房建伟毕业设计计算书

1、毕业设计（论文） 说明书题 目 甘龙河水电站泄洪隧洞优化设计 专 业 水利水电工程 班 级 2011级6班 学 生 房建伟 指导教师 钟 亮 重庆交通大学 2015年目录目录- 2 -第1章 挡水坝坝型拟定及剖面设计11.1 坝址、坝轴线选择及坝型拟定11.2 坝体尺寸和坝顶高程拟定11.2.1 坝顶高程拟定11.2.2 坝顶宽度81.2.3 上下游边坡与马道81.3 确定泄水建筑物9第2章 泄洪隧洞洞身断的优化设计102.1 方案一：右岸圆形有压隧洞设计计算102.1.1 有压隧洞最小覆盖层确定102.1.2 隧洞断面设计112.1.3 设计洪水位水力计算122.1.4 校核洪水位时的水力计

2、算142.1.5 圆形有压隧洞的衬砌计算162.1.6 理正岩土计算 5.1版软件计算衬砌182.2 方案二：左岸圆型有压隧洞设计计算192.2.1 隧洞断面设计192.2.2 设计洪水位水力计算212.2.3 校核洪水位时的水力计算232.2.4 圆形有压隧洞的衬砌计算242.2.5 理正岩土计算 5.1版软件计算衬砌262.3 方案三：左岸城门洞型无压隧洞设计计算272.3.1 无压隧洞水力计算272.3.2 校核洪水时的过流能力校核292.3.3 水面线的计算302.3.4 隧洞衬砌332.3.5 理正岩土计算 5.1版软件计算衬砌35第3章 左右岸有压隧洞工程量计算与方案比选373.1

3、 右岸有压隧洞373.2 左岸有压隧洞373.3 左右岸方案比选38第4章 左岸单价分析及设备价格404.1 圆形隧洞混凝土综合衬砌单价分析404.1.1 计算圆形隧洞混凝土材料单价404.1.2 计算圆形隧洞模板制作单价404.1.3 计算圆形隧洞钢模板制作、安装综合单价434.1.4 计算圆形隧洞混凝土拌制单价444.1.5 计算圆形隧洞混凝土运输单价454.1.6 计算圆形隧洞混凝土浇筑单价464.1.7 计算圆形隧洞混凝土衬砌综合单价474.2 城门洞形隧洞混凝土综合衬砌单价分析484.2.1 计算城门洞形隧洞混凝土材料单价484.2.2计算城门洞形隧洞模板制作单价484.2.3 计算

4、城门洞形隧洞钢模板制作、安装综合单价514.2.4 计算城门洞形隧洞混凝土拌制单价524.2.5 计算城门洞形隧洞混凝土运输单价524.2.6 计算城门洞形隧洞混凝土浇筑单价524.2.7 计算城门洞隧洞混凝土衬砌综合单价534.3 隧洞石方开挖单价分析534.4 钢筋制作与安装单价分析544.5 工程量对比564.5.1 圆形有压隧洞洞身段石方开挖量、衬砌量564.5.2 城门洞形无压隧洞洞身段石方开挖量、衬砌量57第5章 推荐方案的泄洪隧洞设计595.1 进口闸门段设计595.2 进水喇叭口设计595.3 进口渐变段计算595.4 出口闸门段设计：595.5 出口渐变段计算605.6 理正

5、岩土计算 5.1版软件计算衬砌605.7 出口消能段的设计605.7.1 抛物线扩散段605.7.2 挑距的计算612015届水利水电工程专业毕业设计第1章 挡水坝坝型拟定及剖面设计1.1 坝址、坝轴线选择及坝型拟定根据甘龙河的流域规划，水电开发共分四级开发，即营盘岭、堰塘湾、甘龙河和五堆电站，甘龙河水电枢纽工程为第三级。坝址位于乌江的支流甘龙河下游，距金家坝镇1.0km，距酉阳县城47km，枢纽区位于官清乡，引水隧洞由官清乡至小河乡，长7144m，电站厂房位于小河乡下游1.6km的甘龙河左岸。水库大坝地理坐标东经108º 419北纬28º 3728，北距离酉阳县城47km

