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1、第七章水工遂洞l 目的：1.了解水工隧洞的作用和工作特點。2.泄水隧洞的組成及其作用；泄水隧洞的線路選擇，進口建筑物的型式選擇；洞身斷面型式及尺寸選擇；出口建筑物及下游消能。3.掌握作用在隧洞襯砌上的荷載（包括山巖壓力、圍巖的彈性抗力、內(nèi)水壓力、外水壓力、襯砌自重）的計算方法；隧洞的荷載組合。圓形有壓隧洞襯砌內(nèi)力計算。l 重點：1.水工隧洞的作用和工作特點。2.水工隧洞的總體布置。3.隧洞襯砌上的荷載的計算方法；隧洞的荷載組合。圓形有壓隧洞襯砌內(nèi)力計算。l 難點：1.水工隧洞的工作特點。2.進口建筑物的型式選擇；水工隧洞的襯砌型式、作用及類型。3.圓形有壓隧洞襯砌內(nèi)力計算。l 章節(jié)學習內(nèi)容：12、.水工隧洞的類型和工作特點。2.泄水隧洞的組成及其作用；閘門在泄水隧洞中的布置。3.泄水隧洞的線路選擇，從剖面布置及平面布置。4.進口建筑物的型式選擇；洞身斷面型式及尺寸選擇；出口建筑物及下游消能。5.作用在隧洞襯砌上的荷載（包括山巖壓力、圍巖的彈性抗力、內(nèi)水壓力、外水壓力、襯砌自重）；荷載組合。6.水工隧洞的襯砌型式、作用及類型，圓形有壓隧洞襯砌內(nèi)力計算。l 學習要點：1.水工遂洞的類型及工作特點2.泄水遂洞的布置、類型和構(gòu)造3.遂洞襯砌上的荷載及襯砌結(jié)構(gòu)計算第一節(jié)水工遂洞的類型及工作特點一、水工隧洞與涵洞水工隧洞在山體中開鑿的一種水流通道。涵洞在地下埋設的、或填土下面的輸水洞。二、作用配合3、溢洪道泄放洪水，也可以作為主要的泄水建筑物。引水：發(fā)電、灌溉、供水。排放水庫泥砂，延長水庫壽命，有利于水電站正常運行。防空水庫，以利建筑物檢修。施工導流。可一洞多用，泄洪和發(fā)電；兩洞合一，導流泄洪三、工作特點運用條件：在水下工作，工作可靠性差，檢修困難、閘門承受的水壓力較大。水流條件多為深水進口,Q=f(H1/2)主要作為輔助泄洪設施，用于預泄洪水；高速水流易在洞內(nèi)產(chǎn)生空蝕破壞，對體形設計要求高；單寬流量大，消能困難。結(jié)構(gòu)方面作為地下結(jié)構(gòu)，開挖后破壞了原有的巖體平衡，引起應力重分布，作用荷載有：山巖壓力，使得洞內(nèi)需要臨時性支護、永久性襯砌。襯砌：在洞內(nèi)建筑一個保護層，增加起穩(wěn)定性。外水壓力，是4、無壓遂洞性的控制荷載。內(nèi)水壓力，是有壓遂洞的控制性荷載。因此襯砌需要足夠的厚度及強度，保證圍巖的穩(wěn)定性。施工方面：工期長、場地狹窄、施工工序多。施工進度往往影響整個工程工期。功能方面：運用靈活。第二節(jié)泄水遂洞的布置、類型和構(gòu)造一、布置及選線遂洞路線選擇是設計中的關鍵，它關系到遂洞的造價、施工的難易、工程進度、運行可靠性等方面的問題。遂洞選線的原則和要求為：（1）遂洞路線應盡量避開不利的地質(zhì)構(gòu)造、圍巖不穩(wěn)定及地下水位較高的地段，以減小作用在遂洞襯砌上的圍巖壓力和外水壓力。（2）遂洞在平面上應力求短而直。若必須轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于5倍的洞徑或洞寬，轉(zhuǎn)角不宜大于600，彎道兩端的直線段也不宜小于5、5倍的洞徑或洞寬。