水工隧洞与坝下涵管
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教学内容板书或旁注第一节日常养护(一)检查书上1-5(二)养护6・9第二节坝下涵管常见病害处理一、常见病害及产生原因(一)、管身断裂漏水常见原因有六个方面:1、2、3、4、5、6、(二)、水流流态不稳而引起的管身破坏及气蚀流态不稳的原因及产生的破坏1、操作不当2、设计不合理3、门槽形状,表面不平整(三)、出口消力池破坏破坏原因及现象二、病害处理(一)、涵管断裂漏水处理1、地基加固(1)管身上部填十不高,开挖坝身后处理。
(2)管内钻空灌浆2、表而贴补主要用环氧树脂贴补3、结构补强(1)灌浆(2)加套管或内衬(3)支撑或拉锚4、顶管法建新管(二)出口消力池的加固和修复1、增建第二级消力池适用条件2、增加海漫长度和抗冲能力。
第三节隧洞常见病害及处理一、隧洞常见病害及成因(一)隧洞洞身衬砌断裂破坏及漏水引起隧洞洞身衬彻断裂破坏的原因很多,主要有以卜•儿个方面。
(1)岩石变形或不均匀沉陷。
(2)施工质量差。
(3)水锤作用。
(4)其它原因。
(二)隧洞的气蚀与磨损1、隧洞产牛气蚀的主要原因如下。
(1)洞体局部体形不合流线。
由于体形不合流线,造成水流流线与边界分离,产生气蚀。
(2)闸门后洞壁有突出棱角,表面不平整。
广东省江河水库坝下输水管,进口处装有五孔转动闸门,水流进入洞身呈直角突变,再加上门后洞壁表面不平整,结果发生局部气蚀。
1974年检查,有人小蚀点56处,最深39cm o(3)门槽形状不好和闸门底缘不平顺。
当工作水头和流速很大时,水流通过闸门后,脉动加剧,易产生气蚀。
(4)管理运用不当。
2、隧洞的磨损也是常见的问题。
我国的多泥沙河流,高速含沙水流对隧洞的磨损是急待解决的问题。
水流中推移质泥沙和悬移质泥沙对隧洞均有磨损,但又有所不同。
悬移质泥沙磨损破坏过程缓慢,高速含沙水流通过隧洞边壁摩擦,产牛边壁剥离。
推移质泥沙是以滑动、滚动的方式在建筑物表面运行,除了摩擦作用外,还有冲击作用。
故推移质主要是冲击、碰撞作用对隧洞表而的破坏。
水工建筑物——坝下涵管在土石坝枢纽中,当由于两岸地质条件或其他原因,不易开挖隧洞时,可以采用在土石坝下埋设涵管的方式来满足泄水、引水的需求。
一、坝下涵管的特点与在山岩中开挖隧洞相比,坝下涵管不需要开山凿洞,结构简单、施工方便、工期较短、造价也低,因此在中、小型工程中使用较多。
同时,坝下涵管的进口通常在水下较深处,也是属于深式泄水或放水建筑物。
因此,其工作特点、工程布置、进出口的形式与构造等方面与水工隧洞均有相似之处。
但是,坝下涵管的管身埋设于土石坝坝下,穿坝而过,如设计施工不良或运用管理不当,极易影响土石坝的安全。
根据国内外土石坝失事资料的统计分析表明,坝下涵管的缺陷是引起土石坝失事的重要原因之一。
涵管的材料与土石坝的填土是两种性质差别较大的材料,如果两者结合不好,水库中的水就会沿管壁与填土之间接触面产生集中渗流,引起管外填土的渗透变形,特别当涵管由于坝基的不均匀沉陷或连接结构等方面原因,发生断裂、漏水时,后果更加严重,甚至导致坝体的失事。
因此在坝下涵管的设计、施工中必须采取适当的措施,做到管身与周围土体的紧密结合,加强管身的防渗处理,保证坝下涵管及坝体安全可靠运行。
对于高坝或多地震地区的坝,应尽量避免采用坝下涵管。
二、坝下涵管的位置选择坝下涵管的线路选择及工程布置的一般原则为经济合理、安全可靠、运行方便。
在进行坝下涵管的位置选择时,主要应考虑以下几个方面的问题。
1.地质条件应尽量将涵管设在岩基上。
如不可能时,对于坝高在10m以下的涵管也可设于压缩性小、均匀而密实的土基上,但必须有充分的技术论证。
