CN104695980A - 用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，在发电引水隧洞的岩壁内侧固定有一层隔热材料，在隔热材料外侧浇筑有一层混凝土衬砌，混凝土衬砌上设置有两条榫式永久应力释放缝，在榫式永久应力释放缝中嵌有高压闭孔板，榫式永久应力释放缝上设置有铜止水片。本发明解决了高埋深、高地温、高地应力及岩爆地区发电引水隧洞洞身及衬砌支护掉渣掉块问题，从而确保了发电引水隧洞本身以及机组安全。
Description
技术领域
本发明技术涉及隧洞衬砌结构，尤其是一种用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构。
背景技术
目前国内外在水工发电引水隧洞设计中，为充分利用围岩的自稳能力、承载能力和抗渗能力，减少投资，尽量采用不衬砌或喷锚支护。根据《水工隧洞设计规范》：II类围岩、隧洞直径6～10m时宜采用喷混凝土支护；III类围岩可采用喷锚挂网等联合支护。但对于高埋深、高地应力、高地温有岩爆地区的发电引水隧洞，围岩采用喷锚支护或者是裸洞方式，有如下几个问题：
a、裸洞情况下，由于高地应力引起岩爆发生，使得洞壁岩石剥落、掉块，影响工程的安全运行；
b、裸洞情况下，由于围岩高地温，不衬砌条件下隧洞过水，水温较低，围岩在温度荷载的作用下会产生较大的拉应力，使原来发生岩爆经应力重分布达到稳定状态的岩体再次失稳、剥落，影响工程的安全运行；
c、喷锚支护情况下，由于高地温，锚喷效果不好，粘接强度不够，喷锚支护剥落，围岩裸露，影响工程的安全运行；
d、常规衬砌情况下，由于围岩高地温，隧洞过水，水温较低，衬砌在温度荷载的作用下会产生较大的拉应力，衬砌开裂剥落，影响工程的安全运行。
在隧洞水流速度4m/s时候，块径不大于35cm的石块或者混凝土块可以被水流带走，如果进入水轮机，对阀门、机组等产生不利影响导致机械故障或减少阀门机组寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种解决因隧洞掉渣掉块影响机组安全运行的问题的用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，在发电引水隧洞的岩壁内侧固定有一层隔热材料，在隔热材料外侧浇筑有一层混凝土衬砌，混凝土衬砌上设置有两条榫式永久应力释放缝，在榫式永久应力释放缝中嵌有高压闭孔板，榫式永久应力释放缝上设置有铜止水片。
所述两条榫式永久应力释放缝位于发电引水隧洞的上半部。
所述榫式永久应力释放缝与拱顶夹角为45°-75°。
所述两条榫式永久应力释放缝位于同一水平高度。
所述榫式永久应力释放缝的缝宽为2.0cm。
所述高压闭孔板为2cm厚的高压聚乙烯泡沫板。
本发明的有益效果是：解决了高埋深、高地温、高地应力岩爆地区发电引水隧洞洞身及衬砌支护掉渣掉块问题，从而确保了发电引水隧洞本身以及机组安全。
附图说明
图1是本发明用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构图。
图2是图1的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1、2所示，本发明的用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，在发电引水隧洞的岩壁内侧固定有一层隔热材料3，在隔热材料3外侧浇筑有一层混凝土衬砌5，混凝土衬砌5上设置有两条榫式永久应力释放缝4，在榫式永久应力释放缝4中嵌有高压闭孔板1，榫式永久应力释放缝4上设置有铜止水片2。
所述两条榫式永久应力释放缝4位于发电引水隧洞的上半部。
优选，所述榫式永久应力释放缝4与拱顶夹角为45°-75°。所述两条榫式永久应力释放缝4位于同一水平高度。
所述榫式永久应力释放缝4的缝宽为2.0cm。所述高压闭孔板1为2cm厚的高压聚乙烯泡沫板。
施工中，首先，将隔热材料3固定在岩壁上，然后绑扎钢筋混凝土衬砌5的钢筋，待钢筋绑扎完毕后，在拱顶90°-150°(即使榫式永久应力释放缝4与拱顶夹角为45°-75°)位置设置铜止水片2，并按照榫式永久应力释放缝4的型式放置高压闭孔板1，接着移动模板台车，最后浇筑混凝土，本发明技术完成。
在实际运用过程中，首先，由于隔热材料的存在，使得高地温不易传导到衬砌之上，显著降低衬砌温度，减少水流与衬砌的温差，从而降低温度应力；其次应力释放缝的存在，使得由于温差产生的温度应力得以释放，防止衬砌开裂掉渣；另外应力释放缝采用榫型，保证了在温度应力作用下，缝隙张开时，衬砌本身的稳定；还有，止水铜片的存在，解决隧洞内水外渗及外水内渗问题；最后由于衬砌本身的防护作用，确保了岩爆产生的掉块不会掉入发电引水隧洞中。综上所述，本发明解决了高埋深、高地温、高地应力有岩爆地区发电引水隧洞洞身及衬砌支护掉渣掉块问题，从而确保了发电引水隧洞本身以及机组安全。
以上所述实例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于本领域的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的范围内。
Claims (6)
1.一种用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，其特征在于，在发电引水隧洞的岩壁内侧固定有一层隔热材料(3)，在隔热材料(3)外侧浇筑有一层混凝土衬砌(5)，混凝土衬砌(5)上设置有两条榫式永久应力释放缝(4)，在榫式永久应力释放缝(4)中嵌有高压闭孔板(1)，榫式永久应力释放缝(4)上设置有铜止水片(2)。
2.根据权利要求1所述的用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，其特征在于，所述两条榫式永久应力释放缝(4)位于发电引水隧洞的上半部。
3.根据权利要求2所述的用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，其特征在于，所述榫式永久应力释放缝(4)与拱顶夹角为45°-75°。
4.根据权利要求3所述的用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，其特征在于，所述两条榫式永久应力释放缝(4)位于同一水平高度。
5.根据权利要求1所述的用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，其特征在于，所述榫式永久应力释放缝(4)的缝宽为2.0cm。
6.根据权利要求5所述的用于高埋深、高地温、高地应力岩爆地区的发电引水隧洞衬砌结构，其特征在于，所述高压闭孔板(1)为2cm厚的高压聚乙烯泡沫板。
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