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一、水庫(kù)工程地質(zhì)
水庫(kù)滲漏形式可分為暫時(shí)性滲漏和一直性滲漏。
排水孔、減壓井或其他排水設(shè)施一般布置在防滲帷幕后面和兩岸邊坡。
庫(kù)岸坡的地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造條件是影響坍滑的內(nèi)因,決定著巖土邊坡的抗剪強(qiáng)度和抗沖刷能力,也決定著最終坍滑的范圍、作用強(qiáng)度和坍塌類型。
風(fēng)浪沖蝕作用對(duì)庫(kù)岸的破壞最為顯著,波浪沖蝕作用是造成塌岸的主要外動(dòng)力因素。
浸沒(méi)防治應(yīng)從三方面予以考慮:一是降低浸沒(méi)庫(kù)岸段的地下水位,這是防治浸沒(méi)的有效措施,對(duì)重要建筑物區(qū),可以采用設(shè)置防滲體或布設(shè)排滲和疏干工程等措施降低地下水位,二是采取工程措施,可以考慮適當(dāng)降低正常高水位;三是考慮被浸沒(méi)對(duì)象,例如可否調(diào)整農(nóng)作物種類、改進(jìn)耕作方式和改變建筑設(shè)計(jì)等農(nóng)業(yè)措施。
固體徑流是指河水挾帶的固體物質(zhì),包括懸移質(zhì)和推移質(zhì)。前者為懸浮于水中的細(xì)砂、粉砂和黏土,后者為被水流推動(dòng)沿河底移動(dòng)的粗砂和卵礫石等。
水庫(kù)誘發(fā)地震的特點(diǎn)有,地震震級(jí)小,震源淺,但震中強(qiáng)度偏高,空間分布上震中大部分集中在庫(kù)盆和距庫(kù)岸3-5km以內(nèi)的地方,少數(shù)主震發(fā)生在大壩附近,大部分是在水庫(kù)中段甚至在庫(kù)尾,時(shí)間分布上存在著十分復(fù)雜的現(xiàn)象,初震往往出現(xiàn)在水庫(kù)開(kāi)始蓄水后不久,地震高潮和大多數(shù)主震發(fā)生在蓄水初期1-4年內(nèi)。
二、水泥
(一)硅酸鹽水泥
1.定義
硅酸鹽水泥可分為兩種類型:不摻混合材料的稱為Ⅰ型硅酸鹽水泥,代號(hào)為P.Ⅰ;摻入不超過(guò)水泥質(zhì)量5%的石灰石或?;郀t礦渣混合材料的稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥,代號(hào)為 P.Ⅱ。
2. 硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)
1)細(xì)度
細(xì)度是指硅酸鹽水泥及普通水泥顆粒的粗細(xì)程度,用比表面積法表示。水泥的細(xì)度直接影響水泥的活性和強(qiáng)度。顆粒越細(xì),與水反應(yīng)的表面積越大,水化速度越快,早期強(qiáng)度越高,但硬化收縮較大,且粉磨時(shí)能耗大,成本高。硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)大于300㎡/kg。
2)凝結(jié)時(shí)間
初凝時(shí)間為水泥加水拌和起,至水泥漿開(kāi)始失去塑性所需的時(shí)間;終凝時(shí)間指從水泥加水拌和起至水泥漿完全失去塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。
硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45min,終凝時(shí)間不得遲于6.5h;普通硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不得早于45min,終凝時(shí)間不得遲于10h。
水泥初凝時(shí)間不合要求,該水泥報(bào)廢;終凝時(shí)間不合要求,視為不合格。
3)安定性
水泥在硬化過(guò)程中,體積變化是否均勻,簡(jiǎn)稱安定性。安定性不合格的水泥不得用于水利工程。
(二)混合材料水泥
1. 混合材料
1)活性混合材料
凡本身不具有水硬性或水硬性很弱的混合材料,在石灰、石膏的作用下具有較強(qiáng)的水硬性,這種混合材料稱為活性混合材料。
活性混合材料有?;郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰、硅粉等。
在混凝土中摻加粉煤灰可節(jié)約大量的水泥和細(xì)骨料、減少用水量、改善混凝土拌和物的和易性、增強(qiáng)混凝土的可泵性、減少了混凝土的徐變、減少水化熱、降低熱能膨脹性、提高混凝土抗?jié)B能力、增加混凝土的修飾性。
2)非活性混合材料
非活性混合材料是指與水泥成分中的氫氧化鈣不發(fā)生化學(xué)作用或很少摻加水泥化學(xué)反應(yīng)的天然或人工的礦物質(zhì)材料,如石英砂、石灰石及各種廢渣等。主要起調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度、改善和易性及水泥的耐磨性(如加入磨細(xì)的石英砂粉)等。
2. 摻混合材料的硅酸鹽水泥
凡由硅酸鹽水泥熟料、5% -20% 混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,均稱為普通硅酸鹽水泥(簡(jiǎn)稱普通水泥),代號(hào)P·O。
三、混凝土
(一)概述
1.混凝土的分類
干表觀密度在 1950-2600 kg/m3的稱為普通混凝土.
