沙坝水电站碾压混凝土拱坝实测位移性态分析.pdf

水利水电技术第4 6卷2 0 1 5年第 1 2期 沙坝水 电站碾压混凝土拱坝实测位移 性 态 分 析 庞先明，付科 ，杨运伟 ( 贵州省大坝安全监测 中心，贵州 贵 阳5 5 0 0 0 2 ) 摘要：本文介绍了贵州省沙坝水电站碾压混凝土双曲拱坝的 变形监测布置情况，对工程下闸蓄水运 行 以来水平位移监测资料进行整理及 多元线性回归分析 ，初步理清拱坝的整体 变形规律和运行性 态， 为今后 沙坝水电站大坝的安全运行管理提供参考。 关键词 ：碾压混凝土拱坝 ；位移监测 ；变形性态分析 ；外掺氧化镁混凝土 d o i ：1 0 ． 1 3 9 2 8 ／ j ． c n k i ． w r a h e ． 2 0 1 5 ． 1 2 ． 0 2 2 中图分 类号 ：T V 6 9 8 ． 1 1 ( 2 7 3 ) 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 — 0 8 6 0 ( 2 0 1 5 ) 1 2 — 0 0 9 0 — 0 6 An a l ys i s o n o bs e r v e d di s pl a c e m e nt b e ha v i o r o f RCC a r c h d am f o r S ha ba Hyd r o po we r St a t i o n P ANG Xi a nmi n g， FU Ke， YANG Yu n we i ( D a m S a f e t y Mo n i t o ri n g C e n t e r o f G u i z h o u P r o v i e n c e ，G u i y a n g 5 5 0 0 0 2 ， G u i z h o u ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e a r r a n g e me n t o f t h e d e f o r ma t i o n mo n i t o r i n g o f t h e RC C d o u b l e — c u r v a t u r e a r c h d a m f o r S h a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n i n Gu i z ho u Pr o v i n c e i s de s c r i be d h e r e i n，a nd t he n t he h o r i z on t a l d i s p l a c e me nt mo n i t o rin g d a t a s i nc e t h e i mp o u n dme n t o f i t a r e p r o — c e s s e d， wh i l e t h e mu l t i p l e l i n e a r r e g r e s s i o n a n a l y s i s i s ma d e o n t h e m a s we l l ；f r o m wh i c h t h e o v e r a l l d e f o r ma t i o n l a w a n d t h e u p — e r a t i o n b e h a v i o r o f t h e a r c h d a m a r e p r e l i mi n a ri l y o b t a i n e d，t h u s p r o v i d e s a r e f e r e n c e f o r t h e s a f e t y o p e r a t i o n ma n a g e me n t f o r t h e da m i n t he d a y s t o c o me ． Ke y wo r ds：RCC a r c h d a m ；d i s pl a c e me n t mo n i t o r i ng；de f o rm a t i o n b e h a v i o r a na l y s i s；Mg O— a d mi x e d c o n c r e t e 1 工程概述 沙坝水电站位于贵州省务川县 ，坝址处于乌江水 系一级支流洪渡河中上游。