某大坝沥青混凝土心墙变形监测分析与探讨.pdf

水利水电技术第4 3卷2 0 1 2年第7期 某大 坝 沥青混凝 土心墙 变形监测分 析与探 讨 万 连宾 ( 新疆额尔齐斯河流域工程开发建设管理局 ，新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 摘要：以工程 实际监测资料分析为基础 ，经分析确定正位错大小与大坝心墙压应力无必然关系；因 而提 出：应提高过渡料填筑压 实标准以减 少心墙 竖向变形，岸坡 处理应尤为如此；并建议应采用更先 进 的光纤维传感技术加密对心墙的变形及 变形量进行三维空间定位监测。 关键词 ：碾压式沥青混凝土心墙坝 ；变形监测 ；光纤维传感技术；三维空间定位 中图分类号 ：T V 6 9 8 1 1 ( 2 4 5 ) 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 2 ) 0 7 一 O 1 1 3 0 3 An a l y s i s a n d d i s c us s i o n o n d e f or mat i o n m o n i t o r i ng o f a s ph a l t c o nc r e t e c or e o f a da m W AN Li a n b i n ( X i n j i a n g I r t y s h R i v e r B a s i n D e v e l o p me n t A d m i n i s t r a t i v e B u r e a u ，U r t i m c h i 8 3 0 0 0 0 ， X i n j i a n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： B a s e d o n t h e m e a s u r e d m o n i t o ri n g d a t a f r o m a n a c t u a l p r o j e c t ，i t i s d e t e r mi n e d fr o m t h e a n a l y s i s c o n c e me d t h a t n o a n i n e v i t a bl e r e l a t i o n s h i p i s t he r e be t we e n t he s i z e o f t h e p o s i t i v e d i s l o c a t i o n a n d t h e c o mp r e s s i v e s t r e s s o f t he c o r e o f the da m ； a n d t h e n ，i t i s p u t f o r w a r d t h a t t h e c o mp a c t i o n s t a n d a r d f o r t h e t r a n s i t i o n - ma t e r i a l fi l l i n g mu s t b e r a i s e d，S O a s t o r e d u c e t h e v e r t i c a l d e f o rm a t i o n o f t h e c o r e ，e s p e c i a l l y for t h e t r e a t me n t o f t h e b a n k s l o p e Mo r e o v e r ，i t i s s u g g e s t e d t h a t t h e mo r e a d v a n c e o p t i c a l fib e r s e ns i n g t e c h no l o g y s ha l l be a do p t e d t o d e ns i f y t he 3- D s pa t i a l l o c a t i on mo ni t o rin g o n b o t h t he de f o r ma t i o n a nd i t s a - mo un t o f t h e c o r e Ke y wo r d s ： e a r t h r o c k fi l l d a m w i t h a s p h a l t i c c o n c r e t e c o r e ；d e f o r ma t i o n mo n i t o ri n g；o p t i c a l fi b e r s e n s i n g t e c h n o l o gy ；3 - D s p a t i a l l o c a t i o n mo ni t o r i n g 1 工程概 况 某水利枢纽工程挡水建筑物为碾压式沥青混凝土 心墙坝 ，总库容 ：1 7 6亿 r l l ，为大( 2 ) 型 等工程 ， 地震基本烈度为 6 。 ，最大坝高为 6 4 0 m，坝顶长为 3 5 6 0 n l ，坝顶宽度为 8 0 IT I 。上游坝坡为 1： 2 2 5、 1 ： 2 5 ，下游坝坡为 1： 2 0 。坝体填筑材料 主要为砂 砾石 ，心墙与上下游砂砾坝壳之间设 3 0 I T I 厚的过渡 层。心墙底部设 0 5 i n厚混凝土基座作 为心墙基础 ， 基座置于基岩上。河床坝壳料建基于清基后的砂砾层 上 ，两岸坝壳料建基于清基后的岩层上。大坝纵横剖 面如图 1 和图 2所示。 2 关于位错的认识 、重视岸坡处理与心墙变 形的关系 大坝心墙垂 直应变及位错 监测设计 为：坝 0+ W a t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o w e r En g i n e e r i n g V o l 4 3 No 7 0 7 5断面 、坝 0+1 5 0断面、坝 0+1 7 0断面、坝 0+ 2 4 3断面为主监测断面。在主监测断面过渡料 与心墙 之间埋设位错仪 ，以监测心墙与过渡料之间的相对变 形 ，沥青混凝土心墙下游面从坝底沿高度 方 向每隔 2 0 I n布置垂直向位错计 。 蓄水前最终监测心墙垂直应变及位错监测资料问 见表 1 及表 2 。 极值点在桩号坝 0+ 0 7 5断面 ，6 2 0 m高程附近， 其位错达 5 3 8 6 m m，心墙的应变为 3 8 2 9 X1 0 一，而 位于坝 0+1 7 0及坝 0+1 5 0等最高坝段 ，其位错分别 为 1 1 7 mm和 1 2 1 mm，压应变分别为 2 2 9 X 1 0 和 1 4 4 X 1 0 。 发生较大位错 的部位是靠近岸坡 ( 坝肩 ) 坝 0+ 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 4 1 7 作者简介 ：万连宾( 1 9 7 4 一 ) ，男 ，江苏人 ，高级工程师 ，处长 。 1 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 万连宾某大坝沥青混凝土心墙变形监测分析与探讨 图1 大坝坝体纵剖面示意( 单位：m) 图2 大坝横剖面示意( 桩号：坝 0- t- 1 7 4) ( 高程单位：m，长度单位：m m) 表 1 心墙下游面垂 直应 变监测成 果统计 断面 坝 0+1 5 0断面 坝 0+ 1 5 0断面 坝 0-i- 1 7 0断面 高程 m 5 9 6 4 8 4 5 9 9 8 7 4 5 9 9 9 4 _ 4 测点 编号 Y B Z一1 S R一6 S Rl 1 测值 1 0 一 2 2 9 9 一l 4 4 4 2 0 0 3 断面 坝0+ 0 7 5断面 坝 0+ 1 5 0断面 坝0+1 7 0断面 坝 0+ 2 4 3 断面 高程 m 6 1 9 2 8 3 6 1 9 2 8 4 6 1 9 2 2 4 6 1 9 5 8 3 测点编号 S R一2 S R一8 S R一1 4 S R一1 8 测值1 0一 3 8 2 9 9 9 2 1 6 5 8 O 5 2 断面 坝 0 + 0 7 5断面 坝 0+1 5 0断面 坝 0+ 1 7 0断面 坝0+ 2 4 3断面 高程 m 6 4 0 4 7 3 6 4 0 4 7 2 6 4 0 4 7 6 6 4 0 4 7 4 测点编号 S R一4 S R一1 0 S R一1 6 S R一 2 O 测值1 0一 2 8 1 1 9 5 6 3 3 1 6 一4 7 8 0 7 5断面 ，而不 是最 大断面处 主河床段 。如 图 3所 示 ，坝 0+ 0 7 5断面 ，高程 6 2 0 m处过渡料 P点沿坝 轴线 、竖直及垂直坝轴线向下游的空间位移 ，一定程 度上间接反应心墙 的的位移变形。主要原因之一岸坡 混凝土址板属刚性基本无变形 ，心墙沥青混凝土相对 较软变形较大 ，致使变形协调能力差 ，产生拱效应 ， 1 1 4 表 2位错计 监测成 果统计 桩号 坝 0+1 4 6 坝 0+1 4 7 坝 0+1 6 6 坝 0 4 - 1 7 1 高程 m 6 0 4 0 5 5 9 9 8 7 6 5 9 9 9 4 8 6 0 4 1 3 4 测点编号 S R Z一 2 S R一5 S R一1 2 S R Z一3 测值 m m 一l 1 1 7 1 2 O 5 1 9 4 6 桩号 坝 0+7 8 坝 0+1 4 6 坝0+1 6 6 坝 0+ 2 4 l 高程 m 6 1 9 2 7 5 6 1 9 2 5 6 1 9 2 1 6 l 9 6 9 测点编号 S Rl S R一7 S R一1 3 S R一1 7 测值 mm 一 5 3 8 6 3 4 0 8 3 7 3 9 2 7 7 6 桩号 坝 0+ 7 3 坝 0+1 4 7 坝 0+1 6 7 坝 0 4 - 2 4 0 高程 m 6 4 0 0 0 6 4 0 0 H 0 6 4 0 o o 6 4 0 0 O 测 点编号 S R一3 S R一 9 S R一1 5 S R一1 9 测值 i t ll n 3 3 6 2 3 1 2 4 0 6 一l 7 O 2 河海大学张继宝等研究认为心墙坝的拱效应产生作用 部位是坝肩 ，应予以重点关注。