張耀祖+陳俊智+段會文

摘要：文章詳細(xì)介紹了金安橋水電站大壩水平位移監(jiān)測網(wǎng)組成和布設(shè)情況，并且選取了典型的河中8#壩段近幾年的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。結(jié)果表明變形值最大的河中壩段的壩頂、壩體及壩基的位移值由大到小，符合變形規(guī)律。典型測點(diǎn)位移及速率趨勢線趨于平穩(wěn)，壩體壩基變形已經(jīng)趨于穩(wěn)定。

Abstract： This paper introduced the composition of Jinanqiao Hydropower Station dam horizontal displacement monitoring network， and selected the typical monitoring data of 8# river dam in recent years and did regression analysis. The results showed that the biggest deformation value of cumulative displacement of the dam crest， the dam and its foundation valued from big to small， and in line with the law of deformation. The displacement and speed of typical measuring point trend line tended to be stable， the dam and dam foundation deformation has been stabilized.

關(guān)鍵詞：壩體變形；監(jiān)測；穩(wěn)定性；回歸分析

Key words： dam deformation；monitoring；stability；regression analysis

中圖分類號：TV698.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）29-0150-02

0 引言

大壩是我國重要的水利工程設(shè)施，為了提高使其運(yùn)行的安全、有效性，需要對大壩的壩體變形進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測[1]。變形監(jiān)測是對壩體整體變化的宏觀狀況進(jìn)行監(jiān)控，是了解大壩工作性態(tài)的最重要也是最直接的方式[2]。近40多年來，大壩安全監(jiān)測日益受到重視，國內(nèi)外監(jiān)測的經(jīng)驗(yàn)積累日益增多[3，4，5]。大量的事例表明，變形監(jiān)測工作在及早發(fā)現(xiàn)問題、防止大壩失事、減輕災(zāi)害損失等方面已經(jīng)取得了十分顯著的成效。每座大壩都應(yīng)布設(shè)變形監(jiān)測控制網(wǎng)[6]，常見的水平位移監(jiān)測方法有垂線監(jiān)測、真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)監(jiān)測[7]、引張線監(jiān)測等。對壩體穩(wěn)定狀態(tài)的評估正是建立在監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)之上，甚至能可靠地預(yù)測出在蓄水期間壩體位移變化情況[8，9]。

1 工程概況

金安橋水電站是金沙江中游河段建設(shè)的第五級電站，位于云南省麗江市，地處金沙江中游河段上。工程等別為Ⅰ等，壩址設(shè)計(jì)的地震基本烈度為8度。主要由混凝土重力壩、左岸沖沙底孔、右岸溢流表孔及消力池、右岸泄洪（沖沙）底孔、壩后廠房及交通洞等永久建筑物及導(dǎo)流隧洞、圍堰等臨時建筑物組成。水庫正常蓄水位1418m，相應(yīng)的庫容為8.47億立方米，調(diào)節(jié)庫容3.46億立方米，具有周調(diào)節(jié)性能。碾壓混凝土重力壩壩頂高程1424m，最大壩高160m，壩頂長度640m，電站總裝機(jī)容量4×600MW。壩體總工程量約為常態(tài)混凝土120萬方、碾壓混凝土240萬方。

2 變形監(jiān)測

2.1 水平位移監(jiān)測網(wǎng)

金安橋水電站壩頂埋設(shè)激光準(zhǔn)直系統(tǒng)、廊道內(nèi)埋設(shè)引張線監(jiān)測壩體內(nèi)部不同高程的水平位移。在重點(diǎn)觀測壩段埋設(shè)正垂線和倒垂線，觀測壩體的撓度以及壩體、壩基的水平位移。平面位移監(jiān)測網(wǎng)共由12個點(diǎn)組成。全網(wǎng)由基準(zhǔn)點(diǎn)組和工作基點(diǎn)組兩部份組成，基準(zhǔn)點(diǎn)組編號為A01～A04，工作基點(diǎn)組編號為J01～J08。基準(zhǔn)點(diǎn)組A01～A04位于壩下游，距離壩體約1.0km～1.5km之間。由于監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的點(diǎn)位精度與距離基準(zhǔn)的遠(yuǎn)近有關(guān)，而壩下游河流走向呈弧形，在一定程度上阻擋了通視方向，影響了監(jiān)測網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)強(qiáng)度，因此基準(zhǔn)點(diǎn)選擇布置在距離大壩較近的地方；為保證整個系統(tǒng)基準(zhǔn)的固定，在A1、A2下游左、右岸各布置一個基準(zhǔn)點(diǎn)，此兩點(diǎn)作為A1～A2的校核基準(zhǔn)。這4個基準(zhǔn)點(diǎn)位于樞紐區(qū)開挖范圍下游，巖石完整性較好，其穩(wěn)定性可以得到保證。工作基點(diǎn)J01～J08基本位于壩軸線下游。

壩頂水平位移采用表面變形監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，重點(diǎn)壩段內(nèi)不同高程的壩體及壩基巖體相對于壩基深部的水平位移采用正垂線和倒垂線的方法進(jìn)行監(jiān)測，其余壩段之間的水平位移采用引張線和真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測。

2.1.1 表面變形監(jiān)測點(diǎn)

在每個壩段的壩頂各布置1個表面變形監(jiān)測點(diǎn)，由于大壩建設(shè)初期的大壩蓄水期間壩體垂線尚未完全形成，此時的壩體水平位移監(jiān)測主要由這些表面監(jiān)測點(diǎn)來完成，同時滿足人工比測、施工期監(jiān)測和特殊條件下人工輔助監(jiān)測的要求。

