承德“6·17”地震對雙峰寺水庫大壩安全影響的分析

劉艷國，王海城，張瑞卿，孫 創

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，石家莊 050085）

雙峰寺水庫是國務院確定的全國172 項重大供水節水工程之一，是一座以防洪為主、結合供水、兼顧生態環境用水和發電的綜合性大（2）型水利樞紐工程。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，共分24 個壩段，設計洪水標準為100 年一遇，校核洪水標準為2000年一遇，最大壩高50 m，總庫容1.373 億m3，2019 年5 月31 日正式下閘蓄水試運行，2021 年8 月24 日上游庫水位首次達到設計正常蓄水位。2021 年6 月16 日17:57 河北省承德市雙橋區發生2.9 級地震，6月17 日8:07 發生3.0 級地震，震源深度9 km，壩址距離震中6.3 km。 大壩埋設的監測儀器均納入自動化監測系統，于2018 年底實行全自動監測，地震前后監測資料完整， 本文針對地震前后壩基位移變形及滲流情況進行專項分析， 并對大壩震后的安全狀態進行評價。

1 壩基沉降監測分析

壩基1#～22#壩段布設22 個沉降監測點，監測數據按照國家一等水準測量要求進行采集。采用《水利水電工程測量內外業一體化系統》 軟件進行數據平差計算。

監測數據表明：2021 年初壩基呈抬升趨勢，汛期受庫水位影響沉降波動幅度較大，其他時段沉降變化平穩。地震后壩基沉降累計上升量最大為0.63 mm；累計下沉量最大為0.36 mm。地震前后，壩基沉降變化波動范圍為-0.61～0.41mm，量值很小，沉降速率變化范圍為-0.02～0.03 mm/d逐漸收斂，壩基未發生明顯不利變形，變化過程如圖1。

圖1 壩基沉降監測【時間-沉降量】變化過程

2 壩基水平位移監測分析

壩基水平位移采用倒垂線進行自動化觀測。采用河北水利設計集團自主開發的程序軟件進行數據處理及成果輸出。

壩基灌漿排水廊道觀測室內共布置4 個倒垂孔 （分別在4#、8#、14#、18#壩段），垂線坐標儀X 軸的正方向通常與水流方向一致，Y 軸的正方向則指向左岸。

首先，記錄左、右瞄準器滑塊A1，B1 的讀數，單位cm；

其次，定義k1，k2：

其中：θ=0.201582040924778(rad)

最后，計算X，Y 坐標（X 為水流方向，Y 為壩軸線方向）：

監測數據表明：壩基水平位移變化平穩，沿上下游方向位移值最大為0.80 mm， 最小為-0.03 mm，呈偏移向下游方向趨勢； 沿左右岸方向位移值最大為1.29 mm，最小為-0.03 mm，其中右岸4#，8#壩段偏向左岸，左岸14#、18#壩段偏向右岸，變化符合工程規律。

地震前后，壩基水平位移變化量不超過0.01 mm（如表1），未發生明顯水平位移變形，變化過程如圖2。

表1 壩基水平位移（倒垂線）監測成果統計

圖2 壩基水平位移變化過程

3 壩基揚壓水位監測分析

壩基1#～22#壩段布設了22 個滲壓計進行揚壓水位自動化監測， 將埋設前現場的讀數作為計算基準值。 采用河北水利設計集團自主開發的程序軟件進行數據處理及成果輸出。

頻率模數計算公式：

滲透壓力線性公式：

式中Fi為當前時刻測得頻率模數值；fi為當前時刻測得頻率值；P 為測點水壓力（kPa）；G 為線性計算系數，由儀器出廠資料提供；K 為溫度修正系數，由儀器出廠資料提供；Ti為當前時刻測得溫度值；T0為基準時刻值測得溫度值。

監測數據表明：汛期隨著蓄水進行，庫水位逐漸升高，各壩段揚壓水位呈上升趨勢，其他時段揚壓水位呈平穩趨勢。2#～19#壩段未檢測到揚壓力值，1#，20#、21#、22#壩 段 揚 壓 系 數 分 別 為0.23、0.03、0.07、0.24，均小于岸坡壩段設計允許值0.35。壩基帷幕和排水系統運行正常。

地震前后各壩段揚壓水位變幅在-0.1～0.2 m 之間，未發生明顯變化，揚壓水位過程線如圖3～圖4。

圖3 1#～11#壩段壩基揚壓力過程

圖4 12#～22#壩段壩基揚壓力過程

4 結語

通過對雙峰寺水庫歷史監測資料分析， 大壩位移變形、滲流變化均在設計允許范圍內，大壩運行狀態穩定。承德“6·17”地震后，現場巡視檢查大壩外觀無異常情況； 壩基沉降和水平位移變化趨勢正常；壩基揚壓水位穩定，無異常變化。地震未對大壩運行造成不利影響。