水牛家大坝沉降资料分析及评价
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坝体沉降经验交流材料标题:坝体沉降经验交流材料【引言】大坝是人类工程中十分重要的一种水利设施,承担着调节水流、防洪排涝等功能。
在大坝的建设和运行过程中,坝体沉降是一项关键问题。
为了更好地解决坝体沉降带来的挑战,交流和分享经验是非常重要的。
在本文中,我们将探讨坝体沉降的经验交流,旨在总结有效的应对策略和经验。
【正文】1. 沉降监测技术沉降监测技术是及时掌握大坝沉降情况的重要手段。
目前常用的沉降监测技术主要有:水准仪观测、GPS监测和应变计监测等。
各种监测技术在实际应用中具有自己的优势和局限性。
例如,水准仪观测准确度高,但需要人工操作,对人力资源要求较高;GPS监测精度高,但对天气条件有一定要求;应变计监测可以实时监测沉降情况,但在数据处理过程中可能存在误差。
因此,根据具体情况选择适合的监测技术是确保坝体沉降监测精度的关键。
2. 形成机理研究坝体沉降的形成机理非常复杂,常受到地质、土壤、水文等多种因素的影响。
因此,在进行沉降监测的同时,还需要开展形成机理研究。
通过分析地质勘探数据、土壤力学试验结果等,可以揭示坝体沉降的成因。
例如,一些研究发现,大坝坝体底部土层的水分影响了坝体的沉降情况。
基于形成机理的研究,可以针对具体的沉降原因采取相应的治理措施,减小沉降带来的影响。
3. 沉降控制与治理为了保证大坝的稳定和安全运行,需要对坝体沉降进行控制和治理。
沉降控制的关键是通过科学手段预测和监测沉降情况,并及时采取措施防止沉降超过安全范围。
例如,根据监测数据的变化趋势,可以计算出沉降速率,通过控制水位和调整库容等方式进行沉降调节。
沉降治理则需要根据形成机理的研究结果,选择合适的工程措施进行修复。
例如,对于水分引起的沉降,可以通过降低坝体周围的地下水位来减小沉降。
4. 经验交流与合作在坝体沉降的应对过程中,经验交流和合作十分重要。
各个工程项目应该建立沉降数据库,定期进行经验总结和交流研讨会,分享经验和教训。
在国际级别上,各国可以通过技术合作和政策协调,在坝体沉降的研究、监测和治理方面进行深入的合作,共同应对全球范围内的挑战。
大坝质量评级报告1. 引言大坝作为储存水资源和防止洪水的重要工程,其质量是保障工程安全和持续运行的关键因素。
为了对已建成的大坝进行质量评级,本报告将详细分析大坝的各项指标,评估其质量等级,并提出相应的建议和改进措施。
2. 数据收集与整理为了进行大坝质量评级,我们收集了大量的数据,并进行了整理和分析。
数据涵盖了以下几个方面:•大坝的设计图纸和技术文件•大坝的施工过程记录•大坝的监测数据和水文数据•大坝的维护保养记录•大坝的相关文献和研究成果通过对这些数据的整理和分析,我们能够全面了解大坝的建设、运行和维护情况,为质量评级提供可靠的依据。
3. 质量评级方法本次质量评级采用了一种综合评估方法,主要考虑了以下几个方面的指标:3.1 结构安全性结构安全性是评价大坝质量的关键指标之一。
我们通过对设计图纸、施工过程记录和监测数据的分析,评估了大坝在正常工作和极端情况下的结构安全性,包括承载能力、稳定性等。
3.2 功能完整性大坝的功能完整性指的是大坝在储水和防洪方面的能力。
我们通过分析大坝的设计图纸、水文数据和监测数据,评估了大坝的泄洪能力、储水能力和防洪能力,以确定其功能完整性的评级。
3.3 维护管理情况维护管理情况是评价大坝质量的重要指标之一。
我们通过分析大坝的维护保养记录和相关文献,评估了大坝的维护管理情况,包括定期巡查、维修修复等方面,以确定其维护管理的质量等级。
3.4 环境影响大坝的建设和运行对周围环境有一定的影响。
我们通过分析相关文献和研究成果,评估了大坝对环境的影响程度,包括水生态系统、土壤侵蚀等方面,以确定其环境影响的质量等级。
