试谈安全评价中的安全监测资料分析

刘世煌

试谈安全评价中的安全监测资料分析

刘世煌

通过安全评价和安全鉴定的工作实践，探讨安全监测资料分析在安全评价中的作用及基本要求，并通过实例探讨异常监测资料的分析方法，以及通过这些异常资料分辨工程运行性态并实施风险监控的重要性。

安全评价；安全监测资料；风险监控

1 监测资料分析在安全评价中的作用及要求

安全监测是对工程运行现状实施风险监控的有效手段，是指导工程施工和运行管理的依据，也是安全鉴定、安全评价、大坝定期安全检查、大坝安全登记、下闸蓄水、工程验收等工作的重要凭据；安全监测还是对设计成果的检验，是反馈设计和修编规范的基础；安全监测同时还是实施无人值守、少人管理、远程操作的基础。

实践证明：安全监测工作不是简单的数据采集，更不是监测数据的单纯统计分析，而是在数据采集和资料分析基础上异常现象的发现、异常原因的探讨和发展趋势的分析，是工程安全性的初步评判，还是处理意见的依据。

为了实现这一目标，安全监测工作应努力达到下述要求。

（1）除精通观测规程规范外，尚应了解相关工程的设计规程规范。

安全监测设计是工程设计的重要组成部分，安全监测资料是建筑物运行性态的表征，安全监测资料分析是对设计成果的验证。为了能很好地分析监测资料并对建筑物运行性态做出正确评判，安全监测工作不仅要精通观测规程规范，还应了解相关工程的设计规程规范。

石门拱坝为我国20世纪70年代修建的最高的双曲薄拱坝，最大坝高88.6 m，坝顶弧长254 m，底宽27.3 m，L/H=2.87，B/H=0.31，坝基为石英岩，岩性脆硬，裂隙发育。施工期间在河床坝段坝基与坝体接触部位埋设6支测缝计，不久相继破坏，仅保留分别距上游坝面1 m和5 m的H4和H5测缝计。1972年水库下闸蓄水，1975年汛后，上述测点测值猛增，从微压状态到张开2.66～3.018 mm，同时左岸及河床坝段的扬压力及渗水量也出现一个以年为周期的孤峰现象，且8号坝段坝踵部位的3个应变片组的拉应变也上升了一个台阶，这表明坝踵己经拉开，但尚未拉断距坝踵5 m的H5，帷幕尚未拉断；同时由于右岸压力引水隧洞漏水，右坝肩地下水位大面积大幅度上升，大坝视准线测值表明：右坝头侧向位移增大6 mm，威胁着大坝安全。如果不熟悉拱坝设计规范和拱坝受力特点，就很难正确分析拱坝坝踵的应力状态及坝肩地下水位对坝体安全的影响。

贵州大河外掺氧化镁碾压混凝土双曲拱坝，坝高105 m，弧高比L/H=3.61，厚高比B/H=0.297，坝基为泥盆系砂岩和泥岩互层。由于坝基岩体变形模量较低，拱坝弧高比较大，拱梁分载、三维线弹性有限元及三维非线性有限元计算成果：坝体最大径向变位分别为38.88 mm、67.5 mm和70.0 mm，相对于100m级高度的双曲拱坝，该径向变位偏大。为了减少右坝肩的开挖工程量，拟将右坝头拱肩槽的开挖方式由削坡开挖改为窑洞式开挖，窑洞开挖线与右坝头间距仅20 cm。该变更虽可减少拱坝径向变位，节省开挖工程量，但该变更不是一个简单的施工方法变更，它可能加大开挖边坡的失稳风险，也可能影响右坝头的温度场及MgO的外掺量，当右坝头与窑洞壁浇筑一体时，还可能改变拱坝的约束条件、特征尺寸及水荷载，可能较大改变拱坝应力状态……若不熟悉拱坝设计规范，就很难利用监测资料指导施工期的温度控制，也很难合理确定不同部位混凝土中MgO的外掺量，还很难正确提出监控指标，更难对拱坝真实工作性态做出科学的评判。

（2）了解工程地质背景、工程特点及主要工程问题，明确对安全监测工作的基本要求。了解观测设计意图及重点监测项目，明确主要监控指标。

水利水电工程都具有较强的个性，不了解该工程特点及相应的主要工程问题，就无法正确理解设计意图及对监测的基本要求，也就无法明确监控指标，从而很难正确判别“正常”“异常”“危险”，并实施有效的风险监控。