2.1.2 正、倒垂線

為兼顧典型壩段、廊道布置等，選擇在左岸壩肩布置倒垂線，2#左岸非溢流壩段、6#左沖壩段、河中8#廠房壩段、11#廠房壩段、14#溢流壩段及17#右岸非溢流壩段布置正倒垂線組，右岸壩肩布置倒垂線。視廊道間的距離高差確定采用“一線一點(diǎn)式”或“一線多點(diǎn)式”，利用不同高程壩內(nèi)廊道布置垂線坐標(biāo)儀，可以同時實(shí)現(xiàn)不同壩體高程的撓度變化監(jiān)測。正垂線均在基礎(chǔ)廊道內(nèi)和倒垂線銜接，監(jiān)測壩體的水平變形和撓度。同時，正倒垂線作為引張線系統(tǒng)及真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)的基點(diǎn)和校核基點(diǎn)。

2.1.3 引張線系統(tǒng)

在EL.1292m廊道內(nèi)布置1條引張線，貫穿6#～11#壩段。引張線以垂線作為校核基準(zhǔn)，每個壩段設(shè)置1個測點(diǎn)，監(jiān)測壩體順河向位移。

2.2 監(jiān)測成果

后期隨著庫水位上升，庫水壓力直接作用在壩體上游面。監(jiān)測成果表明，河中壩段壩體順河向（即上、下游方向）變形值最大。由于監(jiān)測數(shù)據(jù)太多，文章對河中壩段的典型監(jiān)測壩段即8#壩段的典型監(jiān)測值進(jìn)行列舉。

2.2.1 壩頂表面變形

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明大壩順河向位移在2次蓄水水位抬升期間（2011年1月4日達(dá)到第一蓄水高程，2011年7月13日達(dá)到第二蓄水高程）有一定的波動變化。截止2014年6月30日，壩頂表面變形監(jiān)測點(diǎn)順河向基本向下游變形，測值介于-31.8mm～5.2mm。最大值發(fā)生在河床壩段7#壩段（31.8mm），有3個點(diǎn)向上游變形，分別是1#（1.3mm）、14#（1.3mm）、20#壩段（5.2mm）。其變形值大小也與大壩基巖距離壩頂?shù)母叨扔嘘P(guān)，即高度越大變形值也越大。

2.2.2 壩體變形

隨著水位抬升，6#、8#壩段順河向均向下游變形，位移與水位相關(guān)性明顯；6#壩段順河向位移介于6.3mm～13.28mm，較大位移均出現(xiàn)在壩頂1424m高程；8#壩段順河向位移介于2.13mm～24.14mm，較大位移均出現(xiàn)在壩頂1424m高程。

2.2.3 壩基順河向位移

受水位上升影響，各壩段壩基均向下游產(chǎn)生一定的順河向位移。截至2014年6月30日，壩基順河向位移介于0.43mm～7.16mm，其中較大位移出現(xiàn)在11#壩段1292.00m高程，總體上靠近河床壩段位移大于兩岸岸坡壩段。

3 典型壩段穩(wěn)定性監(jiān)測值回歸分析

3.1 壩頂順河向水平位移

選取壩頂?shù)湫蜏y點(diǎn)（A8-TP-01表面變形監(jiān)測點(diǎn)）進(jìn)行回歸分析，位移回歸方程及趨勢線見圖1，位移量累計(jì)值在兩次蓄水位抬升期間增加最快，在第二次蓄水高程后接近達(dá)到正常蓄水位，此后位移累計(jì)值增速變緩并在一個穩(wěn)定值上下波動。

3.2 壩體順河向水平位移

選取壩體典型正垂測點(diǎn)（A8-PL-01正垂監(jiān)測點(diǎn)）進(jìn)行回歸分析，位移回歸方程及趨勢線見圖2，變化趨勢與壩頂位移累計(jì)值變化趨勢形同。位移變化趨于穩(wěn)定。

3.3 壩基順河向水平位移

選取壩基典型倒垂測點(diǎn)（A8-IP-01倒垂監(jiān)測點(diǎn)）進(jìn)行回歸分析，位移回歸方程及趨勢線見圖3，變化趨勢與壩體位移累計(jì)值變化趨勢形同。位移變化趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)論

①大壩表面變形監(jiān)測點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)，大壩所有靜力水準(zhǔn)測點(diǎn)，大壩的正倒垂線以及壩基位移監(jiān)測的多點(diǎn)位移計(jì)、基巖變形計(jì)和雙金屬標(biāo)已安裝埋設(shè)同時也取得初始值，并通過單元工程、分部工程驗(yàn)收，連續(xù)觀測了3年，觀測成果可靠。②分析表明，變形值最大的河中壩段，壩頂、壩體及壩基的累積位移值由小到大，符合變形規(guī)律；典型的8#壩段壩頂監(jiān)測點(diǎn)位移及速率在兩次蓄水位抬升期間有較大的變化，其后位移和速率趨勢線都趨于平穩(wěn)。分析表明，在2011年7月13日達(dá)到第二次蓄水位即基本達(dá)到設(shè)計(jì)水位以后，壩體壩基變形已經(jīng)趨于穩(wěn)定。③選取了變形值最大的河中8#壩段進(jìn)行回歸分析，分析結(jié)果和實(shí)際的變形監(jiān)測結(jié)果一致，選取對象簡單，分析方法也比較正確，可以快速有效的對大量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

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