王娜

摘要：大壩安全監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)掌握被監(jiān)測(cè)體的狀態(tài)、保障其運(yùn)行安全的重要手段，沉陷是土石壩的一個(gè)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)。根據(jù)密云水庫(kù)潮河主壩40多年來(lái)的沉

陷監(jiān)測(cè)資料，選擇有代表性的標(biāo)點(diǎn)，繪制沉陷過(guò)程曲線(xiàn)，進(jìn)行回歸分析，得出回歸方程，對(duì)沉陷進(jìn)行預(yù)報(bào)，繪制大壩累計(jì)沉陷量橫斷面、縱端面和平面分布圖，對(duì)大壩沉陷的影響因素進(jìn)行分析，揭示斜墻土石壩變形規(guī)律，判斷大壩變形是否正常。

關(guān)鍵詞：潮河主壩沉陷監(jiān)測(cè)分析

土石壩的沉陷具有規(guī)律復(fù)雜、變形量大的特點(diǎn)。由于對(duì)筑壩材料的力學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)目前并不完善，土石壩沉陷理論計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際情況有所偏差，為揭示土石壩沉陷規(guī)律、保障壩體結(jié)構(gòu)安全，對(duì)沉陷加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和分析非常重要?，F(xiàn)對(duì)密云水庫(kù)潮河主壩40多年來(lái)的沉陷資料進(jìn)行分析。

1工程概況

潮河主壩是密云水庫(kù)的第二座大壩，修建于1958年9月，1960年9月竣工。該壩坐落于密云縣穆家峪鎮(zhèn)南堿廠(chǎng)村西南約100m的河道彎曲段，為壤土斜墻防滲體的碾壓式土壩。壩長(zhǎng)1008m，壩頂高程160.0m，壩頂寬8m，最大壩高56.0m，相應(yīng)壩底計(jì)算寬度為310.5m。

潮河主壩壩址兩岸山頭系由花崗片麻巖、角閃花崗片麻巖及石榴石角閃斜長(zhǎng)片麻巖組成。河床部分的巖基主要為角閃花崗片麻巖和石榴石角閃片麻巖。壩址處河床左側(cè)有寬約250米的階地，左岸山坡較緩，約20度左右，山頭也較低;右岸山坡較陡，約40度左右，河床深槽靠近右岸。左岸壩肩巖石的風(fēng)化較深，平均超過(guò)6m，最深達(dá)12.5m，右岸巖石風(fēng)化不超過(guò)3m。

2變形監(jiān)測(cè)設(shè)施簡(jiǎn)介

由于沙礫石壩體和地基的沉陷、位移主要在施工期基本完成，所以沒(méi)有埋設(shè)觀(guān)測(cè)壩體內(nèi)部和地基沉陷和位移的標(biāo)點(diǎn)。只埋設(shè)了主壩壩面沉陷和位移監(jiān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)，均為表面式標(biāo)點(diǎn)。

變形標(biāo)點(diǎn)布置：該壩共埋設(shè)了32個(gè)變形標(biāo)點(diǎn)，上游兩排共13個(gè)，高程分別為158.0m和152.0m;下游共四排標(biāo)點(diǎn)共19個(gè)，高程分別為158.0m、140.0m、125.0m、117.0m左右，組成了5個(gè)橫斷面，間距100m～200m不等。由于上游兩排標(biāo)點(diǎn)為1998年大壩加固時(shí)上游換料重新護(hù)坡后新設(shè)標(biāo)點(diǎn)，故分析時(shí)未采用。

3沉陷過(guò)程線(xiàn)分析

選取下游靠近壩頂158.0m排標(biāo)點(diǎn)資料進(jìn)行分析，根據(jù)歷年的觀(guān)測(cè)資

料，選擇代表性強(qiáng)的樁號(hào)為0+200、0+400、0+700的標(biāo)點(diǎn)繪制其累計(jì)沉陷量過(guò)程線(xiàn)（截至2007年10月），見(jiàn)圖1。

