某樞紐工程大壩安監(jiān)測分析報告

建設(shè)單位：水利樞紐有限公司編制單位：勘測設(shè)計研究院二OO二年五月總目錄第一卷：建設(shè)管理工作報告第二卷：建設(shè)大事記第四卷：廠房H標(biāo)工程施工管理工作報告第五卷：砂石骨料生產(chǎn)管理工作報告第六卷：設(shè)計工作報告第七卷：建設(shè)監(jiān)理工作報告第八卷：機(jī)電設(shè)備制造監(jiān)造工作報告第九卷：金屬結(jié)構(gòu)制作監(jiān)造工作報告第十卷：運行管理工作報告第十一卷：質(zhì)量評定報告第十二卷：大壩安全監(jiān)測資料分析報告第十三卷：水土保持及環(huán)境保護(hù)專項工作報告第十四卷：庫區(qū)右岸滲漏專題工作報告第十五卷：庫區(qū)防凌專題工作報告第十六卷：壩基抗滑穩(wěn)定處理專題工作報告第十七卷：低熱微膨脹水泥應(yīng)用專題工作報告第十八卷：擬驗工程清單和未完工程項目的建設(shè)安排第十九卷：檔案資料自檢工作報告第二十卷：小沙灣取水工程專項工作報告第二十一卷：竣工安全鑒定工作報告第二十二卷：建設(shè)征地補(bǔ)償和移民安置工作報告前言 11工程概況及大壩安全監(jiān)測布置簡況 2 1.2監(jiān)測項目及布置 22變形觀測資料分析 152.1荷載因素分析 152.2變形觀測資料的整理與分析 16變形三維有限元計算 222.4統(tǒng)計模型分析 232.5位移混合模型分析262.6大壩變形觀測資料分析綜述 273滲流觀測資料分析 793.1壩基揚(yáng)壓力資料分析 793.2壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力觀測資料分析 823.3壩體滲透壓力資料分析 834應(yīng)力、應(yīng)變及溫度觀測資料分析 974.1應(yīng)變計組實測資料計算分析 974.2測縫計實測資料整理和分析 100抗剪平硐三向測縫計實測資料分析 1034.4鋼筋計實測資料分析 1044.5鋼板計實測資料分析 1054.6滲壓計實測資料分析 1064.7基巖變位計實測資料分析 1064.8溫度計實測資料分析 1075結(jié)論與建議 1435.1結(jié)論 1435.2建議 1451大壩安全觀測儀器與設(shè)施，隨壩體混凝土施工，逐步埋設(shè)安裝就位，至19**年*月水庫下閘蓄水，大部分觀測項目施工完成，并取得了初始值，開始或進(jìn)行了正常的安全監(jiān)測。至目前大部分觀測項目均已取得了系統(tǒng)且完整的觀測資料。受黃河萬家寨水利樞紐有限公司委托，我院承擔(dān)了該工程竣工驗收大壩安全觀測資料分析任務(wù)。本次資料分析含概了除近壩區(qū)巖體水平位移、垂直位移及左右岸繞壩滲流觀測(甲方均已委托其他單位承擔(dān))以外項目的大壩安全觀測起始至2001年5月底全部觀測資料。觀測資料分析依據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范進(jìn)行，分析中除采用統(tǒng)計方法外，還借助于線彈性有限元對大壩位移等進(jìn)行了綜合分析。通過本次觀測資料分析，對該工程大壩安全監(jiān)測、安全監(jiān)測成果及大壩工作狀態(tài)均有了一定的認(rèn)識，但由于部分觀測資料的完整性、系統(tǒng)性較差，也給資料分析和結(jié)論的取得帶來了一定的困難，有待在今后工作中進(jìn)一步地完善。在本報告的編寫過程中，提到了專家的指導(dǎo)，同時得到了水利樞紐有限公司領(lǐng)導(dǎo)及公司電站管理局的大力支持，在此一并表示感謝！受時間等方面因素制約，本次資料分析中難免有不足之處，懇請專家們批評指1.1工程概況某工程位于黃河干流河段內(nèi)，左岸隸屬*縣，右岸隸屬*旗。工程的主要任務(wù)是供水結(jié)合發(fā)電調(diào)峰，同時兼有防洪、防凌作用。樞紐屬一等大(I)型工程，水庫最高蓄水3位980.00m,正常蓄水位977.00m,水庫總庫容8.96億m,電站裝機(jī)容量1080MW整個樞紐由攔河GIS站等建筑物組成。攔河壩為混凝土半整體直線重力壩。大壩壩頂高程9*2.00m,壩頂長度4*3m,最大壩高1*5m,攔9910壩段為中孔壩段；11壩段為隔墩壩段；12?17壩段為電###站壩段；18?22壩段為右岸擋水壩段。##黃河在壩址區(qū)呈南北向，河谷呈寬U型，寬約430m壩基座落在寒武系中統(tǒng)張夏組第五層的中厚層灰?guī)r夾薄層灰?guī)r上,兩岸壩肩地層為寒武系上統(tǒng)崮山組、長山組和鳳山2#壩基地層呈單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀平緩，總體走向北東30#3°。在平緩單斜地層上發(fā)育有規(guī)模不大的層間褶曲、隆起及裂隙。1.2監(jiān)測項目及布置本工程大壩觀測項目有：變形觀測；滲流觀測；應(yīng)力、應(yīng)變及溫度觀測；水位、水溫、氣溫觀測；水力學(xué)觀測。1.2.1變形觀測(1)壩頂水平位移監(jiān)測。壩頂水平位移觀測采用視準(zhǔn)線法和大氣激光準(zhǔn)直線法，布置樁號分別為下0+017.185m和0+017.51m兩種方法互為校核，兩端點由設(shè)置在22#壩段的正、倒垂線組作為基點。(2)壩身水平位移監(jiān)測。在高程975.00m的觀測廊道內(nèi)樁號下0+013.45m處布置一條單向1.2.2垂直位移監(jiān)測(1)壩頂垂直位移監(jiān)測。在每個壩段的壩頂上埋設(shè)一個沉陷標(biāo)點，采用精密水準(zhǔn)測量方法進(jìn)(2)壩基垂直位移監(jiān)測。在灌漿廊道內(nèi)每個壩段埋設(shè)一個沉陷標(biāo)點，采用精密水準(zhǔn)測量方法1.2.3壩體撓度監(jiān)測提供基準(zhǔn)值。倒垂線深入基巖深度：1壩段為42m7壩段為30.9m；14壩段為35m22壩段為####45m。1.2.4壩基傾斜監(jiān)測在14壩段灌漿及揚(yáng)壓力觀測廊道內(nèi)，樁號壩0+323.80m高程898.50m處順流向安裝三臺RJ#型電容式靜力水準(zhǔn)儀，并以14壩段倒垂線作為基點。#1.2.5壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測深層承壓水監(jiān)測孔，共布置59個揚(yáng)壓力監(jiān)測孔。1.2.6繞壩滲流監(jiān)測在左右岸各布置8個監(jiān)測孔，監(jiān)測繞壩滲流情況。1.2.7滲漏量監(jiān)測3排水溝內(nèi)于各布置1臺YL型電容式量水堰滲流量儀，共4臺。排水溝內(nèi)于壩體滲漏量監(jiān)測。在灌漿廊道上游##壩基滲漏量監(jiān)測。在灌漿廊道下游##各布置了1臺YL型電容式量水堰滲流量儀，以監(jiān)測主排水孔的滲漏量，共4臺。1.2.8應(yīng)力、應(yīng)變及溫度監(jiān)測度計，每排3?5個測點進(jìn)行壩體溫度觀測；在壩踵、壩趾及壩基中部，沿鉛直(2)縱橫縫開合度監(jiān)測。在典型壩段的各條縱、橫縫及左右岸坡壩段的橫縫上布置測縫計，監(jiān)測縫面開合度變化情況。(3)壩體滲透壓力、泥沙壓力監(jiān)測。在5#、14#壩段觀測斷面高程904.50m和906.00m布置948.00m以下，每隔10m左右布置一對土壓力計和一支滲壓計。(4)壩體應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測。