水工隧洞与坝下埋管复习进程.ppt

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1、水工隧洞与坝下埋管第一节概述水工隧洞可以设计成有压的,也可以设计成无压的。即使是在同一条隧洞中,以主闸门为界,闸门前有压,闸门后为无压的。但是在隧洞的同一段内,除了流速低的导流隧洞外,应严禁出现时而有压,时而无压的明满交替的流态,以免造成因此引起的震动与空蚀。二、水工隧洞的工作特点1.深式过水建筑物的特点(1)泄水遂洞出口流速高,单宽流量大,能量集中,消能防冲措施要求较高。(2)进口处于水下较深处,闸门承受的水压力大,要求闸门刚度大,启闭机容量大。第一节概述(3)高水头无压泄水隧洞,容易在高速水流

2、的作用下引起的振动及洞身空蚀破坏。(4)有压隧洞往往承受较大的内水压力,要求有一定厚度的围岩和足够强的衬砌。2.地下建筑的特点(1)水工隧洞是一种地下结构。隧洞开挖后,改变了岩体原来的平衡状态,引起孔洞附近应力重分布,岩体产生变形,严重的甚至发生崩塌。因此,隧洞中常需设置临时性(施工期)支护和永久性衬砌,以确保隧洞施工期和运行期的安全。(2)与地面建筑物相比较,隧洞的断面尺寸小,施工场地狭窄,施工干扰较大;第一节概述(3)外水压力是水工隧洞设计的主要荷载之一。三、水工隧洞的线路选择和工程布置1.水

3、工隧洞的线路选择在洞线选择时,应结合隧洞的用途,根据当地实际情况,综合考虑,地质、地形、水力学、施工、运行、枢纽总布置及对周围环境影响等因素,通过技术经济比较选定。并通过多方案进行经济技术比较而加以确定。(1)地质条件1)隧洞线路选择原则上应使洞线布置于地质构造简单、岩体完整坚硬稳定,水文地质条件有利及施工方便的地区。尽量避开向斜、断层、软弱地层、第一节概述滑坡等不利地质构造。同时尽量避开涌水量大、地下水位高、岩溶发育、承压水区以及高地应力区,以减少隧洞衬砌荷载及便于施工。2)若洞线与岩层、构造破

4、碎带及主要节理面相交时,应尽量使洞线具有较大夹角。在整体块状结构的岩体中,其夹角应不小于30º,在层状岩体中,其夹角不宜小于45º。3)隧洞洞线穿过高地应力区时,原则上应使洞线与最大水平地应力方向一致。4)当隧洞沿水平或倾斜岩层走向布置时,应使洞身位于坚硬均质不透水的岩层中。当洞身穿切不同岩体的岩层时,应使其洞顶置于较坚硬的岩层中。第一节概述(2)地形条件1)隧洞的线路在平面上应力求短、直,以降低工程造价和减小水头损失,并保持良好的水流条件。若受限制而不能保持直线时,隧洞应以曲线连接,其曲率半径不

5、小于5倍的隧洞洞径(或洞宽),且转角不宜大于60º。弯道的两端应设直线连接,其长度不宜小于5倍的洞径(或洞宽)。2)洞线穿过沟谷时,应根据地形、地质、水文及施工条件进行经济技术比较而定其线路。3)隧洞的出口与下游河道的连接,应尽可能的使其衔接畅顺,减少对河岸的冲刷。第一节概述(3)施工条件隧洞施工工作面小,干扰多。因此,隧洞的线路选择应认真考虑施工出渣通道和施工场地布置等条件。对于洞线较长的隧洞,应考虑有适合的地点可以设置竖井、斜井或平洞(图7-1),以便进料、出渣和通风,增加工作面,提高施工进度

6、。此外,应尽量少破坏自然环境,并使其较易恢复,环境投资最小。第一节概述图7-1竖井、平硐及斜井的位置第一节概述(4)运行管理条件洞线选择应考虑工程的运行管理条件,应满足枢纽总体布置和运行的要求,应尽量避免其在施工和运行中与枢纽中其它建筑物的相互干扰,如土石坝结合泄洪洞时,在隧洞线路选择时,其进出口应尽可能的离坝体一定距离,以免影响大坝正常工作。2.隧洞的工程布置隧洞的工程布置其主要内容包括:进出口的布置、纵剖面的布置以及闸门的布置。隧洞布置的总体要求是必须满足过水、水流状态和运行的要求,并尽可能的

7、降低工程造价。在修建水工隧洞时,应根据实际情况,尽可能的考虑第一节概述“一洞多用”,以降低工程造价,如采用灌溉与发电相结合的布置方式。导流与引水泄洪相结合的隧洞,由于两者进口高程不同,导流洞进口较低,引水泄洪洞进口较高,工程竣工后,先将导流隧洞的进口封堵,并用斜管将引水隧洞的进口与主洞连接起来,工程上称之为“龙抬头”的型式,如图7-2所示第一节概述图7-2刘家峡深孔无压泄水洞单位:m1-混凝土坝;2-岩面线;3-原地面线;4-通风洞;5-检修门槽;6-弧形闸门第一节概述(1)隧洞进出口位置应依据的

8、总体规划,结合地形、地质条件,使水流顺畅,进流均匀,出流平稳,满足使用功能和运行安全等方面的要求。进出口宜选在地质构造简单、岩体完整,风化层较浅的地区,避开不良地质构造和易崩塌、危崖、滑地地区。隧洞的进口高程应根据隧洞的用途,结合实际运用要求加以确定。如发电隧洞,其进口顶部的高程应在水库最低工作水位以下0.5~1.0m;底部最小高程应高出水库淤沙高程1.0m以上,以防止粗颗粒泥沙进入洞中。在不影响隧洞正常使用的前提下,尽量提高隧洞的进口高程,以缩短洞长,减小主闸门的作用水头和洞身的

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