(二)混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)
2.混凝土拌和物的和易性
和易性是指混凝土拌和物在一定的施工條件下,便于施工操作并獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)混凝土的性能,和易性包括流動(dòng)性、黏聚性及保水性三方面的含義。
流動(dòng)性的大小反映拌和物的稀稠,它關(guān)系著施工振搗的難易和澆筑的質(zhì)量。
3. 混凝土的強(qiáng)度
1)混凝土抗壓強(qiáng)度
在混凝土立方體抗壓強(qiáng)度總體分布中,具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度,稱為立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。
水工結(jié)構(gòu)大體積混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值一般采用90d齡期和80%保證率,體積較大的鋼筋混凝土工程的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值常采用90d齡期和85%-90%保證率,大壩碾壓混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,可采用180d齡期和80%保證率。
根據(jù)水工混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的強(qiáng)度等級(jí)稱為水工混凝土強(qiáng)度等級(jí)。
2)混凝土的抗拉強(qiáng)度
影響混凝土抗拉強(qiáng)度的因素,基本上與影響抗壓強(qiáng)度的因素相同。水泥強(qiáng)度高、水灰比小 、骨料表面粗糙、混凝土振搗密實(shí)以及加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)等,都能提高溫凝土的抗拉強(qiáng)度。
4. 混凝土的耐久性
1)混凝土抗?jié)B性
混凝土的抗?jié)B性是指其抵抗壓力水滲透作用的能力。
混凝土抗?jié)B等級(jí)分為W2即表示混凝土在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下能抵抗0.2MPa的壓力水而不滲水。
2)混凝土的抗凍性
混凝土的抗凍性,是指混凝土在水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融作用而不破壞,同時(shí)也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能。
3)混凝土的抗磨性及抗氣蝕性
對(duì)混凝土材料來(lái)說(shuō),提高抗氣蝕性能的主要途徑是采用C50以上的混凝土,骨料最大粒徑應(yīng)不大于20mm,在混凝土中摻入硅粉及高效減水劑,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,保證混凝土密實(shí)、均勻及表面平整等。
(三)水泥混凝土的骨料及拌和、養(yǎng)護(hù)用水
1. 細(xì)骨料(砂)
普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)范圍在 3.7- 1.6 ,以中砂為宜。
水工混凝土工程多按飽和面干狀態(tài)的砂、石來(lái)設(shè)計(jì)混凝土配合比。
在工業(yè)及民用建筑工程中,習(xí)慣按干燥狀態(tài)的砂(含水率小于0.5%)及石子(含水率小于0.2%)來(lái)設(shè)計(jì)混凝土配合比。
2. 粗骨料(卵石與碎石)
骨料最大粒徑的確定,還受到骨料來(lái)源、建筑物結(jié)構(gòu)的斷面尺寸、鋼筋凈間距、生產(chǎn)方式及施工條件的限制。
一般規(guī)定DM不超過(guò)鋼筋凈距的2/3 -3/4,構(gòu)件斷面最小尺寸的1/4。對(duì)于混凝土實(shí)心板,允許采用DM為1/2板厚的骨料(但DM≤50 mm)。 當(dāng)混凝土攪拌機(jī)的容量小于0.8m3,DM不宜超過(guò) 80 mm; 當(dāng)使用大容量攪拌機(jī)時(shí),也不宜超過(guò) 150 mm。
粗骨料級(jí)配有連續(xù)級(jí)配和間斷級(jí)配兩種。
間斷級(jí)配能減小骨料的空隙率,故能節(jié)約水泥。但是間斷級(jí)配容易使混凝土拌和物產(chǎn)生離析現(xiàn)象,并要求稱量更加準(zhǔn)確,增加了施工困難。
