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项目七水工隧洞设计习题及答案
（一）名词解释有压隧洞；围岩压力；弹性抗力；回填灌浆；喷锚衬砌；新奥法；坝下涵管
（二）填空题.水工隧洞进口建筑物的按其布置及结构形式分为竖井式、式、岸塔式和式其中.受风1浪、冰、地震的影响大，稳定性相对较差，需要较长的工作桥水工隧洞按水流状态可分为、两种形式，更能适应地质条件较差的情况，但其复杂，所
2.以应避免平面转弯.回填灌浆是填充与之间的空隙，使之结合紧密，共同受力，以改善3条件和减少o.坝下涵管为了有效地防止集中渗流，在涵管的范围内用回填粘土做防渗层，这个防41〜2m渗层称为.无压隧洞多采用断面5有压隧洞多采用断面
6..水工隧洞的纵坡的确定，主要涉及到泄流能力、压力分布、过水断面大小、工程量等，有7压隧洞的纵坡由确定，无压隧洞的纵坡由确定.有压洞的工作闸门通常布置在隧洞的,工作闸门要求常在中启闭，检修闸门常在中启闭
8.水工隧洞按用途可分为、、排沙洞、放空洞、导流洞口等9坝下涵管的进口建筑物形式有、、
10..为防止坝下涵管产生集中渗流，常将涵管的管壁外围局部加厚，称为11O水工隧洞出口消能方式有、、、°
12.有压隧洞的内水压力常分为内水压力和内水压
13.力，其中二丫是内水压力的公式，（）Po HPo=Y B1-COS是水压力的公式.作用在隧洞衬砌上的荷载分为两类，一类为常14有等，一类为常有等.作用在隧洞上的外水压力是指作用于上的水压力，主要取决15于也称为O围岩压力是由隧洞开挖后引起的应力使围岩产
16.生和而用在衬砌上的压力.进行涵管的线路选择及布置时，应综合考虑等17圆形涵管的安装方式有、、和等四种
18.水工隧洞衬砌类型有衬砌，衬
19.砌，衬砌等喷锚衬砌是衬砌和的总称，是配
20.合发展起来的新技术，它具有等优点隧洞衬砌施工时需分段进行形成施工缝，分块进行形
21.成施工缝隧洞衬砌的防渗和排水针对具体情况可采取等措施，以改
22.善和的工作条件
（三）单项选择题.关于隧洞选线，不正确说法有（）
1、洞线要与岩层构造断裂向及主要软弱带走向有较大交角A、洞线应与最大水平地应力方向尽量垂直B、对有压隧洞，当考虑弹性抗力时，围岩的最小覆盖厚度不小于倍洞径C
3、对低流速的隧洞，弯道曲率半径不应小于倍洞径或洞宽D
5.工作闸门布置在（）的为有压隧洞
2、进口、洞身A B、中部、出口C D.隧洞洞身的（）为不受力衬砌
3、喷锚衬砌、预应力衬砌A B、平整衬砌、单层衬砌C D.有压隧洞的出口断面面积应（）洞身断面面积
4、大于、等于A B、小于、无法确定C D.水工隧洞的回填灌浆的目的是（
5、加固围岩，提高围岩的整体性A、充填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密B、保证围岩的弹性抗力C、减小渗漏，减小外水压力D
6.弹性抗力的分布范围为（）（考虑洞身的对称性）、兀、A0〜B n/4〜n、、五C n/2〜Ji D3n/4〜
（四）判断题
1.围岩地质条件比较均一的洞身段不设施工缝（）无压隧洞由于内水压力较大，从水流及受力条件考虑，一般用圆形断面（）
2.隧洞中常需要临时性支护和永久性衬砌，以承受围岩压力（）
3.回填灌浆的目的是加固围岩，提高围岩的整体性，减小围岩压力，保证岩石的弹性抗力
4.（）当围岩厚度超过倍开挖洞径时，才考虑弹性抗力（）
5.L5在均匀内水压力作用下，隧洞衬砌的外边缘应力是衬砌设计控制条件（）
6.当围岩完好，有压隧洞的洞径小于米时，可只考虑内水压力（）
7.6
（五）简答题水工隧洞进口建筑物的形式有哪些？各适用于什么情况？
1.水工隧洞按用途如何分类？
2..什么叫隧洞的内水压力？分别写出圆形隧洞所受的均匀内水压力强度和非均匀内水压力3强度计算公式并指出公式中字母的含义并画出分布图形水工隧洞衬砌的作用是什么？衬砌有哪些种类？
4.有压隧洞内水压力如何计算？写出计算公式并指出其中字母的含义
5.坝下涵管与水工隧洞相比较各有什么特点？
6..涵管管身的细部构造有哪些？各有什么作用？7为什么说涵管上的土压力计算与施工方式有关？