4. 质量评级结果经过对以上指标的综合评估,我们将大坝的质量评级分为以下几个等级:•A级:结构安全性和功能完整性良好,维护管理和环境影响较优秀;•B级:结构安全性和功能完整性尚可,维护管理和环境影响一般;•C级:结构安全性和功能完整性较差,维护管理和环境影响不佳;•D级:结构安全性和功能完整性严重不足,维护管理和环境影响十分糟糕。
I【科技论坛某大坝施工期内部沉降监测分析研究肖建峰周立霞(淮河水利委员会蚌埠233001中水淮河规划设计研究有限公司合肥230092)【摘要】水库所处区域不同,地形、地质条件隐蔽复杂。
大坝监测能够及时地反应水库工程运行变化情况,出现异常及早察 觉,采取措施,避免更大的损失。
对于施工期,大坝变形监测更为敏感。
本文介绍了施工期大坝内部沉降监测设计情况,并进 行了监测成果分析,旨在今后为其他类似工程提供技术参考。
【关键词】水库大坝内部沉降监测沉降管沉降率某水库是一座以防洪、供水、灌溉为主,结合发电的多 目标开发综合利用的大型水利枢纽工程。
水库流域面积749km2,总库容为4.68亿m3,属II等大(2)型水利工程。
主 要建筑物拦河坝、溢洪道及引水系统进水口为2级建筑物。
主要建筑物设计洪水标准为100年一遇,相应设计洪水位 为70.73m(1985国家高程基准,下同);校核洪水标准为 2000年一遇,相应校核洪水位为74.58m。
拦河坝为土质防渗体分区土坝,上游坝体以花岗岩风 化土为防渗体,下游坝体采用石渣及风化岩等透水性较强 的材料填筑,设排水棱体和坝体斜坡式排水。
土坝坝顶宽度 9.00m,坝顶长度535.00m,坝顶高程76.50m,最大坝高65.50m。
坝基河床砂砾石经强力振冲加密处理后采用混凝 土防渗墙和帷幕灌浆进行垂直防渗。
1沉降监测设计在大坝横向桩号0-001,纵向桩号分别为0+100*0+335、0+520处,各布设沉降管1根,沉降管编号分别为ES1、ES2、ES3,高程范围分别为55.00~76.50m、20.00~76.50m、55.00~76.50m。
沉降管每2m长布设沉降环(板)测点1个,测点数依次为17个、30个、15个,共62个。
2沉降监测资料整理与分析2.1沉降值大坝内部沉降采用沉降管法进行观测,河床及左右岸3根沉降管的最大沉降值列人表1。
(1) 按左岸、河床、右岸顺序沉降管编号依次为ES1、ES2、ES3,相应实测最大沉降值分别为215mm、1134mm、219mm,其值为填筑至坝顶时于2016年3月9日测得,表明左右岸的最大沉降值约为河床段相应值的1/5。
坝体引发地面沉降评价
1、查清工程地质及水文地质情况,即对该地段应有完整的地质勘探资料,包括地层分布,透水层和透晶体情况,以及其与水体的联系和水体水位变化情况,各层土体的渗透系数,土体的孔隙比和压缩系数等。
2、查清地下贮水体,如周围的地下古河道,古水池之类的分布情况,防止出现井点和地下贮水体穿通的现象。
3、查清上、下水管线,煤气管道、电话、电讯电缆,输电线等各种管线的分布和类型,埋设的年代和对差异沉降的承受能力,考虑是否需要预先采取加固措施等等。
4、查清周围地面和地下建筑物的情况,包括这些建筑物的基础型式,上部结构型式,在降水区中的位置和对差异沉降的承受能力,降水前要查清这些建筑物的历年沉降情况和目前损伤的程度,是否需要预先采取加固措施等等。
土石坝沉降及其实测数据分析计算————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:土石坝沉降及其实测数据分析计算(王法西)[摘要]沉降是土石坝的重要指标,但不能以坝体某测点沉降量作为坝体坝基总沉降量。
应以坝体测点沉降量,采用分层迭加求和法求得总沉降量及相对沉降率,以此作为评价坝体填筑质量和评估大坝安全的依据.[关键词]土石坝过程线沉降量1 前言我国有8万多座挡水坝,其中90%以上为土石坝。
