水利工程施工与施工组织计算题.docx

第一章 施工水流控制
四、计算题
1．大坝施工，用全段围堰、隧洞导流。图示围堰为Ⅲ级。设计导流流量为160m3，下游水位为129.25m。有隧洞泄流与水力关系查得，160 m3泄流量时上游水位为136.65m，此水位的波浪爬高为0.56m。下游波浪爬高0.15m，求上下游围堰的堰顶高程。
[解]：因采用波浪爬高，同时又是上下游围堰，所以考虑应是土石围堰；
查表得：Ⅲ级土石围堰的安全超高为0.7m。
上游围堰堰顶高程：136.65+0.56+0.7=137.91m
下游围堰堰顶高程：129.25+0.15+0.7=130.10m
2． 混凝土重力坝施工，初期导流采用分段围堰法，第一期先围右岸河床，左岸河床泄流。设计洪水流量为13600 m3,，相应的过水深度为50m，过水断面平均宽度为180m,行进流速为0.18m,验算河床束窄后的流速能否满足通航要求。围堰属Ⅲ级，求纵向围堰近首、末段的高度。上、下游波浪高度分别为1.0m,0.6m。
[解]：平均流速13600/(180×50)=1.51<2m  满足通航要求。
Ⅲ级混凝土围堰的安全超高为0.4m。流速系数取0.80.
进口处水位落差为1.512/(2g×0.80^2)-0.18^2/20.18m
纵向围堰首端高度：5.0+0.18+0.4+1.0=51.58m
纵向围堰末段高度：50+0.4+0.6=51m
3．截流时抛掷10t重的混凝土四面体。在立堵与平堵时，各能抵抗多大的水流流速。
[解]：混凝土的容重取2.43。四面体的体积V为：10/2.4=4.17m3
     设化引球体半径为r，则 4.17=4лr3/3
                      0.9985m
球体直径1.997m
立堵时，取1.05，=7.78
平堵时，取K1=0.9， =6.67
        取K2=1.2， 8.89m
4． 大坝施工的导流隧洞为3.5×3.5的城门洞形断面，封堵时隧洞断面重心上水头为45m。求混凝土塞的最小长度。
[解]：安全系数K取1.2,混凝土容重取2.43。
      隧洞断面面积3.5×1.75+3.14×3.5^2/8=10.94m2
水头推力45×1000×9.81×10.94=4829463N
隧洞周长=3.5+2×1.75+3.14×3.5/2=12.5m
混凝土与岩石（或混凝土塞）的摩阻系数取0.60，
混凝土与岩石（或混凝土）的粘结力取10×10^42。
所以，混凝土塞的最小长度为
4.13m

第二章 爆破工程
四、计算题
1．—埋置深度为4m的药包，爆破后得到底直径为10m的爆破漏斗。
求：(1)爆破作用指数，指出属何种类型的爆破?如果炸药单耗为1．5／m3,爆破药量是多少？
（2）如果爆破漏斗直径不变，要求实现减弱抛掷爆破，其深度如何调整？
[解]：（1）W＝4m，r＝10/2＝5m
所以 5/4=1.25>1，属加强抛掷爆破。
装药量 1.5×4^3×(0.4+0.6×1.25^3)=150.9 
（2）当1时，即 51，所以5m
当0.75时，即50.75，所以6.67m
故减弱抛掷爆破的条件：5破方量V1＝π/4×402×20/3=18377.6m3。
增加爆破方量10000m3时，总爆破方量变为18377.6m3。
此时设爆破作用指数为，爆破漏斗底直径为2×2040，
则满足：π/4×（40）^2×20/3＝18377.6。
解得：＝1.48，故属加强抛掷爆破。
3．在边坡角度为50度的坚硬岩石坡上作爆破。最小抵抗线10m，爆破作用指数用1.2，标准炸药单位耗药量为1.43。现用1号硝铵岩石炸药，求装药量、压缩圈半径、上破裂半径与下破裂半径。
[解]：1号硝铵岩石炸药的爆力为350，故炸药换算系数320/350=0.914。
所以装药量Q＝1.4×0.914×10^3×(0.4+0.6×1.2^3)=1838.53
坚硬岩石μ=10，装药密度△取10003，
则压缩圈半径m。
岩石系数取0.016，则岸坡坡度影响系数β＝1＋0.016（50/10）^3＝3，
故上破裂半径R’＝10 ＝23.07m，下破裂半径R＝10＝15.62m。
4．在山坡上爆破处距地面一砖砌建筑物的距离为170.8m，爆破作用指数取1.0，求爆破飞石不致损害该建筑物的最小抵抗线的最大值。如果采用标准炸药，该建筑物地基为粘土，校核爆破地震与空气冲击波对该建筑物有无损害。
[解]：单位耗药量为1．42。
飞石安全距离计算用的安全系数取1.5，设最小抵抗线的最大值为W，则：

