南江水库大坝变形观测资料分析

马海信

(东阳市南江水库管理局,浙江 东阳 322100)

1 工程概况

南江水库位于东阳市湖溪镇新东溪村,属钱塘江流域金华江上游支流南江,1971年建成蓄水,坝型为细骨料混凝土砌石坝,总库容0.74亿m3。1990年进行加固扩建,扩建后最大坝高57 m,总库容1.17亿m3。枢纽建筑物主要有:大坝、灌溉发电引水和放空建筑物、厂房、升压站和坝顶泄洪闸等。水库大坝溢流段横断面见图1。

图1 南江水库大坝溢流段横断面图

2 监测设施布置

南江水库大坝位移监测设施有坝顶永久性水平和垂直位移观测点10个,测点考证见表1。水平位移采用J2经纬仪,垂直位移采用S3型水准仪观测,水平位移值为相对埋设位置的位移量,以向下游位移为正,向上游位移为负[1]。垂直位移以大坝向上移动为负,向下移动为正,位移观测自1996—2003年平均每月观测1次。测缝仪安装在坝段分缝处,共设型板式测缝仪4套,主要反映各相邻坝体间的相对位移量[1]。沿坝轴线为X方向,上下游向为Y方向,伸缩缝以扩大为正,缩小为负,自1996—2003年平均每月观测1次。

表1 坝体位移测点考证表

3 观测资料分析

3.1 水平位移

分别选取两端和中间3个典型坝段进行水平和垂直位移分析,3#、6#、9#测点水平位移值与当日库水位变化的过程线见图2～4。由观测资料过程线分析可知,各测点累计水平位移过程线在0值附近呈波动变化,且水平位移值与库水位变化相关性不大,受库水位影响较小[2-4]。但随着温度升高,各测点水平位移增大,且水平位移变化滞后 (滞后时间约15 d)于气温变化。综上所述,南江水库坝顶水平位移变化幅度较小,过程线比较平缓,自1996—2003年间历年累计水平位移的最大变幅仅为3.400～5.725 mm。从历年观测数据来看,各测点水平位移没有出现向上或向下持续发展的永久性变形的趋势,水平位移趋于稳定状态。

图2 3#测点水平位移与库水位关系过程线图

图3 6#测点水平位移与库水位关系过程线图

图4 9#测点水平位移与库水位关系过程线图

3.2 垂直沉降

3#、6#、9#测点垂直位移值与当日库水位变化过程线见图5～7,各测点的累计沉降过程线呈波动状变化,但累计沉降量与库水位变化相关性不大,而受温度变化影响较为明显。气温上升时,沉降量减少;气温下降时,沉降量增加[2-4]。总体分析,垂直位移变化幅度不大,过程线比较平缓,自1996—2003年间各测点历年的最大累计沉降量为5.40～7.36mm,最小沉降量为-1.36～4.00 mm(最小沉降量为负值,可能是由测量误差所致)。

综上所述,水库大坝各垂直沉降测点的沉降量没有出现持续发展的永久性变形趋势,沉降变形基本稳定。

图5 3#测点垂直位移与库水位关系过程线图

图6 6#测点垂直位移与库水位关系过程线图

图7 9#测点垂直位移与库水位关系过程线图

3.3 伸缩缝

根据测缝计观测资料分析,各测点在X方向和Y方向累计位移量过程线呈波动状变化,但测值与库水位相关性不大。其中1#、2#伸缩缝X向测值受温度变化较为明显,温度升高,伸缩缝闭合,X向位移量减小;温度降低,伸缩缝张开,X向位移量增大。自1996—2003年间,1#、2#测点在X向位移最大变幅为7.84 mm(见表2),但没有发现有持续发展的趋势,故其变化规律基本正常。3#、4#伸缩缝X向测值为变化幅度很小,过程线比较平缓,基本在0值附近变化,1996—2003年间最大变幅为0.88 mm(见表2)。

表2 伸缩缝X方向年变幅表 mm

测缝计Y方向测值较X向小,同样呈波动状变化。其中1#、3#、4#伸缩缝Y方向的位移量变化幅度很小,过程线比较平缓,基本在0值附近变化,自1996—2003年间,此3测点在Y方向的位移量的最大变幅仅为1.76 mm(见表3)。2#伸缩缝在Y方向测值与库水位和温度变化的关系均较为密切,当库水位及气温上升时,该测点在Y方向的位移量增大,反之则减小,其中库水位为主要影响因素。自1996—2003年间,该测点在Y方向的位移量的最大变幅为2.5 mm(见表3),相对较小,且未发现有持续发展的趋势。

表3 伸缩缝Y方向年变幅表 mm

4 结 语

根据以上大坝坝体位移和伸缩缝观测资料分析,南江水库大坝各测点水平位移和垂直位移受库水影响较小,主要随着气温变化而变化。水平位移和垂直变化幅度均较小,且过程线平缓,未出现向上或向下持续发展的趋势,水平位移和垂直位移趋于稳定状态。伸缩缝观测值与库水位变化的相关性都不大,主要受温度变化影响。随着温度升高,则伸缩缝闭合,在X方向的位移增大。

综上所述,南江水库大坝坝顶水平位移、垂直位移各观测点的测值随库水位变化影响较小,而受气温影响较为明显,但其变化过程线比较平缓,水平位移和垂直位移已基本达到稳定状态。根据测缝仪观测结果,伸缩缝在X方向和Y方向的位移测值变化幅度较小,变化规律基本正常,说明各个坝段伸缩缝的位移变化是稳定的,大坝整体性好。

[1]国家电力公司大坝安全监察中心.DL/T 5178—2003混凝土坝安全监测技术规范 [S].北京:中国电力出版社,2003.

[2]李珍照.混凝土坝观测资料分析[M].北京:水利水电出版社,1989.

[3]经萱禄,庄万康.混凝土坝位移观测资料分析方法综述[J].水利水电技术,1982(6):21-28.

[4]耿崇亮,马吉庆.丁永庆,等.沉降观测和位移观测技术的综合应用[J].科技信息,2010(6):50-52.