白莲崖水库大坝径向位移变形监测分析.pdf
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1、DOI:1016616/jcnki11-4446/TV20230904白莲崖水库大坝径向位移变形监测分析李君廷(安徽省临淮岗洪水控制工程管理局,安徽 合肥 230088)【摘 要】白莲崖水库最大坝高 104.6m,是安徽省唯一的百米高坝。本文采用逐步回归分析法原理对大坝的坝体及坝基径向位移进行监测和分析,综合评价大坝安全监测系统工作状态,并提出运行管理监测建议。分析得出,库水位变化对坝体径向位移具有一定的影响,温度分量对于坝体径向位移的影响程度与水压分量基本相当,时效分量年变幅占总位移年变幅的比重较小。年变幅呈现出同一高程由河床中部向两岸逐渐减小,同一断面由高高程向低高程逐渐减小的分布规律,大
2、坝变形协调。通过各测点的年变幅和年际变化分析看出,大坝整体刚度未出现明显降低,结构整体性完好。【关键词】水库大坝;径向位移;变形;分析中图分类号:TV642.2 文献标志码:B 文章编号:2097-0528(2023)09-019-012Monitoring and analysis of radial displacement deformation ofBailianya Reservoir DamLI Junting(Anhui Linhuaigang Flood Control Engineering Management Bureau,Hefei 230088,China)收稿日期:
3、2023-07-11作者简介:李君廷(1966),男,本科,高级工程师,主要从事水利工程管理和水资源调度工作。Abstract:Bailianya Reservoir has a maximum dam height of 104 6 meters,making it the only one-hundred-meter highdam in Anhui Province.In this paper,the principle of stepwise regression analysis is used to monitor and analyze the radialdisplacemen
4、t of the dam body and foundation.The working status of the dam safety monitoring system is comprehensivelyevaluated,and suggestions for operational management and monitoring are proposed.The analysis reveals that the changesin water level in the reservoir have a certain influence on the radial displ
5、acement of the dam body.The temperaturecomponent has a similar impact on the radial displacement as the water pressure component,while the creep component hasa relatively smaller proportion in the total displacement variation.The annual variation in displacement shows a distributionpattern where the
6、 variation gradually decreases from the middle of the riverbed to both sides at the same elevation and fromhigher elevations to lower elevations at the same cross-section,indicating a coordinated deformation of the dam.Throughthe analysis of annual variation and inter-annual changes at various monit
7、oring points,it is observed that there is nosignificant decrease in the overall stiffness of the dam,and the structural integrity remains intact.Keywords:reservoir dam;radial displacement;deformation;analysis 水库大坝安全运行极其重要,如何监测大坝各种数据,及时分析大坝状态,国际和国内都有一整套的规程规定,每座大坝的地理位置各异,坝型、材料、高度、地质条件等均有不同。白莲崖水库各种安全监测
8、数据91有环境量监测、大坝变形监测、大坝渗流监测、坝体裂缝监测、泄洪设施监测等1。由监测资料时空数值,建立典型效应量的监控模型,用典型年的年变幅中的数据,分析各监测量的规律及其影响因素。采用逐步回归分析法原理对大坝的坝体及坝基径向位移进行监测和分析,综合评价大坝安全监测系统工作状态,提出运行管理监测建议。1 白莲崖水库大坝概况白莲崖水库大坝为碾压混凝土坝,坝型为抛物线双曲变厚拱坝,坝顶高程 234 6m,坝基高程 130m,最大坝高 104 6m,正 常蓄水位 208m,汛期限制 水位205m,设计洪水位 209 24m,校核洪水 234 5m,死水位180m。两岸地形非对称,坝轴线与河道中心
