关山水库大坝左岸公路建设施工爆破对近坝区岩体变形监测分析

张新务

（浏阳市规划勘察测绘院 浏阳市 410300）

1 工程概况

关山水库位于湘江二级支流捞刀河上游，在周洛风景区内，距社港镇政府所在地8 km，坝址控制流域面积35 km2，总库容2 480万m3，为三等工程，大坝为浆砌石双曲拱坝，属3级建筑物，引水式电站装机容量1 800 kW。

关山水库大坝建于1979年，按正常蓄水位171.0 m及防洪要求建设，坝顶高程180.0 m，顶中心角及半径分别为 98°及 118.0 m，最大坝高 81 m，坝底厚度 22.5 m，厚高比为0.277，堰顶高程169.0 m，主汛期控制水位160.0 m，相应库容1 154万m3，后期控制水位 165.0 m，相应库容 1 471 万 m3。

2000年,浏阳市规划勘察测绘院受关山水库管理所委托，在坝区建立外部变形监测网、点，2001年4月完成复测，并以此成果作为首次观测成果。2003年，重新布设坝顶 B21、B22、B23、B24及右岸下游 B13等监测点，前后已对大坝及近坝区岩体进行了11次复测，前7次监测观测资料表明，变形量变化规律正常，变形量均在设计期望值范围内变化。

风景区管理处2006年底对大坝左岸公路进行扩建，从开工至竣工，对坝体及近坝区岩体共进行了4次监测（8～11次），此次对其测量观测资料进行分析，以研究公路扩建对坝体及近坝区岩体的影响。

2 监测控制网（点）布置情况

关山水库外部变形主要包括双曲拱坝坝体与近坝区岩体变形监测，双曲拱坝坝体外部变形监测包含水平位移监测、垂直位移监测。

3 测量基准

（1）高程系统：1956年黄海高程系。

（2）坐标系统:大坝坐标系,边长投影至160 m高程面。

4 观测过程、方法、数据处理

4.1 观测过程

2006年12月～2008年3月共完成从公路扩建开工至公路竣工过程的4次复测，

2006年12月的观测值作为初始值（第8次监测、公路扩建前），第9次监测为公路扩建施工期，第10、11次监测为公路扩建施工完成后，本次主要分析公路扩建施工对大坝的影响。

4.2 观测方法

水平位移观测以监测网为基点，采用三等测边交会，由于受地形条件限制，其中 B03、B06、B07、B08、B10、B11、B12、B13、B21的水平位移观测采用双边交会，其它点采用三边交会。边长观测单向四测回，取位至0.1 mm，测回差限差2 mm，气温读数至0.1℃，气压读数至0.1 mbar。平面坐标采用大坝坐标系。

坝顶监测点（B21、B22、B23、B24）垂直位移采用二等几何水准联测，以Ⅱ浏规测04水准点起算，组成支线水准路线。近坝区监测点的垂直位移观测采用光电测距三角高程，天顶距观测四测回，读数至0.1″,仪器高、觇标高量至0.1 mm。见附图。

附图 观测方法示意图

4.3 数据处理

观测边长进行了仪器常数改正、气象改正、周期误差改正、傾斜改正、高程面投影等数据处理；平差计算：采用清华三维平差软件。

4.4 数据处理后坝顶各点变化值（表1、表2）

表1 坝顶各监测点位移变化值表（其它3次与2006年12月次比较）

表2 坝顶各监测点位移变化值表（相邻次之间比较）

5 监测资料分析

5.1 坝顶变形

在坝顶布设4个监测点，编号分别为B21、B22、B23、B24，以2006年12月观测值作为初始值（第8次监测）。位于大坝左、右岸坝顶的B21、B24两点水平位移量较小，在X轴方向，B21、B24两点变化值最大分别为-3.2 mm（3次与4次复测）和3.0 mm（2次与3次复测），方向相反，表现为左岸向右，右岸向左的状态，在Y轴方向，两点变化值较小。

位于坝体中部B22、B23两点在X轴方向，两点变化值较小，在Y轴方向，两点变化值较大，产生一种弹性变形，前7次复测B22、B23没发现这类现象，此现象是否与公路扩建或水位高程、观测时温度有关，有待进一步验证。

坝顶 B21、B22、B23、B24监测点的垂直位移变化值较小，相比较B22、B23两点垂直位移变化值大于B21、B24两点，总体而言，垂直位移变化值处于测量误差控制范围之内。

5.2 近坝区岩体变形

近坝区岩体在公路扩建开工至公路竣工后，对近坝区岩体进行4次监测（8～11次），以2006年12月观测值作为初始值（第8次监测）。

（1）左坝肩。

左坝肩布设4个监测点，编号分别为ⅡS05、B01、B02、B03，4次复测成果表明在Y轴方向变化值较小，变化值在一定幅度内波动，在X轴方向，ⅡS05、B01、B02向河右岸变化，变化值不大，最大值ⅡS05是-3.3 mm、B01是-5.3 mm、B02是-6.1 mm、B03是-5.5 mm，各监测点变化趋势基本相同。

ⅡS05、B01、B02、B03监测点的垂直位移变化趋势基本相同，且变幅在（-5.0～0.0）mm之间。

（2）坝下左岸岩体。

坝下左岸岩体布设 B06、B07、B08 3个监测点，在Y轴方向与X轴方向上，变化值不大，变化值在误差控制范围之内。

坝下左岸岩体 B06、B07、B08监测点的垂直位移变化值最大值2.8 mm。

（3）右坝肩。

右坝肩布设3个监测点，编号分别为ⅡS06、B04、B05，在 X 轴方向位移变化趋势不明显，变化值较小，在Y轴方向往上游变化，变化值较小，变化值在一定幅度内波动。

垂直位移变化值在（-4.4～2.7）mm 内变化。

（4）坝下右岸岩体。

坝下右岸岩体布设 B10、B11、B12、B13 4个监测点，在Y轴方向与X轴方向上，点变化值不大，变化值在误差控制范围之内。

垂直位移变化值在(-0.6～3.6)mm内变化。

6 结 语

4次监测成果基本反映了大坝及近坝区岩体的工作形态。

坝体在X轴方向上变化值较小，在Y轴方向，坝体中间两点（B22、B23）在Y轴方向变化明显，产生一种弹性变形（前7次监测没此现象），此现象出现在公路扩建至公路扩建完成后，是否与公路扩建或水位高程、观测时温度有关，有待进一步监测验证；坝体两端两点（B21、B24）在Y轴方向变化值较小，坝顶四点垂直位移变化值较小。

左坝肩四点ⅡS05、B01、B02点在X轴方向右岸变化，变化值在本（3～5）mm 之间（B03观测条件不优，其变化值不能准确反映山体的变形），在Y轴方向变化值较小。

右坝肩三点（ⅡS06、B04、B05）在X轴方向与Y轴方向变化值较小。

坝下左岸与坝下右岸监测点变化值较小，无一定的变化规律，总体上变化值在一定幅度内波动，建议在不同水位、不同气候条件下加密观测次数。