某重力坝坝基扬压力监测资料分析

杨奇臻

【摘 要】坝基扬压力是影响重力坝抗滑稳定的重要因素之一，因此是重力坝长期运行过程中安全监测的主要项目之一。本文结合某重力坝坝基扬压力监测资料，对该重力坝坝基扬压力的变化规律进行了分析。监测资料分析表明，该重力坝坝基扬压力水头的最大年变幅在1.3～3.8m之间，扬压力观测值总体均趋于稳定。建立了该重力坝坝基扬压力监测序列的统计回归模型。回归分析表明，扬压力和水位一般呈正相关，即水位上升时，扬压力值也随之上升；扬压力主要受观测当日水位的影响，而前期水位对扬压力也有一定影响，但不大；大部分测值受时效因子的影响比较明显，一般呈负相关，即随着时间的推移，扬压力测值有减小的趋势。

【关键词】重力坝；扬压力；监测资料

0 引言

坝基扬压力是影响重力坝抗滑稳定的重要因素之一，因此是重力坝长期运行过程中安全监测的主要项目之一。影响坝基扬压力的主要因素包括上下游水位、坝基节理裂隙发育情况、防渗排水措施、两岸地下水位等[1-2]。本文在分析重力坝坝基扬压力主要影响因素的作用机理基础上，建立了包含水位分量和时效分量的扬压力监测模型，结合某重力坝坝基扬压力监测资料，对该重力坝坝基扬压力的变化规律进行了分析。

1 扬压力监测模型

坝基节理裂隙发育情况和防渗排水措施在重力坝运行过程中一般没有太大变化，因此，仅考虑上下游水位和岸坡地下水位对扬压力的影响，并通过构造水位分量来体现。此外，随时间发展的库底泥沙淤积，将影响坝基渗流场，进而影响坝基扬压力，这种影响可用时效分量来体现。所以，可按以下形式构造扬压力监测模型：

2 工程案例分析

2.1 工程概况及坝基扬压力监测布置

本案例分析的重力坝的最大坝高为27m，坝底宽为34m。坝基为微风化～新鲜的砂岩，岩性坚硬完整。水库正常蓄水位为313m，死水位为282m，设计洪水位为313.72m，校核洪水位为315.1m，水库总库容536万m3。坝基扬压力观测孔沿坝基纵向廊道布置，每个坝段布置一个扬压力观测孔，共计21个观测孔，编号为Y1～Y21。测孔水位用电测水位计或测压表进行观测，观测频次为每月一次。