小浪底拦河大坝为建筑在70 m深覆盖层上的160m高的斜心墙壤土心墙坝，两岸三叠系砂岩产状较缓，倾角8°～12°，层间发育有泥化夹层、顺河断裂及垂直节理。本工程的主要问题是：深覆盖层变形（徐变）对斜心墙堆石坝应力应变的影响，左岸单薄分水岭水文地质条件及坝基渗漏，平缓砂岩中大型地下洞群围岩稳定、结构抗震及高含砂水流的泄洪与消能……围绕这些问题进行深入研究和精心设计，相应布置了3 261支观测仪器，其中大坝及坝基共布置了内外部观测仪器658支，但由于覆盖层及坝体的较大变形，46%的坝体内部监测仪器因超量程和电缆拉断等原因而失效，其中监测坝体内部沉降变形的仪器几乎全部失效。水库蓄水后，坝顶上下游两条视准线测值出现较大差异，坝顶出现长627 m、深3.9 m、最大宽15 cm的裂缝，同时左岸地下厂房排水洞出现14 532 m3/d渗水（远大于设计渗漏量）……如果不了解小浪底工程的地质条件和主要工程问题，就很难找到蓄水后坝体大变形、坝顶开裂、坝基较大渗漏的原因，也就很难对小浪底大坝的工作性态做出正确判断。

（3）精选监测设备，合理选择仪器量程及埋设方法；重点监测项目要有几种监测手段相互验证，要能保证实施长期有效的监测。

小浪底大坝监测设备大量失效，其中坝体内部沉降变形监测仪器全部失效，说明对深覆盖层及心墙堆石坝体的变形认识不足，仪器的量程和电缆埋设方法不适应这种变形。

南水北调中线穿黄隧洞采用内外衬砌联合结构，其中外衬为厚40 cm的C50钢筋混凝土预制管片，内衬为厚45 cm的后张法有粘结C40预应力钢筋混凝土结构，要求内外衬砌“结构联合，功能独立”，即内外衬砌分别独立承受内水压力和外围水土压力。为实现各自独立承载并及时排水的要求，内外衬砌之间设排水垫层，要求排水垫层内渗压水位不得超过高程90 m，因而排水垫层渗压监测就成为确保整个工程安全的重要监控手段。鉴于该工程为一等工程，设计使用期为150年，渗压计的有效使用寿命为20年，为保证对排水垫层内的渗压实施长期有效的监测，必须提供可更新渗压计的条件。鉴于在确保内衬安全受力条件下打穿45 cm预应力钢筋混凝土内衬更新渗压计颇为困难，渗压计长期有效监测已成为该工程一大难题。

（4）安全监测必须与巡视相结合。

当前安全监测仪器都采用单点监测的方法，虽然监测资料能反映各建筑物相应测点的工作状态，但监测部位很难恰恰是大坝出事点，相应也就不能及时捕捉到建筑物异常事件的发生和发展过程，往往会丢失抢险的最佳时间。如1971年美国提堂土坝右岸一个较窄的断层突然发生管涌，不到6 h土坝就溃坝，而监测仪器对此却没有记录。因此，只有仪器监测是不够的，必须同时开展巡视检查。

巡视检查是监视工程安全运行性状的重要组成部分，有时也是监测资料的重要补充。岸坡的开裂、变位，可以在巡视中及时发现；大坝一些异常现象，如裂缝产生、新增渗漏点、坝体和坝基的渗流破坏、混凝土冲刷和冻融、坝基析出物、局部变形等等，这些缺陷常无法在监测资料中反映，但可在巡视中发现。当巡视发现异常现象急剧变化时，往往意味着事故即将发生。因而在加强安全监测工作的同时，应根据工程运行的特点，加强巡视检查工作，特别加强开挖施工期、初期蓄水期、洪水期、暴雨期等的巡视检查工作。