9、线微斜交。大坝共分 12 个坝段,拱坝中心线走向 NE5529 9”,拱冠处坝顶曲率半径右岸为 189 408m、左岸为199 809m,底拱右岸半中心角 26 3060,底拱左岸半中心角 25 5511,顶拱右岸半中心角为 47 5,顶拱左岸半中心角为 39 185,坝顶宽 8 0m,拱冠处坝底最厚处 30 064m1,厚高比为 0 287;坝顶弧长 421 860m,弧高比为 4 033;弦长 366 994m,弦高比为 3 509。白莲崖大坝在 2 号、4 号、6 号、8 号、11 号坝块布置有正、倒垂线,采用人工和自动化两种方式监测。下游面立视测点布置与 6 号坝段剖视测点布置见图 1
10、和图 2。2 坝体正垂线径向位移监测资料分析2 1 坝体径向位移变化规律根据实测的正垂线径向(Y 向)位移的自动化和人工实测过程线分析:a 温度变化是影响坝体径向位移变化的主要因素,坝体径向位移变化规律具有显著的年周期性。各测点向上游位移的最大值或向下游位移的最小值一般出现在 710 月;向上游位移的最小值或向下游位移的最大值则发生在 14 月。b 库水位变化对坝体径向位移具有一定的影响。库水位升高,坝体向下游位移增大;库水位降低,坝体向下游位移减小2。c 从测点空间分布变化规律来看,同一高程下,越靠近拱冠坝段,测点径向位移年际变化越显著;测点高程越高,其径向位移受库水位变化的影响越显著。d
11、4 号坝段测点04 号 ZC1-(PP-05)-198 与测点04号 ZC2-(PP-12)-171 实测值常年表现为正值,即该坝段坝体常年向下游发生位变,其余测点过程线均呈现正负交替状态。2 2 坝体径向位移特征值分析坝体径向位移自动化和人工各测点的特征值统计情况分别见表 1 和表 2。表 1 20102016 年正垂线 Y 向位移自动化监测特征值统计单位:mm测 点极大值日 期(年-月-日)极小值日 期(年-月-日)最大年变幅年份最小年变幅年份最大年均值年份最小年均值年份02 号 ZC1-(PP-06)-1981 252012-03-28-2 872014-07-183 8720122 6
12、02015-0 212011-0 80201404 号 ZCl-(PP-05)-19820 422016-03-111 302010-07-0914 3920128 68201515 9420159 71201004 号 ZC2-(PP-12)-17127 962016-02-212 992010-07-0920 08201214 64201520 41201512 682010O6 号 ZC1-(PP-04)-19811 402010-02-26-10 772010-08-1522 17201013 8620150 782012-2 66201006 号 ZC2-(PP-11)-17124
13、512012-03-24-6 982010-08-1529 44201222 27201510 8420124 68201008 号 ZC1-(PP-03)-1986 532010-04-23-7 312013-08-0113 1520108 3020140 112016-1 50201008 号 ZC2-(PP-09)-17111 252016-02-18-6 302010-09-1015 80201212 4520144 3320161 54201011 号 ZCl-(PP-01)-1982 172015-04-25-2 882010-08-124 1120102 7220160 6320
14、16-0 712010021:0.72MB1MBBM3BM4BM5BM6BM79MB8MBBM10BM11BM12BM13BM14PL1PL2PL3PL4PL5BM17250035002500350025003500121110987654321A(2)1(8)2(13)3(8)B(22)C(23)4(22)D(23)5(19)6(11)E(2)198.60199.0198.60198.60198.60199.0234.6235.8171.00171.00171.00136.095.00100.00150.00107.50150.00112B3A4C52B3A4C53#1500250021K2
15、1823(24)K20621(22)K19819(20)K21817(18)K18831(32)K21276(77)BK20074(75)K18871(72)K17868(69)K16465(66)K15262(63)K14883(84)K15886(87)K1709(10)K20697(98)K21899(100)CK212121(122)K200119(120)K188116(117)K164110(111)K152107(108)K148128(129)K158131K17011(12)K218144(145)DK194140(141)K218174(175)S2211(2)S20921
16、(22)S18019(20)C20S20915(16)15002500S18013(14)S16511(12)S16517(18)S20929(30)C20S18013(14)S16531(32)K198.615(16)P20011S2203(4)S2097(8)S1805(6)S18027(28)BM15S1603(4)S16025(26)25003500BM18BM16BM17BM19P18010S13923(24)S1391(2)S1399(10)P17227(28 29)P19530(3132)K1707(8)P14122(2326)K1313(4)K1315(6)P1338(1921
