第四章地下埋管1.pptVIP

压力管道功用、特点、基本参数和基本类型。明管、地下埋管、混凝土坝身管。 压力管道的线路选择原则、压力管道的供水方式。应根据电站的不同情况，结合电站的开发方式、水头、流量及管道的长短、地形、地质条件确定压力管道的供水方式和引进方式。 压力管道直径的确定是压力管道的主要设计内容之一。大型压力管道的经济直径是动能经济计算确定的，初步设计时可采用经验公式法。 明钢管的敷设方式和支承方式。为了减小温度应力，明钢管的敷设方式通常采用分段式。镇墩和支墩结构设计。 明钢管的设计计算。要求掌握明钢管4个典型断面的轴向力、法向力和径向力和剪切应力的计算和强度校核，在外压作用下管道的稳定分析。 明钢管的阀门和附件。蝴蝶阀和球阀，进人孔和通气阀等。 第四章 地下埋管 4.1 特点及构造 4.2 地下埋管承受内压分析 4.3 地下埋管的改进途径 4.4 地下埋管抗外压失稳 4.5 小结 竖井 ：常用于首部式开发的地下电站，竖井的开挖、钢管的安装、混凝土的回填，一般都自下而上进行，多半用于水头不太高的电站。 斜井：钢管轴线与水平面成小于90?的倾角。在地面和地下厂房中采用得最多。为了施工方便，自上而下倾角不超过35?(出渣)；或自下而上开挖倾角45?左右适宜(石渣滑落) 。 平洞：作为过渡段使用。尽量布置在坚固完整的岩体中。 回填混凝土的功用是将部分内水压力传递给围岩，必须严格控制混凝土的回填质量，尤其是平洞的顶部的浇注。 在围岩/混凝土/钢管之间存在缝隙，需要用接缝灌浆进行处理，压力不小于0.2MPa。 对于不太完整的围岩，需进行固结灌浆处理，灌浆压力 0.5~1.0 MPa，深度 2~4 m。 1、围岩单位抗力系数。表示：K0=Ed/100(1+μd) 。 其值对钢衬应力影响很大,不易确定。 举例来说：当r1=200cm，δ=1.2cm，P=2MPa，△=0时，K0分别取0和40MPa/cm，钢衬应力由333降为 85.5MPa。 因此应该尽量改善围岩的质量，提高其弹性模量。 途径：固结灌浆加固围岩。在岩石节理裂隙发育、裂隙中填充物少、可灌性好的条件下，固结灌浆效果较好，否则效果可能不好，费用也会较高。 地下水压力：钢衬所受地下水压力值，可根据勘测资料选定。根据最高地下水位线来确定外水压力值是稳妥的，但常会使设计值过高。同时要分析水库蓄水和引水系统渗漏等对地下水位的影响。地下水位线一般不应超过地面。 钢衬与混凝土之间接缝灌浆压力：接缝灌浆压力一般为0.2MPa。 回填混凝土时流态混凝土的压力：其值决定于混凝土一次浇筑的高度，最大可能值等于混凝土容重乘以浇筑高度。 ② 光面管临界外压的计算式： ③ 加劲式钢衬临界压力计算 ② 围岩冷缩缝隙△ R 指管道投入运行后，水温低于围岩原始温度，围岩降温冷缩形成的缝隙。 围岩完整区：温降时，其内周径向位移是向心的，有利于减小缝隙。 围岩破碎区和开裂的混凝土衬圈：温降后缝隙值增加。 围岩膨胀系数 温差 围岩破碎区影响字数 表4-1，r4/r1 总缝隙Δ ：上述三种缝隙是埋管缝隙的主要部分，计算时可取三者之和。 △ = △ 0 + △ s + △ R △ = (3~5) × 10-4r 缝隙和半径成正比，半径越大，初始缝隙也越大。 前述设计理论的中心就是让围岩分担部分内水压力，围岩能否承担它所分担的这部分内压需要校核，关于围岩承载力的分析方法主要有： ① 最小覆盖层厚度方法— 埋管顶部净厚度不得小于管道混凝土衬圈外半径的6倍。 满足此要求，内压产生的岩体径向位移与无限大的岩体很接近，但这一方法不考虑内压大小和岩体其他条件，不合理。 对覆盖层的要求 ② 抗上抬方法 —上覆岩体重量能与分担内水压力产生的上抬力维持平衡。 上覆岩体重量 上抬力 ③ 有限元分析方法 能考虑岩体的不同参数(刚度、弹模等）、地质条件、河谷形状等对围岩承载力的影响。但是它要求知道岩体力学特性、现场地应力值等参数，很难得到。 承载力很复杂，理论不够。研究地质条件+工程经验 对竖井和陡井不适用 ① 由上面分析可知，围岩承担内水压力q的大小与单位抗力系数K0 、缝隙Δ关系密切，但K0 、Δ不易确定。 单位抗力系数K0 ：与岩石弹模，岩体的节理、裂缝等结构面有关。只能通过现场试验，根据经验慎重选用。公式 一般不宜采用。 存在问题 2.3 设计理论的问题及改进途径 初始缝隙Δ ： 施工缝隙、钢衬冷缩缝隙、围岩冷缩缝隙 ②上述设计理论只考虑了围岩抗力( 计算出的 围岩所分担的内水压