（5）关注安全评价的综合评判要求。

当前安全监测工作常分为安全监测设计、监测仪器埋设、监测数据采集、监测资料分析及安全评价等五个部分，在监测资料分析中又往往分监测系统可靠性和完备性检查以及安全监测资料分析两部分。上述五个工作，本应当由监测资料分析单位统一汇总专项分析，但由于种种原因，上述工作常各自分割，分别由不同单位和不同人员承担。由于资料分析人员常不熟悉工程特点及监测设计意图，不了解监测资料的地质背景和工程施工质量，真正意义上的分析工作常转嫁到安全评价人员身上，这种分割和转嫁，加大了安全评价工作难度，并对安全评价人员提出了很高的技术要求。鉴于安全评价人员往往并非监测专业人员，海量的监测资料、复杂的工程背景及监测数据间错综复杂的关系，真正读懂监测资料分析报告本已不易，而要在此基础上对建筑物安全性做出正确评判，可能更难。为了能科学地做出评价结论，除了继续发扬评价人员高度的责任心外，还应根据不同问题，提供较为充足的检验及综合分析资料的时间。

2 严格监测资料的整编

一个水利水电工程往往埋设数百甚至数千支监测设备，拥有海量数据，这些数据是各自独立的，有时是紊乱的，资料分析前必须对监测资料进行检查，必须去伪存真，保证资料的可靠性和完整性。

2.1 数据检查

应首先对比人工监测成果与自动监测成果，检查数据是否缺失、连续，对异常数据宜首先赴工地检查，区分是仪器问题还是监测的问题。如果是监测问题，可通过现场检查及时修正，如是仪器问题，则应尽力查明原因及时更换。更换仪器后需注意测值的衔接，努力消除系统误差。

2.1.1努力查明数据缺失原因

蜀河水电站位于汉江中游，装6台45 MW贯流发电机组，N=270 MW，重现期1 000年洪峰流量Q=38 000 m3/s，坝址处河谷宽高比为3.2。为适应狭窄河谷大流量泄洪要求，采用贯流机组厂房内泄洪方式布置，即除贯流机组顶部设流道泄洪外，在厂房左侧设5个12 m×21.5 m泄洪表孔，单扇闸门总推力50 360 kN，略小于三峡弧门推力，需在4.5 m宽的闸墩中布置30束3 000 kN级锚索，其中主索拉拔系数2.38，次索拉拔系数2.54。相应主锚索设计永存吨位4 100 kN，次锚索设计永存吨位3 850 kN。为监测预应力闸墩的工作性态，在1号和5号闸墩中共布置20支预应力锚索测力计。目前1号闸墩测力计全部失效，仅存5号闸墩9支测力计，测力计成功率45%。蓄水后，截至2014年12月，残存的9支测力计中实测拉力：主锚索的平均值为4 052 kN，最小为3 589 kN，小于设计永存吨位；次锚索平均测值为3 532 kN，低于设计永存吨位3 850 kN；即主索预应力损失11.09%～21.97%，次索 8.54%～45.82%，明显大于规范规定的允许损失值10%，小于设计的永存吨位，且仍未收敛。根据实测最小拉力的三维有限元计算成果，5号闸门必须在低于正常蓄水位下2 m启闭，才能保证闸墩安全。鉴于此事关系重大，5号闸墩工作性态可能代表其他闸墩工作状态，为此不仅需要查明5号闸室已坏测力计损坏原因，还需查明1号闸室10支测力计损坏原因，还要分析近年来闸室实际启闭与泄洪状态，还得查明各闸墩混凝土及预应力锚索施工状况及闸墩中钢筋计应力和混凝土闸墩裂缝状态……综合闸墩施工及历年运行状况，考虑原设计拉拔系数及钢筋工作状况，考虑截至目前未见裂缝的现实状况，最后认为目前蜀河闸墩运行正常，但需加强观测。

2.1.2正确处理中断数据

城东水库2009年蓄水，闸基为超固结粘土状强风化泥岩，在渗透水流作用下，闸基扬压力监测孔出现不同程度的淤堵，其中6号孔的渗压水位超过库水位，其他渗压测值紊乱无规律，同时由于业主的变更，被迫停测，最后重新补打测压管。鉴于测值中断12年，监测点、观测仪器和观测人员都发生了变化，中断的资料很难恢复，原则上不能再把数据整合起来统一分析，但可分段分析变位量和扬压力的折减系数。

2.1.3正确处理异常数据

受小动物或人为扰动，监测数据短时间波动，但很快恢复，或虽不可恢复，但不影响前后时段正常监测，可删除该波动段数据，修正后正常分析。

图1 城东电站水平变位资料中断12年，无法分析变化发展趋势Fig.1 12-year monitoring data lacked,resulting in incapability of development trend analysis