挡水建筑物为碾压混凝土 双 曲拱坝 ，最大坝高 8 4 ． 5 0 m，坝顶宽度 6 ． 0 0 IT I ，最 大坝底宽度 2 0 ． 0 0 I T I ，坝顶中心线弧长 1 4 3 ． 4 9 m，坝 体弧高 比为 1 ． 6 5 ，厚 高 比为 0 ． 2 3 ，拱顶 中心角 为 9 6 ． 7 2 。 。坝体建材采用三级配 9 0 d龄期 C 1 5碾压混 凝土 ，迎水面采用二级配 9 0 d龄期 C 2 0变态混凝土 ， 抗渗等级 W8 ，厚 0 ． 5 0 i n ；下游坝面采用二级配 9 0 d 龄期厚 0 ． 5 0 in的 C 1 5变态混凝土，内侧采用二级配 9 0 d龄期 C 2 0碾压混凝土 ，抗渗等级 W8 。实施时 为简化施工 ，减少分缝 ，在混凝土 内外掺 3 ％的氧化 镁 。 沙坝水 电站于 2 0 0 4年 7月 1 2日正式 开工建设 ， 9 0 2 0 0 6年 2月坝体混凝 土浇筑 到坝顶高程 6 2 0 ． 0 0 in， 2 0 0 6年 1 1月 1 7日开始试蓄水 ，1 2月 8日水库一期 下闸蓄水。2 0 0 6年 1 2月 1 7日库水位达到 5 8 6 ． 0 0 in 时，发现高程 5 8 6 ． 0 0 in 以下坝体 中部 、右坝端等部 位有集 中漏水现象，2 0 0 7年 7月 3 1日，水库水位达 到正常蓄水 位 6 1 5 ． 0 0 i n ，大坝仍存 在大 面积渗 漏 ， 且渗漏量随库水位 的升高呈明显增大。经检查 ，是大 坝混凝 土施 工质量欠 佳 、浇筑层 面结合 不 良所致 。 2 0 0 7年曾对坝体进 行过防渗处理 ，但效果 欠佳 。为 确保大坝安全运行 ，2 0 0 8年 1月 ～ 2 0 0 9年 3月重新 对坝体进行了防渗处理和固结灌浆补强 ，坝体防渗堵 漏效果 明显 。2 0 0 8年 6月至今 ，水库一直处于 6 0 0 ． 0 0 收稿日期 ：2 0 1 5 — 1 0 — 0 9 作者简介 ：庞先 明( 1 9 7 4 一 ) ，男 ，高级工程师。 W a t e rRe s o u r c e s a n dHy d r o p o we r En g i n e e ri n g Vo l 4 6No 1 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 沙坝水 电站大坝位移监测点布置及完成情况统计 庞先明， 等∥沙坝水电站碾压混凝土拱坝实测位移性态分析 数量 埋设时间 监测项 目 类别 测点编号 埋设位置 ／ 个 ／ 年 一月 基准点 T Nl ～T N2 2 坝址上游左右岸山体 2 0 o 7—1 0 水平位移标点 I P1 ～T P 8 8 坝顶 6 2 0 ． O 0 m高程拱圈 2 0 0 7一l O P L l 1 桩号坝 0+ 0 2 0 ． 0 0 0高程 6 2 0 ． 0 0 m 2 0 0 7一l O 表面变形及 正垂线 P l 桩号坝 0+ 0 6 8 ． 8 4 2高程 6 2 0 ． 0 0 m 2 0 0 7—1 0 挠度监测 P 1 桩号坝 0+1 1 4 ．0 0 0高程 6 2 0 ． 0 0 13 3 2 0 0 7—1 0 I P 1 l 桩号坝 0 4 - 0 2 0 ． 0 0 0高程 5 9 1 7 2 m 2 0 0 7— 0 2 倒垂线 I P 2 1 桩号坝 0+ 0 6 8 ． 8 4 2高程 5 7 3 ． 4 5 r f l 2 0 0 6—1 O I P 3 1 桩号坝 0+1 1 4 ． 0 0 0高程 5 8 6 ． 0 0 m 2 0 o 6—1 0 I T I 以上 高 水位 运 行状 态。运行 期 大 坝 观测 工 作 从 2 0 0 6年 1 1 月开始持续至今 ，收集了较完整的监测成 果资料 ，为电站安全运行提供了依据 。 2 拱坝位移监测方案 2 ． 1 水平位移监测 根据沙 坝 水 电站 工 程 规模 、结构 特 点 及 地 质 特征和工 程实 际 情况 ，沙 坝水 电站拱 坝位 移 监 测 主要包括 坝顶 表 面水 平 位移 和 坝体 挠 度监 测 。