水工建筑物第六章水工隧洞分解.ppt

第六章 水工隧洞; 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。 ;（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。 ; ;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;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。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。;;;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，顶部高程应在水库最低工作水位以下0.5～1.0m，底部应高出水库淤沙高程最少1.0m以上。 灌溉隧洞的进口高程应保证在水库最低工作水位时，能引入设计流量，应满足引水高程的要求，并应与下游灌区布置在同一侧。 排沙洞应设置在需要排沙的发电、灌溉引水洞进口附近，其高程宜较低。;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;（二）洞身段的形式与构造;;2．洞身衬砌的类型及构造 衬砌是指沿开挖洞壁而做的人工护壁，主要作用是： ①阻止围岩变形的发展，保证围岩的稳定； ②承受围岩压力、内水压力和其它荷载；③防止渗漏； ④保护围岩免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用； ⑤平整围岩，减小表面糙率。 (1)衬砌的类型 1)平整衬砌（也称护面）： 用混凝土、喷混凝土和浆砌石做成的护面，它不承受荷载，仅起到平整隧洞表面、减小糙率、防止渗漏、保护岩石不受风化的作用。;;;;;;; ; ;;;;;;第三节 隧洞的运用管理;;;;;;;;;;;;;1、简述水工隧洞的类型及工作特点。 2、水工隧洞的闸门如何布置？ 3、水工隧洞线路选择应遵循的原则是什么？ 4、简述水工隧洞的进口建筑物的类型、构造特点及适用条件。 5、水工隧洞的洞身断面形式哪些