河口村水库面板堆石坝沉降时效特性研究

魏小平 建剑波 翟 巍 张会娟

(1.河南省河口村水库工程建设管理局，河南 济源 454650；2.北京建工四建工程建设有限公司，北京 100075； 3.中国科学院遥感与数字地球研究所，北京 100101)

·水利工程·

河口村水库面板堆石坝沉降时效特性研究

魏小平1建剑波1翟 巍2张会娟3

(1.河南省河口村水库工程建设管理局，河南 济源 454650；
2.北京建工四建工程建设有限公司，北京 100075； 3.中国科学院遥感与数字地球研究所，北京 100101)

通过对河口村水库面板堆石坝沉降时效特性分析，探讨了坝基、坝体、大坝整体沉降变形特性，指出三者的沉降变形与坝基地质条件、填筑高程及时间密切相关，随着堆石坝坝高逐渐增加，最大沉降量约占坝高的0.72%，整体沉降变形量符合一般土石坝沉降变形规律。

水库，面板堆石坝，沉降，时效

0 引言

随着国家经济建设快速发展，基础建设随着迅猛发展，水利工程进入建设高峰，遇到的工程地质问题越来越复杂。面板堆石坝是土石坝的三大坝型之一，具有投资省、工期短、施工简便、安全可靠、适应性广等优点，极具应用前景的一种坝型。对于面板堆石坝在工程应用中，经常遇到的工程问题是覆盖层越来越厚、面板高度越来越高。基于此，本文依托河口村水库工程，系统地研究大坝沉降变形时效特性，为施工提供技术支撑，为大坝沉降研究提供科学依据。

1 工程概况

河口村水库位于黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处，下距五龙口水文站约9 km，属河南省济源市克井镇，是控制沁河洪水、径流的关键工程，也是黄河下游防洪工程体系的重要组成部分，工程规模为大(2)型，工程等级为Ⅱ等，由混凝土面板堆石坝、1号泄洪洞、2号泄洪洞、引水发电洞、溢洪道及水电站等组成，其中混凝土面板堆石坝坝基为深厚覆盖层粘性土，坝体采用上游为级配料、下游为非级配料填筑。

坝基覆盖层一般厚度30 m，岩性为含漂石及泥的砂卵石层，夹4层连续性不强的粘性土及若干个砂层透镜体。

2 工程监测设计

结合深厚覆盖层、大坝坝型和填料性状，在坝基设置一条水平固定测斜仪，在坝体不同高程布置三条振弦式沉降仪，用于监测坝基和坝体的沉降变形。其监测布置示意图见图1。

3 监测成果分析

3.1 坝基沉降特性

在大坝0+140断面173 m高程处埋设了一套从上游到下游贯通的水平固定测斜仪，按照每隔5 m,6 m和7 m等间距布置了63支水平固定测斜仪，用于监测350多米的坝基沉降。其监测成果见图2和图3。

从图2和图3可见，随着填筑高程和时间增加，坝基沉降逐渐增加。填筑至225 m高程时，最大沉降变形为461 mm(D0-182)；填筑至240 m高程时，最大沉降变形为651 mm(D0-51)；填筑至286 m高程时，最大沉降变形为789 mm(D0-51)；填筑至286 m高程静置后，沉降变形在-5 mm～15 mm之间波动。沉降变形与坝基地质条件、堆石料填筑方式等有关，较符合一般土石坝变形特性。

3.2 坝体沉降特性

在大坝坝体0+140断面221.5 m，241.5 m和260.0 m高程各埋设1套振弦式沉降仪，其监测成果如图4和图5所示。

从图4和图5可见，随着填筑高程和时间增加，坝体沉降逐渐增加。坝体0+140断面221.5 m，241.5 m和260.0 m沉降变形分别为502.0 mm，424.5 mm和238.1 mm。

3.3 大坝沉降特性

综合分析坝基和坝体沉降变形，将大坝D0+140断面布置的水平固定测斜仪、振弦式沉降仪所监测的沉降变形整体整编分析，大坝沉降变形分布曲线见图6。

从图6可见，坝基最大沉降800 mm(D0-36)，坝体最大沉降447 mm(D0+82)，大坝整体最大沉降1 097 mm(D0-46)。河口村水库工程堆石坝最大坝高112 m，坝基最大覆盖层厚度40 m。综合考虑大坝高度，现阶段大坝整体最大沉降量约占坝高的0.72%，整体沉降变形量符合一般土石坝沉降变形规律。

4 结论及建议

1)坝基、坝体、大坝整体沉降变形，与坝基地质条件、填筑高程及时间密切相关，随着堆石坝坝高逐渐增加，覆盖层越厚，沉降变形有所滞后，但沉降速率降幅较大。

2)大坝最大沉降量约占坝高的0.72%，整体沉降变形量符合一般土石坝沉降变形规律。

[1] 邵 宇，李海芳，邓 刚.面板堆石坝面型特性[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[2] 艾 斌.混凝土面板堆石坝变形及监测问题[J].大坝与安全，1996(19)：25-26.

[3] 黄河勘测规划设计有限公司.河南省河口村水库工程下闸蓄水安全鉴定设计自检报告[R].2014.

[4] 中国水利水电科学研究院.河南省河口村水库工程下闸蓄水安全鉴定安全监测自检报告[R].2014.

Study on the settlement time property of Hekou village reservoir concrete faced rockfill dam

Wei Xiaoping1Jian Jianbo1Zhai wei2Zhang Huijuan3

(1.HenanHekouVillageReservoirEngineeringConstructionManagementBureau，Jiyuan454650,China;2.BeijingJingFourthConstruction&EngineeringCo.,Ltd,Beijing100075,China;3.InstituteofRemoteSensingandDigitalEathChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China)

According to the time effect analysis of settlement at concrete faced rock-filled dam at Hekou village reservoir, the paper explores the deformation features of general settlements at dam base, dam and great dams, and points out the close relationship among the settlement deformation, the geological conditions of dam base, filling elevation and time effect, and indicates it gradually increases along with the added dam height of the rock-filled dams and the maximum settlement volume takes up about 0.72% of the dam height, so the general settlement and deformation volume adheres to the common settlement and deformation law of rock dams.

reservoir, concrete faced rock-filled dam, settlement, time effect

2015-02-05

魏小平(1967- )，男，高级工程师； 建剑波(1981- ),男，工程师； 翟 巍(1982- )，男，工程师； 张会娟(1979- )，女，助理研究员

1009-6825(2015)12-0215-03

TV697

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