2.2 扬压力监测资料分析

监测资料表明，坝基扬压力随库水位的变化具有一定的规律性，即随库水位的升高而增大，随库水位的降低而减小，但有少部分孔变化甚微，规律性较差。扬压力的测值一般在始测初期的测值较大，后期的测值趋于平稳，在小范围内波动，也有少数测点由于处于溢流坝段，波动范围大一些，但是总的来说趋于平稳状态。Y1测孔测值在1973～1979年表现出随库水位的波动规律，随后至1980年7月，发生1m的突升，接着又很稳定，在6～7.5m波动，自2005年变化幅度有所减小，在6.5～7.5m波动；Y2测孔测值在1973～1980年表现出缓慢的减小趋势，于1981年产生一次突变，下降1.5m左右，随后表现出相对明显地随库水位在6～7m波动，自2005年后变化幅度有所减小，在6.5～7.5m波动；Y3测孔测值在1973～1979年表现出随库水位的波动规律，在0～1.5m波动，2004年后一直处于封堵状态；Y4测孔测值自1980年后呈上升趋势，1982年以后保持在2.5～4m之间波动，1998年后一直满孔，2004年后处于封堵状态；Y5测孔测值自1973年起表现出随库水位相对明显的波动规律，前期变幅较大，最高达3.5m，后期呈衰减趋势，1996年后一直满孔，2004年后处于封堵状态；Y6测孔测值自1973年起，连续地缓慢降低，在1987年6月产生突变，上升70cm左右，之后又平稳降低，偶有跳跃性测值，2005年后有所上升，保持在2～4cm波动，相比之前测值，略有上浮；Y7测孔测值缺测较多，自2001年后，表现出微弱的波动规律，似乎进入稳定状态；Y8测孔测值缺测较多，扬压力测值从1973年开始经历衰减再升高的调整过程，系渗漏通道的调整，自1998年之后一直满孔，2004年后处于封堵状态；Y9测孔测值自1974年3月出现一次约55cm的突升，随后保持在3.5～5.6cm间波动，1995年后一直满孔，2005年后处于封堵状态；Y10测孔测值表现出明显的周期性波动规律，幅度0.9m左右，1998年后有明显下降趋势，2003年降至最低，随后呈缓慢上升趋势，2008年6月后出现两次骤升，增幅约1.3m，之后基本稳定；Y11测孔测值总体上处于平稳降低过程，偶有跳跃测值；Y12测孔测值自1972年后出现若干次阶跃式变动，增幅约2.3m，随后平稳降低，2001年9月降至最低，2002年后呈缓慢增长态势；Y13测孔测值自1973年起处于平稳降低过程，2004年后波幅相比前期有大幅度减小，2010年后基本稳定；Y14测孔缺测较多，自1985年起，基本保持在2.5～3.5cm间波动，1997年后一直满孔，2002年后处于封堵状态；Y15测孔前期缺测较多，自1975年起呈平稳降低过程，2004年后呈上升趋势，但波幅相比前期有大幅度减小，2009年后基本稳定；Y16测孔测值自1973年起总体上处于平稳降低过程，2007年6月出现约1.3m的骤升，2009年后基本稳定；Y17测孔测值自1973年起呈现缓慢降低态势，并明显随库水位变化而波动，2004年后处于封堵状态；Y18测孔缺测较多，在1973～1981年期间表现出微弱波动，1996年后一直满孔，2003年后处于封堵状态；Y19测孔测值自1973年呈现平稳降低过程，2009年5月起出现2次骤升，增幅约1.6m，2009年后基本稳定；Y20测孔缺测较多，在1973～1981年间表现出随库水位变化而波动的规律，1997年后一直满孔，2004年后处于封堵状态；Y21测孔测值1973年底阶跃式降低约1.3m后，保持在0～1cm波动，2006年后呈缓慢下降趋势，2008年3月起出现2次骤升，增幅约1.7m，2009年后基本稳定。

各测点测值的统计分析表明，各测孔最大年变幅在1.3～3.8m之间，有部分测点在某一两年变化幅度略大于其它时期，原因可能是由于帷幕局部遭到破坏引起，也可能是观测误差所致。大坝右侧扬压力变化幅度较左侧小，说明大坝右侧坝基防渗效果较左侧要好。

回归分析表明：

1）测点复相关系数最高为0.937，最低为0.392。R值大于0.7的测孔占86%，表明回归方程总体有效。

2）由回归方程得到的水位因子系数来看，扬压力受水压因子的影响主要集中在观测当日的水位值，而前段时间的水压值对其也有一定影响，但不是很大，从因子的符号的正负来看，扬压力和水位一般都呈正相关，即水位上升时，扬压力值也随之上升。

3）由表中时效因子系数可见，大部分测点受时效因素的影响比较显著，一般都呈负相关，即随着时间的推移，扬压力测值有减小的趋势，从实测、回归过程线图中也可以看出，表明随着渗透通道的调整变化，坝基渗流进入收敛稳定期。

总的看来，扬压力观测孔测值均趋于稳定，说明该大坝坝基防渗效果较好。但右岸两测孔的扬压力测值一直超过设计允许值，需加强观测。

3 结论

监测资料分析表明，该重力坝坝基扬压力水头的最大年变幅在1.3～3.8m之间，总的看来，扬压力观测孔测值均趋于稳定，说明该大坝坝基防渗效果较好。但右岸两测孔的扬压力测值一直超过设计允许值，需加强观测。本文建立了该重力坝坝基扬压力监测序列的统计回归模型。回归分析表明，复相关系数R大于0.7的测孔占86%，回归方程总体有效。扬压力受水压因子的影响主要集中在观测当日的水位值，而前段时间的水压值对其也有一定影响，但不是很大，从因子的符号的正负来看，扬压力和水位一般都呈正相关，即水位上升时，扬压力值也随之上升。大部分测点受时效因素的影响比较显著，一般都呈负相关，即随着时间的推移，扬压力测值有减小的趋势，表明随着渗透通道的调整变化，坝基渗流进入收敛稳定期。

【参考文献】

[1]吴中如，陈继禹.大坝原型观测资料分析方法和模型[J].河海大学科技情报，1989，9（2）：48-64.

[2]任慧丽.某水库大坝渗流观测资料对比分析及成果[J].内蒙古水利，2009（5）：12-13.

[责任编辑：田吉捷]