高坝施工导流洞改建为旋流竖井式泄洪洞的水力特性研究

为了研究旋流式竖井泄洪洞的水力特性,结合某水利枢纽施工导流洞改建为旋流竖井泄洪洞水工模型试验的部分研究成果,通过大量的优化试验研究,分析了竖井涡流消能工况的流态、压力分布、流速分布、消能率等水力特性.试验研究结果表明,这种旋流竖井式泄洪洞消能效率可达88%以上,涡室与竖井的水流流态比较平顺,压力分布合理.所得结论为旋流竖井泄洪洞的设计提供了依据,可为类似工程参考.     

竖井旋流式泄洪洞水力特性试验研究

围绕着流态、泄流能力、压力分布以及各段消能率等水力特性对具有抛物线式引水道的竖井旋流式泄洪洞进行了试验研究,结果表明:流态、泄流能力、压力分布均能满足要求,且总消能率达到90%,具备了作为导流洞改建体型的条件.     

洞塞泄洪洞的3维数值模拟研究

为解决高水头、大流量、出口尾水位低导流洞改建洞塞泄洪洞的布置和消能问题,提出了"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"这种新型的洞塞布置和消能形式,并采用RNGk-ε双方程模型和VOF方法,对采用该种新型洞塞布置形式的洞塞泄洪洞的流场进行了3维紊流数值模拟,得到了压强、流速、消能率等重要水力特性的分布规律,且将部分计算结果与试验结果进行对比分析,结果吻合良好,验证了采用该数值方法计算强紊动、强剪切射流以及大尺度漩涡流动的可行性.同时,研究结果也表明,某水电站非常泄洪洞采用"垂直洞塞+压坡洞塞+水平洞塞组"的消能模式消能,洞内能形成较强的紊动,消能效果好,满足工程要求.     

涡流式竖井溢洪道研究述评

近几年国内许多单位开展了溢洪道内消能工的研究，内容包括孔板消能工、空腔消能工、阶梯消能工、同轴反向内消能工、单向涡旋内消能工等．对涡流式竖井消能工的研究也比较集中，其所具有的良好的水力特性和消能效果受到工程界的重视．传统的泄流方式在高水头、大流量、高流速运行条件下，会受到空化空蚀及流动失稳等问题的困扰，修建涡流式竖井泄洪洞是解决上述难点的有效方法之一．由于它的综合消能率在５０％以上，能有效地降低洞内流速，因而选用涡流式竖井溢洪道不失为将导流洞改建成泄洪洞或单独修建泄洪洞的较佳选择．     

多级孔板消能泄洪洞设计初探

多级孔板消能泄洪洞是在小浪底水利枢纽工程设计过程中提出的一种全新的消能工,鉴于国内外大型工程中尚无实践经验,经批准在碧口水电厂排沙洞内进行孔板消能的原型试验,任务主要是了解孔板的消能特性、水流空化及脉动情况、振动情况、孔板孔缘的保护措施和施工经验。试验取得了圆满成功,为多级孔板消能泄洪洞的设计积累了丰富的经验,也为小浪底工程将导流洞改建为永久孔板泄洪洞打下了坚实的基础。     

小浪底工程孔板泄洪洞的消能影响因素研究

小浪底工程,由导流洞改建成孔板消能泄洪洞,新洞型的采用,解决了泄洪洞的高水头、高流速,含沙量大的复杂技术问题。章简要叙述孔板消能泄洪洞的消能情况及影响消能效果的几个主要因素。     

倒U型泄洪洞水力特性试验研究

雷公洞枢纽是岩溶地区堵塞溶洞形成的水利水电工程,受其特殊的地形地质条件限制,泄洪洞采用了较为罕见的倒U型布置,洞内最大水头140m,下游陡坡泄槽段最大流速高达50m/s左右,各种因素使得本工程泄洪洞水力特性变得十分复杂.通过模型试验研究这种高水头、高流速且布置形式特殊的泄洪洞水力特性:水流流态、压力、流速以及空化情况等,并比选了不同的闸门方案及闸门槽与下游泄槽之间的衔接段体型,给出了泄洪洞体型的优化修改意见,研究成果可为类似工程设计提供参考.     

