水利水电工程概论节水工隧洞学习教案.pptx
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1、会计学1水利水电工程概论节水工水利水电工程概论节水工(shu n)隧隧洞洞第一页,共37页。水水工工隧隧洞洞可可以以设设计计成成有有压压的的,也也可可以以设设计计成成无无压压的的。即即使使是是在在同同一一条条隧隧洞洞中中,以以主主闸闸门门为为界界,闸闸门门前前有有压压,闸闸门门后后为为无无压压的的。但但是是在在隧隧洞洞的的同同一一段段内内,除除了了流流 速速 低低 的的 导导 流流 隧隧 洞洞 外外,应应 严严 禁禁 出出 现现(chxin)(chxin)时时而而有有压压,时时而而无无压压的的明明满满交交替替的的流流态态,以以免免造造成成因因此此引引起起的的震震动动与与空蚀。空蚀。第2页/共3
2、7页第二页,共37页。二、二、水工隧洞的工作特点水工隧洞的工作特点1 1深式过水建筑物的特点深式过水建筑物的特点(1 1)泄泄水水隧隧洞洞出出口口流流速速高高,单单宽宽流流量量大大,能能量量集集中,消能防冲措施要求较高。中,消能防冲措施要求较高。(2 2)进进口口处处于于水水下下较较深深处处,闸闸门门承承受受的的水水压压力力大大,要求闸门刚度要求闸门刚度(n d)(n d)大,启闭机容量大。大,启闭机容量大。(3)3)高高水水头头无无压压泄泄水水隧隧洞洞,容容易易在在高高速速水水流流的的作作用用下引起的振动及洞身空蚀破坏。下引起的振动及洞身空蚀破坏。(4)4)有有压压隧隧洞洞往往往往承承受受较
3、较大大的的内内水水压压力力,要要求求有有一一定厚度的围岩和足够强的衬砌。定厚度的围岩和足够强的衬砌。第3页/共37页第三页,共37页。2.2.地下建筑的特点地下建筑的特点(1)1)水水工工隧隧洞洞是是一一种种地地下下结结构构。隧隧洞洞开开挖挖后后,改改变变了了岩岩体体原原来来的的平平衡衡状状态态,引引起起孔孔洞洞附附近近应应力力重重分分布布,岩岩体体产产生生变变形形,严严重重的的甚甚至至发发生生崩崩塌塌。因因此此,隧隧洞洞中中常常需需设设置置临临时时性性(施施工工期期)支支护护和和永永久久性性衬衬砌砌,以以确确保保隧洞施工期和运行期的安全。隧洞施工期和运行期的安全。(2 2)与与地地面面建建筑
4、筑物物相相比比较较,隧隧洞洞的的断断面面尺尺寸寸小小,施施工工场地狭窄,施工干扰场地狭窄,施工干扰(gnro)(gnro)较大;较大;(3)3)外水压力是水工隧洞设计的主要荷载之一。外水压力是水工隧洞设计的主要荷载之一。第4页/共37页第四页,共37页。三三、水水工工隧隧洞洞的的线线路路选选择择和和工工程程(gngchng)(gngchng)布置布置1 1水工隧洞的线路选择水工隧洞的线路选择在在洞洞线线选选择择时时,应应结结合合隧隧洞洞的的用用途途,根根据据当当地地实实际际情情况况,综综合合考考虑虑,地地质质、地地形形、水水力力学学、施施工工、运运行行、枢枢纽纽总总布布置置及及对对周周围围环环
5、境境影影响响等等因因素素,通通过过技技术术经经济济比比较较选选定定。并并通通过多方案进行经济技术比较而加以确定。过多方案进行经济技术比较而加以确定。第5页/共37页第五页,共37页。(1 1)地质条件)地质条件1 1)隧隧洞洞线线路路选选择择原原则则上上应应使使洞洞线线布布置置于于地地质质构构造造简简单单(jindn)(jindn)、岩岩体体完完整整坚坚硬硬稳稳定定,水水文文地地质质条条件件有有利利及及施施工工方方便便的的地地区区。尽尽量量避避开开向向斜斜、断断层层、软软弱弱地地层层、滑滑坡坡等等不不利利地地质质构构造造。同同时时尽尽量量避避开开涌涌水水量量大大、地地下下水水位位高高、岩岩溶溶
