項目七水工隧洞設計習題及答案（一）名詞解釋有壓隧洞；圍巖壓力；彈性抗力；回填灌漿；噴錨襯砌；新奧法；壩下涵管。（二）填空題1.水工隧洞進口建筑物的按其布置及結構形式分為豎井式、__________式、岸塔式和___________式。其中___________受風浪、冰、地震的影響大，穩(wěn)定性相對較差，需要較長的工作橋。2.水工隧洞按水流狀態(tài)可分為________________、__________兩種形式，___________更能適應地質條件較差的情況，但其_________復雜，所以應避免平面轉彎。3.回填灌漿是填充_______與_______之間的空隙，使之結合緊密，共同受力，以改善_______條件和減少_______。4.壩下涵管為了有效地防止集中滲流，在涵管1～2m的范圍內用回填粘土做防滲層，這個防滲層稱為

。5.無壓隧洞多采用

斷面。6.有壓隧洞多采用

斷面。7.水工隧洞的縱坡的確定，主要涉及到泄流能力、壓力分布、過水斷面大小、工程量等，有壓隧洞的縱坡由

確定，無壓隧洞的縱坡由________________確定。8.有壓洞的工作閘門通常布置在隧洞的

，工作閘門要求常在

中啟閉，檢修閘門常在

中啟閉。9.水工隧洞按用途可分為

、

、排沙洞、放空洞、導流洞口等。10.壩下涵管的進口建筑物形式有

、

、

。11.為防止壩下涵管產(chǎn)生集中滲流，常將涵管的管壁外圍局部加厚，稱為

。12.水工隧洞出口消能方式有

、

、

、

。13.有壓隧洞的內水壓力常分為

內水壓力和

內水壓力，其中p0=γH是

內水壓力的公式，p0=γB(1-cosθ)是

水壓力的公式。14.作用在隧洞襯砌上的荷載分為兩類，一類為

常有

等，一類為

常有

等。15.作用在隧洞上的外水壓力是指作用于

上的水壓力，主要取決于

也稱為

。16.圍巖壓力是由隧洞開挖后引起

的應力

使圍巖產(chǎn)生

和

而用在襯砌上的壓力。17.進行涵管的線路選擇及布置時，應綜合考慮

等。18.圓形涵管的安裝方式有

、

、

和

等四種。19.水工隧洞襯砌類型有

襯砌，

襯砌，

襯砌等。20.噴錨襯砌是

襯砌和

的總稱，是配合

發(fā)展起來的新技術，它具有

等優(yōu)點。21.隧洞襯砌施工時需分段進行形成

施工縫，分塊進行形成

施工縫。22.隧洞襯砌的防滲和排水針對具體情況可采取

等措施，以改善

和

的工作條件。（三）單項選擇題1.關于隧洞選線，不正確說法有（

）。A、洞線要與巖層構造斷裂向及主要軟弱帶走向有較大交角。B、洞線應與最大水平地應力方向盡量垂直。C、對有壓隧洞，當考慮彈性抗力時，圍巖的最小覆蓋厚度不小于3倍洞徑。D、對低流速的隧洞，彎道曲率半徑不應小于5倍洞徑或洞寬。2.工作閘門布置在（

