隧洞设计说明书.docx
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隧洞设计说明书
前言
本次水闸设计的主要目的是让同学们能熟悉水闸设计的基本步骤、方法。
让我们对以前所学的水工建筑物课程中水闸做一个整体的了解,并能将以前所学的理论知识运用的实际工作中,由于本设计作者水平有限,所以设计中难免有不妥之处,请老师指出以便纠正和改进。
编者
2011/12/10
目录
前言1
目录2
一、设计基本资料3
1概况3
2水文、气象3
3地形、地质5
4建筑材料5
5水利规划计算成果7
任务一、泄洪洞洞线选择与布置8
一、洞线选择8
二、隧洞的布置8
任务二、断面形体设计9
一、断面型式为圆形。
9
二、横断面尺寸拟定9
三、进口建筑物型式9
任务三、进口建筑物的构造10
进口建筑物组成:
10
任务四、龙抬头管段布置12
任务五、出口布置13
任务六、隧洞洞身细部构造15
一、分缝与止水构造15
二、灌浆布置15
三、排水布置16
四、掺气槽布置16
五、掺气减蚀设施17
六、隧洞配筋布置19
任务七、泄流能力校核20
一、判断流态20
二、绘制库水位与流量关系曲线22
任务八、绘制隧洞测压管水头线23
总结24
参考文献25
一、设计基本资料
1概况
F水库位于北汝河中游,距县城18km,控制流域面积160km2,占总流域面积的68%,流城为以安山岩为主的石山区,耕地所占比重极小还不到10%,流城内植被较好,植被度达70%以上,北汝河干流全长41.8km。
平均纵坡为1/98.3。
本地区多年平均降雨量为950mm,按年内分配极为不均,多集中在7、8月份降落,占全年降雨量的68%,多年平均径流深336mm。
多年平均径流量5920万m3,根据实测暴雨资料,利用综合单位线,结合历史洪水调查推算求得坝址百年一遇洪水为2080m3/s,千年一遇洪水为2710m3/s,洪水特点是峰高而历时短,持续时间不到一天,主要集中在汛期发生。
北汝河上目前尚无骨干水利工程,根据国民经济发展需要为解决灌溉、防洪等问题。
有关单位对本工程进行了初步查勘与规划设计工作,选择并规定了本枢纽的任务与有关数据。
F水库以灌溉为主,兼顾防洪、发电。
水库总库容5030万m3,多年调节水库,在保证率75%的情况下,可灌溉北汝河下游南岸农田10万亩,灌溉最大引水量10m3/s,由于来水较大,除利用灌溉用水发电外,还可利用丰水年的弃水发电,电站装机两台,总装机容量2000千瓦,全年可发电300万度,F水库的修建可使五十年一遇洪本洪蜂流量由1840m3/s削到1320m3/s。
,千年一遇洪水洪峰流量由2710m3/s削到1980m3/s。
减轻下游洪水灾害。
水库养鱼水面积2130亩,库区淹没移民304户1550人,1590间房及土地赔偿1490亩。
2水文、气象
(1)本工程位于豫西山区,属易干旱地区,年平均气温约14℃,年最低气温—12℃,但延续时间不长,最高气温可达40℃,夏秋多东南风,冬春多北风,最大风速多年平均为Vmax=10m/s,水库最大吹程:
1.2km。
(2)水库年蒸发损失深度400mm,年渗损失深度500mm。
(3)根据暴雨分析计算得各频率洪峰流量如下表:
表1不同频率洪峰流量
P%
2
1
0.5
0.1
Q(m3/s)
1840
2080
2380
2710
24小时洪量(m3)
3980
4540
5120
5860
(4)洪水过程线(时段Δt=2小时)
表2洪水过程线
时段
P=10%
P=5%
P=2%
P=1%
P=0.1%
1
11
13
41
59
2
82
100
53
115
3
184
220
123
197
4
249
300
274
346
5
621
798
369
506
6
1133
1487
774
2080
7
565
621
1840
1259
8
306
290
342
861
9
208
221
457
573
10
157
189
309
430
11
112
134
285
329
12
67
68
167
173
13
25
30
85
78
14
8
9
38
50
(5)相应于各时期的流量特征值
表3各时期的流量特征值
月份
频率
洪水期
中水期
枯水期
5%
700
36
2%
1106
72
(6)全年各月流量平均值:
(P=10%)
表4P=10%全年各月流量平均值
月份
1
2
3
4
5
6
7
Q(m3/s)
0.16
0.12
0.18
0.18
0.22
0.48
5.77
月份
8
9
10
11
12
Q(m3/s)
2.17
0.61
0.57
0.55
0.35
(7)坝址处各月平均降雨天数:
表5坝址处各月平均降雨天数
月份
1
2
3
4
5
6
5~10mm
0.43
0.57
1.43
0.97
1.72
2.00
10~20mm
0.14
0.14
0.14
1.57
1.14
1.29
20~30mm
/
/
0.14
0.57
0.43
0.71
>30mm
/
/
/
/
0.29
0.43
月份
7
8
9
10
11
12
5~10mm
2.29
1.57
1.72
1.43
1.57
0.57
10~20mm
2.43
2.72
