水工隧洞计算技能案例答案

1、水工隧洞计算技能案例答案1引水隧洞线路选择应遵循哪些原则？答：（1）洞线布置在完整坚固的岩层之中，避开不利的地质构造带（区），围岩的厚度大于3倍洞径，且大于0.4倍的内水压力水头。局部接近于地表（山沟）的洞段，考虑采用明管连接。（2）洞线尽量取直。必要的转弯处，转弯半径大于5倍洞泾，转角不大于60º。（3）压力隧洞的顶部低于最低压力线（考虑负水锤影响）2m以上。2什么叫围岩压力？影响因素有哪些？答：也称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力。影响围岩压力大小的因素很多，如围岩的地址条件和力学特性，洞室的断面形状、尺寸及埋置深度，洞室的开挖方法，衬护时间，衬护形式及刚

2、度特性等。3计算作用于隧洞衬砌上的荷载，包括铅直围岩压力、衬砌自重、均匀内水压力。解：由衬砌厚度=30cm，考虑隧洞超挖20cm,隧洞的实际开挖宽度为3+（0.3+0.2）×2=4m。内力计算包括以下几项内容：1）山岩压力作用下的内力计算：按水工隧洞设计规范SD13485 若按普氏公式计算 式中h塌落拱高度，h=b/fn=2/2=1m。 综合评定后，取q=20kPa/m。 式中衬砌的外半径、平均半径。计算成果见表1、表2。表1 垂直山岩压力作用下隧洞内力计算表断面 0.1628-0.1250.08720.148-0.1140.0790.08721-0.125010.16277-0.0

3、06990.008240.00837-0.0540.0640.065-0.1030.122-0.1240.13207-0.117010.007777.84-6.947.00注，。2）衬砌自重作用力下的内力计算：沿衬砌轴线每米长自重 ，考虑超挖，h=0.5m，g=25×0.5=12.5kN/m，其计算公式为：表2 垂直山岩压力作用下隧洞内里计算表（轴力）断面 0.21220-0.21220.19310-0.1931-0.212221.00000.712220.020980.005750.022370.16240.04450.17310.31020.0850.3310.2911.0850

4、.849810.4839.0530.6计算成果见表3，表4。表3 衬砌自重作用下的内力计算（弯矩）断面A1B1B1nA1+B1nM(KN·m) 0.3447-0.392720.44059-0.021940.02589-0.02629-0.16980.2004-0.20350.175-0.1920.23715.95-6.558.07表4 衬砌自重作用下的内力计算（轴力）断面C1D1D1nC+D1nN(KN) -0.166691.570801.737490.06590.018070.070240.510.140.540.3431.712.287.0835.347.053）满洞水重和均匀内

5、水压力作用下的内力计算：满洞水重作用下的内力计算结果类表于表5，均匀内水压力作用下产生的轴力按下式计算：式中 衬砌的内半径、外半径、平均半径。表5 满洞水重作用力下的内力计算断面A2B2B2nM(KN·m)C2D2D2nN(KN) 0.17239-0.196360.22030-0.010970.01295-0.01315-0.0850.1002-0.1028.182-3.504.312-0.58335-0.21460-0.631260.032950.009030.035130.2550.070.272-7.24-3.19-7.92注 ，,其中拉力为负，压力N为正。4引水隧洞衬砌设计中常需考虑哪些荷载组合？答：（1）正常情况：山岩压力+衬砌自重+设计洪水位的内水压力+可能的最小外水压力；（2）检修情况：山岩压力+衬砌自重+可能出现的最大外水压力；（3）非常运行情况：山岩压力+衬砌自重+校核洪水位的内水压力+相应的外水压力。5计算正常运用情况下衬砌断面的内力。解：正常运行情况各载面的值列于表6。表6 圆形有压隧洞各截面上的内力汇总表截 面弯矩N(kN·m)垂直山岩压力衬砌自重洞内满水合计7.845.953.1816.97-6.94-6.55-3.50-16.997.008.0