在典型壩段的基礎(chǔ)截面布置五向應(yīng)變計組、無應(yīng)力計，以監(jiān)測該截面的應(yīng)力應(yīng)變；在壩踵部位埋設(shè)應(yīng)變計、測縫計進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變和縫面變化監(jiān)測；在岸坡壩段布置單向應(yīng)變計及基巖變位計監(jiān)測壩肩的受力和變形情況。(5)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測。在5壩段底孔孔口、閘墩及9壩段排水泵房等部位布置鋼筋計進(jìn)行鋼筋##(6)壓力鋼管監(jiān)測。在14電站壩段壓力鋼管的上彎段、斜直段及下彎段截取三個垂直于鋼管#軸線的剖面，在每個剖面的上下、左右側(cè)布置鋼板計、鋼筋計、測縫計、滲壓計、應(yīng)力計及無應(yīng)力計對壓力鋼管的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。(1)水位監(jiān)測：大壩在水庫下閘蓄水前采用上下游水尺進(jìn)行水位監(jiān)測，電站機(jī)組投入運行后利用19壩段及電站尾水平臺的水位計進(jìn)行監(jiān)測。####(3)氣溫監(jiān)測：利用壩址附近即左岸山體上游側(cè)和右岸壩段布置的兩個氣溫觀測點，安裝百葉箱，采用電阻溫度計進(jìn)行氣溫監(jiān)測。41.2.10壩基抗剪平硐應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測 (1)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：在3條壩基抗剪平硐內(nèi)共埋設(shè)20套五向應(yīng)變計組和無應(yīng)力計，以監(jiān)測平硐混凝土內(nèi)應(yīng)力狀況。 (2)溫度監(jiān)測：在平硐內(nèi)共埋設(shè)溫度計63支，進(jìn)行回填混凝土溫度監(jiān)測。 (3)周邊回填縫開度監(jiān)測：在3條平硐及部分支硐內(nèi)選擇10個觀測斷面，每個斷面分別在兩側(cè)及頂部各布置1支測縫計，共計30支，以監(jiān)測周邊回填縫的開合度。 (4)剪切帶變形監(jiān)測：在平硐內(nèi)SCJ08SCJ10剪切帶上各埋設(shè)6套3DM-200型三向測縫計，共計12套。萬家寨水利樞紐工程大壩安全監(jiān)測測點及儀器布置見圖1-1?圖1-10。2.1荷載因素分析2.1.1水位荷載本工程1998年10月1日下閘蓄水，1998年11月25日到達(dá)施工初期運行水位960.00m。至2001年5月底，水庫庫水位在929.50m至974.54m之間變動，其中2000年3月24日水位降歷了4次大幅度的變化，分別是1998年10月的蓄水過程，1999年3月和2000年3月庫水位的水荷載是壩體及壩基變形的主要影響因素之一。理論分析表明，壩體變形可以用水h=H/100,H為測時當(dāng)天的平均庫水位)。從回歸計算所得的統(tǒng)計模型看，現(xiàn)有變形監(jiān)測項目的部分測點的實測值統(tǒng)計模型中沒有引入水位因子，其原因與大壩前期尚處于邊建設(shè)邊運行之中，觀測資料相對較短，而其它因素(如溫度、時效等)對大壩變形的影響較水荷載相對明顯有關(guān)。為彌補(bǔ)現(xiàn)有資料相對較短，并利用有限元計算結(jié)果求出水位與外部變形的關(guān)系方程，將此方程作為一個因2.1.2溫度荷載氣溫是影響壩體運行狀態(tài)的重要外部條件，對壩上、下游水溫、壩體混凝土溫度、壩基溫度有直接影響，從而影響到壩的變形、應(yīng)力、滲透等。萬家寨水利樞紐壩址地處北緯39.6°，該地區(qū)屬溫帶季風(fēng)大陸性氣候，冬季寒冷且時間漫長，氣候干燥，多風(fēng)沙；夏季炎熱；春、秋季短。氣溫年、季及晝夜變化大，驟降頻繁。統(tǒng)5實測樞紐工程區(qū)氣溫變化過程線見圖2-2。因氣溫資料僅到2001年3月21日，為使環(huán)境量相對完整，便于回歸分析，對此后4、5兩個月的氣溫，用2000年同期的資料進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù)1995年12月9日至2001年3月31日每天平均氣溫的統(tǒng)計，在此時段內(nèi)壩址處最高氣溫出現(xiàn)在1998年6月29日，最高氣溫為32.8C；最低氣溫出現(xiàn)在1998年1月18日，最低氣溫為-21.9C。在進(jìn)行壩體變形回歸分析時，根據(jù)本工程的實際情況，采用了兩類溫度分量因子：一類為前期平均氣溫因子，包括T、T、T、T、T、T等(下標(biāo)表示所取測時前的天數(shù))；一類為周期因715306090120t'為測時距分析起始日期的時間長度(天)。變形測點實側(cè)值回歸議程中送入的年周期、半年周期和測時前期氣溫平均因子不全相同，反映了因測點位置不同，受溫度邊界條件影響(氣溫、水溫)2.2變形觀測資料的整理與分析本次資料分析中，位移方向按常規(guī)設(shè)定為：水平位移向下游及向左岸位移為正，上下游方向為縱軸丫，左右岸方向為橫軸X;垂直位移向下為正。2.2.1數(shù)據(jù)可靠性檢查及精度估計方法在進(jìn)行觀測資料的整理分析前，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了可靠性檢查，并對其中不可避免地存在的以下三類誤差分別進(jìn)行了處理。 (1)疏失誤差(人工誤差)：是指由于觀測人員的疏忽而產(chǎn)生的誤差，如儀器操作錯誤、記錄錯誤、計算錯誤、計算機(jī)輸入錯誤等。本次分析工作開始時，大壩觀測自動化系統(tǒng)尚未投入正常運行，分析采用的所有資料均為人工觀測、人工計算后輸入到計算機(jī)，所以資料中疏失誤差難以避免。因此，在資料分析前，對原始記錄進(jìn)行了大量的復(fù)核，對明顯的疏失誤差進(jìn)行了插值補(bǔ)缺或非真值剔除。 (2)系統(tǒng)誤差：是指由于觀測設(shè)備、儀器、操作方法不完善或外界條件變化所引起的一種有規(guī)律的誤差，如電纜接長或剪短、電纜接頭硫化處理不當(dāng)、不同測時更換測量儀器等，其可能的形式較為復(fù)雜，比疏失誤差難于發(fā)現(xiàn)和處理。對這種誤差，首選將觀測數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)性變化(如系統(tǒng)性跳動或趨勢性變化)分辯出來，然后根據(jù)測量系統(tǒng)的工作特性及結(jié)構(gòu)變化對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行 (系統(tǒng)誤差)，采用曲線平移的方法進(jìn)行必要的處理。 (3)偶然誤差：是指由于若干偶然原因所引起的微量變化的綜合作用所造成的誤差。對具體觀測項目而言，可以對測點的理論觀測精度進(jìn)行估計，但重要的是實測值的測量精度，它直接關(guān)系到測值的實用價值。對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析時，不存在嚴(yán)重欠擬合現(xiàn)象的條件下，其剩余量主要6是由觀測的偶然誤差引起的，對不同的觀測項目，用剩余標(biāo)準(zhǔn)差S2.2.2水平位移監(jiān)測資料的整理分析 (1)壩頂視準(zhǔn)線##正、倒垂線組因各種原因未取得連續(xù)完整的測值，所以本次分析也無法換算得出壩頂絕對水平位移的系列測值。