乐昌峡水利枢纽库区变形监测数据分析

乐昌峡水利枢纽库区变形监测数据分析
ZHU Xin-hua
【摘要】库区变形监测对保障枢纽工程安全运行起着至关重要的作用.通过对库区水工建(构)筑物进行人工、自动化监测,依靠监测数据阐述库区变形监测的趋势及其环境量影响性,为乐昌峡水利枢纽库区安全运行管理提供参考.
【期刊名称】《广东水利电力职业技术学院学报》
【年(卷),期】2018(016)004
【总页数】5页(P7-11)
【关键词】乐昌峡;库区监测;分析
【作者】ZHU Xin-hua
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TV697.3
1 工程监测目标
乐昌峡水利枢纽工程位于韶关乐昌市境内、北江支流武江乐昌峡河段旧塘角火车站附近，总库容3.74亿m3，防洪库容2.113亿m3，库区长约65km，2012年拦河坝主体完工并开始蓄水。

近年来，库区坪石镇7011风景区、右岸库周路
YK36+360～420路段、坪石镇灵石坝、坪石镇坪南、河丰村委会铁路桥边坡等区域有较明显的土体沉降位移、房屋开裂等情况，通过水平位移观测、沉降观测和裂
缝开合度观测这些监测手段，定期监测以上区域的变形发展情况，了解变形发展规律，进行变形监测工作并提供实测数据支持。

2 监测项目、监测仪器设施及监测频率
2.1 监测项目及要求
根据现场实际情况，监测项目和测点数量要求如表1所示。

2.2 监测仪器设施
水平位移、沉降观测仪器设备采用瑞士莱卡TS30全站仪，标称精度为0.5″，
0.6mm+1ppm；索佳SDL1X高精度数字水准仪，标称精度为0.2mm/km。

土体表面滑动远程自动化监测系统包括自动化数据采集软件、MIC-YHD-500L 型拉线式位移计、裂缝及太阳能供电系统、远程网络适配器、电压数据采集器及其他附属设备。

常规的标点法测缝主要采用游标卡尺。

2.3监测频率
水平位移和垂直位移测量基准网，每个季度校测一次；出现异常情况时，随时校测。

初值测量2次。

常规水平位移和垂直位移测点观测正常情况下，每月测1次；出
现异常情况和库水位升降≥5m时进行加密观测。

同时，常规标点法测缝同步进行
观测，出现异常情况时进行加密观测。

土体表面滑动远程自动化监测系统定时采集数据，定期进行系统维护、设备调试。

3 监测布置情况及监测结果
监测工作基点根据情况选择通视条件较好、基础稳定部位修建埋设，水平位移、沉降、裂缝观测点按照各滑动面变化趋势、位置安装埋设。

以下为各监测对象的测量数据分析结果。

3.1 坪石镇7011风景区
2017年5月10日至12月29日，7011风景区共进行了12次测量。

（1）沉降观测结果：各沉降监测点累计沉降量在-16.97～1.11mm（沉降量“-”
表示下沉，“+”表示上升，下同），末期沉降量变化量在-0.45～0.60mm。

表1 监测项目和测点数量要求序号位置或监测对象监测项目单位数量精度测量仪器1 坪石镇7011风景区沉降监测个 19 1mm 全站仪水准仪2 坪石镇7011
风景区水平位移监测个 5 1mm 全站仪3 YK36+360～420崩塌路段沉降监测
个 16 1mm 全站仪水准仪4 YK36+360～420崩塌路段水平位移监测个 3 1mm 全站仪5 坪石镇灵石坝沉降监测个 20 1mm 全站仪水准仪6 坪石镇灵石坝水平
位移监测个 8 1mm 全站仪7 坪石镇坪南（1区、2区）沉降监测个 34 1mm
全站仪水准仪8 坪石镇坪南（1区、2区）水平位移监测个 15 1mm 全站仪9
河丰村委会铁路桥边坡沉降监测个 5 1mm 全站仪10 河丰村委会铁路桥边坡水
平位移监测个 5 1mm 全站仪11 土体滑动开裂处土体滑动自动化监测个1 ±1 % F.S 土体表面滑动远程自动化监测系统12 库区滑坡及建筑物开裂处标点法测缝点
个 25 0.1mm 游标卡尺
（2）水平位移观测结果：各水平位移监测点累计位移量在-3.2～4.4mm（位移量“+”表示向江内位移，“-”表示向江外位移，下同），末期位移变化量在-
2.5～0.9mm。

