關山水庫大壩左岸公路建設施工爆破對近壩區巖體變形監測分析

張新務

（瀏陽市規劃勘察測繪院 瀏陽市 410300）

1 工程概況

關山水庫位于湘江二級支流撈刀河上游，在周洛風景區內，距社港鎮政府所在地8 km，壩址控制流域面積35 km2，總庫容2 480萬m3，為三等工程，大壩為漿砌石雙曲拱壩，屬3級建筑物，引水式電站裝機容量1 800 kW。

關山水庫大壩建于1979年，按正常蓄水位171.0 m及防洪要求建設，壩頂高程180.0 m，頂中心角及半徑分別為 98°及 118.0 m，最大壩高 81 m，壩底厚度 22.5 m，厚高比為0.277，堰頂高程169.0 m，主汛期控制水位160.0 m，相應庫容1 154萬m3，后期控制水位 165.0 m，相應庫容 1 471 萬 m3。

2000年,瀏陽市規劃勘察測繪院受關山水庫管理所委托，在壩區建立外部變形監測網、點，2001年4月完成復測，并以此成果作為首次觀測成果。2003年，重新布設壩頂 B21、B22、B23、B24及右岸下游 B13等監測點，前后已對大壩及近壩區巖體進行了11次復測，前7次監測觀測資料表明，變形量變化規律正常，變形量均在設計期望值范圍內變化。

風景區管理處2006年底對大壩左岸公路進行擴建，從開工至竣工，對壩體及近壩區巖體共進行了4次監測（8～11次），此次對其測量觀測資料進行分析，以研究公路擴建對壩體及近壩區巖體的影響。

2 監測控制網（點）布置情況

關山水庫外部變形主要包括雙曲拱壩壩體與近壩區巖體變形監測，雙曲拱壩壩體外部變形監測包含水平位移監測、垂直位移監測。

3 測量基準

（1）高程系統：1956年黃海高程系。

（2）坐標系統:大壩坐標系,邊長投影至160 m高程面。

4 觀測過程、方法、數據處理

4.1 觀測過程

2006年12月～2008年3月共完成從公路擴建開工至公路竣工過程的4次復測，

2006年12月的觀測值作為初始值（第8次監測、公路擴建前），第9次監測為公路擴建施工期，第10、11次監測為公路擴建施工完成后，本次主要分析公路擴建施工對大壩的影響。

4.2 觀測方法

水平位移觀測以監測網為基點，采用三等測邊交會，由于受地形條件限制，其中 B03、B06、B07、B08、B10、B11、B12、B13、B21的水平位移觀測采用雙邊交會，其它點采用三邊交會。邊長觀測單向四測回，取位至0.1 mm，測回差限差2 mm，氣溫讀數至0.1℃，氣壓讀數至0.1 mbar。平面坐標采用大壩坐標系。

壩頂監測點（B21、B22、B23、B24）垂直位移采用二等幾何水準聯測，以Ⅱ瀏規測04水準點起算，組成支線水準路線。近壩區監測點的垂直位移觀測采用光電測距三角高程，天頂距觀測四測回，讀數至0.1″,儀器高、覘標高量至0.1 mm。見附圖。

附圖 觀測方法示意圖

4.3 數據處理

觀測邊長進行了儀器常數改正、氣象改正、周期誤差改正、傾斜改正、高程面投影等數據處理；平差計算：采用清華三維平差軟件。

4.4 數據處理后壩頂各點變化值（表1、表2）

表1 壩頂各監測點位移變化值表（其它3次與2006年12月次比較）

表2 壩頂各監測點位移變化值表（相鄰次之間比較）

5 監測資料分析

5.1 壩頂變形

在壩頂布設4個監測點，編號分別為B21、B22、B23、B24，以2006年12月觀測值作為初始值（第8次監測）。位于大壩左、右岸壩頂的B21、B24兩點水平位移量較小，在X軸方向，B21、B24兩點變化值最大分別為-3.2 mm（3次與4次復測）和3.0 mm（2次與3次復測），方向相反，表現為左岸向右，右岸向左的狀態，在Y軸方向，兩點變化值較小。

位于壩體中部B22、B23兩點在X軸方向，兩點變化值較小，在Y軸方向，兩點變化值較大，產生一種彈性變形，前7次復測B22、B23沒發現這類現象，此現象是否與公路擴建或水位高程、觀測時溫度有關，有待進一步驗證。

壩頂 B21、B22、B23、B24監測點的垂直位移變化值較小，相比較B22、B23兩點垂直位移變化值大于B21、B24兩點，總體而言，垂直位移變化值處于測量誤差控制范圍之內。

5.2 近壩區巖體變形

近壩區巖體在公路擴建開工至公路竣工后，對近壩區巖體進行4次監測（8～11次），以2006年12月觀測值作為初始值（第8次監測）。

（1）左壩肩。

左壩肩布設4個監測點，編號分別為ⅡS05、B01、B02、B03，4次復測成果表明在Y軸方向變化值較小，變化值在一定幅度內波動，在X軸方向，ⅡS05、B01、B02向河右岸變化，變化值不大，最大值ⅡS05是-3.3 mm、B01是-5.3 mm、B02是-6.1 mm、B03是-5.5 mm，各監測點變化趨勢基本相同。

ⅡS05、B01、B02、B03監測點的垂直位移變化趨勢基本相同，且變幅在（-5.0～0.0）mm之間。

（2）壩下左岸巖體。

壩下左岸巖體布設 B06、B07、B08 3個監測點，在Y軸方向與X軸方向上，變化值不大，變化值在誤差控制范圍之內。

壩下左岸巖體 B06、B07、B08監測點的垂直位移變化值最大值2.8 mm。

（3）右壩肩。

右壩肩布設3個監測點，編號分別為ⅡS06、B04、B05，在 X 軸方向位移變化趨勢不明顯，變化值較小，在Y軸方向往上游變化，變化值較小，變化值在一定幅度內波動。

垂直位移變化值在（-4.4～2.7）mm 內變化。

（4）壩下右岸巖體。

壩下右岸巖體布設 B10、B11、B12、B13 4個監測點，在Y軸方向與X軸方向上，點變化值不大，變化值在誤差控制范圍之內。

垂直位移變化值在(-0.6～3.6)mm內變化。

6 結 語

4次監測成果基本反映了大壩及近壩區巖體的工作形態。

壩體在X軸方向上變化值較小，在Y軸方向，壩體中間兩點（B22、B23）在Y軸方向變化明顯，產生一種彈性變形（前7次監測沒此現象），此現象出現在公路擴建至公路擴建完成后，是否與公路擴建或水位高程、觀測時溫度有關，有待進一步監測驗證；壩體兩端兩點（B21、B24）在Y軸方向變化值較小，壩頂四點垂直位移變化值較小。

左壩肩四點ⅡS05、B01、B02點在X軸方向右岸變化，變化值在本（3～5）mm 之間（B03觀測條件不優，其變化值不能準確反映山體的變形），在Y軸方向變化值較小。

右壩肩三點（ⅡS06、B04、B05）在X軸方向與Y軸方向變化值較小。

壩下左岸與壩下右岸監測點變化值較小，無一定的變化規律，總體上變化值在一定幅度內波動，建議在不同水位、不同氣候條件下加密觀測次數。