）的為有壓隧洞。A、進口

B、洞身

C、中部

D、出口3.隧洞洞身的（

）為不受力襯砌。A、噴錨襯砌

B、預應力襯砌C、平整襯砌

D、單層襯砌4.有壓隧洞的出口斷面面積應（

）洞身斷面面積。A、大于

B、等于

C、小于

D、無法確定5.水工隧洞的回填灌漿的目的是（

）。A、加固圍巖，提高圍巖的整體性B、充填襯砌與圍巖之間的空隙，使之結合緊密C、保證圍巖的彈性抗力D、減小滲漏，減小外水壓力6.彈性抗力的分布范圍為（

）（考慮洞身的對稱性）。A、0～π

B、π/4～πC、π/2～π

D、3π/4～π（四）判斷題1．圍巖地質條件比較均一的洞身段不設施工縫。（

）2．無壓隧洞由于內水壓力較大，從水流及受力條件考慮，一般用圓形斷面。

（

）3．隧洞中常需要臨時性支護和永久性襯砌，以承受圍巖壓力。（

）4．回填灌漿的目的是加固圍巖，提高圍巖的整體性，減小圍巖壓力，保證巖石的彈性抗力。

（

）5．當圍巖厚度超過1.5倍開挖洞徑時，才考慮彈性抗力。（

）6．在均勻內水壓力作用下，隧洞襯砌的外邊緣應力是襯砌設計控制條件。（

）7．當圍巖完好，有壓隧洞的洞徑小于6米時，可只考慮內水壓力。（

（五）簡答題1.水工隧洞進口建筑物的形式有哪些？各適用于什么情況？2.水工隧洞按用途如何分類？3.什么叫隧洞的內水壓力？分別寫出圓形隧洞所受的均勻內水壓力強度和非均勻內水壓力強度計算公式并指出公式中字母的含義并畫出分布圖形。4.水工隧洞襯砌的作用是什么？襯砌有哪些種類？5.有壓隧洞內水壓力如何計算？寫出計算公式并指出其中字母的含義。

6.壩下涵管與水工隧洞相比較各有什么特點？

7.涵管管身的細部構造有哪些？各有什么作用？8.為什么說涵管上的土壓力計算與施工方式有關？

9.什么是隧洞的空蝕破壞，如何避免？（六）計算題1.已知：鋼筋混凝土襯砌的有壓發(fā)電引水隧洞，其洞內經(jīng)濟流速為2～4m/s，隧洞各斷面處的工作水頭約20～40m，洞內的最大引水流量為14m3/s，且洞內總水頭損失≤（5%～10%）設計水頭（70m）。隧洞長3.5km2)確定鋼筋混凝土襯砌的厚度和隧洞的開挖寬度；（襯砌用C20，μh=0.16，Eh=2.6×106Mpa，Rl=1.3Mpa，Rf=1.6Mpa，Kf=1.2）2.某灌溉水庫要求放水流量Q=0.5m3／s，采用臥管，每臺一孔，孔間垂直凈距試求每次同時開啟上、下兩孔時放水孔的直徑。3.有一砌石方涵．斷面尺寸為60cm×100cm，縱坡1/100，糙率0.025，確定其輸水能力。

項目七水工隧洞參考答案（一）名詞解釋1.有壓隧洞水流充滿整個斷面的隧洞，稱為有壓隧洞2.圍巖壓力也稱山巖壓力，是隧洞開挖后因圍巖變形或塌落作用在支護上的壓力。3.彈性抗力當襯砌受力變形后，變形方向指向圍巖，就產(chǎn)生了彈性抗力。4.回填灌漿回填灌漿是為了充填襯砌與圍巖之間的空隙，使之結合緊密，共同受力，以發(fā)揮圍巖的彈性抗力作用，并減少滲漏。5.噴錨襯砌噴錨支護是噴混凝土支護和錨桿支護的總稱，指的是借助高壓噴射水泥混凝土和打入巖層中的金屬錨桿的聯(lián)合作用加固巖層。6.新奧法新奧法是應用巖體力學理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時的進行支護，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控來指導隧道施工和地下工程設計施工的方法和原則。7.壩下涵管在土石壩樞紐中，當由于兩岸地質條件或其他原因不易開挖隧洞時，采用在土石壩下埋設涵管的方式。（二）填空題1.塔式、斜坡、塔式；2.無壓隧洞、有壓隧洞、無壓隧洞、流態(tài)；3.襯砌、圍巖、傳力、滲漏；4.涵衣；5．圓拱直墻型；6.圓形；7.進出口高程、水力計算；8.出口、動水、靜水；9.泄洪洞、引水洞；10.分級臥管式、塔式、斜拉閘門式；11.截水環(huán)；12.挑流消能、底流消能、窄縫挑流消能、洞內突擴消能；13.均勻、非均勻、均勻、非均勻；14.基本荷載、三、特殊荷載、五；15.襯砌外緣、地下水位線、地下水壓力；16.圍巖、重新分布、變形、塌落；17.地形、地質；18.平口管、承插式接口、柔性企口接口；

