关键词：水利工程；压力隧洞；研究
一、引言
水利工程用于控制和调配自然界的地表水和地下水，而水是人类生产和生活中不可缺少的宝贵资源，但是有很多情况下是无法满足人们需求的，只有修建水利工程，控制水流，防止洪涝灾害的出现，并且对水量进行调节和分配，来满足人们生活和生产对水资源的需求。随着科技的快速发展，同时为水利工程的发展提供有力条件，文从选择压力隧洞形式的前提出发，对水利工程中压力隧洞型式的深入研究，然后对水利工程中压力隧洞型式的确定进行了详细阐述，希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为我国水利工程中压力隧洞型式的选择起到一定的参考作用。
二、选择压力隧洞型式的前提
压力隧洞型式是水利工程的重要类型，选择这项工程需要考虑施工的前提条件，这样才能有效达到施工的要求与进度。在压力隧洞型式的水利工程中，隧洞埋入的深度对工程项目的有效进行有着重要的影响作用，如果其深度设定出现失误，则会造成较大的安全事故，给水利工程的施工人员带来较大的危险，并且给水利工程造成较大的经济损失。为了避免这一问题的出现，相关设计人员需要掌握压力隧洞设计的工作原理以及思路，这样才能设定出正确的压力隧洞位置以及深度，压力隧洞还需要与地表保持一定距离，这样才能保证后续工作的有效进行。如果隧洞埋下地表的深度无法达到相关的要求，则会为施工埋下安全隐患，可能会造成岩石滑落等问题的发生。笔者为了更好的研究选择压力隧洞型式水利工程的前提，对一工程的主导思想进行了分析与介绍：
压力隧洞型式的水利工程由于需要在地下作业，所以其施工的危险系数比较高，隧洞埋入地下的深度对工程质量有着较大影响，在施工的过程中，岩石的结构以及应力状态对隧洞的承载能力有着很大影响。所以，相关人员一定要规范自己的操作，提高安全意识，使施工效果达到相关要求的标准，避免岩石滑坡或者隧洞进水的问题发生。水利工程在施工的过程中，还要考虑水压的问题，设计人员需要掌握全面的施工知识，还要通过水泥混凝土衬砌等方式提高隧洞的强度，避免在施工的过程中受到水压力的影响。为了缩短压力隧洞型式水利工程的工期，降低其施工的成本，施工单位可以利用混凝土等价格低廉的建筑材料进行施工，在衬砌的过程中，一旦发现裂缝，可以通过混凝土的特性将水压力传递到岩体上，从而降低隧洞的水渗程度，从而提高隧洞的稳定性与安全性。
三、无衬砌压力隧洞的最小埋深计算分析
1. 压力隧洞最小埋深的含义
压力隧洞最小埋深主要是指隧洞埋入地下的深度，也就是隧洞最底端到地面的距离。隧洞埋入地下的深度对施工的质量与安全有着很大影响，对深度的把握需要精准，太深或者太浅都会降低施工的质量，如果隧洞与地表的距离无法达到施工的要求，还会影响后续工作的正常进行。只有设计出合理的隧洞位置与深度，才能将隧洞内水压力的荷载有效的传递到岩体上，从而避免隧洞内进入水流的危险事故发生。在施工的过程，设计人员一定要提高自身的能力，水利工程监管部门也要加强对隧洞深度的检测，这样才能提高施工的安全系数以及企业的利润。
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2. 用具体实例分析无衬砌压力隧洞的最小埋深计算方法
