中部引黄工程马蹄形小断面引水隧洞光面爆破设计与试验

中部引黄工程某标段输水隧洞工作面狭窄,地质条件差,为取得良好的爆破施工效果,节约炸药、人工等消耗量,控制施工成本,需科学合理设计爆破参数,并通过试验逐步复核确定,以指导现场施工。主要介绍了马蹄形断面的光面爆破设计,包括炮眼布置、装药结构、起爆方式,根据现场实际爆破效果对理论设计参数进行调整,形成了适用的爆破参数。     

黄土隧洞衬砌断面的优化设计

西安市黑河引水(二期)见子河渠道工程引水隧洞是较典型的黄土隧洞，其断面形式为马蹄形断面，对于黄土隧洞来说具有普遍的适用性，通过介绍其设计，分析了这一断面形式的安全性、经济性以及合理性，可为同类工程的设计提供参考。     

松林河大金坪水电站引水隧洞断面优化设计

大金坪水电站为松林河干流河段规划建设的引水式电站,隧洞沿线地质条件复杂。隧洞施工初期,按照圆形断面顶拱进行了一期开挖,根据开挖揭示围岩地质条件及后期工程建设进度的要求,在隧洞布置、设计流量既定,保证电站机组出力不变,确保电站稳定安全运行的情况下进行合理的设计断面优化。对隧洞围岩条件良好洞段,论证取消隧洞原圆形钢筋混凝土衬砌,选定马蹄形锚喷断面作为最终优化断面形式。方法实用方便,满足精度要求。随着中小型水电站实际建设情况,此优化设计可作为隧洞施工中及时进行断面形式调整的一种简捷易行的思路。     

马蹄形隧洞过水断面临界水深的简化计算方法

针对马蹄形隧洞过水断面临界水深计算方法比较繁琐等问题,依据优化拟合原理,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内进行逼近拟合,提出一种简化计算方法。该方法近似公式的表达形式更加简单直观,不必分段和进行判别选取,实际计算仅借助计算器即可快速完成。算例分析及精度比较表明,该简化计算方法的拟合替代精度高于有关文献,最大拟合相对误差仅为0.58%,且拟合相对误差小于0.5%的点占总计算点数的95%以上,可以满足实际工程的设计精度要求。     

波波娜水电站引水隧洞断面优化研究

在保证输水能力的前提下,采用大型通用有限元软件ANSYS,对波波娜水电站引水隧洞断面进行优化设计。计算结果表明:使用有限单元法可以对隧洞衬砌结构进行有效的优化,同时还可以比较真实地反映隧洞施工工况、运行工况、检修工况与围岩的工作状态,使隧洞断面结构更加经济、合理。     

九条岭水电站引水隧洞优化设计

本文针对西营河九条岭电站有压引水隧洞断面较小、施工难度较大的问题,通过对隧洞横断面的优化设计,在过水断面一定的前提下,采用了施工空间相对较大的马蹄型断面,保证了工程安全,较好的解决了施工难题,缩短了工期,取得了较好的综合效益。可供其他类似工程借鉴。     

马蹄形断面隧洞收缩水深的简易算法

摘要：由于标准马蹄形断面分别由不同圆形半径的圆弧连接而成,因此,断面形式与其它常用输水断面比较相对复杂,收缩水深的计算不但需完成较复杂的超越方程求解,而且计算公式通过分段函数给出,采用解析法无法直接获解,而传统算法（图表法、试算法、迭代法）既繁琐误差又大。笔者对该断面收缩水深基本方程变形整理后的超越函数进行优化拟合替代,并以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算获得了表达形式简单直观、便于实际工程应用、计算精度满足设计要求（最大误差为1．396％）的近似公式,具有一定的实用推广意义。     