6、，南距李溪镇23km，坝址和厂址均有乡村公路与国道319和326线相连，交通较方便。初步设计阶段在选定坝址上比较了两条坝线，综合比较，上坝线地形稍陡，强风化带厚度相对较薄，相对隔水层埋藏较浅，工程地质条件略优于下坝线，故推荐上坝线方案。在选定的坝线上进行堆石坝的沥青混凝土心墙和混凝土面板两种防渗形式的比选。就坝基工程地质条件而言，修建沥青混凝土心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝都是可行的，可结合水工建筑物的布置选择相应的防渗形式。 本设计中选择了混凝土面板堆石坝。1.2 坝体尺寸和坝顶高程拟定1.2.1 坝顶高程拟定由于土石坝是不允许漫顶溢流的，因此坝顶高程由水库静水位加上风浪壅水增加高度、坝面波浪

7、爬高及安全超高确定，同时坝顶高程的计算，应同时考虑以下4种情况：设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高，再按规范规定加地震安全加高。查碾压式土石坝设计规范SL2742001坝顶超高按下式计算：Y=R+e+A式中：Y坝顶在水库静水位以上的超高，m；R最大波浪在坝坡上的爬高，m；e最大风壅水面高度，m；A安全加高查碾压式土石坝设计规范有：表1.1坝的安全加高hc运用情况坝的级别1234、5设计情况（基本情况）1.501.000.700.5校核情况（特殊情况）山区、丘陵0.700.500.400.

8、30从剖面图上量得445m水位对应的坝前水深H为94.6m，446.31m水位对应的坝前水深H为95.91m表1.2 超高值h 的计算的基本数据正常蓄水位设计洪水校核洪水正常蓄水位（非常）水位（m）445445446.31445吹程D（m）461.26461.26466.04461.26风速（m/s）24241616安全加高（m）0.70.700.400.4水库面积S（万m2）484484484484水库容积V（万m3）15190151901581015190平均水深Hm（m）31.3831.3832.6731.38坝前水深H(m)94.694.695.9194.6（1）正常蓄水位（正常）查碾

9、压式土石坝设计规范SL2742001得：正常运用条件下的3级、4级和5级坝，采用多年平均年最大风速的1.5倍；非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。由资料查得多年平均最大风速W为16m/s，由cad平面图量得吹程D为556.72m。正常运用条件下，W=16×1.5=24m/s。按内陆峡谷水库，宜采用官厅水库公式计算(适用于库水较深，v020m/s及D20km） 式中hgD/W2<250，取累积频率为5%的波高h5%Lm平均波长(m)。不同累积频率P(%)下的波高可由平均波高与平均水深的比值和相应的累积频按表中规定的系数计算求得。表1.3 不同累积频率下的波高与平均波高比值P(

10、%)hm/Hm0.010.112451014205090<0.13.422.972.422.232.021.951.711.601.430.940.370.1-0.23.252.822.302.131.931.871.641.541.380.950.43因为hm/Hm<0.1，查表1.3，5%累积频率下的波高hp与平均波高hm比值为1.95m。 hm=0.68/1.95=0.35m有效波高hs可取累积频率为14%的波高h14%=1.6m波浪爬高：设计波浪爬高值应根据工程等级确定，3级坝采用累积频率为1%的爬高值。正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:式中：Rm 波浪

11、的平均爬高；K 斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型查表3.4得K= 0.9；Kw 经验系数，由查表3.5得Kw =1；m 单坡的坡度系数，本设计取m=2.3表1.4 糙率及渗透性系数K护面类型 K光滑不透水护面(沥青混凝土) 1.00混凝土或混凝土板 0.90草皮 0.85-0.90砌石 0.75-0.80抛填两层块石(不透水基础) 0.60-0.65抛填两层块石(透水基础) 0.50-0.55表1.5 经验系数Kw11.522.533.545Kw1.001.021.081.161.221.251.281.30不同累积频率下的波浪爬高Rp可由平均波高与坝迎水面前水深的比值和相应的累积频率P(%

