隧洞類畢業(yè)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 青海省李家峽水庫灌溉工程隧洞設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 專 業(yè) 年 級： 2009級水利水電工程專業(yè)所在學(xué)院和系： 水利電力學(xué)院完 成 日 期： 2013-6-6 答 辯 日 期： 2013-6-13 青海省李家峽水庫灌溉工程隧洞設(shè)計摘要該次設(shè)計是水利水電專業(yè)最終設(shè)計，其目的在于考察學(xué)生在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中對水工的基本知識、專業(yè)知識的掌握和對書本知識的實際應(yīng)用，同時也考察了學(xué)生實際的計算能力和思考能力，也在相關(guān)軟件的實際應(yīng)用方面進

2、行了考察。設(shè)計計算說明書共分為五章。第一章，緒論。第二章，設(shè)計依據(jù)和規(guī)范。第三章，設(shè)計基本資料。第四章，灌溉制度及干支流量計算。第五章，隧洞設(shè)計。李家峽水庫灌區(qū)位于青海省化隆縣回族自治縣及尖扎縣境內(nèi)，地理坐標介于東經(jīng)1014810205，北緯36073550，為黃河干流南北兩岸河谷階地及部分淺山坡地。李家峽水庫灌溉工程，是利用李家峽水庫抬高水位和黃河豐富的水資源條件，從大壩預(yù)留農(nóng)灌孔引水，為黃河兩岸農(nóng)業(yè)灌溉提供水源保證，促進灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)民脫貧致富奔小康，提高灌區(qū)環(huán)境生態(tài)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：隧洞，馬蹄形斷面，李家峽水庫目錄 TOC o 1-3 h z u 第1章 緒論灌區(qū)土地面積規(guī)劃： 李家峽

3、水庫灌區(qū)面積:規(guī)劃灌溉面積9.96萬畝,其中北干渠灌區(qū)灌溉面積6.13萬畝，南干渠灌區(qū)灌溉面積3.83萬畝。李家峽水庫灌區(qū)面積:規(guī)劃灌溉面積9.96萬畝，其中北干灌溉面積6.13萬畝，南干灌溉面積3.83萬畝。灌區(qū)總改善灌溉面積8.96萬畝，擴大灌溉面積1.0萬畝，其中北岸改善灌溉面積5.81萬畝，擴大灌溉面積0.32萬畝；南岸改善灌溉面積3.15萬畝，擴大灌溉面積0.68萬畝。其中改善自流3.4522萬畝，提灌改自流3.8349萬畝，新增自流0.9995萬畝。工程建成后自流灌溉面積由現(xiàn)狀的2.3萬畝增加到8.29萬畝，提灌面積由現(xiàn)狀的6.66萬畝減少到1.67萬畝。灌區(qū)工程總體布置 最大限度

4、結(jié)合原有老渠系進行規(guī)劃布置。根據(jù)實際地形地質(zhì)條件、規(guī)劃干渠線以下進行自流灌溉。根據(jù)工程投資及效益確定干渠線路長度，其中南干長16.732km,北干長30.515km。由地形地質(zhì)條件，設(shè)計流量等確定支渠及斗農(nóng)渠道的比降、襯砌方式，渠道布置以挖方為主，盡量避免高填方及高邊坡渠道，以利于引水安全、運行可靠。第2章 設(shè)計依據(jù)文件和規(guī)范2.1 有關(guān)本工程的文件李家峽水庫灌溉工程設(shè)計依據(jù)為: 青海省關(guān)于李家峽水庫灌溉工程預(yù)可行性研究報告(代項目建議書審查意見的請示文件(青計農(nóng)2000601號) ；李家峽水庫灌溉工程預(yù)可行性研究報告(代項目建議書（青海省水電設(shè)計研究院編制）；李家峽水庫灌溉工程可行性研究報告

5、（2010.2） 國家及青海省頒布的有關(guān)設(shè)計規(guī)范及技術(shù)文件等。 2008年3月青海省利用外資發(fā)展水利項目領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室委托開展該項目的可行性研究工作，該項目是亞洲銀行貸款項目。2010年2月,完成可研報告編寫及報批,在可研的基礎(chǔ)上經(jīng)過大量修改和完善，滿足初設(shè)階段的要求。2.2 主要設(shè)計規(guī)范灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范【GB0288-99】；工程建設(shè)標準強制性條文【水利工程部分】；水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范【SL191-2008】；水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范【DL5077-1997】；水閘設(shè)計規(guī)范【SL63-2001】；水工隧洞設(shè)計規(guī)范【SL279-2002】；第3章 設(shè)計基本資料3.1 工程區(qū)地理位置李家峽

6、水電站是我國己建成的國家重點建設(shè)項目之一,總裝機200萬kw,水庫大壩高165m，設(shè)計庫容16.5 108m3,正常設(shè)計水位2180m,設(shè)計死水位2178m,消落深度2m。電站的主要任務(wù)是發(fā)電兼顧灌溉及供水。根據(jù)水電站工程建設(shè)規(guī)劃，在己建成的水庫壩體左右兩壩端2170m 高程處各分別預(yù)留有一農(nóng)灌孔，南北岸農(nóng)灌孔放水流量分別是12.0m3/s和8.0m3/s，從農(nóng)灌孔引水以滿足下游灌溉用水。李家峽水庫灌區(qū)位于青海省化隆縣回族自治縣及尖扎縣境內(nèi)，地理坐標介于東經(jīng)1014810205，北緯36073550，為黃河干流南北兩岸河谷階地及部分淺山坡地。李家峽水庫灌溉工程，是利用李家峽水庫抬高水位和黃河豐

