某工程大坝水平位移监测分析

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某工程大坝水平位移监测分析
潘宣何;赵文君;张文举
【摘要】利用某工程大坝水平位移监测资料,分析了水平位移变化特点,并采用统计模型原理建立起水平位移统计模型,分析其水位分量、温度分量、时效分量对大坝位移的影响,可为类似工程提供参考.
【期刊名称】《湖南水利水电》
【年(卷),期】2016(000)003
【总页数】3页(P1-3)
【关键词】碾压混凝土坝;水平位移;统计模型
【作者】潘宣何;赵文君;张文举
【作者单位】湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司长沙市410004;湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司长沙市410004;湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司长沙市410004
【正文语种】中文
某工程是一座以防洪为主,兼顾发电、灌溉、航运等多目标开发的水利综合枢纽,坝址控制流域面积3000km2。

水库具有年调节性能,总库容14.39亿m3,正常蓄水位140m。

电站装机容量120mW,灌溉农田0.36万hm2(5.4万亩),通航建筑物规模50t级。

大坝为碾压混凝土重力坝,属Ⅰ等工程,坝顶高程148m,最大坝高88m,坝轴线长351m。

大坝共分18个坝段,自左向右分别为:非溢流坝段、溢流坝段、厂房坝段、灌溉渠首组成。

工程于2004年开工建设,2007年
蓄水运行。

大坝坝基位于石英砂岩地,岩体大部分为良质地基,局部存在地质缺陷,整体而言,左岸岩体差于右岸,表现为弱上风化带较厚,夹层性状较差;河床左侧比右侧差,表现为岩体中裂隙密集带发育、风化加剧加深。

为满足设计要求,对5#、6#、
12#等坝段的坝基岩体进行固结灌浆处理。

水平位移采用正倒垂线和引张线观测[1-3]。

6#、9#、14#坝段分别布设1条正垂线和倒垂线观测水平位移,6#、14#坝段垂线同时作为高程90m廊道和坝顶引张线的工作基点,其中6#坝段正垂线有2个中间基点,9#、14#坝段正垂线各有
1个工作测点;7#~13#坝段采用引张线观测水平位移。

正倒垂线及引张线自2007年5月起采用人工观测;2009年11月后以自动化系
统监测为主,人工观测为辅。

引张线自采用自动化监测后实测数据跳动较大,部分规律性不强。

本文将重点分析正倒垂线观测的坝段的水平位移。

水库于2007年10月下闸蓄水,2007年之后的库水位约在(101.01~138.26)
m之间,库水位过程线如图1所示。

图2为典型坝段水平位移过程线,表1为水平位移特征值。

蓄水初期,大坝位移
随库水位上升而增大;当水位在(101.01~138.26)m变化时,向下游位移随库水位的增加而增大,水位下降时,向下游位移随之减小;垂线方向上,高程越高位移越大。

蓄水后3月份左右向下游位移最大,9月份左右最小。

大坝6#、9#和
14#坝基廊道附近测点的水平位移变幅分别为4.3mm、11.29mm和6.38mm,
而顶部测点变幅为10.92mm、11.45mm和11.93mm。

截至2014年12月31日6#、9#及14#基础廊道附近的向下游水平位移最大值分别为4.91mm、11.12mm和6.67mm,位移主要发生在2008年9月之前水库蓄水阶段库水位从85m上升至130m的过程中,之后位移变化较小。

6#、14#坝顶最大值分别为9.52mm和14.40mm,9#坝段高程118m处的最大值为
13.28mm。

4.1 统计模型
大坝坝体的水平位移受水压、温度、时效等影响。

为进一步分析它们对水平位移的影响程度,需建立数学模型进行定量分析。

根据监测资料,大坝水平位移监测量的统计模型表达如下:
式中δH——上下游水位变化引起的位移分量;
δT——温度变化引起的位移分量;
δt——时效位移分量。

4.1.1水压位移分量
水压位移分量δH受水荷载影响,库水位发生变化后,位移即发生相应变化,δH 与位移呈非线性关系,其表达式如下:
式中a0、a1——回归系数;
H——水位变化量,即库水位与2007年11月1日开始蓄水时库水位84.76m的差值。

4.1.2温度位移分量
边界温度及坝体混凝土水化热的释放是坝体位移变化的温度因素。

本文采用正弦波周期函数作为温度因子,其表达式如下:
式中b1~b4——温度分量的待定系数;
T——温度函数。

4.1.3时效位移分量
时效位移分量是监测量的一个重要因素;时效位移一般规律为:蓄水初期变化快,随时间推移逐渐平缓。

时效位移分量表达式如下:
式中c1~c9——时效分量的待定系数;
ki——常数,依次为50、100、200、300、600、1 000、1 500;
T——从2007年11月1日开始起算的天数。

4.2统计模型成果分析
根据统计模型原理,建立6#和14#坝段坝顶和基础廊道、9#坝段高程118m及基础廊道处向下游水平位移的统计模型。

典型坝段水平位移拟合线及残差过程线如图3,统计模型分量过程量如图4,水平位移统计成果详见表2。

由图3及表2可知,各测点位移拟合模型的复相关系数在(0.85~0.96)之间,
残差标准差均在(0.17~0.57)mm之间,拟合精度较高。

水位分量随库水位上升而逐渐增大,水位下降时逐渐减少。

同一坝段基础廊道的水位分量比顶部水位位移分量的变幅小。

6#、9#和14#坝段坝基廊道附近测点的水
位分量变幅分别为1.14mm、1.49mm和2.13mm,顶部测点水位分量变幅为
4.86mm、7.22mm和7.64mm。

温度分量随时间呈周期性变化;温度下降时,温度分量逐渐由上游倾向下游;温度升高时,温度分量逐渐由下游倾向上游。

同一坝段基础廊道的温度分量比顶部温度分量的变幅小。

6#、9#和14#坝段坝基廊道附近测点的温度分量变幅为0.41mm、0.42mm、1.47mm;顶部测点温度分量变幅为4.18mm、2.54mm、1.47mm。

时效分量随着时间的推移逐渐增加,6#和14#坝段时效分量均明显收敛,说明其
坝体变形是稳定的。

(1)截止2014年12 月31日,6#、14#坝段坝顶最大值分别为9.52mm 和14.40mm,9#高程118m处的最大值为13.28mm;蓄水后3月份左右向下游位移最大,9月份左右最小。

(2)各测点位移拟合模型的复相关系数在(0.85~0.96)之间,精度较高。

(3)水位分量随库水位上升而逐渐增大,水位下降时逐渐减少;温度分量随时间呈周期性变化;时效分量随时间推移逐渐增加并收敛。

【相关文献】
[1]赵素桥.潘家口水库大坝水平位移观测成果分析[J].大坝观测与土工测试,1996,21(3):25-28.
[2]吴瑕,张文胜.三峡水利枢纽右岸大坝变形规律分析[J].人民长江,2010,41(20):19-22.
[3]杜成旺,刘超.落坡岭水库大坝位移分析[J].水科学与工程技术,2010,(2):83-85.。

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