大坳混凝土面板堆石坝的观测资料分析和安全评价

2014-04-14闫亚宁YANYaning

价值工程 2014年16期

闫亚宁 YAN Ya-ning

（河北省邢台市朱庄水库管理处，邢台 054000）

（Zhuzhuang Reservoir Management Office in Xingtai City，Hebei Province，Xingtai 054000，China）

0 引言

混泥土面板堆石坝是在近年发展起来的一种新型筑坝技术，它是采用堆石、砂石或者是砾石等材料进行分层碾压，经过大量填筑而成，并用混泥土面板作为防渗体的一种坝型。与传统筑坝技术相比，混泥土面板堆石坝由于其在施工过程中成本低、施工方便快捷、安全等优势，已经被各界人士所关注，其社会竞争力和应用前景非常可观。混泥土面板堆石坝在我国发展经济了三个阶段，首先为早期阶段。在这个阶段由于其填筑过程技术落后，堆石坝坝体容易变形，沉降数据很大，其保护作用相对较差，所以一直处于一种停滞不前的状态。其次是过渡阶段。在这个阶段由于施工技术的不断提升与加强，力学理论、心墙施工技术等的不断发展，使堆石坝技术也有了很大的提高与发展；又加上填筑技术的发展，更加巩固了堆石坝的质量，使堆石坝的安全性能和经济优势得到有效体现。最后是现代阶段。由于科学技术的不断发展与提高，堆石坝填筑技术更是神速发展，其密度增大，变形较小，防渗效果也得到了有效的保证，这时它被广泛的应用与水利水电大坝修筑中。

1 设计监测工程以及安装设备

对大坝进行安全的监测主要的目的就是为了能够保证很好的对大坝的蓄水期、施工期和运行期内总体的性状进行监测，同时也可以为工程的安全评估提供一些相关的资料。在对大坝进行监测的时候，应该要根据大坝的实际情况以及工程施工、观测的技术、观测设备的安装等各方面的因素来确定监测的项目。在对大坝进行安全观测的时候，主要就包括了对坝体的外部进行监测、对坝体的内部进行监测、对混泥土面板的应力进行监测以及对混泥土面板的接缝进行监测等。在安装监测仪器的时候应该要和大坝的施工和填筑同时进行。

2 坝体水平位移的观测资料分析

2.1 对内部水平位移的观测资料分析在大坝的施工期间，在大坝的垫层处设立三个观测点进行水平位移的监测，经过相关的监测数据可以发现，在垫层处的这三个点在发生水平位移的时候都是向着上游的方向，而且位移的量也比较大，而在坝轴附近设立的三个观测点，在发生水平位移的时候是向着下游的方向，而且位移的量比较小，基本上都是在1cm的范围之内。在下游的地方虽然没有设置有相关的观测点，但是根据位移的规律还是可以发现，水平位移的方向应该也是向着下游移动的，而移动量应该是和上游侧的观测点相似，这样最终就是形成了一个对称的图形。大坝在进行水平位移的时候会随着时间的延长以及坝体填筑的高度增加而加大，呈现出一个正比例的增长趋势。而大坝在蓄水之后，通过对相关数据的分析可以得知，所有的观测点都是向着下游发生水平位移。当水库的水位快速上升时，各个观测点的水平位移就会向着下游的方向快速的增长，而当中水位平稳之后，水平位移并没有向着上游回弹，而是仍然在向下游移动。因为堆石的岩性比较软，而且压缩性以及流变性都比较大，所以混泥土面板堆石坝的下游侧发生水平位移的幅度要比相同规模的大坝发生水平位移的幅度大一些。

当大坝进入到水位稳定之后，大坝在发生水平位移的时候就和水位有着比较直接的关系，当大坝的水位下降的时候，水平位移就会减小，当水位上升的时候，水平位移就会增大。但是在有些局部地方，因为降雨以及温度等方面因素的影响，就会使得坝料的流变性受到一定的影响，最终就会使得水平位移的量受到影响。

2.2 对表面水平位移的观测资料分析在对表面水平位移的观测数据进行分析之后可以发现，主坝中间断面测点的水平位移和大坝两侧的观测点水平位移要大一些，这也就说明了在大坝发生水平位移的时候，位移量是和坝体填筑的高度有直接关系。而在蓄水期的时候，水平位移的变化非常的明显，而且速率非常快，随着时间的推移慢慢的变低，但是总体的趋势仍然在增长，这就说明了发生水平位移是和水库的水位、时间以及坝体的填筑高度有着直接的关系。

3 坝体沉降观测资料分析

在坝体变形观测中，沉降观测是非常重要的，产生沉降主要是因为坝体受应力的影响而发生。在施工阶段沉降主要是因为时间和填土的高度；在运行阶段主要是因为时间和库水位。首先进行内部沉降观测。通过161、178.5、191不同高度中的不同观测点，在施工阶段、蓄水阶段产生沉降数据进行对比观测，可以得到如表1所示数据。从图中可以看出在同一高程下，沉降最大的为坝轴线上的点，特别是V7；在大坝蓄水初期，沉降变化量比较大，进入稳定期后，各观测点变化情况比较小，但是V7变化仍然较大，可是V5的变化率更大，这主要是因为蓄水后，坝体受湿变形，坝体受应力的变化等；施工期沉降达到了1.01%，高压正常指标；水库水位变化对坝体沉降有影响。同时根据观测数据可以知道该坝体表面沉降情况，表面沉降过程线与内部沉降过程线走势相同，蓄水期沉降变化较大较快，当水位稳定后，沉降也开始变慢，进入稳定期后，堆石沉降变化比较明显。另一方面可以看出，坝体高度与沉降变化成正比趋势，坝体高，沉降就大；随着时间的变化，沉降也在变化。最后经过沉降回归，在温度分量、水压分量和时效分量中，沉降变化主要是随时效分量变化而变化，水压分量只是对坝体下面部分有些影响，而温度分量影响最小。可见在水库正式蓄水后，坝体沉降进入了流变时期。同时，我们将得出该坝体在为了两只三年内将处于稳定状态。

表1

4 对应力观测资料的分析

从观测的数据上可以看出，因为受到库水压力的作用，这样就使得大部分的面板都是压应变。当坝高最大的时候，那么库水的压力也就最大，就会使得堆石发生的沉降变形很大，最终面板受到的应变值也就最大。所以就可以得出相应的结论，影响面板应力的因素主要就是坝体的厚度以及库水的压力。

5 对大坳的主坝进行安全评价

在对大坝的主体进行观测资料的整体和分析之后，那么对于主坝的变形规律也就有一个比较全面的了解，那么就可以对主体进行下面的安全评价：首先就是当水库在蓄水之后，那么主坝发生的沉降量就会逐渐的减少；其次就是当坝体的沉降量逐渐稳定以及水库的运行水位稳定之后，那么坝体的水平位移也会逐渐的稳定；最后就是整个坝体都是处在压应力的状态之下，而当水库在蓄水之后，应力还有所增加。从总体上来看，大坝的安全性还是比较良好的，对于安全运行的相关要求也都能够很好的满足。