柏葉口水庫的大壩變形觀測及初期觀測資料分析

牛 銳

（1.太原理工大學 山西太原 030024；2.山西省柏葉口水庫建設管理局 山西太原 030002）

柏葉口水庫的大壩變形觀測及初期觀測資料分析

牛 銳1，2

（1.太原理工大學 山西太原 030024；2.山西省柏葉口水庫建設管理局 山西太原 030002）

柏葉口水庫自2015年竣工驗收以來，逐步由工程建設期轉(zhuǎn)變?yōu)檫\行管理期。為保證大壩運行安全，大壩變形監(jiān)測系統(tǒng)建立了人工和自動化設備相配合的工作體系，并按期進行沉降、位移觀測，同時及時對監(jiān)測資料進行分析判斷，對可能存在的安全隱患做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，確保工程安全。

柏葉口水庫；變形監(jiān)測；資料分析

1 工程概況

柏葉口水庫是文峪河干流上的一座綜合利用的大Ⅱ型水利樞紐工程，2015年12月通過了竣工驗收?？値烊?0 137萬m3，控制流域面積875 km2，壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高88.3 m，壩頂長310 m，壩頂高程1 138.3 m。大壩變形觀測分人工觀測和自動化觀測兩大部分，建立了相對完善、全面的變形觀測系統(tǒng)。

大壩變形監(jiān)測工作范圍主要包括：1）壩體外部沉降觀測；2）壩體內(nèi)部沉降觀測；3）壩體外部水平位移觀測；4）壩體內(nèi)部水平位移觀測；5）溢洪道沉降觀測。

由于人工觀測環(huán)境與測量儀器限制，大壩體外水平位移觀測目前未能取得觀測數(shù)據(jù)，本文對此項數(shù)據(jù)不做分析。

大壩變形觀測儀器布設情況見表1，外部變形測點布設位置見圖1，內(nèi)部變形測點布設位置見圖2。

表1 監(jiān)測儀器（設備）布設統(tǒng)計表

圖1 大壩外部變形觀測點布置圖

圖2 大壩內(nèi)部變形觀測點布置圖

W6~W10測點布設在壩頂處，W1~W5測點為考慮美觀，布設位置由壩頂變更為防浪墻下方平臺處，見圖1。

自動化儀器水管沉降儀及鋼絲位移計觀測點在大壩填筑時期分別埋設在大壩兩個斷面三個高程處，即大壩0+100斷面、0+156斷面；1 118馬道高程、1 098馬道高程、1 078馬道高程。每個高程測點貫穿大壩縱斷面，形成立體觀測網(wǎng)絡。每排馬道在兩個斷面處各設有1個觀測房，共6個。自動化數(shù)據(jù)采集模塊安裝在觀測房內(nèi)，見圖2。

2 變形觀測、監(jiān)測資料分析

2.1 大壩外部變形分析

大壩外部沉降，2011年 6月（1 078、1 098、1 118高程觀測點）開始觀測，2012年6月壩頂高程開始觀測。通過觀測資料分析，最大沉降發(fā)生在W12觀測點，沉降量為141.12 mm，壩頂最大沉降發(fā)生在W9觀測點，沉降量為59.21 mm，沉降遵循逐漸下沉規(guī)律，沒有明顯的突變點。大壩沉降曲線見圖3、觀測統(tǒng)計資料見表2。

另外，通過日常對壩區(qū)進行巡查，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大壩背水面第二馬道處（1 098高程、0+100斷面附近），壩坡局部位置混凝土預制塊有塌陷情況，初步分析為沉降及降雨所致；壩頂防浪墻約第二塊面板中間（1 138高程，0+32斷面附近），混凝土伸縮縫有增寬現(xiàn)象，初步分析為壩體局部沉降不均勻所致。此類狀況現(xiàn)已列入歲修計劃上報，批準后組織實施修復。

表2 大壩外部沉降觀測資料統(tǒng)計表

圖3 大壩累計垂直沉降示意圖

2.2 大壩內(nèi)部變形分析

2.2.1 大壩內(nèi)部水平位移

2010年12月大壩鋼絲水平位移計1 098高程（10個測點）安裝調(diào)試完成并開始觀測，2011年11月大壩鋼絲水平位移計1 118高程（6個測點）安裝調(diào)試完成并開始觀測，觀測資料顯示，截至驗收前（2015.8.20），大壩上游方向最大水平位移為81.02 mm，大壩下游方向最大位移為63.57 mm，基本變化趨勢為上游測點向上游變化，下游測點向下游變化，符合壩體沉降過程中水平位移的變化規(guī)律。大壩水平位移統(tǒng)計資料情況詳見表3。

