导流洞堵头长度计算

导流隧洞堵头的设计计算

1.基本设计资料

1.1 隧洞概况

沐若水电站左岸布置1条导流隧洞，导流隧洞进口底板高程为418m，出口底板高程为394.72m。导流隧洞标准过水断面为10.0 m×15.9m斜墙平底马蹄形，其中顶拱为半圆弧形，圆弧半径5.0m，中心角180°。过流面积约137m2，导流隧洞全长810.455m，典型剖面见图1。

图1 隧洞典型剖面

1.2地质条件与岩石力学参数

导流隧洞穿过坝区主要的地层，包括砂岩、杂砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩等。导流隧洞围岩基本级别：完全由砂岩、杂砂岩构成的洞段，岩体基本质量可按Ⅱ级考虑；由砂岩、杂砂岩夹页岩、泥岩、粉砂岩等软岩构成的洞段，岩体基本质量按Ⅲ级考虑较为合适；完全由页岩、泥岩、粉砂岩等软岩构成的洞段，岩体基

本质量按Ⅳ—级考虑较为合适。

各类岩（石）体的物理力学参数建议值如表1。

表1 导流隧洞堵头段地质参数建议值

岩石类别天然容重

（kN/m3）

砼与岩石抗剪强度

f C(MPa)

泥岩、页岩24.5～25 0.5 0.2

粉砂岩25.5～26 0.65 0.3 硬砂岩、杂砂岩25.5 1.0 1.0

2.堵头长度计算

2.1 计算公式

2.2 荷载计算、参数确定

1.水头总推力。采用校核洪水位时：上游水位EL.54

2.46m，永久堵头上游面底板高程为418-440×2.8725%=405.36m，导流洞永久堵头底部承担水头高

度为：542.46-405.36m=137.1m ，永久堵头顶部承担水头高度=137.1-16=121.1。永久堵头处承担水平推力：Q P ghA γρ=

ρ—水的密度，1000kg/m 3； g —重力加速度，9.8N/Kg ； h —平均水头高度，129.1m ； A —导流洞过流面积，137m 2； γQ —可变荷载分项系数，取1.0。 计算可得水平推力P=173464KN 。

2.参数确定。按公式中说明，其参数取值如下： K —安全系数，取2.3；

γ—混凝土容重，取2400Kg/m3； A —堵头断面面积，137m 2； S —堵头断面周长，45.6m ； ƒ—摩擦系数，取0.65；

λ—抗剪断面积有效系数，取0.75； C —抗剪凝聚力，取0.3Mpa ； 经计算可知堵头的长度L=38m

2.1荷载组合

作用在堵头上的荷载作用分别为堵头自重、静水压力、扬压力，不考虑地震作用的影响。

1）堵头自重:混凝土容重取24.0kN/m3。

2）静水压力:

正常蓄水位基本组合时：上游水位541.91，下游水位405.00m；

校核洪水位偶然组合时：上游水位542.46m，下游水位412.00m。

3）扬压力：考虑到地下水位较高，为安全起见，堵头扬压力标准值按照堵头体积对应水重考虑。

堵头计算相应荷载组合见表2。

表2 荷载作用组合表

2.2计算参数

堵头按Ⅰ级永久建筑物设计，抗滑稳定极限状态公式中：结构重要性系数

γ

0取1.1；堵头在设计洪水位下的基本组合按持久状况考虑，设计状况系数取1.0,在校核洪水位下的偶然组合按短暂状况考虑，设计状况系数取0.95；结构系数

γ

d