行荷载分配。
6．空中冲击消能 答：对于狭窄河谷中的中高拱坝，可利用过坝水流的向心作用特点，在拱冠两侧各布置一组溢表孔或泄水孔，使两侧水舌在空中交汇，冲击掺气，沿河槽纵向激烈扩散，从而消耗大量的能量。 7．水垫消能 答：水流从坝顶表孔或坝身孔口进接跌落到下游河床，利用下游水流形成水垫水能，由于水舌入水点距坝趾较近，需采取相应防冲措施，一般在下游一定距离处设置消力坎，二道或挖深式消力池 8．滑雪道泄洪 答：滑雪道式泄洪是拱坝特有的一种泄洪方式，在溢流面曲线由溢流坝顶和紧接其后的泄槽组成，泄槽通常由支墩或其它结构支承，与坝体彼此独立。 9．重力墩 答：重力墩是拱坝的坝端处的人工支座，对形状复杂的河谷断面，通过设重力墩改善支承坝体的河谷断面形状，它承受拱端推力和上游库水压力，靠本身重力和适当的断面来保持墩的抗滑稳定。 四、判断题 1．√ 2．╳ 3．╳ 4．╳ 5．√ 6．√ 7．╳ 8．√ 9．╳ 10．√ 五、简答题 1、拱坝对地形和地质条件的要求？
环境监测第三章练习题答案 一、名词解释 1、辐射逆温 答：平静而晴朗的夜晚，地面因辐射而失去热量，近地气层冷却强烈，较高气层冷却较慢，形成从地面开始向上气温递增的现象。 2、硫酸盐化速率 答：由大气中的含硫污染物二氧化硫、硫化氢、硫酸等经过一系列的氧化演变过程生成对人类更为有害的硫酸雾和硫酸盐雾，大气中硫化物的这种演变过程的速率称为硫酸盐化速率。 3、二次污染物 答：由污染源排放到空气中的一次污染物，在空气中相互作用或者与空气中的组分发生了物理、化学等作用所产生的新的污染物。 4、山谷风 答：山区往往山坡受热强，谷底受热弱，使得地表受热不均，引起局部气流有规律的变化，在白天，山坡受热快，气温上升，谷底的气流沿山坡上升，形成谷风；夜间，山坡空气冷却较快，重力原因，山坡的空间沿坡下滑至谷底，产生山风。山谷风转换时往往造成严重的空气污染。 5、海陆风 答：海洋由于大量水的存在，温度变化缓慢，而陆地表面温度变化剧烈。因此，在白天形成海洋指向陆地的气压梯度，形成海风；在夜间陆地表面温度降低的比较快，形成陆地指向海洋的气压梯度，形成陆风，即海陆风。海陆风形成所产生的循环作用和往返作用加重环境污染。 6、空气污染指数 答：空气污染指数是一种向社会公众公布的反映和评价空气质量状况的指标。它将常规监测的几种主要污染物浓度经过处理简化为单一的数值形式，分级表示空气质量和污染程度，具有简明、直观和使用方便的优点。 7、光化学氧化剂 答：除去氮氧化物以外的能氧化碘化钾的物质。 二、填空题 1、大气层分为，对流层、平流层、中间层、热层、散逸层，其中，大气污染物的迁移和转
化主要发生在对流层。 2、产生急性危害必须满足两个条件：短时间内有大量污染物排入、有不利于污染物迁移和扩散的条件（如天气形势和地理地势引起的逆温）。 3、直接从污染源排放到空气中的有害物质称为一次污染物，经过发生作用，产生一些新的物质，这些物质和直接排放的污染物的物理化学性质均有很大不同，毒性也比较大，这些新产生的污染物称为二次污染物。如臭氧、硫酸盐、硝酸盐、过氧乙酰基硝酸酯（PAN）。 4、空气中的污染物按存在状态进行分类，可以分为分子状态污染物、粒子状态污染物。 5、粒子状态污染物（或颗粒物）是分散在空气中的微小液体和固体颗粒，粒径多在0.01-200微米之间，是一个复杂的非均匀体系，通常分为降尘、可吸入颗粒物。 6、PM10是指可吸入颗粒物（或者粒径小于10微米的颗粒物）、TSP是指总悬浮颗粒物。 7、空气污染物的常规监测项目有TSP 、SO2、NO2 、硫酸盐化速率、灰尘自然沉降量。 8、大气采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方。 9、污染源比较集中的地区，若主导风向较明显，应污染源下风向位置多设采样点。 10、大气采样的布点方法有功能区布点法、网格布点法、同心圆布点法、扇形布点法。 11、对于区域性的常规监测一般采用功能区布点法。 12、如某地区有多个污染源，且分布较均匀，采样的过程中，应采用网格布点法进行布设采样点。 13、网格布点法的监测结果可以绘制成污染物空间分布图，对指导城市环境规划和管理具有重要意义。 14、同心圆布点法适用于多个污染源构成污染群，且大污染源较集中的地区。 15、扇形布点法适用于孤立的高架点源，且主导风向明显的地区。扇形的角度一般为45-90度。 16、采用同心圆和扇形布点法时，要特别注意高架点源排放污染物的扩散特点，在最大地面浓度出现的位置应多布设采样点。
