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水利水電工程泄洪兼放空隧洞設(shè)計(jì)思路論文
1.水利水電工程泄洪兼放空隧洞建設(shè)的概況
目前，國(guó)家各地區(qū)都認(rèn)識(shí)到修建水利水電工程泄洪兼放空隧洞給人們帶來(lái)的巨大效益。因此，國(guó)家各地區(qū)根據(jù)自身地形、地貌、地質(zhì)等不同的特點(diǎn)，修建了適合自己的水利水電工程泄洪兼放空隧洞。云南石門水庫(kù)龍?zhí)ь^型隧洞的修建印證了這點(diǎn)。云南省石門水庫(kù)在前期工作階段，往往采用臨時(shí)建筑物作為導(dǎo)流的隧洞，在導(dǎo)流結(jié)束之后，往往就會(huì)被封堵并廢棄。這時(shí)泄洪工作全由溢洪道來(lái)承擔(dān)。但在后期工作中，由于對(duì)水庫(kù)來(lái)沙量進(jìn)行了演算和分析，從中了解到水庫(kù)的來(lái)沙量較大。因此，必須結(jié)合泄洪建筑物來(lái)解決水庫(kù)來(lái)沙量大必須進(jìn)行排沙的問(wèn)題。由于石門水庫(kù)區(qū)地形比較狹窄，左岸和右岸都不便于設(shè)置具有泄洪和排沙功能的建筑設(shè)施。石門水庫(kù)的左岸已經(jīng)設(shè)有導(dǎo)流隧洞、輸水隧洞和溢洪道等建筑設(shè)施。因此，在綜合考慮水利樞紐區(qū)的建筑物的布置后，選擇將導(dǎo)流隧洞改為龍?zhí)ь^型的泄洪兼放空隧洞，這是一項(xiàng)切實(shí)可行且經(jīng)濟(jì)的有效措施。所謂龍?zhí)ь^型泄洪兼放空隧洞就是在導(dǎo)流隧道完成導(dǎo)流任務(wù)后對(duì)其前半部分進(jìn)行封堵，并做好泄洪工程龍?zhí)ь^段與導(dǎo)流隧道結(jié)合段的連接工作，使其成為永久的泄洪隧洞。泄洪隧洞和溢洪道共同承擔(dān)著泄洪任務(wù)，龍?zhí)ь^型的泄洪隧洞的既滿足了排沙放空的要求，而且減少了溢洪道的過(guò)流量，具有社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。云南石門水庫(kù)根據(jù)自身地形、地質(zhì)、地貌的特點(diǎn)修建的龍?zhí)ь^型的泄洪隧洞在汛期泄洪中起到了重要作用。龍?zhí)ь^泄洪隧洞在汛期期間承擔(dān)了水庫(kù)泄洪的全部工作，且在汛期結(jié)束后經(jīng)工作人員對(duì)隧洞龍?zhí)ь^段及反射弧段的詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)隧洞仍然完好無(wú)缺，這充分證明了龍?zhí)ь^型泄洪隧洞在小流量、低水位的情況下運(yùn)行是絕對(duì)安全的、可行的。實(shí)踐證明了龍?zhí)ь^泄洪隧洞修建的合理性和切實(shí)可行性。但是水利水電工程泄洪兼放空隧洞在工程施工中仍存在著許多問(wèn)題。隧洞由于結(jié)構(gòu)與荷載具有特殊性，設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法都還不太完善。因此，隧洞建設(shè)還必須對(duì)很多關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行深入地研究，對(duì)有些含糊不清的理論和計(jì)算方法都必須進(jìn)行澄清。本文拿水工壓力隧洞修建中出現(xiàn)的問(wèn)題向大家進(jìn)行了展示說(shuō)明。
1.1沒(méi)有考慮隧洞的覆蓋厚度問(wèn)題
對(duì)如何能使隧洞襯砌與圍巖密切接觸進(jìn)行分析和研究，這是水工壓力隧洞設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題之一。只有隧洞襯砌與圍巖密切接觸、相互作用、共同承載才能有效避免襯砌與圍巖相互脫離造成的嚴(yán)重后果。因此，由于內(nèi)水壓力對(duì)隧洞造成的影響，必須考慮隧洞的覆蓋厚度的問(wèn)題。對(duì)于因圍巖質(zhì)量好而不進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌的隧洞，內(nèi)水壓力將直接作用于圍巖，這樣就會(huì)造成圍巖失穩(wěn)，甚至因滲水過(guò)多、過(guò)大給隧洞結(jié)構(gòu)安全帶來(lái)隱患。因此，在施工建設(shè)中必須考慮隧洞上覆巖體厚度的問(wèn)題，應(yīng)考慮襯砌對(duì)內(nèi)水壓力消減的作用，對(duì)作用于圍巖洞壁上的內(nèi)壓力進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并計(jì)算出圍巖的覆蓋厚度。
1.2沒(méi)有考慮隧洞主應(yīng)力大小與荷載的關(guān)系
由于在修建隧洞的工程中未考慮到隧洞主應(yīng)力大小順序大小與荷載的關(guān)系，許多文獻(xiàn)并未對(duì)隧洞主應(yīng)力大小順序與荷載的相關(guān)聯(lián)性進(jìn)行深入探究，造成許多隧洞工程運(yùn)行期結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤，延誤了工程運(yùn)作期限，造成了施工浪費(fèi)。水工壓力隧洞充分運(yùn)行時(shí)，由于荷載的變化，主應(yīng)力相應(yīng)也會(huì)發(fā)生變化。這樣的問(wèn)題曾一直被水工設(shè)計(jì)人員所疏忽，即便目前也仍有不少工程師在隧洞建設(shè)設(shè)計(jì)中未考慮隧洞主應(yīng)力大小順序與荷載的關(guān)系。
2.水利水電工程泄洪兼放空隧洞建立的意義
2.1解決了農(nóng)民的灌溉問(wèn)題