壓碎指標(biāo)是取粒徑為10-20 mm的骨料裝入規(guī)定的圓模內(nèi),在壓力機(jī)上加荷載200kN,其壓碎的細(xì)粒(小于2.5mm)占試樣的質(zhì)量百分?jǐn)?shù),即為壓碎指標(biāo)。
(五)混凝土配合比及其確定原則
組成混凝土的水泥、砂、石子及水等四項(xiàng)基本材料之間的相對(duì)用量,可用三個(gè)對(duì)比關(guān)系表達(dá),它們是水灰比、含砂率及單位用水量。
單位用水量是控制混凝土拌和物流動(dòng)性的主要因素。
混凝土中砂與砂石的體積比或質(zhì)量比稱為砂率。
(六)碾壓混凝土
超貧碾壓混凝土膠凝材料總量不大于110 kg/m3
干貧碾壓混凝土中膠凝材料用量120-130 kg/m3,其中摻和料占膠凝材料總量的25%-30%,水膠比一般為0.7-0.9。
用碾壓混凝土的配合比參數(shù)是水膠比、摻和料比例、砂率及漿砂比。
碾壓混凝土拌和物的工作性包括工作度、可塑性、易密性及穩(wěn)定性幾個(gè)方面。
(七)特種混凝土
1. 高性能混凝土
高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度高、耐久性好、變形小,流態(tài)混凝土具有大的流動(dòng)性、混凝土拌和物不離析、施工方便。
配制高性能混凝土的水泥一般選用R型硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)。
細(xì)骨料宜采用顆粒級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)大于2.6的中砂。砂中含泥量不應(yīng)大于1.0%,且不含泥塊。
粗骨料應(yīng)為清潔、質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、最大粒徑不大于31.5 mm的碎石或卵石。
2. 水下澆筑(灌壓)混凝土
水下澆筑混凝土分為普通水下澆筑混凝土和水下不分散混凝土兩種。
水下不分散混凝土拌和物比較黏稠,應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌。
3. 纖維混凝土
根據(jù)所摻纖維的不同,纖維混凝土分為:①纖維增強(qiáng)混凝土,這種混凝土采用高強(qiáng)高彈性模量的纖維,如鋼纖維、碳纖維等;②纖維增韌防裂混凝土,這種混凝土采用低彈模高塑性纖維,如尼龍纖維、聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維等。
4. 塑性混凝土
塑性混凝土是一種水泥用量較低,并摻加較多的膨潤(rùn)土、黏土等材料的大流動(dòng)性混凝土,它具有低強(qiáng)度、低彈模和大應(yīng)變等特性,是一種柔性材料,可以很好地與較軟的基礎(chǔ)相適應(yīng),同時(shí)又具有很好的防滲性能。目前在水利工程中,常見(jiàn)于防滲墻等結(jié)構(gòu)中。
四、建筑鋼材
水利工程常用的建筑鋼材主要由碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金鋼等加工而成。
(一)磁素結(jié)構(gòu)鋼
1.碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)及性能
碳素結(jié)構(gòu)鋼按其力學(xué)性能和化學(xué)成分含量可分為Q 195、Q215、Q235、Q275四個(gè)牌號(hào)
2.碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)的表示方法
鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成 。
(二)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,簡(jiǎn)稱優(yōu)質(zhì)碳素鋼 。這類鋼主要是鎮(zhèn)靜鋼,與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比,質(zhì)量好,磷硫含量限制較嚴(yán),一般均不得大于 0.04% 。
(三)普通低合金鋼
(四)常用的建筑鋼材
建筑鋼材可分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼、鋼結(jié)構(gòu)用鋼和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用鋼等 。