12、)按表规定的系数计算求得。表1.6 不同累积频率下的爬高与平均爬高比值P( %)hm/H0.112451014203050<0.12.662.232.071.091.841.641.531.391.220.960.1-0.32.442.081.941.801.751.571.481.361.210.97>0.32.131.861.761.651.611.481.391.311.190.99hm/H<0.1，查表1.6，1%累积频率下的波浪爬高Rp与平均爬高的比值为2.23。因风向与坝轴线法线夹角为17°，波浪爬高应按正向来波计算爬高值乘以折减系数=0.99。所以计算

13、波浪爬高风壅水面高度：式中：e 计算处的风壅水面高度，mD 风区长度， D=461.26mK 综合摩阻系数取3.6×10-6 计算风向与坝轴线法线的夹角17°W 计算风速， m/s. 坝前平均水深，m；可忽略不计正常蓄水位加正常运用条件下的坝顶超高：H=445m+1.30m+0.7m=447.0m（2）设计洪水位（同正常蓄水位计算方法相同）因为hm/Hm<0.1，查表3.3，5%累积频率下的波高hp与平均波高hm比值为1.95m。 hm=0.68/1.95=0.35m有效波高hs可取累积频率为14%的波高h14%=1.6m波浪爬高：设计波浪爬高值应根据工程等级确定，3

14、级坝采用累积频率为1%的爬高值。正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:hm/H<0.1，查表1.6，1%累积频率下的波浪爬高Rp与平均爬高的比值为2.23。因风向与坝轴线法线夹角为17°，波浪爬高应按正向来波计算爬高值乘以折减系数=0.99。所以计算波浪爬高风壅水面高度：可忽略不计设计洪水位正常运用条件下的坝顶超高：H=445m+1.30m+0.7m=447.00m（3）校核洪水位（同正常蓄水位计算方法相同）因为hm/Hm<0.1，查表1.3，5%累积频率下的波高hp与平均波高hm比值为1.95m。 hm=0.41/1.95=0.21m有效波高hs可取累积

15、频率为14%的波高h14%=1.6m波浪爬高：设计波浪爬高值应根据工程等级确定，3级坝采用累积频率为1%的爬高值。正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:hm/H<0.1，查表1.6，1%累积频率下的波浪爬高Rp与平均爬高的比值为2.23。因风向与坝轴线法线夹角为17°，波浪爬高应按正向来波计算爬高值乘以折减系数=0.99。所以计算波浪爬高风壅水面高度： 可忽略不计校核洪水位非常运用条件下的坝顶超高：H=445m+0.82m+0.3m=447.53m（4）正常蓄水位（非常）（同正常蓄水位计算方法相同）因为hm/Hm<0.1，查表1.3，5%累积频率下的波高h

16、p与平均波高hm比值为1.95m。 hm=0.41/1.95=0.21m有效波高hs可取累积频率为14%的波高h14%=1.6m波浪爬高：设计波浪爬高值应根据工程等级确定，3级坝采用累积频率为1%的爬高值。正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式或有关规定计算:hm/H<0.1，查表1.6，1%累积频率下的波浪爬高Rp与平均爬高的比值为2.23。因风向与坝轴线法线夹角为17°，波浪爬高应按正向来波计算爬高值乘以折减系数=0.99。所以计算波浪爬高风壅水面高度：可忽略不计正常蓄水位加非常运用条件还需要加地震涌浪高度取0.6m正常蓄水位非常运用条件下的坝顶超高：H=445m+0.82

17、m+0.3m+0.6m=446.82m表1.7 四种工况下的坝高工况正常蓄水位加正常运用条件设计水位加正常运用条件校核洪水位加非常运用条件正常蓄水位加非常运用条件坝顶高程447.00m447.00m447.53m446.82m坝顶高程取以上四种情况的最大值：447.53m，因此防浪墙除防浪外，在特殊情况还要有挡水功能，所以除要求防浪墙进行强度和稳定复核外，并要求设伸缩缝及止水。根据已建坝的经验，防浪墙一般高出坝顶1012m。坝顶上设防渗体1m高防渗墙，故取设计坝顶高程为447.53m-1m=446.53m1.2.2 坝顶宽度坝顶宽度主要取决于交通、运行、施工、构造、抗震、防汛及其他特殊要求。当

