岳城水庫進水塔伸縮縫監(jiān)測數據分析評價

于江懷，蔡秀峰

（漳衛(wèi)南運河管理局岳城水庫管理局，河北 邯鄲 056001）

1 工程簡介

岳城水庫位于河北省磁縣與河南省安陽縣交界處，是漳河上一個主要控制工程，控制流域面積18 100 km2，占漳河流域面積的99.4%。水庫是一個以防洪、灌溉為主兼顧供水、發(fā)電的綜合利用工程，總庫容13.0 億m3，工程等別屬Ⅰ等大（1）型水庫。水庫樞紐由攔河壩、溢洪道、泄洪洞、電站及渠首工程等組成。

本次分析進水塔處10 條伸縮縫的開合度變化，10 條伸 縮 縫的編號 分別為211#、212#、213#、214#、221#、222#、老墩1、老墩2、新墩1、新墩2。

2 工程地質概況

工程地處華北地臺的山西臺背斜與河淮臺向斜的過渡地帶，地質構造較為復雜，以褶曲為主，并伴隨有高角度正斷層發(fā)育，規(guī)模較大；同時，新構造較為發(fā)育，對工程有一定的影響。

根據《中國地震動參數區(qū)劃圖》（GB18306-2001）以及歷次地震烈度復查成果，確定工程區(qū)地震反應譜特征周期為0.35 s、地震動峰值加速度為0.15 g，對應的地震基本烈度值為Ⅶ度。

3 伸縮縫監(jiān)測情況

在伸縮縫附近布置相關測點，使用游標卡尺監(jiān)測伸縮縫的開合度，數據監(jiān)測為人工監(jiān)測，監(jiān)測資料系列的起止時間為2004—2018 年。每年監(jiān)測的次數為3～4次，時間不固定，多數集中在每年的3、6、9和11月。伸縮縫開合度監(jiān)測資料符號規(guī)定：張開為正，閉合為負。

4 監(jiān)測數據分析

4.1 可靠性分析

2004—2018 年，每年監(jiān)測各伸縮縫開合度值的時間均不相同，在同一年，測量不同伸縮縫開合度值的時間基本相同。伸縮縫每年的監(jiān)測次數為3～4次，但2010年所有伸縮縫的開合度僅有1個測值，時間為1月27日；2018年伸縮縫的開合度有2個測值，時間為5 月23 日和11 月22 日。從伸縮縫開合度實測過程線可以看出，除214#、221#和222#伸縮縫外，其余伸縮縫的測值均呈平穩(wěn)、周期性變化，無明顯突增和驟降現象。下面對測值存在突增和驟降現象的3條伸縮縫進行說明。

4.1.1 214#伸縮縫

2004—2015 年測值基本在1.90 mm 上下平穩(wěn)地浮動，無明顯突變。但在2015年9月20日—2016年3 月16 日，測值先是向上突增，伸縮縫開合度由2.37 mm突增到38.35 mm，進而又在2016年3月16日—6 月30 日向下驟降，伸縮縫開合度由38.35 mm 驟降到2.36 mm，之后趨于平穩(wěn)，測值在2.20 mm 上下浮動。查閱當年的上游水位和降雨量，發(fā)現在214#伸縮縫發(fā)生突跳的時間段內，上游水位和降雨量均沒有明顯的突增和突減現象。結合214#裂縫所處的位置及附近伸縮縫開合度的變化，認定2016 年3 月16 日測值為數據異常點，本次監(jiān)測資料特征值分析刪除了該點的測值。214#伸縮縫在刪除該測點測值前后的實測過程線,如圖1—2所示。

圖1 刪除突跳點前214#伸縮縫開合度實測過程線

圖2 刪除突跳點后214#伸縮縫開合度實測過程線

4.1.2 221#和222#伸縮縫

221#和222#伸縮縫的開合度實測過程線呈臺階狀，如圖3—4所示。

由圖3 可知，221#伸縮縫在2004—2013 年3 月29 日測值基本在0.26 mm 上下浮動，在2013 年3 月29 日—6 月30 日測值發(fā)生驟降，伸縮縫由開合度為0.52 mm 的張開狀態(tài)變?yōu)殚_合度為-30.47 mm 的閉合狀態(tài)；此后至2018 年伸縮縫一直呈閉合狀態(tài)，開合度在-27.80 mm 上下浮動。由圖4 可知，222#伸縮縫在2004—2014年9月21日測值基本在0.62 mm上下浮動，在2014年9月21日—2015年4月14日測值發(fā)生驟降，伸縮縫由開合度為2.07 mm 的張開狀態(tài)變?yōu)殚_合度為-20.06 mm 的閉合狀態(tài)；此后至2018年伸縮縫一直呈閉合狀態(tài)，開合度在-20.25 mm 上下浮動。