消力池内辅助消能工对水跃消能效率的影响

对于中低水头径流式水电站,通常采用底流消能方式来消减过坝的水流能量,在消能的过程中消力池中水跃的形式、强弱以及辅助消能工的布置形式直接影响整个消力池的消能效率.通过模型试验,结合具体工程实例,探讨了消力池内布设辅助消能工后对水跃消能效率的影响,以及消能工的合理布置对于优化消力池结构的作用,研究辅助消能工的消能规律,为实际工程提供参考.     

我国水电站泄洪消能措施现状与展望

我国水电站泄洪消能措施研究进展和在工程上应用的典型实例,揭示了不同的泄流条件采用不同的消能方式及其特点,以供水电站泄洪消能设计借鉴。在工程实际中,由于坝址处的地形、地质条件,坝型的差异及水文条件的不同,消能方案和枢纽的泄洪整体布置也不尽相同,必须通过模型试验研究,有条件时还需做原型验证来研究,才能达到泄洪消能的最佳效果。     

淹没型旋流竖井泄洪洞流态过渡的数值模拟研究

旋流竖井泄洪洞的工程技术难题之一是：高尾水位淹没出流时的泄洪洞排气难, 出口易发生气爆。对此,本文采用数值模拟的方法,结合某泄洪洞工程开展了相关的研究,获得了各个流段不同的水流流态、流速、压强以及消能率的沿程分布和特性,计算结果与实验结果符合良好。分析了水流由强紊动掺气状态过渡到有压流动状态的转换机制及其对结构的影响,研究表明,泄洪洞内水平段可分为掺混消能区、气泡逸出区、气体排出区和平稳流动区,其中掺混消能区是消杀能量的主要区域,该新型旋流竖井泄洪洞在淹没条件下,气体能够顺利排出,流态转换平顺,压强分布平稳,可为类似工程参考。     

佛岩寺隧道陡峭大角度斜交进出洞施工技术

佛岩寺隧道为大角度斜交进出洞结构,洞口段坡体陡峭且分布有危岩体,洞口施工与沟底梯子峪特大桥施工交叉作业,施工场地狭小,进出洞施工安全风险较大。为防止边坡危岩坍塌事故,在交叉作业过渡区间设置安全防护措施,在洞顶施做主动防护网加固危岩体;左洞洞口地形与隧道洞身斜交角度大,在洞外施做半边护拱,从右洞通过车行横洞进入左洞,反向掘进小导洞出洞,然后按照三台阶七步开挖初步扩挖成型。通过施工检测数据可知,采用此方案后隧道位移最大值符合规范规定要求,效果显著。本次施工方案有效降低了交叉作业区域的安全风险,保障了洞口段施工的安全和质量。     

隧道超前小导管对掌子面稳定性影响分析

以河南省济(源)邵(原)高速公路王坑隧道为工程背景,利用ANSYS软件建立无超前小导管支护和有超前小导管超前支护两种工况下隧道三维有限元计算模型,通过隧道开挖模拟计算分析超前小导管对掌子面稳定性影响.计算结果表明:相对于无超前小导管工况,在有超前小导管工况下掌子面竖向的荷载和竖向应力以及掌子面水平方向位移都有一定程度的减少;改变超前小导管的环向分布范围和管径能够影响超前小导管的支护效果从而改善掌子面的受力情况.以上结果分析表明:超前小导管的存在增强了隧道掌子面的稳定性,使隧道的开挖过程更加安全.     