表3 大壩內(nèi)部水平位移觀測資料統(tǒng)計表

2.2.2 大壩內(nèi)部沉降

大壩內(nèi)部沉降采用水管式沉降儀進行觀測，2010年6月大壩1 078高程觀測點安裝調(diào)試完畢開始觀測。截止2015年8月最大沉降為V9觀測點，沉降77.5 cm，最小沉降為V28觀測點，沉降8.8 cm，觀測資料顯示，大壩內(nèi)部沉降主要發(fā)生在2010年12月至2011年4月，2011年4月份以來，沉降趨于減小和穩(wěn)定（通過測值曲線分析 V7、V8、V10、V22、V24 觀測點 5 支水管沉降儀測值不可靠，未采用數(shù)據(jù)），大壩內(nèi)部沉降統(tǒng)計資料詳見表4。

2.3 溢洪道沉降情況

溢洪道設置YW1、YW2兩個觀測點用于溢洪道沉降觀測，截止2015年8月累計沉降量分別為1.85mm、1.73 mm，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 結(jié)語

1）根據(jù)監(jiān)測資料顯示，柏葉口水庫大壩外部沉降規(guī)律大致為：自兩壩肩開始，越往中部，沉降越明顯；壩體上部（1 118高程），沉降相對于下部明顯。最大沉降發(fā)生在W9、W12處，即1 118高程-1 138高程、0+100斷面處。通過觀察相鄰點的沉降情況可知，不均勻沉降發(fā)生在W12與W11之間，即1 118高程-1 138高程、0+53斷面-0+100斷面之間。

表4 大壩內(nèi)部沉降觀測資料統(tǒng)計表

2）大壩內(nèi)部水平位移大致趨勢為，靠近迎水面觀測點向迎水面偏移，靠近背水面觀測點向背水面偏移，越靠近迎水面或背水面位移越大，迎水面位移略大于背水面，最大位移部位發(fā)生在1 098高程，1 118高程位移量小于1 098高程，另外，H9觀測點，鋼絲位移計鋼絲發(fā)生過斷裂情況，也反映了此高程上游面位移量大的特點。

3）通過對兩個斷面水管沉降儀數(shù)據(jù)分析，大壩內(nèi)部沉降規(guī)律大致為：壩體內(nèi)部1 078高程沉降線性穩(wěn)定，沉降量均勻分布在40～50 cm左右。1 118高程沉降同樣穩(wěn)定線性，沉降量均勻分布在10～20 cm左右。1 098高程沉降量大，且不均勻，此高程水管沉降儀曾多次故障（V7、V8、V10、V22、V24），所測數(shù)值偏差過大，所測數(shù)值經(jīng)分析不準確，不宜采用。

4）溢洪道位于左壩肩處，下部為山巖，沉降非常穩(wěn)定。

5）安全監(jiān)測自動化儀器雖然直觀快捷，但故障率較高，需要隨時維修或者更換，儀器精密度高，價格昂貴，且工作環(huán)境惡劣，連續(xù)工作時間長，所以必須安排專人定期維護保養(yǎng)，確保正常運行。

6）自動化儀器測值受外部環(huán)境影響較大，分析數(shù)值時應綜合考慮各方面因素，提高數(shù)值可信度，最好不要將數(shù)據(jù)拿來即用。

Dam Deformation Observation of Baiyekou Reservoir and Analysis on Its Initial Observation Data

NIU Rui

Since finishing the completion acceptance of Baiyekou Reservoir's works in 2015，the reservoir's work has transform from the engineering constraction period into operation management period gradually.In order to ensure the safe operation of the dam，the dam deformation safety monitoring system has been established which combines the arificial equipments with automatic equipments，and the observation of dam's settlement and displacement proceeds on schedule.At the same time，the monitoring data are analyzed and judged in time.So the potential security risks should be found and treated early to ensure engineering safety.

Baiyekou Reservoir；deformation monitoring；data analysis

TV698.1

B

2017-03-20

2017-04-06

牛銳（1990-），男，現(xiàn)就讀于太原理工大學攻讀工程碩士學位，助理工程師。

1006-8139（2017）03-039-03