柏叶口水库的大坝变形观测及初期观测资料分析

牛 锐

（1.太原理工大学 山西太原 030024；2.山西省柏叶口水库建设管理局 山西太原 030002）

柏叶口水库的大坝变形观测及初期观测资料分析

牛 锐1，2

（1.太原理工大学 山西太原 030024；2.山西省柏叶口水库建设管理局 山西太原 030002）

柏叶口水库自2015年竣工验收以来，逐步由工程建设期转变为运行管理期。为保证大坝运行安全，大坝变形监测系统建立了人工和自动化设备相配合的工作体系，并按期进行沉降、位移观测，同时及时对监测资料进行分析判断，对可能存在的安全隐患做到早发现、早处理，确保工程安全。

柏叶口水库；变形监测；资料分析

1 工程概况

柏叶口水库是文峪河干流上的一座综合利用的大Ⅱ型水利枢纽工程，2015年12月通过了竣工验收。总库容10 137万m3，控制流域面积875 km2，坝型为混凝土面板堆石坝，最大坝高88.3 m，坝顶长310 m，坝顶高程1 138.3 m。大坝变形观测分人工观测和自动化观测两大部分，建立了相对完善、全面的变形观测系统。

大坝变形监测工作范围主要包括：1）坝体外部沉降观测；2）坝体内部沉降观测；3）坝体外部水平位移观测；4）坝体内部水平位移观测；5）溢洪道沉降观测。

由于人工观测环境与测量仪器限制，大坝体外水平位移观测目前未能取得观测数据，本文对此项数据不做分析。

大坝变形观测仪器布设情况见表1，外部变形测点布设位置见图1，内部变形测点布设位置见图2。

表1 监测仪器（设备）布设统计表

图1 大坝外部变形观测点布置图

图2 大坝内部变形观测点布置图

W6~W10测点布设在坝顶处，W1~W5测点为考虑美观，布设位置由坝顶变更为防浪墙下方平台处，见图1。

自动化仪器水管沉降仪及钢丝位移计观测点在大坝填筑时期分别埋设在大坝两个断面三个高程处，即大坝0+100断面、0+156断面；1 118马道高程、1 098马道高程、1 078马道高程。每个高程测点贯穿大坝纵断面，形成立体观测网络。每排马道在两个断面处各设有1个观测房，共6个。自动化数据采集模块安装在观测房内，见图2。

2 变形观测、监测资料分析

2.1 大坝外部变形分析

大坝外部沉降，2011年 6月（1 078、1 098、1 118高程观测点）开始观测，2012年6月坝顶高程开始观测。通过观测资料分析，最大沉降发生在W12观测点，沉降量为141.12 mm，坝顶最大沉降发生在W9观测点，沉降量为59.21 mm，沉降遵循逐渐下沉规律，没有明显的突变点。大坝沉降曲线见图3、观测统计资料见表2。

另外，通过日常对坝区进行巡查，检查结果发现，大坝背水面第二马道处（1 098高程、0+100断面附近），坝坡局部位置混凝土预制块有塌陷情况，初步分析为沉降及降雨所致；坝顶防浪墙约第二块面板中间（1 138高程，0+32断面附近），混凝土伸缩缝有增宽现象，初步分析为坝体局部沉降不均匀所致。此类状况现已列入岁修计划上报，批准后组织实施修复。

表2 大坝外部沉降观测资料统计表

图3 大坝累计垂直沉降示意图

2.2 大坝内部变形分析

2.2.1 大坝内部水平位移

2010年12月大坝钢丝水平位移计1 098高程（10个测点）安装调试完成并开始观测，2011年11月大坝钢丝水平位移计1 118高程（6个测点）安装调试完成并开始观测，观测资料显示，截至验收前（2015.8.20），大坝上游方向最大水平位移为81.02 mm，大坝下游方向最大位移为63.57 mm，基本变化趋势为上游测点向上游变化，下游测点向下游变化，符合坝体沉降过程中水平位移的变化规律。大坝水平位移统计资料情况详见表3。

表3 大坝内部水平位移观测资料统计表

2.2.2 大坝内部沉降

大坝内部沉降采用水管式沉降仪进行观测，2010年6月大坝1 078高程观测点安装调试完毕开始观测。截止2015年8月最大沉降为V9观测点，沉降77.5 cm，最小沉降为V28观测点，沉降8.8 cm，观测资料显示，大坝内部沉降主要发生在2010年12月至2011年4月，2011年4月份以来，沉降趋于减小和稳定（通过测值曲线分析 V7、V8、V10、V22、V24 观测点 5 支水管沉降仪测值不可靠，未采用数据），大坝内部沉降统计资料详见表4。

2.3 溢洪道沉降情况

溢洪道设置YW1、YW2两个观测点用于溢洪道沉降观测，截止2015年8月累计沉降量分别为1.85mm、1.73 mm，处于稳定状态。

3 结语

1）根据监测资料显示，柏叶口水库大坝外部沉降规律大致为：自两坝肩开始，越往中部，沉降越明显；坝体上部（1 118高程），沉降相对于下部明显。最大沉降发生在W9、W12处，即1 118高程-1 138高程、0+100断面处。通过观察相邻点的沉降情况可知，不均匀沉降发生在W12与W11之间，即1 118高程-1 138高程、0+53断面-0+100断面之间。

表4 大坝内部沉降观测资料统计表

2）大坝内部水平位移大致趋势为，靠近迎水面观测点向迎水面偏移，靠近背水面观测点向背水面偏移，越靠近迎水面或背水面位移越大，迎水面位移略大于背水面，最大位移部位发生在1 098高程，1 118高程位移量小于1 098高程，另外，H9观测点，钢丝位移计钢丝发生过断裂情况，也反映了此高程上游面位移量大的特点。

3）通过对两个断面水管沉降仪数据分析，大坝内部沉降规律大致为：坝体内部1 078高程沉降线性稳定，沉降量均匀分布在40～50 cm左右。1 118高程沉降同样稳定线性，沉降量均匀分布在10～20 cm左右。1 098高程沉降量大，且不均匀，此高程水管沉降仪曾多次故障（V7、V8、V10、V22、V24），所测数值偏差过大，所测数值经分析不准确，不宜采用。

4）溢洪道位于左坝肩处，下部为山岩，沉降非常稳定。

5）安全监测自动化仪器虽然直观快捷，但故障率较高，需要随时维修或者更换，仪器精密度高，价格昂贵，且工作环境恶劣，连续工作时间长，所以必须安排专人定期维护保养，确保正常运行。

6）自动化仪器测值受外部环境影响较大，分析数值时应综合考虑各方面因素，提高数值可信度，最好不要将数据拿来即用。

Dam Deformation Observation of Baiyekou Reservoir and Analysis on Its Initial Observation Data

NIU Rui

Since finishing the completion acceptance of Baiyekou Reservoir's works in 2015，the reservoir's work has transform from the engineering constraction period into operation management period gradually.In order to ensure the safe operation of the dam，the dam deformation safety monitoring system has been established which combines the arificial equipments with automatic equipments，and the observation of dam's settlement and displacement proceeds on schedule.At the same time，the monitoring data are analyzed and judged in time.So the potential security risks should be found and treated early to ensure engineering safety.

Baiyekou Reservoir；deformation monitoring；data analysis

TV698.1

B

2017-03-20

2017-04-06

牛锐（1990-），男，现就读于太原理工大学攻读工程硕士学位，助理工程师。

1006-8139（2017）03-039-03