漳澤水庫大壩沉降監(jiān)測分析

郭騰飛

（山西漳河水務(wù)集團有限公司 山西長治 046000）

1 漳澤水庫大壩沉降觀測概況

漳澤水庫工程于1959 年11 月1 日動工興建，1960 年4 月1 日竣工投入運用。1989 年至1995 年水庫進行了最大的一次改建，改建后大壩加高5 m，壩軸線在舊壩體基礎(chǔ)上向下游移16 m，新壩體壩頂高程達910.0 m。

壩面垂直位移監(jiān)測點，沿4 條平行于壩軸線方向的測線進行布置：原壩頂P1 測線、新壩頂上游側(cè)P2測線、新壩頂下游側(cè)P3 測線和下游壩腰P4 測線。大壩為均質(zhì)土壩，全長2 514.0 m，分為主壩和副壩。其中主壩位于右岸，樁號0+000～0+874，長874.0 m，最大壩高22.5 m，2008 年前設(shè)15 個垂直位移監(jiān)測點（下文稱原監(jiān)測點），2008 年新增樁號0+300、0+500、0+700 監(jiān)測點（下文稱新監(jiān)測點），新增監(jiān)測點共計12 個，P1、P2 和P3 測線各監(jiān)測點樁號范圍為0+200～0+800，P4測線各監(jiān)測點樁號范圍為0+300～0+800，監(jiān)測點間距為100.0m。副壩位于大壩左岸，最大壩高17.5 m，樁號0+874～2+514，長1 640.0 m，2008 年前設(shè)28 個垂直位移監(jiān)測點，2008 年新增樁號0+900、1+100、1+300、1+500、1+700、1+900 和2+100 監(jiān)測點，新增監(jiān)測點共計28 個，各監(jiān)測點樁號范圍為0+900～2+200，監(jiān)測點間距為100.0 m。

每年汛前5 月份和汛后10 月份對大壩沉降人工測量。各測點沉降位移采用徠卡DNA03 電子水準儀和銦鋼尺進行測量，測量過程中，每個測回閉合差不大于mm（n 為測站數(shù)），精度達到三等水準測量要求。

2 大壩累計沉降位移分析

鑒于2015 年大壩安全鑒定報告已對前期的壩面豎向位移監(jiān)測資料進行了分析和評價，故本次沉降分析主要對2015 年之后的監(jiān)測資料進行整理分析。根據(jù)表1 可知，原監(jiān)測點起始監(jiān)測日期為1993 年11 月，歷時時間長，約為30 年；新監(jiān)測點起始監(jiān)測日期為2008 年5 月，歷時時間相對較短，約為15 年。由于原監(jiān)測點監(jiān)測歷時時間長，監(jiān)測結(jié)果更能反映大壩累計沉降位移情況，因此，選擇原監(jiān)測點的監(jiān)測成果對大壩豎向累計沉降位移進行分析。

表1 壩面豎向位移監(jiān)測點考證表

表2 0+600 斷面和1+200 斷面原監(jiān)測點累計沉降對比表

原壩頂P1、新壩頂上游側(cè)P2、新壩頂下游側(cè)P3和下游壩腰P4，4 條測線的原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線，如圖1～圖8 所示。圖中正值代表沉降，負值代表抬升。

圖1 主壩P1 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

圖2 主壩P2 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

圖3 主壩P3 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

圖4 主壩P4 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

圖5 副壩P1 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

圖6 副壩P2 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

圖7 副壩P3 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

圖8 副壩P4 測線原監(jiān)測點累計沉降位移歷時曲線

2.1 主壩、副壩豎向累計沉降分析

1）由圖1～圖8 可看出，壩體沉降已形成一定的規(guī)律性。2015 年之后，主壩、副壩的累計沉降隨時間變化很小，曲線整體基本呈水平狀，局部存在微小波動。4 條測線的最大沉降量都位于河床段中央，均呈現(xiàn)中間位移變化量大，靠近兩岸變化量變小。同時P2、P3 測線位于壩頂，P1、P4 分別位于壩體上下游，P2、P3 壩高＞P1、P4，累計沉降相比也較大，說明沉降量與壩高有關(guān)，符合填筑厚度越大，累計沉降量越大的規(guī)律，也符合在河床壩段數(shù)值最大，向兩岸過度的過程中數(shù)值逐漸偏小的規(guī)律。

