册田水库土坝防渗墙是我国第一座永久工程建造塑性混凝土防渗墙的，而且在同一座土坝中既建有塑性墙又建有刚性墙，通过对两种墙体内的应力应变观测资料的对比分析，一方面可以看出两种墙受力的特点，另一方面可以检验所作应力应变计算的正确性。通过这些资料的分析，为推广在永久工程修建塑性墙提供有力的依据。

（一）原型观测仪器的布置与埋设

为了解防渗墙墙体内应力情况，指导工程的管理运用，分别在两种防渗墙中布置了一个观测断面，塑性墙的观测断面设在桩号0+913处，刚性墙设在桩号0+955处。每个断面分别在上、下游两侧各埋5个差阻式应变计（沿墙面铅直方向单向布置）还埋有两个差阻式无应力计，以消除混凝土自身体积变化和温度的影响。

土坝防渗墙断面见图7-1。观测仪器布置见图7-2、图7-3。仪器埋设时间：塑性墙为1991年4月19日，刚性墙为1991年5月13日。两个断面开始观测日期均为1991年5月28日，即塑性墙混凝土龄期为39d，刚性墙混凝土龄期为15d。

图7-1　册田土坝防渗墙布置图（单位：mm）

图7-2　册田土坝塑性墙应变仪布置图（单位：mm）（埋设日期：1991年4月19日）

图7-3　册田土坝刚性混凝土防渗墙应变仪器布置图（单位：mm）（埋设日期：1991年5月13日）

（二）原型观测及观测资计算分析

1.原型观测工作

原型观测工作是由册田水库管理局负责施测的。

第一年每周观测一次，以后每月观测三次，因仪器电缆绝缘原因，观测工作至1995年12月停止。每次现场只测定每支仪器的电阻比Z和温度电阻R两个数字。自1991年5月28日至1995年12月25日共计观测56个月，每支应变计观测124次，总共观测数据为5952个。

2.实测应变、应力计算

已知Z和R值及仪器制造厂家提供常数即可计算应变ε和应力σ值。计算公式为

式中　　　　　　εm——实测应变计总应变值；

εm0——为无应力计的总应变值；

E——混凝土的变形模量（28d龄期实测值）：塑性混凝土取E=379MPa，刚性混凝土取E=19000MPa；

Z0，T0，R0，α，f'，b——系数，由厂家给定上述计算按编成的程序进行。

由于本工程未作过徐变试验，计算中变形模量按常量采用（且受压和受拉时均采用受压模量），将会使应力产生误差。

（三）观测成果分析

对上述观测资料进行分析所得到每支仪器所在点的应力历时变化过程线示于图7-4和图7-5（图7-4、图7-5分别为塑性墙和刚性墙应力历时曲线）中。图7-6、图7-7分别为塑性墙、刚性墙典型断面应力沿墙高的分布曲线。(www.daowen.com)

图7-4　塑性墙应力过程线

图7-5　刚性墙应力过程线

图7-6　塑性混凝土防渗墙应力沿墙高分布（拉应力为“+”，压应力为“-”）

图7-7　册田水库土坝（刚性）防渗墙应力σy沿墙高分布（拉应力为“+”，压应力为“-”）

1.塑性墙原型观测应力分析

由图7-4的应力历时过程线可以看出：

（1）塑性墙墙体应力在所观测的5年时间内均处于受压状态，且最大压应力（除第5点）为0.2MPa，其余各点多为0.15MPa以下。

（2）断面应力因库水位变化较小（仅2～3m）尚难看出受库水位变化的影响。

（3）从图7-6的应力分布图看，由于土坝坝体已运用了近40年，坝体变形近于停止，而防渗墙建成由于自重和混凝土收缩将产生沉陷，这一变形必然受到坝体的阻止而产生向上的摩阻力，从而使墙体下部的应力较上部小的结果。所测得的应力分布图形与第三章第三节的计算结果较为相似。

2.刚性墙原型观测应力分析

从观测结果看，刚性墙的应力要复杂得多，尤其是在运用初期出现了较大的拉应力，使得有些现象分析起来比较困难。即令如此，还是能总结出如下结果：

（1）刚性墙下部在运行初期（前一个月）出现较高的拉应力，最大达2.16MPa，远超过其抗拉强度。

（2）运用到第二个月（1991年7月20日左右），墙的下部发生一个奇特现象，上游两支应变计（1号、3号）应力急剧变化，拉应力一下子降至零，甚至出现很小的压应力。然后再经过半个月时间又发生拉应力，并稳定在0.5MPa左右。对这一现象存在如何解释的问题。一种可能的解释是：当墙体底部拉应力超过其抗拉强度时，墙体发生了裂缝（这与断裂理论计算结果一致），此时墙体刚度突然降低，部分荷载向坝体转移，拉应力随之下降甚至降为零。此后由于应力重分布和徐变影响，且即令发生裂缝，其裂缝宽度和长度有限，正如前面用断裂力学理论分析的那样其裂缝长度约为30cm，为墙体厚度的1/3，墙体拉应力虽然会减小，但仍会保持一定的大小（如0.5MPa）。

（3）刚性墙的应力对库水位变化较敏感，随库水位的升降而变化，但应力变化比库水位滞后3～4个月。但塑性墙的应力对库水位变化不很敏感。

（4）由于防渗墙最低处的应变计（1号、2号）埋于玄武岩内，受岩石约束，其应力低于其上部应变计（3号、4号）所测应力。

（四）结论

（1）由于册田土坝是国内第一座永久工程采用塑性混凝土防渗墙，而且同时采用塑性墙和刚性墙，还都埋设了原型观测设备。应是一处极具关注的工程。

（2）从观测结果看，塑性墙具有刚性墙难以比拟的优点。塑性墙全断面只产生较小的压应力，而刚性墙产生远大于其强度的拉应力并导致产生裂缝，表明塑性墙的安全性远远高于刚性墙，这与前述该墙应力应变计算结论是一致的。因此，建议不仅在临时工程而且在永久工程（特别是病险土坝加固工程）推广使用塑性墙。

（3）从观测结果看，册田土坝防渗墙埋设的观测设备基本上是成功的，所测得的成果是合乎规律的。但也有个别的仪器测得结果不很正常，如刚性墙的2号应变计测得比1号（上游面）测得的拉应力还大，似乎是不很合理的。