水利工程中压力隧洞的最小埋深实际上就是指无衬砌压力隧洞的最小埋深，对水利工程的整个过程有着至关重要的作用。本文运用的具体事例，压力隧洞内径为9.5m，水头为160m（P=1.6MPa），穿越一段地形低洼地段。水利工程中可以按照施工需要决定压力隧洞的内径大小，本文引用的实例中压力隧洞内径大小为9.5m，刚好符合施工要求和标准。该压力隧洞穿越的一段地形低洼地段是一个山谷隘口，洼地两侧与水平面的坡度分别为26°和 46°，其最小埋深为36m。实例中所说的山岩岩体是由弱泥质密实的层状石灰岩组成的，其层厚度为0.4m～0.8m，有时候岩体还有可能是用混凝土或钢筋混凝土衬砌的岩体，不同情况下岩体的组成部分会有所不同。山岩岩体层隧洞轴线对水平面的倾角为6°，在垂直于隧洞纵轴的平面内岩层对水平面的倾角为65°。分析无衬砌压力隧洞的最小埋深计算过程是针对隧洞的空间结构，是空间结构的有些参数的计算过程，比如顺层理的岩体变形模量和垂直于层理的岩体变形模量分别采用E11=7000MPa和E⊥=3600MPa，这些参数都要通过利用计算机应用程序求解，主要是有限元法计算无衬砌压力隧洞的最小埋深。
3. 对计算区域的选择要求
水利工程中无衬砌压力隧洞埋深计算区域的选择要考虑当地的地形、地质等因素，还要考虑计算采用的对称条件，因为无衬砌压力隧洞的最小埋深计算区域的选择把一切影响因素考虑进去才能保证选择的正确性。本文对无衬砌压力隧洞的最小埋深计算区域的选择，要按照实例中隧道的大小来说明，计算区域的尺寸沿着隧洞轴线400m，水平方向的长度距隧洞轴线200m（相当于计算区域的宽度），计算区域的高度按照当地的地形情况可以为400m。
4. 岩体在不同情况下的应力值分析
水利工程中无衬砌压力隧道的最小埋深的计算必须对周围岩体的应力状态进行仔细分析研究，这样才能减少岩体的滑移和涌水的危险。隧洞周围的岩体在不同情况下，应力状态有区别，比如隧洞未来衬砌顶拱点处未受到损害，其应力值为σmin=-2.1MPa，σmax=-0.97MPa。岩体岩层在呈垂直状和水平状的情况下其应力值都不同，分别为σmin=-2.25MPa，σmax=-1.35MPa和σmin=-2.17MPa，σmax=-1.5MPa。岩体在不同情况下的应力值对施工前期的设计阶段提供依据，我们可以通过不同情况下的岩体的应力状态，确定某一个隧洞能否在无衬砌条件下作为压力隧洞保留下来。
在这种情况下，隧洞的厚度为80cm，含筋率为1％的钢筋混凝土衬砌，衬砌中的径向裂缝张开，有一些力由钢筋承担，还有些力传递给岩体，岩石塑性变形区的最大发展范围达到7m，隧洞上部岩石保留大范围的受压区，所以可以采用无衬砌压力隧洞完全承受水压力。对数值研究结果，主要是对中间性资料进行分析，使得大范围岩体受到压力，在水压力的作用下，开挖轮廓内的岩体将发生应力重分配现象，岩石可能破坏区的大小，不允许根据弹性问题的解答结果进行评估，随着破坏区的发展，改变岩石的应力状态，所以破坏区停止发展，就会达到平衡状态，有弹性问题求解，所以岩体的应力状态在很大程度上取决于地形条件和岩体的结构，在设计时应考虑这一因素。
结语
水利工程建设过程中，压力隧洞是水利工程结构的重要组成部分，所以为了保证水利工程的质量和性能，确定隧洞型式很重要，本土对水利工程压力隧洞型式研究，想选择合理的压力隧洞型式，就要结合水利工程的实际情况，然后精确计算和分析，以保证压力隧洞型式符合水利工程的要求，有利于我国水利工程健康发展。
参考文献：
[1]马云龙；刘日东；；水利工程中压力隧洞型式的选择与系数计算[J]；科技咨询导报；2007年23期
[2]申士广.浅谈水利工程中压力隧洞型式的研究[J].黑龙江科技信息，2013（21）.
[3]李风龙，郭志双，赵显赫.浅谈水利工程中压力隧洞型式的研究[J].黑龙江科技信息，2010（8）.
论文作者:田春梅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/10
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