理论教育 江垭水库监测成果及坝基山体变位特征

江垭水库监测成果及坝基山体变位特征

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:5)两岸山体的垂直变位也与库水位密切相关,且亦呈现滞后于库水位变化的现象。(四)坝区两岸山体水平位移监测坝区两岸山体一等边角网水平位移监测至2004年底已复测8次,其第7次测量的水平位移矢量图见图3-18。观测结果表明,各坝段相对垂直位移变化幅度均较小,EL120m廊道的垂直位移变化规律与EL160m廊道静力水准所反映的规律一致。观测结果表明,EL200m廊道BL3、BL8坝段表现为向右岸位移,BL4坝段位移量最大,为3.0mm,BL3最小。2)倒垂线观测成果。

江垭水库监测成果及坝基山体变位特征

(一)EL120m廊道垂直位移

布设于EL120m廊道BL4~BL8坝段的水准观测点,因其接近大坝基岩(高于基岩面约6m),可以基本上代表河床坝基的抬升变位情况。自1999年10~12月开始至2005年1月,已复测28次,观测成果见图3-15。

库水位与坝基(EL120m廊道)垂直位移平均值变化过程曲线见图3-16。

根据图3-15及图3-16可以看出:

1)EL120m廊道各水准点在第一次复测时即已出现河床坝段(BL5、BL6、BL7坝段)抬升值略高于两岸坝段(BL4、BL8坝段)的抬升值,在以后20余次复测时,历次抬升曲线都基本平行,坝段间的差异垂直位移不明显,说明坝基的抬升呈均匀势态。

2)库水位和垂直变位过程线显示,两过程线的峰谷变化形态基本一致,但抬升变化过程线峰值滞后于水库水位变化过程线峰值1个月至数月。虽然由于水准测量的频率不够密(2004年以后观测次数更少),可能漏测抬升的真正峰值,位移有可能错位,但抬升变位的滞后现象仍很明显。

图3-15 大坝EL120m廊道各测点垂直位移曲线图

图3-16 库水位与坝基(EL120m廊道)垂直位移变化过程线图

图3-17 库水位与EL120m廊道平均抬升值关系曲线图

3)EL120m廊道各水准点抬升变位平均值与施测时库水位的关系曲线见图3-17。由图中可以看出:当库水位由低升高,再由高降低循环变化时,同一库水位时的垂直位移变化值并不一致,显示基础的垂直位移并非完全呈弹性性质,而呈现弹塑性质的特征。

(二)坝顶垂直位移

坝顶补充布设的12个水准监测点于2000年6月开始第一次复测(相当于EL120m廊道第6次复测),至2005年1月,已与EL120m廊道同时复测22次。将EL120m廊道垂直变位与同期坝顶垂直变位值相比,则可以看出:

1)坝顶两岸坝段(BL1、BL2、BL3、BL4和BL8、BL9、BL10、BL11、BL12)的垂直变位小于河床坝段的垂直变位,越向两岸,变位越小。

2)坝顶的抬升与EL120m廊道抬升变位基本同步,坝顶的抬升有时大于EL120m廊道的抬升。

3)坝顶垂直变位因包括坝体混凝土本身变位在内,明显受气温的影响,11月至次年3月气温低时,其垂直变位值相对于高温季节时的测值为低,坝顶历次各测点测值曲线因施测季节不同,有不相协调现象。

(三)坝区近坝山体垂直位移

在坝区两岸近坝山体原布设有水准监测点24个,以后又陆续增设水准点12个,先后投入观测,自2000年9月至2005年1月,最多已复测21次,由观测成果可以看出:

1)在坝轴线上游发生抬升的测点最远至上游500m,且仅系在二叠系(P1q)和泥盆系(D2y)地层上之测点,500m以外的志留系地层上的测点(BM01JY、BM02JY)未出现抬升现象,特别是位于上游志留系地层上的庙咀滑坡区的测点BM01JY还出现下沉现象。

