研究与评论:工程与技术雷竞技苹果下载杂志
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ISSN: 2319 - 9873
+44 7456 0355801国家高级工程学院Yaoundé，电气和电信ACL实验室，邮箱:8390，喀麦隆
2大学Yaoundé I，理学院，物理系，PO BOX: 812，喀麦隆
3.国家高级工程学院Yaoundé，机械与工业系，3E实验室，邮箱:8390，喀麦隆
4Mekin水电开发公司(HYDRO-MEKIN)邮箱:13155 Yaoundé-Cameroon
收到:4月4日接受:2013年4月26日
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本文介绍了梅金水电站土坝设计的成果。本挡水土坝设计包括主坝挡水部分和副坝挡水部分。首先确定了挡水结构的等级、防洪标准、特征水位和取水长度等基本设计数据。工作继续呈现确切的位置，以及构成土坝的不同结构。同时给出了构成坝体的坝坡和坝顶的尺寸。此外，还对坝体的防渗土和填充料进行了研究
主坝、副坝、设计。
Mekin水电站位于喀麦隆南部地区，位于Dja河、lobo河和Sabe河汇合处，建成后发电量为15兆瓦。主坝和辅坝构成了一个约11010公里的水库2体积约为2×108米3.．
主坝和辅助坝都是土坝，它们的尺寸对非洲工程师和专家来说是一个重大挑战，特别是由于缺乏文件和经验。这项工作旨在提出一种基于国际标准和案例研究的简化方法。介绍了大坝施工现场正在实施的具体成果。土坝主要由坝坡、坝顶和坝体组成[1，6］．在这项工作中，提出了研究所必需的基本设计数据。在此基础上，讨论了挡水结构的等级、防洪标准、特征水位、风速和取水长度。对坝体结构进行了讨论，并对坝体的位置、结构布置进行了说明。此外，对坝体的防渗土和填充物进行了详细的处理。最后详细讨论了坝体结构的划分、坝体坡度和坝顶高程等问题。
(1)二级主坝
(2)二级辅坝
表1 - 1:水库特征水位
(1)年平均最大风速10.60m/s
(2)取长585.00m(主坝)
550.00米(aux.dam)
主坝与引路相连。主坝位于迪亚河二级洼地电站右侧。与电站、地泄闸门、浮屑闸门、溢洪坝在同一轴线上。
主坝挡水坝全长488.00m。看到表格1-2用于控制点的参数。
表1 - 2:主坝控制点参数
辅助坝的挡水坝位于迪亚河左岸的山坳处。坝体轴线与主坝轴线向上游的夹角为137.76。
副坝挡水坝全长295.00m。看到表格1-3.用于控制点的参数。
表1 - 3:大坝辅助控制点参数
主、副坝防渗土采用的是坝址下游右岸埃康小学附近的砂砾土堆场。
看到表1-4而且1-5用于颗粒直径和质量指标的评价。
表1 - 4:土壤颗粒直径单位:%
表1 - 5:土壤质量指标评价
根据压实土的室内试验，给出了主、辅坝防渗土体的设计值表格1-6［8，10］．
表1 - 6:压实土的物理力学指标
开挖的主坝基础、泄洪闸门、电站基坑、雨水渠等弃置残余物，作为主坝坝体填筑材料。开挖的辅助坝基和主辅坝连接道路的废弃残余物作为辅助坝体的填筑材料。如果水量不够，则从主辅坝下游100.00m的二级洼地取水。渣土为砂壤土、粉质砂、含砾石砂、中粗砂、砾石、绿泥石片岩的混合填料。
看到表格1-7各部位残基的组成及物理力学指标。
表1 - 7:各工位开挖残渣的组成及物理力学指标
看到表格1-8主要和辅助大坝所用土壤材料的设计值。
表1 - 8:坝体混合料设计指标
根据就地取材、平衡填切的原则，列出了主、副坝体各种材料的分区表格1-9
表1 - 9:坝体分区(从上到下)
根据主、副坝的类型、高度、构筑物等级、坝体材料、基础等特点以及施工、应用条件，主、副坝下游采用同一单一边坡。上游坝面坡度比为1:2.75，下游坝后坡度比为1:2.00。
坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高程之和，按下列应用条件计算，其最大值取[9，10]:
(1)坝顶超高程设计粮位加正常应用条件
(2)正常蓄水水位加正常使用条件下的坝顶超高
(3)坝顶超高程计算公式为:
(Eq 1)
式中:y-坝顶超高程，m
R-坝坡最大波浪高度，m
e-水面最大高度为风，m
A-安全高度增加
(Eq 2)
地点:R米-波浪平均高度m:
Kp-不同累积频率下的浪高与平均浪高之比
根据工程顺序，设计波高度值为高度值R1%其累积频率为1%。
主坝与副坝上游坝坡为1:2.75，边坡坡度m=1.50-5.00，平均浪高为:
(Eq 3)
式中:m-单斜率的梯度因子
KΔ边坡粗频渗透系数，采用0.80;
Kw经验系数:
h米波元平均波高，m;
l米波元，平均波长，m
平均波高和平均波周由普京试验站公式计算:
(Eq 4)
(Eq 5)
(Eq 6)
地点:T米-平均波周期，s;
w计算风速，m/s;
