前坪水库泄洪洞施工期监测及围岩稳定分析

2019-07-18刘武斌郭乙霏雷银拴皇甫泽华陈红如

人民黄河 2019年7期

刘武斌，郭乙霏，雷银拴，皇甫泽华，陈红如，马莉

（1.南京南瑞集团公司，江苏南京210003；2.东北农业大学水利与土木工程学院，黑龙江哈尔滨150030；3.河南省水利勘测设计研究有限公司，河南郑州450016；4.河南省前坪水库建设管理局，河南郑州450003；5.酒泉润博建设工程有限责任公司，甘肃酒泉735000；6.河南省豫东水利工程管理局，河南开封475000）

1 工程概况

前坪水库位于淮河流域沙颍河支流北汝河上游、河南省洛阳市汝阳县县城以西9 km的前坪村，是以防洪功能为主，结合灌溉、供水，兼顾发电效益的大（2）型水库，总库容5.84亿m3，最大坝高90.3 m，控制流域面积1 325 km2。水库可灌溉农田3.39万hm2，每年向下游城镇提供生活及工业用水约6 300万m3，水电站装机容量6 000 kW，多年平均发电量约1 881万kW·h。

泄洪洞于2016年2月24日开始施工，2016年8月20日上层开挖全线贯通，2016年10月11日下层开挖全线贯通，洞体衬砌于2016年7月25日开始施工，2016年12月19日全线完成。

洞身段岩性：第⑦层安山玢岩，暗紫色、紫红色，具斑状结构，块状构造，斑晶为斜长石，大部分已经风化成乳白色，少量为肉红色正长石。基质为隐晶质或玻璃质，并有辉石、角闪石等暗色矿物，裂隙发育，裂隙面有黄色铁锰质浸染及少量的钙质、锰质薄膜，质坚性脆，岩芯破碎，多呈碎块状，取芯率低，呈弱风化状。洞身顶部分布厚2.0～7.7 m强风化带：辉绿岩脉，灰绿色，矿物成分以辉石和斜长石为主，具有辉绿结构，裂隙发育，岩芯至碎块状，上部为全-强风化，下部呈弱风化。

2 围岩变形分析

泄洪洞监测设计布置4个监测断面，桩号分别为泄0+065、泄0+255、泄0+325、泄0+455。监测断面布置12套多点位移计、16支渗压计、32支钢筋计、24组双向应变计、8支无应力计和20支测缝计，共计112套/组/支监测仪器，已于2017年9月前全部安装完成。除多点位移计外，其他监测仪器测量值较小，因此本文重点介绍多点位移计监测结果。

泄洪洞围岩变形监测典型断面仪器布置见图1。围岩多点位移计监测结果见表1。

图1 泄洪洞围岩变形监测典型断面仪器布置（单位：mm）

2.1 泄0+065断面分析

泄0+065断面左拱座BX1-1X变形最大，右拱座次之，顶拱变形最小。BX1-1X位移计安装后测得的变形一直呈增大趋势，最大变形达5.74 mm，2016年11月10日衬砌锚固施工结束后变形增大趋势变缓；2017年1月13日固结灌浆施工结束后，变形趋于稳定，见图2；2017年4月至2018年3月各测点位移变化较小，均处于稳定状态，见图3。由此可以判断泄0+065断面围岩目前已处于稳定状态［1］。

图3 泄0+065断面围岩变形结束后左拱座位移曲线

2.2 泄0+225断面分析

泄0+225断面右拱座BX2-3X变形最大，左拱座次之，顶拱变形最小。BX2-3X位移计安装后变形一直呈增大趋势，2016年11月10日衬砌锚固施工结束后变形增大趋势变缓；2017年2月固结灌浆施工结束后，变形趋于稳定，见图4；2017年5月至2018年3月各测点位移变化较小，均处于稳定状态，见图5。由此可以判断泄0+225断面围岩自2017年3月起已处于稳定状态。

图4 泄0+225断面围岩变形结束前左拱座位移曲线

图5 泄0+225断面围岩变形结束后左拱座位移曲线

2.3 泄0+325断面分析

泄0+325断面左拱座BX3-1X变形最大，最大变形为10.79 mm；右拱座次之，最大为7.48 mm；顶拱变形最小，为3.48 mm。2016年10月，泄0+325断面浅表部围岩变形加速，2016年12月中旬下层开挖结束后，围岩变形仍然增大较快［2］；围岩变形在2016年12月7日后变化趋缓，见图6；之后随着固结灌浆施工完成，变化速率明显减小；2017年3月至今变形变化速率小于0.01 mm/d，围岩已处于稳定状态，见图7。