某水利樞紐工程大壩安全監(jiān)測(cè)資料分析報(bào)告供參考學(xué)習(xí)

1、萬家寨水利樞紐工程 大壩安全監(jiān)測(cè)資料分析報(bào)告建設(shè)單位：黃河萬家寨水利樞紐有限公司編制單位：水利部天津水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院二OO二年五月總目錄第卷:建設(shè)管理工作報(bào)告第二卷:建設(shè)大事記第三卷:大壩I標(biāo)工程施工管理工作報(bào)告第四卷:廠房H標(biāo)工程施工管理工作報(bào)告第五卷:砂石骨料生產(chǎn)管理工作報(bào)告第八卷:設(shè)計(jì)工作報(bào)告第七卷:建設(shè)監(jiān)理工作報(bào)告第八卷:機(jī)電設(shè)備制造監(jiān)造工作報(bào)告第九卷:金屬結(jié)構(gòu)制作監(jiān)造工作報(bào)告第十卷:運(yùn)行管理工作報(bào)告第十一卷：質(zhì)量評(píng)定報(bào)告第十二卷：大壩安全監(jiān)測(cè)資料分析報(bào)告第十三卷：水土保持及環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)工作報(bào)告第十四卷：庫區(qū)右岸滲漏專題工作報(bào)告第十五卷：庫區(qū)防凌專題工作報(bào)告第十六卷：壩基抗滑穩(wěn)定

2、處理專題工作報(bào)告第十七卷：低熱微膨脹水泥應(yīng)用專題工作報(bào)告第十八卷： 擬驗(yàn)工程清單和未完工程項(xiàng)目的建設(shè)安排第十九卷： 檔案資料自檢工作報(bào)告第二十卷： 小沙灣取水工程專項(xiàng)工作報(bào)告第二十一卷： 竣工安全鑒定工作報(bào)告第二十二卷： 建設(shè)征地補(bǔ)償和移民安置工作報(bào)告批 準(zhǔn)： 何志華審 定： 王宏斌 陸宗磐審 查： 郭 瀟 張軍勞 杜雷功 吳正橋校 核： 顧春利 李秀明編 制： 蔣志勇 張秀崧 朱偉君白俊嶺 李 梅目錄前言 11 工程概況及大壩安全監(jiān)測(cè)布置簡況 21.1工程概況 21.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及布置 22 變形觀測(cè)資料分析 152.1 荷載因素分析 152.2變形觀測(cè)資料的整理與分析 162.3壩體變形三維

3、有限元計(jì)算 222.4 統(tǒng)計(jì)模型分析 232.5位移混合模型分析 262.6大壩變形觀測(cè)資料分析綜述 273 滲流觀測(cè)資料分析 793.1壩基揚(yáng)壓力資料分析 793.2壩基層間剪切帶揚(yáng)壓力觀測(cè)資料分析 823.3壩體滲透壓力資料分析 834應(yīng)力、應(yīng)變及溫度觀測(cè)資料分析974.1應(yīng)變計(jì)組實(shí)測(cè)資料計(jì)算分析 974.2測(cè)縫計(jì)實(shí)測(cè)資料整理和分析 1004.3抗剪平硐三向測(cè)縫計(jì)實(shí)測(cè)資料分析1034.4鋼筋計(jì)實(shí)測(cè)資料分析 1044.5鋼板計(jì)實(shí)測(cè)資料分析 1054.6滲壓計(jì)實(shí)測(cè)資料分析 1064.7基巖變位計(jì)實(shí)測(cè)資料分析 1064.8溫度計(jì)實(shí)測(cè)資料分析 1075結(jié)論與建議 1435.1 結(jié)論 1435.2

4、建議 145萬家寨水利樞紐工程 1994年底開工， 1995年 5月開始大壩混凝土澆筑，大壩安全 觀測(cè)儀器與設(shè)施，隨壩體混凝土施工，逐步埋設(shè)安裝就位，至1998年 10月水庫下閘蓄水，大部分觀測(cè)項(xiàng)目施工完成，并取得了初始值，開始或進(jìn)行了正常的安全監(jiān)測(cè)。至目 前大部分觀測(cè)項(xiàng)目均已取得了系統(tǒng)且完整的觀測(cè)資料。 受黃河萬家寨水利樞紐有限公司 委托，我院承擔(dān)了該工程竣工驗(yàn)收大壩安全觀測(cè)資料分析任務(wù)。本次資料分析含概了除 近壩區(qū)巖體水平位移、垂直位移及左右岸繞壩滲流觀測(cè)（甲方均已委托其他單位承擔(dān)） 以外項(xiàng)目的大壩安全觀測(cè)起始至 2001年 5 月底全部觀測(cè)資料。觀測(cè)資料分析依據(jù)國家 現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范進(jìn)行，分

5、析中除采用統(tǒng)計(jì)方法外，還借助于線彈性有限元對(duì)大壩位移等進(jìn) 行了綜合分析。通過本次觀測(cè)資料分析，對(duì)該工程大壩安全監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)成果及大壩 工作狀態(tài)均有了一定的認(rèn)識(shí)，但由于部分觀測(cè)資料的完整性、系統(tǒng)性較差，也給資料分 析和結(jié)論的取得帶來了一定的困難，有待在今后工作中進(jìn)一步地完善。在本報(bào)告的編寫過程中，提到了中國水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料研究所張進(jìn)平、 莊萬康、黎利兵等專家的指導(dǎo)，同時(shí)得到了黃河萬家寨水利樞紐有限公司領(lǐng)導(dǎo)及公司電 站管理局的大力支持，在此一并表示感謝！受時(shí)間等方面因素制約， 本次資料分析中難免有不足之處， 懇請(qǐng)專家們 批評(píng)指正。1 工程概況及大壩安全監(jiān)測(cè)布置簡況1.1 工程概況萬家寨

