天福庙水库大坝安全监测研究

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1、天福庙水库大坝安全监测研究　　摘要：大坝安全监测是水库工程管理工作中最重要的工作。在运行过程中及时取得反映大坝和基岩状态变化以及环境对大坝作用的各种观测数据，通过长期的观测数据分析影响大坝安全运行的各种因素及敏感度，以便及时采取措施，控制大坝运行。关键字：安全监测；因素；敏感度中图分类号：TV文献标识码：A一、工程概况天福庙水库是宜昌市黄柏河东支梯级开发工程的第二个梯级,位于远安县荷花镇黄柏河东支上游，东经111.4°，北纬31.2°，距河口（葛洲坝水利枢纽三江船闸上游引航道）91km。水库以灌溉为主，结合防洪、发电和城镇供水等综合利用的中型水库，由砌石双曲拱坝、左岸溢流重力坝、坝

2、顶溢洪道、左岸溢洪道、灌溉兼放空底孔、发电引水管和电站厂房组成。大坝为单心双曲拱坝，坝顶高程410.3m，防浪墙顶高程411.3m，建基面高程347.0m，最大坝高63.3m。坝顶中心角91.5o，右岸507o，左岸41.5o，平均半径105.50m，坝顶平均弦长150.76m，平均弧长168.49m，坝底宽20m，顶宽4.2m。坝体为细石混凝土浆砌块石，上、下游为厚约0.5m条石镶面，并于上游条石镶面后现浇厚1m的150#素混凝土防渗墙。坝顶溢洪道4孔8×7.4m泄洪闸，堰顶高程402.4m；左岸溢洪道设置2孔13×11.5m泄洪闸，堰顶高程398m。二、观测设施布置本工程主要观

3、测内容为：坝顶水平位移观测、垂直位移观测、正倒垂线观测、断层观测、裂缝观测、扬压力观测、渗漏观测等。观测布置见外部变形观测平面布置图。2.1坝顶水平位移观测采用视准线观测坝体和坝肩的水平位移值。坝区共设8条视准线，13个测点，以观测拱冠、左右拱环、拱端及右坝肩岩体和左岸溢流重力坝闸墩等部位的水平位移。使用瑞士威尔特T3经纬仪和武汉光学仪器厂生产的活动觇标，1982年开始观测。2.2坝顶沉降观测用精密水准测量测定坝体垂直位移。始测于1982年，使用蔡司004水准仪和配套的铟钢水准尺，执行国家一、二等水准测量规范。坝顶共设置35个测点，其中3个点为固定点。2.3正（倒）垂线观测7在大坝

4、右拱圈35°和左拱圈30°位置各设1条倒垂线，拱冠设1条正垂线测定坝体挠度和坝体相对基础的位移即拱冠挠度。倒垂观测采用武汉地震研究所生产的CG—2A型光学垂线仪，始测于1987年；正垂观测使用靖江仪器厂生产的垂线坐标仪，始测于1982年，1996年失效停止观测，2002年7月恢复观测。2.4断层观测在大坝右岸下游存在两条断层F1、F3，采用精度0.02mm，量程0-300mm的游标卡尺观测裂缝对向、错向、垂直三相位移，始测于1982年8月。2.5裂缝观测坝体共有四条裂缝测点，分别为大坝右岸为贯穿性裂缝设置上游组和下游组两个测点，左岸溢洪道右侧导墙、中间溢洪道左右边墩。采用精度0.0

5、2mm，量程0-300mm的游标卡尺观测，始测于1982年8月。2.6扬压力观测在大坝廊道内设有测压管，在管口装有压力表，通过压力表读数观测。2.7渗漏观测在廊道出口及左、右坝肩排水洞出口均设有量水堰，测定两岸坝基和绕坝渗漏量。始测于1984年。三、监测资料分析3.1水平位移7坝顶水平位移观测是天福庙水库大坝外部变形监测中的主要项目，对掌握大坝的水平变位及其变化规律有着决定性的作用。自1982年开始观测，根据历年的观测资料分析，坝顶5个位移测点中，除右环Ⅰ的位移与温度、库水位相关关系不密切之外，其余4个测点相关关系较好，变位具有明显的规律性，其变化规律为：库水位愈低、气温愈高，坝体

6、向上游位移量就愈大；水位高、气温高，坝体同样向上游位移；水位高、气温低，坝体向下游位移量就愈大，且呈年周期性近似正弦曲线变化，即：4～10月，坝体向上游位移，11～3月坝体向下游位移。多年最大位移年变幅为28.55mm，尚属弹性变形。由此说明库水位对大坝变位的影响不及温度影响明显，从位移过程线可以看出，上下游方向位移受温度变化影响为主，水位变化影响次之。但值得注意的是，高温加低水位是拱坝最不利的运行状态。分析见图1。观测成果表明：左右拱环变位不对称，左环变位比右环大，同时左环Ⅱ的变位大于冠中，反映了建筑物构造和坝基地质构造差异的影响，因左拱端设有溢洪道，下部是体积不大的填筑砌体，削

7、弱了对拱的支承；同时，左坝肩和坝基断层发育，基岩弹模较右岸低。3.2坝顶垂直位移7水库加固前，根据历年的观测成果分析，大坝垂直位移呈年周期性变化，即：夏季呈上升趋势，冬季呈下沉趋势，温度与垂直位移变化密切相关，水位变化对其影响不明显。分析见图2-1、图2-2.3.3拱冠挠度拱冠处挠度变化趋势与坝顶水平位移变化规律基本一致，即温度升高向上游，温度降低向下游；水位降低向上游，水位上涨向下游，并呈年周期性回归。水库在2009年10月放空前的观测资料见表三。分析表明，左坝段T