一、 计算题
第1题 某混凝土重力坝工程，采用分段围堰法导流，二期工程洪水期采用混凝土坝底孔与缺口联合泄洪。上下游围堰采用土石围堰，按3级不过水围堰设计。工程导流设计标准为20年一遇，导流不考虑水库库容的调蓄作用，频率为5%的全年各月洪水流量值如表1所示。坝址处下游水位流量关系如表2所示。不过水围堰堰顶安全超高下限值如表3所示。
表1 频率为5%的全年各月洪水流量值表 月份 31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q（m/s） 500 2980 4520 8050 9790 17500 18600 6590 4760 4030 3860 2220 80
35.00 10.0 33.00 20.00 图1 二期工程导流布置示意图
表2 频率为5%的全年各月洪水流量
Q（m/s）
表3 不过水围堰堰顶安全超高下限值 围堰型式 土石围堰 混凝土围堰 围堰级别 3 0.7 0.4 4、5 0.5 0.3 30 5000 30.4 10000 34.3 15000 37.7 18600 39.84 下游水位（m） 18
【问题】
（1）采用分段围堰法导流，河床束窄程度的选择是关键问题之一，在选择时主要应考虑哪些问题？
（2）根据上述有关资料推求下游土石围堰的堰顶高程。 （3）根据上述有关资料推求上游土石围堰的堰顶高程。 【答案】
（1） 根据工程导流设计标准为20年一遇的要求，查表2-1得全年最大洪水流量
3
Q=18600m/s，再查表2得其相应下游水位▽下=39.84m，查表3得3级不过水土石围堰堰顶安全超高δ=0.7m，故下游围堰堰顶高程为 H下=▽下+δ=39.84+0.7=40.54m
（2）设上下游水位差?Z=▽上-▽下=35+H-39.84=H-4.84（H为缺口上部水头）。 此时底孔为淹没出流，其流量为
0.50.50.50.5
Q1=Aμ（2g?Z）=4×10×13×0.8×（2×9.8）×（H-4.84）=1841.7（H-4.84）
缺口按宽顶堰流计算，其流量为
0.51.50.51.51.5
Q2=mb（2g）H=0.32×80×（2×9.8）×H=113.34H 因不计水库调蓄作用，故 Q1+ Q2= Q
0.51.5
即 1841.7（H-4.84）+113.34H=18600 试算得 H=21.29m
则上游水位 ▽上=35+21.29=56.29m 故上游围堰堰顶高程为
H上=▽上+δ=56.29+0.7=56.99m
第2题 某水电站工程位于山区，挡河坝采用面板堆石坝。坝址区水文地质条件：枯水期水面宽90～130m，当正常蓄水位160m时，河谷宽440～608m。坝址河床高程30～34m。枯水期水深1.0～2.5m，仅在左岸某冲沟口处有一小深潭，水深约6m。坝址两岸地形基本对称，山体雄厚，岸坡地形完整，基岩大片裸露。山顶高程左岸300～350m，右岸在350m以上，两岸坡度一般为40°～45°，局部地段有60°以上的陡坡或陡壁悬崖分布。左岸基岩以晶屑熔结凝灰岩为主，河床与右岸以火山集块岩为主。
河床冲洪积层厚度大，属上叠式阶地地貌。左岸有狭窄的河漫滩和Ⅰ级阶地分布，阶地高出河床3～8m，局部达14m，高程40～48m。河床覆盖层内没有厚度大的连续软弱夹层，仅局部存在细颗粒集中的小透镜体，一般长度0.6m～1.10m，厚度0.3～0.5m为主，主要由砂、粘性土组成，局部存在大漂石卵石集中，据室内外试验资料，河床覆盖层物理力学指标较好。
33