另一原因是侧 向约束 不足 ，若提高过渡料的填筑标准限制沿垂直心墙轴线 方向“ 膨胀 ” 及横向位移 ，为心墙提供均匀有力 的支 撑 ，确保体积不会发生变化 ，孔隙率小于 3 ，防渗 结构不受破坏。大坝填筑中实测过渡料压实指标相对 密度 D r 0 8 5，大于设计 D r 0 8的指标 ，在 主河 水利水电技术第4 3卷2 0 1 2 年第7期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 床断面等最高坝段很好地控制了心墙的竖向变形和位 移。 下游 左右岸 上下游 P点位移 4 9 。 5 5 。 4 3 2 。 口 2 8 。 图3 P点过渡料空间位移( 单位：i n m) 心墙 与过渡料 问存在 相 对移动 ， 如 果心墙 的沉 降速率大于过渡料 的沉 降速率 ，可视 为正位错 ，反 之视为 负位错 。通 过对 心 墙沉 降 资料 分析 可 以看 出，坝 0+0 7 5断面产生位错 最 大部位 ，其压 应变 也最大 ，一般认 为正位错 大致使 心墙压 应力较 少 ， 即拱效应作用明显 ，监测数据表 明该部位正位错最 大 ，但压应变也最大 ，并不 意味拱 效应减弱心墙受 压的状态 ，由此不必担心提高压实标准产生拱效应 的负面影响 。 由上述分析，对于沥青混凝土心墙坝过渡料的的 填筑压实标准应提高，尤其是两岸坝坡提高碾压标准 形成限制心墙位移变形的强约束 。 分析 尸点的空间位移可以看出，P点 向上下游相 对位移就较大 ，竖直及平行坝轴线都较小 ，平行于坝 轴线方 向的平面位移矢量角 为 5 5 。 远小 于岸坡倾 角 2 8 。 ，不会造成心墙沥青混凝土与岸坡址坂混凝土 张开 ，但心墙沥青混凝土与岸坡址坂混凝土错动量较 ( 上接 第 1 0 8页) 4 结论 招投标是把双刃剑 ，只有正确把握和利用 ，才能 收到预期的效果。本文只是概述了业主在招投标过程 中如何利用数学方法解决问题 ，从而优选出合适的中 标人的过程 。相信 随着学科 的发展 ，法律法规 的健 全 ，招投标制度的不断改进，今后关于业主决标 的方 法会 日趋成熟 ，并会在国家建设和企业运作过程 中发 水利水电 技术第4 3卷2 0 1 2年第7期 万连宾某大坝沥青混凝土心墙变形监测分析与探讨 大 ，在提高过渡料碾压标准限制心墙变形的基础上 ， 重视处理好沥青混凝土与址板混凝土问的沥青马蹄脂 施工工艺和止水设计结构提高结合面防渗性能也是必 要的。 3 对沥青混凝土心墙变形的空间三维监测的 建议 鉴于心墙的变形位移方 向及 变形 量的变化 的重 要性 ，现有 监 测 不能 反应 心墙 的 空 间三维 变位 情 况 ，如本工程左 岸坡 坝 0+0 7 5断 面高程 6 2 0 m处 位错 及 变形 均 属最 大 ，监 测 只能 反应 两 点间 的变 化 ，但该部位整体变形位移方 向只能通过下游位移 计判断 ，具体见 图 3 ，精度相 对较差 ，只 能定性分 析 ，而压 缩变 形后 心 墙 的厚度 变 化则 无法 准确 判 断，监测数据精度及数据采集 的即时性都存在不 足。针对这一问题要求监测系统和观测仪器力求先 进精密 ，采用先进 的光纤维传感器技术 自动化数据 采集系统 ，对 心墙进 行空 间三维定位 和厚度监 测。 如德国建 造 的 S c h n u a l w a s e r坝就采用 这一技术 ，定 量分析心墙变形 效果明显 ，值得我们学 习应 用。通 过准确的监测资料还 可以进行 反演验证 与完 善 ，构 建大坝长期运行 性态预测分 析系统 ，为坝体结构设 计 、安全运行提供依据。 4 结语 基于对某沥青混凝 土坝 的监测资料分析认 为产 生较大正位错并不 意味拱效应减弱心墙处于受压状 态 ；为有效减少心墙变形 ，过渡料填筑压实标准应 适当提高 ，以增 强对 心 墙 的 夹持 力 ，减 少 侧 向变 形 ，尤其是岸坡压实标准必须提高 ；采用先进 的光 纤维传感技术加密对心墙 的变形及变形量进行空 间 三维定位监测 。 ( 责任编辑于尧尧) _ 丫 丫一 丫 丫 一 丫丫一 丫 丫 丫 一 丫丫 r 丫一 丫、 r 挥越来越重要的作用 。 参考文献 ： 1 邓聚龙 灰理论基础 M 武汉：华中科大出版社，2 0 0 2 ： 4 2 5 4 3 7 2 罗党 灰色决 策问题分析方 法 M 郑州 ：黄 河水利 出版社 ， 2 0 0 5：2 0 3 6 3 邓聚龙 灰预测与灰决策( 修订 版) M 武汉 ：华 中科大 出版 社 ，2 0 0 2：1 8 2 2 0 3 ( 责任编辑陈小敏 ) 1 1 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m