涵管上部所受的外荷载沿管轴线方向变化较大,将可能产生不均匀沉陷,而引起管身断裂,因此,必须避免将管身部分设于岩基上、部分设于土基上,以防止因地基的不均匀沉降而使得管身断裂。
不得将涵管直接建在坝体填土中。
在进出口的位置,要注意山坡地质的稳定性,防止山坡塌方堵塞涵管。
2.地形条件涵管应布置在与进口高程相适应的位置,以免增加过多的挖方工程量。
第八章渠系建筑物自测题一、填空题1. 渠系建筑物的类型较多,按其作用可以分为以下六类:建筑物、建筑物、落差建筑物、建筑物、冲沙和沉沙建筑物以及量水建筑物等。
2. 渠道系统,一般由级固定渠道所组成。
各自的作用不同,其中:渠为输水渠道,渠为配水渠道。
3. 渠道设计的任务,是在给定的设计流量之后,选择渠道的、确定渠道以及渠道。
4. 渠道的设计要求较多,如:①有足够的输水能力,以满足的需要;②有足够的水位,以满足的要求;③有适宜的流速,以满足的需要;等等。
5. 渠道纵断面设计,主要内容是确定六条线:即①地面高程线、②、③最高水位线、④、⑤最低水位线和⑥。
6. 有坝取水枢纽,是指河道水量、但水位、不能满足要求,或引水量较大,无坝引水不满足要求的情况。
7. 无坝引水枢纽中,引水角一般为300~500,引水角越小,水流条件越、冲刷越、渠首的布置也就越。
8. 渡槽,是指渠道跨越河、沟、渠、路或洼地时修建的过水桥,一般由、和等部分组成。
9. 渡槽的适用条件,一般是所跨越的河渠相对高差,河道的岸坡,洪水流量的情况。
10. 渡槽根据支撑结构的情况可分为:以及两大类。
11. 梁式渡槽,根据其支承点位置的不同,可分为:式、式和式三种形式。
12. 双悬臂式梁式渡槽,按照其悬臂的长度不同,可以分为式和式两种形式,其中式的跨中弯矩为零,底板受压,抗渗较为有利。
13. 拱式渡槽,根据主拱圈的结构形式(支撑结构特点),分为式渡槽、式渡槽和式渡槽。
14. 渡槽的水力计算方法是:当槽身长度L≥(15~20)(H为槽内水深),其流态属于流,流量公式为______ ______;当L<(15~20)H时,其流量按公式计算。
15. 梁式渡槽槽身纵向结构计算时,一般按情况设计;横向结构计算时,一般沿方向取单位长度,按问题设计。
16. 梁式渡槽的支撑形式,有槽墩式、排架式两种。
对于后者,主要包括:、、A字形排架、和组合式排架等。
17. 渡槽的基础形式较多,按照结构和受力特点,一般分为、、以及沉井基础等。
第七章水工隧洞与坝下涵管自测题一、填空题1.水工隧洞进口建筑物的按其布置及结构形式分为竖井式、_塔式_式、岸塔式和_斜坡_式。
其中_塔式_受风浪、冰、地震的影响大,稳定性相对较差,需要较长的工作桥。
2.水工隧洞按水流状态可分为_有压隧洞;无压隧洞_两种形式,_无压隧洞_更能适应地质条件较差的情况,但其_流态_复杂,所以应避免平面转弯。
3.回填灌浆是填充_______与_______之间的空隙,使之结合紧密,共同受力,以改善_______条件和减少_______。
衬砌;围岩;传力;渗漏4.坝下涵管为了有效地防止集中渗流,在涵管1~2m的范围内用回填粘土做防渗层,这个防渗层称为涵衣。
5.无压隧洞多采用圆拱直墙形断面。
6.有压隧洞多采用圆形断面。
7.水工隧洞的纵坡的确定,主要涉及到泄流能力、压力分布、过水断面大小、工程量等,有压隧洞的纵坡由进出口高程确定,无压隧洞的纵坡由_水力计算_确定。
8.有压洞的工作闸门通常布置在隧洞的出口,工作闸门要求常在动水中启闭,检修闸门常在静水中启闭。
9.水工隧洞按用途可分为泄洪洞;引水洞、排沙洞、放空洞、导流洞口等。
10.坝下涵管的进口建筑物形式有分级卧管式;塔式;斜拉闸门式。
11.为防止坝下涵管产生集中渗流,常将涵管的管壁外围局部加厚,称为截水环。
