Реферат на тему гидротехнические туннели

Обновлено: 07.07.2024

(a. hydraulic tunnel; н. Wassertunnel, hydrotechnischer Tunnel; ф. tunnel hydrotechnique; и. tunel hidrotecnico ) - подземное сооружение для напорной или безнапорной подачи воды на значит. расстояния. По назначению различают Г. т.; энергетические (подводящие воду к станционному узлу ГЭС или ГАЭС и отводящие воду от подземного машинного зала в ниж. бьеф); водосбросные (для удаления излишков воды из водохранилищ); строительные (для врем. отвода реки в период стр-ва плотины и др. сооружений в русле); ирригационные; соединительные (для объединения водоёмов или водотоков); водопроводные; судоходные; лесосплавные; комбинированные (удовлетворяющие разл. водохоз. целям). Наиболее распространены энергетич. тоннели. Стр-во Г. т. в СССР началось в 30-е гг. 20 в.: энергетич. тоннель Дзорагетской ГЭС, 3 энергетич. тоннеля Рионской ГЭС. Многие совр. Г. т. - сооружения с поперечным сечением 100-300 м 2 (энергетич. Г. т. Борисоглебской, Верхнетуломской, Ингурской ГЭС; строит. Г. т. Токтогульской, Нурекской, Чарвакской ГЭС).
горизонт воды у водоприёмника; 2 - пьезометрическая линия; 3 - верхняя камера уравнительной шахты; 4 - уравнительная шахта; 5 - величина понижения дна тоннеля по геометрическому уклону; 6 - заданное превышение пьезометрической линии над шелыгой свода тоннеля с учётом затопления нижней камеры; 7 - здание ГЭС; 8 - нижняя камера; 9 - подводящий тоннель">
Рис. 1. ГЭС с подводящим напорным тоннелем: 1 - наинизший горизонт воды у водоприёмника; 2 - пьезометрическая линия; 3 - верхняя камера уравнительной шахты; 4 - уравнительная шахта; 5 - величина понижения дна тоннеля по геометрическому уклону; 6 - заданное превышение пьезометрической линии над шелыгой свода тоннеля с учётом затопления нижней камеры; 7 - здание ГЭС; 8 - нижняя камера; 9 - подводящий тоннель.
Подводящий энергетич. Г. т. (рис. 1) принимается напорным при больших колебаниях уровня водохранилища и расходов воды, когда устройство глубинного водозабора при напорном режиме улучшает условия эксплуатации гидроузла и др.
Отводящий энергетич. Г. т. (при подземном расположении машинного зала ГЭС или ГАЭС) обычно безнапорный, а при значит. колебаниях ниж. бьефа - напорный, с уравнит. резервуаром для обеспечения нормальной работы турбин. В водосбросных и строит. Г. т. допускается напорный режим на вертикальных и наклонных участках и безнапорный - на горизонтальном участке сброса.

Рис. 2. Формы поперечного сечения безнапорных тоннелей; а - прямоугольная с пологим сводом; б - копытообразная; в - подъёмистая; г - коробовая.
Трасса Г. т. (план и продольный профиль) устанавливается путём технико-экономич. сопоставления вариантов с учётом геол. обстановки и условий произ-ва работ. В СССР приняты 4 осн. формы поперечного сечения безнапорных Г. т. (рис. 2): прямоугольная с пологим сводом - при отсутствии или незначит. величине горн. давления и крепости пород f>8; корытообразная - при большом вертикальном и отсутствии бокового горн. давления, 8>f>4; подъёмистая - при большом вертикальном и небольшом боковом горн. давлении, 4≥f≥2; коробовая - при значит. вертикальном и горизонтальном боковом горн. давлении, а также в породах, оказывающих давление снизу, f Литература : Mазур A. M., Исследования, проектирование и строительство подземных сооружений на гидроэлектростанциях, М., 1964; Руководство по инженерно-геологическим изысканиям для строительства подземных гидротехнических сооружений, М., 1978.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

Полезное

Смотреть что такое "Гидротехнический тоннель" в других словарях:

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ ТОННЕЛЬ — подземный водовод замкнутого поперечного сечения. Различают гидротехнические тоннели: водосбросные, энергетические, судоходные, ирригационные и др … Большой Энциклопедический словарь

гидротехнический тоннель — подземный водовод замкнутого поперечного сечения. Различают гидротехнические тоннели: водосбросные, энергетические, судоходные, ирригационные и др. * * * ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ ТОННЕЛЬ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ ТОННЕЛЬ, подземный водовод замкнутого поперечного… … Энциклопедический словарь