马蹄形断面隧洞各水力要素的求解

汾河水库的泄洪隧洞横断面原采用马蹄形。作者利用马蹄形断面内的几何关系，对马蹄形断面的各水力要素进行数学求解。求出了在各种水位情况下，马蹄形断面隧洞各水力要素的数学表达式。即水面宽度Ｂ、过水断面积Ａ、湿周ｘ、水力半径Ｒ的数学表达式。为马蹄形隧洞的水力计算提供了方便。表达式仅适用于上半部拱半径为ｒ，下半部底拱、侧拱的半径为２ｒ的马蹄形断面隧洞。     

引水隧洞的似马蹄形衬砌设计

有压引水隧洞钢筋混凝土衬砌的断面型式传统采用园形;结构分析则采用厚壁园筒公式。但园形断面底板浇注时上面须立模板,不便振捣。为维持洞内交通不致中断,往往先浇顶拱和边墙,后浇底板,以致边、底间的反缝(图1)不易浇满,形成漏水通道(近来采用拖模等措施,情况有所改善)。为便利交通,开挖时多采用平底。为此,可以先垫碴,日后清除;或如图1左侧多浇一角混凝土,形成园形     

引水隧洞全断面掘进和装配式混凝土支护新技术

引大入秦工程的第二条长隧洞３０Ａ隧洞，全长１１．６５公里，最大埋深约３５０米，采用美国１８０型双护盾ＴＢＭ开挖直径为５．５３米的圆形断面，预制钢筋混凝土弓形管片衬砌后的直径为４．８米。平均月进尺１０００米，并创造最高月进尺１３００米，日进尺６５．５米的世界纪录。该掘进机全长１４５．５米，分前中后三盾，中盾可伸缩。ＴＢＭ开挖成洞后，采用预制钢筋混凝土弓形管片组成的衬砌圈支护，每圈用４块厚３０厘米，宽     

非标准马蹄形断面隧洞的水力计算研究

马蹄形过水断面为无压隧洞较常采用的形式,但断面形式复杂使其水力计算变得十分困难。通过数学推导,给出了6圆弧马蹄形断面的水力要素计算公式;分别采用谢才公式和临界流方程,推导了顶拱和上侧拱所对应的圆心角的迭代公式,进而给出了正常水深和临界水深的计算公式,并将之应用于引汉济渭工程秦岭无压隧洞的水面线计算之中。结果表明:水面线形态与定性分析结果相符,计算简单、结果可靠,可为工程实例中类似断面形状的水力计算提供参考。     

非标准马蹄形隧洞水力计算探讨

工程实际中,为优化马蹄形隧洞断面受力条件,常采用非标准型式的过水断面,但复杂的体型又会导致水力学计算非常困难。为解决这一工程难题,通过数学计算采用几何分割法和积分法推导出了两种非标准马蹄形断面任意水深对应的水力学要素解析式,并利用Excel等计算软件方便快捷地求出精确解析解。依托滇中引水工程,将推导的公式应用于非标准马蹄形隧洞断面水力要素拟定中,结果准确可靠,可为类似工程的水力学计算提供参考。     

马蹄形过水断面正常水深的迭代计算

马蹄形过水断面因几何图形复杂,水力计算困难,为此,通过数学推导,给出了标准Ⅰ、Ⅱ型 马蹄形过水断面水力 要素计算公式和正常水深迭代公式,并提出判别水深范围的分界流量,便于生产实际中应用。      

马蹄形过水断面正常水深的迭代计算

马蹄形过水断面因几何图形复杂 ,水力计算困难 ,为此 ,通过数学推导 ,给出了标准Ⅰ、Ⅱ型马蹄形过水断面水力要素计算公式和正常水深迭代公式 ,并提出判别水深范围的分界流量 ,便于生产实际中应用。     

浍河水库泄洪洞结构优化研究

根据有限元计算原理，结合山西临汾地区浍河水库泄洪洞，对土坝下的大型软基涵洞分层填土施工过程和蓄水对结构的影响进行了模拟计算，得到了更贴近实际的涵洞结构内力和涵洞土压力分布规律，并根据实际地基条件及现有涵洞的两种常见的结构形态对涵洞结构形式进行了优化，其成果已用于设计和施工，证明了该研究方法的科学性和结论的正确性。     

