盧金波
【摘要】 本文闡述了黃龍灘水電站壩基揚壓力監(jiān)測系統(tǒng)的布置,通過對建壩以來監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理,對壩基揚壓力在橫向和縱向的分布及其變化規(guī)律展開論述,并從統(tǒng)計分析的角度對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析,進(jìn)一步評價壩基揚壓力形態(tài),為大壩安全運行提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】揚壓力監(jiān)測;橫向;縱向;分布規(guī)律;變化規(guī)律
1、概況
黃龍灘水利樞紐工程位于鄂西北漢江支流堵河下游,十堰市黃龍鎮(zhèn)上游4km峽谷出口處,是一個以發(fā)電為主,兼有蓄洪、工業(yè)及生活供水、改善航運、發(fā)展?jié)O業(yè)等綜合效益的大(2)型水利水電工程。
黃龍灘大壩于1969年4月2日動工興建,1974年元月10日下閘蓄水,工程于1976年底完建竣工。壩型為混凝土實體重力壩,壩頂高程252m,最大壩高107m,壩頂全長371m,從右至左共有22個壩段。電站裝機(jī)容量51萬kw,多年平均發(fā)電量7.59億kwh,正常蓄水位247m,為季調(diào)節(jié)水庫。
壩基地質(zhì)條件復(fù)雜,壩址基巖為正、副片巖,巖性不均,斷裂構(gòu)造發(fā)育。12~15壩段有擠壓破碎帶J1、J2通過,右岸巖性完整性差、透水性強(qiáng)。壩基經(jīng)過開挖、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿后,在8#~13#壩段設(shè)置了粘土防滲鋪蓋,右岸有混凝土防滲墻插入山體。為驗證大壩基礎(chǔ)處理效果,監(jiān)測大壩滲流狀況,從大壩右岸到左岸,依次在3~20壩段的基礎(chǔ)灌漿廊道排水幕附近以及5、8、11、12、13、14、16、19壩段的觀測廊道中共布置了68個揚壓力測管,壩基揚壓力于建壩初期開始監(jiān)測,測孔布置如圖1所示。
2、壩基揚壓力測孔水位資料分析
2.1 揚壓力分布規(guī)律分析
為分析壩基揚壓力分布規(guī)律,選擇2001年1月和9月、2005年1月和9月、2008年1月和9月為分析時段,這些時段上游水位較高,且上、下游水位相對較穩(wěn)定。
2.1.1揚壓力縱向分布規(guī)律
選擇基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)各測孔的揚壓水位繪出縱向揚壓水位分布圖,如圖2所示。
由圖2可以看出:
(1)兩岸壩段揚壓水位較高,河床壩段揚壓水位較低,其中3壩段的CB3-3、19壩段的C19-1以及20壩段CB20-3測孔水位甚至低于建基面高程,右岸壩段揚壓水位明顯低于左岸,原因是大壩右岸在196米高程和177.5米高程分別設(shè)有兩道排水洞。
(2)揚壓水位年變幅較大的測孔大多位于河床壩段,如13壩段C13-1及15壩段CB15-3測孔,其揚壓水位最大年變幅分別達(dá)到11.80m和15.1m。
2.1.2揚壓力橫向分布規(guī)律
黃龍灘大壩分別在5、11、12、13、14、16、19等重點壩段設(shè)置了橫向揚壓力觀測孔。選擇在2008年典型日(上游水位較高,下游水位較低),繪出5壩段、11壩段和受J1、J2擠壓破碎帶影響的14壩段橫向揚壓水位分布圖(見圖3)。
由圖3可以看出:
(1)揚壓水位是上游側(cè)高、下游側(cè)低,在壩基防滲帷幕處受阻,到壩基排水孔處形成漏斗,揚壓水位顯著減小,靠近壩址處受下游水位影響,揚壓水位出現(xiàn)回升。
(2)5、11、14壩段各測孔實測揚壓水位均小于設(shè)計值,這說明以上壩段的基礎(chǔ)防滲及排水效果良好。
2.2 揚壓力變化規(guī)律分析
為分析壩基揚壓力受上、下游水位及溫度的影響,選擇11、14典型壩段2011年——2015年的揚壓力觀測資料進(jìn)行分析,其揚壓力過程線如下圖所示。
1、2011年——2015年上游庫水位過程線
2、2011年——2015年壩址氣溫過程線
3、2011年——2015年11壩段C11-2、C11-4、C11-6和14壩段C14-2、C14-4、C14-6各測點揚壓水位過程線
2.2.1 揚壓水位受上游水位的影響
由上圖可以看出,揚壓水位與庫水位成正相關(guān)性,隨上游水位變化而變化,當(dāng)上游水位較高時,壩基揚壓力較大;當(dāng)上游水位較低時,壩基揚壓力較小,且越靠近上游的測點,所受的影響越明顯。同時,壩基揚壓力的變化滯后于庫水位的變化,且越靠近壩趾,滯后庫水位的時間越長。
2.2.2 揚壓水位受溫度的影響
壩基揚壓力與溫度變化有關(guān)。溫度變化會引起基巖裂隙張開度的變化,當(dāng)溫度升高時,巖體膨脹,縫隙壓緊,滲透減弱,揚壓水位降低;反之,當(dāng)溫度降低時,巖體收縮,縫隙張開,滲透增強(qiáng),揚壓水位升高。
3、結(jié)論
黃龍灘大壩已運行四十多年,壩基揚壓力原型觀測成果,充分反映了壩基揚壓力的分布特性和變化規(guī)律,且實測值遠(yuǎn)小于設(shè)計值。分析結(jié)果表明,黃龍灘大壩壩基防滲帷幕的設(shè)置和采用在基礎(chǔ)灌漿廊道布置排水孔群來降低壩基揚壓力是成功的。
參考文獻(xiàn):
[1] 三三O工程局設(shè)計院.黃龍灘水電站技施設(shè)計報告,1976.
[2] 崔何亮,劉貝貝.黃龍灘水電站大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)綜合評價和監(jiān)測資料分析報告,2009.
[3] 董永.黃龍灘水電站大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)評價和監(jiān)測資料分析報告,2017.
[4] 覃杰,羅燕.巖灘水電站壩基揚壓力及其原型觀測分析,2008.