18、无特殊要求时，对高坝坝顶最小宽度可选用10-15m，对中低坝可选用5-10m。当坝顶有交通要求时，其宽度应按照道路等级要求遵照交通部门的有关规定来确定。又坝高大于70米，属于高坝。综合考虑各因素，本设计方案坝顶宽度采用10m。1.2.3 上下游边坡与马道土石坝坝坡的陡缓直接影响着工程的安全性与经济性，因而在选择时应特别重视。坝坡的确定，常需综合考虑坝型、坝高、坝的等级、坝体及坝基材料的性质、所承受的荷载、施工和运用条件等因素。一般参照已建成类似工程经验拟定坝坡，再经过计算分析逐步修改确定。在满足稳定要求的前提下，应尽可能使坝坡陡些，以减少坝体工程量。土石坝上游坝坡长期浸泡于水中，土的抗剪强度下

19、降，会降低坝体的稳定性。所以当材料相同时，上游坡常比下游坡缓，对于同一侧的坝坡，水下部分常比水上部分缓，钢筋混凝土面板堆石坝比土坝陡。本设计中，根据资料，取上游坝坡1：2 ，下游坝坡1：1.5。下游每隔30m设置马道。设置马道有利于坝坡稳定，防止坝面冲刷，便于观测和检修、设置排水设备，也可作为交通之用，考虑这些因素其宽度取为2.0m。 坝体剖面图如图1.1： 图1.1 坝体剖面图1.3 确定泄水建筑物由资料可知设计洪水位时下泄流量3610 m3/(s*m)，泄洪隧洞下泄流量1450 m3/(s*m)，校核洪水位时下泄流量为4690 m3/(s*m)，泄洪隧洞下泄流量2180 m3/(s*m)。

20、泄洪隧洞以外流量通过溢洪道下泄。第2章 泄洪隧洞的优化设计2.1 方案一：右岸圆形有压隧洞设计计算2.1.1 有压隧洞最小覆盖层确定 根据水工隧洞设计规范SL279-2002，隧洞布置原则，有压隧洞洞身的垂直和侧向覆盖厚度(不包括覆盖层)，当围岩较完整无不利结构面，采用混凝土或钢筋混凝土时，可按不小于0.4倍内水压力水头控制。当考虑围岩弹性抗力时，围岩厚度不少于三倍洞泾。甘龙河流域内处于淤积平衡时的淤沙高程为360.5m，校核洪水位为446.31m，死水位为407m，考虑汛期的洪水预泄，初步设计洞底高程394.5m，洞径初步拟为13m，1m衬砌，隧洞内径12m。取覆盖层厚度38m。根据水工隧洞

21、设计规范DLT5195-2004对覆盖层厚度进行校核有图2.1 压力隧洞围岩覆盖厚度左岸C=51.81*1.3/2. 75*cos30=28.28m右岸C=51.81*1.3/2.75*cos45=34.64m覆盖层厚度取为38m选定洞线进行水力计算。进水口底板高程394.5m394.5+38+12=444.5m394.5-0.018*497m=385.55m （尾部地板高程） 2.1.2 隧洞断面设计 (1)进口闸门段设计： 图2.2 渐变段闸门段布置为矩形B=H=D=12m（2）进水喇叭口设计：喇叭口顶板和边墙椭圆曲线: a-取(11.5)D，取Db-取(1/31/2)D，取1/3D由水利

22、设计参考规范： 故椭圆方程： （平底，三面收缩形式） (3)进口渐变段计算渐变段： 图2.3 渐变段s渐变中断面宽度； a渐变中断面高度；r渐变中角隅园弧半径； L渐变段长度；B矩形断面起始宽度 H矩形断面起始长度；D 圆形断面终端直径； x 长度变化参数。注：采用直线收缩，相应各参数含义位置如右图所示。渐变段长度：进水口的渐变段长度一般选取为隧洞直径的（1.52.0）倍，因此L=1.5 D=18m(4)出口闸门段设计： 出口断面面积宜收缩为洞身断面的85%-90% 0.9S孔顶压坡取为1:8所以选取宽：B=10m， 高:H=10m（5）出口渐变段计算 图2.4 出口渐变段出水口的渐变段长度一

