天花板水电站调压井稳定断面分析及优化研究

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ｌ１ ７ ｏ６固 ． Ｎ． ｏ３
水 力 发 电
２ １ 年 ６月 ０１
压 井 井 口以 上 人 工 开 挖 边 坡 ，坡 高 约 ６ Ｉ 调． 井 ４Ｈ。 压
因素 后 的一 些 公 式 。
主 要 处 于 弱 风 化 岩 体 中 ，岩 体 总 体 相 对 完 整 ，地 质 构 造 不 甚 发 育 。裂 隙 较 为 发 育 ，根 据 裂 隙 结 构 面 的
ｔ ｓｓ ｓ ｗ ｈａ ｈｅｄｅ ｉ ｎ ｏ ｕ ｅ ｓ ｆ ｉ ｕｃ ｅ ｓｕ ． ｅ ｔ ｈｏ ｔ ｔｔ ｓｇ ｆｓ ｒ ｈａｔ ｓｓ ｃ ｓｆ １
Ｋｅ ｏ ｄ ：ｍｐ ｄ ｎ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ａｔ Ｔ ｏ ｒ ｓ－ ｅ ｔ ｎ ｄ ｓｇ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ Ｔ ａ ｈ ａ ａ ｄ ｏ ｏ ｒＳａ ｉ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｉ ｅ ａ ｃ ｕ ｇ ｈ ； ｈ ｍａｃ ｏ ｓ ｓ ｃｉ ； ｅ ｉ ｎｏ ｔ ｆ ｏ ｍｉａｉ ； ｉｎ ｕ ｂ ｎ Ｈｙ ｒ ｐ ｗｅ ｔｔ ｏ ｏ
２ 进行 调 压 井 稳 定分 析 研 究 的 原 因
（ ） 天 花 板 水 电 站 调 压 井 部 位 的 围 岩 为 岩 屑 石 １ 英 砂 岩 夹 粉 砂 质 泥 质 页 岩 ， 岩 层 岩 体 受 组 结 构 面
（ ２ 盟 ２ ｇ ０ 一 （ 一 佃 ３ ，）、
）
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１ 调 压 井处 地 形 地 质 条 件
调 井 位 于 牛 栏 江 右 岸 １ １ ２ ｉ 高 程 左 右 ， 出 ３ ｎ
收 稿 日期 ：２ １ － ４ ０ ０１０—８
作 者 简 介 ：苏 岩 （９ ３ ） １６ 一 ，女 ，陕 西 成 阳 人 ，教 授 级 高 工 ，天 花 板 项 目经 理 兼 设 总 ，主 要 从 事 水 利 水 电设 计 ．
组 合 情 况 分 析 在 调 压 井 开 挖 过 程 中会 产 生 岩 体 不 稳
（ ） 考 虑 电 力 系 数 的 影 响 。 如 果 水 电 站 联 入 电 １
力 系 统 运 行 时 ，则 调 压 井 水 位 变 化 所 引 起 的 出 力 变
化 可 由 系 统 中 其 他 承 担 负 荷 变 化 的 机 组 按 容 量 比 例
（） １ …
式 中 ：Ｆ 为 临 界 稳 定 断 面 面 积 ， Ｉ： Ｌ为 压 力 引 水 道 ｎ； 长 度 ， １ ；厂为 压 力 引 水 道 断 面 面 积 ， Ｉ ； Ｈ。 发 电 １ ３ １ ３ 为
的 切 割 相 对 破 碎 呈 小 块 的 镶 嵌 碎 裂 结 构 ，不 利 于 大 跨 度 竖 井 的 开挖 。 （ ） 天 花 板 水 电 站 调 压 井 断 面 大 ， 井 筒 高 ， 因 ２
孔 直 径 ４６ Ｉ ， 井 高 ７ ．２ ｉ ； 调 压 井 后 设 压 力 管 道 ．ｎ ２３ ｎ
（ ） 中 厚 层 至 厚 层 状 岩 屑 石 英 砂 岩 夹 中 薄 层 粉 砂 ｚｃ
质 泥 质 页 岩 ． 岩 层 产 状 ＮＥ ０ Ｓ ６ 。 Ｅ／ ７ 。 岸 坡 后 缘 为 ３； 震 旦 系上 统 东 龙 潭 组 上段 （ ｌ） 粉 晶 白 云 岩 ， 岩 Ｚ 层 产 状 为 ＮＥ １ Ｓ ｌ 。 二 者 为 角 度 不 整 合 接 触 ， ２ 。Ｅ ８。 接 触 带 为 岩 溶 角 砾 岩 带 。 渊 压 井 部 位 岩 层 走 向 与 山 坡 大 角 度 相 交 ，岩 层 倾 向 山 里 ， 为 反 向 坡 ， 地 质 构 造 为 单 斜 构 造 ，未 见 较 大 的 断 层 Ｈ 露 ； 三 组 主 要 裂 ｊ 隙 为 ： （ Ｎ ３ ０ ～ ２ 。 Ｗ ／５ 。 ７ 。 ② ＮＷ ３ ６ ＮＥ Ｗ ２ 。 ３ ５Ｓ ０￣ ８ ； ０。