（3）裂缝观测结果：各裂缝监测点累计变化量在-1.2～2.2mm（“+”表示扩张，“-”表示收缩，下同），末期位移变化量在-0.2～0.0mm。

3.2 YK36+360～420崩塌路段
2017年5月7日至12月28日，YK36+360～420崩塌路段共进行了11次沉降、裂缝、位移、土体表面远程自动化监测测量（如图1所示）。

图1 YK36+360-420崩塌路段水平位移和沉降监测点平面布置示意
（1）沉降观测结果：崩塌路段各沉降监测点累计沉降量在-41.39～-0.51mm，末期沉降量在-0.90～0.23mm。

（2）水平位移观测结果：崩塌路段各水平位移监测点累计位移量在14.5～
18.4mm，末期变化量在1.0～1.9mm。

（3）裂缝观测结果：崩塌路段各裂缝监测点累计变化量在-1.3～23.1mm，末期变化量在0.0～0.4mm。

（4）土体表面滑动远程自动化观测结果：崩塌路段土体表面滑动自动测量结果如图4和图5所示，累计变化量在-7.17～1.0mm (“+”表示收缩，“-”表示拉伸)。

结果显示， 9月19日至12月31日，土体表面滑动有所增大，最大达-7.17mm（拉伸）。

3.3 坪石镇灵石坝
2017年5月8日至12月30日，坪石镇灵石坝共进行了12次测量。

（1）沉降观测结果：各沉降监测点累计沉降量在-86.50～-0.38mm，末期沉降量在-0.70～0.23mm。

（2）水平位移观测结果：各水平位移监测点累计位移量在-5.1～31.6mm，末期变化量在-0.4～2.3mm。

3.4 坪南社区
2017年5月12日至12月29日，坪南社区共进行了12次测量。

（1）沉降观测结果：坪石镇坪南（1区、2区）各沉降监测点累计沉降量在-100.10～13.60mm，末期沉降量在-0.50～-0.01mm。

（2）水平位移观测结果：坪石镇坪南（1区、2区）各水平位移监测点累计位移量在-7.7～111.1mm，末期变化量在-0.7～1.3mm。

（3）裂缝观测结果：坪石镇坪南（1区、2区）各裂缝监测点累计变化量在0.5～
2.3mm，裂缝变形相对稳定。

3.5 河丰村委会铁路桥边坡
2017年6月10日至12月29日，河丰村委会铁路桥边坡共进行了11次测量。

（1）沉降观测结果：各沉降监测点累计沉降量在-73.70～0.70mm，末期沉降量
在-2.30～1.00mm。

（2）水平位移观测结果：各水平位移监测点累计位移量在-7.2～0.1mm，末期水平位移量在-1.1～-0.1mm。

4 监测结果数据分析
4.1 各区域累计变形较大点统计
截至2017年12月31日，综合以上各区域监测数据分析，监测整体位移变形相对平稳，部分累计变形量较大的如表2所示。

表2 沉降、水平位移累计量最大测点一览累计最大沉降、水平位移量测点末期最大变化速率测点累计变化量(mm)坪石镇7011风景区沉降)测量区域累计最大变化量 (mm)末期变化量(mm)末期变化速率(mm/d)末期最大变化速率 (mm/d)末期变化量(mm)测点位置-16.97(F4)-0.08(F4)-0.003(F4)0.02(FW3)0.60(FW3)-
4.90(FW3)F4测点位于保安室门口处K36+360～420崩塌路段(沉降)-
41.39(B10)-0.16(B10)-0.005(B10)-0.03(BW1)-0.90(BW1)-17.53(BW1)B10测点位于滑坡带顶部YK36+360～420崩塌路段(水平位移)BW3测点位于滑坡带顶部坪石镇灵石坝(沉
降)18.4(BW3)1.0(BW3)0.03(BW3)0.06(BW2)1.9(BW2)14.5(BW2)LW7测点位于滑坡带内坪石镇灵石坝(水平位移)-86.50(LW7)-0.50(LW7)(LW7)-0.03 (LW1)-0.80(LW1)-0.02-
3.20(LW1)31.6(LW7)1.7(LW7)0.05(LW7)0.08(LW5)2.3(LW5)20.0(LW5)LW7测点位于滑坡带内坪石镇坪南（1区、2区）(沉降)P13位于民房旁，PW15位于公路旁坪石镇坪南（1区、2区）(水平位移)-100.10(PW6)0.00(PW6)0.00(PW6)-0.02(PW15)-0.50(PW15)-
3.20(PW15)111.1(PW6)2.8(PW6)0.15(PW6)0.04(PW12)1.3(PW12)-
7.7(PW12)PW12位于民房旁河丰村委会铁路桥边坡(沉降)-73.70(HW4)-
1.60(HW4)-0.05(HW4)-0.08(HW2)-
2.30(HW2)-52.00(HW2)HW4测点位于民房靠江一侧上游坡面
4.2 各区域沉降、水平位移和裂缝变化原因分析
为分析各区域沉降、水平位移和裂缝变化原因，选取可能的影响因素数据，包括乐昌峡水利枢纽2017年5月1日～12月31日期间坝前水位，乐昌市2017年6月30日～2018年1月8日期间每日最高、最低气温数据，韶关市2017年5月1日～2018年1月8日每日分时降雨量数据。