8..什么是隧洞的空蚀破坏，如何避免？9
（六）计算题.已知钢筋混凝土衬砌的有压发电引水隧洞，其洞内经济流速为隧洞各断面处的12〜4m/s,工作水头约洞内的最大引水流量为且洞内总水头损失W（）设计20〜40m,14m/s,5%―10%水头（70m）隧洞长
3.5km,进水口由喇叭口、闸门井、渐变段、拦污栅组成（其中各局部水头损失系数为调压井弯道叉管蝶阀）糙率求）该隧
0.5,
0.6,
0.1,
0.13,n=
0.0131洞的洞径；2）确定钢筋混凝土衬砌的厚度和隧洞的开挖宽度；（衬砌用C20,u=
0.16,Eh=
2.6X106Mpa,h「=）Ri=
1.3Mpa,R=l.6Mpa,K
1.2f.某灌溉水库要求放水流量采用卧管，每台一孔，孔间垂直净距试求每次同2Q=
0.5nf/s,
0.5m,时开启上、下两孔时放水孔的直径.有一砌石方涵.断面尺寸为义纵坡糙率确定其输水能力360cm100cm,1/100,
0.025,项目七水工隧洞参考答案
（一）名词解释有压隧洞
1.水流充满整个断面的隧洞，称为有压隧洞围岩压力
2.也称山岩压力，是隧洞开挖后因围岩变形或塌落作用在支护上的压力弹性抗力
3.当衬砌受力变形后，变形方向指向围岩，就产生了弹性抗力回填灌浆
4.回填灌浆是为了充填衬砌与围岩之间的空隙，使之结合紧密，共同受力，以发挥围岩的弹性抗力作用，并减少渗漏喷锚衬砌
5.喷锚支护是喷混凝土支护和锚杆支护的总称，指的是借助高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用加固岩层新奥法
6.新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则.坝下涵管7在土石坝枢纽中，当由于两岸地质条件或其他原因不易开挖隧洞时，采用在土石坝下埋设涵管的方式
（二）填空题塔式、斜坡、塔式；
1.无压隧洞、有压隧洞、无压隧洞、流态；
2.衬砌、围岩、传力、渗漏；
3..涵衣；4圆拱直墙型；
5.圆形；
6.进出口高程、水力计算；
7.出口、动水、静水；
8.泄洪洞、引水洞；
9.分级卧管式、塔式、斜拉闸门式；
10.截水环；
11.挑流消能、底流消能、窄缝挑流消能、洞内突扩消能；
12.均匀、非均匀、均匀、非均匀；
13.基本荷载、
三、特殊荷载、五；
14.衬砌外缘、地下水位线、地下水压力；
15.围岩、重新分布、变形、塌落；
16.地形、地质；
17..平口管、承插式接口、柔性企口接口；18单层、平整、组合式；
19.喷混凝土、锚杆衬砌、新奥法、超挖少、支护层薄；
20.环向、纵向；
21.堵、截、排，衬砌结构、围岩；
22.
（三）单项选择题
1、B；
2、D；
3、C；
4、C；
5、B；
6、B
（四）判断题
1.X；
2.X；
3.V；
4.X；
5.X；
6.X；
7.V；
（五）简答题水工隧洞进口建筑物的形式有哪些？各适用于什么情况？
1.答:进口建筑物的布置及形式可分为塔式、岸塔式、竖井式、斜坡式和组合式塔式进口处岸坡低缓，覆盖层较厚，山岩破碎，不宜开槽竖井岸塔式进口处岩石坚硬，可开挖成近于直立的陡壁时竖井式河岸岩石坚硬，开挖竖井无塌方现象斜坡式较为完整的岩坡组合式进口处地形复杂的岩坡.水工隧洞按用途如何分类？2答分为泄洪洞、引水洞、排沙洞、放空洞、导流洞等泄洪洞配合溢洪道宣泄洪水，保证枢纽安全引水洞引水发电，灌溉或洪水排沙洞排放水库泥沙，延长水库使用年限放空洞在必要的情况下，放空水库，用于人防或检修大坝导流洞在水利枢纽的建设施工期用来施工导流.什么叫隧洞的内水压力？分别写出圆形隧洞所受的均匀内水压力强度和非均匀内水压力3强度计算公式并指出公式中字母的含义并画出分布图形答内水压力一一指作用在衬砌内壁上的水压力均匀《=心水的重度，左加5Y——N/高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头，H——mo非均匀P2=*（l—cose）r-----衬砌内径，mo计算点半径与洞顶半径的夹角9——.水工隧洞衬砌的作用是什么？衬砌有哪些种类？4答作用
①防止围岩变形，保证围岩的稳定
②承受围岩压力，内水压力和其他荷载.