12.水工隧洞出口消能方式有挑流消能;底流消能;榨缝式挑流坎消能;洞中突扩散消能。
一、填空题1.塔式;斜坡;塔式2.有压隧洞;无压隧洞;无压隧洞;流态3.衬砌;围岩;传力;渗漏4.涵衣5.圆拱直墙形6.圆形7.进出口高程;水力计算8.出口;动水;静水9.泄洪洞;引水洞10.分级卧管式;塔式;斜拉闸门式11.截水环12.二、单项选择题1.关于隧洞选线,不正确说法有( B )。
A、洞线要与岩层构造断裂向及主要软弱带走向有较大交角。
B、洞线应与最大水平地应力方向尽量垂直。
C、对有压隧洞,当考虑弹性抗力时,围岩的最小覆盖厚度不小于3倍洞径。
第七章水工隧洞与坝下埋管第一节概述一、水工隧洞得类型分类方法:按功用分、按受力状态分。
(一)按功用分:(1)泄洪(2)引水:发电、灌溉、供水;航运输水。
(3)排沙(4)放空水库(5)施工导流(二)按受压状态分:(1)有压:水力计算、管流计算在工程布置1受力情况(2)无压:明渠流计算运行条件上差别较大。
(同一条洞前段有压,后段无压)禁忌:明满流交替危害:(1)易引起振动、空蚀。
(2)影响泄流能力。
具体道一个工程,究竟采用有压或无压,应通过技术、经济比较后确定。
二、水工隧洞得工作特点(1)水力特点:深泄水孔:a 泄水能力于H1/2成正比。
B 进口位置低,能预泄。
C 承受得水头较高,易引起空化、空蚀。
D 水流脉动会引起闸门等振动。
E 出口单宽流量大,能量集中会造成下游冲刷。
(2)结构特点:a 洞室开挖后,引起应力重分布,导致围岩变形甚至崩塌,为此常布置临时支护和永久性衬砌。
B 承受较大得内水压力得隧洞,要求围岩具有足够得厚度和必要得衬砌。
(3)施工特点:隧洞一般断面小,洞线长,工序多,干扰大,施工条件差,工期较长。
三、水工隧洞得组成主要包括下列三部分:(1)进口段(2)洞身段(3)出口段四、水工隧洞得布置及线路选择(一)总体布置及线路选择1.总体布置(1)应根据枢纽得任务,对泄水建筑物进行总体规划。
(2)在合理得选定洞线得基础上,根据地形、地质、水流条件,选定进口得位置及进口结构形成,确定闸门在洞口中得位置。
(3)确定洞身纵坡及洞身断面形状及尺寸。
(4)根据地形、地质、尾水位等条件及建筑物之间得相互关系,选定出口得位置,底扳高程及消能方式。
(二)线路选择选线室设计中得一个至关重要得问题,它关系到工程造价、施工难易、工期长短和运行可靠性等方面。
(1)隧洞得线路应尽量避开不利得地质构造,围岩可能部稳定及地下水位高,渗流量丰富得地段,以减少作用于衬砌上得围岩压力和外水压力。
(2)洞线在平面上应力求短直,这样既可以减少工程费用,方便施工、减少水头损失,便于施工。
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一、水工压力隧洞与坝下涵管结构应力计算1. 水工压力隧洞结构应力计算水工压力隧洞是指用于输水、排水、泄洪或发电等用途的隧洞工程。
在设计水工压力隧洞时,必须充分考虑结构的受力情况。
应力计算是非常重要的一部分,它涉及到材料的力学特性、水压力的作用、隧洞结构的稳定性等方面。
根据我查阅的资料和经验,水工压力隧洞结构应力计算需要考虑的因素包括但不限于隧洞的尺寸、材料的强度、水压力的大小和作用方式等。
2. 坝下涵管结构应力计算坝下涵管是指由水工坝的导流洞、泄洪洞、闸室等进入下游水渠的通道。
在设计坝下涵管时,结构的稳定性和安全性是首要考虑的因素。
应力计算是确保坝下涵管结构安全可靠的关键一步。
根据我对这个主题的理解,坝下涵管结构应力计算需要考虑的因素包括涵管的形状、材料的强度、水流压力的作用、地下水压力等。
