水利计算手册---水工隧洞水力计算

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8.2.3b
第八章 水工隧洞
§8.2 水工隧洞的布置和线路选择 三、多用途隧洞的位置
㈢泄洪洞与发电洞合一布置
z⑵布置形式 9①主洞(干洞)泄洪、支洞(岔洞)发电：洞内流态好，岔尖附近负压较小，发 电支洞回流强度弱、范围小，但泄洪时发电洞有效水头降低，出力减小。 9②支洞(岔洞)泄洪、主洞(干洞)发电：相反
禁忌：明满流交替，因易引起振动、空蚀；影响泄流能力。 z(3)按衬砌方式分：不衬砌隧洞，喷锚、混凝土衬砌或钢筋混凝土衬砌等。 z(4)按流速大小分：高速隧洞（>16m/s）,低速隧洞(<16m/s)
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8.1.2 §8.1 概述
第八章 水工隧洞
二、水工隧洞的工作特点
㈠水力特点
一般表现为深泄水孔 z①泄水能力与H的1/2成正比，超泄能力较表孔弱。 z②进口位置低，能预泄。 z③承受的水头较高，流速大，易引起空化、空蚀。 z④水流脉动会引起闸门等振动。 z⑤出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。
㈣洞身尺寸的其他要求
z还应考虑到施工和检查维修等方面的需要 z非圆形断面不小于1.5m×1.8m(高) z圆形断面内径不小于1.8m
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8.4.3a
第八章 水工隧洞
§8.4 洞身段
三、洞身衬砌
㈠衬砌的功用
z①阻止围岩变形的发展，保证围岩稳定。 z②承受围岩压力、内水压力及其它荷载。 z③防止渗漏。 z④保护岩石免受水流、空气、温度、干湿变化等的冲蚀破坏作用。 z⑤减小隧洞的表面糙率等。
否作用有岩石压力。
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8.3.1d
第八章 水工隧洞
§8.3 进口段
一、进水口的形式和计算要点
㈤斜坡式进水口
z布置：在较为完整的岩坡上进行平整开挖、护砌而成的一种进水口，闸门和拦 污栅的轨道直接安装在斜坡护砌上(Fig8-2b)。

理正岩⼟使⽤⼿册-⽔⼒学第⼀章功能概述理正⼯程⽔⼒学计算软件包含有五个计算内容：倒虹吸⽔⼒学计算、渠道⽔⼒学计算、⽔闸⽔⼒学计算、隧洞⽔⼒学计算和消能⼯⽔⼒学计算。

倒虹吸⽔⼒学计算模块可计算倒虹吸的过⽔能⼒、设计倒虹吸管径；渠道⽔⼒学计算模块含有清⽔渠道均匀流的⽔⼒计算、清⽔渠道⾮均匀流的⽔⼒计算和挟沙⽔流渠道的⽔⼒计算；⽔闸⽔⼒学计算模块适⽤于⽆坎宽顶堰、有坎宽顶堰、WES实⽤堰上的平板和弧形闸门，可计算⽔闸的泄流能⼒、设计闸孔宽度和确定闸门的开启度；⽔⼯隧洞⽔⼒学计算模块适⽤于矩形、圆形、拱形断⾯隧洞的⽔⼒设计，对⽆压隧洞可计算洞的过流能⼒和设计断⾯尺⼨，半有压隧洞可校核隧洞的过流能⼒，对于有压隧洞可计算隧洞在不同⽔位、不同闸门开度下的泄流量，并可在已知过流量条件下校核上游⽔位，还可绘制出总⽔头线和压坡线，形象的显⽰洞⾝各点有⽆负压；消能⼯⽔⼒学计算模块适⽤于底流式消能⼯和挑流式消能⼯的⽔⼒设计。

底流式消能⼯中包括下挖式消⼒池、突槛式消⼒池（消⼒墙）和综合式消⼒池三种基本型式，可进⾏消⼒池尺⼨设计计算和校核消能能⼒。

挑流式消能⼯可进⾏连续式挑流⿐坎的⽔⼒计算。

五个计算模块最后都给出计算的图形结果、⽂字结果及图⽂并茂的计算书。

第⼆章快速操作指南2.1 操作流程理正⼯程⽔⼒学计算软件的操作流程如图2.1-1，每⼀步骤都有相对应的菜单操作。

图2.1-1 操作流程2.2 快速操作指南2.2.1 选择⼯作路径设置⼯作路径，既可以调⼊已有的⼯作⽬录，也可在输⼊框中键⼊新的⼯作⽬录，后⾯操作中⽣成的所有⽂件（包括⼯程数据及计算书等）均保存在设置的⼯作⽬录下。