6、水利樞紐工程位于黃河干流托克托至龍口峽谷河段內(nèi)， 左岸隸屬山西省偏關(guān) 縣，右岸隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗。工程的主要任務(wù)是供水結(jié)合發(fā)電調(diào)峰，同時(shí)兼有 防洪、防凌作用。樞紐屬一等大（I ）型工程，水庫最高蓄水位 980.00m,正常蓄水位 977.00m,水庫總庫容8.96億用,電站裝機(jī)容量1080MW整個(gè)樞紐由攔河壩、壩后式廠 房、泄水建筑物、引黃取水口及 GIS開關(guān)站等建筑物組成。攔河壩為混凝土半整體直線重力壩。大壩壩頂高程 982.00m,壩頂長度443m最大 壩高105m攔河壩由22個(gè)壩段組成，其中：1#壩段為左岸擋水壩段；2#、3#壩段為引黃 取水口壩段；4#壩段為表孔壩段；5#8#壩段

7、為底孔壩段；9#、10#壩段為中孔壩段；11# 壩段為隔墩壩段；12#17#壩段為電站壩段；18#22#壩段為右岸擋水壩段。黃河在壩址區(qū)呈南北向，河谷呈寬U型，寬約430m壩基座落在寒武系中統(tǒng)張夏組 第五層的中厚層灰?guī)r夾薄層灰?guī)r上，兩岸壩肩地層為寒武系上統(tǒng)崮山組、長山組和鳳山 組的中厚層灰?guī)r、薄層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r等地層。壩基地層呈單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀平緩，總體走向北東30°,傾向西北，傾角2°3°。在平緩單斜地層上發(fā)育有規(guī)模不大的層間褶曲、隆起及裂隙。1.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及布置 本工程大壩觀測(cè)項(xiàng)目有：變形觀測(cè)；滲流觀測(cè)；應(yīng)力、應(yīng)變及溫度觀測(cè)；水位、水 溫、氣溫觀測(cè)；水力

8、學(xué)觀測(cè)。1.2.1 變形觀測(cè)(1) 壩頂水平位移監(jiān)測(cè)。壩頂水平位移觀測(cè)采用視準(zhǔn)線法和大氣激光準(zhǔn)直線法，布置樁號(hào)分別為下0+017.185m和0+017.51m兩種方法互為校核，兩端點(diǎn)由設(shè)置在1#、22#壩段的正、倒垂線組作為基點(diǎn)。(2) 壩身水平位移監(jiān)測(cè)。在高程 975.00m的觀測(cè)廊道內(nèi)樁號(hào)下0+013.45m處布置 一條單向引張線，兩端點(diǎn)與 1#、 22#壩段的正、倒垂線組相結(jié)合，中間與 7#、 14#壩段的 正、倒垂線組相結(jié)合。1.2.2 垂直位移監(jiān)測(cè)(1) 壩頂垂直位移監(jiān)測(cè)。在每個(gè)壩段的壩頂上埋設(shè)一個(gè)沉陷標(biāo)點(diǎn)，采用精密水準(zhǔn) 測(cè)量方法進(jìn)行觀測(cè)。(2) 壩基垂直位移監(jiān)測(cè)。在灌漿廊道內(nèi)每個(gè)壩

9、段埋設(shè)一個(gè)沉陷標(biāo)點(diǎn)，采用精密水 準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行觀測(cè)。1.2.3 壩體撓度監(jiān)測(cè)在 1#、 7#、 14#、 22#壩段各布置一條正、倒垂線組觀測(cè)壩體撓度，并為大壩變形觀測(cè)提供基準(zhǔn)值。倒垂線深入基巖深度：1#壩段為42m 7#壩段為30.9m； 14#壩段為35m 22# 壩段為 45m。1.2.4 壩基傾斜監(jiān)測(cè)在14#壩段灌漿及揚(yáng)壓力觀測(cè)廊道內(nèi)，樁號(hào)壩0+323.80m高程898.50m處順流向安 裝三臺(tái)RJ型電容式靜力水準(zhǔn)儀，并以14#壩段倒垂線作為基點(diǎn)。1.2.5 壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)選擇 2#、 5#、 11#、 14#、 20#壩段 5個(gè)橫向監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置 4個(gè)以上監(jiān)測(cè)孔， 縱向監(jiān)測(cè)斷

10、面選在灌漿廊道內(nèi)，每個(gè)壩段布置 1 個(gè)監(jiān)測(cè)孔，另在 6#、 10#、 15#、 18#壩段 布置 4 個(gè)深層承壓水監(jiān)測(cè)孔，共布置 59 個(gè)揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)孔。1.2.6 繞壩滲流監(jiān)測(cè) 在左右岸各布置 8 個(gè)監(jiān)測(cè)孔，監(jiān)測(cè)繞壩滲流情況。1.2.7 滲漏量監(jiān)測(cè)(1) 壩體滲漏量監(jiān)測(cè)。在灌漿廊道上游排水溝內(nèi)于9#、15#壩段集水井的左右兩側(cè)各布置1臺(tái)YL型電容式量水堰滲流量儀，共 4臺(tái)。(2) 壩基滲漏量監(jiān)測(cè)。在灌漿廊道下游排水溝內(nèi)于9#、 1 5#壩段集水井的左右兩側(cè)各布置了 1臺(tái)YL型電容式量水堰滲流量儀，以監(jiān)測(cè)主排水孔的滲漏量，共4臺(tái)。1.2.8 應(yīng)力、應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)(1) 溫度監(jiān)測(cè)。在5#、14#、