③防止渗漏
④保护围岩免受水流，空气，温度，干湿变化等冲蚀破坏作用
⑤平整围岩，减小表面粗糙，增大过流能力类型）平整衬砌；）单层衬砌；）喷锚衬砌；）组合式衬砌；）预应力衬砌12345）（）内水压力=Pj+P=}h+41-cos答:P2有压隧洞内水压力如何计算？写出计算公式并指出其中字母的含义
5.K——均匀内水压力，kN/m1P2——非均匀内水压力kN/m1水的重度，而7——kNI/------衬砌内半径,mo高出衬砌内壁顶点以上的内水压力水头,h——m坝下涵管与水工隧洞相比较各有什么特点？
6.答坝下涵管属于深式泄水或放水建筑物，后者是地下建筑物前者结构简单，施工方便，工期较短，造价也低后者断面小，施工场地狭乍，工序多，干扰大，工期一般较长.涵管管身的细部构造有哪些？各有什么作用？7答1）伸缩缝为适应地基变形，管身伸缩及施工要求，防止管身在温度变化时产生横向裂缝）管座防止地基不均匀沉降而导致管身断裂2）截水环防止集中渗流，在外围设置，以改变水流方向，增加渗径，减小渗流3）涵衣防止集中渗流4为什么说涵管上的土压力计算与施工方式有关？
8.答管身上土压力的大小主要与填土高度，填土性质等因素有关，另外，还与基础的形成以及管道的埋设方式有关因此，土压力的计算与施工方式有关.什么是隧洞的空蚀破坏，如何避免？9答由于高速水流的作用和隧洞边界不平整而引起洞内产生负压，进而破坏隧洞，隧洞中产生空蚀现象，具有很大的破坏力，初期只是表层的轻度剥蚀，如处理不及时，继续发展,可能蚀穿洞壁，影响正常运用措施改善水流的边界条件，选用抗空蚀材料，控制闸门开度通气减蚀，掺气减蚀，加强施工质量控制
（六）计算题解
1.）洞径的确定1洞径的确定可以从以前几方面考虑（）经验公式1洞径笔皿式中—最大引用流量，本工程为Qmax14m3/s隧洞设计水头H—
（2）由于洞线有一定纵坡，调压之前隧洞各断面处的工作水头约为20〜40m,代入上式计算合适的洞径为暂取
2.33〜
2.6m,
2.5m
（3）钢筋混凝土衬砌有压发电引水隧洞的经济流速为2〜4m/s；若取v=3m/s,则按过流Q=14m3/s,求得洞径Di=
2.44m但一般洞线越长，水头越低，其经济流速应选的小些发电隧洞洞径的选择应使总水头损失不宜过大，一般总水头损失不宜超过设计水头的5%〜10%o本工程设计水头为本工程洞径的确定主要受该条件控制70m综上最后选择洞径断面平均流速为Di=3m,L9m/s衬砌厚度确定23根据经验尺寸拟定13=1/8-1/12D按教材中公式拟定2V⑸]-p一衬砌内半径，取n
1.5m,均匀内水压力计入水锤，p—p=294kpa,[o-^]=R/K=1300/
1.5=S61kpat「啕一
0.0K°l+4芯+
0.01%1+41-
240.01X2,6X106-20001+0,167-
0.01x
2.6x106+20001+
0.1671-2x
0.167=
0.859将代入式得A35=15O[Jo.859x867+
29.
47.9cmV最后确定衬砌厚度为考虑隧洞超挖隧洞的实际开挖宽度为30cm,20cm,3+
0.3+
0.2x2=4m、解:2卧管放水状态为自由式空口出流，其流量计算公式为:Q=ij2g圆形管以=3为孔口面积
0.62,两孔同时放水时流量公式函师+同匹+版Q=4W=
2.为圆形放水孔直径D分别为第
一、二两孔的作用水头H1,H2，二则二D=
0.
680.322mV1+VL
5、解:355______按明渠均匀流计算二Q ACM=/=n
0.025A^y=
0.786m3/sJ
3.2§。
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