对 于坝体水平 位 移采 用 坝顶前 方 交会 和垂线 相 结 合 的方法 。水 平位 移监 测 测 点布 置及 完 成情 况 详 如 表 1所列 。 根据文献[ 3 ] 对坝体外部变形监测 的精度要求 ， 结合沙坝水 电站工程现场实 际地形 条件 ，即拱 坝下 游左 、右岸坡较 陡，灌木丛 生 ，河 谷狭窄 ，通视极 差 。坝址附近无水平位移监测控制 网布置条件 ，本 工程采用在坝体上游左 、右岸 山体 各设 置 1个工作 基点组成起始边 ，利用坝顶拱冠梁 处 的正 、倒垂线 组对工作基 点进 行校核 修正 。根据 工程 实际 条件 ， 拱坝表 面水平位移监测仅在坝顶 布置水平位移监测 点，采用前方边角交会法，按《 工程测量规范》 ( G B 5 0 0 2 6 --2 0 0 7 ) 中三等三角测量精度要求 ，对坝顶位 移标点 ( 其 中 T P 为二等测点 ) 进行观 测 ，测 点布 置 如图 1所示 。 ^ 昌 图 1 坝 顶 ( 6 2 0 ． O 0 m) 拱圈位移监测点布置 水利水电技术第4 6卷2 O l 5年第 1 2期 2 ． 2 坝体挠度监测 垂线监测系统是一种成 熟 、可靠和直观的变形监测 方法 ，其监测成果往往是评 价坝体变形性态最重要的依 据 J 。每组 垂 线 相 交 处 设 置观测室 ，观测室以上为正 垂线 ，以下为倒垂线 。 根据沙坝电站大坝地形 地质条件 ，布置正 、倒垂线 3组 ，正倒垂 线分 别在 1 、 2 、3 观测室结合 布置 ( 见 图 2 ) 。 3 拱坝位移监测成果分析 3 ． 1 拱坝表面变形监测成果 拱坝表面水平位移监测网于 2 0 0 7年 1 0月初完成 并开始观测 ，监测结果如图 3 、图 4和表 2所示。从 图 3及图 4过程线看 ，坝顶径 向位移基本在 一1 0 ． 0 0 ～ 2 0 ． 7 0 m m之间波动，最大径 向位移基本发生在低 温季节 ，具体表现为两拱端向拱冠呈增大趋势 ，且有 较好 的连续 性。2 0 1 2年 3月 2 4 日，库 水位 6 0 9 ． 9 0 m，气温 1 7℃，实测最 大径 向位移 量为 2 0 ． 7 0 m m ( T P ) 。从表 2看 ，水库蓄水运行 以来坝顶径 向位移 量常年变 幅基本 稳定在 1 5 ． o 0～2 3 ． 6 0 mm之 间，表 明坝顶表面变形基本稳定。如表 3所列可见 ，沙坝电 站拱坝径 向变形高度比与省 内同类工程基本一致 ，表 明坝顶径 向位移量级正常。 实测坝顶切向位移基本稳定在 一1 7 ． 5～ 5 ． 7 m m， 总体表现为向右岸位移 ，各测点向右岸位移最大值大 重 0 0 n ’寸 8 ! + 0 量 0 。。 饔 = 野 0 吉 0 + 0 0 野 野 ＼ P L ， 6 2 0 0 0／ |一 | 观 察 室 P L 3 ／ 室 ／ =■ =llr ii i厶 | = lIr 口 | { 2 观 察 室 ／ IP，／ P 2 诱 导 缝 I P． 、 、 一 ／ w 5 3 5 0 0 ＼ ／ v 51 0 0 0 口 5 1 4 0 0 ．口5 l 2 0 0 图2 正、倒垂监测布置( 高程单位：m) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 庞先明， 等∥沙坝水电站碾压混凝土拱坝实测位移性态分析 6 2 0 O O 61 0 O O 6 0 00 0 芒5 9 0 0 0 世 5 8 0 O O 5 7 00 O ^ 广 r ’ 、 ^k^ f 、 ^ ． 1 ． r 竹t 州 一 腓 一 ＼f 一 r — lhj j V ＼ 。 f ＼ 厂 ’ ／ 一 f f 、 l／ 『j【。 ／ ： } ． ^ q l v — 一 库 水 位 一 气 温 3 O p 2 0 1 0 0 2 0 0 7 ． I 2 - 0 4 2 0 0 9 ． 0 2 ． 0 6 2 01 0 - 0 4 — 1 3 2 0 1 1 ． 0 6 — 1 8 2 0 1 2 - 0 8 — 2 1 2 0 1 3 — 1 0 - 2 6 2 0 1 4 - 1 2 - 3 1 4 0 O O 3 0 O O 2 0 O O 1 OO 0 O ． 1 O O O ．2 0 O O 时间 ／ 年- 月一 日 图 3 库水位 、气温 一时间过程线 ——● r —T P 3 — T P5— — ● 一 TP 6 ^ ◆ — ～ — — ／ ／ — ． 