尾礦庫排水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上尾礦庫排水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)一、 排水構(gòu)筑物的類型（一）、排水構(gòu)筑物的類型及布置1、 井-涵洞（隧洞）式排水系統(tǒng)2、 斜槽-涵洞（隧洞）式排水系統(tǒng)3、 開敞式溢流道4、 分洪截洪式（二）進(jìn)水口形式1、塔式2、斜槽式3、開敞式（三）、輸水部分形式1、隧洞式2、涵洞管式3、陡坡明渠（四）、出口形式1、挑流式2、底流消能二、 排水構(gòu)筑物的布置排水構(gòu)筑物的布置的一般原則： （1）選擇良好的地形條件和地質(zhì)條件，以節(jié)省處理費(fèi)用； （2）應(yīng)以長度最短為宜； （3）應(yīng)按排水流量和跌差區(qū)分流速范圍，當(dāng)高流速時(shí)，應(yīng)滿足高流速的相應(yīng)要求； （4）交通方便，有利施工和管理； （5）出口布置應(yīng)有利于環(huán)

2、保要求，便于水質(zhì)處理。一般應(yīng)位于工業(yè)、民用水的下游； （6）應(yīng)考慮溝道的行洪能力，且和下游河道銜接簡(jiǎn)單可靠。進(jìn)水口位置選擇：進(jìn)水口位置應(yīng)能滿足尾礦庫不同使用階段的防洪安全和水質(zhì)澄清要求。它和堆積壩（包括主壩和付壩）之間的距離、高差應(yīng)能滿足灘長（規(guī)范要求的最短距離）、安全超高（規(guī)范要求的最小超高）、澄清距離、調(diào)洪庫容、調(diào)蓄庫容等的要求。三、 排水構(gòu)筑物的水力計(jì)算（一）排水井的水力計(jì)算1、框架式排水井的水力計(jì)算（1）泄洪能力計(jì)算堰流：Q=ML（2g）1/2H1.5孔流：Q=2/3b（2g）1/2（H21.5-H11.5）Q-流量系數(shù)；H-進(jìn)口水頭；L-溢流長度；-流量系數(shù)（對(duì)孔流）；b-孔口寬度；

3、H1，H2-孔口頂部和底部的水頭。各種不同情況的流量系數(shù)a、圈梁與拱板齊（堰流狀態(tài)）：L=dtnd-進(jìn)水圈直徑；t-立柱寬度；n-立柱個(gè)數(shù)。B、拱板在圈梁之上0.9m處（拱板高度0.3m，圈梁間距3m）（堰流狀態(tài)）L=dtnd、t、n各值有可能改變。C、拱板在圈梁之上2.1m處水頭較低時(shí)：拱板頂溢流同b；水頭增加一定時(shí)：圈梁與拱板間為孔流；水頭再增加時(shí)：圈梁頂部也進(jìn)水，為孔流與堰流混合。D、塔頂全部周長溢流此時(shí)溢流長度L=d2、窗口式排水井的水力計(jì)算（1）全淹沒窗口井自由流泄流量公式Q=2.7ncc（Hi）0.5Nc-同一橫斷面上的窗口數(shù)；c-一個(gè)排水窗口的面積；Hi-全淹沒窗口的計(jì)算水頭。（

4、2）非淹沒窗口井自由流泄流量公式Q=ncADc2.5A-圓孔堰流系數(shù)，以H/DC值查表，取最大值為1.5；DC-排水窗口直徑。注：以上為趙景程提供的公式。3、砌塊式排水井的水力計(jì)算排水塔進(jìn)水流量公式的選擇塔徑及井徑的確定塔徑及井徑按以下公式確定： H/R0.9 Q=0.5d2(2g×0.9H2)0.5 Q-泄流量；H-堰上水頭；R-塔徑；d-斷面直徑；H2-上游水頭至所論斷面間的高差；其中0.9H2表示為入射流收縮、摩阻、縱向變形損失之和。（二）消力井（池）的水力計(jì)算消力井計(jì)算無合適公式，可按直落式跌水的經(jīng)驗(yàn)公式估算，也可參照以成工程的經(jīng)驗(yàn)確定。1、落差100m，流量22m3/s，消