2)上游BM06JY第7次复测较第6次测值下沉,可能与当时公路拓宽爆破震动有关,该点距公路拓宽后边坡仅1.5m,而BM05JY正位于D2y与D3h分界线的孤立山脊上,抬升值至第7次已达25.44mm。

3)在坝轴线下游出现抬升的测点,最远可至下游1000m 左右(如 BM17JY、BM18JY),但距坝轴线越远,抬升量越小,直至抬升消失(BM27JY)。

4)抬升在两岸波及的范围,因测点布置受地形的限制未能准确确定,但大体上可以看出距岸边越远,山体越高,抬升值越小,且左岸测点的抬升量稍大于右岸。

5)两岸山体的垂直变位也与库水位密切相关,且亦呈现滞后于库水位变化的现象。

(四)坝区两岸山体水平位移监测

坝区两岸山体一等边角网水平位移监测至2004年底已复测8次,其第7次测量的水平位移矢量图见图3-18。

由水平位移矢量图可以看出:

1)大坝两岸坝肩及下游各点有向下游位移的倾向,而上游点则有向河床位移的倾向,上游少数测点因位于距水边较近的山脊上,可能影响测值精度。

2)沿水流方向(Y 方向),坝轴线附近左岸山体平均向下游位移10mm左右,右岸山体平均向下游位移8mm左右,坝肩到坝下游水平位移量逐渐减小,且左岸位移大于右岸。

图3-18 坝区两岸山体水平位移矢量图

3)沿坝轴线方向(X方向),近坝山体沿X方向的变形主要向河床位移。

(五)静力水准系统监测成果

布设于EL120m、EL160m、EL200m廊道内的3套静力水准系统,分别于1999年12月和2001年6月恢复正常观测。特别是EL120m廊道内的静力水准系统,可以与该廊道内的一等水准各测点的前后次抬升变量进行对比,可以看出静力水准和一等水准观测结果基本一致,说明静力水准监测各坝段之间相对垂直位移的数据是可靠的。观测结果表明,各坝段相对垂直位移变化幅度均较小,EL120m廊道的垂直位移变化规律与EL160m廊道静力水准所反映的规律一致。(www.daowen.com)

(六)坝体正、倒垂观测成果

安装于BL8、BL4、BL3坝段的3套正、倒垂装置,观测相应坝段水流向和坝轴向的水平位移,观测结果如下:

1)正垂线观测成果。观测结果表明,EL200m廊道BL3、BL8坝段表现为向右岸位移,BL4坝段位移量最大,为3.0mm,BL3最小。同时,水流向位移BL3、BL4、BL8坝段均向下游变位。坝体变形与库水位相关性较好,BL4坝段测得最大位移值为8.8mm。

2)倒垂线观测成果。据EL160m廊道沿坝轴及沿水流方向位移倒垂位移过程线,测得向下游最大变形值4.4mm,各测点向下游变位一致,且BL3、BL4、BL8坡段都向右岸变形。

(七)坝体、坝基、坝肩渗流观测

1)据EL160m廊道、3号、9号坝段横向廊道内测压管水位观测,除帷幕上游测压管水位随库水位变化外,其他测压管水位皆无明显变化。EL120m廊道帷幕下游测压管水位变化亦不明显。说明帷幕防渗有效,未发生变异。

2)据埋设于5号、7号坝段混凝土内的孔隙水压力计显示,蓄水以后混凝土渗透压力接近于零。

3)埋设于深层透水溶隙的深层测压管显示,自2001年4月以后渗压水位的变化与库水位无关。

4)根据两坝肩左岸6个、右岸5个观测孔水位观测过程线显示,绕坝渗流观测孔的水位主要与降雨有关,受库水位的影响不明显。

5)根据EL120m廊道26个排水孔的常规观测,其中7个孔排水量较大,排水量大小与降雨相关,据过程曲线显示,排水量在相同库水位情况下有减小趋势,表明坝基防渗和排水运行正常,排水孔水温在18~29.8℃之间,各孔水温变幅在3℃以下。