第 3 章 场效应管及其基本放大电路 自测题 填空题 1．按照结构，场效应管可分为 。它属于 型器件，其最大的优点是 。 2．在使用场效应管时，由于结型场效应管结构是对称的，所以 极和 极可互换。MOS 管中如果衬底在管内不与 极预先接在一起，则 极和 极也可互换。 3．当场效应管工作于线性区时，其漏极电流D i 只受电压 的控制，而与电压 几乎无关。耗尽型D i 的表达式为 ，增强型D i 的表达式为 。 4．某耗尽型MOS 管的转移曲线如题3.1.4图所示， 由图可知该管的DSS I = ，U P = 。 5．一个结型场效应管的电流方程为 2GS D 161(mA)4U I ??=?- ?? ?，则该管的DSS I = ， U P = ；当GS 0u =时的m g = 。 6．N 沟道结型场效应管工作于放大状态时，要求GS 0u ≥≥ ，DS u > ；而N 沟道增强型MOS 管工作于放大状态时，要求GS u > ，DS u > 。 7．耗尽型场效应管可采用 偏压电路，增强型场效应管只能采用 偏置电路。 8．在共源放大电路中，若源极电阻s R 增大，则该电路的漏极电流D I ，跨导m g ，电压放大倍数 。 9．源极跟随器的输出电阻与 和 有关。 答案：1．结型和绝缘栅型，电压控制，输入电阻高。2．漏，源，源，漏，源。 3．GS u ，DS u ，2GS D DSS P 1u i I U ??=- ???，2GS D DO T 1u i I U ??=- ??? 。4．4mA ，?3V 。5．16mA ， 题 3.1.4图
4V ，8ms 。6．p U ，GS P u U -，T U ，GS T u U -。7．自给，分压式。8．减小，减小，减小。9．m g ，s R 。 选择题 1．P 沟道结型场效应管中的载流子是 。 A ．自由电子； B ．空穴； C ．电子和空穴； D ．带电离子。 2．对于结型场效应管，如果GS P |||U U >，那么管子一定工作于 。 A ．可变电阻区； B ．饱和区； C ．截止区； D ．击穿区。 3．与晶体管相比，场效应管 。 A ．输入电阻小； B ．制作工艺复杂； C ．不便于集成； D ．放大能力弱 4．工作在恒流状态下的场效应管，关于其跨导m g ，下列说法正确的是 。 A ．m g 与DQ I 成正比； B ．m g 与2GS U 成正比； C ．m g 与DS U 成正比； D ．m g 成正比。 5．P 沟道增强型MOS 管工作在恒流区的条件是 。 A ．GS T u U <，DS GS T u u U ≥-； B ．GS T u U <，DS GS T u u U ≤- ； C ．GS T u U >，DS GS T u u U ≥-； D ．GS T u U >，DS GS T u u U ≤-。 6．某场效应管的DSS I 为6mA ，而DQ I 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是 。 A ．P 沟道结型管； B ．增强型PMOS 管； C ．耗尽型PMOS 管； D ．N 沟道结型管； E ．增强型NMOS 管； F ．耗尽型NMOS 管。 7．增强型PMOS 管工作在放大状态时，其栅源电压 ；耗尽型PMOS 管工作在放大状态时，其栅源电压 。 A ．只能为正； B ．只能为负； C ．可正可负； D ．任意。 8．GS 0V U =时，能够工作在恒流区的场效应管有 。 A ．结型管； B ．增强型MOS 管； C ．耗尽型MOS 管。 9．分压式偏置电路中的栅极电阻g R 一般阻值很大，这是为了 。 A ．设置静态工作点； B ．提高输入电阻； C ．提高放大倍数。 答案：1．B 。2．C 。3．D 。4．D 。5．B 。6．C 。7．B 、D 。8．A 、C 。9．B 。 判断题 1．对于结型场效应管，栅源极之间的PN 结必须正偏。（ ） 2．结型场效应管外加的栅源电压应使栅源间的耗尽层承受反向电压，才能保证其GS R 大的特点。（ ）
