倾度法在建新水库大坝观测资料分析中的应用

王惠民

(福建省水利管理中心，福州 350001)

倾度法在建新水库大坝观测资料分析中的应用

王惠民

(福建省水利管理中心，福州 350001)

在福建省的土石坝观测资料中，极少应用倾度法来判断大坝坝体是否存在裂缝。本文介绍了倾度法在建新水库大坝上的应用及具体的计算方法，希望能提高对倾度法在土石坝观测资料分析中重要性的认识。

倾度法;土石坝;沉陷量

1 工程概况

建新水库位于福清市渔溪镇建新万角村，大坝为黏土心墙土石混合坝，坝顶高程77.79m，最大坝高42.79m，坝顶长度335m，防浪墙顶高程78.60m。溢洪道为宽顶堰，堰顶高程68.00m，堰顶净宽20m。输水洞为坝下埋管钢筋混凝土输水洞，直径1.40m，进口底高程44.00m，最大泄流量18.2m3/s。工程于1970年12月动土兴建，1974年5月峻工。大坝迎水坡坡比自上而下分别是 1∶1.75、1∶2.0、1∶2.5、1∶2.75，分别在68.00m、58.00m、47.50m高程处设置平台，平台宽分别为2.0m、2.8m和3.0m。防洪标准采用100年一遇设计，2000年一遇校核;水库设计洪水位74.46m;校核洪水位75.70m。

建新水库管理处于1975年8月开始大坝沉陷位移观测。沉陷位移采用四等水准测量，仪器为国产的S3水准仪。1975年在观测坝顶和上游坡设10个沉陷观测点;1991年在大坝背水坡增加两排10个沉陷观测点。其高程和位置见表1和图1。

2 问题的提出

根据建新水库大坝安全鉴定报告，当上游库水位为正常蓄水位74.20m时，考虑Ⅶ度地震作用(地震动峰值加速度为0.10g)，下游无水时，上游边坡稳定的最小安全系数为1.09，小于规范允许值1.15，滑弧体位于上游边坡高程68.00m平台上方。由于大坝上游坡高程68.00m以上的边坡为1∶1.75，与福建省坝高40m的心墙坝相比偏陡。工程运行中，若大坝存在不均匀沉陷的纵向裂缝，对大坝安全运行不利。因此，应用建新水库大坝沉陷观测资料，采用倾度法分析大坝坝体是否存在裂缝。

表1 大坝观测点布置

图1 大坝沉陷观测点平面布置示意图

3 倾度计算

3.1 漏测沉陷量的推算

由于施工期的沉陷规律与竣工后的沉陷规律不同及建新水库大坝在施工中未发现裂缝，因此该水库于1974年5日竣工，1975年8月开始观测，漏测时间为1.25年。从建新水库大坝观测点沉陷数据看，该大坝属于沉陷发展缓慢，沉陷趋于稳定的情况，适合南科所提出的漏测沉陷量方法，其公式：

式中 KS——直线斜率，mm/lg年;

Sa——观测点漏测时间的总沉陷量，mm;

t——距首次观测日的时间，年;

a——试算系数。(一般在0.25～1之间)

3.1.1 试算系数a和斜率KS的确定

取实测资料和1+at时间的点与直线分散性最小的 a值，假设a为0.25、0.5、1，I－1 沉陷点的沉陷观测数据与相应1+at时间，绘制在回归对数方程的半对数坐标系上，时间与累计沉陷量回归方程线，详见图2：

其余观测点沉陷观测数据按上述方法绘制。从各观测点时间与累计沉陷量关系图上看，建新水库大坝上游坡和坝顶的各沉陷位移观测点，当a=0.25时，实测数据在回归方程线的分散性相对其他a值的分散性小。因此，a值取0.25。KS的确定，在各观测点的累计沉陷量与时间1+0.25t的回归线上取两点，读取相应的累计沉陷量和时间对数值，进行计算。如I－1点，回归线上取两点，分别为 Ln2、89.82;Ln5、144.33。KS=(144.33－89.82)/(Ln5－Ln2)=59.49。其他计算KS值。各点的KS见表2。

图2 Ⅰ-1观测点时间与累计沉陷量关系线

表2 各点累计沉陷量与时间1+0.25t的回归线KS的计算

3.1.2 漏测沉陷量的推算

应用表2建新水库大坝各沉陷观测点的回归线斜率值，根据南科所的推算公式(Ks×Ln(1+0.25t))，进行推算漏测沉陷量。计算成果见表3。

3.2 倾度值计算

3.2.1 累计沉陷量修正与深层沉陷量推算

观测点累计沉陷量修正，就是将表3推算的漏测沉陷量加入相应观测点的各年累计沉陷量中。Ⅱ－1的累计沉陷量修正详见表4中的②栏，其余观测点的累计沉陷量修正也以此类推。

表3 漏测沉陷量的推算

表4 Ⅱ－1观测点深层沉陷量推算成果表 (单位：mm)

深层沉陷量推算，由于建新水库大坝沉陷观测为坝体表面观测，第一排和第二排的高程分别为74.70m和77.70m，将第二排各观测点表面沉陷量推算至高程74.70m的沉陷量。工程竣工后，坝体累计沉陷量与高度大致成正比及第一排与第二排高程相差较小，因此采用本观测点高度比值进行推算。如II－1的坝体高度为32.84m，I－1与II－1高程相差3m，将累计沉陷量的修正值×高度比值0.908(29.84/32.84)，进行深层沉陷量推算。II－1观测点的深层沉陷量推算成果详见表4的③栏，II－2、II－3、II－4、II－5观测点深层沉陷量推算也以此类推。

3.2.2 倾度值计算

根据倾度的定义，应用经过上述处理的沉陷观测资料及同一大坝横断面上的两点的水平距离(5.7m)，计算观测点的I－1与II－1、I－2与II－2、I－3与II－3、I－4与 II－4、I－5与 II－5间的倾度值。计算成果见表5。

4 倾度计算成果分析

从表5中可看到，倾度值均小于1%，最大倾度值为0.97，发生在I－1和II－1观测点间;大的倾度值发生在大坝运行前几年，随着时间延长倾度值变化较小。因此，依据南科所提出的产生大坝裂缝的标准(倾度值大于1%)，推断建新水库坝体产生纵向裂缝的概率很小。

表5 各点间的倾度值计算成果表 (单位：%)

5 结语

福建省已建成水库3664座，其中大型水库21座，中型水库181座。土石坝坝型的水库占80%左右。在土石坝沉陷位移观测资料整理分析中，若遇到大坝边坡较陡时，可应用南科所的倾度法理论判断土石坝坝体内是否存在裂缝;若遇到大坝出现大坝裂缝时，可应用倾度值变化的规律判断大坝裂缝的性质。

Application of Inclination Method in New Reservoir Dam Observational Data Analysis

WANG Hui-min
(Fujian Water Management Center，Fuzhou350001，China)

Inclination method is rarely applied to determine whether there are cracks on the dam or not in Fujian earth-rock dam observation data．The application of inclination method in new reservoir dam and specific calculation method are introduced．It is expected that the paper can improve the recognition of importance of inclination method in earth-rock dam observation data analysis．

inclination method;earth-rock dam;settlement amount

TV214

B

1005-4774(2013)08-0053-04