7、富的水資源條件，從大壩預(yù)留農(nóng)灌孔引水，為黃河兩岸農(nóng)業(yè)灌溉提供水源保證，促進灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)民脫貧致富奔小康，提高灌區(qū)環(huán)境生態(tài)質(zhì)量。3.2 灌區(qū)自然條件 3.2.1 地形、地貌 項目區(qū)位于青藏高原東部，地處日月山晚元隆起帶內(nèi)，在內(nèi)外營力的長期相互作用下，形成了河谷、丘陵、山脈相間的地貌景觀，按地貌的成因類型和形態(tài)特征，將項目區(qū)劃分為構(gòu)造侵蝕中山、構(gòu)造侵蝕丘陵、山前洪積平原及河谷沖（洪）積帶狀平原等基本類型。3.2.2 水文、氣象 項目區(qū)具有典型大陸氣候，冬季長夏秋短，日夜溫差較大，且年內(nèi)分配不均，春旱或春夏連旱是項目區(qū)危害農(nóng)作物生長的主要自然災(zāi)害之一。項目區(qū)氣候干燥，降水量較少。據(jù)尖扎縣氣象

8、站資料統(tǒng)計多年平均降水量331mm，其中69月的降水量占全年降水量的70%左右，蒸發(fā)能力1881mm（20cm口徑蒸發(fā)器），多年平均氣溫7.8，最大風(fēng)速16m/s。項目區(qū)內(nèi)水系除了黃河干流由西北向東南流經(jīng)灌區(qū)外，在干流南北兩岸各分布7條黃河一級支流，多屬于季節(jié)性河流。3.2.3 地質(zhì)條件 區(qū)域地質(zhì)概況 工程區(qū)位于祁呂賀蘭“山”字型構(gòu)造體系，孤形褶皺帶西翼前孤的日月山晚元隆起帶和松潘甘孜地槽褶皺帶內(nèi)，日月山晚元隆起帶主要由震旦系青石坡組：千枚巖、千枚狀泥質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、變余凝灰質(zhì)砂巖及寒武系中基中性溶巖、火山碎屑巖組成，沿隆起帶北西及東西向逆斷層較發(fā)育，如窖洞村石壁沿大斷裂、巴汗村頭淌河大斷裂、野牛

9、山扎馬山大斷裂等，長40-100km以上，拉脊山其南南東向分支扎馬山構(gòu)成了化隆、貴德盆地之分界。扎馬山為前震旦系片巖、片麻巖及三迭系砂巖、板巖組成，走向320左右,逆斷層較發(fā)育,有德洪尕讓斷層:長360km,走向320,傾角50-70,以上斷裂及斷層距工作區(qū)較遠,對工程區(qū)沒有影響,該地層為中新生界所形成，斷裂不發(fā)育。區(qū)內(nèi)據(jù)歷史記載，無儀器記錄（373-1900年），發(fā)生過一次地震，震級Mb=5(3/4)。根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2001年2月2日發(fā)布的中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖工程區(qū)地震動峰值加速度為0.10g（對應(yīng)的地震基本烈度為度），根據(jù)中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，工程區(qū)地震動反應(yīng)譜特征

10、周期為0.45s。工程區(qū)地下水的形成、賦存、分布規(guī)律受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地貌、氣象及水文諸多因素的控制?，F(xiàn)按地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、地層巖性將工程區(qū)地下水可劃分為高山基巖裂隙水、河（溝）谷第四系沖積、沖洪積漂卵礫石層孔隙潛水。 南北干渠工程地質(zhì)條件 南北干渠沿線工程地質(zhì)條件基本相似,根據(jù)不同地質(zhì)條件分別劃分為堅硬巖石類渠段、軟弱巖石類渠段、黃土段渠段、漂礫卵石渠段、填方渠段五種類型。南北兩條干渠存在的主要問題有黃土濕陷性；第三系粘土巖的膨脹性；滑坡的穩(wěn)定性。黃土大部分為中等壓縮、中等強濕陷性土，所以渠道必須進行濕陷及防滲處理；按滑坡產(chǎn)生地段的巖石條件差異可分為以下幾種滑坡面產(chǎn)生于黃土或黃土狀土中

11、；滑坡面產(chǎn)生黃土或黃土狀與第三系巖層接觸面上；滑坡面產(chǎn)生于第三系巖層之中。老滑坡已基本穩(wěn)定，新滑坡穩(wěn)定性差，隨時有滑動的可能；第三系粘土巖的膨脹性，該粘土巖為強膨脹巖，粘土巖的天然密度非常高，天然含水率低，因此壓縮性小，抗剪強度高,但遇水后，具有極大的膨脹性，對建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定會造成極大威脅。 天然建筑材料李家峽灌區(qū)所需天然建筑材料有砼粗細骨料；填方料；塊石料。砼粗細骨料主要分布于渠道沿線的黃河高階地及各大沖溝及黃河漫灘上，料場開采、運輸、儲量方便，除細骨料含泥量偏高需洗泥處理外,其它各項指標均滿足規(guī)范要求；塊石料可以從各大沖溝、黃河階地及漫灘的漂卵礫石層中選取，成份以花崗巖、花崗閃長巖、片巖、

12、石英巖及片麻巖為主，抗壓強度大于500kg/cm2，干密度大于2.4 g/cm3，其質(zhì)量及儲量滿足要求，但運距變化大,0.3-4.0 km；渠道所需填方料，可以就地取材。渠道沿線的黃土狀亞沙土、碎石土、砂礫卵石及第三系泥巖加砂礫巖強風(fēng)化層均可作為填方料，儲量豐富。3.3 隧洞設(shè)計基本資料3.3.1 隧洞基本設(shè)計資料本隧洞為李家峽水庫灌溉工程南干5隧洞，隧洞設(shè)計流量1.55 m3/s,加大流量為2.0m3/s，據(jù)隧洞布置基本要求，隧洞長度最短，進出口起點爭取落在圍巖穩(wěn)定地質(zhì)條件良好基礎(chǔ)上。進出口與上下游渠道連接順暢，確定隧洞長度1120米。隧洞上、下游為矩形鋼筋混凝土渠道，渠道寬1.6米，渠道高