第四章土石坝自测题 一、填空题 1．土石坝按施工方法可分为、、和等形式。 2．土坝按防渗体的位置分为、、、。 3．土石坝的剖面拟定是指、、和的拟定。 4．在土石坝的坝顶高程计算中，超高值Y= （写出公式）。公式中各字母代表的含义是：、、。 5.碾压式土石坝上下游坝坡常沿高程每隔10～30m设置，宽度不小于～，一般设在。 6.当有可靠防浪墙时，心墙顶部高程应，否则，心墙顶部高程应不低于。 7.由于填筑土石坝坝体的材料为，抗剪强度低，下游坝坡平缓，坝体体积和重量都较大，所以不会产生。 8.土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。坝体内渗流的水面线叫做。其下的土料承受着，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定。 9..土石坝可能滑动面的形式有、和复合滑裂面。 10.土石坝裂缝处理常用的方法有、、等。 11.土石坝管涌渗透变形中使个别小颗粒土在孔隙内开始移动的水力坡降；使更大的土粒开始移动，产生渗流通道和较大范围内破坏的水力坡降称。 12.在土石坝的坝坡稳定计算中，可用替代法考虑渗透动水压力的影响，在计算下游水位以上、浸润线以下的土体的滑动力矩时用重度，计算抗滑力矩时用重度。
13.土石坝的上游面，为防止波浪淘刷、冰层和漂浮物的损害、顺坝水流的冲刷等对坝坡的危害，必须设置。 14.土石坝砂砾石地基处理属于“上防”措施，铅直方向的有、板桩、和帷幕灌浆。 15.砂砾石地基一般强度较大，压缩变形也较小，因而对建筑在砂砾石地基上土石坝的地基处理主要是解决。 16.土石坝与混凝土坝、溢洪道、船闸、涵管等混凝土建筑物的连接，必须防止接触面的，防止因而产生的裂缝，以及因水流对上下游坝坡和坝脚的冲刷而造成的危害。 17.土坝的裂缝处理常用的方法有、、等。 18.土石坝的渗漏处理时，要遵循“”的原则，即在坝的上游坝体和坝基、阻截渗水，在坝的下游面设排出渗水。 二、单项选择题 1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应（）。 A、高于设计洪水位 B、高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位 C、高于校核洪水位 D、高于校核洪水位加一定安全超高 2.关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有（）。 A、上游坝坡比下游坝坡陡 B、上游坝坡比下游坝坡缓
某拱坝左岸稳定计算分析 某拱坝左岸稳定计算分析 摘要：本论文主要进行的是某水库拱坝坝肩的稳定性校核。通 过刚体极限平衡法，并结合反力参数法程序分析某水库拱坝坝肩安全性。运用坝肩稳定分析原理，搞清拱坝抗滑稳定的基本概念，对作用在拱坝上的荷载进行分析，了解坝肩稳定计算公式的一些限制条件，应用这些基本原理和假定完成极限平衡分析。参考《浆砌石坝设计规范》，本工程为三等工程，拦河坝建筑物的级别为3级。通过岩石的 物理力学性质试验，定出抗剪强度参数，进行拱座稳定计算。选择坝肩稳定计算工况，算出左岸拱座稳定计算成果。得出的结论是某水库拱坝左岸坝肩满足规范要求。 