土石坝的沉降与不均匀沉降产生的裂缝,严重的影响坝的安全运行,因此,沉降是土石坝的主要监测、监控项目,也是评价土石坝安全和坝体质量的主要指标。
对于这样一个重要指标,国内坝工界普遍将坝体某点的沉降测值视作整个坝体沉降量.笔者参加过多次土石坝工程蓄水和竣工验收会议,由建设单位所提供“建设报告”和“安全鉴定报告”等档,普遍是将坝体某点沉降测值(1/2~1/3坝高处测点)作为坝体最大沉降量,并以此与坝高相比,得坝体相对沉降率,该值远小于坝体、坝基总沉降量,也远小于国外同类坝的沉降量及相对沉降率,笔者认为,以此作为评价坝体填筑辗压质量,是不恰当的,对工程验收,是一种误导。
2设计规范所定义的土石坝沉降量“设计规范”所定义的土石坝总沉降量系全坝体(高)、坝基的总沉降量。
它是将坝体、坝基分为若干层(n层),分层计算坝体、坝基的沉降量(ΔSi),然后用求和法得出坝体、坝基的总沉降量(St)即:对于粘性土:总沉降量(“规范”E。
3。
3 )[1]式中:S t—-坝体坝基总沉降量e io—-第i层起始孔隙比e it--第i层相应竖向有效应力作用下的孔隙比h i——第i土层厚度n——土层分层数对于非粘性土:总沉降量(规范”E。
3.4)[1]式中:S∞--非粘性坝体坝基总沉降量P i——第i计算土层由坝体荷载产生的竖向应力E i——第i计算土层变形模量众所周知,上述计算理论和公式,由于存在诸多假定和简化以及受计算条件、参数限制,与原型土石坝实测沉降变形存在较大的差异,比如:(1)计算仅计固结沉降,忽略初始沉降和次固结沉降,对于粘性土,次固结沉降在总沉降中占有可观比例;对于非粘性土,初始沉降也不可忽略;(2)对于非粘性土,计算公式(E。
** 市** 水库土石坝沉降位移观测资料整编分析(2019 年度)** 市** 水库管理处2020 年元月水库是拦蓄洪水、调节流量、灌溉、养鱼、发电等综合水利枢纽。
做好水库工程的日常检查和维护与观测是十分重要的工作。
根据水库的管理经验, 土坝最容易产生坝体裂缝、坝坡滑动、坝身坝基渗漏、坝体沉陷和风浪雨水对坝面造成的破坏。
而水库的泥沙淤积对水库的危害更大, 做好观测工作对水库的安全至关重要一、工程概况** 水库位于晋江九十九溪支流澎溪上,地处** 市** 办事处**村,距**市区12km。
大坝地理位置位于东经118° 22", 北纬24° 53〃。
坝址以上控制集雨面积33.2km2。
根据水库三十多年雨量观测资料统计,多年平均降水量1637.18mm,多年平均径流量3300万m。
水库原设计总库容4040万m,兴利库容3000万m,死库容260万m。
水库枢纽工程主要由主坝、畐顾(副坝I、口、川)、溢洪道、输水涵洞等建筑物组成。
其中,主坝坝型为粘土心墙土石混合坝,副坝I、□、川均为均质土坝。
二、位移测点布置水工观测包括主坝设置15个沉降位移观测及副坝I设置8个沉降位移观测、主坝布置3排14根渗压计及副坝I布置3排11根渗压计观测、副坝I观测井观测、主坝坝后量水堰、主坝右坝肩的4 个孔渗漏水位观测井。
如下图主处砂及翰呻iPH 弧肋115刃财辭时伽.<P 0三、现场检查现场检查是用直觉或简单的工具, 对水库工程各部位进行检查, 以了解其运行情况。
现场检查分为 3 种: 经常性检查、定期检查和特别检查。
1、经常性检查。
就是由熟悉工程情况、责任心强、有经验的专职人员带队, 按照规定的时间和项目, 分片分段包干负责。
通常可用“眼看、耳听、手摸、脚踩”等直观的方法进行。
对检查情况要作详细记录, 发现险情, 要在现场做出标记, 并立即报告。
检查的主要内容有: 大坝有无裂缝、塌方、塌陷、坝坡和坝脚有无渗水, 管涌、滑坡和蚁害等; 坝顶、坝面、廊道消能设施的裂缝、渗漏、冲刷等现象; 溢洪道有无裂缝、淤堵, 两边坡有无滑动迹象等。