23、般选取为隧洞直径的（1.52.0）倍，L=1.5 D=18m2.1.3 设计洪水位水力计算(1)设计洪水位时的水力计算（1）过流能力校核有压隧洞自由出流按式（2.1）计算： 式（2.1）µ流量系数，由式(2.2)计算；隧洞出口断面面积，100m2；T0上游水面线与隧洞出口底板高程差T及上游行进流速水头之和， 445-385.5=59.5mhp隧洞出口断面水流的平均势能， 10m其中a断面出口洞高，10m式（2.1）中的，可由式（2.2）计算 （2.2） 式中隧洞出口断面面积，100m2i隧洞第i段上的局部能量损失系数，断面面积为i;li隧洞第i段的长度，水利半径和谢才系数分别为i、R

24、i和Ci。谢才系数C可由式（2.3）曼宁公式计算： (2.3)式中n糙率系数，取为0.017；R断面水力半径。由式（2.2）算流量系数得： (2.4)隧洞泄量为=2229.65m3/s（2）计算总水头线和测压管水头线沿程水头损失可由式（2.4）算： 式（2.5）式中li第i段的长度；Ci第i段的长度；Ri第i段的水力半径；Vi第i段的水流流速。局部水头损失可由式（2.5）计算： 式（2.6）式中i隧洞第i段上的局部能量损失系数，可查表取值； Vi第i段的水流流速。 表2.1 设计水位水利计算表12345678管段i()iii2li()Ri(m)喇叭形进水口1440.72 0.030.016 一

25、道门槽0.30.156 进水口渐变段128.520.81 0.050.033 183.00 70.643 洞身段113.040.92 4003.00 70.643 出口渐变段106.520.98 0.10.095 182.74 69.595 二道门槽1001.00 0.20.200 出口断面1001.00 总和0.500 436续表2.1 设计水位水利计算表910111213141516172gl/Ci2Rivi(m/s)vi2/2g(m)hji=(4)*(12)(m)hfi=(9)*(12)(m)hwi(m)H=水位-出口底板高层-hwi（m）zi+pi/=Hi-v2/2g(m)10.069

26、 5.168 0.155 1.705 57.745 52.577 1.550 0.022 0.014 11.282 6.488 0.324 0.143 2.173 57.277 50.789 0.491 0.415 12.827 8.386 4.114 6.287 53.163 44.777 0.025 0.024 13.612 9.444 0.944 0.235 7.466 51.984 42.539 14.500 10.716 2.143 9.609 49.841 39.124 14.500 10.716 9.609 49.841 39.124 0.453 9.609 2.1.4 校核洪水

27、位时的水力计算（1）过流能力校核按（2.1）式计算，流量系数、出口断面面积、hp保持不变，T0=446.31-385.5=60.81m隧洞泄量为: =2258.96m3/s>2180 m3/s(2)计算总水头线和测压管水头线表2.2 校核水位水利计算表12345678管段i()iii2li()Ri(m)喇叭形进水口1440.72 0.030.016 一道门槽0.30.156 进水口渐变段128.520.81 0.050.033 183.00 70.643 洞身段113.040.92 4003.00 70.643 出口渐变段106.520.98 0.10.095 182.74 69.595

28、 二道门槽1001.00 0.20.200 出口断面1001.00 总和0.500 436续表2.2 校核水位水利计算表910111213141516172gl/Ci2Rivi(m/s)vi2/2g(m)hji=(4)*(12)(m)hfi=(9)*(12)(m)hwi(m)H=水位-出口底板高层-hwi（m）zi+pi/=Hi-v2/2g(m)15.139 11.681 0.350 3.855 56.955 45.274 3.504 0.022 0.014 16.962 14.665 0.733 0.324 4.912 55.898 41.234 0.491 0.415 19.285 18.