阪 ／ ． ． ． 小／ ． 。 ’ ’ 一 厂’ V V 一 一 ＼ V 2 0 0 7 — 1 2 — 0 4 2 0 0 9 一 O 2 — 0 6 2 01 0 — 0 4 — 1 3 2 0 1 1 — 0 6 1 8 2 0 1 2 ． 0 8 — 2 1 2 01 3 — 1 0 — 2 6 2 0 I 4 ． 1 2 ． 3 1 时间／ 年一 月一 日 图 4坝顶径 向位移 一时间过程线 表 2坝顶最大径向位移量及特征参数统计 测点 特征值及参数 2 0 0 8 仨 2 0 0 9 焦 2 0 1 0 年 2 0 1 1 正 2 0 1 2在 2 0 1 3 正 2 0 1 4焦 最大变幅 最大径向位移值／ mm 4 ． 4 0 0 ． 1 O 3 ． 9 0 —1 ． 9 0 3 ． O 0 O ． 8 O 一O ． 5 0 1 5 ． 7 0 T P 1 库水位／ m 5 7 3 ． 0 0 6 0 5 ． 3 O 6 0 7 ． 2 0 6 l 3 ． 1 O 6 1 3 ． 1 O 6 l 1 ． O 9 6 0 9 ． 5 5 气温／ ℃ 2 2 2 5 2 4 1 3 9 1 8 1 2 最大径向位移值／ mm 5 ． 5 O 6 ． 0 0 1 2 ． 8 0 5 ． 2 O 1 O ． 6 O 7 ． 7 O 8 ． 7 O l 7 ． 2 O T P 2 库水位／ m 5 7 3 ． o o 6 o 5 ． 3 O 6 0 7 ． 2 O 6 l 2 ． 0 0 6 1 3 ． 1 O 6 1 1 ． O 9 6 1 4 ． 7 0 气温／ " C 2 2 2 5 2 4 8 9 l 8 2 4 最大径向位移值／ mm 7 ． 3 0 6 ． 7 0 1 3 ． 6 0 5 ． 8 0 1 2 ． 7 0 7 ． 5 0 6 ． 8 O 2 3 ． 6 O ri p 3 库水位／ m 6 0 2 ． 5 0 6 0 5 ． 3 O 6 0 7 ． 2 O 6 1 4 ． 7 0 6 0 9 ． 9 0 6 0 8 ． 5 O 6 l O ． 2 0 气温／ ℃ 2 1 2 5 2 4 2 9 1 7 I 8 1 4 最大径向位 移值／ mm 3 ． 5 O —1 ． 3 0 3 ． 1 O 1 ． o o 5 ． 5 0 2 ． 1 O 1 ． 8 0 1 8 ． 7 O T P 5 库水位／ m 6 0 2 ． 0 H 0 6 0 5 ． 3 0 6 0 7 ． 2 0 6 0 7 ． 5 5 6 1 3 ． 1 O 6 0 7 ． o o 6 0 6 ． 3 6 气温／ ℃ 1 8 2 5 2 4 1 2 9 1 4 1 O 最大径向位移值／ mm 1 3 ． 5 0 1 1 ． 5 O l 8 ． 2 O 1 9 ． 2 O 2 0 ． 7 O 1 8 ． 7 0 1 9 ． 1 0 2 2 ． 【 x ) T P 6 库水位／ m 6 1 5 ． 2 0 6 0 5 ． O 0 6 0 4 ． 0 0 6 0 2 ． 0 o 6 0 9 ． 9 0 6 0 7 ． 0 0 6 0 3 ． 8 5 气温／ 0 c 2 9 1 6 2 9 2 2 1 7 1 4 9 最大径向位移值／ mm 6 ． 2 0 2 ． 8 0 6 ． 4 0 8 ． 5 0 4 ． 3 O 6 ． 7 0 3 ． 8 O 1 5 ． 0 O T P 7 库水位／ m 5 7 3 ． 0 o 6 0 5 ． 3 0 6 0 7 ． 2 0 6 0 2 ． o o 6 o 7 ． 0 o 6 0 4 ． 3 4 6 0 3 ． 8 5 气温／ ℃ 2 2 2 5 2 4 2 2 1 2 2 8 9 最大径向位移值／ mm 1 O ． 2 0 8 ． 4 0 1 3 ． 4 0 l 7 ． 3 0 8 ． 4 0 1 3 ． 4 0 8 ． 7 0 1 8 ． 6 O T P 8 库水位／ m 6 0 8 ． 5 O 6 0 5 ． 3 0 6 04． O 0 6 0 2 ． o o 6 0 7 ． o o 6 0 4 ． 3 4 6 0 3 ． 