2）主壩和副壩各選取一橫斷面，統(tǒng)計改建期以來每個階段累計沉降量，以此判定是否達到穩(wěn)定狀態(tài)。由于改建期對壩體進行了加高，“改建期-2014 年” 監(jiān)測階段，由表1（改建期至2014 年數(shù)據(jù)來源于2015 年大壩安全鑒定報告）可知，主壩P1～P4 測線，改建期至2014 年期間累計沉降量占壩高的百分比分別為0.17%、0.72%、0.88%和0.651%，副壩為0.304%、0.834%、0.789%和0.448%，沉降量較大，說明該階段舊壩體仍有少量回彈但變化量已趨于平緩，而新壩體還未沉降穩(wěn)定。但進入2015 年之后，主壩降低到0.012%、0.002%、-0.009%和0.006%，副壩0.024%、0.034%、-0.040%和-0.024%，證明2015 年之后，新老壩體沉降均達到穩(wěn)定狀態(tài)。

3 大壩裂縫分析

3.1 大壩傾度分析

大壩裂縫分析采用基于沉降位移監(jiān)測資料的傾度法，兩點間的傾度計算公式：

式中：γA-B——A、B 兩點的傾度，%；

SA——A 點的豎向位移，m；

SB——B 點的豎向位移，m；

ΔL——A、B 兩點之間的距離，m。

依據(jù)上述公式，分別得到P1～P4 測線上主壩和副壩各監(jiān)測點的傾度縱向分布圖和P2、P3 測線各監(jiān)測點傾度橫向分布圖，如圖9～圖18 所示。

圖9 主壩P1 測線傾度縱向分布圖

圖10 主壩P2 測線傾度縱向分布圖

圖11 主壩P3 測線傾度縱向分布圖

圖12 主壩P4 測線傾度縱向分布圖

3.2 主壩裂縫分析

從圖9～圖13 可以看出，主壩縱向最大傾度值為0.077 5%，發(fā)生在P1 測線樁號0+400～0+600 斷面之間；主壩橫向最大傾度值為0.836%，發(fā)生在樁號0+400斷面。

圖13 主壩P2、P3 測線各斷面的傾度橫向分布圖

土壩的臨界破壞傾度值一般為1%左右，主壩各監(jiān)測點傾度均未超過臨界破壞傾度值。因此可以得出：主壩壩面產(chǎn)生危險性縱、橫向裂縫的可能性小。

3.3 副壩裂縫分析

從圖14～圖18 可以看出，副壩縱向最大傾度值為-0.0345%，發(fā)生在P3 測線1+000～1+200 斷面之間。橫向最大傾度值為0.575%，發(fā)生在1+600 斷面。

圖14 副壩P1 測線傾度縱向分布圖

圖15 副壩P2 測線傾度縱向分布圖

圖16 副壩P3 測線傾度縱向分布圖

圖17 副壩P4 測線傾度縱向分布圖

圖18 副壩P2、P3 測線各斷面的傾度橫向分布圖

土壩的臨界破壞傾度值一般為1%左右，副壩各監(jiān)測點傾度均未超過臨界破壞傾度值。因此可以得出：副壩壩面產(chǎn)生危險性縱、橫向裂縫的可能性小。

4 結(jié)語

綜上所述，漳澤水庫大壩經(jīng)過幾十年的沉降，主副壩新老壩體均已達到穩(wěn)定狀態(tài)，且沒有明顯突變點，無異?，F(xiàn)象，符合土壩沉降規(guī)律，主壩、副壩壩面橫向、縱向傾度也小于臨界破壞值，產(chǎn)生危險性縱、橫向裂縫的可能性不大。由于原監(jiān)測點和新監(jiān)測點埋設(shè)日期不同，原監(jiān)測點觀測年限較長，從大壩改建完工后開始觀測，更能準確反映漳澤水庫大壩運行期沉降過程。但是在日常資料整編和分析中，通過繪制新監(jiān)測點之間的縱橫向傾度、累計沉降過程線和沉降縱向分布圖，發(fā)現(xiàn)雖然累計沉降相比偏小，但是其沉降規(guī)律和原監(jiān)測點基本吻合的。