豐滿大壩重建工程泄洪兼導(dǎo)流洞變形監(jiān)測資料分析

李作光

（豐滿發(fā)電廠，吉林省吉林市 132108）

1 工程概況

豐滿大壩全面治理（重建）工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、城市及工業(yè)供水、生態(tài)環(huán)境保護、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等綜合利用，供電范圍為東北電網(wǎng)，在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等任務(wù)。水庫正常蓄水位263.50m，汛限水位260.50m，死水位242.00m，校核洪水位268.50m，水庫總庫容103.77億m3。

樞紐工程主要由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪系統(tǒng)、泄洪兼導(dǎo)流洞、壩后式引水發(fā)電系統(tǒng)、原三期電站組成。新建大壩壩軸線位于原豐滿大壩壩軸線下游120m。

泄洪兼導(dǎo)流洞布置在大壩左岸，結(jié)合泄洪兼導(dǎo)流洞結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)條件，泄洪兼導(dǎo)流洞設(shè)置監(jiān)測項目主要有進(jìn)、出口邊坡監(jiān)測；圍巖內(nèi)部變形及支護結(jié)構(gòu)錨桿應(yīng)力監(jiān)測；鋼筋應(yīng)力、接縫開度、外水壓力監(jiān)測；出口工作閘門預(yù)應(yīng)力閘墩監(jiān)測；出口邊坡內(nèi)水外滲影響監(jiān)測等。本文針對新壩施工期泄洪兼導(dǎo)流洞變形監(jiān)測項目進(jìn)行資料分析。

2 泄洪兼導(dǎo)流洞變形監(jiān)測資料分析

2.1 泄洪兼導(dǎo)流洞出口邊坡內(nèi)部變形

在泄洪洞出口邊坡兩側(cè)分別布置1套多點位移計（4點），編號為4BM1-4和5BM1-4。BM1-4分別對應(yīng)6m、11m、16m、19.5m。

2.1.1 數(shù)據(jù)檢查[7]

多點位移計起測于2013年11月12日。初期測量頻次較密，目前每月測量3～4次，滿足設(shè)計要求的測量頻次。儀器精度為±0.1mm。對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，各測點變化基本穩(wěn)定，測值精度較高，滿足規(guī)范要求。4BM于2016年5月4日停測。5BM-1和5BM-3于2016年5月4日損壞停測。

2.1.2 定性與定量分析[1，2]

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，截至2018年8月20日，各測點位移均處于拉伸狀態(tài)，即各測點向臨空面方向發(fā)生變形。孔口處位移最大，其中4BM1-4位移最大值為5.82mm（2016年5月4日），5BM1-4位移最大值為4.18mm（2017年5月11日）。兩支儀器測值變化規(guī)律相似，量值基本相當(dāng)?？傮w來看，出口邊坡內(nèi)部變形量不大，且趨于平穩(wěn)，表明出口邊坡內(nèi)部不同深度變形基本穩(wěn)定。多點位移計典型測值過程線如圖1所示，5BM回歸分析過程線見圖2，回歸結(jié)果表明目前邊坡變形時效已基本穩(wěn)定。

2.2 泄洪兼導(dǎo)流洞圍巖內(nèi)部變形

在泄洪兼導(dǎo)流洞選擇三個斷面進(jìn)行圍巖內(nèi)部變形監(jiān)測，樁號分別為洞0+145.00m、洞0+533.00m和洞0+638.00m。每個監(jiān)測斷面布置3套多點位移計（3點），3個監(jiān)測斷面共計9套多點位移計。9套多點位移計編號為：1BM1-1～1BM1-3、1BM2-1～1BM2-3、1BM3-1～1BM3-3、2BM1-1～2BM1-3、2BM2-1～2BM2-3、2BM3-1～2BM3-3、3BM1-1～3BM1-3、3BM2-1～3BM2-3、3BM3-1～3BM3-3。3點分別對應(yīng)2m、7m、14.5m。