17、)J3-2J3-1P1991P1732P1583UP155-1P1404(1618)UP141-2K1331(2)BUP130-3P130-5WP135-3(45)200020003000C201000P130-6(1215)P130-75UP130-5UP133-6IP4IP3IP2IP1UP130-4UP155-7IP5P155-93图 1 下游面立视测点布置12李君廷/白莲崖水库大坝径向位移变形监测分析 234.60230.00220.00213.00208.00205.00200.00195.00190.00185.00180.00175.00172.00165.00160.00155
18、.00145.00141.00135.00130.00140.200141.100198.60171.00150.00BT230-1 6T230-29 6BT220-2 6T220-27 6T220-28 6BT213-3 6BT208-4 6BT205-5 6BT 6200-6BT195-7 6BT190-8 6BT185-9 6BT180-10 6BT175-11 6BT165-12 6BT155-13 6BT145-14 6235.80s205-7 6T205-26 6s205-8 6P195-30.31.32 6T 6190-19T190-20 6T190-21 6T190-22 6T
19、190-23.24.25 6S180-55 6T180-16 6T180-17 6T180-18 6S180-65 6K179.5-9 6K179.5-10 6P172-27.28.29 6S160-35 65 6S180-4T160-13 6T160-14 6T160-15 6T145-9 6T145-10 6T145-11 6T145-12 6P141-22.23.24.25 6P141-26 6S135-15 6S5 6135-2T135-6 6T135-7 6T 6135-8K131-3 6K 6131-4131.00P130-12 6P130-13 6P 6130-14P 6130-
20、15T122-5 6T125-4 6T127-3 6T129-2 6T130-1 6250040004000()()图 2 6 号坝段剖视测点布置22表 2 20102016 年正垂线 Y 向位移人工监测特征值统计单位:mm测 点极大值日 期(年-月-日)极小值日 期(年-月-日)最大年变幅年份最小年变幅年份最大年均值年份最小年均值年份O4 号 ZC1-198 67 362013-03-070 042016-10-277 1320161 6520124 4620132 78201404 号 ZC2-171 09 022012-03-170 472010-06-038 4020124 53201
21、35 7220134 45201406 号 ZC1-198 617 342011-03-290 242011-09-0217 1020119 0520109 9820134 322010O8 号 ZC1-198 65 092016-05-240 012014-08-074 9420161 2820101 8020150 94201211 号 ZC1-198 61 882015-04-130 022016-07-181 8320150 7920131 4220110 6820102 2 1 极值分析20102016 年,正 垂 线 Y 向 位 移 极 大 值 介 于1 25 27 96mm 之间
22、,其中 04 号 ZC2-(PP-12)-171 测点极大值最大(27 96mm,2016 年 2 月 21 日),02 号ZC1-(PP-06)-198 测点极大值最小(1 25mm,2012 年 3月 28 日);极小值介于-10 77 2 99mm 之间,其中 04号 ZC2-(PP-12)-171 测点极小值最大(2 99mm,2010年 7 月 9 日),06 号 ZC1-(PP-04)-198 测点极小值最小(-10 77mm,2010 年 8 月 15 日)。正垂线 Y 向位移极值分布见图 3。图 3 正垂线 Y 向位移极值分布2 2 2 年变幅分析20102016 年,正垂线
23、Y 向位移最大年变幅介于3 87 29 44mm 之间,其中 06 号 ZC2-(PP-11)-171 测点最大年变幅最大(29 44mm,2012 年),02 号 ZC1-(PP-06)-198 测点 最大 年 变 幅 最 小(3 87mm,2012年);最小年变幅介于 2 6 22 27mm 之间,其中 06 号ZC2-(PP-11)-171 测点最小年变幅最大(22 27mm,2015 年),02 号 ZC1-(PP-06)-198 测点最小年变幅最小(2 6mm,2015 年)。正垂线 Y 向位移年变幅分布见图 4。图 4 正垂线 Y 向位移年变幅分布32李君廷/白莲崖水库大坝径向位移
24、变形监测分析 2 2 3 年均值变化分析20102016 年,正垂线 Y 向位移最大年均值介于-0 21 20 41mm 之间,其中 04 号 ZC2-(PP-12)-171测点最大年均值最大(20 41mm,2015 年),02 号 ZC1-(PP-06)-198 测点最大年均值最小(-0 21mm,2011年);最小年均值介于-2 66 12 68mm 之间,其中 04号 ZC2-(PP-12)-171 测点最小年均值最大(12 68mm,2010 年),06 号 ZC1-(PP-04)-198 测点最小年均值最小(-2 66mm,2010 年)。正垂线 Y 向位移年均值分布见图 5。图
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