查閱水位和降雨資料發(fā)現，在此時間段內水位和降雨無異常變化，因此推測221#和222#伸縮縫監(jiān)測資料異常，后期需要核查測點的監(jiān)測情況，并要密切關注221#及222#伸縮縫的后續(xù)監(jiān)測狀況。本次監(jiān)測資料特征值分析刪除了這2個測點的測值。

圖3 221#伸縮縫開合度實測過程線

圖4 222#伸縮縫開合度實測過程線

4.2 變化規(guī)律分析

（1）伸縮縫所處的位置會影響其開合度變化特征，211#～214#、221#～222#伸縮縫與老墩和新墩伸縮縫的變化趨勢相反。前者開合度到達本年極大值的時刻一般是后者開合度達到極小值的時刻，當前者開合度在某段時間內增加時后者開合度便在此時間段內減小。

（2）溫度變化是影響伸縮縫開合度的主要因素，伸縮縫開合度變化具有較明顯的年周期性。對于伸縮縫211#～214#、221#～222#而言，溫度升高開合度增大，最大值一般發(fā)生在夏季6—8 月；溫度降低開合度減小，最小值一般發(fā)生在冬季12 月—次年的2月。對于老墩和新墩伸縮縫而言，其開合度受溫度影響的變化規(guī)律與伸縮縫211#～214#、221#～222#相反。

（3）庫水位變化對伸縮縫開合度也有一定的影響。對于伸縮縫211#～214#、221#～222#而言，庫水位升高開合度減小，庫水位降低開合度增加。對于老墩和新墩伸縮縫而言，庫水位升高開合度增加，庫水位降低開合度減小。

4.3 特征值分析

岳城水庫進水塔伸縮縫開合度特征值詳見表1，2004—2018 水庫進水塔伸縮縫開合度特征值分布如圖5—7所示。

表1 進水塔伸縮縫開合度特征值 mm

4.3.1 極值

2004—2018 年，進水塔伸縮縫開合度極大值為2.81 mm（214#伸縮縫，2018年11月22日）～18.86 mm（老墩2伸縮縫，2010 年1 月27 日）變化，開合度極小值在-7.20 mm（新墩2伸縮縫，2004 年6 月29 日）～1.05 mm（214#伸縮縫，2004年3月18日）變化。

圖5 進水塔伸縮縫開合度極值分布

4.3.2 年變幅

2004—2018 年，進水塔伸縮縫開合度最大年變幅在1.27 mm（214#伸縮縫，2006 年）～10.16 mm（新墩2伸縮縫，2005年）變化，最小年變幅為0。

圖6 進水塔伸縮縫開合度年變幅分布

4.3.3 年均值

2004—2018 年，進水塔伸縮縫開合度最大年均值在1.76 mm（211#伸縮縫，2011 年）～18.86 mm（老墩2伸縮縫，2010 年）變化，最小年均值在-3.88 mm（新墩2伸縮縫，2015 年）～1.43 mm（214#伸縮縫，2004年）變化。

圖7 進水塔伸縮縫開合度年均值分布

5 結論和建議

5.1 結論

進水塔伸縮縫開合度張開的最大值為18.86 mm（老墩2伸縮縫，2010 年1 月27 日），閉合的最大值為30.47 mm（221#伸縮縫，2013 年6 月30 日）。受溫度影響，伸縮縫開合度呈周期性變化，趨勢在張開與閉合之間變化，無持續(xù)張開或持續(xù)閉合的趨勢，符合伸縮縫穩(wěn)定變化規(guī)律。

5.2 建議

建議在近幾年增加監(jiān)測頻次，保證監(jiān)測資料系列的充實與完整。如果條件允許，對監(jiān)測儀器進行改造，增設自動化監(jiān)測項目，與當前的人工監(jiān)測進行對比，進而建立起一套完整的水庫監(jiān)測系統(tǒng)。

為保證監(jiān)測精度和減小測量誤差，應對水平位移基點和水準測量基準點進行定期校核。同時，應改善水準測量路線，使其符合二等水準測量要求。

為及時地發(fā)現存在的問題，應對監(jiān)測資料進行整編、處理和分析，若在監(jiān)測中發(fā)現疑點或異常應及時進行成因分析，必要時需加強異常點處的監(jiān)測。

水庫在運行過程中，其工作狀況在不斷調整，因此建議3～5 a 以后再對水庫進行一次全面的監(jiān)測資料分析，及時解決水庫在運行過程中遇到的其他問題。