11、21#三個(gè)典型壩段內(nèi)，依高程不同，每隔 1015m布設(shè) 一排溫度計(jì)，每排35個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行壩體溫度觀測(cè)；在壩踵、壩趾及壩基中部，沿鉛直方向在基巖內(nèi)距建基面0.0、1.5、3.0、5.0m各布置一支電阻溫度計(jì)進(jìn)行基巖溫度監(jiān)測(cè)。(2) 縱橫縫開合度監(jiān)測(cè)。在典型壩段的各條縱、橫縫及左右岸坡壩段的橫縫上布 置測(cè)縫計(jì)，監(jiān)測(cè)縫面開合度變化情況。(3) 壩體滲透壓力、泥沙壓力監(jiān)測(cè)。在5#、14#壩段觀測(cè)斷面高程904.50m和906.00m 布置兩排10支滲壓計(jì)，與壩面的距離為 0.25、1.05、2.55、4.55、7.65m；在5#、14# 壩段高程948.00m以下，每隔10m左右布置一對(duì)土壓力計(jì)和一支滲

12、壓計(jì)。(4) 壩體應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)。在典型壩段的基礎(chǔ)截面布置五向應(yīng)變計(jì)組、無應(yīng)力計(jì)， 以監(jiān)測(cè)該截面的應(yīng)力應(yīng)變；在壩踵部位埋設(shè)應(yīng)變計(jì)、測(cè)縫計(jì)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變和縫面變化監(jiān) 測(cè)；在岸坡壩段布置單向應(yīng)變計(jì)及基巖變位計(jì)監(jiān)測(cè)壩肩的受力和變形情況。( 5)鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)。在 5#壩段底孔孔口、閘墩及 9#壩段排水泵房等部位布置鋼筋 計(jì)進(jìn)行鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)。(6)壓力鋼管監(jiān)測(cè)。在 14#電站壩段壓力鋼管的上彎段、斜直段及下彎段截取三個(gè) 垂直于鋼管軸線的剖面，在每個(gè)剖面的上下、左右側(cè)布置鋼板計(jì)、鋼筋計(jì)、測(cè)縫計(jì)、滲 壓計(jì)、應(yīng)力計(jì)及無應(yīng)力計(jì)對(duì)壓力鋼管的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。1.2.9 水位、水溫、氣溫監(jiān)測(cè)(1) 水位監(jiān)測(cè)：大壩在水

13、庫下閘蓄水前采用上下游水尺進(jìn)行水位監(jiān)測(cè)，電站機(jī)組 投入運(yùn)行后利用 19#壩段及電站尾水平臺(tái)的水位計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。(2) 水溫監(jiān)測(cè)：選擇上游壩面作為監(jiān)測(cè)斷面，利用5#、 14#、 22#壩段布置的電阻溫 度計(jì)進(jìn)行水溫監(jiān)測(cè)。(3) 氣溫監(jiān)測(cè)：利用壩址附近即左岸山體上游側(cè)和右岸壩段布置的兩個(gè)氣溫觀測(cè)點(diǎn)，安裝百葉箱，采用電阻溫度計(jì)進(jìn)行氣溫監(jiān)測(cè)。1.2.10 壩基抗剪平硐應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)（1）應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：在 3 條壩基抗剪平硐內(nèi)共埋設(shè) 20套五向應(yīng)變計(jì)組和無應(yīng)力計(jì)， 以監(jiān)測(cè)平硐混凝土內(nèi)應(yīng)力狀況。（2）溫度監(jiān)測(cè)：在平硐內(nèi)共埋設(shè)溫度計(jì) 63 支，進(jìn)行回填混凝土溫度監(jiān)測(cè)。（3）周邊回填縫開度監(jiān)測(cè)：在 3 條平硐及部

14、分支硐內(nèi)選擇 10 個(gè)觀測(cè)斷面，每個(gè)斷 面分別在兩側(cè)及頂部各布置 1 支測(cè)縫計(jì)，共計(jì) 30支，以監(jiān)測(cè)周邊回填縫的開合度。（4）剪切帶變形監(jiān)測(cè)：在平硐內(nèi) SCJ08 SCJ10剪切帶上各埋設(shè)6套3DM-200型三 向測(cè)縫計(jì)，共計(jì) 12 套。萬家寨水利樞紐工程大壩安全監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)及儀器布置見圖1-1圖1-10。2 變形觀測(cè)資料分析2.1 荷載因素分析2.1.1 水位荷載本工程 1998 年 10 月 1 日下閘蓄水， 1998 年 11 月 25 日到達(dá)施工初期運(yùn)行水位 960.00m。至2001年5月底，水庫庫水位在 929.50m至974.54m之間變動(dòng)，其中2000 年3月24日水位降至最低，為

15、929.50m； 2001年4月17日水位升至最高，為974.54m。 在此期間，庫水位主要經(jīng)歷了 4次大幅度的變化， 分別是 1998年 10月的蓄水過程， 1999 年 3 月和 2000年 3 月庫水位的降升過程， 2001 年 3、4月的庫水位升高過程。 庫水位變 化過程線見圖 2-1 。水荷載是壩體及壩基變形的主要影響因素之一。理論分析表明，壩體變形可以用水位的14次方表示，本次回歸計(jì)算分析采用 h、h2、h3、h4作為水位分量的因子（其中， h=H/100,H 為測(cè)時(shí)當(dāng)天的平均庫水位）。從回歸計(jì)算所得的統(tǒng)計(jì)模型看，現(xiàn)有變形監(jiān)測(cè) 項(xiàng)目的部分測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)模型中沒有引入水位因子， 其

16、原因與大壩前期尚處于邊建 設(shè)邊運(yùn)行之中，觀測(cè)資料相對(duì)較短，而其它因素（如溫度、時(shí)效等）對(duì)大壩變形的影響 較水荷載相對(duì)明顯有關(guān)。為彌補(bǔ)現(xiàn)有資料相對(duì)較短，并利用有限元計(jì)算結(jié)果求出水位與 外部變形的關(guān)系方程，將此方程作為一個(gè)因子，結(jié)合實(shí)測(cè)資料，建立了外部變形混合模 型。有限元計(jì)算及分析詳見 2.3 節(jié)。2.1.2 溫度荷載氣溫是影響壩體運(yùn)行狀態(tài)的重要外部條件，對(duì)壩上、下游水溫、壩體混凝土溫度、 壩基溫度有直接影響，從而影響到壩的變形、應(yīng)力、滲透等。4頁腳內(nèi)容萬家寨水利樞紐壩址地處北緯 39.6 °，該地區(qū)屬溫帶季風(fēng)大陸性氣候， 冬季寒冷且 時(shí)間漫長，氣候干燥，多風(fēng)沙；夏季炎熱；春、秋季短。