13、.85米，渠道比降1/1500，渠道設(shè)計水深0.93米，加大水深1.12米。上游渠道末端高程2155.01米，下游渠道始端高程2154.26米。3.3.2 氣象資料表3-1 氣象資料項目單位一二三四五六七八九十十一十二全年平均氣溫-6.15-2.553.8910.418.8148.270.8-4.877.77各月平均最高氣溫2.735.8410.218.421.458.1715.1各月平均最低氣溫-12.5-8.52-1.953.87.8110.61313.19.375.74-4.67-10.81.85絕對最高氣溫11.11

14、7.624.529.630.134.334.534.233.526.919.211.434.5絕對最低氣溫-19.8-18.5-12.6-10.3-0.4-7.9-14.2-17.8-19.8平均相對適度%38.53841.941.549.655.561.160.864.257.549.242.750.1月總蒸發(fā)量mm50.181.6168.5243.7254.5238.5247.4235.2151.7123.274.947.41881月降水量（平均）mm0.371.723.9818.936.642.980.582.847.721.93.610.45331月降水量（最大）M

15、m1.66.420.73588.482.316514199.355.410.21.9月降水量（最小）mm0002.46.721.32.300各月0.1mm日數(shù)日數(shù)1.162.4835.2410.111.5949.3各月5.0mm日數(shù)日數(shù)000.020.822.472.951.450.11022各月10mm日數(shù)日數(shù)0000.290.751.262.59009.32各月25mm日數(shù)日數(shù)000020.640.110001.35歷年最大積雪深度cm1356000003426

16、最大風(fēng)速m/s910.31515161312.311.311.3101011.716各月平均風(fēng)速m/s1.442.081.781.761.821.681.711.551.171.8最多風(fēng)向WWSSSESESSESESSESWWWWSSESSESSSESESSSE3.3.3 地質(zhì)資料5#隧洞圍巖粘土巖為貴德組桔黃色砂礫巖、砂巖及粘土巖夾泥灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀NW330NE7。隧洞洞線與粘土巖夾角為23。隧洞地下水活動輕微，局部粘土巖在洞進出口處5-10m范圍內(nèi)卸荷裂隙發(fā)育，巖體較破碎，為強風(fēng)化層，巖體呈碎裂-塊狀結(jié)構(gòu)，屬類圍巖。弱風(fēng)化巖體及微風(fēng)化巖體較完整，節(jié)理裂隙以層面為主，巖體

17、呈層狀結(jié)構(gòu)，屬類圍巖。類圍巖隧洞自穩(wěn)時間較短，頂拱會產(chǎn)生坍塌，局部邊墻也可能會產(chǎn)生坍塌，隧洞長時間裸露會產(chǎn)生較大的變形，開挖后需及時全斷面支護。類圍巖穩(wěn)定性差，難于自穩(wěn)，開挖需邊挖邊支或超前支護。類圍巖巖石堅固系數(shù)f=2-4，圍巖單位彈性抗力系數(shù)Ko=2-4MPa/cm，臨時支護以噴錨為主，必要時可設(shè)鋼拱架，類圍巖堅固系數(shù)f=1-2，圍巖單位彈性抗力系數(shù)Ko1MPa/cm，需邊開挖邊襯砌，全斷面襯砌。最大凍土深1.8米，地震烈度度。3.3.4 隧洞級別隧洞級別為4級。第4章 灌溉制度及干支流量計算4.1 灌溉制度調(diào)整根據(jù)定義，灌溉定額是作物全生育期各次灌水定額之和，可得灌溉定額一欄的值；查書灌

18、溉排水工程學(xué)得公式 （4-1）其中，第i種作物第k次灌水的灌水率；第i種作物的種植比例，其值為該作物的灌溉面積與灌區(qū)灌溉面積之比； 第i種作物第k次灌水的灌水定額（）；第i種作物第k次灌水的灌水延續(xù)時間（d）。代入公式，可得冬小麥第一次灌溉的凈灌水率 ，第二次灌溉的凈灌水率，第三次灌溉的凈灌水率，同理可得其余的凈灌水率；凈灌溉定額 （4-2）其中為第i種作物第k次灌水的灌水持續(xù)時間，單位s，可得：= （4-3）=(3.0096+1.5048+1.504+1.157+0.9262)=8.1016=70.0,同理，可計算得出其余的凈灌溉定額；根據(jù)以上說明，可得灌溉制度表如下： 表4-1 南北干渠規(guī)

19、劃灌溉制度表南北干渠規(guī)劃灌溉制度表（P=75%）作物名稱種植比例灌溉定額(m3/畝)灌水次數(shù)灌水定額(m3/畝)灌水日期 (日/月)凈灌水率(m3/s/萬畝)凈灌溉定額(m3/畝)起止天數(shù)糧食作物冬小麥20%3501659月15日9月25日11 0.136870.0 26511月10日11月20日11 0.13683653月13日3月24日12 0.12544654月10日4月25日16 0.09405504月26日5月5日10 0.11576405月21日5月31日11 0.0842春小麥19%2551653月13日3月24日12 0.119148.5 2654月1日4月9日9 0.1588

20、3655月6日5月20日15 0.09534606月1日6月10日10 0.1319經(jīng) 濟 作 物豆類3%2201654月1日4月9日9 0.02516.6 2554月26日5月5日10 0.01913505月21日5月31日11 0.01584507月15日7月25日11 0.0158藥材 3%1101504月26日5月5日10 0.01743.3 2605月21日5月31日11 0.0189馬鈴薯2%2301654月1日4月9日9 0.01674.6 2654月26日5月5日10 0.01503505月21日5月31日11 0.01054506月1日6月10日10 0.0116油菜10%2

21、201503月25日3月31日7 0.082722.0 2604月10日4月25日16 0.04343605月6日5月20日15 0.04634505月21日5月31日11 0.0526蔬菜12%4351602月11日2月16日6 0.138952.2 2603月13日3月24日12 0.06943603月25日3月31日7 0.11904704月10日4月25日16 0.06085705月6日5月20日15 0.06486606月1日6月10日10 0.08337557月15日7月25日11 0.0694復(fù)種蘿卜、青飼料等20%851457月26日8月2日8 0.130217.0 2409月