ｓ ｒ ｅ ｈａｔｉ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｍ ｒ ｍ ２ ，ａ ｄ ｈ ｘ ａ ａ ｅ ｅ ｔｏ ｄａ ｅｅ ｓ ｄｅ ｒ ａ ｅ ｏ ６． ｆｏ ３１ ．Ｔｈｅ ｕ ｇ ｓ ｆ ｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ｏ ２３ ｆｏ ７ｍ ｎ ｔｅ ｅ ｃ ｖ ｔ ｄ ｓ ｃ ｉｎ ｉｍ ｔ ｒ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｔ ２ ６ ｍ ｒ ｍ ｍ
第３ ７卷 第 ６期
２ １ 年６月 ０１
水 力 发 电
天 花 板 水 电 站 调 压 井 稳 定 断 面
分 析 及 优 化 研 究
苏 岩 ， 刘 国 栋 ， 张 大 成
（ 国水 电顾 问集 团北 京 勘 测 设 计 研 究 院 ，北 京 １ ０ ２ ） 中 ０ ０４
摘 要 ：天 花 板 水 电站 调 压 井 所 处 部 位 为 镶嵌 碎 裂 结 构 的岩 屑 石 英 砂 岩 夹 粉砂 质 泥 质 页 岩 ，不 利 于大 直 径 洞 室 开 挖 。
Ｓ ｎ Ｌ ｕ Ｇｕ ｄ ｎ ， ｈ ｎ ｃ ｅ ｇ ｕ Ｙａ ， ｉ ｏ ｏ ｇ Ｚ ａ ｇ Ｄａ ｈ ｎ
（ ｄｏ ｈ ａＢ ｉｎ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｒｏａｏ ， ｅｉｇ１０ ２ ， ｈｎ） ＨｙｒＣ ｉ ｅ ｉｇＥ ｇｎｅｉ ｏ ｒｔｎ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ ｎ ｊ ｎ ｐ ｉ ｊ
调 压 井 稳 定 分 析 研 究 ，可 以 优 化 调 压 井 稳 定 断 面 ， 降 低 施 工 难 度 ，缩 短 工 期 ，减 少 工 程 投 资 。 （ ） 根 据 国 内 已 建 相 关 工 程 的 成 功 经 验 ， 实 际 ３ 调 压 井 断 面 取 值 可 以 小 于 规 范 中 公 式 计 算 出 的稳 定
段 ． 采 用 一 管 两 机 全 埋 藏 方 式 布 置 。 由 ｌ条 主 管 、 １ 个 岔 管 和 ２条 水 平 支 管 。 压 力 管 道 主 管 长 ｌ ７２ ， ３ ．４ ｉ ｎ 内 径 ６７ ｒ ； 支 管 长 ３ ．８、 ２ ．４ ｉ ， 支 管 内 径 ４３ ． ｕ ６５ ５２ ｎ ＿
中 图 分 类号 ： Ｖ７ ２５ ；Ｔ ４ （ ７ ） Ｔ ３ ．１ Ｖ７ ２ ２ ４
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：５ ９ ９ ４ ２ １ ） ６ ０ ３ ０ ０ ５ — ３ ２（ ０ １ ０ — ０１ — ４
天 花 板 水 电 站 引 水 发 电 系 统 布 置 在 牛 栏 江 右 岸
经 分 析 研 究 将 调 压井 断面 直 径 ２ ７ ｍ优 化为 ２ ３ｍ，开挖 直径 由 ３ 减 至 ２ ． ｍ，降低 了开 挖 施 工 难 度 ，节 省 了 工 程 １ｍ ６６ 投 资 ，确 保 了施 工安 全 。 电站 甩 负 荷 试 验 获得 成功 。 关键 词 ：阻 抗 式 调 压井 ；托 马 断 面 ；设 计 优 化 ；天花 板 水 电站
托 马断面 。
天 花 板 水 电 站 机 组 发 电 将 并 人 云 南 电 网 大 系 统 中 ， 据 ２ ０ 年 底 统 计 ， “ 统 装 机 总 容 量 ” 为 ０９ 系 ３ １ ５万 ｋ ， 而 ９ ｗ 则Ｊ ８ ＝— “ 电站机 组 容 量 ” 为 １ 本 ８万 ｋ ， Ｗ
