新疆山口电站大坝内部变形监测分析

田 伟

(新疆水利水电科学研究院 新疆乌鲁木齐 830049)

新疆山口电站大坝内部变形监测分析

田 伟

(新疆水利水电科学研究院 新疆乌鲁木齐 830049)

大安全监测是了解大坝运行状态的重要手段,通过安全监测及数据分析,掌握大坝的工作性状,为大坝管理提供科学依据。本文以新疆山口电站监测资料为例，对大坝内部变形等项目进行分析,结果表明大坝运行正常。

大坝 安全监测 碾压混凝土重力 内部变形

1 工程概况

新疆山口水库工程规模属大（2）型，工程等别为II等。由拦河坝、泄水建筑物和发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成。最大坝高51m，水库总库容1.21亿m3，装机容量141MW。

工程挡水建筑物（大坝）为混合坝型，坝长963.10m，坝顶高程为916.0m，防浪墙顶高程917.2m；最大坝高51m，坝顶宽度为8m。大坝左岸（0桩号）0+000.00～0+496.00，为碾压混凝土重力坝；桩号0+496～0+556为碾压混凝土重力坝与粘土心墙坝结合段；桩号坝0+556.00～坝0+963.10，为右岸阶地，采用粘土心墙坝。

2 安全监测项目

2.1 变形监测

变形监测项目包括：坝体位移监测（激光准直、引张线、倒垂线、静力水准）；坝基变位监测（基岩变位计、双金属管标）；接缝、裂缝监测；外部变形监测。

2.2 渗流监测

渗流监测项目包括：渗流量、渗透压力、绕坝渗流监测。

2.3 应力应变及温度监测

坝体混凝土应力应变监测、钢筋应力监测；表面温度、坝体温度及基岩温度监测。

3 内部变形监测

3.1 混凝土坝内部变形监测

（1）廊道底板水平位移

在廊道9坝段和15坝段布置了2条倒垂线做为水平位移的基点，在廊道的10～14坝段布置了5套引张线测点。2008年12月初安装调试完成倒垂DL2、DL3和引张线EX1、EX2、EX3、EX4、EX5。

图1 EX1～EX5 廊道底板水平位移过程线

到2009年12月底，9坝段、10坝段、11坝段、12坝段、13坝段、14坝段、15坝段各测点的水平位移位移量为：2.15mm、2.14mm、1.95 mm、2.80 mm、1.60 mm、2.64 mm、2.42 mm。各测点的水平位移随库水位上升而向下游位移，符合规律，且在正常范围内，见图1。

（2）廊道底板垂直位移17

在廊道底板9坝段布置1组双金属管标，做为坝体垂直位移的基准点。在上游纵向廊道9～15坝段布置7套静力水准仪，在9～10坝段和14～15坝段横向廊道布置了4套静力水准仪，监测坝基的垂直位移。

图2 SL1～SL3 廊道底板垂直位移过程线

图3 SL4～SL7 廊道底板垂直位移过程线

图4 SL8～SL11 廊道底板垂直位移过程线

图5 M1、K1、K2 基础变形过程线

图6 M2、K12 基础变形过程线

到2009年12月为止，各测点的沉降量为：上游纵向廊道9坝段、10坝段、11坝段、12坝段、13坝段、14坝段、15坝段的最大沉降为：1.60 mm、1.63 mm、1.54 mm、2.00mm、0.64 mm、2.96 mm、4.38 mm。9～10坝段横向廊道上下游的沉降分别为：1.22 mm、2.56mm, 14～15坝段横向廊道上下游的沉降分别为：3.35 mm、3.86mm。从9/10横廊和14/15横廊的沉降量看，在库水位的作用下坝基下游沉降量大于上游沉降量，坝体轻微的向下游倾斜，符合规律，见图2～图4。

（3）混凝土坝基础变形

在底孔坝段（6坝段）867.9m高程，基础距上游面2m处布置了1支单点基岩变位计M1（孔深10m），以监测基岩变位情况。在坝段上游面2m处和中部布置了2支裂缝计K1、K2，以监测坝体混凝土和坝基的接缝情况。

在非溢流坝段（10坝段）866.2m高程，距基础上游面2m处布置了1组4点式基岩变位计M2（孔深10m、7.5 m、5 m、2.5 m）和1支裂缝计K12，以监测基岩变位情况和坝体混凝土与坝基的接缝情况。

在溢流坝段（13坝段）866.2m高程，距基础上游面2m处布置了1组4点式基岩变位计M3（孔深10m、7.5 m、5m、2.5 m）和1支裂缝计K17，以监测基岩变位情况和坝体混凝土与坝基的接缝情况。

在发电引水坝段（19坝段）871.0m高程，距基础上游面2m处，布置了1支单点式基岩变位计M4（孔深10 m）和1支裂缝计K27，以监测基岩变位情况和坝体混凝土与坝基的接缝情况。

底孔坝段（6坝段），K1在安装埋设后，测值基本没有变化，在固结灌浆时，K2测点处坝体与基岩结合处张开了9.3mm， M1基岩变位计测值变化了15.8 mm。固结灌浆后到目前为止，K1和M1的测值基本没有变化，见图5。