坝址处的多年平均流量120m/s，多年平均径流量37.8亿m。受降水雨年内分配不均匀影响，径流年内分配出不均匀，主要集中在4～9月，约占年径流量的75.2%，以6月最大，占全年径流的19.7%，年洪峰一般出现在4～9月，其中4～7月多为锋面雨，6～9月为台风雨，洪水过程，锋面雨为多锋型，历时较长，一般为2～5天，其特点是峰面低量大，台风雨为单峰型，峰高量小，历时短，一般为2～3天。 【问题】
（1） 某施工单位给出的施工导流方案，采用全段围堰法、明渠导流；同时拟采用平堵法
截流，截流日期定在明渠开挖完成后的1月31日，你认为此设计方案是否合理？你认为应如何选择导流及截流方案？ （2） 施工分期应如何考虑？
（3） 由于大坝填筑工作量较大，如计算的一期填筑不能在汛期来临前达到拦洪水位以
上，则可采取什么方法拦洪渡汛？
3
第3题 某土石坝工程施工高峰期上坝强度为15000m/d，采用反铲挖掘机和自卸汽车配合运
3
料上坝，运距4.0km。若选用铲斗容量为3m的反铲挖掘机，20t的自卸汽车，每天工作两个台班，则共需多少台挖掘机、自卸汽车？并判断挖掘机与自卸汽车的搭配是否合理？如不合理，该如何改进？
33
（注：土料运输的松散容重取19KN/m，土料天然容重为22KN/m；挖掘机生产能力
Pc?TVKchKt，其中，台班工作时间8小时，铲斗充满系数取0.6，时间利用系数取0.7，
Kkt60?8qKvKtKp（m3/班）计算，其中，q为车箱几何容积， Kv为车箱充盈系数，取t1
物料松散系数取1.2，每次作业循环时间0.5分钟；自卸汽车生产能力按式
Pa?1；Kt为时间利用系数，取0.75；Kp为体积换算系数，取1.05；t为运行一次的循环时间，取50分钟；运输强度。运输强度QT?QDKC，运输损失系数K2取0.97，压实影响系数K2Kc取1.2；开挖强度Qc?答：
（1）挖掘机数量计算 挖掘机生产能力：Pc?QD土料开挖损失系数K3取0.95，压实系数Kc’取1.2）。 Kc'，
K2K3TVKchKt480?3?0.6?0.75??1080m3台班（2分）
Kkt1.2?0.5开挖强度：Qc?QD15000Kc'??1.2?19533m3d（2分） K2K30.97?0.95Qcmax19533（2分） ??9.04台，取9台。
Pc1080?2需要挖掘机数量：Nc?（2）自卸汽车数量计算
自卸汽车生产能力：
Pa?60?860?8qKvKtKp???201.9??1?0.75?1.05?79.6m3/台班（2分） t50运输强度：QT?QD15000KC??1.2?18557m3/d（2分） K20.97QTmax18557（分） ??116.6台，取117台。
Pa79.6?2需要自卸汽车数量：Na?（3）匹配验证 挖掘机装车斗数m?Q20（3分） ??4.2，在3-5之间，合理。
?cqKHKp'2.2?3?0.6?1.2
第4 题 某土石坝的碾压试验成果见图1所示。
2
γ2.4 2.0 1.6 0 2.0 4.0 6.0 max（t/m） 0.8m 1.0m 1.2m 32 4 6 8 10 0.8m 12 碾压遍数1.0m 1.2m Wop（%） 图1 铺土厚度、压实遍数、最优含水量和最大干表观密度的关系曲线
【问题】
（1） 土石坝碾压试验的目的是什么？
（2） 非粘性土料和粘性土料的碾压试验有何区别？
3
（3） 若本工程的设计干表观密度为2.1t/m，则经济压实厚度、压实遍数及相应的最优含
水量分别为多少？
【答案】
（1）碾压试验的目的是通过试验获取符合当地筑坝材料的施工碾压参数的最优组合，取得最佳的压实效果，以指导实际施工；也为设计单位最终核定施工控制填筑质量标准提供依据，确保大坝填筑施工质量。（2分）
（2）非粘性土料含水量的影响不如粘性土显著，试验中可充分洒水，只作铺土厚度、相对密度（或干表观密度）与压实遍数的关系曲线，进而求出经济的铺土厚度和压实遍数。（2分）