由于當(dāng)今社會(huì)自然環(huán)境的破壞造成自然災(zāi)害頻發(fā)，人們的生產(chǎn)和生活都受到了嚴(yán)重的影響。洪水期的到來(lái)，會(huì)淹沒(méi)大量良田，使農(nóng)民顆粒無(wú)收，這給農(nóng)民造成了嚴(yán)重的損失。水利水電工程泄洪兼放空隧道的建立在很大程度上避免了這種局面的發(fā)生。泄洪隧道在汛期承擔(dān)著泄洪的全部工作，不僅能有效避免洪水淹沒(méi)田地的情況的發(fā)生，而且泄洪兼放空隧洞的建立能將洪水有效收集起來(lái)，并能為人們?cè)诤导竟喔忍锏貢r(shí)提供充足的水源。這樣能使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)更優(yōu)化、提高了糧食生產(chǎn)的產(chǎn)量，有效解決了農(nóng)民的三農(nóng)問(wèn)題，提高了人們的生產(chǎn)、生活水平，同時(shí)促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有利于社會(huì)主義和諧社會(huì)的建立。
2.2解決了居民區(qū)人畜飲水安全的問(wèn)題
在一些偏遠(yuǎn)干旱地區(qū)或是洪水多發(fā)地區(qū)，由于沒(méi)有安全干凈的水源，人畜只能將小水窖或小水塘的水作為日常的人畜飲用水。這些臨時(shí)建立的人畜飲水工程的水只是經(jīng)過(guò)了簡(jiǎn)單的物理過(guò)濾處理就直接被人畜飲用。由于這里水源的衛(wèi)生條件差，因此，即便是簡(jiǎn)單物理過(guò)濾處理后的水仍達(dá)不到居民生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，百姓的飲食安全仍得不到有效保障。水利水電工程泄洪兼放空隧道的修建從根本上解決了百姓飲食安全的問(wèn)題，提高了水源的衛(wèi)生條件，充足且優(yōu)質(zhì)的水源達(dá)到了居民生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，從而提高了人們的生活水平。
3.水利水電工程泄洪兼放空隧洞的設(shè)計(jì)方案和思路
3.1地質(zhì)情況選擇
水利水電工程泄洪兼放空隧洞的修建必須根據(jù)不同地區(qū)、不同的地形、地質(zhì)等情況進(jìn)行合理位置的選擇。不同的地質(zhì)、地形會(huì)采用不同的泄洪兼放空隧洞設(shè)計(jì)。比如云南石門水庫(kù)根據(jù)地形狹窄的特點(diǎn)采用了龍?zhí)ь^型的泄洪兼放空隧洞，麻溝水庫(kù)的泄洪兼放空隧洞則布置在大壩左岸的山體內(nèi)，隧洞布置緊靠著左壩肩，其軸線的方向與大壩的軸方向是垂直的。
3.2泄流能力計(jì)算
按閘孔自由出流的公式對(duì)泄洪兼放空隧洞的泄流能力進(jìn)行計(jì)算；同時(shí)由于放空隧洞承擔(dān)著放空水庫(kù)的工作，因此還需對(duì)枯水期放空水庫(kù)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算；對(duì)進(jìn)水口井筒穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算，井筒計(jì)算包括對(duì)結(jié)構(gòu)自重、永久機(jī)電設(shè)備重、水重、回填土石重、靜水壓力、揚(yáng)壓力、浪壓力、泥沙壓力、土壓力、冰壓力等進(jìn)行計(jì)算，如井筒所在地區(qū)的地震烈度大于VI度，則還需考慮地震作用力對(duì)井筒穩(wěn)定造成的影響，重新對(duì)井筒進(jìn)行計(jì)算；對(duì)井筒整體抗滑穩(wěn)定計(jì)算，只有安全系數(shù)大于1.05時(shí)，才能滿足井筒抗滑穩(wěn)定的需求；對(duì)地基應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算。
3.3工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為保證水利水電工程泄洪兼放空隧洞的安全運(yùn)行，必須正確地對(duì)隧洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和計(jì)算。針對(duì)隧洞結(jié)構(gòu)中存在的許多問(wèn)題，因此在隧洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該著重考慮隧洞的覆巖體厚度問(wèn)題，并對(duì)主應(yīng)力大小與荷載的關(guān)系進(jìn)行探究，著力對(duì)鋼筋混凝土軸向與環(huán)向裂縫開(kāi)展寬度計(jì)算，建立隧洞襯砌限裂設(shè)計(jì)方案，對(duì)隧洞的伸縮縫間距進(jìn)行合理計(jì)算和設(shè)計(jì)。
4.結(jié)束語(yǔ)
泄洪兼放空隧洞的建立有利于滿足人們的灌溉需求，提高農(nóng)民的糧食產(chǎn)量，優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，是解決三農(nóng)問(wèn)題的一項(xiàng)有效措施。同時(shí)，泄洪兼放空隧洞的建立解決了人畜飲水問(wèn)題，提高了人們的生活質(zhì)量。但由于泄洪兼放空隧洞的結(jié)構(gòu)還不太合理，隧洞設(shè)計(jì)的理論還不太完善，隧洞修建的過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題，因此，必須完善隧洞設(shè)計(jì)理論，優(yōu)化隧洞結(jié)構(gòu)，采用合理的隧洞設(shè)計(jì)方案才能將泄洪兼放空隧洞的作用發(fā)揮到最大。
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