图2 瀑布沟下游坝坡TP22测值连续但反常Fig.2 Abnormalmonitoring data by TP22 on the downstream slope of Pubugou dam

瀑布沟水电站砾石土心墙坝下游坝坡的TP22测点，因人为动过，在2011年9～10月间，垂直变位异常，由原来沉降变为抬升，并向上游变位，该数据无法直接利用，但变动后测值仍然连续，变化规律仍符合正常规律，可将其2011年9～10月数据删除，并按总的变化规律修正，修正后的2011年10月后测值仍可继续使用。

2.1.4努力消除系统误差

石门拱坝在原始观测数据整编中，曾经把带有系统误差的位移资料提供给计算分析，得出坝基“异动”之说，考证清楚消除系统误差后，才得出正确结论。

2.2 去伪存真

（1）对测值连续、但受到某些影响监测数据无法直接应用时，不要轻易否定，宜综合其他监测数据及建筑物运行性态，努力对建筑物运行性态做出宏观评判。

金康水电站的闸坝建于堰塞湖尾的覆盖层上，2005年10月在闸坝顶部安装了引张线。蓄水后，闸坝发生了较大水平变位，2007年1～9月引张线碰壁，坝体水平变位测值几乎不变，调整管道后继续使用，2012年再次碰壁。严格讲两次碰壁后资料系统性不好，很难直接使用，但两次碰壁反映出变位很大，综合右坝头坝体的断裂、左坝肩与厂房进水口结构缝张开2～5 cm的变位，可判断闸坝向下游方向发生较大变位，变形速率不小于8 mm/a，且尚未收敛。

（2）测值连续可信，但由于某原因，计算成果违反常规，无法使用，宜努力查找原因，确实无法挽回时，宜按规定封存处理。

海甸峡碾压混凝土重力坝布置两个坝体应力监测断面，共埋设8组五向应变片及无应力计，蓄水后各应变片的测值连续性较好，且均为压应变，但6个测点的计算应力均为拉应力，即重力坝3/4范围均为拉应力，且最大拉应力1.36 MPa，该成果明显不符合重力坝设计原则，分析认为与无应力计埋设有关。虽然应力计算值无法使用，但应变计所反映的压缩变形及其压应变的变化规律仍可使用。

3 科学进行监测资料分析

3.1 重视环境量监测，全面了解监测成果相应的环境条件

图3 金康EX6测点从2006年4月1日～2011年4月1日水平变形监测成果Fig.3 Monitoring data of horizontaldeformation by EX 6 of Jinkang dam from April 1 2006 to April 1 2011

任何一组监测数据都是在特定外部环境下对建筑物运行性态的反映，离开外部环境仅做数据分析就会失去具体工程含义。重视环境量监测，监测资料分析时注明与此相关的环境量，如测点位置、地质条件、监测仪器埋设条件、上下游水位、平均气温、气温骤降或持续高温、降水、水温等，才能与设计成果对比，便于对建筑物运行性态进行评判。

3.2 提出合理监控指标

3.2.1明确监控指标

监测资料分析之前必须明确相应的监控指标。监控指标可以来自于规程规范，如土石坝沉降变形不宜超过坝高的1%、土基上水闸累计沉降不宜大于15 cm，不均匀沉降不宜大于5 cm等；监控指标也可来自计算成果，如允许应力、允许变位等；监控指标更多可来自工程实践，如库容小于500万m3无自然补充水源的抽水蓄能电站，上库年渗漏量宜小于库容的0.2‰～0.5‰，根据40多座土石坝渗漏及运行状况，提出土石坝渗漏量不宜大于10 L/万m2等，也可作为监控指标。

表1 土石坝体渗漏量控制指标Table 1 Control indexes for seepage of earth and rockfilldam

需要注意的是，由于计算成果往往取决于计算假定及计算参数，问题较为复杂，在安全评价和鉴定中，计算成果往往只能是评判的重要参考。另外还需要注意的是，每一个指标都对应于具体条件，无视条件的差异就会引起判断的错误。如仙游抽水蓄能电站上库库容1 706万m3，自然来水0.155 m3/s，水库蓄水后大坝漏水48.25 L/s，处理后仍漏水30 L/s。对于一般抽水蓄能电站，需要加大抽水来维持正常运行，显然不能接受，但对于有0.155 m3/s自然来水的上库，却不再是抽水的问题，而是完善坝体坝基防渗，问题的性质和要求均不一样了。

