何永剛，楊永民，祁少軍，楊智誠，歐陽永忠

（1.中核華泰建設(shè)有限公司，廣東 深圳 510225；2.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣州 510225；3.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院建筑節(jié)能可持續(xù)發(fā)展研究所，廣州 510225；4.連州市潭嶺水電廠，廣東 清遠(yuǎn) 513400）

1 工程概況

潭嶺水庫壩址以上集雨面積為142km2， 設(shè)計(jì)多年平均流量4.75m3/s，相應(yīng)水量1.5億m3，投產(chǎn)發(fā)電后實(shí)測多年進(jìn)庫流量5.70m3/s，相應(yīng)水量1.768億m3。 水庫100 年設(shè)計(jì)水位是644.84m，1000 年校核水位是645.70m，正常高水位（亦是防限水位）為643.00m，死水位623m。水庫總庫容1.765億m3，防洪庫容0.283億m3。庫容系數(shù)0.913屬多年調(diào)節(jié)水庫。壩頂全長157.0m，分9個(gè)壩段和左、右兩岸壩頭。 壩頂寬為5.5m，壩底寬為33m，最大壩高47m。

2 大壩揚(yáng)壓力監(jiān)測系統(tǒng)簡介

在大壩3#、5#壩段的縱面各布設(shè)1排（8個(gè)）揚(yáng)壓力測管（孔），觀測測孔內(nèi)水位升降的變化情況。在2#、3#和5#壩段的基礎(chǔ)廊道內(nèi)共布置有18個(gè)壩內(nèi)廊道測壓管，其中3#和5#壩段的橫向廊道內(nèi)各布設(shè)8個(gè)測孔（揚(yáng)壓力孔），其編號分別為左1～左8、右1～右8，2#壩段縱向廊道內(nèi)也布設(shè)有2個(gè)測孔，編號分別為左00、左01。各測孔一般深入基巖1～3m。

3 大壩典型壩段揚(yáng)壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1 上下游水位

2009—2021年初庫水位呈季節(jié)性波動(dòng)變化，一般表現(xiàn)為夏秋季水位高，冬春季水位低；多年來最高庫水位為2018年6月14日的641.23m， 最低庫水位為2017年2月14日的423.43m；2009年至2021年，年均水位在627.27（2018年）～637.95m（2016年）之間。

3.2 2#壩段揚(yáng)壓力

2#壩段共布設(shè)2個(gè)測管，選取典型測點(diǎn)（左01）的揚(yáng)壓水位與擬合值及各分量隨時(shí)間變化的過程如圖1。 多年變化特征值如表1。 從圖可看出：2007年初至2021年初揚(yáng)壓水位在611.40～612.47m之間變化，多年的變幅1.07和1.02， 多年平均值分別為611.79m與605.42m。

圖1 2#壩段左01測壓管水位與擬合值過程線

表1 大壩3#壩段測壓管水位多年變化特征值 單位：m

3.3 3#壩段揚(yáng)壓力

3#壩段共布設(shè)8個(gè)測管，選取典型的測壓管（左2）2007年1月至2018年12月期間的揚(yáng)壓水位與擬合值過程如圖2，大壩3#壩段測壓管水位多年變化特征值如表1根據(jù)揚(yáng)壓水位和庫水位計(jì)算各測點(diǎn)的揚(yáng)壓系數(shù)，揚(yáng)壓系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2。

圖2 3#壩段左02測壓管水位與擬合值過程線

表2 3#壩段測壓管揚(yáng)壓系數(shù)多年變化統(tǒng)計(jì) 單位：MPa

由圖表可知， 各測點(diǎn)2007年初至2018年底揚(yáng)壓水位602.8～607.65m 之間變 化， 多年變幅 在0.34～3.80m之間，揚(yáng)壓力在0.04～0.27MPa之間，多年變幅在0.07～0.34MPa之間。 一年中高水頭一般出現(xiàn)在夏季，低水頭一般出現(xiàn)在冬季。