為了解壩頂?shù)慕^對水平變位，工作中通過對已完成的大壩外部變形控制網(wǎng)測量的成果的初步分析，再根據(jù)相同或相近測時視準(zhǔn)線及引張線測量結(jié)果，換算出各測點4個測時的絕對位移，作出絕對位移沿壩段的分布圖。由于只可以換算出4次絕對位移，測次較少，無法對壩頂絕對位移進(jìn)行過程分析，所以本次重點分析壩段的相對水平位移。1998年10月16日，視準(zhǔn)線測值過程線見圖2-3，不同日期測值相對于122壩段的位移分布曲線見圖2-9?圖2-11,視準(zhǔn)線測值與庫水位年相關(guān)圖見圖2-23、圖2-24。通過外部變形控制網(wǎng)5次測量結(jié)果，換算出的壩頂各測點絕對位移分布圖見圖2-12，各測點相對位移特征值統(tǒng)計見表2-1。當(dāng)不考慮溫度和時效時，壩體水平位移計算結(jié)果和水位相關(guān)線為單值曲線，作#14壩段壩頂視準(zhǔn)線測值與水位年相關(guān)圖(見圖2-23、圖2-24)，可以看到，相關(guān)線并不為單值曲#線，可見影響壩頂水平位移的不僅僅是水位荷載。為進(jìn)一步分析氣溫和時效是否對壩頂水平位移產(chǎn)生影響，分別作出各壩段同水位同氣溫位移分布圖(圖2-9)、同水位不同氣溫位移分布圖(圖2-10)、不同水位同氣溫位移分布圖(圖2-11)【此處所說的同氣溫，并不是指測時氣溫，因為氣溫對壩體位移的影響有一定的滯后，真正影響壩體位移的是測時前一段時間的平均氣溫，這一點在統(tǒng)計模型分析中能反映出來，故在氣溫?zé)o反常的情況下，取月份相近的測時，認(rèn)為兩測時前期平均氣溫基本相同】。視準(zhǔn)線同水位、同氣溫位移分布圖(圖2-9)中，兩次測時相差一年，但各壩段壩頂位移基本相等，說明時效對壩頂水平位移影響很小或基本沒有影響視準(zhǔn)線同水位、不同氣溫位移分布圖(圖2-10)中，兩測次測時月份不同，分別為5月和10月，從測時前期平均氣溫(測時前1?2月)來看，10月份前期平均氣溫較5月高，1999年5月19日各壩段壩頂水平位移測值比2000年10月6日的大很多(右邊4個壩段除外)，說明氣溫與壩頂水平位移呈負(fù)相關(guān)，氣溫越高，壩頂向下游的水平位移越小。右邊4個壩段兩次測值變化不體內(nèi)溫度隨氣溫變化幅度較其它壩段相對要小。7視準(zhǔn)線不同水位、同氣溫位移分布圖(圖2-11)中，兩測次測時均在2月份，氣溫對壩頂水平位移的影響應(yīng)基本相同，但水位961.31m時，各壩段壩頂?shù)乃轿灰戚^水位955.25m時要大，說明隨著庫水位的升高，壩頂水平位移增大。從視準(zhǔn)線位移分布圖(圖2-9、圖2-10、圖2-11)還可以看到，壩頂水平位移分布呈河床壩段大，邊坡壩段小的趨勢，這符合壩體變形分布規(guī)律。同時，由外部變形控制網(wǎng)測量成果初步分析為由外部變形控制網(wǎng)測量成果初步分析的1#、22#壩段測點水平位移值，結(jié)合視準(zhǔn)線測量結(jié)果換算出的壩頂各測點水平位移絕對值的分布】綜上所述，壩頂各測點水平位移測值并不是單一的與水位或氣溫變化相關(guān)，而是受兩者綜合作用的結(jié)果。當(dāng)庫水位升高時，壩頂水平位移向下游增大，反之減?。划?dāng)氣溫升高時，壩頂水平位移向上游增大，這一變化符合壩體變化規(guī)律。視準(zhǔn)線過程線圖中，幾乎所有測點水平位移測值在2000年4月下旬有一明顯增大的過程，這主要是因為在該時段水位明顯升高，到970.00m高程左右，水位升高使壩頂水平位移向下游明顯增大；而2000年7月下旬壩頂水平位移有一明顯減小的過程，這主要是因為在該時段水位下降，而氣溫明顯升高，兩者的綜合作用，造成壩頂水平位移偏向上大值也出現(xiàn)在此時段，說明水位和氣溫變化對壩頂水平位移影響明顯。從各壩段相對于1#、22#壩段變位測值的統(tǒng)計(見表2-1)可以看出：向下游最大位移出現(xiàn)在#mm壩#段，最小位移為-3.14mm；最大變幅發(fā)生在11壩段，為15.70mm各測點變幅為3.04?# (2)高程975.00m觀測廊道引張線##引張線始測日期為1998年10月12日，引張線過程線見圖2-4，不同日期測值相對于122壩段的位移分布曲線見圖2-13?2-15。通過大壩外部變形控制網(wǎng)5次測量結(jié)果換算出的引張線#各測點絕對位移分布圖見圖2-16，各測點相對位移特征值統(tǒng)計見表2-2。通過714壩段高程975.00m廊道引張線測值與水位年相關(guān)圖(見圖2-252-26),可以看、圖到，相關(guān)線也不是單值曲線，可見影響測點水平位移的也不僅僅是水位荷載。同視準(zhǔn)線一樣，分別作出各壩段同水位同氣溫位移分布圖(圖2-13)、同水位不同氣溫位移8分布圖(圖2-14)、不同水位同氣溫位移分布圖(圖2-15)，以進(jìn)一步分析氣溫和時效是否對高程975.00m處的水平位移產(chǎn)生影響。引張線同水位、同氣溫位移分布圖(圖2-13)中，兩次測時相差一年，但各壩段引張線實測位移基本相等，說明時效對高程975.00m處水平位移影響很小或基本沒有影響。引張線同水位、不同氣溫位移分布圖(圖2-14)中，兩測次測時月份不同，分別為3月和10月，從測時前期平均氣溫(測時前1?2月)來看，10月份前期平均氣溫較3月高，1999年3月31日各壩段壩頂水平位移測值比2000年10月7日的大很多，說明氣溫與測點處水平位移呈負(fù)相關(guān)。氣溫越高，測點處向下游的水平位移越小。引張線不同水位、同氣溫位移分布圖(圖2-15)中，兩測次測時在4、5月份，氣溫對壩頂水平位移的影響應(yīng)基本相同，但水位973.43m時各壩段壩頂?shù)乃轿灰戚^水位970.13m時要大，說明隨著庫水位的升高，壩頂水平位移增大。m觀測廊道處水平位移與庫水位的關(guān)系，取1999年2、3月份短時間內(nèi)(氣溫對水平位移影響很小)庫水位大幅度變化時，##值作出庫水位與測點水平位移相關(guān)圖(見圖2-27、圖2-28)。從相關(guān)圖可以看到，位移與水位相關(guān)關(guān)系明顯，且水位下降過程與水位升高過程的相關(guān)線幾乎完全重合，說明壩體處于彈性變形。分別將這幾次測值與有限元計算結(jié)果進(jìn)行比較(見表2-9、表2-10)，絕大部分實測位移值比有限元計算結(jié)果稍小(此處位移測值為相對這會對實測位移結(jié)果有一定的影響)，但兩者的變化規(guī)律基本相同。##由外部變形控制網(wǎng)測量結(jié)果初步分析的##975.00m廊道引張線測量結(jié)果換算出的高程975.00m廊道引張線各測點水平位移絕對值的分布】同時從測值過程線可以看到，各壩段測值過程線變化趨勢基本相同，且隨水位和氣溫綜合影響變化趨勢明顯，當(dāng)庫水位升高時，各測點水平位移向下游增大反之減??；當(dāng)氣溫升高時，各測點水平位移向上游增大。引張線過程線同視準(zhǔn)線測值一樣，所有水平位移測值在2000年4月下旬有一明顯增大的過程，而在2000年7月下旬壩頂水平位移有一明顯減小的過程，這與視準(zhǔn)線反映的規(guī)分測點水平位移最大值也出現(xiàn)在此時，也說明水位變化對壩頂水平位移影響明顯。對比視準(zhǔn)線和引張線各測點測值過程線可以看到，引張線測值過程線較視準(zhǔn)線平滑，說明引張線測量精密較壩頂視準(zhǔn)線高，這從兩個項目各測點測值統(tǒng)計模型回歸標(biāo)準(zhǔn)差也能看出。