当前课程知识点：水工建筑物 > 6 水工隧洞 > 6.1 概述 > 教学视频
同学们好
本节课我们进入
新的一章水工隧洞的学习
本章内容主要包括
概述、水工隧洞的布置
水工隧洞的进口段、洞身段与出口段
以及地下洞室围岩稳定与支护
首先是概述
所谓水工隧洞
是指为了满足水利水电工程各项任务的需要
在地面以下开凿的各种隧洞
水工隧洞的用途有以下几个方面
泄洪隧洞
用以宣泄多余的洪水
可以布置在较低的高程
提前预泄库水
常与溢洪道配合使用
输水隧洞
用以引水发电
或灌溉、供水、航运和生态输水之用
冲沙隧洞
排放水库泥沙
延长水库寿命
有利于水电站的正常运行
放空隧洞
可放空水库
用于检修建筑物
或应对非常工况
导流隧洞
用于施工期导流
此外
还有用于施工期或运行期的
交通洞、灌浆洞、施工支洞等
如图所示为
澜沧江糯扎渡水电站地下洞室分布图
为实现不同的功能
分别在不同高程和部位设置了
左、右岸导流隧洞
左、右岸泄洪隧洞
电站输水隧洞
以及多条交通洞、施工支洞
总长达20多公里
值得强调的是
在设计水工隧洞时
应根据枢纽规划的任务
尽量按照一洞多用的原则
尽量设计为多用途的隧洞
以降低工程造价
水工隧洞是为通过水流之用
按照其流态可分为有压隧洞和无压隧洞
如图所示
有压隧洞的洞身全断面被水流充满
内壁承受较大的内水压力
一般来说
从水库引水发电的隧洞一般做成有压隧洞
通常做成圆形断面
而无压隧洞
水流未充满断面
有自由水面
一般用于灌溉的渠道及导流隧洞
可做成圆形断面或城门洞形断面
对于泄洪、冲砂隧洞
可以做成有压隧洞
也可以做成无压隧洞
根据需要和实际工程条件而定
对于同一条隧洞
也可以将工作闸门设置在中间部位
设计成前段有压而后段无压
但是
在同一洞段内
应避免出现时而无压
时而有压的明满流交替状态
以防引起振动、空蚀
和对过流能力的不利影响
有压隧洞和无压隧洞在工程布置
水力计算、受力情况及运行条件等
方面有较大的差别
对于一项具体工程
选择采用有压隧洞还是无压隧洞
应根据工程的任务、地形地质
及水头大小等条件提出不同的方案
经过技术经济比较后选定
如图为糯扎渡水电站右岸泄洪隧洞的无压段
采用城门洞形, 尺寸为底宽12 m
高度18～21m
如图所示为
金沙江梨园水电站的泄洪冲砂洞的有压段
采用圆形断面
内径10m
采用混凝土衬砌
并在混凝土衬砌表面涂刷一层聚脲材料
以保护衬砌
减少水流冲刷破坏
水工隧洞的特点主要有三个方面
1、水力特点
枢纽中的泄水隧洞多为深式进口
其位置较低
能提前泄水
灵活控制水库水位
提高水库利用率
减轻下游的防洪负担
通常用来配合溢洪道宣泄洪水
但其泄流能力与作用水头H的1/2次方成正比
超泄能力较低
不如表孔
泄水隧洞承受的水头较高
流速较大
因此若体形设计不当或施工存在缺陷时
可能引起空蚀破坏
另外
出口单宽流量大
能量集中
易造成下游冲刷破坏
应采取适当的消能措施
2、结构特点
隧洞为地下结构
受围岩和地下水条件的影响较大
隧洞开挖后原来岩体的应力平衡被破坏
易导致围岩产生变形甚至崩塌
因此常需设置支护或衬砌等
以承受围压压力
而围岩即是荷载
又是承载物
其承载能力与地质条件有关
对于有压隧洞
需承受较大的内水压力
围岩需有足够的厚度并进行必要的衬砌
防止内水外渗
对于深埋隧洞
也承受较大的外水压力
因此
隧洞选线时应尽量避免不利的地质和地下水条件
3、施工特点
隧洞一般断面小
工作面小
影响施工进度
有时需通过施工支洞设置多个工作面
隧洞的洞线长
施工条件较差
需要考虑施工供气、水、电问题
隧洞埋深大
围岩的变形有时间效应
需做好及时支护
在不良地质洞段可能遇到
坍塌、岩爆、突水、涌泥等问题
需要妥善解决
隧洞的施工
从开挖、衬砌到灌浆等工序较多
施工干扰大
工期一般较长
对于施工导流隧洞或兼有导流任务的隧洞
其施工进度往往控制整个工程的工期
因此
隧洞工程建设中需要注意采用新的施工方法
