某重力壩壩基揚壓力監(jiān)測資料分析

楊奇臻

【摘 要】壩基揚壓力是影響重力壩抗滑穩(wěn)定的重要因素之一，因此是重力壩長期運行過程中安全監(jiān)測的主要項目之一。本文結合某重力壩壩基揚壓力監(jiān)測資料，對該重力壩壩基揚壓力的變化規(guī)律進行了分析。監(jiān)測資料分析表明，該重力壩壩基揚壓力水頭的最大年變幅在1.3～3.8m之間，揚壓力觀測值總體均趨于穩(wěn)定。建立了該重力壩壩基揚壓力監(jiān)測序列的統(tǒng)計回歸模型?；貧w分析表明，揚壓力和水位一般呈正相關，即水位上升時，揚壓力值也隨之上升；揚壓力主要受觀測當日水位的影響，而前期水位對揚壓力也有一定影響，但不大；大部分測值受時效因子的影響比較明顯，一般呈負相關，即隨著時間的推移，揚壓力測值有減小的趨勢。

【關鍵詞】重力壩；揚壓力；監(jiān)測資料

0 引言

壩基揚壓力是影響重力壩抗滑穩(wěn)定的重要因素之一，因此是重力壩長期運行過程中安全監(jiān)測的主要項目之一。影響壩基揚壓力的主要因素包括上下游水位、壩基節(jié)理裂隙發(fā)育情況、防滲排水措施、兩岸地下水位等[1-2]。本文在分析重力壩壩基揚壓力主要影響因素的作用機理基礎上，建立了包含水位分量和時效分量的揚壓力監(jiān)測模型，結合某重力壩壩基揚壓力監(jiān)測資料，對該重力壩壩基揚壓力的變化規(guī)律進行了分析。

1 揚壓力監(jiān)測模型

壩基節(jié)理裂隙發(fā)育情況和防滲排水措施在重力壩運行過程中一般沒有太大變化，因此，僅考慮上下游水位和岸坡地下水位對揚壓力的影響，并通過構造水位分量來體現(xiàn)。此外，隨時間發(fā)展的庫底泥沙淤積，將影響壩基滲流場，進而影響壩基揚壓力，這種影響可用時效分量來體現(xiàn)。所以，可按以下形式構造揚壓力監(jiān)測模型：

2 工程案例分析

2.1 工程概況及壩基揚壓力監(jiān)測布置

本案例分析的重力壩的最大壩高為27m，壩底寬為34m。壩基為微風化～新鮮的砂巖，巖性堅硬完整。水庫正常蓄水位為313m，死水位為282m，設計洪水位為313.72m，校核洪水位為315.1m，水庫總庫容536萬m3。壩基揚壓力觀測孔沿壩基縱向廊道布置，每個壩段布置一個揚壓力觀測孔，共計21個觀測孔，編號為Y1～Y21。測孔水位用電測水位計或測壓表進行觀測，觀測頻次為每月一次。