各測點實測水平相對位移的統(tǒng)計(見表2-2)表明：向下游最大位移出現(xiàn)在2001年4月169日的14壩段，最大位移為13.01mm最小位移出現(xiàn)在1998年10月20日的9壩段，最小位移為-##1.60mm；最大變幅為14壩段的13.01mm各測點變幅為2.05?13.01mm從統(tǒng)計結(jié)果看，引張線所#反映的位移變化規(guī)律和視準(zhǔn)線基本一致。2.2.3垂直位移監(jiān)測資料的整理分析 (1)壩頂垂直位移壩頂垂直位一移采用精密水準(zhǔn)測量方法定期觀測，每個壩段布置一個沉陷標(biāo)點(4#壩段兩個測點)，共23個測點。壩頂垂直位移從1998年10月12日始測，各測點垂直位移過程線見圖2-5，不同時段測值分布曲線見圖2-17?圖2-20，特征值統(tǒng)計見表2-3。分別作出各壩段壩頂垂直同水位同氣溫位移分布圖(圖2-17)、同水位不同氣溫位移分布圖 (圖2-18)、不同水位同氣溫位移分布圖(圖2-19)，以進(jìn)一步分析庫水位、氣溫和時效對壩頂垂直位移的影響。同水位、同氣溫壩頂垂直位移分布圖(圖2-18中)，兩測次測時月份不同，分別為1999年2月和2000年6月，測時氣溫相差較大，從測時前期平均氣溫(測時前1?2月)看，2000年6月份前期平均氣溫較1999年2月份前平均氣溫高，1999年2月9日各壩段壩頂垂直位移測值比2000年6月30日的大很多。說明壩頂垂直位移與氣溫呈負(fù)相關(guān)，氣溫越低，壩頂重直位移越大，且氣溫對壩頂垂直位移的影響較大。不同水位、同氣溫壩頂垂直位移分布圖(圖2-19)中，三次測時均在4月份，氣溫對壩頂垂直位移的影響應(yīng)基本相同，但不同水位時各壩段壩頂垂直位移基本相同，說明庫水位對壩頂垂直位移影響不大各壩段壩頂垂直位移分布曲線(圖2-17?2-20)反映出，壩頂垂直位移沿壩段分布呈河床壩段大、邊坡壩段小的規(guī)律，不同時間的分布規(guī)律基本相同，從分布圖中可以看出，4#壩段垂直位移較相鄰壩段偏小，這可能是因為該壩段為表孔壩段，體型和其它壩段有一定區(qū)別，太陽照射對壩頂垂直位移的影響較其它壩段相對較小。移除受壩體剛性變化影響外，受壩體下游面混凝土熱脹冷縮影響較大，氣溫上升，垂直位移減小。下游垂直位移測點處上升，符合混凝土重力壩壩頂垂直位移變化規(guī)律。從2000年3月以后，過程線較前期平滑，說明后期壩頂垂直位移測量精度較前期高。對壩頂各測點實測垂直位移的統(tǒng)計(見表2-3)表明：最大位移出現(xiàn)在2000年2月17日的16壩段，最大位移為12.02mm最小位移出現(xiàn)在1999年9月9日的17壩段，最小位移為-##0.67mm；最大變幅發(fā)生在16壩段為12.02mm各測點變幅為5.31?12.02mm從統(tǒng)計結(jié)果看，各測#要因為該時段氣溫較低，從而進(jìn)一步說明了壩頂垂直位移隨氣溫下降而增大的規(guī)律，同時也說明氣溫是影響壩頂垂直位移變化的主要因素。 (2)壩基垂直位移壩基垂直位移通過埋設(shè)設(shè)灌漿廊道內(nèi)的沉陷標(biāo)點，采用精密水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行觀測，每一壩段一個測點，共22個標(biāo)點。原設(shè)計通過14#、22#壩段高程傳遞孔，采用因瓦鋼尺進(jìn)行高程傳遞，實際現(xiàn)場測量時，高程由布置在大壩下游河床兩側(cè)的近壩區(qū)巖體垂直位移控制網(wǎng)點引入廊道。對大壩外部變形觀測資料初步分析的結(jié)果顯示，近壩區(qū)巖體垂直位移控制網(wǎng)點沒有垂直位移現(xiàn)象。壩基垂直位移從1998年10月2日始測，各壩段測點測值過程線見圖2-6，不同時段測值分作各壩段測點同水位、同氣溫測值分布圖(圖2-21)，兩次測值相隔一年，在庫水位和前期氣溫基本相同的情況下，2000年2月20日各壩段的測值比一年前大，說明壩基垂直位移有明顯的時效影響。壩基重直位移主要受自重等的影響，其沿各壩段的分布規(guī)律也呈河床段大、邊坡壩段小的分布規(guī)律，與壩高變化基本一致。從壩基垂直位移過程線圖可以看到，測值變化不夠平滑，測量精度較差。測值過程線與水位、氣溫關(guān)系不明顯，但過程線總體呈上升趨勢，說明壩基垂直位移隨時間仍有增大趨勢，時效位移依然存在。實測垂直位移的統(tǒng)計：最大位移出現(xiàn)在1999年7月25日的14#壩段，最大位移為7.32mm最小位移出現(xiàn)在2000年10月26日的1壩段，最小位移為-5.49mm；最大變幅發(fā)生#在1壩段，為7.44mm各測點變幅為3.23?7.44mm#點位移特征值統(tǒng)計見表2-5、表2-6。從測值過程線可以看到，壩體垂線值規(guī)律性較差。經(jīng)現(xiàn)場檢查，7#壩段倒垂垂線貼壁，造成測值失真，其它壩段是否也有此種情況，有待進(jìn)一步查實。而1#壩段由于各種原因造成測值較少，新增的倒垂又剛投入運行，測值不連續(xù)，從而無法進(jìn)行深入分析。因此，壩體垂線位移特征值(見表-5、表2-6)有待考證。直接關(guān)系到視準(zhǔn)線和引張線測值轉(zhuǎn)換成絕對位移時的準(zhǔn)確性。因垂線測值的不可靠，使得本次分析無法將水平位移轉(zhuǎn)換成絕對位移進(jìn)行分析，僅將外部變形控制網(wǎng)測量結(jié)果進(jìn)行初步分析后，作出了以上兩個觀測項目4次觀測的絕對位移分布圖。外部變形控制網(wǎng)壩頂各控制點的丫向絕對位移值見表2-7，由控制網(wǎng)測量結(jié)果初步分析的1、22壩段位移，通過視準(zhǔn)線(上、下游方向)、引張線換##算出壩頂各測點丫向絕對水平位移分布見圖2-12和圖2-16。2.3壩體變形三維有限元計算實測變形資料進(jìn)行回歸計算，得到壩體變形混合模型。采用ALGORFEA軟件，對全壩段建立三維線性有限元模型，模擬實際情況進(jìn)行計算分析。計算基本假定：2.3.1混凝土及基巖為各向同性彈性體；2.3.2基巖自重變形已經(jīng)完成；2.3.3壩體與基礎(chǔ)巖體固結(jié)完好，不存在壩體與基巖之間的滑動；2.3.4壩基上、下游巖石為透水體，不承擔(dān)水荷載。有限元計算模型包括大壩壩體，上、下游長度各取2?3倍壩高，基巖濃度取1.5?2倍壩高。實際選取的7壩段有限元計算模型上游起于樁號0-300.00mm,下游止于樁號0+350.00m,基底高程#為749.00m,沿壩軸線方向取一個壩段，長19m模型如圖2-29所示；14壩段有限元計算模型上游#起于樁號0-200.00m，下游止于樁號0+320.00m,基底高程為726.00m,沿壩軸線方向取一個壩段，長24m模型如圖2-30所示。模型邊界條件：基巖底部、上下游而面約束；壩體混凝土及基巖兩側(cè)約束X方向(沿壩軸線方960.00m952.00m948.00m六種水位進(jìn)行計算。計算荷載組合各工況均為壩體自重、水壓力、泥沙壓力及揚(yáng)壓力荷載。水壓力及泥沙壓力大小隨深度線性變化，滲透壓力加在壩體底部，在計算揚(yáng)壓力時考慮到上游防滲帷幕和主排水的作用，對揚(yáng)壓力進(jìn)行折減，折減系數(shù)0.25，折減位置在樁號下0+004.00m。計算得壩體各部位變形值見表2-8。