22、15日9月25日11 0.0842林 業(yè)經(jīng)濟林16%2701402月11日2月16日6 0.123543.2 2554月1日4月9日9 0.11323504月26日5月5日11 0.08424455月21日5月31日11 0.07585407月15日7月25日11 0.06736407月26日8月2日8 0.0926生態(tài)林15%2451453月25日3月31日7 0.111636.8 2554月10日4月25日16 0.05973455月6日5月20日15 0.05214457月15日7月25日11 0.071055511月10日11月20日11 0.0868合計120%繪制圖表如下：圖4-1

23、 南北干渠規(guī)劃灌溉制度表4.2 流量表的計算設(shè)計灌水率取凈灌水率的最大值0.3200.取灌溉水利用系數(shù)取0.618，支渠水利用系數(shù)取0.690。 干渠流量的設(shè)計是根據(jù)各支渠續(xù)灌設(shè)計流量的總和，續(xù)灌渠道流量設(shè)計按照灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范中的公式計算確定。 （4-4）Q續(xù)灌渠道的設(shè)計流量（m3/s）；q設(shè)計灌水率（m3/s萬畝）；A該渠道灌溉面積（萬畝）；渠道至田間的綜合灌溉水利用系數(shù)； （4-5） （4-6）通過渠系配套，田間配套工程，田間實施節(jié)水灌溉技術(shù)，根據(jù)規(guī)范和當(dāng)?shù)氐钠渌鄥^(qū)類比計算確定；干=支=斗=農(nóng)=田=0.90。支渠設(shè)計流量按（4-5）計算，代入數(shù)據(jù)可得1#支渠設(shè)計流量。同理可計算出

24、其余的支渠設(shè)計流量，結(jié)果如下表。干渠設(shè)計流量計算按由下往上的順序計算：預(yù)留水量的干渠設(shè)計流量 （4-7） （4-8）同理，可計算出其余的干渠設(shè)計流量，結(jié)果如下表。干渠設(shè)計分段流量取本分段設(shè)計流量的最大值。干渠加大流量=干渠設(shè)計分段流量加大系數(shù)（加大系數(shù)取1.3）。干渠分段加大流量取本分段干渠加大流量的最大值。最終計算結(jié)果見下表： 表4-2 李家峽南干渠流量計算表李家峽南干支渠流量計算表支渠編號樁號面積（畝） 凈灌水率(m3/s/萬畝)灌溉水利用系數(shù)支渠水利用系數(shù)支渠設(shè)計流量（m3/s）干渠水利用系數(shù)干渠設(shè)計流量（m3/s）干渠設(shè)計分段流量(m3/s）干渠加大流量（m3/s）干渠分段加大流量（m

25、3/s）1#支渠2+777.05767.30 0.3200 0.618 0.690 0.04 0.90 2.59 2.59 3.37 3.37 2#支渠4+685.472027.63 0.3200 0.618 0.690 0.09 0.90 2.55 3.32 3#支渠5+024.302472.44 0.3200 0.618 0.690 0.11 0.90 2.45 3.18 1#提灌5+024.306211.98 0.3200 0.618 0.690 0.29 0.90 2.32 3.01 4#支渠5+958.991409.20 0.3200 0.618 0.690 0.07 0.90 2.

26、00 2.60 5#支渠6+726.642032.23 0.3200 0.618 0.690 0.09 0.90 1.93 2.50 6#支渠7+084.552060.68 0.3200 0.618 0.690 0.10 0.90 1.82 2.37 7#支渠7+895.23957.57 0.3200 0.618 0.690 0.04 0.90 1.72 1.72 2.23 2.23 8#支渠8+282.4698.37 0.3200 0.618 0.690 0.00 0.90 1.67 2.17 9#支渠9+524.5287.13 0.3200 0.618 0.690 0.00 0.90 1.

27、66 2.16 10#支渠10+043.341708.97 0.3200 0.618 0.690 0.08 0.90 1.66 2.15 11#支渠10+373.5035.61 0.3200 0.618 0.690 0.00 0.90 1.57 2.04 提灌10+571.60888.40 0.3200 0.618 0.690 0.04 0.90 1.57 2.04 12#支渠10+784.19651.13 0.3200 0.618 0.690 0.03 0.90 1.52 1.98 13#支渠11+297.64731.37 0.3200 0.618 0.690 0.03 0.90 1.49

28、1.93 14#支渠12+577.191331.99 0.3200 0.618 0.690 0.06 0.90 1.45 1.88 15#支渠13+417.061503.08 0.3200 0.618 0.690 0.07 0.90 1.38 1.38 1.80 1.80 16#支渠14+180.931002.87 0.3200 0.618 0.690 0.05 0.90 1.30 1.69 17#支渠15+392.231224.85 0.3200 0.618 0.690 0.06 0.90 1.25 1.63 18#支渠15+699.111836.00 0.3200 0.618 0.690

29、0.09 0.90 1.19 1.55 3#提灌15+798.211559.04 0.3200 0.618 0.690 0.07 0.90 1.09 1.42 19#支渠16+023.901091.40 0.3200 0.618 0.690 0.05 0.90 1.01 1.01 1.32 1.32 20#支渠16+422.572100.13 0.3200 0.618 0.690 0.10 0.90 0.96 1.24 分干17+012.882225.13 0.3200 0.618 0.690 0.10 0.90 0.85 1.10 分干提灌4+0092254.66 0.3200 0.618