图2.2-1 指定⼯作路径注意：此处指定的⼯作路径是所有岩⼟模块的⼯作路径。

进⼊某单个计算模块后，还可以通过按钮【选⼯程】重新指定此模块的⼯作路径。

2.2.2 增加计算项⽬⼯程⽔⼒学计算软件包含有五个计算内容：倒虹吸⽔⼒学计算、渠道⽔⼒学计算、⽔闸⽔⼒学计算、隧洞⽔⼒学计算和消能⼯⽔⼒学计算。

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第二节
隧洞的进出口建筑物
图7—9 喇叭口形状 （a）圆弧曲线 （b）椭圆曲线
第二节
隧洞的进出口建筑物
（3）平压管 为了减小检修闸门的启门力，通常在 检修闸门与工作闸门之间设臵平压管与水库相通（图 7-11），检修完毕后，首先在两道闸门中间充水，使 检修闸门前后的水压相同，保证检修闸门在静水中开 启。平压管直径主要根据充水时间，充水体积等确定。 当充水量不大时，也可以采用布臵在检修门上的短管， 充水时先提起门上的充水阀，待充满后再继续提升闸 门。
第一节
概述
（2）地形条件 1）隧洞的线路在平面上应力求短、直，以降低工程造 价和减小水头损失，并保持良好的水流条件。若受 限制而不能保持直线时，隧洞应以曲线连接，其曲 率半径不小于5倍的隧洞洞径（或洞宽），且转角不 宜大于60º 。弯道的两端应设直线连接，其长度不宜 小于5倍的洞径（或洞宽）。 2）洞线穿过沟谷时，应根据地形、地质、水文及施工 条件进行经济技术比较而定其线路。 3）隧洞的出口与下游河道的连接，应尽可能的使其衔 接畅顺，减少对河岸的冲刷。
第七章 水工隧洞与坝下埋管
第一节 概述
第二节
第三节 第四节 第五节 第六节 思 考 题
隧洞的进出口建筑物
隧洞洞身的形式及构造 圆形有压隧洞的衬砌计算 隧洞的喷锚衬砌 土石坝坝下埋管
第一节
概述
一、水工隧洞的类型 水工隧洞是在山体中开凿的一种泄水、放水建筑物， 其主要作用是渲泄洪水、引水发电或灌溉、供水、 航运输水、放空水库、排放水库泥沙以及水利枢纽 施工期导流。 水工隧洞按其担负的任务可分为：泄洪隧洞和放水隧 洞。按其工作时洞内的水流状态可分为：有压隧洞 和无压隧洞。一般从水库引水发电的水工隧洞是有 压的，而为泄洪、供水、排沙、导流等目的而设臵 的隧洞，可以是有压的，也可以是无压的。有压隧 洞运行时，其内壁承受一定的内水压力。无压洞内 水流具有自由水面，水面与洞顶保持一定的净空。

某水电站引水隧洞衬砌结构计算书目录1 计算总说明 (1)1.1 计算目的及要求 (1)1.2 基本资料 (1)1.3 计算原则和假定 (1)1.4 材料参数 (2)1.5 参考书目及资料 (2)2 计算过程 (3)2.1 围岩分担内压 (3)2.2 按初拟配筋计算钢筋应力 (8)2.3 按限裂标准复核钢筋应力 (9)2.4 抗外压计算 (11)3 计算成果及分析 (13)4 附图........................................... 错误！未定义书签。

引水隧洞衬砌结构计算书1 计算总说明1.1 计算目的及要求本算稿采用高压隧洞的透水衬砌方法（公式法）对某水电站引水隧洞进行内力和配筋计算，为施工详图设计阶段引水隧洞衬砌的施工图绘制提供合理的数据依据。

1.2 基本资料引水隧洞布置于XX河左岸，进水口至调压室引水隧洞长全长15541.226 m，为有压隧洞。

引水隧洞建筑物为3级，结构安全级别为Ⅱ级。

沿线山体雄厚，设计洞轴线与主要结构面呈较大角度相交，具备基本的地形地质条件，围岩类别以Ⅲ类为主，局部稳定性差，应及时采取支护措施；少部分洞段属Ⅱ类围岩，基本稳定，Ⅳ~Ⅴ类围岩不稳定。

Ⅱ、Ⅲ1类围岩段，采用马蹄形断面(喷锚支护方式)，Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用马蹄形或圆形断面（钢筋混凝土衬砌支护方式），本算稿仅针对钢筋混凝土衬砌支护段进行结构计算。

围岩分类及参数详见附页互提资料单。

1.3 计算原则和假定高压隧洞的结构设计采用了透水衬砌方法进行计算，本工程采用公式法进行计算。

公式法：考虑变形协调，计算圆形断面在内水压力作用下围岩、混凝土、钢筋的应力和变形，以及混凝土裂缝开展宽度。

充水过程：初次充水，内水压力达到一定程度后，高压隧洞衬砌体开裂，内水压力以渗透压力，即体积力的形式作用在混凝土衬体和围岩上，使混凝土衬体内、外水压的压差逐渐降低或趋于平衡，从而在钢筋混凝土上产生的应力都较小。