目前，安全评价和安全鉴定中监控指标尚不完善，同一个问题往往会有不同评价结论，因而深入实际，不断总结经验，积累资料，逐步完善监控指标，可能是进一步提升安全评价和安全鉴定工作的需要。

3.2.2严格区分不同问题质的界限

在当前资料分析中，常常碰到不同质的异常现象，常需要判断这些异常现象的质的界限，区别“异常”和“危险”。

（1）区分扬压力测值异常的原因：扬压力的测值超标是常见的现象，可由帷幕缺陷、测压管或渗压计淤堵及承压水等原因造成，其表现形式不同，影响不同，处理方法也不同，宜严格区分。

（2）变形异常、结构开裂及徐变与失稳：水工建筑物中常见到结构变形异常和结构开裂等现象，应严格区分是徐变还是结构失稳的前兆，并分别采取相应观测、补强、加固等处理措施。

表2 测压管测值超标原因分析及处理Table 2 Reason analysis for the overrange data monitored by the piezometer and its treatment

表3 建筑物失稳与徐变分析表Table 3 Analysis on instability and creeping of the structure

（3）渗漏与渗流破坏：几乎所有与水接触的水工建筑物都会有一定量的渗漏，只要渗漏不危及工程安全和严重影响经济效益，允许一定的渗漏。渗流破坏是可能危及工程安全的危险因素，不同建筑材料渗流破坏的发展速度和危害程度不一样，相应给予的抢险时间不一样，宜区别对待。

表4 渗漏与渗流破坏分析表Table 4 Analysis on seepage and seepage failure

3.3 既关注变化量，也关注变化速率，还要关注对建筑物的影响

金康电站闸坝最大高度20 m，覆盖层最大厚度92 m，为监测大坝变位，在坝顶上游侧布置一条引张线。2006年水库蓄水，监测成果表明：所有水平变位测值无明显突变现象，监测数据可信。十个测点测值与水位关系不密切，与时间关系密切，均表现出明显流变特性，且至2012年尚未收敛，其中3号重力坝段左侧EX6点，2006年4月1日～2011年4月1日，向下游变位42.73 mm，变化速率为8.54 mm/a。其水平变位量值和变化速率远大于耿达、映秀湾及其他覆盖层上的闸坝，在我国属较大的典型徐变。与此同时，由于右岸基岩与覆盖层的不均匀变形，右岸重力坝段发生斜向贯穿裂缝，该裂缝从上游贯穿至下游，从坝顶贯穿至坝基，致使该坝段解体。由于覆盖层的徐变，因水压力作用方向不同，与闸坝斜交的电站进水口与闸坝间的结构缝最大张开5 cm，金康闸坝的水平变位不仅量大，且未收敛，而且已造成坝体解体，必须立即处理。

3.3.1正确判断“正常”、“异常”、“危险”

（1）根据室内试验，设计提出：冶勒和茅坪溪沥青混凝土心墙坝中沥青混凝土压应变≤10 000με。蓄水后，冶勒沥青混凝土心墙实测最大拉应变为1 129με，实测最大压应变为75 050με，且下游侧应变增量大于上游侧应变增量。茅坪溪沥青混凝土心墙101～116 m高程处实测压应变为54 000～59 000με，均明显超过设计要求，属于异常现象。考虑到沥青混凝土心墙比较单薄，浇筑碾压时温度较高，无法像普通混凝土结构那样埋设应变计组，冶勒只能在心墙5个剖面的上下游面每5 m垂直向布设一支应变计，并用锚固板将应变计固定在心墙上下游壁上。应变计距心墙侧面尚有5～10 cm距离，实际埋设于过渡层中，这样埋设方式所反映的沥青混凝土心墙应变状态只能供参考，不能简单地以“异常”处理。

（2）小浪底1999年蓄水至2008年，心墙内未形成稳定的浸润线。心墙内11支渗压计测值均处于高值，其中B-B剖面180 m高程的P116、P117、P118测值均高于同期库水位，其中2002年高于库水位约50 m。几年后，孔隙水压力随库水位上升而缓慢增加，但超过同期库水位的数值在减少，如P116测值2006年仅高于库水位10 m。除C-C剖面P152随时间增加有消散外，其余10个测值尚无消散迹象。