гидротехнический тоннель — подземный водовод замкнутого поперечного сечения с напорным или безнапорным движением воды, устроенный в земной коре без вскрытия лежащей над ним массы грунта. Гидротехнические тоннели сооружаются в случае глубокого заложения водовода, когда… … Энциклопедия техники

гидротехнический туннель — Ндп. гидротехнический тоннель Подземная выработка, используемая в качестве водовода. [ГОСТ 19185 73] гидротехнический туннель туннель Водовод замкнутого поперечного сечения, устроенный в горных породах без вскрытия вышележащего массива. [СО 34.21 … Справочник технического переводчика

тоннель гидротехнический — Тоннель, используемый в качестве водовода с напорным или безнапорным движением воды [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики гидротехника EN hydraulic tunnel DE hydrotechnischer Tunnel FR galerie… … Справочник технического переводчика

Тоннель — (a. tunnel; н. Tunnel; ф. tunnel, galerie, souterrain; и. tunel) протяжённое подземное (подводное) сооружение для трансп. целей, прокладки инж. коммуникаций и т.п. Пo назначению T. подразделяют на транспортные (см. Транспортный тоннель),… … Геологическая энциклопедия

ТОННЕЛЬ СУДОХОДНЫЙ — гидротехнический тоннель на судоходном водном пути, устраиваемый при пересечении горных участков местности (Болгарский язык; Български) плавателен тунел (Чешский язык; Čeština) plavební [lodní] tunel (Немецкий язык; Deutsch) Schiffahrtstunnel… … Строительный словарь

тоннель деривационный — Гидротехнический тоннель для подвода воды к турбинам ГЭС или для сбрасывания воды от турбин [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики гидротехника EN diversion tunnel DE… … Справочник технического переводчика

тоннель судоходный — Гидротехнический тоннель на судоходном водном пути, устраиваемый при пересечении горных участков местности [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики гидротехника EN navigable tunnel DE… … Справочник технического переводчика

ТОННЕЛЬ ДЕРИВАЦИОННЫЙ — гидротехнический тоннель для подвода воды к турбинам ГЭС или для сбрасывания воды от турбин (Болгарский язык; Български) деривационен тунел (Чешский язык; Čeština) derivační tunel (Немецкий язык; Deutsch) Umleitungsstollen; Umgehungsstollen… … Строительный словарь

основные второстепенные
Гидротехнические сооружения гидравлических, гидроаккумулирующих и тепловых электростанций мощностью, млн. кВт:
1,5 и более
менее 1,5

III
III-IV
Гидротехнические сооружения атомных электростанций мощностью, тыс. кВт:
500 и более
500. 101
100 и менее

III
III
IV
Гидротехнические сооружения на внутренних водных путях:
сверхмагистральных
магистральных и местного значения
местного значения на малых реках

III
IV
IV
Сооружения речных портов с навигационным грузооборотом, тыс. усл. т:
более 3000
3000. 151
до 150

III
IV
IV
Речные гидроузлы и магистральные каналы оросительных систем при площади орошения более 400 тыс. га
II
III
Речные гидроузлы и магистральные каналы мелиоративных систем при площади орошения и осушения, тыс. га
400. 51
до 50

Постоянные ГТС подразделяют на классы, от которых зависят состав и объемы изыскательских и проектных работ, коэффициенты запасов при расчетах ГТС, значения сбросных расходов, характеристики используемых при строительстве материалов. При определении класса учитывают ущербы народному хозяйству от аварий или нарушений эксплуатации ГТС. Основные положения проектирования ГТС в СНиП 33-01-2003 рекомендуют назначать класс основных ГТС по основным признакам: в зависимости от их вида и высоты, типов грунтов основания (табл. 2).
Таблица 2. Классы основных ГТС в зависимости от их вида, высоты, грунтов основания

Гидросооружения
Тип грунтов основания Высота сооружений (м) при их классе

I II III
1. Плотины из грунтовых материалов А
Б
В > 80
> 65
> 50 50 - 80
35 - 65
25 - 50 20 - 50
15 - 35
15 - 25 100
> 50
> 25 60 - 100
25 - 50
20 - 25 25 - 60
10 - 25
10 - 20 40
> 30
> 25 25 - 40
20 - 30
18 - 25 15 - 25
12 - 20
10 - 18 80
> 65
> 50 50 - 80
35 - 65
25 - 50 20 - 50
15 - 35
15 - 25 100
> 50
> 25 60 - 100
25 - 50
20 - 25 25 - 60
10 - 25
10 - 20 40
> 30
> 25 25 - 40
20 - 30
18 - 25 15 - 25
12 - 20
10 - 18 50% текста реферата недоступно