二、水工压力隧洞与坝下涵管结构应力计算的深入探讨经过对水工压力隧洞与坝下涵管结构应力计算的全面评估,我发现这两个领域有着许多复杂的问题需要解决。
对于水工压力隧洞来说,需要考虑的涉及因素远不止上文提及的那些,还包括水工压力隧洞的布置、支护及排水等,每一项因素都对结构的应力计算有着直接的影响。
而对于坝下涵管结构应力计算来说,地质条件、水文条件的变化也是一个非常复杂的问题。
在实际设计中,针对不同的地质条件和水文条件,相应的计算方法和模型也需要做相应的调整。
总结:根据我个人的观点和理解,水工压力隧洞与坝下涵管结构应力计算是一个需要理论和实践相结合的领域。
在设计水工压力隧洞和坝下涵管时,不仅需要考虑结构的强度和稳定性,还需要考虑隧洞和涵管内部的水压力、地下水压力等因素。
只有在全面评估并合理计算这些因素后,才能设计出安全可靠的水工压力隧洞与坝下涵管结构。
第七章水工隧洞与坝下涵管第一节水工隧洞概述水工隧洞———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。
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)水流特点枢纽中的泄水隧洞,其进口深式泄水洞。
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。
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。
(4)放空洞:在必要的情况下放空水库。
(5)导流洞:在水利枢纽的施工期用来施工导流。
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。
水工建筑物之坝下涵管标签:在土石坝枢纽中,当由于两岸地质条件或其他原因,不易开挖隧洞时,可以采用在土石坝下埋设涵管的方式来满足泄水、引水的需求。
一、坝下涵管的特点与在山岩中开挖隧洞相比,坝下涵管不需要开山凿洞,结构简单、施工方便、工期较短、造价也低,因此在中、小型工程中使用较多。
同时,坝下涵管的进口通常在水下较深处,也是属于深式泄水或放水建筑物。
因此,其工作特点、工程布置、进出口的形式与构造等方面与水工隧洞均有相似之处。
但是,坝下涵管的管身埋设于土石坝坝下,穿坝而过,如设计施工不良或运用管理不当,极易影响土石坝的安全。
根据国内外土石坝失事资料的统计分析表明,坝下涵管的缺陷是引起土石坝失事的重要原因之一。
涵管的材料与土石坝的填土是两种性质差别较大的材料,如果两者结合不好,水库中的水就会沿管壁与填土之间接触面产生集中渗流,引起管外填土的渗透变形,特别当涵管由于坝基的不均匀沉陷或连接结构等方面原因,发生断裂、漏水时,后果更加严重,甚至导致坝体的失事。
因此在坝下涵管的设计、施工中必须采取适当的措施,做到管身与周围土体的紧密结合,加强管身的防渗处理,保证坝下涵管及坝体安全可靠运行。
对于高坝或多地震地区的坝,应尽量避免采用坝下涵管。
二、坝下涵管的位置选择坝下涵管的线路选择及工程布置的一般原则为经济合理、安全可靠、运行方便。
在进行坝下涵管的位置选择时,主要应考虑以下几个方面的问题。
1.地质条件应尽量将涵管设在岩基上。
如不可能时,对于坝高在10m以下的涵管也可设于压缩性小、均匀而密实的土基上,但必须有充分的技术论证。
涵管上部所受的外荷载沿管轴线方向变化较大,将可能产生不均匀沉陷,而引起管身断裂,因此,必须避免将管身部分设于岩基上、部分设于土基上,以防止因地基的不均匀沉降而使得管身断裂。
不得将涵管直接建在坝体填土中。
在进出口的位置,要注意山坡地质的稳定性,防止山坡塌方堵塞涵管。
2.地形条件涵管应布置在与进口高程相适应的位置,以免增加过多的挖方工程量。