3.4 5#壩段揚(yáng)壓力

5#壩段共布設(shè)8個(gè)測管，典型的測壓管（右8）2007年1月至2018年12月期間的揚(yáng)壓水位與擬合值及各分量隨時(shí)間變化的過程如圖3，大壩5#壩段測壓管水位多年變化特征值如表3，根據(jù)揚(yáng)壓水位和庫水位計(jì)算各測點(diǎn)的揚(yáng)壓系數(shù)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4。 由圖表可知， 各測點(diǎn)2007年初至2018年底揚(yáng)壓水位602.32～606.07m之間變化，多年變幅在0.31～1.07m之間。一年中高水頭一般出現(xiàn)在夏季，低水頭一般出現(xiàn)在冬季。各測點(diǎn)的揚(yáng)壓系數(shù)在0.06～0.21之間， 越靠壩上游面測點(diǎn)的揚(yáng)壓系數(shù)越大， 揚(yáng)壓系數(shù)符合重力壩建基面滲透規(guī)律，監(jiān)測值顯示揚(yáng)壓力正常。

圖3 5#壩段右08測壓管水位與擬合值過程線

表3 潭嶺水庫5#壩段測壓管水位多年變化特征值 單位：m

表4 5#壩段測壓管揚(yáng)壓系數(shù)多年變化統(tǒng)計(jì) 單位：m

4 大壩典型壩段揚(yáng)壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)模擬分析

影響大壩揚(yáng)壓力的因素主要包括混凝土的澆筑質(zhì)量及大壩的排水設(shè)施等、上下游庫水位、溫度、降雨和時(shí)效等影響因素，可建立如式（1）的統(tǒng)計(jì)模型［3-5］。

式中 P為壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測孔孔水位的擬合值；Ph為壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測孔孔水位的水位分量；PT為壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測孔孔水位的溫度分量；Pp為壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測孔孔水位的降雨分量；Pe為壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測孔孔水位的時(shí)效分量。

對2#壩段測壓管水位與揚(yáng)壓力考慮各影響因素的統(tǒng)計(jì)擬合過程線如圖4，統(tǒng)計(jì)模型擬合情況如表5，統(tǒng)計(jì)模型復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.733，擬合情況較好。 從統(tǒng)計(jì)擬合情況來看，揚(yáng)壓水位主要表現(xiàn)有溫度分量和時(shí)效分量，無上游水位分量和降雨分量。 溫度分量占比77.4%， 表現(xiàn)為隨著溫度升高， 測壓管水位上升。 時(shí)效分量表現(xiàn)的是水位逐漸的下降，說明隨著時(shí)間的推移，該測壓管存在堵塞現(xiàn)象，水位沒有出現(xiàn)異常變化。

圖4 2#壩段左01測壓管水位與擬合值及各分量水位過程線

表5 大壩2#壩段測壓管水位統(tǒng)計(jì)模型擬合情況 單位：m

壩基設(shè)置了防滲帷幕和排水孔，據(jù)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)揚(yáng)壓力圖的滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)在河床壩段為0.25。 原有設(shè)計(jì)資料表明，3#壩段壩基有F9、F10斷層穿過，斷層帶寬約9m，施工時(shí)已進(jìn)行過槽挖，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和灌漿處理。 從揚(yáng)壓力監(jiān)測成果計(jì)算得出的揚(yáng)壓系數(shù)來看，3#壩段揚(yáng)壓系數(shù)比規(guī)范規(guī)定的0.25大。從本次觀測資料分析來推測，3#壩段壩基有F9、F10斷層處理可能不夠徹底或存在通往下游的裂隙，出現(xiàn)壩基揚(yáng)壓力較高。

5 結(jié)語

（1）大壩揚(yáng)壓水位一年中高水頭一般出現(xiàn)在夏季，低水頭一般出現(xiàn)在冬季。 各測點(diǎn)揚(yáng)壓水位的影響因素有庫水位、降雨、氣溫和時(shí)效，以氣溫和時(shí)效為主。越靠壩上游面測點(diǎn)的揚(yáng)壓系數(shù)越大， 揚(yáng)壓系數(shù)符合重力壩建基面滲透規(guī)律，監(jiān)測值顯示揚(yáng)壓力正常。

（2）3#壩段壩基有F9、F10斷層穿過，斷層帶寬約9m，施工時(shí)已進(jìn)行過槽挖，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和灌漿處理。從揚(yáng)壓力監(jiān)測成果計(jì)算得出的揚(yáng)壓系數(shù)來看，3#壩段揚(yáng)壓系數(shù)比規(guī)范規(guī)定的0.25大。 斷層處理可能不夠徹底或存在通往下游的裂隙， 出現(xiàn)壩基揚(yáng)壓力較高的現(xiàn)象。對壩體滲流存在負(fù)面影響，運(yùn)行管理過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測， 過程線突變或壓力值過大則采取工程措施進(jìn)行局部加固處理。