6、发发育育、承承压压水水区区以以及及高高地地应应力力区区,以以减减少隧洞衬砌荷载及便于施工。少隧洞衬砌荷载及便于施工。第6页/共37页第六页,共37页。2)2)若若 洞洞 线线 与与 岩岩 层层、构构 造造 破破 碎碎 带带 及及 主主 要要 节节 理理 面面 相相 交交(xingjio)(xingjio)时时,应应尽尽量量使使洞洞线线具具有有较较大大夹夹角角。在在整整体体块块状状结结构构的的岩岩体体中中,其其夹夹角角应应不不小小于于3030,在在层层状状岩岩体体中,其夹角不宜小于中,其夹角不宜小于4545。3)3)隧隧洞洞洞洞线线穿穿过过高高地地应应力力区区时时,原原则则上上应应使使洞洞线线与
7、与最最大大水平地应力方向一致。水平地应力方向一致。4)4)当当隧隧洞洞沿沿水水平平或或倾倾斜斜岩岩层层走走向向布布置置时时,应应使使洞洞身身位位于于坚坚硬硬均均质质不不透透水水的的岩岩层层中中。当当洞洞身身穿穿切切不不同同岩岩体体的的岩岩层层时,应使其洞顶置于较坚硬的岩层中。时,应使其洞顶置于较坚硬的岩层中。第7页/共37页第七页,共37页。(2 2 2 2)地形条件)地形条件)地形条件)地形条件 1 1 1 1)隧隧隧隧洞洞洞洞(su(su(su(su dn)dn)dn)dn)的的的的线线线线路路路路在在在在平平平平面面面面上上上上应应应应力力力力求求求求短短短短、直直直直,以以以以降降降降
8、低低低低工工工工程程程程造造造造价价价价和和和和减减减减小小小小水水水水头头头头损损损损失失失失,并并并并保保保保持持持持良良良良好好好好的的的的水水水水流流流流条条条条件件件件。若若若若受受受受限限限限制制制制而而而而不不不不能能能能保保保保持持持持直直直直线线线线时时时时,隧隧隧隧洞洞洞洞(su(su(su(su dn)dn)dn)dn)应应应应以以以以曲曲曲曲线线线线连连连连接接接接,其其其其曲曲曲曲率率率率半半半半径径径径不不不不小小小小于于于于5 5 5 5倍倍倍倍的的的的隧隧隧隧洞洞洞洞(su(su(su(su dn)dn)dn)dn)洞洞洞洞径径径径(或或或或洞洞洞洞宽宽宽宽),
9、且且且且转转转转角角角角不不不不宜宜宜宜大大大大于于于于60606060。弯弯弯弯道道道道的的的的两两两两端端端端应应应应设设设设直直直直线线线线连连连连接接接接,其其其其长长长长度度度度不不不不宜小于宜小于宜小于宜小于5 5 5 5倍的洞径(或洞宽)。倍的洞径(或洞宽)。倍的洞径(或洞宽)。倍的洞径(或洞宽)。2 2 2 2)洞洞洞洞线线线线穿穿穿穿过过过过沟沟沟沟谷谷谷谷时时时时,应应应应根根根根据据据据地地地地形形形形、地地地地质质质质、水水水水文文文文及及及及施施施施工工工工条条条条件件件件进行经济技术比较而定其线路。进行经济技术比较而定其线路。进行经济技术比较而定其线路。进行经济技术
10、比较而定其线路。3 3 3 3)隧隧隧隧洞洞洞洞(su(su(su(su dn)dn)dn)dn)的的的的出出出出口口口口与与与与下下下下游游游游河河河河道道道道的的的的连连连连接接接接,应应应应尽尽尽尽可可可可能能能能的的的的使其衔接畅顺,减少对河岸的冲刷。使其衔接畅顺,减少对河岸的冲刷。使其衔接畅顺,减少对河岸的冲刷。使其衔接畅顺,减少对河岸的冲刷。第8页/共37页第八页,共37页。(3 3 3 3)施工条件)施工条件)施工条件)施工条件隧隧隧隧洞洞洞洞施施施施工工工工工工工工作作作作面面面面小小小小,干干干干扰扰扰扰多多多多。因因因因此此此此,隧隧隧隧洞洞洞洞的的的的线线线线路路路路选选