4.2.1 各区域沉降与坝前水位的关系
由图2可看出，铁路桥边坡沉降变化与坝前水位变化有一定联系，坝前水位下降时，沉降值增大。

当铁路桥边坡沉降量增大前期，降雨量较大，且降雨时间集中。

因此当坝前水位下降、降雨量较大或较集中时，需密切关注铁路桥边坡附近的沉降变化情况，必要时需采取一定的预防和保护措施。

4.2.2 各区域水平位移与坝前水位的关系
图3为各区域水平监测结果与坝前水位、当地降雨量的关系对比，图中累计水平位移为各区域内监测点累计水平位移平均值。

7011风景区和铁路桥边坡水平位移变化量较小，崩塌路段、灵石坝和坪南等水平位移变化较大的区域，水平位移变化与坝前水位变化之间的联系不明显，但与降雨量的强弱有一定联系，降雨量较大或较集中时，水平位移增加。

4.2.3 各区域裂缝变化与坝前水位的关系
图4为各区域裂缝变化与坝前水位、当地降雨量的关系对比，图中裂缝宽度累计变化量为各区域内监测点裂缝累计宽度变化的平均值。

各区域裂缝变化较为平稳，变化量均不大，平均累计变化量最大的区域为崩塌路段，最大5.41mm，此时坝前水位最高，降雨量较大且较为集中。

4.2.4 崩塌路段自动化监测土体裂缝变化影响因素分析
由图5可看出，崩塌路段土体表面滑动量与坝前水位变化有一定的联系，坝前水
位较稳定时，滑动量变化较为平稳，坝前水位下降时，滑动量有增大趋势。

由图6可看出，崩塌路段土体表面滑动量与气温的变化量也有一定联系，气温变
化较稳定时，滑动量变化较为平稳，气温下降时，滑动量有增大趋势。

图2 各区域沉降和坝前水位关系
图3 各区域水平位移和坝前水位关系
图4 各区域裂缝变化和坝前水位关系
图5 土体表面滑动与坝前水位关系
5 结论
（1）截至2017年12月31日，综合各区域监测数据分析，各监测区域整体位移变形相对平稳，部分累计变形量较大测点，需要密切关注后续发展情况。

（2）土体沉降与坝前水位和降雨量均有关系，坝前水位下降，或降雨量增大时，测点沉降值会相应增大。

因此遇强降雨天气，或水位骤降时，需密切关注各区域沉降变化情况。

（3）水平位移变化主要与降雨量有关，降雨量增大时，水平位移有所增加。

（4）YK36+360～420崩塌路段常规监测和自动化监测结果综合分析表明，该区
域裂缝变化情况与坝前水位和降雨量均有关系，坝前水位下降，或降雨量增大时，裂缝宽度有增大趋势。

此外自动化监测结果表明，坡顶张拉裂缝与气温关系明显，当气温下降时，土体表面滑动量有所增大，气温变化平稳时，滑动量变化较为平稳。

图6 土体表面滑动与气温（℃）/降雨量（mm）关系
参考文献：
【相关文献】
[1]水利部南京水利水文自动化研究所，深圳鸿和达电子有限公司.广东省乐昌峡水利枢纽工程安全监测系统施工方案[R].南京：水利部南京水利水文自动化研究所，2009.
[2]广东省水利水电科学研究院.广东乐昌峡水利枢纽库区变形监测报告[R].广州：广东省水利水电科学研究院，2018.
[3]SL601-2013，混凝土坝安全监测技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2012.
[4]杨杰，李宗坤.水工建筑物安全监测与控制[M].郑州：黄河水利出版社.2012.。