水利水电工程中大坝表面变形监测应用研究

李峰

摘 要 随着我国水利水电技术的快速发展，水利水电工程的规模越来越大，工程结构也趋于多样化，导致大坝表面变形也越来越复杂。大坝变形是威胁大坝工程质量和使用寿命的主要因素，鉴于此，本文以长河大坝为研究对象，探讨了大坝的表面沉降和水平位移变形特征，为后期治理提考依据。

关键词 水利水电工程；工程变形；监测与维护

水利水电工程中大坝表面变形监测研究是防治大坝变形处理的基础，也是设计大坝工程的重要依据。本文以长河大坝为例，简要的讲述了大坝表面变形监测点布置，对大坝的表面沉降和水平位移变形进行了监测研究，为后期治理提考依据。

1 大坝表面变形监测技术要求

1.1 平面位移监测技术要求

利用平面监测控制网点作为工作基点，考虑到地形和通视条件限制，布设2个平面工作基点，平面工作基点纳入平面监测控制网按相关要求进行联测平差[1]。大坝外部变形监测点采用交会法进行观测，最后平差计算的位移量中误差不超过±3mm。

1.2 沉降监测技术要求

在上下游坝坡马道高程、基础廊道各布设一组水准工作基点。水准工作基点初始坐标从水准监测控制网引测，水准工作基点定期与水准监测控制网按一等水准要求联测一次，最后平差计算的位移量中误差不超过±0.45mm，最后平差计算的位移量中误差不超过±1.0mm。

2 大坝表面变形监测点布置

大坝上游坝坡1615m高程共布置6个监测点，从左岸至右岸编号依次为TP91-TP96；1645m高程共布置8个监测点，从左岸至右岸编号依次为TP83-TP90；1695m高程共布置11个监测点，从左岸至右岸编号依次为TP72-TP82。

大坝下游坝坡1510m高程共布置6个监测点，从左岸到右岸编号依次为TP66～TP71；1545m高程共布置8个监测点，从左岸到右岸编号依次为TP58～TP65；1580m高程共布置9个监测点，从左岸到右岸编号依次为TP49～TP57；1610m高程共布置9个监测点，从左岸到右岸编号依次为TP40～TP48；1645m高程共布置9个监测点，从左岸到右岸编号依次为TP31～TP39；1672m高程共布置6个监测点，从左岸到右岸编号依次为TP25～TP30。

3 大坝表面沉降监测结果分析

上游坝坡最大累计沉降量为400.1mm，蓄水以来变化量为391.1mm（下沉），相邻两次间隔变化量为6.4mm（下沉）。下游坝坡累计最大累计沉降量为626.7mm，蓄水以来变化量为170.6mm（下沉），相邻两次间隔变化量为1.7mm（下沉）。坝顶最大累计沉降量为363.9mm，蓄水以来变化量为363.9mm（下沉），相邻两次间隔变化量为1.0mm（下沉）。

通过监测发现，各测点沉降量随坝体填筑高程的增加，沉降量逐渐增大，整体分布呈现由河床中部向两岸递减趋势。各层沉降速率分布为填筑初期沉降速率相对较大，后期渐缓；同一时段内高高程沉降速率较大，低高程沉降速率较缓，符合变形规律。坝顶沉降变化受库水位抬升有一定的影响，由于坝顶以上已无竖向荷载作用，坝顶沉降主要影响因素为水位抬升和时间效应。下游坝坡沉降受库水位抬升影响很小，沉降速率呈现减小趋势。

4 表面水平位移监测结果分析

4.1 上下游方向

上游坝坡测点向下游变形，累计变形量在7.8mm～48.1mm范围，蓄水以来变化量为46.3mm（向下游），相鄰两次间隔变化量为-0.2mm（向上游）；下游坝坡测点向下游变形，累计变形量在29.8mm～221.3mm范围，蓄水以来变化量为153.1m（向下游），相邻两次间隔变化量为-1.4mm（向上游）；坝顶上游堆石区大部分测点向下游变形，累计变形量在-3.2mm～30.2mm范围，蓄水以来变化量30.2mm（向下游），相邻两次间隔变化量为-0.9mm（向上游）。坝顶心墙大部分测点向下游变形，累计变形量在-21.2mm～22.0mm范围，蓄水以来变化量为22.2mm（向下游），相邻两次间隔变化量为-1.1mm（向上游）；坝顶下游堆石区大部分测点向下游变形，累计变形量在-30.0mm～23.7mm范围，蓄水以来变化量为23.7mm（向下游），相邻两次间隔变化量为-0.8mm（向上游）。

4.2 左右岸方向

上游坝坡向左岸累计变形量为129.9mm，蓄水以来变化量为124.3mm（向左岸），相邻两次间隔变化量为-0.4mm（向右岸）；向右岸累计变形量为-138.1mm，蓄水以来变化量为-134.6mm（向右岸），相邻两次间隔变化量为-1.7mm（向右岸）。下游坝坡向左岸累计变形量为140.2mm，蓄水以来变化量为23.9mm（向左岸），相邻两次间隔变化量为-1.9m（向右岸）；向右岸累计变形量为-152.4mm，蓄水以来变化量为-25.4mm（向右岸），相邻两次间隔变化量为-2.0mm（向右岸）。坝顶向左岸累计变形量为124.7mm，蓄水以来变化量为123.6mm（向左岸），相邻两次间隔变化量为2.7mm（向左岸）；向右岸累计变形量为-137.6mm，蓄水以来变化量为-132.2mm（向右岸），相邻两次间隔变化量为-3.7mm（向右岸）。

从监测结果可以得出，各测点位移与堆石体填筑过程紧密相关，坝体表面位移随填筑高程增加而持续增加，变形趋势符合一般规律；顺河向位移为河床中部大、两岸岸坡小的分布特征，左右岸位移分布左右岸位移分布表现为由两岸向河床中部靠拢的趋势，总体符合坝体表面变形一般规律。第一阶段蓄水期间，上游坝坡1695m高程及坝顶均表现为向上游方向变形，下游坝坡除1672m高程外总体表现为向下游方向变形，大坝1672m高程以上总体表现为向上游位移趋势；第二阶段蓄水后，上游坝坡及坝顶开始向下游方向变形，下游坝坡均表现为向下游方向变形。上下游方向水平位移变化明显受库水位影响，水平位移速率与库水位呈正相关，水平位移速率在库水位上升期较稳定期大。

参考文献

[1] 刘民.浅谈水利工程中的大坝变形监测与维护[J].科技与企业，

2013，（09）：227.