喀麦隆洛美潘加尔大坝堤岸及其基础工后沉降确定

摘要

本文的目的是展示为确定筑坝后，当空坝被水填满时，路堤及其基础的沉降所做的计算。沉降的计算将帮助我们估计臂架(额外高度)相对于坝顶实际高度增加的价值，目的是随着时间的推移，臂架将补偿施工后的沉降，从而保持干舷

关键字

沉降，路堤，回填，地基，吊杆。

简介

洛美潘加尔位于喀麦隆东部地区洛美河和潘加尔河的交汇处，距首都Yaoundé以东约420公里。喀麦隆洛美潘加尔水电站项目的发展目标是提高水力发电能力，减少萨纳加河水流的季节性变化，并增加电力供应。［8］

在可压缩土层上建造的任何结构最终都会固结并沉降到基础的水平。同样，由回填土制成的路堤通常会由于回填土的荷载而固结，并具有基础的施工后沉降。首先被空气和水所占据的空隙被挤出，随后颗粒发生一定变形，导致沉降[4]、[6]、[7］．这里的假设是，施工阶段结束时的一维(垂直)沉降被认为等于零[5］．

岌岌可危的物理现象

考虑在冲积地基上由压实回填土组成的不渗透或可渗透的路堤。位于坝顶以下的回填土或地基的颗粒在大坝的历史过程中将支持以下不同的条件:

-在施工结束时，由于考虑到回填土的重量，材料将支持垂直载荷。由于不透水性较差的材料不能迅速和充分地排出它们所含的水，这种负荷被间隙压力的出现部分抵消。因此，当有效竖向应力几乎等于下垫土的重量时，有效应力的增加不随充填体高度线性变化。

-随着时间的推移，如果大坝保持干燥很长一段时间，施工结束时的间隙压力趋于消散，而垂直荷载实际上不再变化:这就是固结现象[2］．因此，垂直应力有随时间增加的趋势。这种有效应力的增加有增加材料垂直变形的趋势，最终导致大坝长期沉降。

-如果大坝迅速被水填满，回填体内部将建立一个流动网络，地基和施工结束时的压力将只会部分消散，从而导致比前面讨论的情况更小的沉降。这两种情况之间的区别被这样一个事实所弥补:当大坝被水填满时，上游的物质会饱和，并有残酷破碎的倾向:这是饱和破碎的现象[1］．

就我们的情况而言，我们关心的是第三种情况。在短期(施工后)和长期之间的沉降增量对应于给予充填体的回弹高度。长期沉降是通过将自己置于第二种情况来计算的:大坝从未充满水，对应于完全固结，记住，用这种方法，沉降将被高估。

沉降计算

为计算坝体及其路堤和坝基的沉降，我们提出了以下假设:

-大坝和它的基础都可以被标记为无限层的材料:因此，回填体和基础的变形状态和一个单元的应力对应于测量条件。

-由此可见，竖向荷载(在总应力下)在任何时刻都等于上述充填体的重量γh (γ为体积重量，h为高度)。在短期内，刚施工完，重量只部分传递到材料的骨架，其他部分被困在颗粒中的水所支撑。在充填体下方h处材料内部形成的间隙压力等于Ru x γh, Ru为材料的间隙压力系数。因此，作用力的增量等于(1-Ru) x γh。从长期来看，间隙压力完全消散，有效应力增量为γh。

-坝体或坝基材料εz的垂直变形直接取决于有效应力。

当有效应力从σ开始增大时_ν0到σ_ν变形变化由以下关系式给出:

eq1

eq2

eq3

与e₀为初始空隙比和参数σ_c而且C_c分别为固结应力和固结系数。假定由小于固结应力的荷载引起的沉降为零。

基础沉降

位于自然地面下高度H的基础单元承受初始应力:

eq4

与γ_基金会=地基材料的饱和密度

施工结束时，充填体高度h就位后，有效应力为:

eq5

与γ_回填回填土的放置密度和RU_基金会地基材料的间隙压力系数。那就是:

eq6

得出以下关系:

