水工隧洞(布置、结构及构造).ppt
75页1、第六章 水工隧洞,第一节 概 述,第二节 水工隧洞的布置和构造,第六章 水工隧洞,第三节 隧洞的运用管理,习题,一、水工隧洞的特点 (一)结构特点 (二)水流特点 (三)施工特点 二、水工隧洞的类型 1.按用途分类 2.按洞内水流状态分类,第一节 概 述,一、水工隧洞的布置 (一)水工隧洞的线路选择 (二)水工隧洞的工程布置 二、水工隧洞的布置和构造 (一)进口段的形式和构造 (二)洞身段的形式与构造 (三)出口段及消能设施,第二节 水工隧洞的布置和构造,一、隧洞的检查养护 二、隧洞常见的问题及处理 (一)隧洞常见问题及产生原因 (二)隧洞常见问题的处理,第三节 隧洞的运用管理,在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉、发电等各项任务在岩层中开凿而成的建筑物叫水工隧洞。 一、水工隧洞的特点 (一)结构特点 在岩层中开挖隧洞后,引起洞孔附近应力重新分布,岩体产生新的变形,严重的会导致岩石崩塌。围岩除了产生作用在衬砌上的围岩压力以外,同时又具有承载能力,可以与衬砌共同承受内水压力等荷载。围岩压力与岩体承载能力的大小,主要取决于地质条件。因此,应使隧洞尽量避开软弱岩层和不利的地质构造。,第一节 概 述,
2、(二)水流特点 1、枢纽中的泄水隧洞,其进口通常位于水下较处,属深式泄水洞。 2、由于作用在隧洞上的水头较高,流速较大,如果隧洞在弯道、渐变段等处的体型不合适或衬砌表面不平整,都可能出现气蚀而引起破坏,所以要求隧洞体型设计得当、施工质量良好。,3、泄水隧洞的水流流速高、单宽流量大、能量集中,在出口处有较强的冲刷能力,必须采取有效的消能防冲措施。,(三)施工特点 隧洞洞身断面小,施工场地狭窄,洞线长,施工作业工序多,干扰大,工期一般较长。尤其是兼有导流任务的隧洞,其施工进度往往控制着整个工程的工期。因此,加快施工进度是隧洞工程建设中需要引起足够的重视。,二、水工隧洞的类型 1.按用途分类 (1)泄洪洞:配合溢洪道宣泄洪水,保证安全。 (2)引水洞:引水发电、灌溉或供水。 (3)排沙洞:排放水库泥沙,延长水库的使用年限,有利于水电站的正常运行。,(4)放空洞:在必要的情况下放空水库。 (5)导流洞:在水利枢纽的施工期用来施工导流。,在设计水工隧洞时,应根据枢纽的规划任务,尽量考虑一洞多用,以降低工程造价。如施工导流洞与永久隧洞相结合,枢纽中的泄洪、排沙、放空隧洞的结合等。,2.按洞内水流状
3、态分类 (1)有压洞:工作闸门布置在隧洞出口,洞身全断面被水流充满,隧洞内壁承受较大的内水压力。 (2)无压洞:工作闸门布置在隧洞的进口,水流没有充满全断面,有自由水面。,一般说来,隧洞可以设计成有压的,也可设计成无压的,也可设计成前段是有压的而后段是无压的。但应注意的是,在同一洞段内,应避免出现时而有压时而无压的明满流交替现象,以防止引起振动、空蚀等不利流态。,第二节 水工隧洞的布置和构造,一、水工隧洞的布置 (一)水工隧洞的线路选择 隧洞的路线选择关系到工程造价、施工难易、工程进度、运行可靠性等方面。影响隧洞线路选择的因素很多,如地质、地形、施工条件等。隧洞的线路选择主要考虑以下几个方面的因素:,地质条件,地形条件,施工条件,水流条件,1地质条件 隧洞路线应选在地质构造简单、岩体完整稳定、岩石坚硬的地区,尽量避开不利的地质构造,要尽量避开地下水位高、渗水严重的地段。洞线要与岩层、构造断裂面及主要软弱带走向有较大的交角,对胶结紧密的厚岩层走向,其夹角不宜小于30,对薄层以及层间连接较弱,其夹角不小于45。,在高地应力地区,洞线应与最大水平地应力方向尽量一致,以减少隧洞的侧向围岩压力。
4、隧洞应有足够的覆盖厚度,对于有压隧洞,当考虑弹性抗力时,围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。 在隧洞的进、出口处,围岩的厚度往往较薄,一般情况下,进、出口顶部的岩体厚度不宜小于1倍的洞径或洞宽。,2地形条件 隧洞的路线在平面上应尽量短而直。如因地形、地质、枢纽布置等原因需要转弯时,对于低流速的隧洞弯道曲率半径不应小于5倍洞径或洞宽,转弯转角不宜大于60,弯道两端的直线段长度也不宜小于5倍的洞径或洞宽。高流速的隧洞应避免设置曲线段。,3.水流条件 隧洞的进口应力求水流顺畅,减少水头损失。水流应与下游河道平顺衔接,与土石坝下游坝脚及其建筑物保持足够距离,防止出现冲刷。,4.施工条件 洞线选择应考虑施工出渣通道及施工场地布置问题。对于长隧洞,还应注意利用地形、地质条件布置施工支洞、斜洞、竖井,增加总工作面,加快施工进度。 此外,洞线选择应满足枢纽总体布置和运行要求,避免在隧洞施工和运行中对其它建筑物产生干扰。,(二)水工隧洞的工程布置 隧洞进、出口的布置主要包括:进、出口和洞身及闸门的布置。 1、进、出口布置 (1)隧洞的进口高程应根据隧洞的用途及实际运用要求来加以确定。 发电引水隧洞的进口,
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