17、氣溫年、季及晝夜變化大，驟 降頻繁。統(tǒng)計(jì)資料表明，本工程所在地區(qū)， 一年四季均有寒潮發(fā)生， 且寒潮降溫幅度大， 覆蓋時(shí)間長。實(shí)測(cè)樞紐工程區(qū)氣溫變化過程線見圖 2-2 。因氣溫資料僅到 2001年 3月 21日，為 使環(huán)境量相對(duì)完整，便于回歸分析，對(duì)此后 4、5 兩個(gè)月的氣溫，用 2000年同期的資料 進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù) 1995年12月9日至 2001年 3月 31日每天平均氣溫的統(tǒng)計(jì)，在此時(shí)段 內(nèi)壩址處最高氣溫出現(xiàn)在1998年6月29日，最高氣溫為32.8 C；最低氣溫出現(xiàn)在1998 年1月18日，最低氣溫為-21.9 C。在進(jìn)行壩體變形回歸分析時(shí)，根據(jù)本工程的實(shí)際情況，采用了兩類溫度分量因子：

18、 一類為前期平均氣溫因子，包括 T7、T15、T30、T60、T90、T120 等（下標(biāo)表示所取測(cè)時(shí)前的 22天數(shù)）；一類為周期因子，包括 sin（s）、sin （s）、cos（s）、cos （s）和 sin（s） cos（s）, 其中，s=2 n t ' /365 , t '為測(cè)時(shí)距分析起始日期的時(shí)間長度（天）。變形測(cè)點(diǎn)實(shí)側(cè)值 回歸議程中送入的年周期、半年周期和測(cè)時(shí)前期氣溫平均因子不全相同，反映了因測(cè)點(diǎn) 位置不同，受溫度邊界條件影響（氣溫、水溫）程度的不同。2.2 變形觀測(cè)資料的整理與分析本次資料分析中，位移方向按常規(guī)設(shè)定為：水平位移向下游及向左岸位移為正，上下游方向?yàn)榭v軸丫

19、，左右岸方向?yàn)闄M軸X;垂直位移向下為正。數(shù)據(jù)可靠性檢查及精度估計(jì)方法 在進(jìn)行觀測(cè)資料的整理分析前，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了可靠性檢查，并對(duì)其中不可避免 地存在的以下三類誤差分別進(jìn)行了處理。（1）疏失誤差（人工誤差） ：是指由于觀測(cè)人員的疏忽而產(chǎn)生的誤差，如儀器操 作錯(cuò)誤、記錄錯(cuò)誤、計(jì)算錯(cuò)誤、計(jì)算機(jī)輸入錯(cuò)誤等。本次分析工作開始時(shí)，大壩觀測(cè)自 動(dòng)化系統(tǒng)尚未投入正常運(yùn)行，分析采用的所有資料均為人工觀測(cè)、人工計(jì)算后輸入到計(jì) 算機(jī)，所以資料中疏失誤差難以避免。因此，在資料分析前，對(duì)原始記錄進(jìn)行了大量的 復(fù)核，對(duì)明顯的疏失誤差進(jìn)行了插值補(bǔ)缺或非真值剔除。（ 2）系統(tǒng)誤差：是指由于觀測(cè)設(shè)備、儀器、操作方法不完善或外

20、界條件變化所引 起的一種有規(guī)律的誤差，如電纜接長或剪短、電纜接頭硫化處理不當(dāng)、不同測(cè)時(shí)更換測(cè) 量儀器等，其可能的形式較為復(fù)雜，比疏失誤差難于發(fā)現(xiàn)和處理。對(duì)這種誤差，首選將 觀測(cè)數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)性變化（如系統(tǒng)性跳動(dòng)或趨勢(shì)性變化）分辯出來，然后根據(jù)測(cè)量系統(tǒng) 的工作特性及結(jié)構(gòu)變化對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行判斷。 對(duì)判定為測(cè)量因素引起的系統(tǒng)性變化 （系統(tǒng)誤差），采用曲線平移的方法進(jìn)行必要的處理。（3）偶然誤差：是指由于若干偶然原因所引起的微量變化的綜合作用所造成的誤 差。對(duì)具體觀測(cè)項(xiàng)目而言，可以對(duì)測(cè)點(diǎn)的理論觀測(cè)精度進(jìn)行估計(jì)，但重要的是實(shí)測(cè)值的 測(cè)量精度，它直接關(guān)系到測(cè)值的實(shí)用價(jià)值。對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析時(shí)，不存在

21、嚴(yán)重欠 擬合現(xiàn)象的條件下，其剩余量主要是由觀測(cè)的偶然誤差引起的，對(duì)不同的觀測(cè)項(xiàng)目，用 剩余標(biāo)準(zhǔn)差 S 對(duì)測(cè)量精度的上限進(jìn)行了估計(jì)。2.2.2 水平位移監(jiān)測(cè)資料的整理分析（1）壩頂視準(zhǔn)線視準(zhǔn)線布置在壩頂樁號(hào)0+017.185m處，共21個(gè)測(cè)點(diǎn)。視準(zhǔn)線以1#、22#壩段兩端作 為變形觀測(cè)基點(diǎn)， 通過 1#、 22#壩段正、倒垂線組測(cè)得的壩頂水平位移進(jìn)行絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換， 由于 1 #壩段正、倒垂線組因各種原因未取得連續(xù)完整的測(cè)值，所以本次分析也無法換算得出壩頂絕對(duì)水平位移的系列測(cè)值。為了解壩頂?shù)慕^對(duì)水平變位，工作中通過對(duì)已完成 的大壩外部變形控制網(wǎng)測(cè)量的成果的初步分析， 再根據(jù)相同或相近測(cè)時(shí)視準(zhǔn)線及引