Abstract: This paper is a reservoir arch dam abutment stability check. Through rigid body limit equilibrium method, and the combination of force parameters program analysis of a certain reservoir arch dam safety. Application of dam abutment stability analysis of arch dam stability against sliding principle, make clear the basic concepts, the effects on arch dam load analysis, understand the abutment stability calculation some restricted conditions, the application of these principles and assumed complete limit equilibrium analysis. Reference " stone masonry dam design specification ", this project for the three project, dam building at Level 3. Through the rock physical and mechanical properties test, the shear strength parameters, for abutment stability calculation. Selection of dam abutment stability calculation condition, calculate the left bank abutment stability calculation results. The conclusion is a reservoir arch dam left bank abutment can meet the requirements of specification.
第三章 社会主义改造理论 自测题 一、单项选择题（30题，每题1分，共30分） 1、从中华人民共和国成立到社会主义改造基本完成的这一时期，我国社会的性质是（ ） A．社会主义社会 B．资本主义社会 C．半社会主义半资本主义社会 D．新民主主义社会 2、新民主主义社会是一个（ ）性的社会形态？ A．独立 Ｂ．完善 Ｃ．过渡 Ｄ．进步 3、在新民主主义社会中存在（）种经济成分？ A．三Ｂ．四Ｃ．五Ｄ．六 4、在新民主主义社会的多种经济成分中，主要的经济成分有（）种？A．三Ｂ．四Ｃ．五Ｄ．六 5、在新民主主义社会的多种经济成分中，代表半社会主义性质的经济是（） A．国营经济Ｂ．合作社经济Ｃ．国家资本主义Ｄ．私人资本主义 6、在新民主主义社会的多种阶级构成中，（）不代表一种独立的发展方向？ A．工人阶级Ｂ．农民阶级Ｃ．小资产阶级Ｄ．民族资产阶级 7、随着土地改革的基本完成，我国国内的主要矛盾为（） A．中华民族与帝国主义的矛盾Ｂ．农民阶级与地主阶级的矛盾Ｃ．工人阶级与资产阶级的矛盾Ｄ．生产力与生产关系的矛盾8、党的（ ）全会上提出使中国“稳步地由农业国转变为工业国，由新民主主义国家转变为社会主义国家”
A．七届一中Ｂ．七届二中Ｃ．七届四中Ｄ．七届五中9、建国初期，党内关于从新民主主义社会向社会主义社会过渡的预期时间约为（） A．三到五年Ｂ．十到十五年Ｃ．十五到二十年Ｄ．二十到二十五年 10、在建国初期，我党建立社会主义性质的国有经济采取的手段有（）A．没收官僚资本Ｂ．开展互助合作Ｃ．加工订货Ｄ．经销代销 11、毛泽东在（ ）中央政治局会议上正式提出了过渡时期的总路线和总任务 A．1952年9月 B．1950年6月 C．1953年6月 D．1954年2月 12、（ ）形成关于总路线的完整表述： A．1952年9月Ｂ．1950年6月Ｃ．1953年6月Ｄ．1953年12月13、党在过渡时期的总路线可以被概括为（） A．