某水库均质土坝沉降分析水库均质土坝沉降量较大,在全国都很少出现,沉降属于均匀沉降。
通过各项观测数据分析,目前均质土坝仍处在下沉态势,沉降量趋于稳定,均匀变化、量值趋缓。
标签:均质土坝;沉降;均匀沉降1、概述某水库是向甘泉堡工业园区供水的尾水调节水库,属于大2型工程,位于天山北缘冲积平原,地理坐标东经80°48’27”,北纬44°12’35”,距离乌鲁木齐市52km。
水库呈四面封闭形,典型的平原水库,坝轴线长17.8km,水面面积24km2,库容2.81亿m3,最大坝高28m,主要由均质土坝(2级建筑物)、放水兼放空涵洞、入库建筑物、退水渠等项目组成。
2、均质土坝沉降分析2.1 均质土坝沉降观测断面设置水库的竖向位移采用干簧管式沉降仪观测。
共5个典型观测断面,其桩号分别为中坝4+080(最高坝段)、中坝4+300、东坝0+600、东坝1+800和西坝1+161。
中坝两个观测断面在坝轴线处各布设一条观测垂线,东坝1+800断面在下游坝肩处布设一条观测垂线,东坝0+600和西坝1+161.376断面在坝轴线下游4m处各布设一条观测垂线,沿上述5条观测垂线埋设沉降环进行沉降观测,观测中将坝基沉降与坝体沉降分开观测。
每条观测垂线上沿高程方向每间隔约2米布置一个沉降测点。
2.2 均质土坝沉降观测断面分析a 相同条件下坝体差异沉降不大根据水库2002年开建,2005年建成到现在累计13年观测资料分析,5个断面的坝基面沉降量在180mm~1287 mm之间,最大总沉降量在180 mm~1380 mm之间,坝体相对于坝基的最大沉降量在17mm~169 mm之间。
5个断面间沉降量相差较大的主要原因是水库坝轴线很长,不同断面的坝基地质情况不尽相同,大坝填筑高度不同坝基上覆荷载也不同,5个断面间填筑厚度相差也比较大(填筑厚度在8.1 m~36 m之间),坝体填筑厚度大的中坝段沉降量明显大于填筑厚度小的东、西坝,沉降量与填筑厚度的比值基本一致,均小于5.2%.填筑厚度相同的东坝0+600断面和西坝1+161.376断面尽管相距较远,但各项沉降参数相近,说明相同条件下坝体差异沉降不大。
水牛家水电站工程特点朱平;周武林【摘要】水牛家水电站大坝为碎石土心墙堆石坝,坝高108 m,电站位于由北侧的文县弧形构造带,西侧的岷江断裂、雪山断裂、虎牙断裂和南东侧的北东向龙门山断裂带所围限的楔形地块西部,工程区地震烈度高、地质构造背景十分复杂.大坝位于海拔2 100 m以上,气候寒冷,日温差大.工程区特殊的地质、气候与自然地形条件使工程设计、施工与管理具有独特的特点.在工程建设过程中,大力推广和应用新技术、新工艺,新材料,通过科技创新,保证了工程质量、进度和安全.【期刊名称】《四川水力发电》【年(卷),期】2010(029)006【总页数】5页(P80-84)【关键词】水牛家水电站;工程特点;科技创新【作者】朱平;周武林【作者单位】四川华能涪江水电有限责任公司,四川,成都,610041;四川华能涪江水电有限责任公司,四川,成都,610041【正文语种】中文【中图分类】TV7;TV7311 工程概况水牛家水电站位于四川省平武县境内的涪江一级支流火溪河上游,为火溪河“一库四级”规划开发的龙头水库电站(图 1)。
水牛家水电站由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽三大部分组成,总装机容量为2×35MW。
电站大坝位于平武县白马乡稿史瑙村赖子湾附近,厂址位于王坝楚下游约 0.65km 处,引水系统布置于火溪河右岸,经引水隧洞、调压室、压力管道引水至地下厂房发电,尾水直接注入火溪河。
沿火溪河左岸从王坝楚上行至大坝有至王朗自然保护区的公路通过,大坝距厂址公路里程约 11 km。