(八)承压热水观测

据大坝下游左右岸各1个热水观测孔观测资料,热水观测孔水位随库水位的变化而变化,且始终较库水位高1~5m。孔口涌水量在226~716L/min,随水位升高而增大,孔口水温基本稳定,维持在50~53℃。

热水观测孔水位过程线见图3-19。

图3-19 热水观测孔水位过程线

(九)其他监测项目

1)接缝监测。埋设于各坝段与坝肩基岩间的测缝计23支,部分损坏,其余正常运行,显示周边缝的开度变化很小,除3支开度大于1mm(1.002~2.264mm)外,其余测值均较小。

2)坝体横缝监测测得开度小于1mm。

3)对BL9坝段坝基F12断层,曾布设4点位移计监测断层的变化,至2001年11月30日,测得各点位移量为0.428mm、1.211mm、-0.436mm、-0.182mm,测值趋于稳定。

4)对4个地温观测孔(深度110~200m不等)的地温观测,2001年下半年以后温度趋于稳定。坝体混凝土温度已降低,一般在17~20℃。

5)地下厂房安全监测。测得主厂房顶拱下沉变形1.79~3.86mm,主要系在开挖过程中产生,其占变形总量的80%~90%,运行期变形趋于平缓稳定。上游边墙向上游位移6.1mm,主要发生在施工过程。除岩锚梁锚杆应力有两个断面测值稍大(220MPa)外,其余断面都在100MPa以下,且基本稳定,锚杆应力在正常值范围。测缝计开度小于1mm,梁体裂缝宽度呈周期性变化,裂缝稳定,无发展趋势,断层监测无明显变化。厂房区随支护及加固措施的完成,位移及锚杆应力均趋稳定,测值变化很小,在6年观测期间亦未见岩体流变现象。

(十)抬升变位规律

根据以上监测成果,结合坝址地质特点综合分析后可以看出:

1)水库蓄水后山体垂直变形的波及范围,大致是坝线上游约500m 至坝线下游约700~1000m,向两岸波及的范围因测点数量限制,未能准确测定,但大体上距岸边越远,山体越高,抬升变形值越小,影响范围宽约800~1000m。

2)结合地质情况可以看出,上游抬升变形仅出现于D2y(承压热水含水层)的分布范围,在上游500m以外位于志留纪地层(S2)上的左右岸测点都未见抬升现象;而在坝线下游,距坝线越远即D2y埋深越大,抬升值越小,直至抬升消失。

坝线河床部位因D2y埋深较浅,抬升值相对较大。两岸因D2y上覆岩体厚度较大,抬升量则相对较小,而左岸抬升值略大于右岸,可能与岩层微向右岸倾斜有关。

3)坝区岩体垂直变位显示在一定范围内的整体性特点,即每次实测在坝线上下游及两岸一定范围内都可测到垂直变位,仅其量值有大有小。

4)坝基河床EL120m廊道各坝段测点抬升值,从两岸至河床左侧逐渐增大,以7号坝段LD7 1为最大。但历次复测各坝段测点同步升降,抬升曲线近于平行,相邻坝段抬升差异最大值为1.2mm(2004年4月实测4~5号坝段间),一般小于1mm。

5)坝基和坝顶垂直变位基本同步,有时有差异,可能与坝体混凝土本身受温度等因素的影响有关。

6)山体垂直变位与库水位涨落有较好的相关性,库水位上升则抬升值加大,水位回落则变位回降,但垂直变位滞后于库水位变化1个月至数月。库水位变化又直接影响坝基承压热水水头的变化,相关性明显,惟下游热水观测孔水位始终略高于水库水位。由于存在岩体变位相对于库水位涨落的滞后现象,因此出现个别点在库水位降低后抬升值反而加大的异常现象便不足为奇。

7)由于因库水位降低而致岩体回降,无法回降到前次同水位时的岩体变形值,因此当水位升高再次抬升时,一般较前次同水位抬升值稍高,显示岩体具有弹塑性变形的特征。

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