5、力井深4.8m；2、落差142m，流量22m3/s，消力井深6.0m；3、落差21.5m，流量57m3/s，消力井深1.63m；4、落差14m，流量20m3/s，消力井深1.00m；（三）涵（隧）洞的水力計(jì)算隧洞流態(tài)設(shè)計(jì)按明流隧洞設(shè)計(jì)，進(jìn)口呈寬頂堰流態(tài)，洞身比降按陡坡設(shè)計(jì)，即隧洞比降iik（臨界坡降），進(jìn)口水深為hk（臨界水深），洞后為正常水深h0，通過推算水面線由hk變?yōu)閔0的長度約為60m（從水工試驗(yàn)得出）。1、正常水深h0按明渠公式計(jì)算，Q=C（Ri）0.5C=1/n×Ryy可取1/6；n-粗糙率；R-水力半徑，W/X，W為斷面積，X為濕周，即過水邊界周長；i-隧洞坡降；通過計(jì)

6、算得出R值，由R值計(jì)算出X值，進(jìn)而算出h0。2、臨界水深hk按下式計(jì)算臨界水深hk（Q2）/g=(WK)3/BK式中，- 動(dòng)能系數(shù)，一般取1.051.1對(duì)矩形斷面 hk=（q2/g）1/3 q-單寬流量，q=Q/BK XK=BK+2 hkWK= BK hkRK= WK/ XK加下標(biāo)k表示臨界水深時(shí)對(duì)應(yīng)的各參數(shù)。（四）排水斜槽的水力計(jì)算1、排水斜槽的形狀斜槽多為矩形，槽頂為一活動(dòng)蓋板，隨著尾礦灘面和水位的上升，蓋板逐一蓋上，庫內(nèi)尾礦面低于最上一塊蓋板高程，泄洪時(shí)水位高程高于蓋板高程。2、排水斜槽進(jìn)水流態(tài)進(jìn)水時(shí)，既有蓋板頂部的進(jìn)流，又有二邊側(cè)墻變水頭的進(jìn)流，流態(tài)十分復(fù)雜，水流互相干擾，根據(jù)廣東石人

7、嶂鎢礦梅坑尾礦庫斜槽進(jìn)水水工模型試驗(yàn)的結(jié)果，斜槽泄流的流態(tài)主要分為堰流、堰孔過渡、孔流三種流態(tài)，各種流態(tài)的界限和流量經(jīng)驗(yàn)公式見下表。1、 堰流：當(dāng)H/D0.795時(shí)，斜槽泄流的流態(tài)表現(xiàn)為堰流，流量經(jīng)驗(yàn)公式為：Q=0.196（g）H03/1.2當(dāng)0.795H/D0. 95時(shí)Q=57（H0/D）5.62、 堰孔過渡：當(dāng)0. 95H/D1.198時(shí)Q=3.656H01.783、 半有壓孔流：H/D1.198Q=13.655H00.927Q=m（2g（H0-10.708-2iD）0.5式中，m-孔流流量系數(shù)，查m-H/D的關(guān)系曲線； D-涵洞高度，m；W-涵洞斷面積，m2；H-從涵洞底算起的水頭；H0

8、-從涵洞低部高程算起的水頭，包括行進(jìn)水頭。3、排水斜槽進(jìn)口進(jìn)水能力計(jì)算（1）進(jìn)口進(jìn)水能力計(jì)算當(dāng)H/D1.0時(shí)，采用側(cè)堰公式，Q=mb(2g)0.5H11.5式中，H1-從側(cè)墻算起的水頭，一般不考慮行進(jìn)流速； m-流量系數(shù)，取0.19；b-進(jìn)水前沿長度，b=iH當(dāng)H/D1.2時(shí)，半有壓孔流，采用半有壓洞的流量公式，Q=W(2g（H0-D）)0.5式中，=0.576，=0.715應(yīng)當(dāng)指出，由于堰孔過渡無合適計(jì)算公式，按孔流和堰流分界值計(jì)算內(nèi)插。（五）溢洪道的水力計(jì)算（六）壓力洞的水力計(jì)算四、排水構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)的一般規(guī)定1、 材料2、 基本計(jì)算規(guī)定（二）排水塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 排水塔的形式2、

9、 荷載及其組合荷載的種類作用于排水井的荷載分為基本荷載和特殊荷載二類。基本荷載：風(fēng)載、自重、尾礦、澄清水的壓力和浮力；特殊荷載：地震荷載。組合（1）排水井已建但未投產(chǎn)使用時(shí)1）風(fēng)荷載+自重；2）25%風(fēng)荷載+自重+地震慣性力（2）排水井已建且井周無尾礦，但井外蓄滿水時(shí)1）井露出水面部分的風(fēng)荷載+自重+水重+水的浮托力；2）25%露出水面部分的風(fēng)荷載+自重+地震慣性力+地震動(dòng)水壓力+水的浮托力+水重。（3）排水井四周已放滿尾礦，井周圍為飽和尾礦1）井露出水面部分的風(fēng)荷載+自重+飽和尾礦重+水的浮托力+飽和尾礦的水平壓力；2）25%露出水面部分的風(fēng)荷載+自重+地震慣性力+液化后尾礦的動(dòng)壓力+水的浮