厂址处沿成都至九寨沟旅游环线公路下行至平武县城约 54km,厂址距绵阳市和成都市的公路里程分别为 221km和317km。
工程区属亚热带山地气候,冬季寒冷干燥,夏季凉爽湿润。
气温垂直变化十分明显。
工程区多年平均气温为7.6℃,极端最高、最低气温分别为29.5℃和 -16.5℃;多年平均年降水量为 692.7 mm;多年平均相对湿度为 73%。
大坝沉降与填筑关系报告大坝沉降是指在大坝建设和运行过程中,由于不同原因引起的土壤沉降现象。
填筑物在充实、固结和沉降的过程中,会对大坝沉降产生影响。
本报告将探讨大坝沉降与填筑关系。
首先,填筑的材料对大坝沉降有重要影响。
填筑材料的种类、密实程度以及含水量等因素都会直接影响填筑物的沉降速度和幅度。
一般而言,较密实的填筑物沉降速度较慢,且沉降幅度较小。
因此,在填筑过程中需要采取科学合理的填筑材料和方法,以减少沉降对大坝的不良影响。
其次,填筑过程中的固结会引起大坝的沉降。
填筑物中的水分、气孔和颗粒之间的排列都会发生变化,从而引起填筑物的固结。
而固结过程中,填筑物的体积会发生缩小,导致大坝的沉降。
固结过程需要一定的时间,因此,在大坝填筑完毕后,还需要一定的时间供填筑物进行固结,以确保大坝的稳定。
此外,填筑物的沉降还受到填筑的厚度和质量的影响。
填筑物的厚度较大,沉降的幅度也会相应增大。
因此,在设计大坝时需要合理确定填筑物的厚度,以减少沉降对大坝的影响。
同时,在填筑过程中,需要严格控制填筑物的质量,确保填筑物的均匀性和稳定性,以减少沉降差异对大坝的影响。
最后,外部因素也会影响大坝的沉降情况。
例如,地震、地下水位变化、气候变化等因素都可能影响大坝的沉降情况。
地震会引起填筑物的破坏和重新沉降;地下水位的变化会导致填筑物的水分含量发生变化,从而引起沉降;气候变化会导致填筑物膨胀或收缩,进而影响沉降情况。
因此,在大坝的设计和运行中,需要考虑外部因素对沉降的影响,采取相应的措施来减少外部因素对大坝的不良影响。
综上所述,填筑物的种类、密实程度、含水量等因素,填筑过程中的固结、填筑物的厚度和质量,以及外部因素等都会对大坝的沉降产生影响。
因此,在大坝的设计、建设和运行过程中,需要充分考虑这些因素,并采取相应的措施,以确保大坝的稳定和安全运行。
水利水电工程大坝混凝土施工质量问题及解决方法发布时间:2022-03-21T01:06:47.013Z 来源:《科学与技术》2021年10月30期作者:卢柳霞[导读] 随着我国科学技术的迅猛发展,各种先进的技术和设备被广泛用于各个领域卢柳霞南宁市金沙湖水利工程管理所广西南宁580007摘要:随着我国科学技术的迅猛发展,各种先进的技术和设备被广泛用于各个领域,混凝土施工技术作为近年来广泛应用的一种施工方式,在水利水电工程大坝发挥着重要作用,直接影响着工程的坚固性、结构稳定性、使用寿命等,因此,应对混凝土施工技术的实际应用加以重视,对施工技术进行合理优化,为水利水电工程大坝建设提供优质服务,保证工程施工质量与效率,推动我国水利水电工程的进一步发展。
关键词:水利水电工程;混凝土;大坝;质量问题;措施引言水利水电工程建设自古以来就是关系到我国民生发展与社会稳定的重要基础性建设,随着中国特色社会主义现代化建设的高质量发展转型,大坝作为水利水电工程工程关键项目,在防洪、发电等许多方面上都扮演着重要的角色。
然而水利水电工程大坝的施工环境和混凝土工艺有着复杂多变的特点,必须要加强对混凝土施工工艺的把控,进一步提高质量控制的实效性。
1水利大坝工程混凝土施工常见质量问题1.1混凝土水化热产生的裂缝在水利水电工程中,混凝土结构极易产生裂缝,究其原因,主要有以下6种。