19.單層、平整、組合式；20.噴混凝土、錨桿襯砌、新奧法、超挖少、支護層??；21.環(huán)向、縱向；22.堵、截、排，襯砌結構、圍巖；（三）單項選擇題1、B；2、D；3、C；4、C；5、B；6、B。（四）判斷題1.×；2.×；3.√；4.×；5.×；6.×；7.√；（五）簡答題1.水工隧洞進口建筑物的形式有哪些？各適用于什么情況？答:進口建筑物的布置及形式可分為塔式、岸塔式、豎井式、斜坡式和組合式。塔式：進口處岸坡低緩，覆蓋層較厚，山巖破碎，不宜開槽豎井。岸塔式：進口處巖石堅硬，可開挖成近于直立的陡壁時。豎井式：河岸巖石堅硬，開挖豎井無塌方現(xiàn)象。斜坡式：較為完整的巖坡。組合式：進口處地形復雜的巖坡。2.水工隧洞按用途如何分類？答：分為泄洪洞、引水洞、排沙洞、放空洞、導流洞等。泄洪洞：配合溢洪道宣泄洪水，保證樞紐安全。引水洞：引水發(fā)電，灌溉或洪水。排沙洞：排放水庫泥沙，延長水庫使用年限。放空洞：在必要的情況下，放空水庫，用于人防或檢修大壩。導流洞：在水利樞紐的建設施工期用來施工導流。3.什么叫隧洞的內水壓力？分別寫出圓形隧洞所受的均勻內水壓力強度和非均勻內水壓力強度計算公式并指出公式中字母的含義并畫出分布圖形。答：內水壓力——指作用在襯砌內壁上的水壓力。均勻：γ——水的重度，。H——高出襯砌內壁頂點以上的內水壓力水頭，m。非均勻：——襯砌內徑，m。θ——計算點半徑與洞頂半徑的夾角。4.水工隧洞襯砌的作用是什么？襯砌有哪些種類？答：作用：①防止圍巖變形，保證圍巖的穩(wěn)定。②承受圍巖壓力，內水壓力和其他荷載.③防止?jié)B漏。④保護圍巖免受水流，空氣，溫度，干濕變化等沖蝕破壞作用。⑤平整圍巖，減小表面粗糙，增大過流能力。

類型：1）平整襯砌；2）單層襯砌；3）噴錨襯砌；4）組合式襯砌；5）預應力襯砌。5.有壓隧洞內水壓力如何計算？寫出計算公式并指出其中字母的含義。答：內水壓力——均勻內水壓力,。——非均勻內水壓力?！闹囟??！r砌內半徑,m。 h——高出襯砌內壁頂點以上的內水壓力水頭,m。6.壩下涵管與水工隧洞相比較各有什么特點？答：壩下涵管屬于深式泄水或放水建筑物，后者是地下建筑物。前者結構簡單，施工方便，工期較短，造價也低。后者斷面小，施工場地狹乍，工序多，干擾大，工期一般較長。7.涵管管身的細部構造有哪些？各有什么作用？答：1）伸縮縫：為適應地基變形，管身伸縮及施工要求，防止管身在溫度變化時產(chǎn)生橫向裂縫。2）管座：防止地基不均勻沉降而導致管身斷裂3）截水環(huán)：防止集中滲流，在外圍設置，以改變水流方向，增加滲徑，減小滲流。4）涵衣：防止集中滲流。8.為什么說涵管上的土壓力計算與施工方式有關？答：管身上土壓力的大小主要與填土高度，填土性質等因素有關，另外，還與基礎的形成以及管道的埋設方式有關。因此，土壓力的計算與施工方式有關。9.什么是隧洞的空蝕破壞，如何避免？答：由于高速水流的作用和隧洞邊界不平整而引起洞內產(chǎn)生負壓，進而破壞隧洞，隧洞中產(chǎn)生空蝕現(xiàn)象，具有很大的破壞力，初期只是表層的輕度剝蝕，如處理不及時，繼續(xù)發(fā)展，可能蝕穿洞壁，影響正常運用。措施：改善水流的邊界條件，選用抗空蝕材料，控制閘門開度通氣減蝕，摻氣減蝕，加強施工質量控制。（六）計算題1.解：1）洞徑的確定洞徑的確定可以從以前幾方面考慮：（1）經(jīng)驗公式洞徑式中Qmax—最大引用流量，本工程為14m3H—隧洞設計水頭（2）由于洞線有一定縱坡，調壓之前隧洞各斷面處的工作水頭約為20～40m，代入上式計算合適的洞徑為2.33～2.6m，暫取2.5m。（3）鋼筋混凝土襯砌有壓發(fā)電引水隧洞的經(jīng)濟流速為2～4m/s；若取v=3m/s，則按過流Q=14m3/s，求得洞徑D1=2.44m發(fā)電隧洞洞徑的選擇應使總水頭損失不宜過大，一般總水頭損失不宜超過設計水頭的5%～10%。本工程設計水頭為70m。本工程洞徑的確定主要受該條件控制。綜上最