11、选选择择择择应应应应认认认认真真真真考考考考虑虑虑虑施施施施工工工工出出出出渣渣渣渣通通通通道道道道和和和和施施施施工工工工场场场场地地地地布布布布置置置置等等等等条条条条件件件件。对对对对于于于于洞洞洞洞线线线线较较较较长长长长的的的的隧隧隧隧洞洞洞洞,应应应应考考考考虑虑虑虑有有有有适适适适合合合合的的的的地地地地点点点点可可可可以以以以(ky)(ky)(ky)(ky)设设设设置置置置竖竖竖竖井井井井、斜斜斜斜井井井井或或或或平平平平洞洞洞洞,以以以以便便便便进进进进料料料料、出出出出渣渣渣渣和和和和通通通通风风风风,增增增增加加加加工工工工作作作作面面面面,提提提提高高高高施施施施工工工
12、工进进进进度度度度。此此此此外外外外,应应应应尽尽尽尽量量量量少少少少破破破破坏坏坏坏自自自自然然然然环环环环境境境境,并并并并使使使使其较易恢复,环境投资最小。其较易恢复,环境投资最小。其较易恢复,环境投资最小。其较易恢复,环境投资最小。第9页/共37页第九页,共37页。(4 4 4 4)运行管理条件)运行管理条件)运行管理条件)运行管理条件洞洞洞洞线线线线选选选选择择择择应应应应考考考考虑虑虑虑工工工工程程程程的的的的运运运运行行行行管管管管理理理理条条条条件件件件,应应应应满满满满足足足足枢枢枢枢纽纽纽纽总总总总体体体体布布布布置置置置和和和和运运运运行行行行的的的的要要要要求求求求,应
13、应应应尽尽尽尽量量量量避避避避免免免免其其其其在在在在施施施施工工工工(sh(sh(sh(sh gng)gng)gng)gng)和和和和运运运运行行行行中中中中与与与与枢枢枢枢纽纽纽纽中中中中其其其其它它它它建建建建筑筑筑筑物物物物的的的的相相相相互互互互干干干干扰扰扰扰,如如如如土土土土石石石石坝坝坝坝结结结结合合合合泄泄泄泄洪洪洪洪洞洞洞洞时时时时,在在在在隧隧隧隧洞洞洞洞线线线线路路路路选选选选择择择择时时时时,其其其其进进进进出出出出口口口口应应应应尽尽尽尽可可可可能能能能的的的的离离离离坝坝坝坝体体体体一一一一定定定定距距距距离离离离,以以以以免免免免影响大坝正常工作。影响大坝正常工
14、作。影响大坝正常工作。影响大坝正常工作。第10页/共37页第十页,共37页。2 2 2 2隧洞的工程布置隧洞的工程布置隧洞的工程布置隧洞的工程布置隧隧隧隧洞洞洞洞的的的的工工工工程程程程布布布布置置置置其其其其主主主主要要要要内内内内容容容容包包包包括括括括:进进进进出出出出口口口口的的的的布布布布置置置置、纵纵纵纵剖剖剖剖面面面面的的的的布布布布置置置置以以以以及及及及闸闸闸闸门门门门的的的的布布布布置置置置。隧隧隧隧洞洞洞洞布布布布置置置置的的的的总总总总体体体体要要要要求求求求是是是是必必必必须须须须满满满满足足足足过过过过水水水水、水水水水流流流流状状状状态态态态和运行的要求和运行的要