①在进行混凝土的浇筑作业时,出现水化反应,尤其是大体积混凝土,发生水化时会出现大量的水化热,从而导致混凝土内部和表面出现较大温差,导致混凝土发生畸变而出现裂缝;②混凝土浇筑后硬化过程会发生体积变化,体积收缩便导致组件变形而裂缝;③混凝土遇水后,会进行一系列化学反应,碱性物质与氧化硅进行反应,并吸收水分导致体积增大,从而导致裂缝;④混凝土会发生蒸发,导致内部水热化,使得混凝土塑性收缩而产生裂缝;⑤混凝土大坝浇筑后,由于各个部位结构不均匀而产生局部塌陷,导致拉扯裂缝;⑥由于混凝土密实性欠佳,空气中的氧气会进入混凝土中与钢筋发生反应,钢筋锈蚀而导致体积增大,对混凝土进行挤压,从而出现裂缝。
水牛家大坝沉降资料分析及评价万永波;袁有仓【摘要】介绍水牛家水电站大坝沉降监测方法,沉降仪器的检验和综合评价,保证监测资料真实性和可靠性。
通过对沉降成果资料的分析,采用分层变换筛选拟合法建立沉降变形数据模型,优选影响因子和因子阶数,并使用地震特殊工况改正数据模型;使数据模型更加符合工程的特性,为水牛家大坝的监测预报提供基础和数模,指导工程的安全运行。
%This paper introduces the monitoring method of the dam settlement, the inspection and comprehensive evaluation of the settlement instruments, ensures the authenticity and reliability of the monitoring data. Based on the analysis of the settlement data, the model of settlement deformation data is established by using the method of hierarchical transformation, electing influence factor and factor order, and using seismic special working conditions. So the data model is more consistent with the engineering characteristics, provides basis and mathematical model for monitoring and forecasting of Shuiniujia dam, and guides safe operation of the project.【期刊名称】《水利信息化》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】5页(P20-24)【关键词】水牛家水电站;现场测试;沉降监测;影响因子【作者】万永波;袁有仓【作者单位】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川成都 610072;中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川成都 610072【正文语种】中文【中图分类】TV64水牛家水电站为火溪河梯级开发的龙头水库,大坝正常蓄水位 2 270.0 m,正常蓄水位以下相应水库库容 1.395 亿m3,拦河大坝为 108.0 m 高的心墙堆石坝,混合式开发,电站装机容量 70 MW[1]。
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》及其补充规定,确定水牛家水电站为二等工程。
大坝坝高108.0 m,超过水库大坝提级标准,因而大坝按 1 级建筑物设计。
水牛家水电站工程区地震基本烈度为8 度。
按《水工建筑物抗震设计规范》规定,拦河大坝工程抗震设防类别为甲类,设计烈度为 9 度,其他水工建筑物抗震设计烈度为 8 度[1]。