3
（3）根据设计干表观密度2.1t/m，可查得铺土厚度分别为0.8m、1.0m、1.2m时所需的碾压遍数分别为6、8、10遍，其相应的最优含水量均为2.5%。单位压实遍数的压实厚度分别为0.133、0.125、0.12.可见压实厚度为0.8m时最经济合理。故本工程经济压实厚度、压实遍数及相应的最优含水量分别为0.8m、6遍、2.5%。(6分)
第5题 （本题共分3小题） 5.1在确定炸药单耗试验中，将4kg铵锑炸药埋入2m深的岩石中，爆后测得漏斗直径为4.5m，求该岩石的炸药单耗。
5.2有一阶梯需剥离，岩石属中等硬度，采用浅孔爆破；台阶高为3.6m，试确定孔深、孔距和排距，并绘出炮孔布置示意图。
5.3有一条形药包，在中等岩石中爆破（k=180,α=1.62）,一次齐发药量为800kg。问离爆源200m处的砖房是否安全？ 答：
3
（1）Q=4kg,W=2m,n=r/W=2.25/2=1.125,为加强抛掷爆破，f(n)=0.4+0.6n.
333
由Q=KWf(n)得：K=4/(8*(0.4+0.6*1.125)=0.4kg/m. （2）L=KL.H=1.0*3.6=3.6m,
3
Wp=H/Kn=1.8m
a=Ka.Wp=1.5*1.8=2.7m,b=1.0Wp=2.7m. 示意图略。
?Qn(3)由于爆破产生的质量峰值加速度V?K??R???80013????180???200??????1.62?1.24m/s
砖房允许质量峰值震动速度[V]=2.5m/s. V<[V],安全。
第6题（本题共3小题）
6.1 坝基灌浆前作压水试验。压水试验段长5m，不同压力水头下5min的注水量列入表1求灌浆的临界压力及在此压力时的渗透率。
表1 不同压力水头下的5min吸水量 压力水头（m） 注水量（L/5min） 10 15 15 24.4 20 35 25 46.9 30 60 35 87.5 6.2 砂砾石地基中颗粒的D15＝0.35mm,欲灌水泥粘土浆。已知水泥与粘土的颗粒组成如表1-A-3。求可灌的水泥与粘土的比例。
6.3 砾石地基中开挖槽孔深度10 m。地下水位低于槽口2m。用泥浆固壁，泥浆面低于槽口
3
0.5m。砂砾石的内摩擦角为32°，干容重2.2t／m，比重2.69。求所需固壁泥浆的容重。 【答案】
（1）绘制压力与注水量的关系曲线，由曲线可见当水头达30m时，注水量突然增大，故临界压力为30m水头。
（2）假定水泥：粘土为1：3，则混合后的颗粒组成如下表， （混凝土颗粒组成?水泥%?1?粘土%?3?4按计算）。
由表可知，颗粒累计含量接近85％的颗粒为0.03mm，故可灌比M=0.350.03?11.7?10，可灌，故所选1：3的比例合适。
（3）泥浆深度H=10-0.5=9.5(m)。地下水面距地表a＝2m，槽中地下水深h＝10-2＝8（m）
?w?2.2??1?1. 砂砾地层的饱和容重
??2.2???1?2.382.69?（t/m3）
32???K?tg2?45????0.30732??2. 又，设泥浆容重为
3. 9.54. 故
，则
＝8×1＋[2.2×2＋（2.38－1）×8]×0.3073 ＝1.34
第7题 某施工单位承担一土石坝施工任务，该单位对坝基开挖做了施工组织设计，坝基基坑
3
深为-5.2m，采用爆破法施工，土方量为9000m，平均运距为10公里，合同工期为8天。该施工单位有甲、乙、丙三种液压挖掘机，A、B、C三种自卸汽车，挖掘机的机械利用系数为0.9，
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