Содержание к диссертации
СГ.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ СМЕНЫ РЕЖИМОВ
ТЕЧЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЯХ . 8
Основные положения 8
Гидравлические условия работы строительных туннелей 8
Состояние безнапорного потока в туннелях . . II
Условия смены режимов течения в строительных туннелях. Частично^напорные режимы течения. . 24
Особенности смены режимов течения .... 26
Границы существования частично напорных режимов течения . 37
1.5. Пульсация гидродинамического давления при
смене режимов течения в строительных туннелях 42
Причины возникновения пульсации давления 42
Лабораторные и натурные исследования пульсации давления 43
1.6. Особенности проектирования строительных тун
нелей, работающих со сменой режимов течения. . 47
1.7 Выводы по главе 49
Глава 2.'ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И
МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ
ТУННЕЛЕЙ .............. 50
Цели и задачи исследований 50
Моделирование явлений, возникающих при смене режимов течения 51
Экспериментальная установка 54
стр.
Методика проведения экспериментальных исследований 57
Обработка результатов измерений и оценка их точности 62
2.6. Выводы по главе 71
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ОСТАНОВИВШИХСЯ ВОЛН НА ПОВЕРХНОСТИ
ПОТОКА В СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЯХ И ИХ СВЯЗЬ СО
СМЕНОЙ РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ . . 72
Визуальные оценки неплавно изменяющегося течения ..... 73
Результаты измерения параметров остановившихся волн 78
Определение положения экстремальных точек остановившихся волн на поверхности околокритического потока 90
3.4. Выводы по главе 91
Глава 4."ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ СМЕНЫ РЕШЮВ ТЕЧЕНИЯ В
СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЯХ . 92
Визуальные оценки условий смены режимов течения 93
Границы существования различных видов смены режимов течения 98
4.3. Выводы по главе 106
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЯ ПУЛЬСАЦИИ ДАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНЫХ
ТУННЕЛЯХ ПРИ СМЕНЕ РЕЕИМОВ ТЕЧЕНИЯ ........ 108
5.1. Амплитудные характеристики пульсации давления Ю8
Интенсивность пульсации давления 108
Максимальные значения амплитуд пульсации давления 117
стр.
5.2. Частотные и корреляционные характеристики
пульсации давления 125
5.3. Выводы по главе 133
Глава 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ
ВЫБОРА ТИПА, ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ И
РАСЧЕТОВ ПРОЧНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТУННЕЛЕЙ ... 136
Определение пульсационных нагрузок при смене режимов течения 136
Конструктивные мероприятия для исключения неустойчивых режимов течения 143
Рекомендации по проектированию строительных туннелей, работающих со сменой режимов течения 148
Оценка экономической эффективности использования результатов исследований при проектировании строительных туннелей 149
6.5. Выводы по главе 155
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 157
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 161
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Характеристики строительных туннелей, ра
ботающих со сменой режимов течения .... 171
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Погрешности результатов прямых и косвенных
измерений 173
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Расчет удельной пульсационнои нагрузки на
конструктивные элементы туннеля 174
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Внедрение результатов исследований 176
Введение к работе
Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года, принятыми на ХХУІ съезде КПСС, и Энергетической программой СССР, предусматривающей дальнейшее развитие энергетики, намечено обширное строительство крупных гидроэлектростанций на реках Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии.
Для пропуска расходов воды в период строительства гидроузлов, расположенных в условиях горного рельефа, часто используют туннели. Гидравлический режим работы строительных туннелей согласно нормативным документам рекомендуется назначать в основном постоянным - напорным или безнапорным. Работа строительных
I)
туннелей с переменным режимом течениях/ допускается лишь при
небольших уклонах их дна и обосновании проекта гидравлическими исследованиями на модели. Проектированием работы строительных туннелей со сменой режимов течения, как показано в п.1.2, можно достичь существенного снижения материальных затрат на их возведение .
Условия смены режимов течения и возникающие в ее процессе физические явления в последние десятилетия изучались как у нас в стране, так и за рубежом. Однако ряд важных вопросов, связанных, в частности, с околокритическим состоянием потока, условиями смены режимов течения, пульсацией гидродинамического давления и т.д., разработан в настоящее время еще недостаточно полно.
Изучение приведенных выше вопросов, имеющее конечной целью
I) Под переменным режимом течения понимается режим, меняющийся в процессе пропуска строительных расходов: от безнапорного к напорному и наоборот, от напорного к безнапорному.
составление практических рекомендаций по гидравлическому расчету и проектированию строительных туннелей в случае их работы со сменой режимов течения, составляет содержание представленных ниже исследований. Вследствие того, что строительный туннель представляет собой один из конструктивных вариантов нерегулируемого водосброса замкнутого поперечного сечения со сводом, результаты проведенных исследований в основном справедливы и для водосбросов других видов, в частности, для водопропускных труб, используемых в гидротехническом, мелиоративном и дорожном строительстве.
Настоящая работа состоит из шести глав.
Первая глава содержит обзор нормативной и научно-технической литературы по вопросам смены режимов течения в строительных туннелях и трубах.
Во второй главе дается постановка задачи, рассматриваются конструкция экспериментальной установки и методика экспериментальных исследований.
Третья глава посвящена исследованию остановившихся волн на поверхности околокритического потока в строительных туннелях и трубах.
В четвертой главе приводятся результаты исследований условий смены режимов течения в строительных туннелях и трубах.
В пятой главе приводятся результаты исследований пульсации гидродинамического давления при смене режимов течения в строительных туннелях и трубах.
В шестой главе даны рекомендации по проектированию строительных туннелей и труб, а также примеры расчетов.
В заключение приводятся полученные по данным исследований основные результаты работы.
Предлагаемые нами
способ определения положения экстремальных точек остановившихся волн, возникающих на поверхности околокритического потока за входным оголовком в туннеле;
рекомендации по определению границ существования смены режимов течения;
приближенные значения пульсационных давлений и нагрузок;
конструктивные мероприятия
позволяют более обоснованно и экономично, чем ранее, проектировать туннели и трубы, работающие со сменой режимов течения.
Настоящая работа выполнялась на экспериментальной установке лаборатории гидравлики ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева по особо важной тематике 055807-ЗН46-45В, раздел I "Исследование условий работы строительных туннелей 1-го яруса" при научной консультации старшего научного сотрудника этой лаборатории, кандидата технических наук А.М.Швайнштейна.
В научном руководстве работой участвовал также доцент кафедры "Гидротехнические сооружения" ЛПИ им.М.И.Калинина, кандидат технических наук Ё.М.Драницив.
Похожие диссертации на Работа строительных туннелей с переменным режимом течения
