蘑菇湖水庫(kù)大壩原始觀測(cè)資料淺析

【摘要】蘑菇湖水庫(kù)位于新疆石河子市西北21km處，1959年建成并蓄水運(yùn)用，當(dāng)時(shí)是單一平原注入式水庫(kù)，最大庫(kù)容1.8億m3，相應(yīng)水位390.80m，淹沒(méi)面積31.20km2，，相應(yīng)水面2.54 km2，設(shè)計(jì)灌溉面積2萬(wàn)公頃，實(shí)際灌溉面積2.67萬(wàn)公頃。

【關(guān)鍵詞】蘑菇湖水庫(kù)；滲透穩(wěn)定性；原始觀測(cè)

1、水庫(kù)的概況

工程于1959年10月完工；從1961年到1998對(duì)蘑菇湖水庫(kù)進(jìn)行提高防洪標(biāo)準(zhǔn)除險(xiǎn)加固開(kāi)工，1999年竣工，總投資6559.414萬(wàn)元，壩頂加寬至6m，年調(diào)節(jié)工農(nóng)業(yè)生活用水2.3億m3。

水庫(kù)工程由大壩、副壩、泄水渠、泄水隧洞、水源渠道幾部分構(gòu)成，自投入運(yùn)用至今經(jīng)受住了大洪水的考驗(yàn)，本文對(duì)采集到的觀測(cè)數(shù)據(jù)加以整理分析，評(píng)估目前水庫(kù)工程運(yùn)行狀況。

2、大壩觀測(cè)資料分析

2.1 沉陷變形觀測(cè)分析

1957年5月1日開(kāi)工～1959年3月30日水庫(kù)建成初期，由于還沒(méi)有觀測(cè)設(shè)備，因此，施工期及以后一段時(shí)期內(nèi)的沉陷漏測(cè)。1959年2月在平行壩頂軸線高程65.00m、壩坡高程52.50m、坡腳平臺(tái)高程47.00m處建3排縱向變形觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)（共計(jì)17個(gè)），除壩頂樁號(hào)0+000和0+750為獨(dú)立觀測(cè)點(diǎn)外，其余15個(gè)測(cè)點(diǎn)均布在5個(gè)橫斷面上，即樁號(hào)0+131、0+311、0+500、0+700及0+900。經(jīng)1959年4月～1963年12月近58個(gè)月的觀測(cè)來(lái)看，壩頂標(biāo)點(diǎn)沉陷量14～19mm，壩坡標(biāo)點(diǎn)沉陷量12～20mm，坡腳標(biāo)點(diǎn)沉陷量10～12mm，3排標(biāo)點(diǎn)的沉陷值相差不大。

為提高水平位移觀測(cè)精度，1982年9月，壩頂一排變形標(biāo)點(diǎn)在原位置上改為強(qiáng)制式歸心底盤(pán)固定戰(zhàn)標(biāo)標(biāo)點(diǎn)，截至1988年9月，原壩體最大沉陷量4mm（壩頂樁號(hào)0+900測(cè)點(diǎn)）。1988年9月擴(kuò)建加固工程施工中將其觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)全部拆除，1992年6月變形標(biāo)點(diǎn)重新布置，并于8月恢復(fù)觀測(cè)，截止至1995年10月新壩體最大沉陷量9mm（壩軸線上樁號(hào)0+850測(cè)點(diǎn)），最小沉陷量為1mm（壩腳平臺(tái)樁號(hào)0+550測(cè)點(diǎn)）。

從沉陷趨勢(shì)來(lái)看，壩體沉陷隨時(shí)間推移逐漸減小，曲線漸趨平緩，說(shuō)明土壩沉陷處于穩(wěn)定狀態(tài)；從主壩平面上看，主壩左半部沉陷量較大，其原因是此壩段土料填筑量最大且最大且填筑質(zhì)量及壩基地質(zhì)條件均較差，但隨時(shí)間延長(zhǎng)，新舊填方土的密實(shí)程度逐漸趨于相同。