2.4統(tǒng)計模型分析對變形測值序列進(jìn)行回歸分析的主要目的是：了解變形可恢復(fù)部分的主要影響因素，認(rèn)識壩體及基礎(chǔ)在其影響下的變形性態(tài)，在一定條件下與計算進(jìn)行比較相互驗證；確定有無時效變化，如果有的話，對其發(fā)展情況，如速率、變化幅度等作出估計，對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行解釋，并結(jié)合有關(guān)測點及其它變形量的情況對是否存在異常情況作出判斷；對觀測精度作出大致估計，以確定數(shù)據(jù)的實任意一變形監(jiān)測量的的回歸方程組成如下：S=S(H)+S(T)+S(t)即變形量由水位、溫度、時效三個分量組成，本次回歸分析對各分量采用如下因子：水位分量S(H):在水壓作用下，大壩任一測點產(chǎn)生水平位移S(H)由三部分組成(靜水壓力作用在壩體上產(chǎn)生的內(nèi)力使壩體變形而引起的位移；在地基面上產(chǎn)生的內(nèi)力使地基變形而引起的位移；庫水重作用使地基面轉(zhuǎn)動所引起的位移)，理論分析可知，水壓引起的位移分量可用水位的1?4次方表示，本次采用h的1?4次方作為回歸因子(其中，h=h'/100,h'為測時當(dāng)天的平均水位)。溫度分量S(T)：是由于壩體混凝土和基巖溫度變化引起的位移。在進(jìn)行回歸分析時，可以選擇壩體或基巖內(nèi)埋設(shè)的溫度計的測值作為因子，也可選擇壩址處氣溫作為因子，但因壩內(nèi)溫度計埋設(shè)較多，且分布的部位不同，很難用某一支溫度計反映壩內(nèi)溫度總體變化，而要用所有溫度計測值況，采用了兩類溫度分量因子(見2.1.2節(jié))。時效分量s(t):大壩變形產(chǎn)生時效分量的原因復(fù)雜，它綜合反映壩體混凝土和基巖的徐變、塑性變形以及基巖地質(zhì)構(gòu)造的壓縮變形，同時還包括壩體裂縫引起的不可逆變形以及自生體積變形。一般正常運行的大壩，時效位移的變化規(guī)律為初期變化急劇，后期漸趨穩(wěn)定。根據(jù)時效變形規(guī)tlnltektttt'同前；k取0.01)。2.4.1壩頂視準(zhǔn)線壩頂視準(zhǔn)線21個測點全部觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計回歸方程見表2-11，回歸結(jié)果分量統(tǒng)計見表2-17，45?0.9602，其中大部分在0.8?0.9之間；測值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.336?2.358mm之間。 (1)全部測點均選入了水位因子，表現(xiàn)出隨水位升高位移量增大變化規(guī)律，且從水位分量變幅所占比例可以看出，水位分量變幅比溫度分量變幅稍大，水位變化是壩頂水平位移的主要影響因 2)全部測點均選入了溫度分量，表現(xiàn)出溫度升高，壩頂水平位移減小，其分量變幅略小于水位分量，說明溫度是次于水位的又一主要影響因素。 (3)部分測點選入了時效因子，測點表現(xiàn)出了位移的趨勢性變化。變幅在1.11?6.63mm之間。絕大部分測點未選入時效因子，主要是因為時效分量在壩頂水平位移中所占比重很小，而水庫運行初期，影響壩頂水平位移測值的因素較多，使得時效位移分量表現(xiàn)不明顯。2.4.2高程975.00m觀測廊道引張線高程975.00m觀測廊道引張線21個測點全部觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計回歸方程見表2-12，回歸結(jié)果分0.6675，其余均在0.9以上；測值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.185?0.832mm之間，絕大部分在0.6mm以下，除21#壩段外，其余壩段測值回歸效果較好，說明該項目的測量精度也較高。 (1)全部測點均選入了水位因子，表現(xiàn)出隨水位升高位移量增大的變化規(guī)律，且從水位分量變幅所占比重可以看出，水位變化是高程975.00m廊道產(chǎn)生水平位移的主要影響因素，和壩頂視準(zhǔn)線所反映的規(guī)律一致。(2)全部測點均選入了溫度分量，其變幅略小于水位分量，說明溫度是次于水位的又一主要影由于壩體結(jié)構(gòu)形式的不同，溫度分量呈明顯的分段，這主要是因為溫度對壩體變形的影響主要取決于壩體結(jié)構(gòu)形式。(3)大部分測點選入時效因子，測點表現(xiàn)出了位移的趨勢性變化。變幅在0.71?6.92mm之間，時效位移大致呈從邊坡壩段向河床壩段增加的趨勢。2.4.3壩頂垂直位移壩頂垂直位移23個測點全部觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計回歸方程見表2-13，回歸結(jié)果分量統(tǒng)計見表2-19，回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.8849?0.9616，絕大部分均在0.9以上，測值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.492(1)小部分測點入選了水位因子，且水位分量所占的比重相對溫度分量要小，說符合壩頂垂直位移變化規(guī)律。同時，因大壩完建時間頂垂直位移中反映不很明顯。(2)所有沿點均選入值出現(xiàn)在8?10月份，溫度分量變幅為3.03?8.77mm在壩頂垂直位移中，氣溫是最主要的影響因移減小，氣溫低時壩頂垂直位移增加符合一般規(guī)律。(3)半數(shù)測點入選了時效因子，絕大部分測點表現(xiàn)出以對數(shù)或指數(shù)形式趨于穩(wěn)定的下沉變化，變幅在0.55?2.31mm之間。2.4.4壩基垂直位移壩基22個測點垂直位移全部觀測數(shù)據(jù)的回歸結(jié)果及分量統(tǒng)計見表2-14和表2-20，回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.6210?0.9138，大部分在0.7左右，標(biāo)準(zhǔn)差在0.580?1.145mm之間，說明壩基垂直位移觀測數(shù)據(jù)精度較差，回歸方程的效果也較差。(1)僅半數(shù)測點入選了水位因子，大部分測點回歸主程中都沒引入水位分量，主要是因為壩基垂直位移的影響因素較多，水位荷載不是主要影響因素，同時，測值誤差較大，也導(dǎo)致水位分量(2)絕大部分測點入選了溫度因子，但溫度分量的變幅不大，大部分溫度分量變幅均小于1mm這是因為基礎(chǔ)廊道內(nèi)測點的溫度變化是由測點所在平面。以上部位的壩體及基礎(chǔ)年周期溫度變化引起的，與上部結(jié)構(gòu)相對，該部位壩體及基礎(chǔ)的平均溫度變化要小得多。 (3)所有測點均入選了時效分量，全部測點表現(xiàn)出了下沉的趨勢性變化，變幅在分布形式與結(jié)構(gòu)因素(自重、水荷載等)相對應(yīng)，即自重大者其時效分量也大，表明時效變化主要是壩基受荷載作用后的徐變變化。2.4.5壩體撓度壩體垂線X向測值回歸方程見表2-15，X向位移回歸結(jié)果分量統(tǒng)計見表2-21；壩體垂線丫向測值回歸方程見表2-16，丫向位移回歸結(jié)果分量統(tǒng)計見表2-22o垂線X向測值回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.5479?0.9576，測值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.599?2.568mm之間；垂線丫向測值回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.6307?0.9280，測值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.278?3.436之間。