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水利水電工程泄洪兼放空隧洞設(shè)計思路論文
1.水利水電工程泄洪兼放空隧洞建設(shè)的概況
目前，國家各地區(qū)都認(rèn)識到修建水利水電工程泄洪兼放空隧洞給人們帶來的巨大效益。因此，國家各地區(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。云南石門水庫龍?zhí)ь^型隧洞的修建印證了這點(diǎn)。云南省石門水庫在前期工作階段，往往采用臨時建筑物作為導(dǎo)流的隧洞，在導(dǎo)流結(jié)束之后，往往就會被封堵并廢棄。這時泄洪工作全由溢洪道來承擔(dān)。但在后期工作中，由于對水庫來沙量進(jìn)行了演算和分析，從中了解到水庫的來沙量較大。因此，必須結(jié)合泄洪建筑物來解決水庫來沙量大必須進(jìn)行排沙的問題。由于石門水庫區(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流量，具有社會經(jīng)濟(jì)意義。云南石門水庫根據(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)了水庫泄洪的全部工作，且在汛期結(jié)束后經(jīng)工作人員對隧洞龍?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題。隧洞由于結(jié)構(gòu)與荷載具有特殊性，設(shè)計理論和計算方法都還不太完善。因此，隧洞建設(shè)還必須對很多關(guān)鍵性問題進(jìn)行深入地研究，對有些含糊不清的理論和計算方法都必須進(jìn)行澄清。本文拿水工壓力隧洞修建中出現(xiàn)的問題向大家進(jìn)行了展示說明。
1.1沒有考慮隧洞的覆蓋厚度問題
對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)計的核心問題之一。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)水壓力對隧洞造成的影響，必須考慮隧洞的覆蓋厚度的問題。對于因圍巖質(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，這樣就會造成圍巖失穩(wěn)，甚至因滲水過多、過大給隧洞結(jié)構(gòu)安全帶來隱患。因此，在施工建設(shè)中必須考慮隧洞上覆巖體厚度的問題，應(yīng)考慮襯砌對內(nèi)水壓力消減的作用，對作用于圍巖洞壁上的內(nèi)壓力進(jìn)行準(zhǔn)確計算，并計算出圍巖的覆蓋厚度。
1.2沒有考慮隧洞主應(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)計算錯誤，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，由于荷載的變化，主應(yīng)力相應(yīng)也會發(fā)生變化。這樣的問題曾一直被水工設(shè)計人員所疏忽，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)民的灌溉問題
由于當(dāng)今社會自然環(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，會淹沒大量良田，使農(nóng)民顆粒無收，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，并能為人們在旱季灌溉田地時提供充足的水源。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)問題，提高了人們的生產(chǎn)、生活水平，同時促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有利于社會主義和諧社會的建立。
2.2解決了居民區(qū)人畜飲水安全的問題
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。這些臨時建立的人畜飲水工程的水只是經(jīng)過了簡單的物理過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，即便是簡單物理過濾處理后的水仍達(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)、地形會采用不同的泄洪兼放空隧洞設(shè)計。比如云南石門水庫根據(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泄流能力計算
按閘孔自由出流的公式對泄洪兼放空隧洞的泄流能力進(jìn)行計算；同時由于放空隧洞承擔(dān)著放空水庫的工作，因此還需對枯水期放空水庫的時間進(jìn)行計算；對進(jìn)水口井筒穩(wěn)定進(jìn)行計算，井筒計算包括對結(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井筒穩(wěn)定造成的影響，重新對井筒進(jìn)行計算；對井筒整體抗滑穩(wěn)定計算，只有安全系數(shù)大于1.05時，才能滿足井筒抗滑穩(wěn)定的需求；對地基應(yīng)力進(jìn)行計算。
3.3工程結(jié)構(gòu)設(shè)計
為保證水利水電工程泄洪兼放空隧洞的安全運(yùn)行，必須正確地對隧洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計和計算。針對隧洞結(jié)構(gòu)中存在的許多問題，因此在隧洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該著重考慮隧洞的覆巖體厚度問題，并對主應(yīng)力大小與荷載的關(guān)系進(jìn)行探究，著力對鋼筋混凝土軸向與環(huán)向裂縫開展寬度計算，建立隧洞襯砌限裂設(shè)計方案，對隧洞的伸縮縫間距進(jìn)行合理計算和設(shè)計。
4.結(jié)束語
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)問題的一項有效措施。同時，泄洪兼放空隧洞的建立解決了人畜飲水問題，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)計的理論還不太完善，隧洞修建的過程中出現(xiàn)了很多問題，因此，必須完善隧洞設(shè)計理論，優(yōu)化隧洞結(jié)構(gòu)，采用合理的隧洞設(shè)計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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