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2025年水利结构面试题及答案

一、混凝土坝设计与安全控制

1.某300米级高拱坝在施工期出现坝体内部温度高于设计预期5-8℃的情况，可能的原因有哪些？需采取哪些应急控制措施？

可能原因：①水泥水化热释放速率高于设计值（如选用了早强型水泥或水泥用量超标）；②冷却水管布置间距过大或通水流量不足，导致散热效率降低；③混凝土入仓温度控制失效（如夏季施工时骨料预冷系统故障）；④分层浇筑厚度过厚，内部热量集聚；⑤气象条件异常（如持续高温天气延长）。

应急措施：①立即核查水泥品种及配合比，若为水泥问题，调整后续混凝土配合比（降低胶凝材料用量，增加掺合料比例）；②加密冷却水管或增设临时冷却支管，将通水流量从设计的1.5m3/h提升至2.0-2.5m3/h，延长通水时间；③对已浇筑层表面覆盖保温被并喷雾降温，减少表面热交换导致的内部热量积聚；④调整浇筑分层厚度（从3m减至2m），缩短层间间歇期；⑤引入智能温控系统，实时监测坝体温度场，结合有限元仿真动态调整冷却策略。

2.重力坝坝踵在正常蓄水位工况下出现拉应力超限（超过混凝土抗拉强度15%），需从哪些方面分析原因？提出3种针对性加固措施。

原因分析：①荷载计算偏差（如扬压力折减系数取值过大，未考虑渗透压力沿建基面的非线性分布）；②材料参数误差（混凝土弹性模量实测值高于设计值，导致应力集中）；③基础处理缺陷（坝基存在缓倾角软弱夹层，降低了坝体抗滑稳定性并改变应力分布）；④温度徐变效应未充分考虑（施工期温度应力未完全释放，叠加运行期应力）；⑤结构体型优化不足（坝体上游面坡度偏陡，导致坝踵区弯矩增大）。

加固措施：①坝踵贴角加固（在坝踵上游侧浇筑C40微膨胀混凝土贴角，形成局部压应力区抵消拉应力）；②预应力锚索加固（在坝顶向下游侧布置1500kN级无粘结锚索，锚固于新鲜基岩，通过预加应力改善坝踵应力状态）；③防渗排水强化（加密坝基排水孔间距至1.5m，增设帷幕灌浆（孔深增加20%），降低扬压力水头）；④坝体上游面增设钢筋混凝土面板（厚度0.8-1.2m，与原坝体通过锚筋连接，分担水压力）。

二、土石坝渗流与稳定分析

3.某心墙堆石坝在首次蓄水至正常蓄水位后，下游坝脚出现渗流量突然增大（较设计值增加3倍）且浑浊的现象，可能的渗漏通道有哪些？需采用哪些检测手段和处理措施？

可能渗漏通道：①心墙与岸坡结合部（岸坡开挖不彻底，存在树根、腐殖土等薄弱层）；②心墙内部裂缝（黏土料塑性指数不足，或填筑时含水率偏离最优含水率±2%导致干缩裂缝）；③心墙与混凝土基座接触面（基座表面未做凿毛处理或止水铜片焊接缺陷）；④坝下埋管周边（钢管与心墙接触部位反滤层缺失或压实不足）；⑤下游堆石体内部（存在架空结构，形成集中渗流通道）。

检测手段：①环境同位素示踪（投入氚或荧光染料，在下游渗流出口取样分析确定渗漏源）；②高密度电法勘探（沿坝轴线布置测线，通过电阻率异常识别渗漏带）；③钻孔电视（对可疑区域钻孔，利用井下摄像头直接观察心墙内部结构）；④渗流压力监测（在下游坝体埋设渗压计，绘制等势线图定位渗漏路径）。

处理措施：①对心墙裂缝采用水泥-水玻璃双液灌浆（灌浆压力0.3-0.5MPa，扩散半径1.5m）；②岸坡结合部开挖至新鲜基岩（坡度调整为1:0.75），回填黏土并分层压实（压实度≥0.98）；③埋管周边增设级配反滤层（采用3层反滤料，每层厚度30cm，粒径从0.1-2mm过渡到20-60mm）；④下游堆石体架空区灌注细石混凝土（坍落度180-200mm，添加减水剂提高流动性）；⑤在心墙上游侧增设水平铺盖（采用复合土工膜+黏土，厚度0.8m，与原心墙搭接长度5m）。

4.采用有限元法进行土石坝坝坡稳定分析时，需考虑哪些本构模型的选择依据？对比邓肯-张E-B模型与修正剑桥模型的适用性。

本构模型选择依据：①坝料类型（堆石料选用能反映剪胀性的模型，黏性土选用考虑固结特性的模型）；②分析阶段（施工期关注加载路径，蓄水期关注应力路径变化）；③计算精度需求（初步设计可选非线性弹性模型，复核安全系数需用弹塑性模型）；④参数获取难度（邓肯-张模型参数通过常规三轴试验获取，修正剑桥模型需测定临界状态线参数）。

模型对比：①邓肯-张E-B模型（非线性弹性模型）：适用于堆石、砂砾料等无黏性土，通过切线弹性模量E和体积模量B反映应力-应变关系，能较好模拟加载过程中的剪缩/剪胀特性，但无法考虑卸载再加载的滞回效应及塑性累积变形；②修正剑桥模型（弹塑性模型）：基于临界状态土力学理论，适用于正常固结或弱超固结黏性土，通过屈服面（椭圆）和流动法则描述塑性变形，能反映土的剪缩、剪胀及应力路径依赖性，尤其在模拟长期固结