在垂線X、丫向所有測值的回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)中，絕大部分均小于0.8，最低可達(dá)0.5479，說明回歸方程的效果很差，而所有測點的回歸標(biāo)準(zhǔn)差中，絕大部分均大于1mm且有不少大于2mm說明測值精2.5位移混合模型分析2.5.1位移混合模型的建立鑒于統(tǒng)計模型屬于經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，它存在下列問題： (1)當(dāng)觀測資料不包括荷載(如水位、溫度等)發(fā)生的極值或觀測資料系列較短時，那么由這些資料建立的數(shù)字模型將不能用于安全監(jiān)控和測值預(yù)報。 (2)這些模型主要依靠數(shù)學(xué)處理，沒有較好地聯(lián)系大壩和地基的結(jié)構(gòu)性態(tài)。因此，對大壩的工作性態(tài)不能從力學(xué)概念上加以本質(zhì)解釋。 (3)由于隨機(jī)因素的影響，這些模型的外延預(yù)報時間較短，精度較低。針對上述問題，對水壓分量采用有限元計算結(jié)果擬合出的位移與水位關(guān)系方程，其它分量仍用統(tǒng)計模式，然后與實測值進(jìn)行優(yōu)化擬合，得到位移混合模型。有限元計算見2.3節(jié)。根據(jù)7壩段有限元計算結(jié)果建立的壩段位移S與h(其中，h=h'/100,h'為測時當(dāng)天的平均#1水位)關(guān)系式如下：壩頂水平位移與水位關(guān)系式：+4936828.84757h-11932782.87770高程975.00m觀測廊道水平位移與水位關(guān)系式：+774521.63617h-1881843.23694根據(jù)14壩段有限元計算結(jié)果建立的位移S與h(其中，h=h'/100,h'為測時當(dāng)天的平均水位)#i關(guān)系式如下：壩頂水平位移與水位關(guān)系式：hh+230765.23876h-571168.85094高程975.00m觀測廊道水平位移與水位關(guān)系式：+342419.66755h-835338.26535將上述各式作為一個因子與溫度、時效因子一起對各項目位移測值進(jìn)行回歸分析，可以得到位移的混合模型。其中，1?1120?22壩段用7壩段##、###有限元計算成果，12?19壩段用14壩段有限元計算成果。分析時段以及溫度、時效因子同統(tǒng)計模###型，各項目測點的混合模型見表2-23?表2-24。2.5.2位移混合模型分析(1)視準(zhǔn)線位移混合模型視準(zhǔn)線位移混合模型見表2-23。各測點混合模型復(fù)相關(guān)系數(shù)在0.7410?0.9615之間，大部分在0.8左右，回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.368?2.669mm之間?？梢钥吹剑暅?zhǔn)線位移混合模型的擬合情況較統(tǒng)計模型稍差，在建立位移混合模型時，水位?位移關(guān)系式在所有回歸因子中顯著程度不高，往往要強(qiáng)行才能將其留在方程中。這主要是因為：①攔河壩尚處于蓄水運行的初期階段，各種其它因素對壩頂水平位移影響較大，而庫水位對壩頂水平位移的影響尚反映不出理論上的規(guī)律，這從統(tǒng)計模型中各測點引入的水位因子各不相同就有所反映；②分析計算所采用的壩頂水平位移僅為相對于##平位移而使水位對壩頂水平位移的部分影響規(guī)律被忽略。(2)高程975.00mm觀測廊道引張線位移混合模型引張線位移混合模型見表2-24。各測點混合模型復(fù)相關(guān)系數(shù)在0.6550?0.9777之間，除####間。與統(tǒng)計模型相比，方程的相關(guān)程度和擬合程度基本相當(dāng)，說明引張線實測水平位移和三維有限元計算結(jié)果比較吻合。同時，引張線混合模型較之視準(zhǔn)線相關(guān)程度及擬合程度均有明顯提高，但同視準(zhǔn)線一樣，混合模型也存在水位?位移關(guān)系式在所有回歸因子中顯著程度不高的情況，要強(qiáng)行才能將其留在方程中2.6大壩變形觀測資料分析綜述通過上述對大壩變形觀測資料的分析，可以得到大壩變形的以下規(guī)律：2.6.1大壩變形觀測項目中，引張線、壩頂垂直位移觀測結(jié)果精密較高，反映出大壩變形的規(guī)律性較好，視準(zhǔn)線次之，其觀測資料整理結(jié)果基本可以反映大壩的水平相對變位和壩頂垂直變位情況。2.6.2壩頂水平位移主要受庫水位和氣溫影響，其中氣溫影響略小于水位影響。本次資料分析壩頂最大水平位移(相對于1#、22#壩段)為13.90mm2.6.3從短期內(nèi)壓水位經(jīng)歷大幅度降低?升高過程時引張線的幾次測值看，壩體水平位移處于彈性變形狀態(tài)。2.6.4壩頂垂直位移主要受氣溫影響，庫水位及時效對壩頂垂直位移影響不大。本次資料分析壩頂最大垂直位移為12.02mm2.6.5壩體正倒垂線觀測雖然取得了部分觀測資料，但由于觀測成果的離散性太大，缺測次數(shù)較多，不能反映壩體的實際變位情況。另外，由于壩體左、右岸正倒垂線系統(tǒng)觀測條件的限制，也不能對壩體絕對水平位移進(jìn)行換算。為了解大壩的絕對變位變情況，對已完成的大壩外部變形觀測資料進(jìn)行了初步分析，得出幾次觀測的壩頂部分測點絕對變位(相對于初始值)見表2-7。從該結(jié)果可以看出，壩體整體變形不大，最大僅為11.39mm鑒于以上原因，請工程建設(shè)單位盡快對大壩外部變形控制網(wǎng)的觀測成果進(jìn)行分析。2.6.6壩體位移混合模型精度較統(tǒng)計模型稍差，這主要是因為工程投入運行時間短，影響因素較多，同時，部分觀測項目測值不穩(wěn)定也是一個原因，就混合模型整體情況看，基本揭示了大壩變形的影響因素，即水荷載不是壩體變位唯一的主要影響因素。表2-7壩頂各控制點的丫向位移值表 (單位：mn)初始值初始值總第4期總第5期總第六期總第7期1壩段98.9.280.0099.7.231.9099.9.222.8500.7.256.4800.9.197.09#7壩段98.9.260.0099.7.196.0199.9.229.5500.7.237.4600.9.1811.39#\項目壩段\\有限元計算位移變化實測位移值有限元計算位移變化實測位移值 (相對)測時水位測時氣溫實測位移變化14壩段98.9.270.0099.7.226.1599.9.217.7500.7.247.7300.9.208.05#21壩段98.9.290.0099.7.220.9199.9.21-0.9400.7.263.1900.9.174.31#2?表中日期為相應(yīng)的觀測日期，取總第3期測量結(jié)果為初始值；壩體水平位移有限元計算結(jié)果表表2-877壩段壩體水平位移#廊道614壩段壩體水平位移#廊道4.531水位000000000000壩頂下游壩頂下游4.439米2.表中水平位移向下游為+,向上游為-。7壩段引張線實測值與有限元計算結(jié)果對照表#表2-944.36-1.14.2746706050實測位移變化有限元計算位實測位移變化有限元計算位移變化實測位移值 (相對)測時水位測時氣溫0.140.23719990331960.408.204.412.表中水平位移向下游變化為+,向上游變化為-。14壩段引張線實測值與有限元計算結(jié)果對照表#表2-104.0246706050402.表中水平位移向下游變化為+,向上游變化為-。