某混凝土拱坝洪水期变形监测与分析

2023-09-20韩伟李虎熊红阳

智能建筑与智慧城市 2023年9期

韩伟，李虎，熊红阳

（南京南瑞水利水电科技有限公司）

1 引言

水库在汛期起到调节洪水、错峰削峰的作用，保证水库安全稳定运行十分重要[1]。大坝安全对水库正常运行起着决定性作用，做好大坝安全监测工作是水库正常运行的关键。拱坝变形主要通过多点位移计、测缝计、垂线坐标仪、静力水准仪等位移传感器进行监测，包括基岩变形、坝体接缝变形、坝体变形三部分[2-3]。

本文针对某混凝土拱坝洪水期变形进行监测分析及安全评价，为同类型大坝洪水期安全监测提供参考。

2 混凝土拱坝变形监测布置

某混凝土拱坝为1 级建筑物，坝高151.5m。该拱坝共计埋设南瑞集团有限公司生产的各类安全监测仪器共计2000余支。主要监测部位有拱坝、下游消能设施、供水系统、边坡及导流洞等，监测项目主要有环境量监测、变形监测、渗流监测、应力应变监测等。本文主要就拱坝变形监测进行分析评价。

2.1 基岩变形

大坝基岩变形主要采用多点位移计进行观测，其中在5个主监测坝段埋设了20组垂直向多点位移计，在非主监测坝段埋设了6组水平向多点位移计。

2.2 坝体变形

2.2.1 正倒垂线

在拱坝拱冠处、左、右岸1/3和1/5拱处各设置一条垂线组，同时为了监测到坝肩水平位移，在左右坝肩的平洞内各设置一条垂线组，共设置了7 条垂线组。在不同高程处安装垂线坐标仪，用来监测坝体水平绝对变形和挠度。

2.2.2 双金属标、静力水准

为监测坝体内部垂直变形，在上下两层灌浆廊道内各布置1 套静力水准线，在两岸灌浆廊道内分别设置双金属标作为静力水准线的校核基点。

2.3 接缝变形

选取了5 个横向主监测断面和2 个纵向监测断面，布置30 支测缝计，监测拱坝建基面与坝体之间的开合度情况。布置横缝测缝计35支，诱导缝测缝计45支监测收缩缝（5条横缝和3条诱导缝）开合度。

3 变形监测成果

受连续强降雨影响，2021年8月31日至2021年9月4日，水位快速从598.8m迅速上升至624.8m，上升26m。

3.1 坝体变形

洪水阶段部分垂线测点径向、切向位移统计表见表1和表2。9月4日为最高水位测值（见图1）。

表1 洪水阶段部分垂线测点径向位移统计表 mm（下游方向为正）

表2 洪水阶段部分垂线测点切向位移统计表 mm（左岸方向为正）

图1 565高程径向位移和库水位相关图

从以上相关图表可以看出：

1）一般规律性分析

一般来说，随着库水位上升，拱坝径向向下游位移，切向向两岸位移。洪水阶段径向位移向下游位移，最大位移变化了16.35mm，出现在坝顶拱冠梁坝段PL4-1 测点，发生时间2021 年9 月4 日；蓄水阶段切向位移存在向右岸位移现象，最大位移变化了2.99mm，出现在610m高程右岸1/3拱处PL5-3测点，发生时间2021年9月4日。可以看出目前水压荷载对水平位移的影响较大。

2）空间分布规律

①径向位移

从沿高程方向分布来看，同一个坝段高高程径向位移大于低高程位移。

从左右岸方向分布来看，最高坝段拱冠部位径向位移最大，左右岸部位径向位移较小，符合一般规律。

②切向位移

拱坝切向位移除位于左坝块的2#断面外，普遍存在向右岸位移的现象。库水位上升后受水压力荷载影响，拱坝向左右岸坝肩方向位移。左右岸1/5拱处（2#、6#断面）的位移基本保持一致。5#断面和6#断面位于右坝块，向右岸位移最大分别为6.3mm 和3.03mm。

3）基础位移

倒垂测点位于基岩内，所测位移为基础位移，其中切向位移变化在2mm以内，径向位移变化在2mm以内。