2.2.1 數(shù)據(jù)檢查[7]

各多點位移計于2014年5月6日～8月12日埋設(shè)完開始觀測，初期測量頻次較密，目前每月測量3～4次，滿足設(shè)計要求的測量頻次。儀器精度為±0.1mm。對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，各測點變化基本穩(wěn)定，測值精度較高，滿足規(guī)范要求。部分測次存在粗差，已對粗差作刪除處理。

2.2.2 定性與定量分析[1，2]

多點位移計測值特征值分布圖見圖3～圖5。

圖1 多點位移計5BM測值過程線Figure 1 Multi-point displacement meter 5BM measurement process line

圖2 多點位移計5BM回歸分析各分量過程線Figure 2 Multipoint displacement meter 5BM regression analysis of each component process line

圖3 泄洪兼導(dǎo)流洞1斷面多點位移計特征值分布圖Figure 3 Distribution of characteristic values of multi-point displacement meter in 1 section of flood discharge and diversion hole

圖4 泄洪兼導(dǎo)流洞2斷面多點位移計特征值分布圖Figure 4 Distribution of characteristic values of 2 transects of flood discharge and diversion hole

圖5 泄洪兼導(dǎo)流洞3斷面多點位移計特征值分布圖Figure 5 Distribution of characteristic values of multi-point displacement meter in 3 sections of flood discharge and diversion hole

1-1 斷面多點位移計孔口處向臨空面發(fā)生變形，最大測值在0.34～1.15mm（1BM1-3，2016年3月27日）之間,最小測值在-0.98（1BM3-2，2016年4月27日）～ 0.0mm之間；2-2斷面多點位移計孔口處向臨空面發(fā)生變形，最大測值在0.29～1.60mm（2BM3-3，2018年8月19日）之間,最小測值在-0.05（2BM2-3，2018年6月5日）～0.35mm之間。其中，2BM1-1～2BM1-3于2016年3月27日停測；3-3斷面多點位移計孔口處向臨空面發(fā)生變形，除3BM3外其余兩組多點位移計最大測值在0.45～2.72mm（3BM1-3，2018年8月19日）之間，最小值在-0.24～1.6mm之間。3斷面多點位移計3BM3的3號測點3BM3-3測值于2016年6月2日發(fā)生突變，變幅最大達(dá)到37.46mm，之后保持穩(wěn)定，未有繼續(xù)發(fā)展趨勢。3號多點位移計埋設(shè)位置見圖6中紅圈位置。該時間相同部位錨桿測力計（深度為5m）未見突變，該斷面其他多點位移計也未見突變；該斷面測縫計、鋼筋計亦未見突變 （見圖8），進(jìn)一步查看原始數(shù)據(jù)，可以判斷數(shù)據(jù)異常是由于深度為15m和深度為7m處傳感器的測量數(shù)據(jù)錯誤的原因，而深度為2m處傳感器相對位移正常。3號斷面3組多點位移計測值過程線如圖7所示。

由過程線可以看出，各斷面位移變化量不大，孔口相對于最深點圍巖（15m）的位移最大分別為1.15mm、1.60mm、2.72mm，位移按深度分布合理，圍巖內(nèi)部變形基本穩(wěn)定。

2.2.3 統(tǒng)計模型分析[3，4]

3-3 斷面共8組多點位移計相對于最深點位移過程線如圖9所示，由于從過程線看部分測點有一定的發(fā)展趨勢，建立以庫水位、氣溫、時效為因子的統(tǒng)計模型進(jìn)行分析，模型的時效分量結(jié)果見圖10。由圖可以看出，3個斷面時效分量均存在一定的發(fā)展趨勢，各斷面最大時效分量值在0.20mm、0.60mm、0.45mm左右，無明顯收斂趨勢，但速率已基本穩(wěn)定，最大時效速率0.15mm/年左右，后期應(yīng)關(guān)注其發(fā)展。

