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、排冰運行方式時，管道內流動的水遇外界氣溫低于0℃的嚴寒情況，?？尚纬傻陀?℃的過冷水或過冷冰屑團，即形成冰—水兩相流狀態(tài)。在這種流動狀態(tài)下，由于其膨脹在縱向不受約束，對管壁不會產(chǎn)生大的脹壓；一旦停止流動，極易迅速“固化”而成冰，體積膨脹，遇到約束便會產(chǎn)生足以使管道破壞的壓力。文中對管道內靜止的冰—水產(chǎn)生脹壓的機理和計算方法進行探討。

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

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。廠房開挖后其前緣形成臨空面,構成了沿不整合面產(chǎn)生山坡巖體滑動的可能。文章介紹了小山水電站設計過程中對施工期及運行期不同地下水位情況下的廠房后山坡穩(wěn)定進行了計算分析。

小山電站壓力管道工程的地質條件比較復雜，地下水滲流場的分布和變化控制著壓力管道的布置和結構型式，在技施設計階段復電滲模擬試驗，對控制滲流場的工程措施及可能影響滲流場的因素進行了研究，為設計提供了具體參數(shù)。

第18卷第3期 1990年5月 河海太學學報 journalofhohaiunnrs【1 vo1．18nm3 may1990 水電站壓力管道最優(yōu)管徑序列的確定 徐關泉王金桃 (河海太學水力發(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．本文對用動態(tài)規(guī)劃法決簟露天銅管最優(yōu)管徑序列的方法進行了探討．在該法的優(yōu)化計算中， 將具有．v管段的管徑作ⅳ維設計變量考慮，取整個管道的年費用最小為計算準則．面管道中的水 擊壓力分布和流量過程則通過迭代計算同時確定．文中列有苯工程算倒的一些結果．計算表明該法 所得最優(yōu)管徑序列可信．結果較解析法精確．計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． 關鍵詞動態(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.本文對用動態(tài)規(guī)劃法決策露天鋼管最優(yōu)管徑序列的方法進行了探討,在該法的優(yōu)化計算中,將具有n管段的管徑作n維設計變量考慮、取整個管道的年費用最小為計算準則,而管道中的水擊壓力分布和流量過程則通過迭代計算同時確定.文中列有某工程算例的一些結果.計算表明該法所得最優(yōu)管徑序列可信,結果較解析法精確,計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,在外水壓力觀測資料分析基礎上,結合放空檢查滲水情況,根據(jù)工程區(qū)地形、地質條件,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,直接敷設在地基上,鋼管直徑11.5m,最大內水壓力1.05mpa。采用平面有限元按分載法進行壓力管道鋼襯及其外包混凝土結構承載能力計算,基于有限元分析結果,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,方便了施工和運行管理,其設計經(jīng)驗和理念可供同類工程借鑒。

長管道水電站在管道投資占整個電站投資比重較大,因此合理選擇管材、管徑及布置方案極為重要。通過對國內比較成熟的管道管材分析,結合基普克水電站的實際情況,經(jīng)過壓力管管材、管徑以及布置方式的比選,最終確定技術、經(jīng)濟等多方面因素最優(yōu)的壓力管道形式。

應用有限元法，對三峽水電站壓力管道的下彎段進行三維非線性分析，模擬結構隨內水壓力升高而由彈性階段到混凝土開裂直至整體破壞的全過程。計算得到在加載過程中結構的應力分布和裂縫開展特征，為設計工況下的結構響應作了可信的數(shù)值預測。結果表明：結構工作可靠，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。所得結果與大比尺仿真材料結構模型試驗研究結果進行比較，兩者相當接近。

厄瓜多爾辛克雷水電站為徑流引水式,裝有8臺單機187.5mw的沖擊式水輪機組,建成后將是該國最大的水電站。該水電站設有兩條最大靜水頭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號壓力管道2015年11月完工,2號壓力管道由于出現(xiàn)反井鉆卡機和塌方事故延誤,當時仍在施工。為了檢驗設計和施工質量,并保證首批機組在2015年底按期調試,進行了為期14d的充水試驗。試驗的過程和取得的數(shù)據(jù)可供高水頭壓力管道設計施工參考。

厄瓜多爾辛克雷水電站為徑流引水式,裝有8臺單機187.5mw的沖擊式水輪機組,建成后將是該國最大的水電站.該水電站設有兩條最大靜水頭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號壓力管道2015年11月完工,2號壓力管道由于出現(xiàn)反井鉆卡機和塌方事故延誤,當時仍在施工.為了檢驗設計和施工質量,并保證首批機組在2015年底按期調試,進行了為期14d的充水試驗.試驗的過程和取得的數(shù)據(jù)可供高水頭壓力管道設計施工參考.