Гидротехническое сооружение – это инженерное или естественное сооружение для использования водных ресурсов или для борьбы с разрушительным действием воды. Гидротехнические сооружения бывают общие и специальные. Общие применяются почти при всех видах использования вод: водоподпорные, водопроводящие, регуляционные, водозаборные и водосбросные.

Водоподпорные гидротехнические сооружения создают напор или разность уровней воды перед сооружением и за ним. К ним относятся: плотины и дамбы (или валы).

Плотины — важнейший и наиболее распространенный тип гидротехнических сооружений. Они перегораживают речные русла и создают разницу уровней по руслу реки. Перед плотиной вверх по водотоку накапливается вода и образуется искусственное или естественное водохранилище. Участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами называется бьефом. Верхним бьефом плотины является часть реки выше подпорного сооружения, а часть реки ниже подпорного сооружения называется нижним бьефом. Водохранилища могут быть долговременными или кратковременными. Долговременным искусственным водохранилищем является, например, водохранилище верхнего бьефа плотины гидроэлектростанции, оросительной системы. Долговременное естественное водохранилище может образоваться в результате перекрытия реки после такого чрезвычайного происшествия, как обвал твердых скальных пород. Кратковременные искусственные плотины создаются для временного изменения направления течения реки при строительстве ГЭС или др. гидротехнические сооружения. Кратковременные естественные плотины возникают в результате перекрытия реки рыхлым грунтом, снегом или льдом. Дамбы отгораживают прибрежную территорию и предотвращают ее затопление при паводках и половодье на реках, при приливах и штормах на морях и озерах.

Регуляционные (выправительные) гидротехнические сооружения предназначены для изменения и улучшения естественных условий протекания водотоков и защиты русел и берегов рек от размывов, отложения наносов, воздействия льда и др. При регулировании рек используют запруды, струенаправляющие устройства (полузапруды, щиты, дамбы, ограждающие валы, траверсы, донные пороги и др.), берегоукрепительные сооружения, ледонаправляющие и ледозадерживающие сооружения.

Водозаборные (водоприемные) гидротехнические сооружения устраивают для забора воды из водоисточника и направления ее в водовод. Кроме обеспечения бесперебойного снабжения потребителей водой в нужном количестве и в требуемое время, они защищают водопроводящие сооружения от попадания льда, шуги, наносов и др. Водосбросные гидротехнические сооружения служат для пропуска излишков воды из водохранилищ, каналов, напорных бассейнов и пр. Они могут быть русловыми и береговыми, поверхностными и глубинными, позволяющими частично или полностью опорожнять водоемы. Для регулирования количества выпускаемой (сбрасываемой) воды водосбросные сооружения снабжают гидротехническими затворами. При небольших сбросах воды применяют также водосбросы-автоматы, автоматически включающиеся при подъеме уровня верхнего бьефа выше заданного. К ним относятся открытые водосливы (без затворов), водосбросы с автоматическими затворами, сифонные водосбросы.

Специальное гидротехническое сооружение возводится для какой-либо одной отрасли водного хозяйства. Для водного транспорта: судоходный шлюз, судоподъемник, причал, плотоход, лесоспуск (бревноспуск), маяк и др. сооружения по обстановке судового хода, различные портовые сооружения (молы, волноломы, пирсы, причалы, доки, эллинги, слипы и др.). Для гидроэнергетики: здание ГЭС, напорный бассейн и др. Для гидромелиорации: оросительный или осушительный (магистральный или распределительный) канал, дренаж, шлюз-регулятор на оросительной и осушительной системе, коллектор и др. Для водоснабжения и канализации: каптаж, насосная станция, водонапорная башня и резервуар, пруд-охладитель и др. Для рыбного хозяйства: рыбоход, рыбоподъемник, рыбоводный пруд и др. Для социального устройства: бассейны, аквапарки, фонтаны. Указанные гидротехнические сооружения, наряду с их прямым назначением, используются для:

защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек;
ограждения хранилища жидких промышленных отходов (добывающих, металлургических, энергетических) и сельскохозяйственных предприятий;
предохранения от размывов на каналах;
предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.

