田 伟

(新疆水利水电科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830049)

1 工程概况

新疆某水库工程规模属大(2)型，工程等别为II等。由拦河坝、泄水建筑物和发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成。最大坝高51m，水库总库容1．21亿m3，装机容量141MW。工程挡水建筑物(大坝)为混合坝型，坝长963．10m，坝顶高程为916．0m，防浪墙顶高程917．2m;最大坝高51m，坝顶宽度为8m。大坝左岸桩号0+000．00～0+496．00，为碾压混凝土重力坝;桩号0+496～0+556为碾压混凝土重力坝与粘土心墙坝结合段;桩号坝0+556．00～坝0+963．10，为右岸阶地，采用粘土心墙坝。碾压混凝土重力坝共分为30个坝段，一般坝段宽15米，采用永久横缝。粘土心墙坝与碾压混凝土重力坝，采用插入式连接方式。

碾压混凝土重力坝，坝体上游面880．00m高程至坝顶916．00m高程为垂直面，880．00m高程至坝基为1∶0．2的斜坡面。坝体下游面908．667m以上为垂直面，以下由半径为8．0m的园弧与下游1∶0．75的坝坡连接至坝基。坝基最低高程为866．20m。

该电站于2009年1月6日开始下闸蓄水，3月18日水库水位达到912．07米，5月中旬、7月上旬、12月底，2009年库水位4次达到912．0米。

2 非溢流坝段安全监测项目

2.1 变形监测

非溢流坝段(0+158．0m)断面变形监测项目包括:位移监测;接缝、裂缝监测。在非溢流坝段(10坝段)866．2m高程，距基础上游面2m处布置了1组4点式基岩变位计M2和1支裂缝计K12，以监测基岩变位情况和坝体混凝土与坝基的接缝情况。

2.2 渗流监测

非溢流坝段基础上游面附近866．2m高程，安装埋设了渗压计P10。867．2m高程垫层与碾压混凝土结合面中部，安装埋设了渗压计 P11。在874．0m高程坝体上游面，安装埋设了渗压计P12、P13、P14。

2.3 应力应变及温度监测

应力应变及温度监测项目包括:坝体混凝土应力应变监测、表面温度、坝体温度、坝基边界及基岩温度监测。在872．8m高程，距上游面5m处安装埋设了S5-3应变计组。在874．0m高程，距上游面4m处安装埋设了S5-4应变计组。在866．2m高程(基础面高程)，沿基础面从上游到下游布置了5支温度计 T18、T19、T20、T21、T22。在 874．0m高程安装埋设了3支坝体温度计T23、T24、T25。在885．0m高程安装埋设了3支坝体温度计T26、T27、T28和5支坝面温度计TS1～TS5。在898．0m高程安装埋设了3支坝体温度计T29、T30和1支坝面温度计TS6。在910．0m高程安装埋设1支坝体温度计T31。在基础面中间，安装埋设了一组基岩温度计Tr1、Tr2、Tr3、Tr4。非溢流坝段监测仪器布置方式如图1所示。

图1 非溢流坝段监测仪器布置图

3 非溢流坝段监测分析

3.1 非溢流坝段变形监测分析

在非溢流坝段866．2m高程，距基础上游面2m处布置了1组4点式基岩变位计M2(孔深10m、7．5m、5m、2．5m)和1支裂缝计K12，以监测基岩变位情况和坝体混凝土与坝基的接缝情况。

非溢流坝段(10坝段)K12、M2在安装埋设后测值基本没有变化，非溢流坝段在2007年7月6日开始进行固结灌浆后，K12张开了0．1mm。在灌浆压力的作用下，由于软弱夹层或者基岩较破碎，M2-1(10m)的锚固点下沉了 3．0mm、M2-2(7．5m)的锚固点下沉了3．6mm、M2-3(5．0m)的锚固点下沉了 3．3mm、M2-4(2．5m)的 锚 固 点 下 沉 了0．8mm。2007年7月份以后由于坝体继续浇筑(荷载增加)，到2009年4月20日为止，M2-1压缩了2．7mm，M2-2压缩到了 0．4mm，M2-3 压缩到了1．3mm，M2-4和基础面安装的K12基本没有变化。由于混凝土已经浇筑到顶，从2009年4月到12月各测值已趋于稳定，见图2。

3.2 非溢流坝段混凝土应力及温度监测分析

872．8m高程，距上游面5m处安装埋设了S5-3应变计组。在874．0m高程，距上游面4m处安装埋设了S5-4应变计组(注:-1为上下游方向，-3为垂直方向，-5为左右岸方向)。

由监测数据可以看出:库水位变化对测点应变变化基本没有影响，测点应变变化主要受温度影响。S5-3应变计组安装埋设后，上、下游方向和左、右岸方向都处于较小的拉应变状态，垂直方向处于压应变状态。2009年1月初到2009年12月底，三个方向的应变变化规律相同，而且应变变幅很小。测点处温度变化范围在12．0～15．2℃，上、下游方向应变在3～7με范围内变化，左、右岸方向应变在-15～-20με范围内变化，垂直方向应变在-44～-53με范围内变化。S5-4应变计组，三个方向的应变变化规律相同，都处于较小的压应变状态。测点处温度变化范围在11．6～14．9℃，上、下游方向应变在-20～-30με范围内变化，左、右岸方向应变在-5～-15με范围内变化，垂直方向应变在-21～-28με范围内变化。测值都在正常范围内，见图3。