（3）遂洞應有一定的埋深，有壓遂洞的圍巖厚度不應小于3倍的洞徑或0.4倍的壓力水頭。（4）遂洞的縱坡，應根據(jù)水力條件、運行要求、上下游銜接、施工和檢修等因素綜合比較確定。利用地形地質(zhì)條件，布置一些施工支洞、豎井、以便增加施工作業(yè)面，改善施工條件。二、類型按水流狀態(tài)，遂洞可分為：有壓洞：引水發(fā)電的遂洞一般為有壓洞。無壓洞：泄洪、排放水庫泥砂、施工導流等用途的遂洞一般為無壓洞。有壓洞和無壓洞的比較：在工程布置方面：無壓洞：進口要求對稱、平順，嚴防水流噴射封頂；平面轉(zhuǎn)彎使水流生產(chǎn)橫向比降；縱向變坡，采用適當?shù)姆椿《巍佄锞€連接。第三節(jié)總體布置一、隧洞的組成:進口段位于遂洞進口部位，6、用以控制水流、包括攔污柵、進水喇叭口、閘室及漸變段。遂洞洞身段用以輸送水流，一般需要襯砌。出口建筑物用以連接消能設施。無壓遂洞的出口設有門框，有壓遂洞的出口般有漸變段及工作閘門室。二、進口建筑物的布置形式：豎井式，在進口附近的山體中開挖建成；塔式，在山坡前的水庫中建造封閉式混凝土塔；岸塔式，沿岸坡建造封閉式混凝土塔。如圖進口喇叭口段作用：使水流平順，減少水頭損失，控制負壓生產(chǎn)。體型:符合流線型。進口曲線:上唇曲線為1/4橢圓，長軸=孔口高度，短軸=(1/31/2)a兩側(cè)曲線為1/4橢圓，長軸=孔寬度，短軸b=/4下唇曲線為1/4橢圓，或1/4圓通氣孔作用：有壓洞，關閉工作門，向兩閘門間充水時，7、向孔外排氣;無壓洞，向明流段充氣。位置:檢修閘門后的最高點，以保證充氣的可靠性。平壓管作用：由水庫向兩閘門間充水，減少檢修閘門的啟門力。攔污柵作用:阻止較大的漂浮物進入遂洞。壓坡段作用：在泄水孔出口應受縮斷面，改善出口壓力分布，以保證洞內(nèi)為滿流狀態(tài)。壓坡段頂部坡率一般采用1：41：6之間，其長度一般3m6m。三、洞身段1洞身段的斷面形式洞身段的斷面形式取決于水流流態(tài)、地質(zhì)條件、施工條件及運行要求等。1）無壓遂洞的斷面形式一般采用圓拱直墻形（城門洞形）；圍巖條件較差時，將邊墻做成傾斜的，稱為馬蹄形；圍巖條件較差，又有較大的外水壓力時，可采用圓形。2）有壓遂洞的斷面形式圓形遂洞斷面的水流條件和受力8、條件較為有利，因此有壓遂洞的斷面形式一般采用圓形。2洞身的襯砌1）襯砌的作用限制圍巖變形，承受圍巖壓力等荷載，達到安全、穩(wěn)定的目的。防止?jié)B透等自然現(xiàn)象對圍巖的破壞。平整圍巖表面，減少糙率，增大輸水流量。2）襯砌的類型平整襯砌平整圍巖表面，不承受作用力，只減少襯砌表面糙率；單層襯砌由混凝土、鋼筋混凝土或漿砌石做成，承受作用力，減少襯砌表面糙率；組合襯砌內(nèi)層為鋼板、鋼筋網(wǎng)噴降，外層為混凝土、鋼筋混凝土。3龍?zhí)ь^隧洞的縱向布置龍?zhí)ь^(流洞與泄水洞的結(jié)合)遂洞的縱向布置射流拋物線，:為防止負壓而采用的安全系數(shù)，=1.21.6V:其始斷面的流速；:射流拋物線與起點的水平夾角。斜坡段反弧段，R=(7.510)洞徑。四、出口建筑物有壓洞：設置閘室及工作閘門，與下游消能設施連接。無壓洞：出口洞頂加一道門框洞臉，防止上部巖體倒塌，并與下游消能設施連接。