超大断面小净距隧道方案优化研究

针对超大断面小净距隧道在施工效率和稳定性方面的矛盾,为了实现此类隧道的安全、快速修建,依托济南二环南路东延线浆水泉隧道工程,采用数值分析、现场实测与验证等方法,以特征点沉降、夹岩应力、初支安全度和屈服接近度四个物理量为评判指标,对不同方案的超大断面小净距隧道的施工力学行为进行研究,完成了浆水泉隧道进口段的方案优化工作。分析结果表明:不同方案的浆水泉隧道后行洞开挖均会对先行洞产生影响,按影响程度由大到小排序为两台阶法三台阶法CD法CRD法双侧壁导坑法,但多指标的影响度显示双侧壁导坑法未显著优于CD法和CRD法;从施工效率方面综合考虑,建议选用CD法进行施工。现场实践表明:CD法施工方案可以满足该段的围岩稳定性要求,从而有效缩短工期、降低成本,产生较好的经济效益和社会效益。基于多指标分析所形成的优化方法和实践经验可为类似地质条件下的超大断面小净距隧道的设计和施工提供技术和理论指导。     

城门洞形及马蹄形输入隧洞内的水跃

由于城门洞形和马蹄形断面输水管道中的临界水深、共轭水深的计算公式和计算曲线尚缺乏现成的资料.为工程上参考、使用的方便性，本文利用水流动量方程，分析这两种最常用的输水管道中的水跃问题.针对不同的跃前、跃后 水深的情况，推导了计算其相应的共轭水深的公式.文中给出了判别城门洞形和马蹄形断面两种输水隧洞中出现临界水深的计算表.为方便计算和工程参考，文中提供了共轭水深计算曲线。     

小断面马蹄形和圆形洞室开挖技术在狮子坪水电站的应用

在狮子坪水电站引水隧洞CV标洞室开挖中,采用超前探孔、分层开挖和超前注浆管棚支护方法,并对不良地质洞段采用“短进尺、弱爆破、勤观测、强支护”施工工艺,加快了工程进度,为工程顺利施工奠定了良好的基础。     

围岩类型及衬砌厚度对水工隧洞地震动力响应的影响分析

以分析水工隧洞在地震激励作用下的变形破坏机制为目标,针对不同围岩类型和衬砌厚度条件下水工隧洞位移变化,根据地下结构抗震计算理论,选取合理的材料参数和模型边界条件,使用ANSYS建立了某水工隧洞的三维有限元模型,对其施加水平和竖向地震激励,应用瞬态分析法计算了隧洞结构模型在不同围岩类型和衬砌厚度下的水工隧洞动力响应。结果表明,在相同衬砌厚度下,随着隧洞围岩强度的降低,水平位移和竖向位移受影响的程度有明显的区别,即水平位移越来越大,竖直位移无明显规律可循;在相同的围岩强度下,水工隧洞并不会随着衬砌厚度的增加而趋于稳定,在Ⅲ类围岩的情况下,水工隧洞的位移随着衬砌厚度的增加而越来越大,Ⅴ类围岩下改变衬砌厚度对水工隧洞的位移几乎没有影响。因此,合理的设计围岩类型和衬砌厚度,可以既满足水工隧洞抗震性能要求,又能够降低工程造价。研究结果对合理设计隧洞衬砌厚度、增强抗震性能具有参考价值。     

标准马蹄形断面正常水深的直接近似计算公式

针对目前标准马蹄形断面正常水深计算过程烦琐、公式复杂的缺陷,对标准马蹄形断面均匀流基本方程进行数学变换,根据水工隧洞设计规范的要求和工程实际应用情况确定公式的适用范围,应用拟合优化原理得到标准马蹄形断面正常水深的简捷、实用的计算公式。计算结果表明:在工程常用范围内计算的正常水深最大相对误差为0.585%,整个区间内95%以上的计算点相对误差小于0.20%,精度较高,能够满足工程实践的需要。