В ряде случаев общие и специальные гидротехнические сооружения совмещают в одном комплексе, например, водосброс и здание гидроэлектростанции (так называемая совмещенная ГЭС) или другие сооружения для выполнения нескольких функций одновременно. При осуществлении водохозяйственных мероприятий гидротехнические сооружения, объединенные общей целью и располагаемые в одном месте, составляют комплексы, называемые узлами гидротехнических сооружений или гидроузлами. Несколько гидроузлов образуют водохозяйственные системы, например, энергетические, транспортные, ирригационные и т.п. В зависимости от места расположения гидротехнические сооружения могут быть морскими, речными, озерными, прудовыми. Различают также наземные и подземные гидротехнические сооружения.

Для анализа потенциальной опасности и капитальности гидротехнические сооружения как объекты гидротехнического строительства они делятся на 5 классов. К 1-му классу относятся основные постоянные гидроэлектрические станции мощностью более 1 млн. кВт. Ко 2-му — сооружения ГЭС мощностью 301 тыс. — 1 млн. кВт, сооружения на сверхмагистральных внутренних водных путях (например, на Волге, Волго-Донском канале и др.) и сооружения речных портов с навигационным грузооборотом более 3 млн. условных тонн. К 3-му и 4-му классам — сооружения ГЭС мощностью 300 тыс. кВт и менее, сооружения на магистральных внутренних водных путях и путях местного значения, сооружения речных портов с грузооборотом 3 млн. условных т и менее. К 5-му классу относятся временные гидротехнические сооружения. Аварии на гидротехнических сооружениях многообразны. Наиболее опасные из них — гидродинамические аварии.

При разработке мероприятий по предупреждению чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях в зависимости от класса их опасности в проектах назначают степень их надежности, т.е. запасы прочности и устойчивости, расчетные максимальные расходы воды, характеристики и качество стройматериалов и т.п. Кроме того, по классу опасности определяется объем и состав изыскательских, проектных, исследовательских и диагностических работ. Характерные особенности гидротехнических сооружений связаны с воздействием на него водного потока, льда, наносов и других факторов. Это воздействие может быть механическим (статические и гидродинамические нагрузки, суффозия грунтов и др.), физико-химическим (истирание поверхностей, коррозия металлов, выщелачивание бетона), биологическим (гниение деревянных конструкций, истачивание дерева живыми организмами и пр.). Условия возведения гидротехнических сооружений осложняются необходимостью пропуска через сооружения в период их постройки (обычно в течение нескольких лет) так называемых строительных расходов реки, льда, сплавляемого леса, судов и пр. Влияние гидротехнических сооружений, особенно водоподпорных, распространяется на обширную территорию, в пределах которой происходит затопление отдельных земельных площадей, подъем уровня грунтовых вод, обрушение берегов и т.п. Поэтому строительство таких сооружений требует высокого качества работ и обеспечения большой надежности и безопасности конструкций, т.к. аварии на гидротехнических сооружениях вызывают тяжелые последствия — человеческие жертвы и потери материальных ценностей.

Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том I (А–И); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: Московская типография № 2, 2006.

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ ТОННЕЛЬ (а. hydraulic tunnel; н. Wassertunnel, hydrotechnischer Tunnel; ф. tunnel hydrotechnique; и. tunel hidrotecniсо) — подземное сооружение для напорной или безнапорной подачи воды на значительные расстояния. По назначению различают гидротехнические тоннели; энергетические (подводящие воду к станционному узлу ГЭС или ГАЭС и отводящие воду от подземного машинного зала в нижний бьеф); водосбросные (для удаления излишков воды из водохранилищ); строительные (для временного отвода реки в период строительства плотины и других сооружений в русле); ирригационные; соединительные (для объединения водоёмов или водотоков); водопроводные; судоходные; лесосплавные; комбинированные (удовлетворяющие различные водохозяйственные цели). Наиболее распространены энергетические тоннели. Строительство гидротехнических тоннелей в СССР началось в 30-е гг. 20 века: энергетический тоннель Дзорагетской ГЭС, 3 энергетические тоннеля Рионской ГЭС. Многие современные гидротехнические тоннели — сооружения с поперечным сечением 100-300 м 2 (энергетические гидротехнические тоннели Борисоглебской, Верхнетуломской, Ингурской ГЭС; строительство гидротехнических тоннелей Токтогульской, Нурекской, Чарвакской ГЭС).