2.2 揚壓力監(jiān)測資料分析

監(jiān)測資料表明，壩基揚壓力隨庫水位的變化具有一定的規(guī)律性，即隨庫水位的升高而增大，隨庫水位的降低而減小，但有少部分孔變化甚微，規(guī)律性較差。揚壓力的測值一般在始測初期的測值較大，后期的測值趨于平穩(wěn)，在小范圍內(nèi)波動，也有少數(shù)測點由于處于溢流壩段，波動范圍大一些，但是總的來說趨于平穩(wěn)狀態(tài)。Y1測孔測值在1973～1979年表現(xiàn)出隨庫水位的波動規(guī)律，隨后至1980年7月，發(fā)生1m的突升，接著又很穩(wěn)定，在6～7.5m波動，自2005年變化幅度有所減小，在6.5～7.5m波動；Y2測孔測值在1973～1980年表現(xiàn)出緩慢的減小趨勢，于1981年產(chǎn)生一次突變，下降1.5m左右，隨后表現(xiàn)出相對明顯地隨庫水位在6～7m波動，自2005年后變化幅度有所減小，在6.5～7.5m波動；Y3測孔測值在1973～1979年表現(xiàn)出隨庫水位的波動規(guī)律，在0～1.5m波動，2004年后一直處于封堵狀態(tài)；Y4測孔測值自1980年后呈上升趨勢，1982年以后保持在2.5～4m之間波動，1998年后一直滿孔，2004年后處于封堵狀態(tài)；Y5測孔測值自1973年起表現(xiàn)出隨庫水位相對明顯的波動規(guī)律，前期變幅較大，最高達3.5m，后期呈衰減趨勢，1996年后一直滿孔，2004年后處于封堵狀態(tài)；Y6測孔測值自1973年起，連續(xù)地緩慢降低，在1987年6月產(chǎn)生突變，上升70cm左右，之后又平穩(wěn)降低，偶有跳躍性測值，2005年后有所上升，保持在2～4cm波動，相比之前測值，略有上浮；Y7測孔測值缺測較多，自2001年后，表現(xiàn)出微弱的波動規(guī)律，似乎進入穩(wěn)定狀態(tài)；Y8測孔測值缺測較多，揚壓力測值從1973年開始經(jīng)歷衰減再升高的調(diào)整過程，系滲漏通道的調(diào)整，自1998年之后一直滿孔，2004年后處于封堵狀態(tài)；Y9測孔測值自1974年3月出現(xiàn)一次約55cm的突升，隨后保持在3.5～5.6cm間波動，1995年后一直滿孔，2005年后處于封堵狀態(tài)；Y10測孔測值表現(xiàn)出明顯的周期性波動規(guī)律，幅度0.9m左右，1998年后有明顯下降趨勢，2003年降至最低，隨后呈緩慢上升趨勢，2008年6月后出現(xiàn)兩次驟升，增幅約1.3m，之后基本穩(wěn)定；Y11測孔測值總體上處于平穩(wěn)降低過程，偶有跳躍測值；Y12測孔測值自1972年后出現(xiàn)若干次階躍式變動，增幅約2.3m，隨后平穩(wěn)降低，2001年9月降至最低，2002年后呈緩慢增長態(tài)勢；Y13測孔測值自1973年起處于平穩(wěn)降低過程，2004年后波幅相比前期有大幅度減小，2010年后基本穩(wěn)定；Y14測孔缺測較多，自1985年起，基本保持在2.5～3.5cm間波動，1997年后一直滿孔，2002年后處于封堵狀態(tài)；Y15測孔前期缺測較多，自1975年起呈平穩(wěn)降低過程，2004年后呈上升趨勢，但波幅相比前期有大幅度減小，2009年后基本穩(wěn)定；Y16測孔測值自1973年起總體上處于平穩(wěn)降低過程，2007年6月出現(xiàn)約1.3m的驟升，2009年后基本穩(wěn)定；Y17測孔測值自1973年起呈現(xiàn)緩慢降低態(tài)勢，并明顯隨庫水位變化而波動，2004年后處于封堵狀態(tài)；Y18測孔缺測較多，在1973～1981年期間表現(xiàn)出微弱波動，1996年后一直滿孔，2003年后處于封堵狀態(tài)；Y19測孔測值自1973年呈現(xiàn)平穩(wěn)降低過程，2009年5月起出現(xiàn)2次驟升，增幅約1.6m，2009年后基本穩(wěn)定；Y20測孔缺測較多，在1973～1981年間表現(xiàn)出隨庫水位變化而波動的規(guī)律，1997年后一直滿孔，2004年后處于封堵狀態(tài)；Y21測孔測值1973年底階躍式降低約1.3m后，保持在0～1cm波動，2006年后呈緩慢下降趨勢，2008年3月起出現(xiàn)2次驟升，增幅約1.7m，2009年后基本穩(wěn)定。

各測點測值的統(tǒng)計分析表明，各測孔最大年變幅在1.3～3.8m之間，有部分測點在某一兩年變化幅度略大于其它時期，原因可能是由于帷幕局部遭到破壞引起，也可能是觀測誤差所致。大壩右側揚壓力變化幅度較左側小，說明大壩右側壩基防滲效果較左側要好。

回歸分析表明：

1）測點復相關系數(shù)最高為0.937，最低為0.392。R值大于0.7的測孔占86%，表明回歸方程總體有效。

2）由回歸方程得到的水位因子系數(shù)來看，揚壓力受水壓因子的影響主要集中在觀測當日的水位值，而前段時間的水壓值對其也有一定影響，但不是很大，從因子的符號的正負來看，揚壓力和水位一般都呈正相關，即水位上升時，揚壓力值也隨之上升。

3）由表中時效因子系數(shù)可見，大部分測點受時效因素的影響比較顯著，一般都呈負相關，即隨著時間的推移，揚壓力測值有減小的趨勢，從實測、回歸過程線圖中也可以看出，表明隨著滲透通道的調(diào)整變化，壩基滲流進入收斂穩(wěn)定期。

總的看來，揚壓力觀測孔測值均趨于穩(wěn)定，說明該大壩壩基防滲效果較好。但右岸兩測孔的揚壓力測值一直超過設計允許值，需加強觀測。

3 結論

監(jiān)測資料分析表明，該重力壩壩基揚壓力水頭的最大年變幅在1.3～3.8m之間，總的看來，揚壓力觀測孔測值均趨于穩(wěn)定，說明該大壩壩基防滲效果較好。但右岸兩測孔的揚壓力測值一直超過設計允許值，需加強觀測。本文建立了該重力壩壩基揚壓力監(jiān)測序列的統(tǒng)計回歸模型?；貧w分析表明，復相關系數(shù)R大于0.7的測孔占86%，回歸方程總體有效。揚壓力受水壓因子的影響主要集中在觀測當日的水位值，而前段時間的水壓值對其也有一定影響，但不是很大，從因子的符號的正負來看，揚壓力和水位一般都呈正相關，即水位上升時，揚壓力值也隨之上升。大部分測點受時效因素的影響比較顯著，一般都呈負相關，即隨著時間的推移，揚壓力測值有減小的趨勢，表明隨著滲透通道的調(diào)整變化，壩基滲流進入收斂穩(wěn)定期。

【參考文獻】

[1]吳中如，陳繼禹.大壩原型觀測資料分析方法和模型[J].河海大學科技情報，1989，9（2）：48-64.

[2]任慧麗.某水庫大壩滲流觀測資料對比分析及成果[J].內(nèi)蒙古水利，2009（5）：12-13.

[責任編輯：田吉捷]