水利工程施工与施工组织计算题.docx
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水利工程施工与施工组织计算题
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/s,下游水位为129.25m。
有隧洞泄流与水力关系查得,160m3/s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:
HU=136.65+0.56+0.7=137.91m
下游围堰堰顶高程:
HL=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13600m3/s,,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/s,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v=13600/(180×50)=1.51<2m/s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)-0.18^2/2g=0.18m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2.4t/m3。
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
r=0.9985m
球体直径D=1.997m
立堵时,取K=1.05,=7.78m/s
平堵时,取K1=0.9,=6.67m/s
取K2=1.2,=8.89m/s
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2.4T/M3。
隧洞断面面积W=3.5×1.75+3.14×3.5^2/8=10.94m2水头推力P=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10×10^4N/m2。
所以,混凝土塞的最小长度为
l==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1.5kg/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n=r/W=5/4=1.25>1,属加强抛掷爆破。
装药量Q=1.5×4^3×(0.4+0.6×1.25^3)=150.9kg
(2)当n=1时,即5/W=1,所以W=5m
当n=0.75时,即5/W=0.75,所以W=6.67m
故减弱抛掷爆破的条件:
5 2.某项爆破工程拟采用集中药包洞室爆破,设计最小抵抗线长度为20米,取用爆破作用指数n=1.若要求增加爆破方量10000m3,在最小抵抗线不变的情况下,试近似计算爆破作用指数n值。 并指出数何种爆破类型? [解]: 当n=1时,爆破漏斗底直径为2×20=40m,爆破方量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nx,爆破漏斗底直径为2×20nx=40nx,则满足: π/4×(40nx)^2×20/3=18377.6。 解得: nx=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1.4kg/m3。 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350ml,故炸药换算系数e=320/350=0.914。 所以装药量Q=1.4×0.914×10^3×(0.4+0.6×1.2^3)=1838.53kg 坚硬岩石μ=10,装药密度△取1000kg/m3, 则压缩圈半径m。 岩石系数KT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1.4kg/m2。 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×WW=5.69m 装药量Q=1.4×5.69^3×(0.4+0.6×1^3)=257.9(kg)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5min的注水量列入表1-A-2求灌浆的临界压力及在此压力时的单位吸水量。 表1-A-2不同压力水头下的5min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=0.35mm,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。 [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0.03mm,故可灌比M=,可灌,故所选1: 3的比例合适。 3.砾石地基中开挖槽孔深度10m。 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) 砂砾地层的饱和容重(t/m3) ,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/d。 用1m3正铲挖土,10t自卸汽车运土。 正铲挖装土的循环 时间为26s,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KH=1,时间利用系数KB=0.85,联合作业延误系数Kt=0.9,土料的松散影响系数K’P=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/h 每天按工作21h计,所需正铲台属为 ,取3台 2.砂砾石的容重2.3t/m3,松散影响系数为0.75。 用1m3正铲开挖的循环时间为26s。 用10t自卸汽车运土。 运距1730m,运行平均速度18km/h,卸土时间1min,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=2.16min,已知卸车时间为1min,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/d。 已知设计干容重为1.65t/m3,料场土料干容重1.35t/m3,土料松散干容重为1.28t/m3。 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/d 运输强度=6474.25m3/d 4.粘性土上坝强度为4922m3/d。 用滚筒宽度为1.3m的5t羊足碾压实。 铺土厚度0.3m。 碾压遍 数16次。 行速4.53km/h。 坝体设计干容重为1.65t/m3,松铺土料湿容重1.42t/m3,含水量18%。 求所需羊足碾台数。 [解]: 运输土料干容重t/m3。 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/h 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5~20mm占45%,20~ 40mm占55%。 天然骨料中5~20的含量为30%,20~40mm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1476kg)。 [解]: 混凝土出机以后损失系统取1.5%,则 5~20mm骨料的总需量q5~20=(1+1.5)×1476×45%×4×104=26966520kg 20~40mm骨料的总需量q20~40=(1+1.5)×1476×55%×4×104=32959080kg 骨料生产损耗系数小石用0.09,中石用0.07。 按5~20mm骨料求开采总量Q5~20=(1+0.09)×26966520/30%=97978356kg。 按20~40mm骨料求总采量Q20~40=(1+0.07)×32959080/45%=78369368kg。 故应开采97978356kg。 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6min。 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30min,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/h。 用BW—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30min,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1000m/h,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N=4。 支洞条数m=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1.4kg/m3。 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/h。 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H=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Φ20mm的锚杆作局部锚固。 岩石容重2.5t/m3。 钢筋的设计拉应力为310Mpa,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/h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V=(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P=×1.1×1.2×1.1=121.12m3/h(1.1,1.2,1.1分别为月、日、时不均匀系数)>79.8m3/h, 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2.5m/d工作面,则=6月。 坝基开挖: 施工强度取750m3/d,=1.3月,取1.5个月。 混凝土截水墙: 施工强度取150m3/d,=0.37月,取0.5个月。 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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