3.1壩基揚(yáng)壓力觀測資料分析3.1.1揚(yáng)壓力監(jiān)測設(shè)計為了掌握壩基揚(yáng)壓力的實際分布，監(jiān)測各壩段的運行情況，在每個壩段主排水孔后布置一個一個深層觀測孔，共四孔，深入張夏組第三層(€送3)分別為3.0、8.0、8.0、3.0m,以觀測張夏組第三層(€Z3)的承壓水頭變化情況。2根據(jù)壩基揚(yáng)壓力的重要性，并結(jié)合壩體的結(jié)構(gòu)布置，選擇五個橫向壩基揚(yáng)壓力觀測斷面，依次為：2壩段的橫向廊道(樁號：壩0+084.00m);5壩段的橫向廊道(樁號：壩0+138.50m);##11壩段的橫向廊道(樁號：壩0+249.00m);14壩段的橫向廊道(樁號：壩0+323.00m)；20###壩段的橫向廊道(樁號：壩0+446.50m)。在每個橫向觀測斷面上布置四個以上觀測孔，共35孔，每個觀測孔深入建基面以下1.0m。3.1.2揚(yáng)壓力設(shè)計圖形設(shè)計計算揚(yáng)壓力時，考慮上游帷幕及主排水孔作用，上游按主排水孔處滲透壓力一次折減考慮，折減系數(shù)a=0.25，左側(cè)壩段考慮壩基面及護(hù)坦設(shè)置的縱橫排水管及排水廊道系統(tǒng)、護(hù)坦下游防滲帷幕及11#壩段導(dǎo)墻下縱向帷幕的作用，滲透壓力在第一基礎(chǔ)排水廊道 (樁號為下0+022.00M)處取為0,右側(cè)壩段滲透壓力計算至廠房末端(下游邊)。地基加固處理后，考慮集水井的抽排作用，左側(cè)擋水壩段(4?10)考慮下游防滲帷幕的作用，對下游浮托力##進(jìn)行一次折減，折減系數(shù)B=0.40,浮托力在下游排水廊道排水孔中心線處(樁號為下0+146.00m)取為下游浮托力水頭的0.4倍。3.1.3測壓管水位變化情況揚(yáng)壓力測壓管測值過程線見圖3-1?圖3-6。絕大部分揚(yáng)壓力與庫水位關(guān)系不明顯，從過程線堵、管內(nèi)冰凍、管口裝置打不開、壓力表壞、化灌反漿、管口附近廊道有積水等情況，影響了揚(yáng)壓影響，可見，施工期各種干擾因素對揚(yáng)壓力觀測成果有較大影響。根據(jù)對原始資料的整理分析，擇出部分測值較好的測壓管單獨作壓力與庫水位過程線如圖3-7、圖3-8。從圖中可以看到，揚(yáng)壓力與庫水位相關(guān)性較好，揚(yáng)壓力過程線隨庫水位而波動，特別是在1998年下閘蓄水庫水位上升的過程中，說明在測量效果較好的情況下，揚(yáng)壓力測壓管能及時待今后進(jìn)一步改善。3.1.4揚(yáng)壓力與庫水位相關(guān)分析選取水庫蓄水初期水位上升時部分測值較好的測壓管，作測壓管水位與庫水位相關(guān)圖見圖3-10?圖3-18。從測值的相關(guān)圖反映出，測壓管水位與庫水位呈明顯的線性相關(guān)。對測值進(jìn)行與庫水位的一元線性回歸分析，得到測點測值與庫水位的相關(guān)方程及相關(guān)系數(shù)(見表3-1)。可能看到，相關(guān)方程的相關(guān)系數(shù)均較高，且越靠近上游，測點的相關(guān)系數(shù)越高，這是因為離上游面越近的測點，其測壓管水位隨庫水位變化的滯后時間越短，說明方程擬合效果較好，也說明測壓管水位與庫水位基本進(jìn)一步說明，在這些測點的這些時段，測壓管較好地反映了壩基揚(yáng)壓力的變化情況。對于混凝土重力壩，壩基某一測壓管處揚(yáng)壓系數(shù)采用下式計算:HHH—第i測點揚(yáng)壓系數(shù)；i—上游水位(m；i—下游水位(m；當(dāng)下游有帷幕、排水孔等抽排措施，壩基浮托力有一2表示壩基的浮托力水位；—第i測點實測水位(m0i將回歸分析的相關(guān)方程轉(zhuǎn)換成上式的形式，相應(yīng)的浮托力水位。例如：UW2-5的相關(guān)方程為：即可得到由實測值擬合出的揚(yáng)壓系數(shù)和h=877.152+0.0310587hii式中：h—上游水位(m；ih—第i測點實測水位(m0i轉(zhuǎn)換后方程形式為：0.0310587hi-905.269二hi.269等式左邊的0.03i0587即為擬合出的揚(yáng)壓系數(shù)，等式右邊的905.269即為相應(yīng)擬合出的浮托力水位。由各測壓管測值擬合出的揚(yáng)壓系數(shù)和浮托力水位見表3-i，同時表中還根據(jù)建基面高程計算出浮托力水頭，根據(jù)設(shè)計取用的下游滲透壓力系數(shù)反推出下游水位，以和設(shè)計比較。反推下游水位按下式計算:*浮托力水頭反推下游水位*浮托力水頭下游滲壓折減系數(shù)取用~~值表中計算結(jié)果顯示：①各測壓管處揚(yáng)壓系數(shù)均不大，最大的0.0593i8i，遠(yuǎn)小于設(shè)計取值；②越靠近上游，揚(yáng)壓力系數(shù)越大，如UW2-6測壓管也僅為ii壩段的UWii-2#UWii-3UWii-4(其中UWii-5測壓管因管水位較庫水位變化有一定時間的滯后，造成相關(guān)方程擬合精度不高，相應(yīng)擬合出的揚(yáng)壓系數(shù)也會有一定的誤差，這就可能造成其擬合出的揚(yáng)壓系數(shù)不完全符合這種分布規(guī)律)；③越靠近排水廊道，揚(yáng)壓系數(shù)截越小，說明排水孔對降低壩基揚(yáng)壓力效果顯著。如#排水廊道4.0m,且距主排水廊道也不遠(yuǎn)，而UW2-6距第一基礎(chǔ)排水廊道5.0m,擬合結(jié)果UW2-6管揚(yáng)壓系數(shù)較UW2-5管大；④壩基揚(yáng)壓力中的浮托力水頭均不大，最大的測管UW14-2也僅為5.211m;⑤按設(shè)計取用的下游滲透壓力折減系數(shù)，根據(jù)實測值擬合出的浮托力水頭反推出的下游水。3.1.5縱向揚(yáng)壓力分布縱向揚(yáng)壓力分布曲線見圖3-19?圖3-21。從不同時段的縱向揚(yáng)壓力分布圖可以看出，揚(yáng)壓力測壓管水位分布與基礎(chǔ)廊道底高程(即測壓管管口高程)基本一致，這是許多測壓管壓力表讀數(shù)為0的一種表現(xiàn)，不能反映壩基揚(yáng)壓力在壩軸線方向的實際分布情況。3.1.6橫向揚(yáng)壓力分布主排水孔、第一基礎(chǔ)排水廊道和第二基礎(chǔ)排水廊道位置。可以看到，各壩段橫向揚(yáng)壓力在排水孔附近均有一明顯的降低，說明排水孔在降低壩基揚(yáng)壓力方向作用顯著。各壩段橫向揚(yáng)壓系數(shù)均小于設(shè)主要是因為壩基排水孔出口高程低于下游水位，在排水減壓的情況下，壩基浮托力小于下游水位造成的，說明上、下游帷幕及排水孔對降低壩基揚(yáng)壓力的作用明顯，就現(xiàn)有測值而言，實際揚(yáng)壓力值小于設(shè)計計算取用值，揚(yáng)壓力取值偏安全。但由于揚(yáng)壓力測值受施工期各種因素的影響較大，高水位下的揚(yáng)壓力情況也尚不清楚，對大壩揚(yáng)壓力更深入全面的認(rèn)識，還有待在今后長期不懈地觀測和資料分析工作中不斷提高。3.2壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力觀測資料分析根據(jù)水電勘測設(shè)計研究院2*年*月的《*樞紐河床壩基層間剪切帶抗剪強(qiáng)度指標(biāo)論證及壩基淺CJSCJ3三條剪切帶，為左側(cè)壩基相對軟弱結(jié)構(gòu)面；其中SCJ08SCJ10分布較廣，且性狀SCJ10四條剪切帶，其中SCJ07SCJ08SCJ10三條剪切帶連續(xù)性較好，為河床右側(cè)壩基控制滑動面。為更好地了解壩基層間剪切帶的揚(yáng)壓力變化情況，設(shè)計增加了壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力觀測孔，觀測孔深入SCJ10剪切帶以下1.0m。