一体两翼Ｂ．一化三改Ｃ．一个中心两个基本点Ｄ．四马分肥 14、党在过渡时期的总路线的主体是：（） A．社会主义工业化Ｂ．第一个五年计划 Ｃ．社会主义现代化Ｄ．社会主义科技化 15、马克思、恩格斯在（）中最早提出了从资本主义社会向社会主义社会过渡的问题？ A．《哥达纲领批判》Ｂ．《1844年经济学哲学手稿》Ｃ．《共产党宣言》Ｄ．《资本论》 16、（）最早提出落后国家在先进国家无产阶级的帮助下，可以经过一定的发展阶段过渡到共产主义？ A．马克思Ｂ．恩格斯Ｃ．列宁Ｄ．斯大林 17、毛泽东在下列哪一文献中提出了建设新民主主义社会的构想？
第三章拱坝自测题 一、填空题 1. 拱坝是一空间壳体结构,其坝体结构可近似看作由一系列凸向上游的__________和一系列竖向__________所组成,坝体结构既有拱作用又有梁作用，因此具有双向传递荷载的特点。 2. 拱坝所承受的水平荷载一部分由________的作用传至两岸岩体，另一部分通过_______的作用传到坝底基岩，拱坝在外荷载作用下的稳定性主要是依靠__________的反力作用，并不完全依靠坝体重量来维持稳定。这样就可以将拱坝设计得较薄。 3. 拱结构是一种________，在外荷作用下内力主要为___________，有利于发挥筑坝材料（混凝土或浆砌块石）的抗压强度。 4. 拱坝坝身不设___________，其周边通常是固接于基岩上，因而__________和________对坝体应力的影响较显著，设计时，必须考虑基岩变形，并将温度荷载作为一项主要荷载。 5. 拱坝理想的地形应是左右两岸_______，岸坡______无突变，在平面上向下游______的峡谷段。 6. 坝址处河谷形状特征常用河谷的_________及____________两个指标来表示。 7. 拱坝的厚薄程度，常以坝底最大厚度T和最大坝高H的比值，即___________来区分。 8. 拱坝理想的地质条件是；基岩_______单一、完整稳定、强度________、刚度大、透水性小和耐风化等。 9. 拱坝按拱坝的曲率分_____________、___________。 10. 拱坝按水平拱圈形式分可分为_________ __、________________、_____________。 11. 静水压力是坝体上的最主要荷载，应由拱、梁系统共同承担，可通过___________、来确定拱系和梁系上的荷载分配。 12. 混凝土拱坝在施工时常分段浇筑，最后进行___________，形成整体。 13. 温降时拱圈将缩短并向下游变位，由此产生的弯矩、剪力及位移的方向都与库水压力作用下所产生的弯矩、剪力及位移的方向__________，但轴力方向__________。 14. 当坝体温度高于封拱温度时，称温升，拱圈将伸长并向上游变位，由此产生的弯矩、剪力和位移的方向与库水压力所产生的方向__________，但轴力方向则__________。 15. 拱坝坝身的泄水方式有：__________、__________、__________及__________等。 16. 水流过坝后具有__________现象，水舌入水处单位面积能量大，造成集中冲刷，因此消能防冲设计要防止发生危害性的河床集中冲刷。 17. 拱坝坝基的处理措施有坝基开挖、__________、__________、__________、坝基排水、断层破碎带和软弱夹层的处理等。 18. 在防渗帷幕下游侧应设置__________，以减小坝底扬压力。 二、单项选择题 1.下列说法正确的是（） A、对于一定的河谷、一定的荷载，当应力条件相同时，拱中心角2φA 愈大（即R愈小），拱圈厚度T愈小，就愈经济。 B、很大的中心角容易满足坝肩稳定的要求。 C、当拱厚T一定，拱中心角愈小，拱端应力条件愈好 D、从经济和应力考虑，采用较小中心角比较有利。 2．在V形和接近V形河谷中，多采用（） A、等半径拱坝。 B、等中心角拱坝。 C、变半径、变中心角拱坝。 D、双曲拱坝。