22、張線 測(cè)量結(jié)果，換算出各測(cè)點(diǎn) 4 個(gè)測(cè)時(shí)的絕對(duì)位移，作出絕對(duì)位移沿壩段的分布圖。由于只 可以換算出 4 次絕對(duì)位移，測(cè)次較少，無法對(duì)壩頂絕對(duì)位移進(jìn)行過程分析，所以本次重 點(diǎn)分析壩段的相對(duì)水平位移。視準(zhǔn)線始測(cè)日期為 1998年10月16日，視準(zhǔn)線測(cè)值過程線見圖 2-3，不同日期測(cè)值 相對(duì)于1#、22#壩段的位移分布曲線見圖2-9圖2-11 ,視準(zhǔn)線測(cè)值與庫水位年相關(guān)圖見 圖 2-23、圖 2-24。通過外部變形控制網(wǎng) 5 次測(cè)量結(jié)果，換算出的壩頂各測(cè)點(diǎn)絕對(duì)位移 分布圖見圖 2-12，各測(cè)點(diǎn)相對(duì)位移特征值統(tǒng)計(jì)見表 2-1 。當(dāng)不考慮溫度和時(shí)效時(shí)，壩體水平位移計(jì)算結(jié)果和水位相關(guān)線為單值曲線，作7#、

23、14#壩段壩頂視準(zhǔn)線測(cè)值與水位年相關(guān)圖（見圖 2-23、圖 2-24），可以看到，相關(guān)線并 不為單值曲線，可見影響壩頂水平位移的不僅僅是水位荷載。為進(jìn)一步分析氣溫和時(shí)效是否對(duì)壩頂水平位移產(chǎn)生影響， 分別作出各壩段同水位同 氣溫位移分布圖（圖 2-9）、同水位不同氣溫位移分布圖（圖 2-10）、不同水位同氣溫 位移分布圖（圖 2-11）【此處所說的同氣溫，并不是指測(cè)時(shí)氣溫，因?yàn)闅鉁貙?duì)壩體位移 的影響有一定的滯后，真正影響壩體位移的是測(cè)時(shí)前一段時(shí)間的平均氣溫，這一點(diǎn)在統(tǒng) 計(jì)模型分析中能反映出來，故在氣溫?zé)o反常的情況下，取月份相近的測(cè)時(shí)，認(rèn)為兩測(cè)時(shí) 前期平均氣溫基本相同】。視準(zhǔn)線同水位、同氣溫位移分

24、布圖（圖 2-9 ）中，兩次測(cè)時(shí)相差一年，但各壩段壩 頂位移基本相等，說明時(shí)效對(duì)壩頂水平位移影響很小或基本沒有影響。視準(zhǔn)線同水位、不同氣溫位移分布圖（圖 2-10 ）中，兩測(cè)次測(cè)時(shí)月份不同，分別為 5月和10月，從測(cè)時(shí)前期平均氣溫（測(cè)時(shí)前 12月）來看，10月份前期平均氣溫較5 月高， 1999年 5月 19日各壩段壩頂水平位移測(cè)值比 2000年10月 6日的大很多（右邊 4 個(gè)壩段除外），說明氣溫與壩頂水平位移呈負(fù)相關(guān)，氣溫越高，壩頂向下游的水平位 移越小。右邊 4 個(gè)壩段兩次測(cè)值變化不大， 可能是因?yàn)檫@ 4 個(gè)壩段受右岸山體和下游主、 副廠房的影響，受日光直接照射的時(shí)間較少，壩體內(nèi)溫度隨氣

25、溫變化幅度較其它壩段相 對(duì)要小。視準(zhǔn)線不同水位、同氣溫位移分布圖（圖 2-11 ）中，兩測(cè)次測(cè)時(shí)均在 2月份，氣溫 對(duì)壩頂水平位移的影響應(yīng)基本相同，但水位 961.31m時(shí)，各壩段壩頂?shù)乃轿灰戚^水位 955.25m時(shí)要大，說明隨著庫水位的升高，壩頂水平位移增大。從視準(zhǔn)線位移分布圖（圖 2-9、圖2-10、圖2-11）還可以看到，壩頂水平位移分布 呈河床壩段大，邊坡壩段小的趨勢(shì)，這符合壩體變形分布規(guī)律。同時(shí)，由外部變形控制 網(wǎng)測(cè)量成果初步分析的 1#、22#壩段測(cè)點(diǎn)位移，通過視準(zhǔn)線換算出的 7#、14#壩段壩頂水 平位移值基本相同?！緢D 2-12為由外部變形控制網(wǎng)測(cè)量成果初步分析的 1#、22

26、#壩段測(cè) 點(diǎn)水平位移值，結(jié)合視準(zhǔn)線測(cè)量結(jié)果換算出的壩頂各測(cè)點(diǎn)水平位移絕對(duì)值的分布】綜上所述，壩頂各測(cè)點(diǎn)水平位移測(cè)值并不是單一的與水位或氣溫變化相關(guān)，而是受 兩者綜合作用的結(jié)果。當(dāng)庫水位升高時(shí)，壩頂水平位移向下游增大，反之減??；當(dāng)氣溫 升高時(shí)，壩頂水平位移向上游增大，這一變化符合壩體變化規(guī)律。視準(zhǔn)線過程線圖中， 幾乎所有測(cè)點(diǎn)水平位移測(cè)值在 2000年 4 月下旬有一明顯增大的過程，這主要是因?yàn)樵?該時(shí)段水位明顯升高，到970.00m高程左右，水位升高使壩頂水平位移向下游明顯增大； 而 2000年 7 月下旬壩頂水平位移有一明顯減小的過程，這主要是因?yàn)樵谠摃r(shí)段水位下 降，而氣溫明顯升高，兩者的綜合

