漳泽水库大坝沉降监测分析

郭腾飞

（山西漳河水务集团有限公司 山西长治 046000）

1 漳泽水库大坝沉降观测概况

漳泽水库工程于1959 年11 月1 日动工兴建，1960 年4 月1 日竣工投入运用。1989 年至1995 年水库进行了最大的一次改建，改建后大坝加高5 m，坝轴线在旧坝体基础上向下游移16 m，新坝体坝顶高程达910.0 m。

坝面垂直位移监测点，沿4 条平行于坝轴线方向的测线进行布置：原坝顶P1 测线、新坝顶上游侧P2测线、新坝顶下游侧P3 测线和下游坝腰P4 测线。大坝为均质土坝，全长2 514.0 m，分为主坝和副坝。其中主坝位于右岸，桩号0+000～0+874，长874.0 m，最大坝高22.5 m，2008 年前设15 个垂直位移监测点（下文称原监测点），2008 年新增桩号0+300、0+500、0+700 监测点（下文称新监测点），新增监测点共计12 个，P1、P2 和P3 测线各监测点桩号范围为0+200～0+800，P4测线各监测点桩号范围为0+300～0+800，监测点间距为100.0m。副坝位于大坝左岸，最大坝高17.5 m，桩号0+874～2+514，长1 640.0 m，2008 年前设28 个垂直位移监测点，2008 年新增桩号0+900、1+100、1+300、1+500、1+700、1+900 和2+100 监测点，新增监测点共计28 个，各监测点桩号范围为0+900～2+200，监测点间距为100.0 m。

每年汛前5 月份和汛后10 月份对大坝沉降人工测量。各测点沉降位移采用徕卡DNA03 电子水准仪和铟钢尺进行测量，测量过程中，每个测回闭合差不大于mm（n 为测站数），精度达到三等水准测量要求。

2 大坝累计沉降位移分析

鉴于2015 年大坝安全鉴定报告已对前期的坝面竖向位移监测资料进行了分析和评价，故本次沉降分析主要对2015 年之后的监测资料进行整理分析。根据表1 可知，原监测点起始监测日期为1993 年11 月，历时时间长，约为30 年；新监测点起始监测日期为2008 年5 月，历时时间相对较短，约为15 年。由于原监测点监测历时时间长，监测结果更能反映大坝累计沉降位移情况，因此，选择原监测点的监测成果对大坝竖向累计沉降位移进行分析。

表1 坝面竖向位移监测点考证表

表2 0+600 断面和1+200 断面原监测点累计沉降对比表

原坝顶P1、新坝顶上游侧P2、新坝顶下游侧P3和下游坝腰P4，4 条测线的原监测点累计沉降位移历时曲线，如图1～图8 所示。图中正值代表沉降，负值代表抬升。

图1 主坝P1 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

图2 主坝P2 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

图3 主坝P3 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

图4 主坝P4 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

图5 副坝P1 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

图6 副坝P2 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

图7 副坝P3 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

图8 副坝P4 测线原监测点累计沉降位移历时曲线

2.1 主坝、副坝竖向累计沉降分析

1）由图1～图8 可看出，坝体沉降已形成一定的规律性。2015 年之后，主坝、副坝的累计沉降随时间变化很小，曲线整体基本呈水平状，局部存在微小波动。4 条测线的最大沉降量都位于河床段中央，均呈现中间位移变化量大，靠近两岸变化量变小。同时P2、P3 测线位于坝顶，P1、P4 分别位于坝体上下游，P2、P3 坝高＞P1、P4，累计沉降相比也较大，说明沉降量与坝高有关，符合填筑厚度越大，累计沉降量越大的规律，也符合在河床坝段数值最大，向两岸过度的过程中数值逐渐偏小的规律。

2）主坝和副坝各选取一横断面，统计改建期以来每个阶段累计沉降量，以此判定是否达到稳定状态。由于改建期对坝体进行了加高，“改建期-2014 年” 监测阶段，由表1（改建期至2014 年数据来源于2015 年大坝安全鉴定报告）可知，主坝P1～P4 测线，改建期至2014 年期间累计沉降量占坝高的百分比分别为0.17%、0.72%、0.88%和0.651%，副坝为0.304%、0.834%、0.789%和0.448%，沉降量较大，说明该阶段旧坝体仍有少量回弹但变化量已趋于平缓，而新坝体还未沉降稳定。但进入2015 年之后，主坝降低到0.012%、0.002%、-0.009%和0.006%，副坝0.024%、0.034%、-0.040%和-0.024%，证明2015 年之后，新老坝体沉降均达到稳定状态。

3 大坝裂缝分析

3.1 大坝倾度分析

大坝裂缝分析采用基于沉降位移监测资料的倾度法，两点间的倾度计算公式：

式中：γA-B——A、B 两点的倾度，%；

SA——A 点的竖向位移，m；

SB——B 点的竖向位移，m；

ΔL——A、B 两点之间的距离，m。

依据上述公式，分别得到P1～P4 测线上主坝和副坝各监测点的倾度纵向分布图和P2、P3 测线各监测点倾度横向分布图，如图9～图18 所示。

图9 主坝P1 测线倾度纵向分布图

图10 主坝P2 测线倾度纵向分布图

图11 主坝P3 测线倾度纵向分布图

图12 主坝P4 测线倾度纵向分布图

3.2 主坝裂缝分析

从图9～图13 可以看出，主坝纵向最大倾度值为0.077 5%，发生在P1 测线桩号0+400～0+600 断面之间；主坝横向最大倾度值为0.836%，发生在桩号0+400断面。

图13 主坝P2、P3 测线各断面的倾度横向分布图

土坝的临界破坏倾度值一般为1%左右，主坝各监测点倾度均未超过临界破坏倾度值。因此可以得出：主坝坝面产生危险性纵、横向裂缝的可能性小。

3.3 副坝裂缝分析

从图14～图18 可以看出，副坝纵向最大倾度值为-0.0345%，发生在P3 测线1+000～1+200 断面之间。横向最大倾度值为0.575%，发生在1+600 断面。

图14 副坝P1 测线倾度纵向分布图

图15 副坝P2 测线倾度纵向分布图

图16 副坝P3 测线倾度纵向分布图

图17 副坝P4 测线倾度纵向分布图

图18 副坝P2、P3 测线各断面的倾度横向分布图

土坝的临界破坏倾度值一般为1%左右，副坝各监测点倾度均未超过临界破坏倾度值。因此可以得出：副坝坝面产生危险性纵、横向裂缝的可能性小。

4 结语

综上所述，漳泽水库大坝经过几十年的沉降，主副坝新老坝体均已达到稳定状态，且没有明显突变点，无异常现象，符合土坝沉降规律，主坝、副坝坝面横向、纵向倾度也小于临界破坏值，产生危险性纵、横向裂缝的可能性不大。由于原监测点和新监测点埋设日期不同，原监测点观测年限较长，从大坝改建完工后开始观测，更能准确反映漳泽水库大坝运行期沉降过程。但是在日常资料整编和分析中，通过绘制新监测点之间的纵横向倾度、累计沉降过程线和沉降纵向分布图，发现虽然累计沉降相比偏小，但是其沉降规律和原监测点基本吻合的。