8 5 气温／ " C 2 8 2 5 2 9 2 2 1 2 2 8 9 部分发 生在水 库初 蓄期 ( 2 0 0 8年 ) ，监测 成果 显示 2 0 0 9年后坝顶切向位移基本稳定 ，表明右岸 山体变 水利水电技术第 4 6卷2 0 1 5年第 1 2期 Eu I ＼ 迥叵 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 形已基本完成且处于稳定状态 。 表 3 贵州省同类拱坝径向位移量与坝高比 拱坝 最大坝高 最大径 向 变形与坝高 名称 地址 坝体材料 ／ m 位移／ ra m 比／ m m m。 。 沙坝 务川县 碾压混凝土 8 4 ． 5 2 0 ． 7 0 0 ． 2 4 鱼简河 息烽县 碾压混凝土 8 1 ． O 1 9 ． 8 O 0 ． 2 4 马槽 河 松桃县 常态混凝土 6 7 ． 5 l 5 ． o o 0 ． 2 2 3 ． 2 拱坝挠度观测成果 如表 4所列垂线实测成果表明，沙坝电站拱坝拱 冠梁处径 向位移最大 、左坝段次之 、右坝段最小 ，右 坝段径向位移普遍较小 ，分析认为与垂线获取初始值 时正处高水位 、低气 温等环境 因素有关 ；从 表 4可 知 ，运行期间倒垂线实测坝 体径 向位移最大 变幅在 5 ． 7 3～ 9 ． 9 7 mm，正垂线实测坝顶径 向位移最大变幅 庞先明， 等∥沙坝水电站碾压混凝土拱坝实测位移性态分析 约为 5 ． 7 9～1 4 ． 2 9 mm，考虑到右坝段垂线获取初始 值时间较晚 ，且正处高水位 、低气温等因素 ，三个断 面的径向位移最大年变幅实为基本相近 ，表明坝体变 形整体性 、一致性较好 。 垂线实测拱冠梁 5 7 3 ． 4 5 m、6 2 0 ． O 0 m高程最大 径 向位移 量分别 为 l 5 ． 6 7 m m、1 7 ． 7 6 mm，发生 在 2 0 1 2年 2月 1 3日( 库水位 6 1 3 ． 2 0 m，气温 8 o C) ；由 图 6插值计算至 6 1 5 ． O 0 m高程 的最大位移量为 1 8 ． 0 8 m m，略小于中国水利水 电科学研究 院对本工程的仿 真计算成果最大位移量 1 9 ． 6 2 mm( 正 常蓄水位 +温 降 ，拱冠梁 6 1 5 ． O 0 m高程附近 ) 。 从 图 3及图 5过程线看 ，坝体位移趋势表现为随 库水位上升或温度降低 向下游位移 ；库水位降低或温 度升高向上游位移 。图 6坝体挠度 曲线分布图显示 ， 2 0 0 7年库水位达到正常蓄水位后 ，坝体挠 度均倾 向 表4 拱坝最大径向位移及特征参数统计 测点 特征值及参 数 2 0 0 7链 2 0 0 8矩 2 0 0 9正 2 0 1 0正 2 0 1 1往 2 0 1 2正 2 0 1 3年 2 0 1 4年 最大变幅 I P l ( 5 9 1 ． 7 2 m 高 最 大径向位 移值／ mm 1 ． 9 4 0 O ． 5 3 2 ． 3 3 2 ． 3 8 2 ． 8 5 1 ． 9 8 4 ． 1 6 5 ． 7 3 库水位／ m 6 1 4 ． 6 0 5 7 3 ． 4 0 6 1 4 ． 7 0 6 0 5 ． 2 0 6 1 4 ． 6 O 6 1 4 ． 8 O 6 0 6 ． 3 3 6 0 9 ． 5 5 程 右坝段 ) 气 温／ ℃ 2 2 9 1 8 7 2 6 2 3 2 3 9 I P 2 ( 5 7 3 ． 4 5 m 高 最大径向位移值／ mn q 1 3 ． 0 6 1 1 ． 2 5 1 2 ． 4 8 1 3 ． 3 8 1 4 ． 7 5 1 4 ． 7 3 l 3 ． 1 9 1 5 ． 6 7 9 ． 9 7 库水位／ m 6 l 1 ． 8 0 6 o 3 ． 6 6 1 4 ． 7 0 6 1 3 ． 2 0 6 1 4 ． 6 0 6 0 9 ． 8 0 6 1 0 ． 2 2 6 o 7 ． 2 0 程 拱冠 ) 气 温／ ℃ 2 6 5 l 7 2 7 2 6 l 2 1 5 2 I P 3 ( 5 8 6 ． O 0 m 高 最 大径向位移值／ mm 6 ． 5 7 5 ． 7 1 6 ． O 0 6 ． 8 O 7 ． 7 5 8 ． 2 0 6 ． 5 1 8 ． 6 3 6 ． 9 6 库水 位／ m 6 0 8 ． 3 3 6 0 2 ． o o 6 1 4 ． 7 0 6 1 4 ． 4 0 6 1 4 ． 