27、作用，造成壩頂水平位移偏向上游。 2001年 4月份水 位升到最高，最高達(dá)974.54m,而此時(shí)氣溫也較低，絕大部分測(cè)點(diǎn)水平位移最大值也出 現(xiàn)在此時(shí)段，說明水位和氣溫變化對(duì)壩頂水平位移影響明顯。從各壩段相對(duì)于 1#、22#壩段變位測(cè)值的統(tǒng)計(jì)（見表 2-1）可以看出：向下游最大位 移出現(xiàn)在2001年4月11日的13#壩段，最大位移值為13.90mm最小位移出現(xiàn)在1999 年2月20日的3#壩段，最小位移為-3.14mm；最大變幅發(fā)生在11#壩段，為15.70mm各 測(cè)點(diǎn)變幅為 3.0415.70mm。（2）高程 975.00m 觀測(cè)廊道引張線引張線布置在高程975.00m觀測(cè)廊道樁號(hào)下0+013

28、.45m處，共21個(gè)測(cè)點(diǎn)。引張線 兩端也以 1#、22#壩段正、倒垂線組測(cè)值為基準(zhǔn)，因垂線的原因，本次也只重點(diǎn)分析引張 線各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移。引張線始測(cè)日期為 1998年10月12日，引張線過程線見圖 2-4，不同日期測(cè)值相對(duì) 于1#、22#壩段的位移分布曲線見圖2-132-15。通過大壩外部變形控制網(wǎng)5次測(cè)量結(jié) 果換算出的引張線各測(cè)點(diǎn)絕對(duì)位移分布圖見圖 2-16，各測(cè)點(diǎn)相對(duì)位移特征值統(tǒng)計(jì)見表 2-2。通過7#、14#壩段高程975.00m廊道引張線測(cè)值與水位年相關(guān)圖（見圖2-25、圖2-26）, 可以看到，相關(guān)線也不是單值曲線，可見影響測(cè)點(diǎn)水平位移的也不僅僅是水位荷載。同視準(zhǔn)線一樣，分別作出各

29、壩段同水位同氣溫位移分布圖（圖 2-13）、同水位不同 氣溫位移分布圖（圖 2-14）、不同水位同氣溫位移分布圖（圖 2-15），以進(jìn)一步分析 氣溫和時(shí)效是否對(duì)高程975.00m處的水平位移產(chǎn)生影響。引張線同水位、同氣溫位移分布圖（圖 2-13）中，兩次測(cè)時(shí)相差一年，但各壩段引 張線實(shí)測(cè)位移基本相等，說明時(shí)效對(duì)高程975.00m處水平位移影響很小或基本沒有影響。引張線同水位、不同氣溫位移分布圖（圖 2-14）中，兩測(cè)次測(cè)時(shí)月份不同，分別為 3月和 10月，從測(cè)時(shí)前期平均氣溫（測(cè)時(shí)前 12月）來看， 10月份前期平均氣溫較 3 月高， 1999年 3月31 日各壩段壩頂水平位移測(cè)值比 2000年

30、10月7日的大很多，說明 氣溫與測(cè)點(diǎn)處水平位移呈負(fù)相關(guān)。氣溫越高，測(cè)點(diǎn)處向下游的水平位移越小。引張線不同水位、同氣溫位移分布圖（圖 2-15）中，兩測(cè)次測(cè)時(shí)在 4、 5月份，氣 溫對(duì)壩頂水平位移的影響應(yīng)基本相同， 但水位973.43m時(shí)各壩段壩頂?shù)乃轿灰戚^水位 970.13m時(shí)要大，說明隨著庫水位的升高，壩頂水平位移增大。為進(jìn)一步分析高程975.00m觀測(cè)廊道處水平位移與庫水位的關(guān)系，取1999年2、3月份短時(shí)間內(nèi)（氣溫對(duì)水平位移影響很?。焖淮蠓茸兓瘯r(shí)，7#、 14#壩段的幾次測(cè)值作出庫水位與測(cè)點(diǎn)水平位移相關(guān)圖（見圖 2-27、圖 2-28） 。從相關(guān)圖可以看到，位 移與水位相關(guān)關(guān)系明

31、顯，且水位下降過程與水位升高過程的相關(guān)線幾乎完全重合，說明 壩體處于彈性變形。 分別將這幾次測(cè)值與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較 （見表 2-9、表2-10）， 絕大部分實(shí)測(cè)位移值比有限元計(jì)算結(jié)果稍?。ù颂幬灰茰y(cè)值為相對(duì) 1#、 22#壩段的位移， 這會(huì)對(duì)實(shí)測(cè)位移結(jié)果有一定的影響），但兩者的變化規(guī)律基本相同。各壩段水平位移分布呈邊坡壩段小、 河床壩段大，符合壩體水平位移分布規(guī)律。 【圖2-16 為由外部變形控制網(wǎng)測(cè)量結(jié)果初步分析的1#、 22#壩段測(cè)點(diǎn)水平位移值，結(jié)合高程975.00m 廊道引張線測(cè)量結(jié)果換算出的高程 975.00m 廊道引張線各測(cè)點(diǎn)水平位移絕對(duì)值 的分布】同時(shí)從測(cè)值過程線可以看到，各

32、壩段測(cè)值過程線變化趨勢(shì)基本相同，且隨水位和氣 溫綜合影響變化趨勢(shì)明顯，當(dāng)庫水位升高時(shí)，各測(cè)點(diǎn)水平位移向下游增大反之減??；當(dāng) 氣溫升高時(shí)，各測(cè)點(diǎn)水平位移向上游增大。引張線過程線同視準(zhǔn)線測(cè)值一樣，所有水平 位移測(cè)值在 2000年4月下旬有一明顯增大的過程， 而在 2000年7月下旬壩頂水平位移 有一明顯減小的過程， 這與視準(zhǔn)線反映的規(guī)律一致， 是水位、氣溫兩者綜合影響的結(jié)果。 2001年 4月份水位升到最高， 而引張線絕大部分測(cè)點(diǎn)水平位移最大值也出現(xiàn)在此時(shí)， 也 說明水位變化對(duì)壩頂水平位移影響明顯。 對(duì)比視準(zhǔn)線和引張線各測(cè)點(diǎn)測(cè)值過程線可以看 到，引張線測(cè)值過程線較視準(zhǔn)線平滑，說明引張線測(cè)量精密較壩