170.8＝1.5×20×1^2×W
W＝5.69m
装药量Q＝1.4×5.69^3×（0.4＋0.6×1^3）＝257.9（）
粘土地基，系数K取2.0。α取2.0，β取1/3。
地基介质质点振动速度V＝2（257.9^(1/3)/170.8）^2

第三章 基础处理工程
四、计算题
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5的注水量列入表12求灌浆的临界压力及在此压力时的单位吸水量。
表12      不同压力水头下的5吸水量

绘制压力与注水量的关系曲线如图2－A－1。

图2－A－1
[解]：由曲线可知，当水头达30m时，注水量突然增大故临界压力为30m水头。
单位吸水量
2. 砂砾石地基中颗粒的D15＝0.35,欲灌水泥粘土浆。已知水泥与粘土的颗粒组成如表13。求可灌的水泥与粘土的比例。

[解]：假定水泥：粘土为1：3，则混合后的颗粒组成如表2－A－1
（组成％）
表2－A－1

由表2－A－1可知，颗粒累计含量接近85％的颗粒为0.03，故可灌比，可灌，故所选1：3的比例合适。
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0.5m。砂砾石的内摩擦角为32°，干容重2.2t／m3，比重2.69。求所需固壁泥浆的容重。
[解]：泥浆深度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）
砂砾地层的饱和容重（3）
，设泥浆容重为，则
9.5＝8×1＋[2.2×2＋（2.38－1）×8]×0.3073
故＝1.34

第四章 土石坝工程
四、计算题
1．已知砂砾开挖强度为4966.25m3。用1 m3正铲挖土，10 t 自卸汽车运土。正铲挖装土的循环时间为26 s，土斗的充盈系数为1，土的松散影响系数为0.75。求所需挖掘机的台数。
[解]：正铲每分钟循环作业次数次
土斗的充盈系数取为1，时间利用系数0.85，联合作业延误系数＝0.9，土料的松散影响系数K’0.75。故正铲的生产率为
P铲＝60×1×2.3×2.3×1×0.75×0.85×0.9＝79.18m3
每天按工作21h计，所需正铲台属为
，取3台
2．砂砾石的容重2.3 3，松散影响系数为0.75。用1m3正铲开挖的循环时间为26 s。用10 t自卸汽车运土。运距1730 m，运行平均速度18，卸土时间1，求每台正铲徐配几辆汽车。
[解]：取土料充盈系数为1，则每辆斗装斗数，取5，
则装车时间为26×5/60=2.16，已知卸车时间为1，来往运输时间为
每台正铲需配汽车辆数，取7辆。
3．土坝施工，粘性土的上坝强度为4992m3。已知设计干容重为1.65 3，料场土料干容重1.35 3，土料松散干容重为1.28 3。土料开挖损失系数为0.95，运输损失系数为0.98，求开挖与运输强度。
[解]：开挖强度＝6461.63m3
运输强度＝6474.25m3
4．粘性土上坝强度为4922 m3。用滚筒宽度为1.3 m的5 t羊足碾压实。铺土厚度0.3 m。碾压遍数16次。行速4.53 。坝体设计干容重为1.65 3，松铺土料湿容重1.42 3，含水量18％。求所需羊足碾台数。
[解]：运输土料干容重3。层压实厚度m。搭接宽度C取0.2m，时间利用系数取0.85，羊足碾的生产率为
＝58.24m3
每日工作21h，需羊足碾台数为台

第五章 混凝土坝工程
四、计算题
1．混凝土坝最高浇筑强度为4×104m3。混凝土的粗骨料为二级配，其中5～20占45％，20～40占55％。天然骨料中5～20的含量为30％，20～40的含量为45％。求砂砾石的最高月开采量（每方混凝土用粗骨料量为1476）。
 [解]：混凝土出机以后损失系统取1.5％，则
5～20 骨料的总需量q5～20＝（1＋1.5）×1476×45％×4×104＝26966520
20～40骨料的总需量q20～40＝（1+1.5）×1476×55％×4×104＝32959080
骨料生产损耗系数小石用0.09，中石用0.07。
按5～20骨料求开采总量Q5～20＝（1＋0.09）×26966520/30％＝97978356。
按20～40骨料求总采量Q20～40＝（1＋0.07）×32959080/4578369368。
故应开采97978356。
2．混凝土坝的高峰月浇筑强度为4×104m3/月。用进料容量为2.4m3的拌合机。进料时间为15s，拌合时间为150s，出料时间为15s，技术间歇时间为5s。求所需拌合机台数。
 [解]：不均匀系数取1.5，月工作25d，每日工作20h，要求拌合设备小时生产能力为