2.2 回歸方程在土壩沉陷觀測(cè)中的應(yīng)用

蘑菇湖水庫(kù)主壩沉陷規(guī)律符合回歸雙曲線方程，以Ⅰ排0+850沉陷變形標(biāo)點(diǎn)為例，求的回歸方程為

新建沉陷標(biāo)點(diǎn)Ⅰ排0+250、Ⅰ排0+550和Ⅰ排0+850在今后5年的累計(jì)沉陷量數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)如圖所列。

3、土壩滲透穩(wěn)定性分析

3.1 消除測(cè)壓管滯后時(shí)間的影響

在土壩滲壓觀測(cè)分析時(shí)，首先要消除測(cè)壓管滯后時(shí)間的影響。測(cè)壓管得知后時(shí)間是指當(dāng)庫(kù)水位變化△H時(shí)，較測(cè)壓管水位變化△h要超前△t時(shí)段，及測(cè)壓管水位變化之后與庫(kù)水位△t時(shí)段，△t即為測(cè)壓管滯后時(shí)間，產(chǎn)生△t時(shí)段的因素大體分為滲流的滲徑，滲徑越長(zhǎng)，滲流滲入測(cè)壓管所需時(shí)間越長(zhǎng)。

針對(duì)有代表性的個(gè)別測(cè)壓管，增加觀測(cè)頻率，確定其滯后時(shí)間。蘑菇湖因水庫(kù)主側(cè)壓管水位受壩后農(nóng)田澆地以及雨后庭院積水直接向壩后排水溝排放等諸多因素的影響，而測(cè)壓管水位之后庫(kù)水位的時(shí)間更難確定。因此，在掌握好觀測(cè)時(shí)機(jī)的基礎(chǔ)上，測(cè)得蘑菇湖水庫(kù)主壩浸潤(rùn)線測(cè)壓管滯后庫(kù)水位2d，壩基滲壓孔鉆6、鉆18、鉆32滯后庫(kù)水位4.5～9.5h.

3.2 滲透穩(wěn)定性分析

蘑菇湖水庫(kù)自建成以來(lái)，經(jīng)受住了大洪水的考驗(yàn)，本文將根據(jù)實(shí)測(cè)資料對(duì)地質(zhì)情況復(fù)雜、施工質(zhì)量較差、最大壩高位置的樁號(hào)0+900～1+000壩段滲壓情況進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)選取原則：（1）選取庫(kù)水位持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)（2）選取高庫(kù)水位時(shí)的數(shù)據(jù)（3）排除外界干擾的數(shù)據(jù)。

3.2.1 土壩浸潤(rùn)線

為觀測(cè)了解壩體浸潤(rùn)線的實(shí)測(cè)情況，反映出壩基排水系統(tǒng)工作狀況，在主壩0+950斷面由上往下設(shè)置4跟測(cè)壓管，有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)理論計(jì)算得出蘑菇湖水庫(kù)主壩粘土斜墻防滲效果很好，斜墻滲透系數(shù)為10-5 cm/s；浸潤(rùn)線水位不會(huì)高出下游地面，壩后土體及壩基土料滲透系數(shù)為2×10-1 cm/s；壩后覆蓋層不可能發(fā)生管涌。

壩基砂卵石層滲透坡降為0.0079，遠(yuǎn)小于砂卵石的允許滲透坡降，不會(huì)在壩后覆蓋層內(nèi)發(fā)生管涌。

3.2.2 壩基滲壓分析

在土壩樁號(hào)0+943斷面下游設(shè)置鉆6、鉆18、及鉆32號(hào)根壩基滲壓測(cè)壓管，此3孔水位與庫(kù)水位關(guān)系極其密切，滯后時(shí)間很短。1986年7月22日～23日和8月12～13日對(duì)此3孔進(jìn)行了加密觀測(cè)，確定這3孔水位滯后庫(kù)水位時(shí)間為4.5～9.5h，與庫(kù)水位變幅為35～100cm，特定庫(kù)水位下測(cè)壓水位總的趨勢(shì)是下降的，說(shuō)明壩基滲流穩(wěn)定性越來(lái)越好。

結(jié)束語(yǔ)

水庫(kù)大壩的原始監(jiān)測(cè)應(yīng)該根據(jù)具體的大壩周邊環(huán)境進(jìn)行具體監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備對(duì)壩體、大壩結(jié)構(gòu)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保整個(gè)水庫(kù)大壩的穩(wěn)定。

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