改善施工条件
加快施工进度
提高施工质量
1、进口段
位于隧洞进口部位
其作用在于引入和控制水流
包括拦污栅、进水喇叭口、闸室及渐变段等
其中
对于工作闸门室
也可以设置在隧洞中间部位或出口处
其结构和功能类似
2、洞身段
用以泄放和输送水流
为提高泄流能力
减少隧洞冲刷破坏
一般都需要进行衬砌
3、出口段
用以连接消能设施
对于无压隧洞
出口一般仅设置门框保持洞口稳定
对于有压隧洞
出口一般设置渐变段及工作闸门室
随着我国水利水电建设事业的发展
水工隧洞日益增多
规模也在不断加大
水工隧洞在设计理论、分析方法、施工方法等
方面也有了较大的发展
关于隧洞的布置、各部分的结构型式
以及隧洞的衬砌和支护等问题
将在后面几节课中详细介绍
-1.1 水问题与水利工程及本课程概述
--教学视频
-1.2 中国当前的水利工程建设概况
--教学视频
-1.3 水利枢纽与水工建筑物
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-2.1 概述
--教学视频
-2.2 重力坝的荷载及其组合
--教学视频
-2.3 重力坝的抗滑稳定分析
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-2.4 重力坝的应力分析
--教学视频
-2.5 重力坝混凝土材料及温度控制
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-2.6 重力坝的构造
--教学视频
-2.7 重力坝的基础处理
--教学视频
-2.8 泄水重力坝
--教学视频（1）
--教学视频（2）
--教学视频（3）
-2.9 其他型式的重力坝
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-3.1 概述
--教学视频
-3.2 拱坝的荷载及其组合
--教学视频
-3.3 拱坝的体型与布置
--教学视频
-3.4 拱坝的抗滑稳定分析
--教学视频
-3.5 拱坝的应力分析
--教学视频
-3.6 拱坝的材料与构造
--教学视频
-3.7 拱坝的坝基处理
--教学视频
-3.8 拱坝的坝身泄水
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-4.1 概述
--教学视频（1）
--教学视频（2）
--教学视频（3）
-4.2 土石坝的断面
--教学视频
-4.3 土石坝的材料与设计标准
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-4.4 土石坝的渗流分析与渗透稳定
--教学视频
-4.5 土石坝的稳定分析
--教学视频（1）
--教学视频（2）
-4.6 土石坝的变形分析与变形控制
--教学视频
-4.7 土石坝的构造
--教学视频
-4.8 土石坝的坝基处理
--教学视频
-4.9 混凝土面板堆石坝
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-5.1 概述
--教学视频
-5.2 正槽溢洪道
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-6.1 概述
--教学视频
-6.2 水工隧洞的布置
--教学视频
-6.3 水工隧洞的进口段
--教学视频
-6.4 水工隧洞的洞身段及出口段
--教学视频
-6.5 地下洞室围岩稳定与支护
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-7.1 概述
--教学视频
-7.2 水闸的防渗排水设计
--教学视频
-7.3 水闸的消能防冲与闸室设计
--教学视频
-本章讨论
-本章测试
-教学视频