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、造價和工期密切相關,也是水電工程上一個比較復雜和需要解決的問題,本文以詔安縣北蔗水電站為例進行了初步探討,應用結構力學方法和鋼管三向強度理論平面應力迭加法,研究了鎮(zhèn)、支墩基礎不均勻沉降對鋼管內力的影響,提出了技術上的關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條件,分別采取了擴大基礎、地基預壓、換土墊層和鋼筋混凝土灌注樁基等相應的工程處理措施。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 i 獨立完成與誠信聲明 本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計是本人在指導教師的指導 下，獨立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認沒有剽竊、 抄襲等違反學術道德、學術規(guī)范的侵權行為。文中除已經(jīng)標注引 用的內容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成 果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了 明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律后果由 本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名：指導導師簽名： 簽字日期：簽字日期： 華北水利水電大學 華北水利水電大學 ii 畢業(yè)設計版權使用授權書 本人完全了解華北水利水電學院有關保管、使用畢業(yè)設計的 規(guī)定。特授權華北水利水電學院可以將畢業(yè)設計的全部或部分內 容公開和編入有關數(shù)據(jù)庫提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等 復制手段復制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有 關部門或機構送交畢業(yè)設計原件或復印件和電子文檔

通過對寶興水電站壓力管道設計與施工在技術、安全、經(jīng)濟等方面的綜合分析比較和探討,提出了解決問題的方法與思路,對擬建工程或其它流域類似工程設計有一定的借鑒意義。

德爾西水電站壓力管道為鋼襯鋼筋混凝土管,鋼管直徑2.9m,最大內水壓力6.15mpa.分別采用直埋方案和墊層方案對壓力管道進行設計,并對計算結果進行了比較與分析.最后針對墊層方案探討了墊層的彈性模量、厚度、鋪設范圍對外包混凝土的影響.

壓力管道合理設計是水電站安全運行的重要內容。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、管道應力和管道水擊校核等方面進行管道全面設計和探討。研究表明,設計成果實際運行良好,具有顯著的經(jīng)濟效益,可為同類型水電站壓力管道設計提供有益參考。

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)克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣境內,是新疆克州蓋孜河中游河段梯級水電開發(fā)項目的第二梯級水電站,位于第一梯級布侖口-公格爾水電站下游,銜接公格爾水電站尾水。電站裝機容量11.6萬千瓦,中水五局三分局蓋孜項目承擔1.129公里發(fā)電引水隧洞、調壓井、1.4公里壓力管道、廠房及4號、5號發(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小山水電站廠房邊坡巖體穩(wěn)定性進行了分析研究。綜合兩種方法的計算成果分析，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，但在邊坡巖體內存在部分張應力區(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]到長期穩(wěn)定邊坡安全系數(shù)大于１．３０的規(guī)范要求，需進行一定的加固處理，保障廠房安全運行。

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的中小河流的水能資源被開發(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筑物的正常使用，降低建筑物的使用功能，同時還導致鋼筋銹蝕，影響混凝土結構壽命。本文將簡要介紹壓力管道混凝土滲漏的預防以及常用的處理方法。

結合玻璃鋼管在水電站壓力管道中的應用情況,對石馬岱水電站壓力管道上部由700mm管徑螺旋鋼管調整為600mm管徑玻璃鋼管的方案進行管徑和壓力等級復核。結果表明,調整設計方案中上部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水能力要求,按1.5倍工作內水壓力確定玻璃鋼管壓力等級合適,且滿足現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求,驗證了調整設計方案的合理性。根據(jù)復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用提供參考。

采用非線性有限元與解析法相結合,對積石峽水電站壓力鋼襯鋼筋混凝土壓力管道進行了鋼襯厚度和鋼筋配置設計,并分析了產(chǎn)生裂縫的地方。計算結果表明結構設計合理、安全,滿足工程要求,為類似工程可提供設計借鑒。