30、0.690 0.10 0.90 0.73 0.95 預(yù)留水量12000.000.3200 0.618 0.690 0.56 0.90 0.62 0.80 合計50269.16設(shè)計流量加大系數(shù)加大流量2.59 1.30 3.37 北干支渠的流量計算方法跟上述南干支渠的流量計算方法一致，其結(jié)果見下表： 表4-3李家峽北干渠流量計算表李家峽北干支渠流量計算表支渠編號樁號面積（畝） 凈灌水率(m3/s/萬畝)灌溉水利用系數(shù)支渠水利用系數(shù)支渠設(shè)計流量（m3/s）支渠水利用系數(shù)干渠設(shè)計流量（m3/s）干渠分段設(shè)計流量（m3/s）干渠加大流量（m3/s）干渠分段加大流量（m3/s）1#支渠6+523.111

31、187.06 0.3200 0.618 0.750 0.05 0.90 2.91 2.91 3.78 3.78 2#支渠6+892.21397.38 0.3200 0.618 0.750 0.02 0.90 2.85 3.71 3#支渠7+191.53748.35 0.3200 0.618 0.750 0.03 0.90 2.83 3.68 4#支渠7+355.28285.58 0.3200 0.618 0.750 0.01 0.90 2.80 3.64 1#提灌7+568.97105.96 0.3200 0.618 0.750 0.00 0.90 2.78 3.62 5#支渠7+632.52

32、1876.03 0.3200 0.618 0.750 0.08 0.90 2.78 3.61 6#支渠10+826.291989.09 0.3200 0.618 0.750 0.08 0.90 2.69 3.50 7#支渠12+126.381150.76 0.3200 0.618 0.750 0.05 0.90 2.60 3.37 8#支渠12+489.072369.42 0.3200 0.618 0.750 0.10 0.90 2.54 2.54 3.30 3.30 9#支渠15+437.544718.80 0.3200 0.618 0.750 0.20 0.90 2.43 3.16 2#提

33、灌15+975.76686.45 0.3200 0.618 0.750 0.03 0.90 2.21 2.87 3#提灌17+605.8302.94 0.3200 0.618 0.750 0.01 0.90 2.17 2.82 10#支渠17+679.131200.98 0.3200 0.618 0.750 0.05 0.90 2.16 2.81 4#提灌18+273.062238.33 0.3200 0.618 0.750 0.10 0.90 2.10 2.73 11#支渠21+859.954195.17 0.3200 0.618 0.750 0.18 0.90 2.00 2.59 12#支

34、渠22+096.252618.90 0.3200 0.618 0.750 0.11 0.90 1.80 1.80 2.34 2.34 5#提灌22+127.35276.01 0.3200 0.618 0.750 0.01 0.90 1.67 2.17 13#支渠22+897.961455.54 0.3200 0.618 0.750 0.06 0.90 1.66 2.16 14#支渠23+120.04583.54 0.3200 0.618 0.750 0.02 0.90 1.59 2.07 15#支渠24+362.30185.59 0.3200 0.618 0.750 0.01 0.90 1.5

35、6 2.03 6#提灌24+433.11170.47 0.3200 0.618 0.750 0.01 0.90 1.55 2.02 16#支渠24+572.742564.83 0.3200 0.618 0.750 0.11 0.90 1.55 2.01 17#支渠24+695.56522.36 0.3200 0.618 0.750 0.02 0.90 1.42 1.85 18#支渠25+612.571078.36 0.3200 0.618 0.750 0.05 0.90 1.40 1.82 19#支渠26+412.285303.10 0.3200 0.618 0.750 0.23 0.90 1

36、.35 1.75 7#提灌26+502.59173.45 0.3200 0.618 0.750 0.01 0.90 1.10 1.10 1.43 1.43 8#提灌28+783.40702.02 0.3200 0.618 0.750 0.03 0.90 1.09 1.42 20#支渠29+102.976097.70 0.3200 0.618 0.750 0.26 0.90 1.06 1.37 21#支渠29+525.19522.18 0.3200 0.618 0.750 0.02 0.90 0.77 1.00 22#支渠29+870.651370.48 0.3200 0.618 0.750 0

37、.06 0.90 0.74 0.96 23#支渠30+082.961381.45 0.3200 0.618 0.750 0.06 0.90 0.68 0.88 24#支渠30+406.331864.93 0.3200 0.618 0.750 0.08 0.90 0.61 0.61 0.79 0.79 9#提灌30+406.33577.37 0.3200 0.618 0.750 0.02 0.90 0.52 0.68 25#支渠31+085.193463.63 0.3200 0.618 0.750 0.15 0.90 0.50 0.64 分干提灌1+145.012170.81 0.3200 0.

38、618 0.750 0.01 0.90 0.33 0.43 分干31+790.506809.41 0.3200 0.618 0.750 0.29 0.90 0.32 0.42 總計61344.430.3200 設(shè)計流量加大系數(shù)加大流量2.91 1.30 3.78 規(guī)劃灌溉面積9.96萬畝。根據(jù)水利水電等級及洪水標準（SL2522000）中的規(guī)定，按灌區(qū)設(shè)計控制灌溉面積劃分，本灌溉工程規(guī)模為三等中型工程。根據(jù)灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范（GB5028899），確定干渠及渠系建筑物為5級。洪水標準為10年一遇設(shè)計，考慮溝道泥石流等因素影響，確定干渠洪水標準為20年一遇設(shè)計。 第5章 隧洞設(shè)計 在這一部分

39、，進行的是隧洞的整體設(shè)計，包括水力計算、結(jié)構(gòu)計算5.1 水力計算5.1.1 基本資料設(shè)計流量Q=2.0m3/s，洞身縱坡i=1/2000，洞身長L=1120m，采用混凝土C20，其粗糙系數(shù)取n=0.014，上游渠道末端高程2155.01米，下游渠道始端高程2154.26米。5.1.2 斷面型式粘土巖為軟巖，應(yīng)采用馬蹄型洞比較好，并且選取R2=2R1圖5-1 隧洞截面圖5.1.3 洞身斷面尺寸計算洞內(nèi)水深 （5-1）當(dāng)為水力最佳斷面時m=0,=2計算得h=1.00m，為安全計，取h=1.080m計算特性流量 )/(5.892000/10.23smiQK （5-2）計算

