小山水電站壓力管道出口洞臉巖體穩(wěn)定分析

小型水電站在冬季采取蓄冰、輸冰、排冰運(yùn)行方式時(shí)，管道內(nèi)流動(dòng)的水遇外界氣溫低于0℃的嚴(yán)寒情況，?？尚纬傻陀?℃的過(guò)冷水或過(guò)冷冰屑團(tuán)，即形成冰—水兩相流狀態(tài)。在這種流動(dòng)狀態(tài)下，由于其膨脹在縱向不受約束，對(duì)管壁不會(huì)產(chǎn)生大的脹壓；一旦停止流動(dòng)，極易迅速“固化”而成冰，體積膨脹，遇到約束便會(huì)產(chǎn)生足以使管道破壞的壓力。文中對(duì)管道內(nèi)靜止的冰—水產(chǎn)生脹壓的機(jī)理和計(jì)算方法進(jìn)行探討。

小型水電站在冬季采取蓄冰、輸冰、排冰運(yùn)行方式時(shí),管道內(nèi)流動(dòng)的水遇外界氣溫低于0℃的嚴(yán)寒情況,?？尚纬傻陀?℃的過(guò)冷水或過(guò)冷水屑團(tuán),即形成冰一水兩相流狀態(tài)。在這種流動(dòng)狀態(tài)下,由于其膨脹在縱向不受約束,對(duì)管壁不會(huì)產(chǎn)生大的脹壓;一旦停止流動(dòng),極易迅速“固化”而成冰,體積膨脹,遇到約束便會(huì)產(chǎn)生足以使管道破壞的壓力。文中對(duì)管道內(nèi)靜止的冰-水產(chǎn)生脹壓的機(jī)理和計(jì)算方法進(jìn)行探討。

小山水電站廠房后山坡由上層的玄武巖和下層的安山巖組成,中間夾有一層不整合面。廠房開(kāi)挖后其前緣形成臨空面,構(gòu)成了沿不整合面產(chǎn)生山坡巖體滑動(dòng)的可能。文章介紹了小山水電站設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)施工期及運(yùn)行期不同地下水位情況下的廠房后山坡穩(wěn)定進(jìn)行了計(jì)算分析。

小山電站壓力管道工程的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，地下水滲流場(chǎng)的分布和變化控制著壓力管道的布置和結(jié)構(gòu)型式，在技施設(shè)計(jì)階段復(fù)電滲模擬試驗(yàn)，對(duì)控制滲流場(chǎng)的工程措施及可能影響滲流場(chǎng)的因素進(jìn)行了研究，為設(shè)計(jì)提供了具體參數(shù)。

第18卷第3期 1990年5月 河海太學(xué)學(xué)報(bào) journalofhohaiunnrs【1 vo1．18nm3 may1990 水電站壓力管道最優(yōu)管徑序列的確定 徐關(guān)泉王金桃 (河海太學(xué)水力發(fā)電工程系)(南昌水專) 摘要水電站壓力管道的管徑通常分囂用解析法計(jì)算確定，由此所得的管徑序列不能確定為最優(yōu) 序列．本文對(duì)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法決簟露天銅管最優(yōu)管徑序列的方法進(jìn)行了探討．在該法的優(yōu)化計(jì)算中， 將具有．v管段的管徑作ⅳ維設(shè)計(jì)變量考慮，取整個(gè)管道的年費(fèi)用最小為計(jì)算準(zhǔn)則．面管道中的水 擊壓力分布和流量過(guò)程則通過(guò)迭代計(jì)算同時(shí)確定．文中列有苯工程算倒的一些結(jié)果．計(jì)算表明該法 所得最優(yōu)管徑序列可信．結(jié)果較解析法精確．計(jì)算工作量較枚舉法小得多．是一種可靠面有效的確 定最優(yōu)管徑序列的方法． 關(guān)鍵詞動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，水電站i壓力管道最優(yōu)管徑系列

水電站壓力管道的管徑通常分段用解析法計(jì)算確定,由此所得的管徑序列不能確定為最優(yōu)序列.本文對(duì)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法決策露天鋼管最優(yōu)管徑序列的方法進(jìn)行了探討,在該法的優(yōu)化計(jì)算中,將具有n管段的管徑作n維設(shè)計(jì)變量考慮、取整個(gè)管道的年費(fèi)用最小為計(jì)算準(zhǔn)則,而管道中的水擊壓力分布和流量過(guò)程則通過(guò)迭代計(jì)算同時(shí)確定.文中列有某工程算例的一些結(jié)果.計(jì)算表明該法所得最優(yōu)管徑序列可信,結(jié)果較解析法精確,計(jì)算工作量較枚舉法小得多,是一種可靠而有效的確定最優(yōu)管徑序列的方法.