图2 M2、K12基础变形过程线

图3 S5-4五向应变计组应变过程线

图4 非溢流坝段温度监测成果图

在图4中，没有括号的数据为最高温度，有括号的数据为2009年12月底的测点温度。非溢流坝段的最高温度为37．0℃。

2007年4月下旬，在基础面(866．2m)安装埋设了1组基岩温度计Tr1、Tr2、Tr3、Tr4，分别距基础面10m、7．5m、5．0m和2．5m。安装埋设后各测点温度逐渐上升，2008年7月份到2009年底，基岩温度缓慢下降。2008年底，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4 的 温 度 分 别 为:13．9℃、14．1℃、14．8℃ 和15．4℃。2009年底，Tr1、Tr2、Tr3、Tr4的温度分别为:13．5℃、13．6℃、14．0℃ 和 14．4℃，见图 5。坝基温度主要受坝体混凝土浇筑水化热产生热量的影响而上升，温度随着基岩深度的增加而减小。

安装埋设在基础面的温度计T18、T19、T20、T21、T22，安装后温度上升，但由于垫层混凝土浇筑较薄，且上层混凝土浇筑间隔时间较长，受环境温度影响，最高温度只达到最高值23℃，2007年7月初以后各测点温度逐渐下降。2008年12月底，温度分别为:13．1℃、15．6℃、17．1℃、14．9℃、12．3℃，中心温度与上游温差3．5℃。2009年12月底，温 度 分 别 为:12．4℃、13．9℃、14．7℃、13．7℃、13．5℃，中心温度与上游温差 2．3℃。2007年8月中旬，在874．0m高程安装埋设了4支温度计:S5-4-1、T23、T24、T25，(S5-4-1为应变计兼测温度)，安装后温度迅速上升，最高温度达到30℃。2007年9月底以后各测点温度逐渐下降。2008年12月底，温度分别为:14．8℃、18．3℃、18．9℃、17．2℃。2009年 12月底，温度分别为:11．6℃、15．3℃、15．7℃、14．7℃，见图 6。2008年5月底，在898．0m高程安装埋设了3支温度计T29、T30、TS6，安装后最高温度达到 33．0℃。2008年12月底，温度分别为:25．3℃、19．5℃、13．1℃。2009年 12月底，温度分别为:13．7℃、13．8℃、8．6℃。2008年 7月底在 910．0m 高程安装埋设了温度计T31，入仓温度24．0℃，最高温度达到 37．0℃。2008年 12月底，温度为 17．7℃。2009年12月底，温度为14．5℃。测点温度受后续混凝土浇筑热量影响，碾压混凝土总体有再次或连续升温，且初次水化热后降温不太明显。碾压混凝土的降温比较缓慢，坝体中心温度降幅要小于周边温度降幅。

图5 Tr1、Tr2、Tr3、Tr4基岩温度过程线

图6 S5-4-1、T23～25温度过程线

在非溢流坝段上游面874．0～910．0m高程，每隔6m安装了1支水库温度计 Tw1、Tw2、Tw3、Tw4、Tw5、Tw6、Tw7，共7支。2009年底温度分别 为:8．7℃、 8．0℃、 2．5℃、 2．9℃、 4．5℃、6．4℃、8．3℃。

在0+158．0m断面(非溢流坝段)基础上游面附近866．2m高程，安装埋设了渗压计 P10。在867．2m高程垫层与碾压混凝土结合面中部，安装埋设了渗压计P11。在874．0m高程坝体上游面，安装埋设了渗压计P12、P13、P14。

到2009年12月底为止，监测成果表明，除安装埋设在0+158．0断面、866．2m高程基础上游面附近P10的渗透压力，随库水位上升而上升外，初步分析坝基与坝体结合处有细微裂缝存在，其他测点处的渗透压力变化不大。截止2009年12月底库水位上升到912．2m时，P10测点处的渗透压力达到了 0．391Mpa。

4 结束语

到2009年12月底，在坝体自重荷载和水库蓄水的作用下，非溢流坝段基础压缩量为2．7mm。三个方向的应变变化规律相同，都处于较小的拉或压的正常应变状态。混凝土内部最高温度37．0℃，其他测点都在33．3℃以下。P10测点附近坝基与坝体之间有细微裂缝存在，渗透压力达到了391KPa，其他测点的渗透压力变化不大。综上所述，通过对山口电站大坝应力应变、渗透压力与坝体温度等项目进行阐述与分析，结果表明大坝各项指标运行正常，水库大坝处于安全状态。研究结果为掌握大坝的工作性状与加强大坝安全管理提供了重要科学依据。

［1］《混凝土坝安全监测技术规范》［S］DL/T5178-2003，中国电力出版社，2003．

［2］《混凝土坝安全监测资料整编规程》［S］DL/T5209-2005，中国电力出版社，2005．

［3］赵志仁．大坝安全监测设计．黄河水利出版社，2002．

［4］碾压混凝土坝安全监测理论和方法［J］．水利学报，2002，9．