15、求和运行的要求和运行的要求 ,并尽可能的降低工程造价。,并尽可能的降低工程造价。,并尽可能的降低工程造价。,并尽可能的降低工程造价。在在在在修修修修建建建建水水水水工工工工隧隧隧隧洞洞洞洞时时时时,应应应应根根根根据据据据实实实实际际际际(shj)(shj)(shj)(shj)情情情情况况况况,尽尽尽尽可可可可能能能能的的的的考考考考虑虑虑虑“一一一一洞洞洞洞多多多多用用用用”,以以以以降降降降低低低低工工工工程程程程造造造造价,如采用灌溉与发电相结合的布置方式。价,如采用灌溉与发电相结合的布置方式。价,如采用灌溉与发电相结合的布置方式。价,如采用灌溉与发电相结合的布置方式。第11页/共37页
16、第十一页,共37页。(1 1 1 1)隧隧隧隧洞洞洞洞进进进进出出出出口口口口位位位位置置置置应应应应依依依依据据据据的的的的总总总总体体体体规规规规划划划划,结结结结合合合合地地地地形形形形、地地地地质质质质条条条条件件件件,使使使使水水水水流流流流顺顺顺顺畅畅畅畅,进进进进流流流流均均均均匀匀匀匀,出出出出流流流流平平平平稳稳稳稳,满满满满足足足足使使使使用用用用功功功功能能能能和和和和运运运运行行行行安安安安全全全全等等等等方方方方面面面面的的的的要要要要求求求求。进进进进出出出出口口口口宜宜宜宜选选选选在在在在地地地地质质质质构构构构造造造造简简简简单单单单、岩岩岩岩体体体体完完完完整
17、整整整,风风风风化化化化层层层层较较较较浅浅浅浅的的的的地地地地区区区区,避避避避开开开开(b(b(b(b ki)ki)ki)ki)不不不不良良良良地地地地质质质质构构构构造和易崩塌、危崖、滑地地区。造和易崩塌、危崖、滑地地区。造和易崩塌、危崖、滑地地区。造和易崩塌、危崖、滑地地区。第12页/共37页第十二页,共37页。隧隧洞洞的的进进口口高高程程应应根根据据隧隧洞洞的的用用途途,结结合合实实际际运运用用要要求求加加以以确确定定。如如发发电电隧隧洞洞,其其进进口口顶顶部部的的高高程程应应在在水水库库最最低低工工作作水水位位以以下下0.50.51.0m1.0m;底底部部最最小小高高程程应应高高出
18、出水水库库淤淤沙沙高高程程1.0m1.0m以以上上,以以防防止止粗粗颗颗粒粒泥泥沙沙进进入入洞洞中中。在在不不影影响响隧隧洞洞正正常常使使用用的的前前提提下下,尽尽量量提提高高隧隧洞洞的的进进口口高高程程,以以缩缩短短洞洞长长,减减 小小 主主 闸闸 门门 的的 作作 用用 水水 头头 和和 洞洞 身身 的的 内内 力力(nil)(nil)压力,降低造价。压力,降低造价。第13页/共37页第十三页,共37页。(2 2 2 2)纵剖面的布置)纵剖面的布置)纵剖面的布置)纵剖面的布置 隧隧隧隧洞洞洞洞的的的的纵纵纵纵剖剖剖剖面面面面布布布布置置置置主主主主要要要要是是是是其其其其纵纵纵纵坡坡坡坡的
19、的的的确确确确定定定定,有有有有压压压压隧隧隧隧洞洞洞洞的的的的纵纵纵纵坡坡坡坡主主主主要要要要从从从从施施施施工工工工排排排排水水水水和和和和放放放放空空空空隧隧隧隧洞洞洞洞及及及及检检检检修修修修的的的的角角角角度度度度考考考考虑虑虑虑,一一一一般般般般取取取取i=1/200i=1/200i=1/200i=1/2001/10001/10001/10001/1000。当当当当洞洞洞洞身身身身较较较较短短短短时时时时,也也也也可可可可以以以以做做做做成成成成水水水水平平平平,但但但但不不不不应应应应做做做做成成成成倒倒倒倒坡坡坡坡。无无无无压压压压隧隧隧隧洞洞洞洞的的的的纵纵纵纵坡坡坡坡应应应