6 O 6 1 4 ． 8 O 6 1 0 ． 2 2 6 1 0 ． 3 7 程 左坝段) 气温／ ℃ 2 3 9 1 8 2 0 2 6 2 3 1 5 2 3 P L 1 ( 6 2 0 ． O 0 m高 最大径向位移值／ m m 一 0 ． O 1 O ． 6 2 1 ． 6 6 1 ． 4 6 2 ． 0 8 2 ． 0 6 O ． 2 7 2 ． 1 7 5 ． 7 9 库水位／ m 6 0 9 ． o o 6 0 3 ． 6 O 6 1 4 ． o o 6 0 5 ． 2 0 6 1 3 ． 0 3 6 1 4 ． 8 O 6 0 6 ． 1 l 6 0 8 ． 4 3 程右坝段 ) 气温／ ℃ 1 2 2 1 1 7 7 l 0 2 3 2 1 9 P L 2 ( 6 2 0 ． O 0 m高 最大径向位移值／ mm 1 2 ． O 6 1 3 ． 3 8 l 5 ． 2 4 1 4 ． 6 0 1 5 ． 5 3 1 7 ． 7 6 1 1 ． 4 1 5 ． 1 9 1 4 ． 2 9 库水位／ m 6 0 5 ． 7 O 6 1 1 ． 5 O 6 1 4 ． o o 6 1 4 ． 4 0 6 1 3 ． 1 8 6 1 3 ． 2 0 6 0 7 ． 2 1 6 1 4 ． 9 8 程拱冠 ) 气温／ ℃ 1 0 1 2 1 7 2 0 8 8 2 2 2 0 P L ] ( 6 2 0 ． O 0 m高 最大径向位移值／ m m 6 ． 0 o 7 ． 3 l 8 ． 2 1 7 ． 7 0 8 ． 5 9 1 0 ． 1 7 5 ． 5 9 7 ． 7 5 l 0 ． 1 7 库水位／ m 6 0 5 ． 9 0 6 0 3 ． 6 O O 6 1 4 ． O 0 6 1 4 ． 4 0 6 l 3 ． 1 8 6 1 3 ． 2 0 6 1 0 ． 2 2 6 1 4 ． 9 8 程左坝段 ) 气温／ ℃ 2 3 1 7 2 0 8 8 1 5 2 3 g g ＼ 迥 _ ． 一 I P l — 一 I 】 1 ● r — I P ． ‘。 ‘弛 — 、 ／ ’ v v 。 h — 一 - , j t , ,k／ 一^ ▲ ． ／ ， — 一 一 ● ．+ ● ， L一．_ 一 ， Y＼ 2 O 1 5 l 1 0 ＼ 5 O 一5 — 卜 _ P L l P L 2 ． _ ▲ _I L 3 产 ． I I什 ^ ／ ／． ‘ J 《 ／ 山 厂 旭 ： J．f l Ⅵ 7 ， 一 ▲／ { ． 。●、 V＼ _／ ／ ’ 、 ／ ～ ＼ 、 ． ／ 1 r ， 2 0 0 7 — 2 0 0 9 ． 2 0l 0 — 2 O 1 1 — 2 Ol 2 ． 2 O l 3 — 2 0 1 4 ． 1 0 - 2 4 0 卜0 3 03 — 1 7 05 — 2 8 08 — 0 8 1 0 ． 1 9 l 2 ． 31 时间 ／ 年 月一 日 时间 ／ 年- 月一 日 ( a ) 倒垂线 ( b ) 正垂线 图 5正 、倒垂线实测拱坝径 向位移 一时间过程线 水利水电技术第4 6卷2 0 1 5年第 l 2期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 庞先明， 等∥沙坝水电站碾压混凝土拱坝实测位移性态分析 量 ＼ 垤 位移 ／ mm b ) 拱冠 图 6 垂线实测各年度坝体挠度极值 曲线 下游 ，总体来看拱坝坝体径向位移多年平均值与坝高 基本呈线性关系。实测坝体挠度曲线图均出现有反弯 现象 ，拱冠处尤其 明显 ，经仿真分析及 同类工程 统计分析 ，拱坝 坝体径 向位移最大值通 常发生在约 2 ／ 3坝高处 ，而非坝顶 ，图6中反映最大位移量正好 接近 2 ／ 3坝高处 ，进一步表明沙坝 电站拱坝坝体变形 符合一般拱坝变形规律。 倒垂线 I P 。 、I P 2 、I 测点实测 向右岸最大位移 量分 别 为 2 ． 4 8 mm、3 ． 6 7 m m、2 ． 7 6 m m，正垂 线 P L 、P L 、P L 测点 实测 向右岸最 大位移 量分 别为 3 ． 9 2 m m、5 ． 2 1 mm、3 ． 5 5 mm。坝体切 向位移 总体 表现向右岸 ，与坝顶表面位移监测成果一致 ，分析认 为这与拱坝体型不对称有关。