出料系数取0.65，时间利用系数0.85，混凝土拌合机的生产率为

需要拌合机台数，取5台。
3．混凝土坝施工，高峰月浇筑强度为4×104m3/月。用20t缆机吊运6m3吊罐运送混凝土。吊运循环时间为6。时间利用系数取0.75，吊罐有效容积利用系数取0.98，综合作业影响系数取0.85，求缆机台数。
 [解]：缆机月有效工作天数取25，每日有效工作时数取20，
浇筑月内，日、小时的不均匀系数分布取1.1、1.2。
缆机小时实际生产率
缆机小时浇筑强度
缆机需要数量  台，取3台
4．某混凝土重力坝月浇筑强度为16530m3,坝段宽度为16m。混泥土的初凝时间为2.5h，运输入仓时间为30，浇筑层厚度为0.35m，求纵缝间距。
 [解]：混凝土浇筑月、日、小时不均匀系数分别取1.1、1.1、1.2，
月工作日数取25d，工作小时数取20h，
则浇筑能力。
运输延误系数取0.85，则纵缝间距L为

5．面积16×24m的坝块用碾压法施工。混凝土初凝时间为2.5h。用3×1.5m3一座拌合楼，生产率为79.8m3。用—201振动碾碾压，碾宽2.032m。碾压遍数为10，混凝土运输入仓时间为30，求不出冷缝的碾压层厚度与震动碾台数及其生产能力的利用程度。
 [解]：设碾压层厚度为h，运输延误系数取0.85，则
，求出h＝0.35。
振动碾行速取1000，叠压宽度取0.2m，时间利用系数取0.85，则振动碾的生产率为

所需振动碾台数,取2台。

第六章 地下建筑工程
四、计算题
1．隧洞长度12000m，要求18个月内完成开挖工作。已知隧洞开挖的综合进度指标为180m/月。施工支洞的综合进度指标为270m/月。最长支洞长度为300m，求所需支洞条数。
[解]：设所需工作面数为N，则
，求得4。支洞条数条

2．4m×4m的城门洞形隧洞（上部为半径为2m的半圆）。采用分部开挖法，先开挖上部半圆。岩石属中等硬度岩石，单位耗药量为1.43。用光面爆破法，求光爆孔的个数与最小抵抗线。
[解]：一次循环进尺需药量

3．用混凝土泵垂直封拱。顶拱长度12m，初砌厚度0.8m。混凝土泵的水平输送距离最大可达300m，生产率40m3。输送管离洞底0.5m水平布置，到封拱段转90°角垂直上升。隧洞开挖高度为4m。求垂直管段长度、垂直管位置和混凝土泵到封拱段的距离（垂直管1m相当8m水平管，90°弯管相当于12m水平管）。
[解]：  垂直管尾距洞顶0.2m，垂直管尾长度4-0.5-0.2=3.3m

4．隧洞顶有一块高2m、体积2m3、可能垂直下落的危石，用Φ20的锚杆作局部锚固。岩石容重2.53。钢筋的设计拉应力为310，求锚杆数与锚杆长。
[解]：       锚杆根数，取1根。

第七章 施工总组织
四、计算题
1． 某混凝土坝施工，拟用坝体临时断面拦洪渡汛。坝底长度240m，坝两肩岩坡1:1，临时断面高35m，宽26m。需在6个月内完成。现用生产能力为79.8m3的拌和楼一座，能否满足施工强度要求。
[解]：临时断面的工程量(240+1×35)×35×26=250250m3。
    月工作日取25d，每日工作时间取20h，
则要求的浇注能力×1.1×1.2×1.1=121.12m3（1.1，1.2，1.1分别为月、日、时不均匀系数）＞79.8m3,
    故不满足。
2． 土坝枢纽施工采用全段围堰、隧洞导流，坝高67.5m。工程于1995年初开始，1996年6月底坝体应达42m起拦洪作用。1997年初第一台机组发电。各项工程的工程量及施工强度指标列入表1－A－7。每月工作日数按25d计。安排其施工进度。
表1－A－7      各项工程的工程量及施工强度参考资料

[解]：各项工程的施工延续时间（月工作按25d计）：
隧洞：两个工作面，施工强度取2.5工作面，则=6月。
坝基开挖：施工强度取750m31.3月，取1.5个月。
混凝土截水墙：施工强度取150m3，＝0.37月，取0.5个月。
钻孔灌浆：施工强度取45，＝0.98月，取1.0个月。
拦河坝：施工强度取0.3，=9月。
溢洪道：施工强度取1500m3，＝5.3月，取6个月。
混凝土厂房：施工强度取150m3，＝6月。
其他：围堰0.5个月，机组安装3个月，蓄水3个月。
按施工程序，安排施工进度如下表2－A－3。

校核：①1996年1～6月土坝上升高度为6×0.3×25=45m>42m，故满足拦洪要求；②1996年底蓄水3个
月，机组安装完毕，能保证1997年初第一台机组发电。

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