扩音器

eq8

eq9

这些定居点不是努力获得额外高度的一部分，因为我们在这篇文章中谈论的高度是从建设结束时的定居点。实际上，在施工过程中发生的沉降是通过添加额外的材料来补偿的。

长期计算，地基中某单元的有效应力为:

eq10

由于我们假设间隙压力的消散是完全的(完全固结)，在施工结束后产生的沉降和长期计算如下:

如果σ₀<σ₂<σ_C基础，then—如果σ₀<σ_C基础，和σ₂<σ_c的基础eq11

eq12

eq13

ε的值_Z这里的计算给出了在计算路堤臂架时应考虑的基础沉降。

大坝(路堤)沉降

在充填体就位时(对应于材料的初始状态)，充填体单元的初始应力为零。

施工结束时，在考虑单元上方放置高度为h的回填体时，有效应力为:

eq14

Ru为充填材料的间隙压力系数。

施工初始状态(开始时)至施工结束时产生的沉降计算如下:

如果σ₁<σ_C基础，(充填体固结应力)则:

—σ₁>σ_c的基础然后:eq15

eq16

在地基的情况下，沉降ε_z这里计算的是施工结束时的沉降，在计算要添加到路堤的臂架时不考虑。

从长期来看，充填体单元在距离顶部h处感受到的有效应力为:

eq17

我们假设路堤的间隙力耗散是完全的。

施工结束后产生的沉降量为:

如果σ₁<σ₂<σ_c回填，则:—σ₁<σ_c回填和σ₂<σ_c回填，，则:eq18

eq19

—σ_c回填, <σ₁<σ₂

ε的值_z这里计算的高度是与地基的高度相加，得到特定高度h的回填体所要增加的额外高度。

材料特性

通过改变充填体及其下垫基础的不同高度，分析了洛美潘加坝的不同沉降。地基的特征是通过在河两岸进行的识别和鉴定试验得到的。回填材料的性质是在一次识别任务和在实验室进行proctor测试后获得的，这些测试是通过从拟获得回填材料的地区采集的材料样品获得的[3.］．所得属性如下表所示:

结果

路堤长期沉降结果及地基和充填体沉降计算如下:

结论

我们必须首先回顾一下，覆盖两岸的回填工程包括:

-由混合材料(部分填土和部分岩石)组成的路堤，其粘土核心遍布岩石床，估计高度为喀麦隆地理高度(CGL) 632。

红土填筑在天然土壤上的路堤。它的高度随河床和地基的厚度而变化。

从长期来看，沉降与回填体高度有关，如图所示表2而且图1．计算结果考虑了可压缩地基的深度是可变的。在每一阶段的计算中，充填体高度与基础深度之和为45.55m(等于坝顶高度到基岩面之间的距离)。

以回填红土路堤为例，沉降分解为两部分，即:

-粘土地基的实际沉降

-回填体本身的沉降

如果是混合材料筑成的路堤，则需加高1.1m。以红土填筑路堤为例，地基最高沉降为83cm，填筑体最高沉降为81cm。总体而言，基础与充填体的联合沉降最大为1.29m，占总高度的2.8%。地基厚度和充填体高度的变化方向不同，因为地基最大沉降不是在充填体高度最大时达到的，而是在充填体高度中等时(约20m)达到的。

参考文献

1. 非粘性土和类似材料的孔隙率。中国地质大学学报(自然科学版)，2000,19(3):344 - 344。
2. Augustesen A, Liingaard M, Lade PV。土的时间特性评价。岩土工程学报。2004;4:137-156。
3. COYNE和BELIER。2009年，Avant-ProjetDétaillé隆潘加博士。n°10108-NDC-0600-B练习曲Stabilité du Barrage BCR。
4. 堆石坝施工后变形。A S C E J GeotEngng。我1987;13(1):46-59。
5. Day Robert W.地基工程手册，2006,pp7.34-7.40, McGraw-Hill，纽约，纽约州。
6. 杜普兰尼。1989，垃圾填埋场变形监测与稳定性分析。废弃物填埋土力学-理论与实践。宾夕法尼亚州匹兹堡美国。
7. 2001年，《附加费?》多少钱?多久?”第49届岩土工程年会论文集，第1-14页。
8. www.worldbank.org/projects/P114077/cm-lom-pangar-hydropower-proj-fy12 ? lang = en