文中簡(jiǎn)要介紹了小山水電站壓力管道滲水處理方案,在外水壓力觀測(cè)資料分析基礎(chǔ)上,結(jié)合放空檢查滲水情況,根據(jù)工程區(qū)地形、地質(zhì)條件,確定了壓力管道滲水處理方案。

積石峽水電站壓力管道為鋼襯鋼筋混凝土管,直接敷設(shè)在地基上,鋼管直徑11.5m,最大內(nèi)水壓力1.05mpa。采用平面有限元按分載法進(jìn)行壓力管道鋼襯及其外包混凝土結(jié)構(gòu)承載能力計(jì)算,基于有限元分析結(jié)果,取消了壓力管道伸縮節(jié),而采用伸縮管,節(jié)約了工程投資,方便了施工和運(yùn)行管理,其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和理念可供同類工程借鑒。

長(zhǎng)管道水電站在管道投資占整個(gè)電站投資比重較大,因此合理選擇管材、管徑及布置方案極為重要。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)比較成熟的管道管材分析,結(jié)合基普克水電站的實(shí)際情況,經(jīng)過(guò)壓力管管材、管徑以及布置方式的比選,最終確定技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面因素最優(yōu)的壓力管道形式。

應(yīng)用有限元法，對(duì)三峽水電站壓力管道的下彎段進(jìn)行三維非線性分析，模擬結(jié)構(gòu)隨內(nèi)水壓力升高而由彈性階段到混凝土開(kāi)裂直至整體破壞的全過(guò)程。計(jì)算得到在加載過(guò)程中結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和裂縫開(kāi)展特征，為設(shè)計(jì)工況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)作了可信的數(shù)值預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)工作可靠，初裂荷載ｐ＝０．６０ｍｐａ，形成貫穿性裂縫的荷載為ｐ＝０．７５ｍｐａ，承載極限荷載ｐ＝３．７０ｍｐａ，超載安全系數(shù)為２．６。所得結(jié)果與大比尺仿真材料結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行比較，兩者相當(dāng)接近。

厄瓜多爾辛克雷水電站為徑流引水式,裝有8臺(tái)單機(jī)187.5mw的沖擊式水輪機(jī)組,建成后將是該國(guó)最大的水電站。該水電站設(shè)有兩條最大靜水頭618m的發(fā)電引水壓力管道,其大部分采用鋼筋混凝土襯砌,局部采用鋼管襯砌。1號(hào)壓力管道2015年11月完工,2號(hào)壓力管道由于出現(xiàn)反井鉆卡機(jī)和塌方事故延誤,當(dāng)時(shí)仍在施工。為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量,并保證首批機(jī)組在2015年底按期調(diào)試,進(jìn)行了為期14d的充水試驗(yàn)。試驗(yàn)的過(guò)程和取得的數(shù)據(jù)可供高水頭壓力管道設(shè)計(jì)施工參考。

厄瓜多爾辛克雷水電站為徑流引水式,裝有8臺(tái)單機(jī)187.5mw的沖擊式水輪機(jī)組,建成后將是該國(guó)最大的水電站.該水電站設(shè)有兩條最大靜水頭618m的發(fā)電引水壓力管道,其大部分采用鋼筋混凝土襯砌,局部采用鋼管襯砌.1號(hào)壓力管道2015年11月完工,2號(hào)壓力管道由于出現(xiàn)反井鉆卡機(jī)和塌方事故延誤,當(dāng)時(shí)仍在施工.為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量,并保證首批機(jī)組在2015年底按期調(diào)試,進(jìn)行了為期14d的充水試驗(yàn).試驗(yàn)的過(guò)程和取得的數(shù)據(jù)可供高水頭壓力管道設(shè)計(jì)施工參考.

小型水電站壓力管道鎮(zhèn)、支墩能否布置在土基上,與工程布置、造價(jià)和工期密切相關(guān),也是水電工程上一個(gè)比較復(fù)雜和需要解決的問(wèn)題,本文以詔安縣北蔗水電站為例進(jìn)行了初步探討,應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法和鋼管三向強(qiáng)度理論平面應(yīng)力迭加法,研究了鎮(zhèn)、支墩基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)鋼管內(nèi)力的影響,提出了技術(shù)上的關(guān)鍵是如何提高地基承載力,滿足鎮(zhèn)墩穩(wěn)定性和控制相鄰鎮(zhèn)、支墩不均勻沉降量。依此根據(jù)鎮(zhèn)墩的受力情況和地質(zhì)條件,分別采取了擴(kuò)大基礎(chǔ)、地基預(yù)壓、換土墊層和鋼筋混凝土灌注樁基等相應(yīng)的工程處理措施。初步證明了鎮(zhèn)、支墩布置于土基上在技術(shù)上是可行,從而為小型電站壓力管道的布置提供了一條新的途徑。

