承德“6·17”地震对双峰寺水库大坝安全影响的分析

刘艳国，王海城，张瑞卿，孙 创

（河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，石家庄 050085）

双峰寺水库是国务院确定的全国172 项重大供水节水工程之一，是一座以防洪为主、结合供水、兼顾生态环境用水和发电的综合性大（2）型水利枢纽工程。拦河坝为碾压混凝土重力坝，共分24 个坝段，设计洪水标准为100 年一遇，校核洪水标准为2000年一遇，最大坝高50 m，总库容1.373 亿m3，2019 年5 月31 日正式下闸蓄水试运行，2021 年8 月24 日上游库水位首次达到设计正常蓄水位。2021 年6 月16 日17:57 河北省承德市双桥区发生2.9 级地震，6月17 日8:07 发生3.0 级地震，震源深度9 km，坝址距离震中6.3 km。 大坝埋设的监测仪器均纳入自动化监测系统，于2018 年底实行全自动监测，地震前后监测资料完整， 本文针对地震前后坝基位移变形及渗流情况进行专项分析， 并对大坝震后的安全状态进行评价。

1 坝基沉降监测分析

坝基1#～22#坝段布设22 个沉降监测点，监测数据按照国家一等水准测量要求进行采集。采用《水利水电工程测量内外业一体化系统》 软件进行数据平差计算。

监测数据表明：2021 年初坝基呈抬升趋势，汛期受库水位影响沉降波动幅度较大，其他时段沉降变化平稳。地震后坝基沉降累计上升量最大为0.63 mm；累计下沉量最大为0.36 mm。地震前后，坝基沉降变化波动范围为-0.61～0.41mm，量值很小，沉降速率变化范围为-0.02～0.03 mm/d逐渐收敛，坝基未发生明显不利变形，变化过程如图1。

图1 坝基沉降监测【时间-沉降量】变化过程

2 坝基水平位移监测分析

坝基水平位移采用倒垂线进行自动化观测。采用河北水利设计集团自主开发的程序软件进行数据处理及成果输出。

坝基灌浆排水廊道观测室内共布置4 个倒垂孔 （分别在4#、8#、14#、18#坝段），垂线坐标仪X 轴的正方向通常与水流方向一致，Y 轴的正方向则指向左岸。

首先，记录左、右瞄准器滑块A1，B1 的读数，单位cm；

其次，定义k1，k2：

其中：θ=0.201582040924778(rad)

最后，计算X，Y 坐标（X 为水流方向，Y 为坝轴线方向）：

监测数据表明：坝基水平位移变化平稳，沿上下游方向位移值最大为0.80 mm， 最小为-0.03 mm，呈偏移向下游方向趋势； 沿左右岸方向位移值最大为1.29 mm，最小为-0.03 mm，其中右岸4#，8#坝段偏向左岸，左岸14#、18#坝段偏向右岸，变化符合工程规律。

地震前后，坝基水平位移变化量不超过0.01 mm（如表1），未发生明显水平位移变形，变化过程如图2。

表1 坝基水平位移（倒垂线）监测成果统计

图2 坝基水平位移变化过程

3 坝基扬压水位监测分析

坝基1#～22#坝段布设了22 个渗压计进行扬压水位自动化监测， 将埋设前现场的读数作为计算基准值。 采用河北水利设计集团自主开发的程序软件进行数据处理及成果输出。

频率模数计算公式：

渗透压力线性公式：

式中Fi为当前时刻测得频率模数值；fi为当前时刻测得频率值；P 为测点水压力（kPa）；G 为线性计算系数，由仪器出厂资料提供；K 为温度修正系数，由仪器出厂资料提供；Ti为当前时刻测得温度值；T0为基准时刻值测得温度值。

监测数据表明：汛期随着蓄水进行，库水位逐渐升高，各坝段扬压水位呈上升趋势，其他时段扬压水位呈平稳趋势。2#～19#坝段未检测到扬压力值，1#，20#、21#、22#坝 段 扬 压 系 数 分 别 为0.23、0.03、0.07、0.24，均小于岸坡坝段设计允许值0.35。坝基帷幕和排水系统运行正常。

地震前后各坝段扬压水位变幅在-0.1～0.2 m 之间，未发生明显变化，扬压水位过程线如图3～图4。

图3 1#～11#坝段坝基扬压力过程

图4 12#～22#坝段坝基扬压力过程

4 结语

通过对双峰寺水库历史监测资料分析， 大坝位移变形、渗流变化均在设计允许范围内，大坝运行状态稳定。承德“6·17”地震后，现场巡视检查大坝外观无异常情况； 坝基沉降和水平位移变化趋势正常；坝基扬压水位稳定，无异常变化。地震未对大坝运行造成不利影响。