另外施工过程 中右岸局 部存在沥青质 、炭泥质薄片夹层 ，且岩层走 向和拱端 推力方向的夹角为 6 0 。 左右 ，相应作用 于夹层的应力 ( 3 ． 2 4～ 3 ． 3 2 MP a ) 大于夹层的允许承载力 ( 约 0 ． 8～ 1 ． 8 M P a ) ，施工 阶段对该 薄弱部位 作 了与水平面夹 角 1 5 。 、深 8 m的固结灌浆处理 ，因此岩体在蓄水初 期产生一定的变形导致坝体向右岸轻微位移亦是可能 的 。 3 ． 3径向位移统计分析 选取垂线 系统及 与正 垂测 点附 近的 r r P 、T I ) 5 、 T 测点在 2 0 0 7年至 2 0 1 4年 的实测数据进行 回归分 析 ，回归分析模型如下 E ＼ 楗 年 拄 正 定 位移 ／ mm ( c ) 右坝段 K= 。 。 + n ∑H +∑b i A T i + c l n ( 0 — 6 }0 ) ( 1 ) i = l i = 1 式 中，。 。 为回归分析常数项 ；。 、b 分别 为库水位 、 坝体内温度因子 回归系数 ；H为监测 日水头 ，有 H= 库水位 一 坝基高程；△ 为坝体第 i 层实测平均温度 ； C为时效因子 回归系数 ；0为监测 日至监测基准 日的 累计天数 ；0 o为监测基准 日，取 1 。 从 2 0 1 1年开始 ，利用回归分析模型成果预测下 一 年度位移最大值 ，以便为电站运行及 日常观测提供 参考 ，回归分析及实测值与计算值对 比成果如表 5所 列 。 从表 5可知 ：各测点回归方程复相关系数均达到 0 ． 9 0以上 ，表明坝体变形实测值有较好 的精度 ，模 型表现出良好的拟合精度 ；各测点表现出受水压荷载 作用向下游位移 ，水位分量 占到计算值 的 3 0 ％左右 ； 坝体温度是影响拱坝径向位移的重要 因素，占到计算 值的 6 0 ％以上 ，并且随着测点高程增加 ，温 度分量 占比增加 ；时效分量 占比均在 1 0 ％ 以下 ，坝 顶正垂 测点时效分量均大于倒垂测点时效分量 ，坝顶各测点 时效分量占比相对较大，这应是各影响因子存在变量 共线的现象所致 ，若对坝顶测点重新建模 ，并且不考 虑时效因子 ，得到的模型复相关系数及标准差与原模 型极为相近 ，表明实际时效分量影响较小 。另外从 图 6可看出，坝基高程处的位移变化量很小 ，表 明大坝 基础的非弹性变形在蓄水运行以来已基本完成 ，库水 水利水电技术第 4 6卷2 0 l 5年第 1 2期 如 加 ∞ ∞ 舳 加 ∞ ∞ ∞ 如 加 m ∞ 6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 ￡＼ 惺 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 5 拱坝径 向位移量统计分 析成 果 庞先明， 等∥沙坝水电站碾压混凝土拱坝实测位移性态分析 测点 T P 3 T P 5 T P 6 I P 1 P L 1 I P 2 P L 2 I P 3 P L 3 复相关 系数 R 0 ． 9 2 4 0 ． 9 1 5 0 ． 9 5 3 0 ． 9 1 2 0 ． 9 4 3 0 ． 9 2 2 0 ． 9 3 5 0 ． 9 2 3 0 ． 9 3 4 剩余标准差 s 1 ． 5 9 1 ． 6 O 1 ． 8 O 0 ． 4 0 4 0 ． 9 1 7 0 ． 6 8 6 2 ． 1 9 0 ． 5 2 5 1 ． 2 0 库水位分量／ ％ 3 9 ． 7 O 3 2 ． 9 0 3 3 ． 9 3 2 ． 9 O 3 3 ． 4 0 3 3 ． 5 O 2 6 ． 4 0 3 2 ． 2 0 3 7 ． 8 0 坝体温度分量／ ％ 5 3 ． 5 O 6 1 ． 9 0 6 1 ． 4 6 2 ． 6 O 6 O ． 0 O 6 2 ． 3 O 6 6 ． 7 0 6 3 ． 0 0 5 6 ． 5 0 时效分量／ ％ 6 ． 8 O 5 ． 2 O 4 ． 7 O 4 ． 5 0 6 ． 6 0 4 ． 2 O 6 ． 9 0 4 ． 8 O 5 ． 7 0 实测值 1 2 ． 7 0 5 ． 5 O 2 0 ． 7 0 2 ． 8 5 2 ． O 6 1 4 ． 7 3 l 7 ． 7 6 8 ． 2 O 1 0 ． 1 7 2 0 1 2正 计算值 9 ． 