非溢流坝段（10坝段）K12、M2在安装埋设后测值基本没有变化,非溢流坝段在2007年7月6日开始进行固结灌浆后，K12张开了0.1mm。在灌浆压力的作用下，由于软弱夹层或者基岩较破碎，M2-1（10m）的锚固点下沉了3.0mm、M2-2(7.5m)的锚固点下沉了3.6mm、M2-3(5.0m)的锚固点下沉了3.3mm、M2-4(2.5m)的锚固点下沉了0.8mm。2007年7月份以后由于坝体继续浇筑（荷载增加），到2009年4月20 日为止，M2-1压缩了2.7mm，M2-2压缩到了0.4mm，M2-3压缩到了1.3mm，M2-4和基础面安装的K12基本没有变化。由于混凝土已经浇筑到顶，从2009年4月到目前为止各测值已趋于稳定，见图6。

溢流坝段（13坝段），K17和M3-3(7.5m)安装埋设后到目前，测值变化不大。M3-1(2.5m)、M3-2(5.0m)、M3-4（10m）安装埋设后，随着坝体的浇筑（荷载的增加），测点处被压缩了-0.1mm、-0.9mm和-0.4mm。但由于固结灌浆压力作用，M3-2和M3-4的压缩量又减小了0.5mm左右。灌浆结束后坝体继续向上浇筑，M3-1、M3-2、M3-4的压缩量又继续增加。到2009年4月20为止， M3-1、M3-2、M3-3、M3-4的压缩量分别为： -0.7mm、-2.1mm、-0.2mm、-0.7mm，K17的变形量为0.07mm。从2009年4月到目前为止，各测点的压缩量分别为：-0.04mm、-2.3mm、-0.2mm、-0.6mm，K17的变形量为0.12mm，见图7。

图7 M3、K17 基础变形过程线

图8 M4、K27 基础变形过程线

图9 0+586断面GC1累积沉降过程线

图10 0+753断面GC2累积沉降过程线

图11 右坝肩土体位移过程线

发电引水坝段（19坝段），K27安装埋设后到目前，测值变化不大。基岩变位计M4安装埋设后由于固结灌浆压力，基础软弱夹层有所压缩，压缩量为0.4mm左右。2007年4月中旬之后，随着坝体混凝土浇筑（垂直荷载的增加），坝基压缩量逐渐增加。到2009年4月20日为止，坝体与坝基接缝开合度为-0.1mm，坝基压缩量为-2.3mm。从2009年4月到目前为止，坝体与坝基接缝和坝基压缩量基本没有变化，见图8。

3.2 粘土心墙坝沉降监测

在粘土心墙坝0+586断面和0+753断面，各布置了6支沉降计。在右岸坝肩895.0m高程和905.0m高程，各布置了1支土体位移计。到2008年10月中旬，粘土心墙坝0+586和0＋753断面已填筑到914.3m高程。

从过程线图47和图48可看出，0+586断面2008年4月初～6月底，坝体填土速度较快，7月初～8月底因预留施工道路停止填筑，9月初～10月中旬继续填土，10月中旬填筑到914.27m高程后停止填土。0+753断面：4月、5月、7月、8月10日～8月30日填筑速度较快，6月、8月初～8月中旬基本停止填土。2009年5月初土坝已基本填筑至坝顶。

从GC1的累计沉降过程线看出，2008年 6月底到8月底，0+586断面坝体没有填筑（预留施工道路的原因），各测点的累计沉降量增加较少。之后，施工速度加快，沉降量也增加较快。蓄水后，沉降量增加了11mm。到2009年4月为止，0+586断面最大累计沉降量为137.1 mm,占坝高的0.47%。到2009年12月底，0+586断面最大累计沉降量为148.9 mm,占坝高的0.50%,沉降量比较小，见图9。

从GC2的累计沉降过程线看出，2008年6月底到8月底，0+753断面坝体填筑较快，各测点的累计沉降量增加也比较快。蓄水后，沉降量增加了8.7mm。到2009年4月，0+753断面最大累计沉降量为140.7 mm,占坝高的0.47%。到2009年12月底，0+753断面最大累计沉降量为147.7 mm,占坝高的0.49%,沉降量比较小，见图10。

从图11中Kt1、Kt2的位移过程线看出，测点安装埋设初期位移较快，10天以后位移增加比较缓慢。目前，最大位移量为5.4 mm、4.4 mm，位移量比较小。从2009年4月到目前为止，Kt1、Kt2最大位移量为5.6 mm、4.4 mm，变化不大。

4 结论

（1）到2009年12月底，廊道底板各引张线测点的水平位移随库水位上升而向下游位移，各测点的位移在1.60～2.80 mm，均在正常范围内。（2）到2009年12月底，廊道底板各静力水准测点逐渐沉降。到目前，上游纵向廊道底板,9～15坝段的最大沉降在1.60～4.38 mm,横向廊道底板的沉降在1.30～4.20mm, 均在正常范围内。（3）到2009年12月底，粘土心墙坝0+586和0＋753断面的最大累计沉降量为148.9 mm、147.7 mm,分别占目前坝高的0.50%和0.49%，沉降量不大。坝体工作性态正常，运行良好。

1. 中华人民共和国行业标准.《混凝土大坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）[S]，中国电力出版社

2. 中华人民共和国行业标准.《混凝土大坝安全监测资料整编规程》（DL/T5209-2005）[S]，中国电力出版社

3. 赵志仁.大坝安全监测设计.黄河水利出版社，2002

4. 碾压混凝土坝安全监测理论和方法[J].水利学报，2002,9

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.11.018

TV73

B

1672-2469（2014）11-0055-03

17作者简介：田 伟（1979年—），男，工程师。