正常的沉陷曲線(xiàn)應(yīng)為初期斜率大，之后慢慢變緩，最后接近水平。從曲線(xiàn)可知：此曲線(xiàn)為正常的沉陷曲線(xiàn)，實(shí)測(cè)沉陷量在建壩初期即1960至1962年之間增加最快，以后沉陷速度基本一致。在1976年沉陷量略大，原因是受當(dāng)年的唐山大地震影響。到1978年沉陷速度再次穩(wěn)定，直至1988年左右速度明顯下降，曲線(xiàn)幾乎平直，說(shuō)明沙土基本密實(shí)，大壩沉陷穩(wěn)定。2007年10月份，累計(jì)最大沉陷量是下游158.0樁號(hào)0+400為164mm，發(fā)生在最大壩高處，符合正常規(guī)律，沉陷率3.14‰，根據(jù)參考資料土石壩竣工后沉陷率小于10‰的都不會(huì)產(chǎn)生裂縫，竣工后第一年沉陷速率大于5‰時(shí)為“過(guò)大沉陷”，從潮河主壩歷年觀(guān)測(cè)資料分析，各個(gè)標(biāo)點(diǎn)的沉陷率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于參考指標(biāo)值，因此說(shuō)明其碾壓質(zhì)量很好，抗裂強(qiáng)度也不低。

4代表性標(biāo)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回歸分析

根據(jù)圖1，由數(shù)學(xué)知識(shí)可只知累計(jì)沉陷量s與時(shí)間t具有雙曲線(xiàn)關(guān)系即：1/s=a+b/t令y=1/s，x=1/t則y=a+bx上式為一般直線(xiàn)函數(shù)式用回歸直線(xiàn)方法求得回歸系數(shù)a、b。1976年受唐山大地震影響因此所選系列應(yīng)以1976年為界限，分為震前震后兩個(gè)階段對(duì)具有代表性的標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。

從表1中可看出1963～1975和1976～2007系列n-2=6，查相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)表得r5%=0.707，r1%=0.834，表中相關(guān)系數(shù)r都大于r1%，說(shuō)明計(jì)算所得各回歸方程相關(guān)關(guān)系是高度顯著的。用兩個(gè)系列的回歸方程計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)沉陷結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，1963～1975年系列最大相差8mm，1976～2005年系

列最大相差7mm，充分說(shuō)明實(shí)測(cè)沉陷過(guò)程線(xiàn)和回歸過(guò)程線(xiàn)擬合良好，證明該壩累計(jì)沉陷量與時(shí)間成雙曲線(xiàn)函數(shù)關(guān)系，所建立的回歸方程符合土石壩沉陷規(guī)律。

5根據(jù)回歸方程對(duì)大壩未來(lái)沉陷進(jìn)行預(yù)報(bào)和評(píng)估

大量資料證明累計(jì)沉陷量與時(shí)間成雙曲線(xiàn)關(guān)系，可以用得出的回歸曲線(xiàn)的方程對(duì)未來(lái)大壩的沉陷進(jìn)行預(yù)報(bào)和評(píng)估。在水庫(kù)運(yùn)行中沒(méi)有引起沉陷

突變的其它因素的影響的話(huà)，預(yù)報(bào)短期內(nèi)的沉陷是可以的，預(yù)報(bào)期越短精度越高，表3對(duì)未來(lái)10年以?xún)?nèi)的沉陷進(jìn)行預(yù)報(bào)：2010年、2012年、2014年和2016年，并把計(jì)算結(jié)果與最近一年（2007年）的觀(guān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，與大壩建成56年后（2016年）最大沉陷相差數(shù)值為：0+200和0+400均為5mm，0+700為3mm，0+200和0+400比0+700沉陷差量要大主要是因?yàn)樘钔梁穸炔煌?+200填土厚度為53.25m，0+700為42.38m，填土厚度大所以沉陷比較緩慢，固結(jié)時(shí)間比較長(zhǎng)，沉陷差量也較大，符合正常規(guī)律，也充分證明了此回歸方程的正確性，進(jìn)而反映潮河主壩正常運(yùn)行。

6結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上分析，可見(jiàn)潮河主壩沉陷的主要原因是填土在自重作用下的壓縮，而壓縮過(guò)程與時(shí)間有直接關(guān)系，時(shí)間越長(zhǎng)累計(jì)壓縮量就越大，因此沉陷變化的主要影響因素是時(shí)間。此之外，沉陷變化還與施工期的荷載，填土厚度，土的壓縮性及運(yùn)行過(guò)程中庫(kù)水位和地震等自然因素有很大關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

【1】梅孝威《水工監(jiān)測(cè)工》黃河水利出版社1996年第一版【2】密云水庫(kù)管理處歷年《密云水庫(kù)整編資料》《密云水庫(kù)整編圖》【3】密云水庫(kù)管理處《密云水庫(kù)工程手冊(cè)》1996年