Подводящий энергетический гидротехнический тоннель (рис. 1) принимается напорным при больших колебаниях уровня водохранилища и расходов воды, когда устройство глубинного водозабора при напорном режиме улучшает условия эксплуатации гидроузла и др.

Отводящий энергетический гидротехнический тоннель (при подземном расположении машинного зала ГЭС или ГАЭС) обычно безнапорный, а при значительных колебаниях нижнего бьефа — напорный, с уравнительным резервуаром для обеспечения нормальной работы турбин. В водосбросных и строительных гидротехнических тоннелях допускается напорный режим на вертикальных и наклонных участках и безнапорный — на горизонтальном участке сброса.

Трасса гидротехнического тоннеля (план и продольный профиль) устанавливается путём технико-экономического сопоставления вариантов с учётом геологической обстановки и условий производства работ. В СССР приняты 4 основные формы поперечного сечения безнапорных гидротехнических тоннелей (рис. 2):

В напорных все сечение туннеля заполнено водой, а в безнапорных движение воды в туннеле происходит при наличии свободной поверхности. Подводящие и отводящие туннели могут быть как напорными, так и безнапорными. Транспортные и канализационные туннели могут быть только безнапорными.
Выбор типа туннеля может быть сделан только после сопоставления условий, связанных с возведением и работой напорного и безнапорного туннелей. Как общее правило, следует указать, что напорные туннели предпочтительнее безнапорных при значительных колебаниях расходов воды. Облицовка напорных туннелей, испытывающих дополнительное действие напора воды изнутри, более ответственна и дорога, чем облицовка безнапорных туннелей. Водоприемные сооружения безнапорных туннелей проще по своей конструкции, а следовательно, и дешевле, чем глубокие водоприемники напорных туннелей.
Возведение туннелей тесно связано с геологией и гидрогеологией. Геологические особенности района решающим образом влияют на выбор трассы туннеля, условия и сроки производства работ при его постройке, выбор конструкции облицовки туннеля, надежность его эксплуатации, стоимость и т. п. Многообразие естественных условий, сложность и малая изученность подземных явлений требуют глубокого, всестороннего анализа влияния инженерно-геологических особенностей района строительства на условия сооружения и службы туннелей.
При инженерно-геологических изысканиях возникает вопрос о горном давлении — важнейшем факторе, решающем многие задачи, связанные с производством работ и конструкцией туннелей. Большое значение имеет также освещение следующих вопросов: род, характер и состояние горных пород по трассе туннеля, интенсивность притока и состав грунтовых вод температура массива и грунтовых вод опасность встречи с газами и возможность сейсмических явлений, залегание горных пород (сбросов и сдвигов), угол падения и простирания пород, их трещиноватость. Так, сильная трещиноватость даже весьма крепких пород иногда представляет большую опасность для туннелей и особенно напорных.
Трассу туннеля можно правильно выбрать только на основе исчерпывающих данных инженерно-геологических, технических и экономических изысканий. При проектировании трассы следует руководствоваться следующими основными положениями.

Трассу туннеля рекомендуется выбирать только после установления мест расположения его порталов (входного и выходного оголовков).
Туннели длинные в большинстве случаев целесообразно проектировать по ломаной трассе, а короткие — по прямолинейной и разрабатывать двумя встречными забоями — от верхового и низового порталов.
В целях сокращения вспомогательных выработок (штолен, шахт) трассу туннеля рекомендуется приближать к дневной поверхности.
Штольни (окна и шахты) следует размещать в ложбинах и низинах, в устойчивых и маловодоносных породах, вблизи площадок, удобных для монтажа механических установок (вентиляционных, компрессорных, водоотливных и др.), имеет, пригодных для отвала породы, вывозимой из туннеля.
Рекомендуется избегать прокладки трассы туннеля на косогорных участках горных массивов, пласты которых падают к долине и пересекают ее склон.
Нельзя трассу располагать в оползневых участках горных массивов.
Угол между направлением простирания пластов горных пород и осью трассы туннеля должен быть по возможности большим (что определяет меньшее горное давление), в особенности ври породах менее прочных, с большим горным давлением. Трасса туннеля устанавливается путем технико-экономического сопоставления возможных вариантов ее.

2 Предварительно напряженные железобетонные напорные трубы. Центр, ин-т информации но строительству. Стройиздат, М., 1952.