40、比值 （5-3）根據(jù)比值查表得h/b=0.5計算寬度b=h/0.60=1.08/0.54=2=2r，那么r=1，根據(jù)規(guī)范知道，為滿足施工要求的最小斷面為高度不小于1.8米，寬度不小于1.5米，在此，所取尺寸合理。4、按公式驗算已知h=2m，b=2m,則：=2.84(m2)，x=5.31 m，R=/x=2.84/5.31 =0.53(m) （5-4） （5-5） 所以設(shè)計的尺寸滿足要求。進口水頭損失按淹沒式寬頂堰流量公式計算：上游渠道流速v1=Q/1=2.0/2.95=0.68m/s側(cè)收縮系數(shù)=0.95;流速系數(shù)=0.95;那么進口水頭損失z1：z0=（Q/（4）2

41、 （5-6）=0.046z1=z0-v12/(2g)=0.022按能量方程式計算：洞身流速v =Q/=2.0/2.84=0.74m/s;進口水頭損失系數(shù)1=0.1（其中扭曲面0.1-0.2；八字斜墻0.2；圓弧直墻0.2）進口水頭損失z1：z1=（1+1）（v2-v12）/（2g） （5-7）=0.0048最終取0.0出口水面回升計算按與進口水頭損失的關(guān)系計算：z2=z1/3=0.022/3=0.0073按能量方程式計算：出口水頭損失系數(shù)2=0.3;下游渠道流速v2=v1=0.68m/sz2=（1-2）（v2-v22）/（2g） （5-8）=0.013最終取z2=0.0135

42、.1.3.6總水頭損失和各部位高程計算總水頭損失= z=z1+Il-z2 （5-9）=0.022+1/2000-0.013=0.00952=2155.01表5-1 隧洞進出口高程計算表隧洞進口底部高程：3=2-z1-h2152.988隧洞出口底部高程：4=3-Il 2152.987出口漸變段末端下游渠道水位：5=2-z2155.000出口漸變段末端下游渠底高程：6=5-h22153.8815.2 漸變段設(shè)計 洞口前的漸變段一般就是喇叭口段，其作用是使水流平順，減少水頭損失。喇叭口自進口最前端矩形斷面處開始，在頂上和兩側(cè)沿水流方向以圓弧曲線或橢圓曲線逐漸收縮，直至洞門相接。當(dāng)洞身較長時，在喇叭口

43、段與洞口間采用1/4的橢圓曲線，其方程式為： （5-10）式子中：a橢圓的長半軸，洞頂曲線可取為隧洞處的高度，邊墻曲線可取為隧洞孔口的寬度； b橢圓的短半軸，洞頂曲線可取為隧洞孔口高度的的1/3，邊墻曲線可取為隧洞處寬度的1/3-1/5。面積收縮比不大于0.5-0.55（設(shè)計中取0.5）。漸變段是由矩形斷面變化到隧洞本身的馬蹄形斷面的過渡段，其長度不應(yīng)小于洞寬的2-3倍，以便于水流平順連接。那么，漸變段的形狀為橢圓形的1/4，方程為 x2+y2=4漸變度的長度為洞寬的2.5倍，也就是長5米。5.3 荷載計算5.3.1 設(shè)計荷載組合如下：不考慮巖石彈性抗力：垂直山巖壓力+側(cè)向水平山巖壓力+襯砌自

44、重5.3.2 山巖壓力采用水工隧洞設(shè)計規(guī)范建議的估算山巖壓力的方法可按松動介質(zhì)平衡理論估算山巖壓力，在此，按普氏巖石分類及山巖壓力計算?；緮?shù)據(jù)：根據(jù)資料圍巖屬于類圍巖，查表得，圍巖堅固系數(shù)f=1.5,及相應(yīng)的=60。，巖=23kN/m2計算塌落拱高度：根據(jù)坍落拱的穩(wěn)定平衡條件，普氏推導(dǎo)出坍落拱的形狀為拋物線，其矢高由下式計算出： （5-11）其中，B斷面開挖寬度，包括襯砌及支護厚度； H斷面開挖高度圖5-2 坍落拱示意圖當(dāng)兩側(cè)有滑動面時，坍落拱體AABB部分的巖石重是為作用在襯砌上的垂直山巖壓力，而坍落拱體的AAC及BBD兩部分的巖石垂直而分別為計算側(cè)向水平山巖壓力的超載。在計算垂直山巖壓力

45、強度時，除了明顯的巖層層面與構(gòu)造裂隙面相交形成的荷載外，多近似認為沿洞頂均勻分布相當(dāng)于坍落拱高h的巖體重量，既均勻分布的垂直山巖壓力強度為q=h其中 h坍落拱高度 巖石容重（KN/m3）而灌區(qū)無壓隧洞為曲線形洞頂，因此曲線形洞頂巖體坍落拱高度取高度h的0.7倍，所以曲線形洞頂均勻分布的垂直山巖壓力強度為q=0.7h （5-12）計算均布的垂直山巖壓力強度q為：q=0.7h （5-13）=0.7*23*1.42=22.862kN/m2 由公式計算側(cè)向水平山巖壓力及強度為：e1=0.7htg2(45。-/2) （5-14）=1.16kN/m2e2=(0.7h+H)tg2(45。-/2) （5-15

46、）=6.10kN/m2則： e =（e1+e2)/2 （5-16）=3.63kN/m2按簡化公式計算：當(dāng)f=1.5時，查灌區(qū)水工建筑物叢書之隧洞表3-3得相應(yīng)的q及e系數(shù)分別為0.358及0.062，則：均布的垂直山巖壓力強度q為：q=0.358B （5-17）=0.358*23*2.8=23.06kN/m2均布的側(cè)向水平山巖壓力強度為：e=0.062 H （5-18）=0.062*23*2.7=3.85kN/m2取二者平均值有：q=22.96 kN/m2e=3.74 kN/m25.3.3 巖石彈性抗力由地質(zhì)材料可知：5#隧洞圍巖粘土巖為貴德組桔黃色砂礫巖、砂巖及粘土巖夾泥灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀NW3

47、30NE7。隧洞洞線與粘土巖夾角為23。隧洞地下水活動輕微，局部粘土巖在洞進出口處5-10m范圍內(nèi)卸荷裂隙發(fā)育，巖體較破碎，為強風(fēng)化層，巖體呈碎裂-塊狀結(jié)構(gòu)，屬類圍巖。弱風(fēng)化巖體及微風(fēng)化巖體較完整，節(jié)理裂隙以層面為主，巖體呈層狀結(jié)構(gòu)，屬類圍巖。所以，彈性抗力非常小，在此忽略不計。5.3.4 地震荷載由灌區(qū)水工建筑物叢書之隧洞可知：隧洞是埋在地下深處，與圍巖緊密結(jié)合的襯砌，地震對其影響很小，洞身設(shè)計是一般不考慮，當(dāng)時當(dāng)隧洞通過設(shè)計烈度高于8度，特別是地基較弱，圍巖破碎和節(jié)理發(fā)育地區(qū)，應(yīng)進行抗震計算。由材料可知，本地區(qū)地震烈度為7度，所以設(shè)計時不考慮地震荷載。5.3.5 滲透壓力由材料可知，本地地

48、下水活動輕微，所以設(shè)計時不考慮地下水的影響。5.4 隧洞襯砌計算5.4.1 基本數(shù)據(jù) 洞身襯砌截面形式及尺寸洞身為馬蹄形（R=2r），各部位尺寸如下：洞身凈寬B=2.0m；洞身凈高H=2.0m；拱頂半徑r=1.0m;側(cè)拱及底拱半徑R=2.0m襯砌厚度初步擬定為d=0.3m，為方便施工采用地板厚度采用與等厚度襯砌。 設(shè)計荷載均布垂直山巖壓力強度為q=22.96kN/m2;均布側(cè)向水平山巖壓力強度e=3.74kN/m2，不考慮巖石彈性抗力、相應(yīng)的摩擦力及內(nèi)水壓力作用。3襯砌材料采用C15混凝土襯砌，混凝土彈性模量為E=220*105kN/m2,混凝土單位容重=24kN

49、/m35.4.2 計算 剛臂長度c計算： 頂拱襯砌軸線長半徑為R=r+d/2=1.15m按灌區(qū)水工建筑物叢書之隧洞表459計算剛臂長度為c=0.592*R=0.681（m） 形常數(shù)計算拱頂截面的慣性矩為 （5-19）那么拱頂截面的抗彎剛度為EJ0=220*105kN/m20.0023=0.506*105kN/m2由表4-59查得 （5-20） （5-21） 載常數(shù)計算各載常數(shù)按不同荷載分別作用疊加求得，因本計算的比值m=2與上節(jié)相同，因此除矩形側(cè)向山巖壓力的計算系數(shù)另查表取外，其余各系數(shù)均直接引用上節(jié)的各計算系數(shù)值。襯砌自重拱頂拱腳截面襯砌厚度與頂拱軸

50、線半徑的比值： （5-22）混凝土單位容重=24kN/m3那么襯砌自重為g=d=24kN/m30.3m=7.2KN/m2計算載常數(shù)按照表460數(shù)據(jù)計算在襯砌自重、垂直山巖壓力及側(cè)向山巖壓力共同作用下的載常數(shù)值： （5-23）=-5.4610-4m （5-24）=-1.8210-4m 多余未知力X1及X2計算： 不考慮拱座轉(zhuǎn)角影響，多余未知力按下面式子計算： （5-25） （5-26） 各截面彎矩值計算斷面左半邊部分全部襯砌段共分為5個截面：截面0為拱頂截面；截面1與垂直線夾角為45；截面2與垂直線夾角為90；截面3與水平線的夾角為1115；截面4與水平線的夾角為24

51、.不同外荷載作用下的各截面彎矩是按表4-62和表4-63數(shù)據(jù)計算。表中個乘數(shù)值計算如下： gR2=7.21.152=9.522 qR2=22.961.152=30.365 eR2=3.741.152=4.946 各截面彎矩值計算列于下表：表5-2 各截面MP值計算表截面編號位 置襯砌自重作 用垂直山巖壓力作用側(cè)向山巖壓力作用合 計MP(kN.m)0=000001=45-2.50-7.49-0.42-10.412=90-5.44-14.98-2.80-23.223=10115-4.77-13.66-5.71-24.144=114-2.40-9.76-8.87-21.03各截面彎矩M值按下式計算：

52、 （5-27）式中 y各截面重心與剛臂端點的縱坐標差（坐標原點為拱頂截面中心）。 在拱頂段（） （5-28） 在側(cè)拱段 （5-29） 式中R為側(cè)拱軸線半徑，其值為R=R+d/2=2+0.3/2那么各截面彎矩M值計算列于下表中：表5-3 各截面彎矩Mp計算表 截面編號位置cossiny(m)11.25y(KN/m)MP(KN/m)M(KN/m)0=01-0.68100-7.6612505.618751=450.70711-0.34418-3.87203-10.41-1.002032=9000.469005.27625-23.22-4.6637531=11150.195090.793448.926

53、20-24.14-1.933841=240.406741.3435015.11438-21.037.36438 各截面軸向力計算 各截面軸向力按下式計算： 其中：Np為各種外荷載作用下的軸向力，其值根據(jù)查表分別計算后疊加求得，表中各乘數(shù)值按已知荷載值計算如下：其中，各截面Np及N值計算如下表 gR=7.21.15=8.28 qR=22.961.15=26.404 eR=3.741.15=4.301表5-4 各截面Np計算表截面編號位置襯砌自重作用（kN）山巖垂直壓力作用（kN）矩形側(cè)向山巖壓力作用（kN）合計NP（kN）0=000001=454.598714.9286-1.00

