大坳混凝土面板堆石壩的觀測資料分析和安全評價

閆亞寧 YAN Ya-ning

（河北省邢臺市朱莊水庫管理處，邢臺 054000）

（Zhuzhuang Reservoir Management Office in Xingtai City，Hebei Province，Xingtai 054000，China）

0 引言

混泥土面板堆石壩是在近年發展起來的一種新型筑壩技術，它是采用堆石、砂石或者是礫石等材料進行分層碾壓，經過大量填筑而成，并用混泥土面板作為防滲體的一種壩型。與傳統筑壩技術相比，混泥土面板堆石壩由于其在施工過程中成本低、施工方便快捷、安全等優勢，已經被各界人士所關注，其社會競爭力和應用前景非常可觀。混泥土面板堆石壩在我國發展經濟了三個階段，首先為早期階段。在這個階段由于其填筑過程技術落后，堆石壩壩體容易變形，沉降數據很大，其保護作用相對較差，所以一直處于一種停滯不前的狀態。其次是過渡階段。在這個階段由于施工技術的不斷提升與加強，力學理論、心墻施工技術等的不斷發展，使堆石壩技術也有了很大的提高與發展；又加上填筑技術的發展，更加鞏固了堆石壩的質量，使堆石壩的安全性能和經濟優勢得到有效體現。最后是現代階段。由于科學技術的不斷發展與提高，堆石壩填筑技術更是神速發展，其密度增大，變形較小，防滲效果也得到了有效的保證，這時它被廣泛的應用與水利水電大壩修筑中。

1 設計監測工程以及安裝設備

對大壩進行安全的監測主要的目的就是為了能夠保證很好的對大壩的蓄水期、施工期和運行期內總體的性狀進行監測，同時也可以為工程的安全評估提供一些相關的資料。在對大壩進行監測的時候，應該要根據大壩的實際情況以及工程施工、觀測的技術、觀測設備的安裝等各方面的因素來確定監測的項目。在對大壩進行安全觀測的時候，主要就包括了對壩體的外部進行監測、對壩體的內部進行監測、對混泥土面板的應力進行監測以及對混泥土面板的接縫進行監測等。在安裝監測儀器的時候應該要和大壩的施工和填筑同時進行。

2 壩體水平位移的觀測資料分析

2.1 對內部水平位移的觀測資料分析 在大壩的施工期間，在大壩的墊層處設立三個觀測點進行水平位移的監測，經過相關的監測數據可以發現，在墊層處的這三個點在發生水平位移的時候都是向著上游的方向，而且位移的量也比較大，而在壩軸附近設立的三個觀測點，在發生水平位移的時候是向著下游的方向，而且位移的量比較小，基本上都是在1cm的范圍之內。在下游的地方雖然沒有設置有相關的觀測點，但是根據位移的規律還是可以發現，水平位移的方向應該也是向著下游移動的，而移動量應該是和上游側的觀測點相似，這樣最終就是形成了一個對稱的圖形。大壩在進行水平位移的時候會隨著時間的延長以及壩體填筑的高度增加而加大，呈現出一個正比例的增長趨勢。而大壩在蓄水之后，通過對相關數據的分析可以得知，所有的觀測點都是向著下游發生水平位移。當水庫的水位快速上升時，各個觀測點的水平位移就會向著下游的方向快速的增長，而當中水位平穩之后，水平位移并沒有向著上游回彈，而是仍然在向下游移動。因為堆石的巖性比較軟，而且壓縮性以及流變性都比較大，所以混泥土面板堆石壩的下游側發生水平位移的幅度要比相同規模的大壩發生水平位移的幅度大一些。

當大壩進入到水位穩定之后，大壩在發生水平位移的時候就和水位有著比較直接的關系，當大壩的水位下降的時候，水平位移就會減小，當水位上升的時候，水平位移就會增大。但是在有些局部地方，因為降雨以及溫度等方面因素的影響，就會使得壩料的流變性受到一定的影響，最終就會使得水平位移的量受到影響。

2.2 對表面水平位移的觀測資料分析 在對表面水平位移的觀測數據進行分析之后可以發現，主壩中間斷面測點的水平位移和大壩兩側的觀測點水平位移要大一些，這也就說明了在大壩發生水平位移的時候，位移量是和壩體填筑的高度有直接關系。而在蓄水期的時候，水平位移的變化非常的明顯，而且速率非常快，隨著時間的推移慢慢的變低，但是總體的趨勢仍然在增長，這就說明了發生水平位移是和水庫的水位、時間以及壩體的填筑高度有著直接的關系。

3 壩體沉降觀測資料分析

在壩體變形觀測中，沉降觀測是非常重要的，產生沉降主要是因為壩體受應力的影響而發生。在施工階段沉降主要是因為時間和填土的高度；在運行階段主要是因為時間和庫水位。首先進行內部沉降觀測。通過161、178.5、191不同高度中的不同觀測點，在施工階段、蓄水階段產生沉降數據進行對比觀測，可以得到如表1所示數據。從圖中可以看出在同一高程下，沉降最大的為壩軸線上的點，特別是V7；在大壩蓄水初期，沉降變化量比較大，進入穩定期后，各觀測點變化情況比較小，但是V7變化仍然較大，可是V5的變化率更大，這主要是因為蓄水后，壩體受濕變形，壩體受應力的變化等；施工期沉降達到了1.01%，高壓正常指標；水庫水位變化對壩體沉降有影響。同時根據觀測數據可以知道該壩體表面沉降情況，表面沉降過程線與內部沉降過程線走勢相同，蓄水期沉降變化較大較快，當水位穩定后，沉降也開始變慢，進入穩定期后，堆石沉降變化比較明顯。另一方面可以看出，壩體高度與沉降變化成正比趨勢，壩體高，沉降就大；隨著時間的變化，沉降也在變化。最后經過沉降回歸，在溫度分量、水壓分量和時效分量中，沉降變化主要是隨時效分量變化而變化，水壓分量只是對壩體下面部分有些影響，而溫度分量影響最小。可見在水庫正式蓄水后，壩體沉降進入了流變時期。同時，我們將得出該壩體在為了兩只三年內將處于穩定狀態。

表1

4 對應力觀測資料的分析

從觀測的數據上可以看出，因為受到庫水壓力的作用，這樣就使得大部分的面板都是壓應變。當壩高最大的時候，那么庫水的壓力也就最大，就會使得堆石發生的沉降變形很大，最終面板受到的應變值也就最大。所以就可以得出相應的結論，影響面板應力的因素主要就是壩體的厚度以及庫水的壓力。

5 對大坳的主壩進行安全評價

在對大壩的主體進行觀測資料的整體和分析之后，那么對于主壩的變形規律也就有一個比較全面的了解，那么就可以對主體進行下面的安全評價：首先就是當水庫在蓄水之后，那么主壩發生的沉降量就會逐漸的減少；其次就是當壩體的沉降量逐漸穩定以及水庫的運行水位穩定之后，那么壩體的水平位移也會逐漸的穩定；最后就是整個壩體都是處在壓應力的狀態之下，而當水庫在蓄水之后，應力還有所增加。從總體上來看，大壩的安全性還是比較良好的，對于安全運行的相關要求也都能夠很好的滿足。

6 結束語

總而言之，通過對混泥土面板堆石壩的觀測資料分析和安全評價，可知堆石壩在水利水電中的運用是非常有效的。我們應該加強對堆石壩的技術研究與開發，使其能夠更好的被運用于實際工作中去，為人們帶去更多的經濟利益，促進社會發展。

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