3 Μ. М. Протодьяконов. Давление горных пород и рудничное крепление. М., 1930.

где Η — высота свода обрушения в ключе;
l — пролет выработки в свету;
f — коэффициент крепости породы, характеризующий сопротивление породы сдвигу.

Рис. 5—32. Схемы горного давления по Μ. М. Протодьяконову:
а — крепкие породы; б — мягкие породы.

Величина вертикального горного давления Р на единицу длины туннельной выработки будет равна весу свода обрушения, т. е. равна площади параболы ЛОВ, умноженной на объемную массу породы в т/мл (км/м 3 ):

Для значений коэффициентов крепости пород проф. Μ. М. Протодьяконовым составлена специальная таблица; в дальнейшем значения f уточнялись. В настоящее время рекомендуемые коэффициенты крепости горных пород представлены таблицей 5—12.

Рис. 5—33. Поперечные сечения безнапорных туннелей.
Глубина наполнения сечения безнапорного туннеля водой не должна быть больше 0,85 h, где h — высота туннеля, т. с. запас над горизонтом воды в туннеле должен быть не менее 0,15 h и во всяком случае не меньше 0,4 м.
В целях удержания стенок и потолка выработки от обрушений, предохранения скалы от разрушающего действия воздуха и воды, а также для уменьшения шероховатости большинство туннелей, как безнапорных, так и напорных, делают с облицовкой. Только в исключительных случаях, в весьма устойчивых и водонепроницаемых породах, не требующих вовсе временных крепей при разработке, туннели устраивают необлицованными.
Выбор конструкций облицовки в каждом отдельном случае производят в соответствии с инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями трассы и в зависимости от размеров и формы поперечного сечения туннеля, условии его эксплуатации и условий производства работ по его проходке.
Облицовки из естественных камней (реже) или кирпичей (чаще) применяют в случаях вредных и опасных влияний на бетон агрессивных грунтовых вод или при необходимости включения облицовки в работу тотчас же после замыкания туннельного свода. Недостаток каменных облицовок обусловливается плохой работой их на растяжение. Шероховатость в таких облицовках уменьшают штукатуркой цементным раствором их внутренних поверхностей. В последнее время облицовки из кирпичной кладки стали усиливать с помощью стальной арматуры (армокирпичная кладка).
Бетонные облицовки применяют в плотных, мало деформируемых породах средней крепости и с умеренным горным давлением. Толщина их определяется в зависимости от упругих свойств породы, диаметра выработки и давления воды. При применении бетонных облицовок необходимо обеспечить плотное прилегание их к породе, что достигается нагнетанием под давлением от 5 до 10 атм цементного раствора или глинисто-цементного раствора за облицовку 1 . В целях повышения водонепроницаемости облицовки ее изнутри покрывают слоем цементной штукатурки толщиной в 1—2 см или торкрет-бетоном, а в некоторых случаях специальными составами сидоростена, инертоля и др.

Рис. 5—34. Поперечное сечение безнапорного туннеля.

Облицовка должна иметь повышенную водостойкость и водонепроницаемость, что достигается применением особо плотных бетонов со включением в их состав специальных вяжущих веществ и гидравлических добавок для лучшей сопротивляемости агрессивному действию грунтовых вод. В случае, если нагнетание не в состоянии гарантировать предохранение облицовки от грунтовых, агрессивно действующих на цементный раствор вод, прибегают к устройству дренажа как продольного, так и поперечного. Иногда в облицовке, главным образом напорных туннелей, устраивают от 3 до 6 радиальных швов (в зависимости от диаметра) с водонепроницаемыми уплотнениями в виде металлических пластинок, позади которых закладывают дренажные трубки для продольного отвода фильтрующейся воды.
На рисунке 5—34 представлена конструкция бетонной облицовки толщиной 60—80 см безнапорного туннеля Невинномысского оросительно-обводнительного канала, проложенного в тяжелых геологических условиях — на склонах оползневых грунтов. Облицовка имеет подковообразное поперечное сечение шириной 4,9 и высотой 5,25 рассчитанное на пропуск расхода 80 м 3 /сек. Уклон туннеля около 0,002 при скоростях в нем до 4,12 м/сек и глубинах наполнения до 4,48 м, длина около 5 км.
Железобетонные облицовки применяются в слабых породах, способных к вспучиванию и вдавливанию внутрь выломки и когда растягивающие напряжения в бетоне превосходят допускаемые. В целях предупреждения появления трещин в облицовках, в особенности в напорных туннелях, железобетон рассчитывают с учетом растяжения и на отсутствие опасности образования трещин.