33、頂視準(zhǔn)線高，這從兩個(gè) 項(xiàng)目各測(cè)點(diǎn)測(cè)值統(tǒng)計(jì)模型回歸標(biāo)準(zhǔn)差也能看出。各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)水平相對(duì)位移的統(tǒng)計(jì)（見表 2-2 ）表明：向下游最大位移出現(xiàn)在 2001 年4月16日的14#壩段，最大位移為13.01mm最小位移出現(xiàn)在1998年10月20日的 9#壩段，最小位移為-1.60mm；最大變幅為14#壩段的13.01mm各測(cè)點(diǎn)變幅為2.05 13.01mm從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，引張線所反映的位移變化規(guī)律和視準(zhǔn)線基本一致。2.2.3 垂直位移監(jiān)測(cè)資料的整理分析（1 ）壩頂垂直位移壩頂垂直位一移采用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法定期觀測(cè)，每個(gè)壩段布置一個(gè)沉陷標(biāo)點(diǎn)（4#壩段兩個(gè)測(cè)點(diǎn)），共 23個(gè)測(cè)點(diǎn)。壩頂垂直位移從 1998年 10

34、月 12日始測(cè)，各測(cè)點(diǎn)垂直 位移過程線見圖 2-5，不同時(shí)段測(cè)值分布曲線見圖 2-17圖2-20，特征值統(tǒng)計(jì)見表 2-3。分別作出各壩段壩頂垂直同水位同氣溫位移分布圖 （圖 2-17）、同水位不同氣溫位 移分布圖（圖 2-18）、不同水位同氣溫位移分布圖（圖 2-19），以進(jìn)一步分析庫水位、 氣溫和時(shí)效對(duì)壩頂垂直位移的影響。同水位、同氣溫壩頂垂直位移分布圖（圖 2-18 中），兩測(cè)次測(cè)時(shí)月份不同，分別 為 1999 年 2 月和 2000 年 6 月，測(cè)時(shí)氣溫相差較大， 從測(cè)時(shí)前期平均氣溫 （測(cè)時(shí)前 1 2 月）看， 2000年 6 月份前期平均氣溫較 1999年 2 月份前平均氣溫高， 19

35、99年 2月 9日 各壩段壩頂垂直位移測(cè)值比 2000 年 6 月 30 日的大很多。 說明壩頂垂直位移與氣溫呈負(fù) 相關(guān)，氣溫越低，壩頂重直位移越大，且氣溫對(duì)壩頂垂直位移的影響較大。不同水位、同氣溫壩頂垂直位移分布圖（圖 2-19）中，三次測(cè)時(shí)均在 4月份，氣溫 對(duì)壩頂垂直位移的影響應(yīng)基本相同，但不同水位時(shí)各壩段壩頂垂直位移基本相同，說明 庫水位對(duì)壩頂垂直位移影響不大。各壩段壩頂垂直位移分布曲線（圖2-172-20）反映出，壩頂垂直位移沿壩段分布 呈河床壩段大、邊坡壩段小的規(guī)律，不同時(shí)間的分布規(guī)律基本相同，從分布圖中可以看 出， 4#壩段垂直位移較相鄰壩段偏小，這可能是因?yàn)樵搲味螢楸砜讐味?，體

36、型和其它壩 段有一定區(qū)別，太陽照射對(duì)壩頂垂直位移的影響較其它壩段相對(duì)較小。從壩頂垂直位移過程線也可以看到，測(cè)值隨氣溫變化較水位明顯，呈周期性變化。 壩頂垂直位移除受壩體剛性變化影響外，受壩體下游面混凝土熱脹冷縮影響較大，氣溫 上升，垂直位移減小。主要是因?yàn)閴误w下游面在日照條件下，氣溫升高時(shí)，下游面升溫 膨脹，致使壩體向上游傾斜，壩頂下游垂直位移測(cè)點(diǎn)處上升，符合混凝土重力壩壩頂垂 直位移變化規(guī)律。從 2000 年 3 月以后，過程線較前期平滑，說明后期壩頂垂直位移測(cè) 量精度較前期高。對(duì)壩頂各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)垂直位移的統(tǒng)計(jì)（見表 2-3）表明：最大位移出現(xiàn)在 2000 年 2 月17日的16#壩段，最大位

37、移為12.02mm最小位移出現(xiàn)在1999年9月9日的17#壩段， 最小位移為-0.67mm；最大變幅發(fā)生在16#壩段為12.02mm各測(cè)點(diǎn)變幅為5.3112.02mm 從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，各測(cè)點(diǎn)垂直位移最大值均出現(xiàn)在2、3 月份，主要因?yàn)樵摃r(shí)段氣溫較低，從而進(jìn)一步說明了壩頂垂直位移隨氣溫下降而增大的規(guī)律， 同時(shí)也說明氣溫是影響壩頂 垂直位移變化的主要因素。（ 2）壩基垂直位移壩基垂直位移通過埋設(shè)設(shè)灌漿廊道內(nèi)的沉陷標(biāo)點(diǎn)，采用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行觀 測(cè)，每一壩段一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共 22 個(gè)標(biāo)點(diǎn)。原設(shè)計(jì)通過 14#、22#壩段高程傳遞孔，采用因瓦 鋼尺進(jìn)行高程傳遞，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，高程由布置在大壩下游河床兩側(cè)的