ｍ 。 电 站 厂 房 位 于 清 水 河 与 牛 栏 江 交 口 下 游 １８ ｋ ． ｍ 处 ． 为 岸 边 地 面 厂 房 。厂 内 安 装 两 台 单 机 容 量 为 ９ ０
／３￣ ２ ；③ ＮＥ ０ ～ ０ Ｓ ６ ｏ 岩 体 表 层 为 强 风 化 ， ４ ￣ ６ ｏＥ ５。
定 条 件 ，该 部 位 地 下 水 埋 藏 较 深 ， 主 要 为 基 岩 裂 隙
水 ，接 受 大 气 降 水 补 给 ，向 牛 栏 江 排 泄 。
分 担 ．这 将 减 少 本 电 站 出 力 变 化 的 幅 度 ， 非 常 有 利 于 调 压 井 水 位 的 稳 定 。 相 应 的 临 界 稳 定 断 面
此 开 挖 支 护 工 程 量 大 ，施 工 难 度 大 、 工 期 长 ，进 行
最 小 净 水 头 ，ｍ；
为 自 水 库 至 调 压 室 水 头 损 失 系
数 ， ｏ ｈ Ｖ ； Ｖ 为 压 力 引 水 道 流 速 ， ｍ／ ；ｈ 为 压 ｔ ￣／ ＝ ｓ 力 引水道 水头 损失 ； 为 压 力 管 道 水 头 损 失 ；口 本 ＝ 。 电 站 机 组 容 量 Ⅳ／ 统 装 机 总 容 量 系
ｏ ｔ ｉ ｔ ｎ ｒｄ ｃ ｓｔｅｅ ｃ ｖ ｔ ｎｄｆｃ ｌ ， ａ ｅ ｅ ｉｖ ｓ ｎｓ ａ ｄ ｅ ｓｒｓｔｅｃ ｎ ｔ ｃ ｏ ａ ｔ． ｈ ａ ｅｅｌ ｎ ｐｉ ｚ ｉ ｅ ｕ ｅ ｘ ａ ａ ｏ ｉｉ ｔ ｓ ｖ ｓｔ ｅ ｔ ｔ ｎ ｎ ｕｅ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｓ ｅｙ Ｔ ｅｌ ｄ ｒ ｃｉ ｍ ａｏ ｈ ｉ ｕｙ ｈ ｎ ｍｅ ， ｈ ｒ ｉ ｆ ｏ ｊ ｏ
ｓ ｎ ｓ ｎ ｘ ｄ ｗｉ ｉ ｙｃ ａ ｈ ｌ ， ｎ ｓ ｎ ｔ ｏ ｄ ｃｖ ａ ｇ — ｉｍｅｅ ｈ ｆ ｅ ｃ ｖ ｔ ｎ Ａｆ ｒｓｕ ｙｎ ， ｈ ｉ ｍｅｅ ｆ ａ ｄ ｔ ｅｍｉｅ ｔ ｓｌ ｌｙ ｓ ａｅ ａ ｄ ｉ ｏ ｎ ｕ ｉｅ ｔ ｌ ｒ ｅ ｄ ａ ｔｒｓ ａ ｘ ａ ａ ｉ ． ｔ ｔ ｄ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ａ ｔｒｏ ｏ７ ２ ｉ。 岸 塔 式 进 水 口 位 于 拱 坝 ３ ｎ 上 游 右 岸 ， 底 板 高 程 ｌ０ ２Ｏ ， 引 水 隧 洞 全 长 ３ ．０ ｉ ｎ ２ ５ ４０ ９ｍ 、底 坡 ０５ ， 采 用 圆 形 有 压 洞 ， 内 径 ８２ １ ．０ ．％ ． Ｉ ． 设 计 流 量 ２ ２４ ｍ３ ： 调 压 井 位 于 引 水 隧 洞 末 Ｔ Ｉ ３ ． ／ ｓ 端 ． 采 用 阻 抗 露 天 式 ，圆 形 断 面 ， 内 径 ２ ，阻 抗 ３Ｉ ｎ
厚 度 约 ５ １ ．弱 风 化 厚 度 约 为 ２ ～ ５ｍ。 表 层 岩 ～ ５ｉ ｎ ０ ３
ＭＷ 的 立 轴 混 流 水 轮 发 电 机 组 ，厂 房 尺 寸 ６ ． ｍＸ ８５
２ ． ４ ． ｉ （ ｘ × ） ２２ ｍｘ ７５ ｎ 长 宽 高 。
体 受 结 构 面 切 割 ，岩 体 相 对 破 碎 ，对 稳 定 不 利 。 调
山 体 内 ， 由 岸 塔 式 进 水 口 、有 压 隧 洞 、 调 压 井 和 压
口处 坡 高 大 于 ２ ０ｒ， 地 形 坡 度 ４ 。 右 ， 岸 坡 后 缘 ０ ｕ ０左 为 高 大 陡 壁 。 调 压 井 部 位 出 露 地 层 为 震 旦 系 地 层 和
第 四 系 松 散 堆 积 物 ， 基 岩 为 震 旦 系 下 统 澄 江 组
Ａｎａ ｙ ｉ ｌ ｓｓａｎｄ Ｏ ｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｈｅ Ｓｔ ｅ Ｃｒ ｓ －ｓ ｃ ｉ ｎ ｆＳｕｒ ｅ Ｓｈａ ｔｉ Ｔｉ ｎ ｉ ｚ ｔｏ ｏｎ ｔ ａｂｌ ｏ ｓ ｅ ｔｏ ｏ ｇ ｆ ｎ ａ ｈｕａｂａ Ｈ ｙ ｏ ｎ ｄｒ ｐｏｗｅ ａｔｏｎ ｒ Ｓｔ ｉ