1 В. Μ. Мостков. Нагнетание глинисто-цементных растворов за обделку гидро технических туннелей. ВНИИ Г, Л., 1951.

Достоинства железобетонных облицовок: небольшая толщина в сравнении с бетонными и каменными, большая сопротивляемость растягивающим усилиям и большая надежность в эксплуатации: к недостаткам относятся: сложность армирования и опасность коррозии металла при действии на него просачивающейся через бетон воды.
В случае особенно больших напоров, когда от облицовки требуется полная водонепроницаемость, даже в устойчивых и прочных породах прибегают к устройству металлических облицовок с наружным бетонным или железобетонным кольцом. Облицовки устраиваются из листовой стали толщиной 4—5 мм и более, из металлических волнистых и рифленых плит или из отдельно сбалчиваемых между собой чугунных сегментов.
Обычно размеры железобетонных облицовок напорных туннелей определяют из условий недопущения в бетоне трещин; при этом высокая прочность бетона на сжатие и арматуры на растяжение остаются неиспользованными, толщина облицовки получается значительной, что ведет к увеличению выработки и объема железобетона, т. е. к удорожанию строительства.

Рис. 5—35. Обжатая облицовка со сборным (а) и с монолитным (б) кольцом:
1 — порода; 2 — выравнивающий слой бетона; 3 — цементный раствор; 4 — сборная бетонная облицовка; 5 — монолитная бетонная облицовка.

По тем же причинам облицовка приобретает излишнюю жесткость, что ведет к уменьшению сил отпора породы, т. е. к ухудшению условий работы облицовок.
Уменьшенно толщины облицовок туннелей с одновременным повышением их трещи неустойчивости возможно при создании в облицовках предварительных сжимающих напряжений, по величине близких к расчетным растягивающим напряжениям в эксплуатационных условиях.
Начальные напряжения в облицовках могут быть созданы применением напряженно армированных облицовок и путем обжатия облицовок1.
Напряженно армированные трубы были рассмотрены ранее. Начальное напряженное состояние сжатия в облицовках напорных туннелей создается нагнетанием под давлением, в 1,5 раза превышающим будущий напор в туннеле, цементно-песчаных растворов за облицовку в специальный кольцевой зазор.
Облицовка может быть устроена из бетонных блоков или из цельного (монолитного) бетонного кольца; конструкция ее показана на рисунке 5—35. Снаружи укладывается выравнивающий поверхность выработки слой монолитного бетона; между ним и облицовкой оставляется сплошном кольцевой зазор толщиной 3—5 см; далее укладываются бетонные блоки, имеющие со стороны зазора шипы высотой 3—5 см.
В случае монолитного бетонного кольца облицовки зазор выкладывается пустотелыми блоками (допускающим в дальнейшем свободное нагнетание в них цементного раствора); на них кладется монолитный бетон и потом производятся нагнетание цементного раствора, чем достигается обжатие облицовки и окружающей ее достаточно прочной породы. Нередко, в особенности для напорных туннелей, применяется комбинированная (смешанная) облицовка, состоящая из двух колец: наружного, обычно бетопного, воспринимающего давление горных пород при работе туннеля как безнапорного, и внутреннего железоторкретного, служащего как для водонепроницаемости, так и для принятия совместно с бетоном внутреннего давления воды. Конструкция комбинированной облицовки имеет преимущества перед бетонной: повышенную прочность, лучшее сцепление с железом, водонепроницаемость, отсутствие необходимости в устройстве опалубки при возведении железоторкретного кольца.

