密云水庫潮河主壩沉陷資料分析

王娜

摘要：大壩安全監(jiān)測是實時掌握被監(jiān)測體的狀態(tài)、保障其運行安全的重要手段，沉陷是土石壩的一個監(jiān)測重點。根據密云水庫潮河主壩40多年來的沉

陷監(jiān)測資料，選擇有代表性的標點，繪制沉陷過程曲線，進行回歸分析，得出回歸方程，對沉陷進行預報，繪制大壩累計沉陷量橫斷面、縱端面和平面分布圖，對大壩沉陷的影響因素進行分析，揭示斜墻土石壩變形規(guī)律，判斷大壩變形是否正常。

關鍵詞：潮河主壩沉陷監(jiān)測分析

土石壩的沉陷具有規(guī)律復雜、變形量大的特點。由于對筑壩材料的力學性質的認識目前并不完善，土石壩沉陷理論計算結果往往與實際情況有所偏差，為揭示土石壩沉陷規(guī)律、保障壩體結構安全，對沉陷加強監(jiān)測和分析非常重要?，F(xiàn)對密云水庫潮河主壩40多年來的沉陷資料進行分析。

1工程概況

潮河主壩是密云水庫的第二座大壩，修建于1958年9月，1960年9月竣工。該壩坐落于密云縣穆家峪鎮(zhèn)南堿廠村西南約100m的河道彎曲段，為壤土斜墻防滲體的碾壓式土壩。壩長1008m，壩頂高程160.0m，壩頂寬8m，最大壩高56.0m，相應壩底計算寬度為310.5m。

潮河主壩壩址兩岸山頭系由花崗片麻巖、角閃花崗片麻巖及石榴石角閃斜長片麻巖組成。河床部分的巖基主要為角閃花崗片麻巖和石榴石角閃片麻巖。壩址處河床左側有寬約250米的階地，左岸山坡較緩，約20度左右，山頭也較低;右岸山坡較陡，約40度左右，河床深槽靠近右岸。左岸壩肩巖石的風化較深，平均超過6m，最深達12.5m，右岸巖石風化不超過3m。

2變形監(jiān)測設施簡介

由于沙礫石壩體和地基的沉陷、位移主要在施工期基本完成，所以沒有埋設觀測壩體內部和地基沉陷和位移的標點。只埋設了主壩壩面沉陷和位移監(jiān)測標點，均為表面式標點。

變形標點布置：該壩共埋設了32個變形標點，上游兩排共13個，高程分別為158.0m和152.0m;下游共四排標點共19個，高程分別為158.0m、140.0m、125.0m、117.0m左右，組成了5個橫斷面，間距100m～200m不等。由于上游兩排標點為1998年大壩加固時上游換料重新護坡后新設標點，故分析時未采用。

3沉陷過程線分析

選取下游靠近壩頂158.0m排標點資料進行分析，根據歷年的觀測資

料，選擇代表性強的樁號為0+200、0+400、0+700的標點繪制其累計沉陷量過程線（截至2007年10月），見圖1。

正常的沉陷曲線應為初期斜率大，之后慢慢變緩，最后接近水平。從曲線可知：此曲線為正常的沉陷曲線，實測沉陷量在建壩初期即1960至1962年之間增加最快，以后沉陷速度基本一致。在1976年沉陷量略大，原因是受當年的唐山大地震影響。到1978年沉陷速度再次穩(wěn)定，直至1988年左右速度明顯下降，曲線幾乎平直，說明沙土基本密實，大壩沉陷穩(wěn)定。2007年10月份，累計最大沉陷量是下游158.0樁號0+400為164mm，發(fā)生在最大壩高處，符合正常規(guī)律，沉陷率3.14‰，根據參考資料土石壩竣工后沉陷率小于10‰的都不會產生裂縫，竣工后第一年沉陷速率大于5‰時為“過大沉陷”，從潮河主壩歷年觀測資料分析，各個標點的沉陷率均遠遠小于參考指標值，因此說明其碾壓質量很好，抗裂強度也不低。

4代表性標點監(jiān)測數(shù)據回歸分析

根據圖1，由數(shù)學知識可只知累計沉陷量s與時間t具有雙曲線關系即：1/s=a+b/t令y=1/s，x=1/t則y=a+bx上式為一般直線函數(shù)式用回歸直線方法求得回歸系數(shù)a、b。1976年受唐山大地震影響因此所選系列應以1976年為界限，分為震前震后兩個階段對具有代表性的標點數(shù)據進行回歸分析。

從表1中可看出1963～1975和1976～2007系列n-2=6，查相關系數(shù)檢驗表得r5%=0.707，r1%=0.834，表中相關系數(shù)r都大于r1%，說明計算所得各回歸方程相關關系是高度顯著的。用兩個系列的回歸方程計算結果與實測沉陷結果進行對比，1963～1975年系列最大相差8mm，1976～2005年系

列最大相差7mm，充分說明實測沉陷過程線和回歸過程線擬合良好，證明該壩累計沉陷量與時間成雙曲線函數(shù)關系，所建立的回歸方程符合土石壩沉陷規(guī)律。

5根據回歸方程對大壩未來沉陷進行預報和評估

大量資料證明累計沉陷量與時間成雙曲線關系，可以用得出的回歸曲線的方程對未來大壩的沉陷進行預報和評估。在水庫運行中沒有引起沉陷

突變的其它因素的影響的話，預報短期內的沉陷是可以的，預報期越短精度越高，表3對未來10年以內的沉陷進行預報：2010年、2012年、2014年和2016年，并把計算結果與最近一年（2007年）的觀測結果進行對比，與大壩建成56年后（2016年）最大沉陷相差數(shù)值為：0+200和0+400均為5mm，0+700為3mm，0+200和0+400比0+700沉陷差量要大主要是因為填土厚度不同，0+200填土厚度為53.25m，0+700為42.38m，填土厚度大所以沉陷比較緩慢，固結時間比較長，沉陷差量也較大，符合正常規(guī)律，也充分證明了此回歸方程的正確性，進而反映潮河主壩正常運行。

6結語

經過以上分析，可見潮河主壩沉陷的主要原因是填土在自重作用下的壓縮，而壓縮過程與時間有直接關系，時間越長累計壓縮量就越大，因此沉陷變化的主要影響因素是時間。此之外，沉陷變化還與施工期的荷載，填土厚度，土的壓縮性及運行過程中庫水位和地震等自然因素有很大關系。

參考文獻

【1】梅孝威《水工監(jiān)測工》黃河水利出版社1996年第一版【2】密云水庫管理處歷年《密云水庫整編資料》《密云水庫整編圖》【3】密云水庫管理處《密云水庫工程手冊》1996年