水牛家大坝采用水管式沉降仪观测坝体内部沉降量。
在水牛家大坝(坝)0 + 072.16 设 1-1 监测剖面,在 1-1 监测剖面 2 214.0 和 2 244.0 m 高程各布置 1套水管式沉降仪,如图 1 所示;在大坝(坝)0 + 134.4.0 设 2-2 监测剖面,在2-2 监测剖面 2 214.0 和 2 244.0 m 高程各布置 1 套水管式沉降仪如图 2 所示;在大坝(坝)0 + 202.79 设 3-3 监测剖面,在3-3 监测剖面 2 244.0 m 高程布置 1 套水管式沉降仪。
坝体内共计布置 5 套 23 台水管式沉降仪,监测坝体内部的沉降量[4]。
每条水管式沉降仪观测房端使用水准测点校核改正坝体内部沉降量。
在大坝顶 2 274.0 m 高程下游侧布置 9 个水准测点,在下游 2 244.0 m 高程马道布置 8 个水准测点,在下游 2 214.0 m 高程马道布置 7 个水准测点,采用二等水准测量观测大坝表面沉降量。
大坝外观沉降测点位置如图 3 所示。
土石坝沉降量是大坝监控的重要指标,沉降量的大小反映大坝运行状态是否正常。
因此进行大坝沉降资料分析前,必须对沉降资料成果进行检验,判定成果的真实性和可靠性,对监测成果进行评价,剔除误差值,使用有价值的监测成果,并对水牛家大坝沉降量和监测系统进行评价。
监测系统评价是在检查考证施工资料、现场检查和测试,并对历年监测资料进行对比分析等工作的基础上,结合建筑物的运行情况,对整个监测系统的完备性、监测精度、可靠性及监测频次作出综合评价,对监测仪器设备的封存、报废、监测项目的停测和监测工作等提出意见和建议。
水牛家大坝沉降成果评价主要进行水管式沉降仪现场测试、历年监测数据对比分析、监测成果数据的评估。
在 2014 年 12 月对水牛家大坝所有水管式沉降仪进行现场测试。
现场测试方法为:先向连通管充防冻液,待量测管内的液面稳定后进行测读,共进行3 次测读,以3 次测读的最大相互较差不超过 2 mm为合格测值。
经过现场测试水牛家大坝水管沉降仪有少数测点短期稳定性较差,需要进行维护,其余测点短期稳定性较好。
水牛家大坝历年沉降监测数据评估是绘制内部沉降测值过程线如图 4 所示。
由图4 可见:除个别测次带有明显的观测误差外,在资料分析时进行剔除。
施工期随着坝体的填筑,各测点均出现明显的下沉;坝体填筑基本完成后,沉降速率逐渐减缓;大坝沉降受蓄水影响较小。
大坝内部沉降前期较大,后期已逐渐趋缓,符合堆石坝内部沉降的一般规律。
坝体内水管式沉降仪观测成果分析,大坝内部各测点沉降量不均匀,沉降成果过程线成小幅度上升趋势,说明大坝一直处于缓慢沉降状态。
根据沉降监测资料分析,水牛家大坝总沉降量按分层迭加计算为 847 mm,大坝沉降率占坝高的 0.78%,按照《碾压式土石坝设计规范》标准,判定水牛家大坝没有出现开裂等异常情况。
沉降量在坝体变形允许的范围内,坝体变形满足正常使用要求。
从大坝内部沉降量分布情况分析,埋设在大坝2 244.0 m 高程马道左岸最大沉降量为 374 mm,埋设在大坝 2 244.0 m 高程马道中段最大沉降量为 368 mm,埋设在大坝 2 244.0 m 高程马道右岸最大沉降量为342 mm。
埋设在大坝 2 214.0m 高程马道左岸最大沉降量为 450 mm,埋设在大坝 2 214.0 m 高程马道右岸最大沉降量为 591 mm[2]。
根据图 1 沉降量过程线分析,大坝沉降量总体变化趋势没有改变,逐年沉降量呈减小和逐渐收敛的趋势,大坝沉降量受周期性变化的库水位影响小。
大坝内部沉降量分布如图 1 和 2 所示,水牛家大坝整体沉降量分布规律符合土石坝规范的要求。
水牛家大坝下游表面的沉降量分布规律很好。