1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼
1)熱軋鋼筋
熱軋光圓鋼筋為 HPB300 一種牌號(hào),普通熱軋鋼筋分 HRB400、 HRB500、 HRB600、 HRB400E 、 HRB500E五種牌號(hào)。
2)冷加工鋼筋
常見(jiàn)的品種有冷拉熱軋鋼筋 、冷軋帶肋鋼筋和冷拔低碳鋼絲 。
3)熱處理鋼筋
4)預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲
5)預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絞線
2.鋼結(jié)構(gòu)用鋼
3.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)用鋼
五、水力機(jī)械設(shè)備(水輪發(fā)電機(jī))
由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng),將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的交流同步電機(jī)稱為水輪發(fā)電機(jī)。
水輪機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)合稱為水輪發(fā)電機(jī)組(或主機(jī)組)。
抽水蓄能電站中使用的一種三相凸極同步電機(jī),稱為發(fā)電電動(dòng)機(jī)。
與常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)相比,發(fā)電電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上還有以下不同的特點(diǎn):
(1)雙向旋轉(zhuǎn)。
(2)頻繁啟停。
(3)需有專門啟動(dòng)設(shè)施。
(4)過(guò)渡過(guò)程復(fù)雜。
(一)水輪發(fā)電機(jī)的類型
1. 臥式與立式
臥式水輪發(fā)電機(jī)一般適用于小型混流及沖擊式機(jī)組和貫流式機(jī)組,立式水輪發(fā)電機(jī)適用于大中型混流及沖擊式機(jī)組和軸流式機(jī)組。
2. 懸式和傘式
根據(jù)推力軸承位置劃分,立式水輪發(fā)電機(jī)可分為懸式和傘式。
(1)懸式水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方,把整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分懸吊起來(lái),通常用于較高轉(zhuǎn)速機(jī)組。
(2)傘式水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是推力軸承位于轉(zhuǎn)子下方,通常用于較低轉(zhuǎn)速機(jī)組。
3. 空氣冷卻式和內(nèi)冷卻式
按冷卻方式可分為空氣冷卻式和內(nèi)冷卻式。
(二)水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào)
水輪發(fā)電機(jī)的型號(hào),由代號(hào)、功率、磁極個(gè)數(shù)及定子鐵芯外徑等數(shù)據(jù)組成。
SF190-40/ 10800水輪發(fā)電機(jī),表示功率為190MW,有40個(gè)磁極,定子鐵芯外徑為10.8m。
(三)水輪發(fā)電機(jī)的基本部件
立式水輪發(fā)電機(jī)一般由轉(zhuǎn)子、定子、上機(jī)架與下機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、空氣冷卻器、勵(lì)磁機(jī)(或勵(lì)磁裝置)及永磁發(fā)電機(jī)等部件組成。
(四)水輪發(fā)電機(jī)的安裝
機(jī)組帶額定負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為72h。
六、巖體的工程特性
(一)造巖礦物
礦物抵抗外力作用(如刻劃、壓入、研磨)的能力稱為硬度。
硬度等級(jí) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
標(biāo)準(zhǔn)礦物 | 滑石 | 石膏 | 方解石 | 螢石 | 磷灰石 | 長(zhǎng)石 | 石英 | 黃玉 | 剛玉 | 金剛石 |
(二)巖石的基本類型
1. 巖漿巖(火成巖)
2. 沉積巖