0.71
0.86
1.00
0.29
20~30mm
1.43
1.43
0.43
0.43
0.43
/
>30mm
2.00
2.29
0.43
0.14
/
/
(8)坝址以下老河道出口水位流量关系曲线见附图1
(9)水库面积、容积与水位关系曲线见附图3
3地形、地质
坝址处河谷较窄,宽约120m,坝基和两岸均为安山岩,所属时代为震旦纪岩层,风化较重,一般风化深1~3m,两岸岩石裸露,高出河床50~100m,河床部分基岩埋深一般为0.1~10cm,大的可达30cm,含中粗砂,基岩透水性不大。
坝址东岸山坡高峻,岩体完整,风化作用较轻,西岸山坡相对低矮平缓,岩石风化较重,河床东边宽度30m,中上部坡积层厚数米,下部为褐红粘土胶结的砂卵石,总厚16m左右,除局部有小量渗水外,一般透水性较低,下伏安山岩岩面平坦,表面岩石新鲜完整,河床西边约I0m宽,一般砂卵石厚10m,不含泥,基岩表面有较多的裂隙,情况不如东边,但仍是良好的地基。
河床中部约90m范围内的砂卵石厚20~24m,内部夹有薄层不连续的灰色淤泥,使砂卵石的力学性质有所降抵,下伏基岩表层节理发育,钻探所得岩心多为碎块,风化层厚0.6~3.5m,但钻进中不漏浆,说明其透水性不大,河床中有垂直方向的断层,走向约为北45°。
属受挤压产生的,破碎带宽数米,裂镣闭合。
坝址处沿Ⅰ一Ⅰ轴线地形地质剖面图见附图2。
该地区地震烈度为6度。
安山岩物理力学性质指标如下:
重度:
26.5kN/m3,坚固系数8~10
单位弹性抗力系数60~80MPa
弹性模量1.6×104Mpa
4建筑材料
(1)土料共有七个土料区,除南堡林场在库区外,其余都在库区,各土料区的土料性质和储量详见下表:
表6土料区的土料性质和储量表
土区名称
自然重度kN/m3
自然含水量%
塑限含水量%
流限含水量%
土类
储量(万立米)
范围
平均值
万水山
16.1~17.1
16.7
21.0
24.70
34.95
重粉质壤土
13.0
后地
15.0~15.7
15.3
19.4
19.35
29.20
中粉质壤土
9.0
东岗
15.8~16.6
16.0
21.3
17.95
29.15
重粉质壤土
4.0
庞湾后山
15.7~16.3
15.3
22.2
—
—
—
1.5
指挥部前
15.3~15.9
15.6
22.2
—
—
—
2.5
庞湾前
15.5~16.0
15.8
21.0
—
—
—
3.0
林场
15.1~16.6
16.3
21.0
—
—
—
5.0
(2)砂卵石
砂卵石分布在大坝上下游河滩,枯水季节河水位降低,上游在坝脚100m以外,1500m以内,平均取深1.5m,约30万m3。
下游在坝脚100m以外,2000m以内取深1.2m,约18万m3,休止角经现场试验最小32°,最大40.7°。
(3)石料
石料来源于溢洪道开挖的安山岩。
坝钵430m高程以上堆石粒径建议不小于300mm,小于300mm的用于上下游坝坡,430m高程以下,孔隙率不得超过30%。
(4)风化料
在左岸坝头有可供筑坝的风化片麻岩。
储量38万m3。
其自然休止角37.5°~39.1°。
自然含水量9%。
夯实后干重度平均达18.1kN/m3(铺厚25cm)。
(5)土石料的物理力学指标
根据现场和室内实验结果,筑坝土石料可按下表所列数据进行设计和计算。
表7土石料的物理力学指标
指标
单位
坝基砂卵石
坝体
土料
砂卵石
风化料
堆石
水上
水下
水上
水下
水上
水下
饱和快剪
φ
度
30°
13.86
35°
32°
35°
32°
40°
28°
C
KPa
23.0
饱和固结快剪
φ
度
17.8
C
KPa
24.1
比重
2.71
2.71
2.71
2.71
2.71
干重度
kN/m3
19.0
16.5
20.0
19.0
19.0
含水量
%
18.3
7.0
10.0
3.0
湿容重
kN/m3
19.5
21.4
20.9
19.6
饱和容重
kN/m3
20.4
20.7
22.6
22.0
22.0
浮容重
kN/m3
10.0
10.4
12.6
12.0
12.0
渗透系数
(m/s)
6.2×10-5
5.4×10-8
6.2×10-5
4.0×10-6
5水利规划计算成果
(1)淤积高程420.0m
(2)死水位427.0m
(3)最高兴利水位443.0m
(4)设计洪水位(P=2%)448.21m,相应泄量1320秒立米(溢洪道泄量1200m3/s,泄洪洞泄量120m3/s)
(5)校核洪水位(P=0.1%)450.22m,相应库容5030万立米,最大泄量1980m3/s,(溢洪道泄量1853m3/s,泄洪洞泄量137m3/s)
任务一、泄洪洞洞线选择与布置
一、洞线选择
绘制洞轴线地形图,见附图。
二、隧洞的布置
1、进水方式有空口溢流与深式进水口两种,此次设计选择深式进水口式。
2、隧洞型式有有压隧洞和无压隧洞两种,此次设计选择有压隧洞型式。
3、确定进处口底部高程,由于淤沙高程为420.0m,且泄洪洞也要有一定的排沙能力,所以此次设计隧洞进口高程采用淤沙高程420.0m,出口底部高程为40
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