在河床部位 2 214.0 m 高程沉降量是 50.7 mm,2 244.0 m 高程沉降量是 78.4 mm,2 274.0 m 高程沉降量是184.1 mm;低高程的沉降量小于高高程的沉降量,表明大坝沉降量没有出现“拱效应”现象。
在同一高程的沉降量分布规律是位于河床坝段的沉降量大,由河床向两岸的沉降量逐渐减小,相邻测点沉降量差不大,说明大坝沉降梯度变化小。
因此水牛家大坝的变形规律符合一般土石坝的变形规律。
水牛家大坝下游表面沉降量分布如图 3 所示。
“5.12”汶川地震影响分析:从图 4 沉降成果及过程线分析,地震前后大坝最大沉降量对比分析,与 2007 年底观测成果 373 mm 对比,2008 年全年左岸 2244 m 马道下沉 33 mm;与 2007 年底观测成果 470 mm 对比,2008 年全年左岸 2 214 m 马道下沉 29 mm;与 2007 年底观测成果 379 mm 对比,2008年全年坝中 2 244 m 马道下沉 39 mm;与 2007 年底观测成果 570 mm 对比,2008 年全年右岸 2 214 m马道下沉 21 mm;与 2007 年底观测成果 328 mm对比,2008 年全年右岸 2 244 m 马道下沉 29 mm。
2008 年沉降量总体情况与2007 年相似,“5.12”汶川地震对水牛家大坝沉降量影响较小[5]。
大坝沉降资料分析目的是用数理统计方法建立沉降量(称为效应值)和各影响因素(称为原因量)之间关系,进行沉降量的定量分析;从大量的观测数据中寻找出大坝沉降变形的变化规律。
针对水牛家大坝沉降量变化规律比较复杂,影响因子较多,为了对资料进行有效分析,本文采用多项式回归、逐步回归、参数的岭估计等有机集成,并引进累进变换;有机集成后的方法称之为分层变换筛选拟合法。
在建立数据模型时主要考虑的影响因子如下:1)库水位因子。
坝上下游水位差 H 是影响位移的重要因素。
根据坝工理论,剪力引起的剪切位移和 H2有关,由水重造成库底沉陷而导致坝体向上游倾斜的转角则与 H 有关,因此坝顶水平位移的水位因子可选取 H,H2。
同时考虑的水位变化对位移影响,加入另一个影响因子△H 为前后两次观测之间的水位差;H 表示上下游水位差值,H2表示上下游水位差值的平方。
式中:B1,B2,B3为统计方程系数。
2)温度因子。
本工程对坝体作全面观测,已知各测点处的温度 T,采用一阶温度项,考虑到热膨胀系数的非线性关系,再选择温度的平方项 T2。
式中:B1,B2为统计方程系数。
3)时效因子。
表征坝体产生不可逆变化的因素,本模型采用直线型时效因子τ及它的对数,时效分量YD= B1τ + B2In (τ),式中:τ 为从起始监测日算起至当前观测日的累积天数/100;B1,B2为统计方程系数。
4)交叉影响。
由于存在温度和水位的交互作用下产生的坝体位移,这里对于这种交互作用引入温度和水位的耦合项,即它们的交叉项。
交叉影响项YC= BT • H,式中:T 为测点处温度,H 为坝上下游水位差,B 为统计方程系数。
式中:t 为从起始监测日算起至当前观测日的天数。
B1,B2,B3,B4为系数。
利用同样方法,针对沉降量进行统计分析。
经过分析,最后建立模型为[3]式中:Y 表示水牛家大坝的预测沉降量。
最大沉降量实测值与拟合值对比图如图 5 所示,水牛家大坝沉降量资料通过上述的拟合得到数据模型反映大坝沉降变形规律,拟合的复相关系数绝大多数达到0.98 左右,说明数据模型能够反映大坝沉降变形的客观变化规律,拟合效果良好。
通过资料拟合分析建立了水牛家大坝沉降变形的数据模型,预测值与实测值吻合程度良好,预测模型有效反映了大坝沉降变形的时程变化趋势。
水牛家大坝沉降变形拟合过程中,误差较大的点出现在 2008 年 5 月 12 日前后,这是由于突发地震造成沉降量有小幅度阶跃,随后误差逐渐减小,表明“5.12”地震对坝体沉降量影响较小。