常見(jiàn)沉積巖結(jié)構(gòu)類型有碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶狀結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)。
可分為碎屑巖(如礫巖、砂巖、粉砂巖)、黏土巖(如泥巖、頁(yè)巖)、化學(xué)巖及生物化學(xué)巖(如石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等)。
3. 變質(zhì)巖
變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)主要有變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。
常見(jiàn)變質(zhì)巖有大理巖、石英巖等。
4. 巖石的工程地質(zhì)評(píng)述
1)巖漿巖
巖漿巖的力學(xué)強(qiáng)度較高,可作為各類建筑物良好地基及天然建筑材料。但這類巖石抗風(fēng)化能力較弱,易風(fēng)化破碎形成風(fēng)化層帶而影響巖石工程性能。
2)沉積巖
沉積巖具有成層分布規(guī)律,存在著各向異性特征,且層的厚度變化大,在水工建設(shè)中應(yīng)注重其成層構(gòu)造的研究。
碎屑巖工程地質(zhì)性質(zhì)一般較好,但其膠結(jié)物的成分和膠結(jié)類型影響顯著。
黏土巖和頁(yè)巖的性質(zhì)相近,抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度低,浸水后易軟化和泥化。不適合作為大型水工建筑物的地基。
化學(xué)巖和生物化學(xué)巖抗水性弱,常表現(xiàn)出不同程度的可溶性。碳酸鹽類巖石具有中等強(qiáng)度,一般能滿足水工設(shè)計(jì)的要求,但其中存在著各種的喀斯特現(xiàn)象,如溶蝕裂隙、洞穴、地下暗河等,往往成為集中滲漏通道。石膏、巖鹽等化學(xué)巖,往往以?shī)A層形式存在于其他沉積巖中,質(zhì)軟,浸水易溶解,常導(dǎo)致地基和邊被失穩(wěn)。影響水工建筑物安全的主要工程地質(zhì)問(wèn)題有滲漏、塌陷等。
3)變質(zhì)巖
變質(zhì)巖的工程地質(zhì)與原巖密切相關(guān),往往與原巖的性質(zhì)相似或相近。軟化系數(shù)小子0.75 的巖石,被認(rèn)為是強(qiáng)軟化巖石,其抗水、抗風(fēng)化、抗凍性差。
(三)工程巖體分級(jí)
圍巖類型 | 圍巖穩(wěn)定性評(píng)價(jià) |
Ⅰ | 穩(wěn)定 |
Ⅱ | 基本穩(wěn)定 |
Ⅲ | 局部穩(wěn)定性差 |
Ⅳ | 不穩(wěn)定 |
Ⅵ | 極不穩(wěn)定 |
(四)地質(zhì)構(gòu)造褶皺的基本類型分為背斜和向斜。
背斜指巖層向上彎曲,兩側(cè)巖層相背傾斜,核心巖層時(shí)代較老,兩側(cè)依次變新并對(duì)稱分布。
向斜指巖層向下彎曲,兩側(cè)巖層相向傾斜,核心巖層時(shí)代較新兩側(cè)較老,也對(duì)稱分布。斷層是巖石受力發(fā)生斷裂,斷裂面兩側(cè)巖石存在明顯位移的斷裂構(gòu)造。
根據(jù)斷層兩盤相對(duì)位移的情況,可分為正斷層、逆斷層、平推斷層。
逆斷層是上盤沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)上升、下盤相對(duì)下降的斷層。一般是由于巖體受到水平方向強(qiáng)烈擠壓力的作用,使上盤沿?cái)嗝嫦蛏箱亜?dòng)而成。斷層線的方向常和巖層走向或褶皺軸的方向近于一致,和壓應(yīng)力作用的方向垂直。
(五)水文地質(zhì)和自然地質(zhì)作用
1. 地下水
根據(jù)埋藏條件,地下水分為包氣帶水、潛水、承壓水三大類。
根據(jù)含水層的空隙性質(zhì),地下水又分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三個(gè)亞類。
包氣帶水處于地表以下潛水位以上的包氣帶巖土層中。
潛水是埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由水面的重力水,其自由表面承受大氣壓力,受氣候條件影響,季節(jié)性變化明顯。
潛水的分布區(qū)與補(bǔ)給區(qū)是一致的。潛水自水位較高處向水位較低處滲流。
承壓水也稱自流水,是地表以下充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的重力水。承壓水不受氣候的影響,報(bào)考較穩(wěn)定,不易受污染。
2. 河流地質(zhì)作用