54、7018.52032=9013.006229.8497042.85593=1011515.945629.27661.296846.51904=11418.023927.56603.027948.6178 表5-5 各截面軸向力N計算表截面編號位置cos(kN)NP(KN)合計N(kN)0=0111.250011.2501=450.707117.95418.520326.47432=900042.855942.85593=10115-0.19509-2.19546.519044.3244=114-0.40674-4.57648.617844.04 各截面應(yīng)力計算 襯砌截面邊緣應(yīng)

55、力列于下表：表5-6 各襯砌截面邊緣應(yīng)力計算表截面編號彎矩M軸向力N偏心矩e6e/dN/F外緣應(yīng)力外內(nèi)緣應(yīng)力內(nèi)05.6187511.2500.501037.5412.08-337.081-1.0020326.4743-0.04-0.888.25-222.67155.0522-4.6637542.8559-0.109-2.18142.85-168.07453,773-1.933844.324-0.04-0.8147.7518.83276.6747.3643844.04180.173.4146.81637.77-344.15說明：（1）彎矩符號以逆時針旋轉(zhuǎn)為正，順時針旋轉(zhuǎn)為負。（2）偏心距e為正時

56、，表示軸向力偏向截面重心外側(cè)，為負時，表示軸向力偏向截面重心內(nèi)側(cè)。（3）軸向力N及邊緣應(yīng)力均以壓力為正，拉力為負。（4）外緣應(yīng)力的計算公式為： （5-30） 其中，W截面邊緣的彈性抵抗矩，W=d2/6（5）內(nèi)緣應(yīng)力的計算公式為： （5-31） 應(yīng)力驗算 已知對于C15混凝土，邊緣允許拉應(yīng)力值為767，那么由應(yīng)力計算表結(jié)果知，各截面壓應(yīng)力值均遠小于C15混凝土的允許壓應(yīng)力值；最大拉應(yīng)力值出現(xiàn)在拱頂截面內(nèi)緣和截面4（側(cè)拱拱腳），其值分別為337.08 KN/m2和344.15KN/m2。由于C15混凝土線以不使用，同時為安全計，采用C20混凝土。上述拉應(yīng)力小于允許值，滿足要求，所以取

57、襯砌厚度為0.3米為合理。（三）回填灌漿按照設(shè)計規(guī)范9.1.1規(guī)定：混凝土及鋼筋混凝土襯砌的頂部（頂拱），必須進行回填灌漿。 9.1.2規(guī)定：回填灌漿的范圍宜在頂部或頂拱中心角90-120以內(nèi)，孔距和排距為2-6m，為方便施工和計算，在此取孔距為拱頂?shù)?5方向，管徑取40mm。（四）分縫設(shè)計 按照規(guī)范6.7.2，沿洞線的澆筑長度，應(yīng)根據(jù)澆筑能力和溫度收縮等因素分析確定。澆筑長度可采用6-12m。襯砌結(jié)構(gòu)的環(huán)向縫不得錯開。所以，在設(shè)計中，每六米設(shè)置一個變形縫。 同時，每個變形縫應(yīng)采用可靠的防滲措施，在本設(shè)計中，采用651止水帶和塑料膠泥結(jié)合的方式進行防滲。5.4 鋼筋混凝土配筋計算5.4.1 基

58、本數(shù)據(jù)洞身凈寬B=2.0m；洞身凈高H=2.0m；拱頂半徑為1.0m；鋼筋襯砌厚度初步擬定為d=0.3m，受拉鋼筋截面重心至受拉區(qū)邊緣距離及受壓鋼筋截面重心至受拉區(qū)邊緣距離as均采用為4cm。鋼筋采用熱軋級鋼筋，相應(yīng)混凝土采用強度等級為C20.按襯砌（不計彈性抗力）計算方法，不考慮拱座轉(zhuǎn)角影響時，計算所得截面O（拱頂截面）、截面2、截面4三個控制面的彎矩、軸向力及偏心距列于下表表5-7 彎矩、軸向力及偏心距表截面編號0（=0）2（=90）4（=112）彎矩M5.62-4.667.36軸向力N11.2542.8644.04偏心距e00.50-0.1090.1705.4.2 橫斷面配筋計算 由上表

59、所示的偏心距e值可以看出，對于無壓隧洞鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的控制截面，一般為大偏心受壓構(gòu)件。計算單寬b=1m=1000mm，有效截高h0=h-as=300-40=260mm, （5-32）根據(jù)水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)表5-2可知，受壓構(gòu)件的計算長度為： （5-33）則： （5-34）其中， A構(gòu)件的截面面積 fc混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值。由附錄2表1查得，C20混凝土取fc=9.6N/mm2 K承載力安全系數(shù)，按包2-7可查得，有三級水工建筑物基本荷載取K=1.2 那么，按規(guī)范，時，取 （5-35）按照規(guī)范，當(dāng)時，取則： （5-36） 計算e值： （5-37）采用級鋼筋時，查表3-1得。計算ab值

60、： （5-38）計算受壓鋼筋面積As： （5-39）重新按最小配筋率計算受壓鋼筋面積As: （5-40）其中最小配筋率由規(guī)范表中查得，取值為0.15%。按照附錄三表一和表二可以得到：采用216鋼筋，實際As=402mm2，再計算系數(shù)a值： （5-41）計算相應(yīng)之 （5-42）混凝土受壓區(qū)計算高度： （5-43）2a=8那么取x=8下面計算e： （5-44）計算受拉鋼筋面積As: （5-45）采用116鋼筋，實際As=201.1mm 縱筋的計算在計算縱筋時，由于隧洞的襯砌是弧形，那么進行頂拱處的配筋計算，其余按照此配筋即可。那么，有已知材料：h0=30-4=26cm;長度取b=50