水利水電工程中大壩表面變形監測應用研究

李峰

摘 要 隨著我國水利水電技術的快速發展，水利水電工程的規模越來越大，工程結構也趨于多樣化，導致大壩表面變形也越來越復雜。大壩變形是威脅大壩工程質量和使用壽命的主要因素，鑒于此，本文以長河大壩為研究對象，探討了大壩的表面沉降和水平位移變形特征，為后期治理提考依據。

關鍵詞 水利水電工程；工程變形；監測與維護

水利水電工程中大壩表面變形監測研究是防治大壩變形處理的基礎，也是設計大壩工程的重要依據。本文以長河大壩為例，簡要的講述了大壩表面變形監測點布置，對大壩的表面沉降和水平位移變形進行了監測研究，為后期治理提考依據。

1 大壩表面變形監測技術要求

1.1 平面位移監測技術要求

利用平面監測控制網點作為工作基點，考慮到地形和通視條件限制，布設2個平面工作基點，平面工作基點納入平面監測控制網按相關要求進行聯測平差[1]。大壩外部變形監測點采用交會法進行觀測，最后平差計算的位移量中誤差不超過±3mm。

1.2 沉降監測技術要求

在上下游壩坡馬道高程、基礎廊道各布設一組水準工作基點。水準工作基點初始坐標從水準監測控制網引測，水準工作基點定期與水準監測控制網按一等水準要求聯測一次，最后平差計算的位移量中誤差不超過±0.45mm，最后平差計算的位移量中誤差不超過±1.0mm。

2 大壩表面變形監測點布置

大壩上游壩坡1615m高程共布置6個監測點，從左岸至右岸編號依次為TP91-TP96；1645m高程共布置8個監測點，從左岸至右岸編號依次為TP83-TP90；1695m高程共布置11個監測點，從左岸至右岸編號依次為TP72-TP82。

大壩下游壩坡1510m高程共布置6個監測點，從左岸到右岸編號依次為TP66～TP71；1545m高程共布置8個監測點，從左岸到右岸編號依次為TP58～TP65；1580m高程共布置9個監測點，從左岸到右岸編號依次為TP49～TP57；1610m高程共布置9個監測點，從左岸到右岸編號依次為TP40～TP48；1645m高程共布置9個監測點，從左岸到右岸編號依次為TP31～TP39；1672m高程共布置6個監測點，從左岸到右岸編號依次為TP25～TP30。

3 大壩表面沉降監測結果分析

上游壩坡最大累計沉降量為400.1mm，蓄水以來變化量為391.1mm（下沉），相鄰兩次間隔變化量為6.4mm（下沉）。下游壩坡累計最大累計沉降量為626.7mm，蓄水以來變化量為170.6mm（下沉），相鄰兩次間隔變化量為1.7mm（下沉）。壩頂最大累計沉降量為363.9mm，蓄水以來變化量為363.9mm（下沉），相鄰兩次間隔變化量為1.0mm（下沉）。

通過監測發現，各測點沉降量隨壩體填筑高程的增加，沉降量逐漸增大，整體分布呈現由河床中部向兩岸遞減趨勢。各層沉降速率分布為填筑初期沉降速率相對較大，后期漸緩；同一時段內高高程沉降速率較大，低高程沉降速率較緩，符合變形規律。壩頂沉降變化受庫水位抬升有一定的影響，由于壩頂以上已無豎向荷載作用，壩頂沉降主要影響因素為水位抬升和時間效應。下游壩坡沉降受庫水位抬升影響很小，沉降速率呈現減小趨勢。

4 表面水平位移監測結果分析

4.1 上下游方向

上游壩坡測點向下游變形，累計變形量在7.8mm～48.1mm范圍，蓄水以來變化量為46.3mm（向下游），相鄰兩次間隔變化量為-0.2mm（向上游）；下游壩坡測點向下游變形，累計變形量在29.8mm～221.3mm范圍，蓄水以來變化量為153.1m（向下游），相鄰兩次間隔變化量為-1.4mm（向上游）；壩頂上游堆石區大部分測點向下游變形，累計變形量在-3.2mm～30.2mm范圍，蓄水以來變化量30.2mm（向下游），相鄰兩次間隔變化量為-0.9mm（向上游）。壩頂心墻大部分測點向下游變形，累計變形量在-21.2mm～22.0mm范圍，蓄水以來變化量為22.2mm（向下游），相鄰兩次間隔變化量為-1.1mm（向上游）；壩頂下游堆石區大部分測點向下游變形，累計變形量在-30.0mm～23.7mm范圍，蓄水以來變化量為23.7mm（向下游），相鄰兩次間隔變化量為-0.8mm（向上游）。

4.2 左右岸方向

上游壩坡向左岸累計變形量為129.9mm，蓄水以來變化量為124.3mm（向左岸），相鄰兩次間隔變化量為-0.4mm（向右岸）；向右岸累計變形量為-138.1mm，蓄水以來變化量為-134.6mm（向右岸），相鄰兩次間隔變化量為-1.7mm（向右岸）。下游壩坡向左岸累計變形量為140.2mm，蓄水以來變化量為23.9mm（向左岸），相鄰兩次間隔變化量為-1.9m（向右岸）；向右岸累計變形量為-152.4mm，蓄水以來變化量為-25.4mm（向右岸），相鄰兩次間隔變化量為-2.0mm（向右岸）。壩頂向左岸累計變形量為124.7mm，蓄水以來變化量為123.6mm（向左岸），相鄰兩次間隔變化量為2.7mm（向左岸）；向右岸累計變形量為-137.6mm，蓄水以來變化量為-132.2mm（向右岸），相鄰兩次間隔變化量為-3.7mm（向右岸）。

從監測結果可以得出，各測點位移與堆石體填筑過程緊密相關，壩體表面位移隨填筑高程增加而持續增加，變形趨勢符合一般規律；順河向位移為河床中部大、兩岸岸坡小的分布特征，左右岸位移分布左右岸位移分布表現為由兩岸向河床中部靠攏的趨勢，總體符合壩體表面變形一般規律。第一階段蓄水期間，上游壩坡1695m高程及壩頂均表現為向上游方向變形，下游壩坡除1672m高程外總體表現為向下游方向變形，大壩1672m高程以上總體表現為向上游位移趨勢；第二階段蓄水后，上游壩坡及壩頂開始向下游方向變形，下游壩坡均表現為向下游方向變形。上下游方向水平位移變化明顯受庫水位影響，水平位移速率與庫水位呈正相關，水平位移速率在庫水位上升期較穩定期大。

參考文獻

[1] 劉民.淺談水利工程中的大壩變形監測與維護[J].科技與企業，

2013，（09）：227.