華北水利水電大學(xué) i 獨(dú)立完成與誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 下，獨(dú)立工作所取得的成果并撰寫(xiě)完成的，鄭重確認(rèn)沒(méi)有剽竊、 抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為。文中除已經(jīng)標(biāo)注引 用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成 果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了 明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由 本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：指導(dǎo)導(dǎo)師簽名： 簽字日期：簽字日期： 華北水利水電大學(xué) 華北水利水電大學(xué) ii 畢業(yè)設(shè)計(jì)版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本人完全了解華北水利水電學(xué)院有關(guān)保管、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)的 規(guī)定。特授權(quán)華北水利水電學(xué)院可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部或部分內(nèi) 容公開(kāi)和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等 復(fù)制手段復(fù)制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有 關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計(jì)原件或復(fù)印件和電子文檔

通過(guò)對(duì)寶興水電站壓力管道設(shè)計(jì)與施工在技術(shù)、安全、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合分析比較和探討,提出了解決問(wèn)題的方法與思路,對(duì)擬建工程或其它流域類似工程設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

德?tīng)栁魉娬緣毫艿罏殇撘r鋼筋混凝土管,鋼管直徑2.9m,最大內(nèi)水壓力6.15mpa.分別采用直埋方案和墊層方案對(duì)壓力管道進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較與分析.最后針對(duì)墊層方案探討了墊層的彈性模量、厚度、鋪設(shè)范圍對(duì)外包混凝土的影響.

壓力管道合理設(shè)計(jì)是水電站安全運(yùn)行的重要內(nèi)容。以重慶巫山新建石柱水電站壓力管道為例,從管道直徑和管道壁厚選擇、管道應(yīng)力和管道水擊校核等方面進(jìn)行管道全面設(shè)計(jì)和探討。研究表明,設(shè)計(jì)成果實(shí)際運(yùn)行良好,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,可為同類型水電站壓力管道設(shè)計(jì)提供有益參考。

4月7日,由中水五局三分局承建的新疆克州蓋孜水電站土建工程壓力管道上斜井段順利貫通。新疆克州蓋孜水電站工程位于新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃莅⒖颂湛h境內(nèi),是新疆克州蓋孜河中游河段梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的第二梯級(jí)水電站,位于第一梯級(jí)布侖口-公格爾水電站下游,銜接公格爾水電站尾水。電站裝機(jī)容量11.6萬(wàn)千瓦,中水五局三分局蓋孜項(xiàng)目承擔(dān)1.129公里發(fā)電引水隧洞、調(diào)壓井、1.4公里壓力管道、廠房及4號(hào)、5號(hào)發(fā)電引水隧洞土

本文采用塊體極限平衡ｓａｒｍａ法和非線有限單元分析法對(duì)小山水電站廠房邊坡巖體穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究。綜合兩種方法的計(jì)算成果分析，廠房邊坡巖體在自然狀態(tài)下是基本穩(wěn)定的，整體安全系數(shù)均大于１．３０，但在邊坡巖體內(nèi)存在部分張應(yīng)力區(qū)和塑性區(qū)。若考慮ⅵ度地震，廠房邊坡巖體ｓａｒｍａ法和有限元計(jì)算的安全系數(shù)分別為１．１８和１．１６，處于極限平衡狀態(tài)?？紤]到長(zhǎng)期穩(wěn)定邊坡安全系數(shù)大于１．３０的規(guī)范要求，需進(jìn)行一定的加固處理，保障廠房安全運(yùn)行。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的中小河流的水能資源被開(kāi)發(fā)利用，從而形成了地方小水電體系，很多小水電站采用了壓力管道引水形式。壓力管道混凝土滲漏不僅影響構(gòu)筑物的正常使用，降低建筑物的使用功能，同時(shí)還導(dǎo)致鋼筋銹蝕，影響混凝土結(jié)構(gòu)壽命。本文將簡(jiǎn)要介紹壓力管道混凝土滲漏的預(yù)防以及常用的處理方法。

結(jié)合玻璃鋼管在水電站壓力管道中的應(yīng)用情況,對(duì)石馬岱水電站壓力管道上部由700mm管徑螺旋鋼管調(diào)整為600mm管徑玻璃鋼管的方案進(jìn)行管徑和壓力等級(jí)復(fù)核。結(jié)果表明,調(diào)整設(shè)計(jì)方案中上部1#~12#鎮(zhèn)墩之間816.8m的壓力管道,采用600mm管徑玻璃鋼管能滿足過(guò)水能力要求,按1.5倍工作內(nèi)水壓力確定玻璃鋼管壓力等級(jí)合適,且滿足現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求,驗(yàn)證了調(diào)整設(shè)計(jì)方案的合理性。根據(jù)復(fù)核分析提出的建議可為玻璃鋼管在小型水電站壓力管道中的應(yīng)用提供參考。

采用非線性有限元與解析法相結(jié)合,對(duì)積石峽水電站壓力鋼襯鋼筋混凝土壓力管道進(jìn)行了鋼襯厚度和鋼筋配置設(shè)計(jì),并分析了產(chǎn)生裂縫的地方。計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、安全,滿足工程要求,為類似工程可提供設(shè)計(jì)借鑒。