1 2 3 ． 2 5 1 8 ． O 5 2 ． 2 1 1 ． 9 5 l 2 ． 4 8 1 6 ． 9 0 7 ． 4 8 8 ． 9 9 实测值 7 ． 5 O 2 ． 1 O 1 8 ． 7 O 1 ． 9 8 0 ． 2 7 1 3 ． 1 9 1 1 ． 4 0 6 ． 5 1 5 ． 5 9 2 0 1 3正 计算值 1 O ． 2 7 4 ． 2 5 l 9 ． 0 3 2 ． 9 9 2 ． 5 3 1 3 ． 5 9 1 8 ． 5 8 8 ． 2 3 9 ． 9 1 实测值 6 ． 6 0 1 ． 8 0 l 9 ． 1 O 4 ． 1 6 2 ． 1 7 1 5 ． 6 7 1 5 ． 1 9 8 ． 6 3 4 ． 7 5 2 0 1 4正 计算值 1 0 ． 4 8 2 ． O 1 1 7 ． O 9 2 ． 2 8 1 ． 7 2 1 2 ． 2 2 1 5 ． 4 5 7 ． 1 3 8 ． 3 2 2 0 1 5焦 计算值 9 ． 5 8 3 ． 0 8 1 8 ． 7 9 2 ． 8 1 2 ． 3 0 1 3 ． 2 9 1 7 ． 7 4 8 ． O 7 9 ． 3 7 位及气温对坝体位移的影响与坝体高程基本成线性相 关。根据大坝 已发生的实测位移量推测下一年度可能 发生的最大位移，除 2 0 1 3年实测位移量普遍较计算值 小 ( 该年度库水位较往年 同期低 ) 外 ，随着实测值 的 增加，模型计算值与实测值越接近，且计算预测最大 值与有限元仿真计算最大位移值( 1 9 ． 6 2 m m，正常水 位 + 温 降工况 ) 十分接 近，表 明实测值 整体精 度较 好 ，成果可靠性高 ，大坝运行 以来坝体变形性态是正 常合理 的。 其变形规律一致 ，量值接近 ，表 明坝体 的防渗处理 和灌浆补强是有效 的 ，目前沙坝 电站拱坝运行性 态 正常。 参考文献 ： [ 1 ]D L ／ T 5 l 7 8 —2 0 0 3 ，混凝土坝安全监测技术规范 [ s ] ． [ 2 ] 陈浩 ，庞先明 ，林根源 ．务川 沙坝水 电站工程竣工验 收安 全监 4 结论 4 ] 大坝表面变形及垂线是拱坝的重要监测项 目，坝 体的水平位移是大坝工作性态的综合反映 ，亦是评价 大坝是否安全的重要依据。通过对沙坝水电站水平位 移的实测资料分析得到以下几点认识 ： ( 1 ) 坝顶表面径 向位移与垂线组实测坝体径 向位 移趋势一致 ，量级相当，均能较好地反映坝体实际变 形情况。径向位移随气温 、库水位的变化符合一般拱 坝的变形规律 ；切向位移与坝体体型和两坝肩岩体质 量密切相关 ，本工程受坝体体型不对称 、且右坝肩局 部薄弱地质条件等因素影响，蓄水后坝体有向右岸位 移的趋势。 ( 2 ) 通过 回归统计分析 ，沙坝电站拱坝变形实测 值有较好的精度 ，水平位移主要受库水位及温度的影 响，占比分别约为 3 0 ％与 6 0 ％ ；外掺 Mg O混凝土膨 胀 已经完成 ，未见趋势性变形 量 ；蓄水 运行多年 以 来 ，坝基的非弹性变形已基本完成 ，时效因子对坝体 位移影响较小。 ( 3 ) 坝体水平 位移 具有 良好 的连续 性 、整体 性 和一致性等 特征 ，与另外 几座 同规模 的拱坝 比较 ， 水利水电技术第 4 6卷2 O 1 5年第 1 2期 [ 5] [ 6] 测管理工作报告 [ R] ．贵阳：贵州省大坝安全监测中心 ，2 0 0 7 ． 张 国新 ，杨卫 中，罗恒 ，等 ．Mg O微膨胀混凝土 的温降补偿在 三江拱坝 的研 究和 应用 [ J ] ．水 利 水 电技 术 ，2 0 0 6，3 7( 8) ： 2 0— 2 3． 张进平 ，黎利兵 ，卢 正超 ，大坝 安全监 测研 究 的回顾 与展望 [ J ] ．中国水利水电科学研 究院学报 ，2 0 0 8 ( 4 ) ：3 1 7 — 3 2 1 ． 张国新 ，杨波 ，等 ．贵州务川县沙 坝安全度评价 报告 [ R] ．北 京：中国水利水 电科学研究 院，2 0 0 9 ． 吴相豪 ，吴 中如 ．碾压混凝土坝变形一级监控指 标的拟定方法 [ J ] ．水利水 电技术 ，2 0 0 4 ( 9 ) ：1 3 6 1 4 1 ． ( 责任编辑陈小敏 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m