29、956 9.299 14.210 46.600 27.643 0.025 0.024 20.466 21.348 2.135 0.531 16.876 43.934 22.586 21.800 24.222 4.844 21.721 39.089 14.867 21.800 24.222 21.721 39.089 14.867 0.453 21.721 2.1.5 圆形有压隧洞的衬砌计算(1)、主要作用力的计算a.围岩压力铅直围岩压力 式（2.7）水平围岩压力 式（2.8）式中 Sy铅直围岩系数，0.20.3，取0.25； Sx水平围岩系数，0.050.1，取0.075；H洞室高度；B洞室底

30、宽；R27.5N/m3岩石容重；经计算，铅直围岩压力、水平围岩压力分别为82.5kpa、24.75kpa。b.围岩的弹性抗力可按下式计算： 式（2.9）式中 K弹性抗力系数，可按式（2.10）计算y衬砌外法向位移。 式（2.10）其中K01m半径单位弹性抗力系数，78Mpa/cmre洞泾。600cmc.内水压力内水压力=均匀内水压力+无水头洞内满水压力其中，均匀内水压力由洞内壁以上水头产生，其值为h；无水头洞内满水压力是指洞内充满水、洞顶压力为零、洞底压力等于d时的水压力。h=445-406.5=38.5m d=12md.外水压力可按式（2.11）估算： 式（2.11）式中Pe作用在衬砌结构外

31、表面的地下水压力，kN/m2;e外水压力折减系数，可按表2.3确定；取0.4w水的重度，Kn/m3，一般采用9.81kN/m3He地下水位线至隧洞中心的作用水头34m表2.3外水压力折减系数e值级别地下水活动状态地下水对围岩稳的影响e值1洞壁干燥或潮湿无影响00.202沿结构面有渗水或滴水风化结构面充填物质，地下水降低结构面的抗减强度，对软弱岩体有软化作用0.100.403沿裂隙或软弱结构面有大量滴水、线状流水或喷水泥化软弱结构面充填物质， 地下水降低结构面的抗减强度，对中硬岩体有软化作用0.250.604严重滴水， 沿软弱结构面有小量涌水地下水冲刷结构面中充填物质，加速岩体风化，对断层等软弱

32、带软化泥化，并使其膨胀崩解，以及产生机械管涌；有渗透压力，能鼓开较薄的软弱层0.400.805严重股状流水， 断层等软弱带有大量涌水地下水冲刷携带结构面充填物质，分离岩体，有渗透压力，能鼓开一定厚度的断层等软弱带，能导致围岩塌方0.651.00注：当有内水组合时，e应取较小值，无内水组合时，e应取较大值。如无防渗设施，隧洞进口水位为库水位，出口为 0，其间用直线连接，来近似表示外水压力。 式（2.12）e.衬砌自重单位面积自重为：g=c h式中 c衬砌材料容重，25.0 kN/m3h衬砌厚度 1m2.1.6 理正岩土计算 5.1版软件计算衬砌所需要输入的主要荷载参数如表2.4：表2.4 圆形有

33、压隧洞洞身段衬砌所需要输入主要的荷载参数侧向山岩压力(kN/m)顶部山岩压力(kN/m)内水压力水头(m)外水压力水头(m)外水压力折减系数顶拱灌浆压力(kPa)顶拱灌浆压力作用范围角（o）其它段灌浆压力(kPa)衬砌容重(kN/m3)24.7582.550.5340.430060.00.025.0主要结果整理如表2.5所示：表2.5圆形有压隧洞洞身段衬砌主要计算结果衬砌厚度（m）混凝土等级纵筋等级箍筋等级箍筋间距（mm）单侧钢筋1C25级(fy=310kPa，fyk=335kPa)级(fy=210kPa，fyk=235kPa)10012D20内力配筋计算：计算结论:经过4次计算,达到各点设定