20、应满满满满足足足足水水水水流流流流条条条条件件件件,多多多多采采采采用用用用陡陡陡陡坡坡坡坡。隧隧隧隧洞洞洞洞纵纵纵纵坡坡坡坡不不不不宜宜宜宜变变变变化化化化(binhu)(binhu)(binhu)(binhu)太太太太多多多多,而而而而变变变变坡坡坡坡应应应应尽尽尽尽量量量量选选选选在在在在水水水水流流流流比比比比较均匀稳定的部位。较均匀稳定的部位。较均匀稳定的部位。较均匀稳定的部位。第14页/共37页第十四页,共37页。(3 3)闸门在隧洞中的位置)闸门在隧洞中的位置 泄泄水水隧隧洞洞中中通通常常设设置置两两道道闸闸门门。一一道道工工作作闸闸门门,用用来来调调节节流流量量或或封封闭闭孔孔
21、口口,要要求求(yoqi)(yoqi)能能在在动动水水中中启启闭闭。一一道道为为检检修修闸闸门门,当当工工作作闸闸门门或或隧隧洞洞发发生生事事故故时时用用来来挡挡水水,检检修修闸闸门门要要求求(yoqi)(yoqi)能能在在动动水水中中关关闭闭,静静水水中中开开启。启。第15页/共37页第十五页,共37页。工工作作(gngzu)(gngzu)闸闸门门可可以以布布置置在在隧隧洞洞的的进进口,出口或隧洞中的某一适宜位置。口,出口或隧洞中的某一适宜位置。工工作作(gngzu)(gngzu)闸闸门门布布置置在在进进口口的的隧隧洞洞,一一般般为为无无压压。为为了了保保证证洞洞内内为为稳稳定定的的无无压压
22、流流态态,门门后后洞洞顶顶应应距距离离自自由由水水面面一一定定净净空空,并并向向门门后后不不断断充充分分通通气气。这这种种布布置置的的优优点点是是工工作作(gngzu)(gngzu)闸闸门门,检检修修闸闸门门都都布布置置于首部,便于运行管理。于首部,便于运行管理。第16页/共37页第十六页,共37页。工工 作作 闸闸 门门 布布 置置 在在 出出 口口 的的 隧隧 洞洞,一一 般般(ybn)(ybn)为为有有压压。这这种种布布置置洞洞内内水水流流条条件件好好,但但工工作作闸闸门门与与检检修修闸闸门门分分置置于于出出、进口,不便于运行管理。进口,不便于运行管理。工工作作闸闸门门设设置置于于洞洞内
23、内时时,门门前前为为有有压压段段,门门后后为为无无压压段段。这这种种布布置置往往往往是是受受某某些些条条件件限限制制所所致致。如如地地形形、施施工工和和枢枢纽纽布布置上的原因。置上的原因。第17页/共37页第十七页,共37页。四、洞身断面形式及尺寸四、洞身断面形式及尺寸影影响响洞洞身身断断面面形形式式及及尺尺寸寸的的因因素素很很多多,如如水水流流条条件件,地地质质条条件件,地地应应力力情情况况,施施工工及及运运用用要要求求条条件件,因因此此,其断面形式及尺寸应通过技术经济分析来确定。其断面形式及尺寸应通过技术经济分析来确定。1.1.无压隧洞洞身的断面型式无压隧洞洞身的断面型式(xn sh)(x
24、n sh)(1 1)圆圆拱拱直直墙墙式式。由由于于其其顶顶部部为为圆圆形形,适适宜宜于于承承受受垂垂直直围围岩岩压压,且且便便于于开开挖挖和和衬衬砌砌。圆圆拱拱中中心心角角一一般般为为90090018001800之之间间。一一般般情情况况下下较较大大跨跨度度泄泄洪洪隧隧洞洞的的中中心心角角常采用常采用12001200左右。左右。第18页/共37页第十八页,共37页。(2 2)马马蹄蹄形形:当当岩岩石石比比较较软软弱弱破破碎碎,洞洞壁壁崩崩塌塌严严重重,铅铅直直围围岩岩压压力力及及侧侧向向围围岩岩压压力力较较大大,而而且且底底部部也也存存在在围围岩岩压压力力时时,可可采采用用马马蹄蹄形形的的断断
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