心墙内渗压计实测水位高于同期库水位50 m，该现象有可能被认为是“异常”，但这正反映了壤土心墙的渗流特点及孔隙水压力逐步消散的过程，也正展示着心墙的拱效应及水力劈裂的复杂性。

图4 冶勒0+220断面心墙SX22测点应变过程线图Fig.4 Graph of strain monitored by SX 22 of the core wallof section 0+220 of Yele dam

图5 小浪底心墙B-B剖面180 m高程附近P116实测孔隙水压力曲线Fig.5 Pore water pressure monitored by P116 of the core wall on section B-B on elevation 180 m

（3）小浪底水库蓄水以来，左右岸坝基及坝后水塘最大漏水56 506 m3/d，其中左岸30号平洞内单孔漏水量约10 L/s。坝体开裂，裂缝长627 m，深3.9m，最大裂缝宽15 cm，但未见两者之间有直接联系，且所有渗水均为清水，未见渗流破坏现象，坝顶虽然开裂，但为浅层裂缝，逐步收敛。上述现象均属异常，但并不属险情，在加强监测适当处理情况下，大坝仍可正常工作，实践证明这个判断是正确的。

3.3.2慎重对待异常数据

三峡水库蓄水至175 m高程后，重力坝垂直和水平变位虽有发展趋势，但变位较小，最大水平变位22.69 mm，最大沉降25.97 mm，坝基总渗量7.9 L/s，扬压力折减系数为0.23，大坝运行正常。实测资料表明，蓄水后坝踵压应力虽有所减小，但三峡右厂17号坝段坝踵压应力4.13 MPa，坝趾应力为2.66 MPa，坝踵应力仍大于坝趾应力，同时纵缝未闭合，该结果不符合蓄水后重力坝坝基应力分布规律。对这种现象有多种解释：如坝体混凝土湿胀影响、大坝纵缝未闭合水荷载尚未完全传递至全坝、库盆沉降、还有的认为材料力学计算结果不符合高重力坝，也不能排除蓄水前混凝土初凝阶段塑性变形、后浇块自重对监测仪器的影响……鉴于目前坝基应力均为压应力，尚未超过坝基承载能力，不影响大坝安全，且计算表明，纵缝虽尚未闭合，但不影响大坝抗震性能，决定加强观测及分析研究。

3.3.3努力查找异常原因

城东电站正常蓄水位450 m，2012年重新施工扬压力观测孔。竣工不久，15个测压管中有7个实测扬压力折减系数大于设计采用值，其中Up1-1、Up4-1测值较高，扬压力折减系数分别为0.522和0.925，且一直分别维持在444 m高程和449 m高程左右，与库水位变化无关，但孔底的水质为强碱水，似乎与承压水位有关。考虑承压水尚难查清，更难控制，在不危及工程安全的前提下，原则上不要扰动，加强观测。而Up5-1、Up5-2、Up6-1和Up6-2测值较高，扬压力折减系数超标（0.452～0.603），渗压水位与库水位关系密切，几乎同步。由于该电站监测项目少，仅坝基扬压力监测和坝顶外部变位监测，无法得知渗漏水量，也无法看到析出物，但Up5-1、Up5-2、Up6-1、Up6-2孔底的水质与库水相近，似乎说明防渗帷幕的防渗效果欠佳，帷幕可能需补强灌浆。

4 分析影响因素，判断发展趋势，综合进行工程安全性评判

4.1 分析影响因素、判断发展趋势

监测数据是既定地质条件下，建筑物在可变荷载作用下的工作性态的表现，影响监测数据的可变因素主要是水荷载及温度和时效，分析监测数据时，除利用多元相关数学模型法外，还必须切实关注地质因素及上述因素的综合影响。

图6 城东Up4-1测压管水位测值与库水位变化无关Fig.6 Water levelmonitored by piezometer Up4-1 is irrelevant to reservoir level

图7 城东Up5-1测压管水位测值与库水位变化关系密切Fig.7 Water levelmonitored by piezometer Up5-1 is closely related to reservoir level