10、托力；3）25%露出水面部分的風(fēng)荷載+自重+地震慣性力+液化后尾礦的動(dòng)壓力+水的浮托力+高出尾礦面的水壓力及地震動(dòng)水壓力。荷載計(jì)算（1）風(fēng)荷載計(jì)算W=Kf KzW0式中，W0-基本風(fēng)壓值，查建筑設(shè)計(jì)荷載規(guī)范； Kz-風(fēng)壓高度變化系數(shù)，查風(fēng)壓高度變化系數(shù)表； Kf-風(fēng)載體型系數(shù)，體型為：圓形截面取0.6 正方形或多邊形取1.3 框架式支承梁、柱取1.3-風(fēng)震系數(shù)，根據(jù)構(gòu)筑物的自振周期從風(fēng)震系數(shù)-表中查??；構(gòu)筑物的自振周期：a、 鋼筋混凝土窗口式排水井T=0.45+0.0011（H2/D） b、磚石排水井T=0.26+0.0024（H2/D） C、框架式排水井T=0.35+0.039（H/B1/3

11、） 式中， T-構(gòu)筑物自振周期，s；H-構(gòu)筑物（排水井）的總高度（從基礎(chǔ)頂面算起），m；D-井筒平均外徑，m；B-為驗(yàn)算方向的寬度，m。注：山區(qū)的基本風(fēng)壓可以根據(jù)鄰近地區(qū)的風(fēng)壓乘調(diào)整系數(shù)確定： 山間盆地、谷地等閉塞地區(qū)，取0.750.85；與大風(fēng)方向一致的谷口、山口，取1.21.4；但最小風(fēng)壓不低于25Kgf/m2 （2）地震慣性力計(jì)算 地震慣性力按擬靜力法計(jì)算。 Pi=KHCZiWi 式中，Pi-沿構(gòu)筑物高度各質(zhì)點(diǎn)的地震慣性力；KH-水平地震系數(shù)，0.1（7級(jí)），0.2（8級(jí)），0.4（9級(jí)）.；CZ-綜合影響系數(shù)，一般取0.25；i-地震加速度沿高度分布系數(shù)，3.0（H1030m），2.0

12、（30m）；Wi-集中在i的質(zhì)量。(3) 地震動(dòng)水壓力a、進(jìn)水塔（井）周圍有水時(shí)：b、 剛性建筑物，如緊靠河岸的深埋進(jìn)水口建筑物：（4）尾礦的動(dòng)土壓力水平向地震作用下的總土壓力E，包括靜土壓力和動(dòng)土壓力，可按下式計(jì)算： E=（1±kHCZCCtan）E0式中，“+”、“”號(hào)分別對(duì)應(yīng)于主動(dòng)和被動(dòng)土壓力； CC-地震動(dòng)土壓力系數(shù)，查地震動(dòng)土壓力系數(shù)CC表； E0-靜土壓力； -土的內(nèi)摩擦角。（5）尾礦及澄清水壓力當(dāng)尾礦堆至井（塔）時(shí)，需在井座（頂）上加蓋封閉，井的使用即告終止。但井（塔）座和封井蓋板仍承受尾礦的荷載直到終期。1）水平壓力：a、 井筒所受壓力：沿外周分布，其強(qiáng)度按下式計(jì)算： q=(1-sin0)fH+0H3、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）窗口式排水井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）框架擋板式排水井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排水井的位置及窗口的封堵排水井的位置是根據(jù)尾礦水澄清距離和建井處標(biāo)高而定。一般來說，相鄰二排水井至少有一層溢水口重合。溢水口的封堵應(yīng)用混凝土等永久性材料。排水井的消能排水井下部需設(shè)消力池。池深按泄流量和水頭落差大小而定，但目前還沒有成熟的計(jì)算方法，對(duì)于中小排水井設(shè)計(jì)中可取12m，最小不小于0.6m。排水井的材料、配筋及其他要求井身采用200250號(hào)水工混凝土；基礎(chǔ)墊層采用75100號(hào)水工混凝土；采用級(jí)或極鋼筋；受力筋12