34、抗力条件和法向位移一致!配筋结果：衬砌内侧纵筋最大面积As = 1870.0mm2，外侧纵筋最大面积As1 = 1870.0mm2；纵筋面积总和As = 3740.0mm2。箍筋最大面积Av = 224.7mm2。截面尺寸抗剪验算：满足。裂缝计算：计算结论:经过4次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致!图2.5 围岩压力计算图2.2 方案二：左岸圆型有压隧洞设计计算2.2.1 隧洞断面设计设计洞底高程394.5m，洞径初步拟为13m，衬砌1m，内径12m。图2.6 渐变段取覆盖层厚度38m。394.5+38+12=444.5m（地面线）394.5-0.018*459=386.24m （尾部

35、底板高程） (1)进口闸门段设计： 闸门段布置为矩形B=H=D=12m（2）进水喇叭口设计：喇叭口顶板和边墙椭圆曲线: a-取(11.5)D，取Db-取(1/31/2)D，取1/3D由水利设计参考规范： 故椭圆方程： （平底，三面收缩形式） (3)进口渐变段计算渐变段： 图2.7 渐变段s渐变中断面宽度； a渐变中断面高度；r渐变中角隅园弧半径； L渐变段长度；B矩形断面起始宽度 H矩形断面起始长度；D 圆形断面终端直径； x 长度变化参数。注：采用直线收缩，相应各参数含义位置如右图所示。渐变段长度：进水口的渐变段长度一般选取为隧洞直径的（1.52.0）倍，因此L=1.5 D=18m(4)出口

36、闸门段设计： 出口断面面积宜收缩为洞身断面的 85%-90%取0.9S孔顶压坡取为1:8所以选取宽：B=10m，高:H=10m （5） 出口渐变段计算 图2.8 渐变段出水口的渐变段长度一般选取为隧洞直径的（1.52.0）倍，L=1.5 D=18m2.2.2 设计洪水位水力计算设计洪水位时的水力计算：（1）过流能力校核有压隧洞自由出流按式（2.13）计算： 式（2.13）µ流量系数，由式(2.2)计算；隧洞出口断面面积，100m2；T0上游水面线与隧洞出口底板高程差T及上游行进流速水头之和， 445-386.24=58.76mhp隧洞出口断面水流的平均势能， 10m其中a断面出口洞高

37、，10m式（2.1）中的，可由式（2.14）计算 （2.14） 式中隧洞出口断面面积，100m2i隧洞第i段上的局部能量损失系数，断面面积为i;li隧洞第i段的长度，水利半径和谢才系数分别为i、Ri和Ci。谢才系数C可由式（2.3）曼宁公式计算： (2.15)式中n糙率系数，取为0.017；R断面水力半径。由式（2.2）算流量系数得：隧洞泄量为=2227.5m3/s（2）计算总水头线和测压管水头线沿程水头损失可由式（2.16）算： 式（2.16）式中li第i段的长度；Ci第i段的长度；Ri第i段的水力半径；Vi第i段的水流流速。局部水头损失可由式（2.17）计算： 式（2.17）式中i隧洞第i

38、段上的局部能量损失系数，可查表取值；Vi第i段的水流流速。表2.6 设计水位水力计算表12345678管段i()iii2li()Ri(m)喇叭形进水口1440.72 0.030.016 一道门槽0.30.156 进水口渐变段128.520.81 0.050.033 183.00 70.643 洞身段113.040.92 375.493.00 70.643 出口渐变段106.520.98 0.10.095 182.74 69.595 二道门槽1001.00 0.20.200 出口断面1001.00 总和0.500 411.49续表2.6 设计水位水力计算表910111213141516172gl

39、/Ci2Rivi(m/s)vi2/2g(m)hji=(4)*(12)(m)hfi=(9)*(12)(m)hwi(m)H=水位-出口底板高层-hwi（m）zi+pi/=Hi-v2/2g(m)10.069 5.168 0.155 1.705 57.055 51.887 1.550 0.022 0.014 11.282 6.488 0.324 0.143 2.173 56.587 50.099 0.460 0.390 12.827 8.386 3.862 6.035 52.725 44.339 0.025 0.024 13.612 9.444 0.944 0.235 7.214 51.546 42.