（1）小湾电站坝基岩体为黑云母花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩，岩石坚硬～极坚硬，饱和抗压强度大于90 MPa，变形模量16～22 GPa，地应力8～17 MPa。开挖过程中坝基浅表部岩体出现较为严重的卸荷现象，为此975 m高程以下岩体采取二次开挖、超前锚固、及时预应力锚固处理，同时还加强清基、加强固结灌浆，相应最低建基面高程从953 m降至950.5m（降低2.5 m）。另外最大开挖宽度30.5 m的地下主厂房围岩变形虽已收敛，但最大变位116 mm，闸门井围岩变位77.27 mm，泄洪洞围岩变位42.88 mm，该围岩卸荷回弹变形在国内属较大的，为此在分析上述监测资料时，不仅要关注上述测点附近的地质条件，同时要关注黑云母花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩的岩层裂隙走向、卸荷特性等。

（2）陈村重力拱坝坝高76.3 m，1968年建成。2000年以来，坝体径向位移存在着整体向上游增大的趋势，2000～2007年倒垂实测极值为5.25 mm，大于1973～1999年27年极值3.74 mm，增值1.53 mm，相应左侧的8号坝段和右侧的26号坝段极值分别为5.62 mm和3.25 mm，分别大于1973～1999年27年极值1.05 mm和0.07 mm。下游坝面105 m高程X18-1裂缝开度加大，最大为4.29 mm，比1987年增大1.02 mm……综合裂缝深度物探资料，某科研单位认为陈村大坝已前倾变形，大坝坝顶裂缝与坝体内105 m高程裂缝相交，已将坝体切割成坝块，在缝内渗水压力和地震作用下，该块体将失稳并要掉落水库中，威胁整个大坝安全，需对穿预应力锚索加固。

但进一步分析看到：2000～2007年恰逢高温枯水年，库水位平均107.85 m，较1974～2007多年平均水位降低2.53 m，平均气温16.58℃，较1974～2007多年平均气温15.9℃高0.68℃，这可能是这几年内坝体径向变位增大的主要原因。如果把2000～2007年实测资料纳入40多年长系列资料一并分析，这几年径向变位的增大仍处于正常范围。经对关键裂缝钻孔检查，上述裂缝并未贯通，虚惊一场。

图8 陈村坝体正垂径向变位、裂缝与横缝开度实测变化曲线Fig.8 Monitored radialdisplacement and the opening of cracks and transverse joint of Chencun dam

该实例证明：监测资料分析不是简单的数字统计分析，必须结合地质、气温、水荷载等影响因素，区分原委，综合评判。

（3）拉西瓦电站右岸进水口上游500～1 700 m水库正常高水位以上约500 m处，有果卜岸坡坐落体，该坐落体顶3 000 m高程有一平台，长750 m，宽50～290 m，面积11.5万m2，后缘有20 m高坐落陡坎，台上有多道拉裂缝及落水洞，坐落体总方量约3 000万m3。勘探期间认为该坐落体与库水无联系，且已处于稳定状态。

2009年3月拉西瓦水库下闸蓄水，2010年2月水库水位达2 400 m。巡视发现：果卜平台及岸坡多处发现裂缝及较大变位，岸坡前缘局部崩塌破坏，自2009年8月15日～2015年8月23日，顶部平台前缘K1点综合变位39.894 m，果卜主变形区的变形速率受库水位抬升影响明显，且与库水位变化规律一致。暴雨对果卜岸坡的表面变形影响较大，一般3 d左右变形速率达到最大值，之后逐渐减小，暴雨对岸坡的影响大于平台，对表面影响大于内部。2015年8月综合速率18.2 mm/d，其中水平向变形速率14.0 mm/d，垂直向-11.6 mm/d。随着库水位抬升，变形速率有逐步平缓趋势。

图9 果卜3号梁综合变位图Fig.9 Comprehensive displacement of the beam No.3

果卜岸坡最大综合坐落变形39.894 m，变形速率18.22 mm/d，但岸坡并未发生大范围滑塌，这在国内外均为罕见。围绕果卜岸坡的坐落变形，邀请十余家大专院校及科研单位，多次召开研讨会，共同探讨果卜岸坡变形的机制、触发因素、稳定条件、变形预测等。分析认为：拉西瓦高地应力地区卸荷裂隙发育，可与库水相交，但与底部基岩相连，缓倾结构面不发育，岸坡内密度大的NE向结构面是岸坡产生倾倒变形的决定性构造条件，NNW-SE向陡倾岸内的结构面是产生拉张陷落变形的构造条件，上述因素共同构成果卜岸坡可随库水位变化、坐落但未发生大面积滑塌的原因。