d -取长度，m;
H米-平均水深，m;
g-重力加速度，9.81m/s
H-坝面前水深，m。
风作用下水面高度计算公式如下:
(Eq 7)
式中:e-计算点处水面迎风高度，m;
K-一般摩擦系数，K=3.60×106;
β-计算出风向与坝体轴线法线、度的夹角。
主坝和辅助坝的顶部没有设置女儿墙。计算的坝顶高程为坝顶设计高程。
看到表格1-9坝顶高程计算结果。
表1 - 9:坝顶标高计算结果单位:m
结合交通和管理要求，考虑到迪亚河两岸林区村民出行方便，对坝顶宽度无特殊要求。因此，区内交通设计为单车道道路，主、副坝宽度均为4.00m，电站、泄洪闸门、溢洪坝、砌体重力坝、主、副坝均通过4.00m宽的道路连接到主坝、副坝。
路面结构:0.20m混凝土路面，0.20m碎石路基。
主、辅坝均采用土防渗体分区坝。
防渗体采用从峨谷小学借来的砾石土。
斜壁防渗体由上至下逐渐加厚。顶部宽度为2.00m，上游坡度为1:2.75，下游坡度比为1:2.00。主坝斜墙最大承载水头为8.05m时，底部厚度为3.00m;副坝最大承载水头为斜墙时为5.30m，底厚为2.40m。斜壁厚度和承压水头比均应满足规范要求，不小于1/5。防渗体顶部标高614.80m。直接与坝顶路面相连。
防渗体上游设有0.20m碎石过渡层和0.30m细砂反滤层。
根据表格1-40.075mm以下颗粒在防渗砾石土中的含量为38.40%。过滤土壤的要求[10]:
(Eq 8)
式中:a -直径小于0.075mm的颗粒含量，%;
D15-反向过滤颗粒小于该直径的土壤重量占土壤总重量的15%，毫米;
d85-小于该直径的受保护土壤的重量占土壤总重量的85%，毫米。
(Eq 9)
地点:d15颗粒小于该直径的受保护土壤的重量占土壤总重量的15%，毫米。
根据表格1-4， A=38.40, d15= 0.0265毫米,d85=砂砾土斜墙上下游反滤层细砂粒直径必须满足以下要求:
0.135 mm≤D15≤1.90毫米
砂砾土斜墙的上下游均须设置0.30m细砂反滤层。
主、副坝上下游均采用干式砌体边坡排水。
根据大坝渗流计算，主、副坝下游坝面摆渡点较低，排水体比坝洪地面高1.00m，故采用岩块砌体，平均厚度0.45m，排水体足部设置2.00m宽垫板。
主、副坝的上游边坡采用岩块保护，下游边坡采用木构草皮保护。
上游斜坡防护[10］．
护坡岩体及厚度计算公式如下:
(Eq 10)
(Eq 11)
(Eq 12)
(Eq 13)
式中:岩块D -反转球直径，m;
Q-岩体质量，t;
D50-岩块平均直径，m;
问50-岩体平均质量，t;
T -护坡厚度，m;
Kt-随斜率变化的系数;
Pk-岩块密度，t/m3.;
Pw-水密度，t/m3.;
hp-累计频率为5%的波高
指表格1-10为参数计算结果上游护坡厚度。
表1:护坡厚度计算结果
经计算，主、副坝上游护坡的颗粒直径和厚度均较小，故根据结构采用0.30m厚度进行设计。
护坡是从坝脚到坝顶。坝脚处设有干砌体衬底，坝顶与路沿相连。
下游木构草皮护坡由坝顶至坡面排水体。框架尺寸为3.00m×3.00，木材高度为0.30m，厚度为0.02m，框架内土方为0.30m，在框架内进行灌浆。
本工作的目的是设计梅金水电站的主坝和副坝。
Mekin土坝设计中采用的简化方法是基于国际标准的。并在大坝施工现场实施，取得了具体成效。
通过对基本设计资料和结构布置的详细研究，确定了防渗土和坝体结构的筑坝材料和填筑要求。
通过评价和计算，认为主坝为砾石土砂砾质坝。坝顶高程615.20m，坝顶宽4.00m，最大坝高9.45m，上游坝面坡比1:2.75，下游坝背坡比1:2.00。副坝型式与主坝完全相同。采用砾石土砂石坝，坝顶高程615.20m。，the dam crest width is 4.00m, the maximum dam height is 6.70m, the slope ratio of the upstream dam face is 1:2.75, the slope of the downstream back is 1:2.00. And for each dam, grating gabions are used on the upstream of the dam body for slope protection and wood frame sod is used on the downstream for slope protection. Dry masonry is used at the dam foot for drainage on the slope. Cutoff trench is provided in the dam foundation for seepage proofing, gravel earth is backfilled deep into the base rock.