40、101 14.500 10.716 2.143 9.357 49.403 38.687 14.500 10.716 9.357 49.403 38.687 0.428 9.357 2.2.3 校核洪水位时的水力计算（1）过流能力校核按（2.1）式计算，流量系数、出口断面面积、hp保持不变，T0=446.31-386.24=60.07m隧洞泄量为: =2257 m3/s>2180 m3/s（2）计算总水头线和测压管水头线表2.7 校核水位水利计算表12345678管段i()iii2li()Ri(m)喇叭形进水口1440.72 0.030.016 一道门槽0.30.156 进水口渐变段128

41、.520.81 0.050.033 183.00 70.643 洞身段113.040.92 375.493.00 70.643 出口渐变段106.520.98 0.10.095 182.74 69.595 二道门槽1001.00 0.20.200 出口断面1001.00 总和0.500 411.49续表2.7 校核水位水利计算表910111213141516172gl/Ci2Rivi(m/s)vi2/2g(m)hji=(4)*(12)(m)hfi=(9)*(12)(m)hwi(m)H=水位-出口底板高层-hwi（m）zi+pi/=Hi-v2/2g(m)10.069 5.168 0.155 1.

42、705 58.365 53.197 1.550 0.022 0.014 11.282 6.488 0.324 0.143 2.173 57.897 51.409 0.460 0.390 12.827 8.386 3.862 6.035 54.035 45.649 0.025 0.024 13.612 9.444 0.944 0.235 7.214 52.856 43.411 14.500 10.716 2.143 9.357 50.713 39.997 14.500 10.716 9.357 50.713 39.997 0.428 9.357 2.2.4 圆形有压隧洞的衬砌计算(1)、主要作用

43、力的计算a.围岩压力铅直围岩压力 式（2.18）水平围岩压力 式（2.19）式中 Sy铅直围岩系数，0.20.3，取0.25； Sx水平围岩系数，0.050.1，取0.075； H洞室高度； B洞室底宽； R27.5N/m3岩石容重；经计算，铅直围岩压力、水平围岩压力分别为82.5kpa、24.75kpa。b.围岩的弹性抗力可按下式计算： 式（2.20）式中 K弹性抗力系数，可按式（2.21）计算y衬砌外法向位移。 式（2.21）其中K01m半径单位弹性抗力系数，78Mpa/cm re洞泾。600cmc.内水压力内水压力=均匀内水压力+无水头洞内满水压力其中，均匀内水压力由洞内壁以上水头产生，

44、其值为h；无水头洞内满水压力是指洞内充满水、洞顶压力为零、洞底压力等于d时的水压力。h=445-406.5=38.5md=12md.外水压力可按式（2.22）估算： 式（2.22）式中Pe作用在衬砌结构外表面的地下水压力，kN/m2;e外水压力折减系数，可按表2.3确定；w水的重度，Kn/m3，一般采用9.81kN/m3He地下水位线至隧洞中心的作用水头20.52m表2.8外水压力折减系数e值级别地下水活动状态地下水对围岩稳的影响e值1洞壁干燥或潮湿无影响00.202沿结构面有渗水或滴水风化结构面充填物质，地下水降低结构面的抗减强度，对软弱岩体有软化作用0.100.403沿裂隙或软弱结构面有大

45、量滴水、线状流水或喷水泥化软弱结构面充填物质， 地下水降低结构面的抗减强度，对中硬岩体有软化作用0.250.604严重滴水， 沿软弱结构面有小量涌水地下水冲刷结构面中充填物质，加速岩体风化，对断层等软弱带软化泥化，并使其膨胀崩解，以及产生机械管涌；有渗透压力，能鼓开较薄的软弱层0.400.805严重股状流水， 断层等软弱带有大量涌水地下水冲刷携带结构面充填物质，分离岩体，有渗透压力，能鼓开一定厚度的断层等软弱带，能导致围岩塌方0.651.00注：当有内水组合时，e应取较小值，无内水组合时，e应取较大值。如无防渗设施，隧洞进口水位为库水位，出口为 0，其间用直线连接，来近似表示外水压力。e.衬砌自重单位面积自重为：g=c h式中 c衬砌材料容重，25.0 kN/m3 h衬砌厚度 1mg=c h =25 kN/m22.2.5