图10 果卜坐落体地质剖面图Fig.10 Geology of the Guobo section

4.2 综合水文、地质、设计、施工、运行及有关的监测成果科学判断

彭水水电站地下厂房装机1 750 MW，主厂房尺寸252 m×30 m×76.5 m，围岩为奥陶系南津关组灰岩，岩层产状NE 25°、NW∠68-70°，倾向上游，围岩中共揭露出8条软弱夹层，多为弱风化页岩，其中岩锚梁上游边墙上出露404、402、305软弱夹层。为避开岩溶系统，地下厂房轴线平行岩层走向，岩锚梁紧贴软弱夹层布置。岩锚梁宽2.0 m，高2.8m，C30二级配混凝土。按规范要求，岩锚梁按静力平衡原理计算，并参照同类工程设计，采用两排ϕ 36、长12 m、间排距0.5 m的锚杆将岩锚梁锚固于围岩上。

施工期间，地下厂房施工期围岩变形最大达4 cm左右。由于岩锚梁附近软弱夹层等影响，在0+070～0+204段（约130 m）、高程229.5～232 m岩锚梁附近的围岩垮塌100～150 m3。

为监测岩锚梁的工作性状，在岩锚梁上布置38根锚杆应力计、17支测缝计和17支位错计。测缝计中，除一个测点外，其余16个测值都表明岩锚梁与基岩结合面呈张开状态，至2013年开度尚未收敛，其中5号机组段0+36.2上游侧、233.4 m高程测缝计开度1.46 mm，且以0.14 mm/a变化速率发展。而17支位错计测值均不同程度表明岩锚梁与岩壁间已发生错位，最大位错发生于0+215.5 m下游侧233.4m高程处（W03ZCA），为0.54 mm，也尚未收敛，最大变形速率为0.08 mm/a。岩锚梁的锚杆应力计成功率较低，有相当多的锚杆测力计损坏。考虑到地下厂房轴线平行岩层走向，岩锚梁附近围岩中陡倾角软弱夹层发育，受围岩卸荷回弹变形影响，岩锚梁与围岩间存在错位及锚杆应力计损坏的可能，为此建议业主现场仔细检查岩锚梁及附近岩体纵向裂缝发展情况，分析众多锚杆应力计失效原因，并委托设计单位，根据地质、设计、监测成果及岩壁梁的实际运行状态，分析原因、评价围岩稳定状况，提出警戒值及处理建议。业主已接受该建议，已委托有关单位调查并提出相应处理方案。

5 结语

安全监测是了解工程运行性状的耳目，安全监测资料是安全鉴定和安全评价的重要依据，安全监测资料分析不是简单的数理统计，而是在数据采集和分析基础上的异常现象的辨识，也是对异常原因和发展趋势的分析，还是对处理意见的建议，同时还是对工程安全性的初步评判。为了确保工程安全，必须切实加强安全监测和资料分析工作。 ■

[1]水利部水规总院，中国水科院.小浪底水利枢纽工程竣工前补充安全鉴定报告[R].2002.

[2]乌江彭水水电站安全验收评价报告水电咨询公司.彭水水电站大坝安全定检报告[R].2013.

[3]刘世煌，汪振，王友春.城东电站大坝坝基安全性评价[R].2016.

作者邮箱：liushihuang3320@sina.com

Discussion on safety monitoring data analysis during safety assessment

by LIU Shi-huang

Based on engineering practice of safety assessment,this paper discusses the basic require⁃ment and function of safety monitoring data analysis during safety assessment.Then,combined with some cases,the paper studies the method ofabnormalmonitoring data analysis.Furthermore,itconveys the importance ofimplementing safety and risk monitoring,as wellas the importance ofidentification of projectoperation status by this abnormalmonitoring data.

safety assessment;safety monitoring data;risk control

TV698.1

A

1671-1092（2017）01-0034-10

2016-07-19；

2016-12-07

刘世煌（1941-），男，江苏南京人，教授级高级工程师，从事水利水电工程勘测、设计、试验、研究、设计审查、工程咨询、安全评价和安全鉴定等工作。