Такая облицовка в напорном туннеле, диаметром 3,30 м показана ла рисунке 5—36. Внешнее кольцо облицовки состоит из бетона толщиной 4.0 см, а внутреннее — из железоторкрета толщиной 8 см. Нагнетание за облицовку цементного раствора производилось под давлением 6 атм. Комбинированная облицовка из бетонных блоков с лотком, выложенным из кирпичной кладки, применена в канализационном безнапорном туннеле диаметром 1 м. Применение более прочных, чем бетон, штучных камней в основании (дне) туннеля, а иногда и в нижней части стенок туннелей диктуется необходимостью предохранения облицовки от истирающего действия наносов. Это положение может иметь значение также и в оросительных туннелях. По своей стоимости комбинированные облицовки обычно дороже бетонных, по тем по менее для большей уверенности в бесперебойной работе лучше идти на некоторое удорожание, чем на частые ремонты в период эксплуатации.
В туннельном деле находят применение так называемые сборные облицовки, состоящие из отдельных бетонных и железобетонных блоков, соединенных между собой с помощью шипов (пазов) и гребней, устраиваемых в их боковых поверхностях.
Внутренняя поверхность облицовки покрывается слоем торкрета или штукатурки (меньшая шероховатость). Преимущества блочных сборных облицовок — заводское изготовление, а следовательно, лучшее качество бетона в блоках и меньшая его стоимость, сокращение сроков возведения туннеля, большая возможность применения механизации и пр. Особые преимущества получают блочные облицовки при прокладке туннелей в породах с большим горным давлением (могут заменить временные крепи) и в породах, содержащих агрессивные грунтовые воды, а также при щитовой проходке.
В бетонных и железобетонных облицовках по условиям производства работ прибегают к устройству продольных и поперечных рабочих швов и реже — конструктивных, причем расстояние между поперечными швами делается в пределах 6,5—8,0 м (в зависимости от длины кольца облицовки). Конструкция и число продольных швов зависят от очередности бетонирования отдельных элементов кольца.

Рис. 5—37. График для подбора толщины облицовки безнапорных туннелей.

Место, где кончается подходная к туннелю выемка и начинается сам туннель в лобовом откосе выемки, называется врезкой туннеля, а постоянное сооружение по обделке врезки — п о р т а л о м, или оголовком; в каждом туннеле имеются два портала; входной и выходной. Основными элементами портала являются портальная подпорная стенка для поддержания откоса горного массива, подпорные стенки, ограждающие боковые откосы врезки, и в некоторых случаях дополнительная стенка, служащая для направления течения к порталу и предупреждения от размыва косогорной части массива. Врезка является одним из ответственных мест при устройстве туннелей; от правильного выбора места врезки зависит устойчивость портала.
Размеры туннеля в основном определяются расчетным расходом, который может быть обеспечен при различных соотношениях двух главнейших гидравлических элементов: площади живого сечения и уклона (скорости). Для длинных туннелей площадь живого сечения и уклон (или скорость) определяются экономическим расчетом. В особенности такой расчет необходимо производить в деривационных туннелях гидростанций, где потери напора на трепне по длине, а также местные потери влекут за собой потери в выработке энергии самой станции. Нередко такой расчет применяется и при выборе размеров туннелей для водоснабжения. Самый принцип экономического расчета заключается в нахождении минимума суммы ежегодных эксплуатационных расходов по туннелю и стоимости энергии, теряемой ежегодно вследствие наличия в деривации потерь напора на трение. Туннели в орошении чаще всего применяются в холостой части магистрального канала в сочетании с участками открытого канала. Наивыгоднейшие размеры поперечного сечения оросительных туннелей могут быть установлены экономическим подсчетом подземной и открытой части магистрального канала.
В построенных туннелях скорости обычно колеблются в следующих пределах: в безнапорных — от 1,5 до 2, 1 . Для предварительного назначения толщины железобетонных облицовок напорных туннелей приводятся взятые из этой книги графики (рис. 5—38).
По оси графика отложены значения коэффициента удельного отпора к0 (в кг/см 3 ), а по оси ординат — значение толщины облицовки в долях внутреннего диаметра h/D. Графики составлены применительно к туннелям с внутренним диаметром D = 4 м для бетона марки 200. Для туннелей других диаметров толщина облицовки может быть определена введением поправочного коэффициента, получаемого из графика (рис. 5—39).

По оси абсцисс этого графика отложены значения рк0, где р — внутренний напор. Под удельным отпором горных пород следует понимать отпор горных пород в цилиндрической выработке радиусом r0=l м. Переходя к расчетному коэффициенту к η выработке радиуса r, получим к=к0/r.

1 Г. Г. Зурабов, О. Е. Бугаева. Гидротехнические туннели гидроэлектрических станций. 1962 г.

Ориентировочные значения к0: известняк с прослойками глины — 350, кварциты — 500, граниты — 2100 и т. д.

Ряс. 5—38. График для ориентировочного определения толщины железобетонной облицовки напорных туннелей (р — напор в am).

Читайте также:

Реферат на тему гидротехнические туннели

Полезное

Смотреть что такое "Гидротехнический тоннель" в других словарях:

Реклама