圖6 各斷面多點位移計、測縫計埋設(shè)位置圖（紅圈為3號多點位移計）Figure 6 Multiple point displacement meter and sealometer placement map for each section(red circle is 3 multi-point displacement meter)

圖7 3號斷面3組多點位移計測值過程線Figure 7 3 Section 3 Multi-point displacement measurement process line

圖8 3號斷面測縫計、鋼筋計、錨桿測力計測值過程線Figure 8 Process line for measuring the value of section suture gauge, steel fasciometer and anchor force gauge

圖9 3個斷面8組多點位移計相對于最深點測點位移過程線Figure 9 8 sets of multipoint displacement process lines relative to maximum depth point measured by 3 sections

圖10 3個斷面測8組多點位移計相對于最深點測點時效分量過程線Figure 10 Process lines of aging components for 3 cross sections and 8 sets of multi-point displacement meters relative to maximum depth points

圖11 3-3斷面頂部測縫計3BJ2溫度和開度過程線Figure 11 3 3-3 Top Sewing Meter 3BJ2 Temperature and Open Process Line

2.3 泄洪兼導(dǎo)流洞接縫開度監(jiān)測

本監(jiān)測項目在3個監(jiān)測斷面監(jiān)測儀器布置形式相同，見圖6共布置測縫計6支編號為1BJ1、1BJ2、2BJ1、2BJ2、3BJ1、3BJ2。

2.3.1 數(shù)據(jù)檢查[7]

各測縫計于2015年1～3月埋設(shè)完開始觀測，初期測量頻次較密，目前每月測量3～4次，滿足設(shè)計要求的測量頻次。儀器精度為±0.025mm。對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，1-1斷面測值穩(wěn)定，測量精度較高，但2017年7月開始測值不穩(wěn)。2-2、3-3斷面測縫計測值前期測值較穩(wěn)定，精度較高，后期測值規(guī)律性較差，已不可靠。2-2斷面儀器已于2016年6月?lián)p壞停測，3-3斷面儀器已于2017年10月?lián)p壞停測。

2.3.2 定性與定量分析[6，7]

1-1 斷面各測點測值變化穩(wěn)定，變化量較小，前期開度在0.5mm以下，2018年6月以后測值出現(xiàn)微小突變，量值在0.5mm左右，目前開度在-0.98～1.15mm之間，需進(jìn)一步加強觀測。2-2、3-3斷面測縫計前期監(jiān)測成果表明接縫已有不同程度的張開，歷史最大測值達(dá)到9.19mm（3BJ2，2016年1月9日）。測縫計溫度年變幅一般在16～17℃左右，測縫計開度與溫度呈一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即溫度降低，開度增加；溫度升高，開度減小。開度最大的3-3斷面測縫計3BJ2測值過程線如圖11所示。

3 結(jié)語

（1）泄洪兼導(dǎo)流洞出口邊坡內(nèi)部變形量不大，孔口最大位移分別為5.82mm和4.18mm，內(nèi)部不同深度變形基本穩(wěn)定，未見繼續(xù)發(fā)展趨勢，出口邊坡基本穩(wěn)定。

（2）泄洪兼導(dǎo)流洞圍巖內(nèi)部變形及支護結(jié)構(gòu)除3斷面一組多點位移計測值較大，初步判斷不可靠外，其他斷面位移變化較小， 1-1、2-2、3-3斷面孔口最大位移分別為1.15mm、1.60mm、2.72mm，各斷面均有一定的增加趨勢，但速率已基本穩(wěn)定。

（3）泄洪兼導(dǎo)流洞1-1斷面的接縫開度較小，最大開度0.68mm，測值基本穩(wěn)定，2-2、3-3斷面測縫計已損壞停側(cè)，前期監(jiān)測成果表明接縫已有不同程度張開，最大測值超過9mm，其可靠性待查。