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力計算。l 章節學習內容：1
2、.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、類型和構造3.遂洞襯砌上的荷載及襯砌結構計算第一節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；高速水流易在洞內產生空蝕破壞，對體形設計要求高；單寬流量大，消能困難。結構方面作為地下結構，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，使得洞內需要臨時性支護、永久性襯砌。襯砌：在洞內建筑一個保護層，增加起穩定性。外水壓力，是
4、無壓遂洞性的控制荷載。內水壓力，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。第二節泄水遂洞的布置、類型和構造一、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構造、圍巖不穩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。若必須轉彎時，轉彎半徑不宜小于5倍的洞徑或洞寬，轉角不宜大于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。利用地形地質條件，布置一些施工支洞、豎井、以便增加施工作業面，改善施工條件。二、類型按水流狀態，遂洞可分為：有壓洞：引水發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；平面轉彎使水流生產橫向比降；縱向變坡，采用適當的反弧段、拋物線連接。第三節總體布置一、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。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，以保證洞內為滿流狀態。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、地質條件、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、穩定的目的。防止滲透等自然現象對圍巖的破壞。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；組合襯砌內層為鋼板、鋼筋網噴降，外層為混凝土、鋼筋混凝土。3龍抬頭隧洞的縱向布置龍抬頭(流洞與泄水洞的結合)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，=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。
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