光纤光栅隧道火灾探测系统在隧道消防中的应用

隧道火灾有其自身特殊性并且危害很大,根据隧道火灾的特点选用光纤光栅隧道火灾探测系统;该系统使用光纤作为感温元件和信号传输介质,以防灾报警为主要目的。针对隧道消防问题,分析了隧道火灾的危险及隧道火灾的特点,阐述了光纤光栅隧道火灾探测系统的工作原理、系统功能与特点．并结合工程实例介绍了该系统在隧道消防施工中的应用。     

铁磁/绝缘(半导体)/铁磁隧穿结中的隧穿磁阻

在二带模型的基础上,借助于Ａｉｒｙ函数,利用传递矩阵方法,求出了隧穿结中的隧穿电导和隧穿磁阻随电场的变化关系,对实验现象给出了很好的解释．     

平顶隧道下穿人防隧道的影响研究

以青岛某段新建平顶隧道下穿"回字形"既有人防隧道为例,采用三维有限元方法对此段隧道的三导洞开挖方式进行数值模拟.开挖过程中引起的人防隧道变形,严重时可能导致地层倒塌,与此同时,由于受既有人防隧道的影响,新建隧道的衬砌可能会受到受力及变形影响、对此进行分析,为设计与施工提出合理建议,也为类似工程施工提供参考.     

对隧道反射地震学的再认识

隧道反射地震法是利用放置在隧道边墙或者掌子面内的震源和接收器,来预测隧道前方的岩石特性。勘测人员应小心谨慎确保多分量的接收器与岩石牢固耦合,尽可能地避免记录到不需要的隧道波或空气波,同时,每一个震源点应尽可能产生几千赫兹的宽頻信号。这种方法有它的主要的约束条件。沿隧道轴线的空间分辨率受到信号频率和衰减影响的限制,而横向分辨率则主要受到小角度反射覆盖范围的制约。通过采用有限差分方法模拟弹性波的传播,计算人工合成的隧道地震反射记录。通过研究这些数据,得出如下一些处理隧道反射地震数据的规则:根据不同的质点运动轨迹和传播速度把压缩波和剪切波与隧道波、空气波和背景噪音分离开来。估计衰减模型、补偿振幅损失和反Q滤波都是必要的。通过振幅和保留相位的倾角滤波可以将反射的纵波和横波提取出来。空间可变的速度模型来源于对P、S波预先成像。建议用一个相容原理来导出速度模型,这就要求寻找一个合适的成像速度场,该速度场不受震源和接收器位置的约束而有相同的成像位置。空间叠前偏移是基于精确的通过不均匀速度模型的等时线和波的入射角。     

高坝竖井泄洪洞、龙抬头放空洞与导流洞"三洞合一"优化布置研究

通过深入的试验研究和理论分析,表明竖井泄洪洞的泄流能力受平底闸过流能力,竖井尺寸和涡室进口的控制。给出了放空洞泄流能力和最低运行水位计算公式,竖井内壁压力特性与洞径的关系,不设通气井而实现通气和排气问题。泄洪洞与放空洞结合部的边墙分别向内偏转,其后在洞顶没迎水面为圆弧的折流坎,能有效改善水流流态,且大大降低了施工难度。     

海底隧道突水分析及其在翔安隧道中的应用

基于岩体极限平衡理论,分别对海底隧道正常地质段和断层处的突水机理进行了力学分析,给出了隧道突水的临界水压力公式．以翔安隧道2个风化深槽及2个断面为例进行了突水风险计算预测．分析表明:正常地质段,隧道突水临界水压力随着隧道半径的增大而减小,随着围岩的单轴抗压强度的增大而增大,随着隧道埋深的增大而增大;断层处,当破碎带倾角大于或等于围岩内摩擦角时,存在突水的可能,且破碎带倾角愈大、内摩擦角愈小,突水的可能性就愈大．     

盾构隧道的近接施工对已建隧道产生的影响

为了研究天津市软土地区新建盾构隧道近接施工对已建隧道产生的影响,以天津地铁某区间最小净距为0.98 m的双线盾构隧道开挖工程为背景,采用有限元软件刚度迁移法,分析了在土体局部加固的情况下新建隧道掘进过程对已建隧道周围土体位移及衬砌内力与变形的影响,并将地表变形计算结果与实测数据进行了对比分析.结果表明:在注浆加固条件下,已建隧道的位移及内力都有较大程度的降低,但在加固区与未加固区交界附近可产生一定的突变,在现场施工时该段范围应重点监控.