河流的地質(zhì)作用可分為侵蝕作用、搬運(yùn)作用和沉積作用三種形式。
七、水工隧洞工程
(一) 概述
1.隧洞類型劃分
1)按承擔(dān)任務(wù)劃分
可由隧洞承擔(dān)的任務(wù)各式各樣,如汛期水庫(kù)的部分或全部泄洪任務(wù),發(fā)電、灌溉、給水等興利所需的引水或輸水任務(wù),為事故檢修或其他原因放空水庫(kù)的任務(wù),多沙河流上所建水庫(kù)的排沙任務(wù),樞紐施工期的導(dǎo)流任務(wù)等。
2)按流態(tài)劃分
如按過(guò)水時(shí)洞身流態(tài)區(qū)別,可簡(jiǎn)單地劃分為兩大類,即有壓隧洞和無(wú)壓隧洞。
為保證隧洞既定流態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行,有壓隧洞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到使各運(yùn)行工況沿線洞頂有一定的壓力余幅。
無(wú)壓隧洞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到使各運(yùn)行工況沿線自由水面與洞頂之間有一定的凈空余幅。
除水電站有壓引水系統(tǒng)中的引水隧洞必為有壓隧洞外,水利樞紐中各種功用的水工隧洞既可為有壓隧洞,也可為無(wú)壓隧洞。
2.隧洞工程的特點(diǎn)
(1)從結(jié)構(gòu)、荷載方面說(shuō),巖層中開(kāi)挖隧洞以后,破壞了原來(lái)的地應(yīng)力平衡,引起圍巖新的變形,甚至?xí)?dǎo)致巖石崩塌, 故要對(duì)圍巖進(jìn)行襯砌支護(hù)。
(2)水力特性方面看,盡管有壓隧洞一般視同管流,無(wú)壓隧洞一般視同明渠流,有與地面建造的管道、明渠相同之處,但應(yīng)注意,承受內(nèi)水壓力的有壓隧洞如襯砌漏水,壓力水滲入圍巖裂隙,將形成附加的滲透壓力,構(gòu)成巖體失穩(wěn)因素。
(3)從施工建造方面看,隧洞開(kāi)挖、襯砌的工作面小,洞線長(zhǎng),工序多,干擾大。
(二)水工隧洞總體布置及主要建筑物
水工隧洞以典型布置,其主要建筑物基本都由進(jìn)口段、洞身段、出口段所組成,進(jìn)口前和出口后當(dāng)然還需長(zhǎng)短深淺不等的引水渠和尾水渠。
八、水工隧洞工程
(一) 概述
1.隧洞類型劃分
1)按承擔(dān)任務(wù)劃分
可由隧洞承擔(dān)的任務(wù)各式各樣,如汛期水庫(kù)的部分或全部泄洪任務(wù),發(fā)電、灌溉、給水等興利所需的引水或輸水任務(wù),為事故檢修或其他原因放空水庫(kù)的任務(wù),多沙河流上所建水庫(kù)的排沙任務(wù),樞紐施工期的導(dǎo)流任務(wù)等。
2)按流態(tài)劃分
如按過(guò)水時(shí)洞身流態(tài)區(qū)別,可簡(jiǎn)單地劃分為兩大類,即有壓隧洞和無(wú)壓隧洞。
為保證隧洞既定流態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行,有壓隧洞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到使各運(yùn)行工況沿線洞頂有一定的壓力余幅。
無(wú)壓隧洞設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到使各運(yùn)行工況沿線自由水面與洞頂之間有一定的凈空余幅。
除水電站有壓引水系統(tǒng)中的引水隧洞必為有壓隧洞外,水利樞紐中各種功用的水工隧洞既可為有壓隧洞,也可為無(wú)壓隧洞。
2.隧洞工程的特點(diǎn)
(1)從結(jié)構(gòu)、荷載方面說(shuō),巖層中開(kāi)挖隧洞以后,破壞了原來(lái)的地應(yīng)力平衡,引起圍巖新的變形,甚至?xí)?dǎo)致巖石崩塌, 故要對(duì)圍巖進(jìn)行襯砌支護(hù)。
(2)水力特性方面看,盡管有壓隧洞一般視同管流,無(wú)壓隧洞一般視同明渠流,有與地面建造的管道、明渠相同之處,但應(yīng)注意,承受內(nèi)水壓力的有壓隧洞如襯砌漏水,壓力水滲入圍巖裂隙,將形成附加的滲透壓力,構(gòu)成巖體失穩(wěn)因素。
(3)從施工建造方面看,隧洞開(kāi)挖、襯砌的工作面小,洞線長(zhǎng),工序多,干擾大。
(二)水工隧洞總體布置及主要建筑物
水工隧洞以典型布置,其主要建筑物基本都由進(jìn)口段、洞身段、出口段所組成,進(jìn)口前和出口后當(dāng)然還需長(zhǎng)短深淺不等的引水渠和尾水渠。
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