壩基層間剪切帶加固處理設(shè)計時，對揚(yáng)壓力計算假定同第3.1.2節(jié)中壩基揚(yáng)壓力設(shè)計圖形。由于壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力觀測孔形成較晚，至今僅有3次測量成果，無法進(jìn)行揚(yáng)壓力過程分析，因而無法了解壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力隨庫水位的變化規(guī)律和隨時間的變化趨勢，僅作出其沿壩軸線的縱向分布圖(圖3-22)和5個典型觀測斷面的橫向揚(yáng)壓系數(shù)分布圖(圖3-26?3-28)，以分析壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力的分布規(guī)律。3.2.1壩基層間剪切帶縱向揚(yáng)壓力分布從壩基層間剪切帶3次測值的縱向揚(yáng)壓力分布圖可以看到，剪切帶揚(yáng)壓力縱向分布與主灌漿廊道底板高程變化規(guī)律基本一致，且揚(yáng)壓力水位比主灌漿廊道底板高程(即主排水孔孔口高程)略高，揚(yáng)壓力均小于設(shè)計假定，說明在帷幕和壩基排水孔的綜合作用下，壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力均不大，且主排水孔出口高程對揚(yáng)壓力水位有決定性影響，排水孔對降低壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力作用明顯【從現(xiàn)場目視檢查情況看，絕大部分排水孔均有水流出，但因沒有滲流量的具體測值，無法結(jié)合進(jìn)一步的分析】。一是帷幕和壩基排水孔的綜合作用，使得壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力大大減小，揚(yáng)壓力的變化幅度也減小，對庫水位的變化反映不明顯；其次，揚(yáng)壓力測壓管水位變化相對庫水位有一定的滯后，兩者變化不同步，但這種可能性幾乎沒有。這主要是因為：①從壩基揚(yáng)壓力測值較好的測壓管相關(guān)分析可以看到，測壓管水位和庫水位相關(guān)性還是比較好的，說明兩者變化不會有太長的滯后時間，而壩基層間剪切帶測壓管花管較長，監(jiān)測范圍較大，管內(nèi)水位變化較庫水位的滯后時間也不會太長；②從3次測時的前一段時間的庫水位變化來看，庫水位一直有變化，而測壓管水位幾乎不變，這也正說明并不是滯后時間的影響，而是壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力對庫水位的變化反映不明顯。3.2.2壩基層間剪切帶橫向揚(yáng)壓力分布5個壩段壩基層間剪切帶橫向揚(yáng)壓系數(shù)分布圖反映出，除20#壩段最后一個測點揚(yáng)壓系數(shù)較大外，其它壩段所有測點的揚(yáng)壓系數(shù)均不大，說明壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力較設(shè)計小。從橫向分布看，各斷面揚(yáng)壓力基本呈靠上游略大，往下游逐漸減小的趨勢，且后邊幾個測壓管水位變化幅度較小，同時，在排水孔附近，揚(yáng)壓力有一小幅的減小變化，說明排水管對降低壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力起到了應(yīng)有的作用。20#壩段最后一個測點測壓管水位較高，分析其原因，可能是由于此壩段靠近右岸，且下游為副廠房(地面高程909.00m)，地下水位較下游水位高，同時，可能該壩段下游第二基礎(chǔ)排水廊道部分排水管堵塞，造成該處測壓管實測管水位高出建基面較多(計算揚(yáng)壓系數(shù)時此壩段下游水位取至建基面高程898.00m)，實測測壓管水位在908.00m左右。該部位出現(xiàn)的壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力較設(shè)計取值要高，雖然其僅出現(xiàn)在20#壩段下游靠近壩趾的部位，對該壩段的壩體穩(wěn)定不會構(gòu)成大的威脅，但也應(yīng)盡快查明原因，并采取相應(yīng)的措施降低此處揚(yáng)壓力。3.3壩體滲透壓力資料分析mm儀器在無砂排水管之前。滲壓計布置在混凝土澆筑分層施工縫上或兩個施工縫之間水平截面的中心線上，通過滲透壓力觀測成果分析壩面的混凝土質(zhì)量和壩體排水管的效果。差動電阻式滲壓計的滲壓計算采用下式：(對差動電阻式滲壓計，滲壓規(guī)定為負(fù)號)P=f(Z-Z)-b(T-T)010式中：P—滲透壓力(MPa);f—滲壓計修正最小讀數(shù)(MPa/0.01%);Z—實測電阻比(X0.01%);Z—電阻比基準(zhǔn)值(X0.01%)；0b—溫度補(bǔ)償系數(shù)(MPa/C)；T—實測溫度(C)；1T—基準(zhǔn)溫度(C)。01998年10月1日水庫下閘蓄水后，第二天庫水位到達(dá)滲壓計埋設(shè)高程，故滲壓計的滲透壓力計算取1998年10月1日的電阻比和相應(yīng)的溫度電阻作為初始值，而測點處溫度計算則從儀器3.3.15#壩段壩體滲透壓力5壩段滲壓計P5-2?P5-10滲壓及溫度過程線見圖3-29、圖3-30。從過程線可以看到：# (1)各支儀器的溫度測值規(guī)律性較強(qiáng)，呈初期變幅大、其后變幅逐漸減小的明顯年周期變化，1998年10月庫水位超過儀器埋設(shè)高程后，測點處溫度變化更加平緩； (2)由于各支儀器距上游壩面埋設(shè)位置的不同，測得的混凝土內(nèi)溫度較外界氣溫變化有明顯的滯后，距壩面越遠(yuǎn)的滲壓計，測得的溫度變化滯后時間越長； )高程904.50m處5支滲壓計中(見圖3-29),P5-3、P5-4、P5-6測值在98年10月10日蓄水后和2000年10?11月出現(xiàn)異常，經(jīng)查南瑞公司萬家寨工程部2000年5月10日的《萬家寨大壩自動化監(jiān)測工程現(xiàn)場檢查報告》知，該3支儀器絕緣度不好，而其它測值隨時間變化不MPa以內(nèi)變化；m見圖3-30),P5-7、P5-8在水庫蓄水后出現(xiàn)較大滲壓，滲壓最大值為P5-7在1998年12月的-0.45MPa,2支儀器測得的滲壓和庫水壓力相差不大，可能是該儀器附近上游混凝土存在裂縫，也可能是施工縫滲水的影響，而P5-9測得的滲透壓力一直很小，說明壩體混凝土密實性較好，P5-10測值在蓄水初期出現(xiàn)異常，P5-11沒有測值；綜上所述，5#壩段上游壩面附近滲壓較大，但距壩面一定距離處滲壓很小，說明壩體內(nèi)部滲透壓力均不大，混凝土密實性較好。3.3.214#壩段壩體滲透壓力14壩段滲壓計P14-2?14-11滲壓及溫度過程線見圖3-31、圖3-32。從過程線可以看到：#(1)各支儀器的溫度測值也呈初期變幅大，其后變幅逐漸減小的明顯年周期變化；(2)隨著各支儀器距上游壩面埋設(shè)位置的不同，測得的混凝土溫度較外界氣溫變化有明顯的滯后，距壩面越遠(yuǎn)的滲壓計，其溫度變化滯后時間越長；的滲壓力均不大，說明壩體混凝土密實性較好；綜合上述結(jié)果，14#壩段混凝土密實性較好，壩體內(nèi)部滲透壓力均不大。4應(yīng)力、應(yīng)變及溫度觀測資料分析4.1應(yīng)變計組實測資料計算分析行觀測。其中，5壩段6組，布置在高程899.00m；14壩段9組，布置在高程899.00m；21壩段#