38、近壩區(qū)巖體垂 直位移控制網(wǎng)點(diǎn)引入廊道。對(duì)大壩外部變形觀測(cè)資料初步分析的結(jié)果顯示，近壩區(qū)巖體 垂直位移控制網(wǎng)點(diǎn)沒有垂直位移現(xiàn)象。壩基垂直位移從 1998年 10 月 2 日始測(cè)，各壩段測(cè)點(diǎn)測(cè)值過程線見圖 2-6，不同時(shí) 段測(cè)值分布曲線見圖 2-21 、圖 2-22，特征值統(tǒng)計(jì)見表 2-4。作各壩段測(cè)點(diǎn)同水位、同氣溫測(cè)值分布圖（圖 2-21 ），兩次測(cè)值相隔一年，在庫水 位和前期氣溫基本相同的情況下， 2000 年 2 月 20 日各壩段的測(cè)值比一年前大，說明壩 基垂直位移有明顯的時(shí)效影響。壩基重直位移主要受自重等的影響，其沿各壩段的分布 規(guī)律也呈河床段大、邊坡壩段小的分布規(guī)律，與壩高變化基本一致

39、。從壩基垂直位移過程線圖可以看到，測(cè)值變化不夠平滑，測(cè)量精度較差。測(cè)值過程 線與水位、氣溫關(guān)系不明顯，但過程線總體呈上升趨勢(shì)，說明壩基垂直位移隨時(shí)間仍有 增大趨勢(shì)，時(shí)效位移依然存在。對(duì)壩基各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)垂直位移的統(tǒng)計(jì)： 最大位移出現(xiàn)在 1999年 7月25日的 14#壩段， 最大位移為7.32mm最小位移出現(xiàn)在2000年10月26日的1#壩段，最小位移為-5.49mm； 最大變幅發(fā)生在1#壩段，為7.44mm各測(cè)點(diǎn)變幅為3.237.44mm在 1#、7#、14#、 22#壩段布置正、倒垂線組，對(duì)壩體撓度進(jìn)行觀測(cè)，共計(jì)布置測(cè)點(diǎn)15 個(gè)。壩體撓度從 1998年 9月 30日開始觀測(cè)，各垂線測(cè)點(diǎn)壩體位移

40、過程線見圖 2-7、圖 2-8，各測(cè)點(diǎn)位移特征值統(tǒng)計(jì)見表 2-5、表 2-6。從測(cè)值過程線可以看到，壩體垂線值規(guī)律性較差。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查， 7#壩段倒垂垂線貼 壁，造成測(cè)值失真，其它壩段是否也有此種情況，有待進(jìn)一步查實(shí)。而 1#壩段由于各種 原因造成測(cè)值較少，新增的倒垂又剛投入運(yùn)行，測(cè)值不連續(xù)，從而無法進(jìn)行深入分析。 因此，壩體垂線位移特征值（見表 -5、表 2-6 ）有待考證。1#、22#壩段垂線組作為壩頂視準(zhǔn)線、高程 975.00m觀測(cè)廊道引張線的基準(zhǔn)點(diǎn)，其測(cè) 值的好壞直接關(guān)系到視準(zhǔn)線和引張線測(cè)值轉(zhuǎn)換成絕對(duì)位移時(shí)的準(zhǔn)確性。 因垂線測(cè)值的不 可靠，使得本次分析無法將水平位移轉(zhuǎn)換成絕對(duì)位移進(jìn)行分析

41、，僅將外部變形控制網(wǎng)測(cè) 量結(jié)果進(jìn)行初步分析后，作出了以上兩個(gè)觀測(cè)項(xiàng)目 4次觀測(cè)的絕對(duì)位移分布圖。外部變 形控制網(wǎng)壩頂各控制點(diǎn)的丫向絕對(duì)位移值見表2-7，由控制網(wǎng)測(cè)量結(jié)果初步分析的1#、 22#壩段位移，通過視準(zhǔn)線（上、下游方向）、引張線換算出壩頂各測(cè)點(diǎn)丫向絕對(duì)水平位移分布見圖 2-12 和圖 2-16。2.3 壩體變形三維有限元計(jì)算為配合本次觀測(cè)資料的分析， 對(duì) 7#、 14#壩段分別進(jìn)行了三維有線元計(jì)算，主要目的是通過三維有限元模型對(duì)大壩的水平、 垂直位移進(jìn)行計(jì)算， 求出壩體變形和水位的關(guān)系， 再結(jié)合實(shí)測(cè)變形資料進(jìn)行回歸計(jì)算，得到壩體變形混合模型。采用ALGOR FEA軟件，對(duì)全壩段建立三維

42、線性有限元模型，模擬實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算基本假定：2.3.1 混凝土及基巖為各向同性彈性體；2.3.2 基巖自重變形已經(jīng)完成；2.3.3 壩體與基礎(chǔ)巖體固結(jié)完好，不存在壩體與基巖之間的滑動(dòng)；2.3.4 壩基上、下游巖石為透水體，不承擔(dān)水荷載。有限元計(jì)算模型包括大壩壩體，上、下游長度各取23倍壩高，基巖濃度取1.5 2倍壩高。實(shí)際選取的7#壩段有限元計(jì)算模型上游起于樁號(hào) 0-300.00mm,下游止于樁號(hào) 0+350.00m,基底高程為749.00m,沿壩軸線方向取一個(gè)壩段，長 19m模型如圖2-29 所示；14#壩段有限元計(jì)算模型上游起于樁號(hào) 0-200.00m，下游止于樁號(hào)0+320.

43、00m,基 底高程為726.00m,沿壩軸線方向取一個(gè)壩段，長 24m模型如圖2-30所示。模型邊界條件：基巖底部、上下游而面約束；壩體混凝土及基巖兩側(cè)約束 X方向(沿 壩軸線方向)位移。計(jì)算工況及荷載組合：本次計(jì)算共分 6 種工況，分別采用 980.00m、 970.00m、 9660.00m 960.00m 952.00m 948.00m六種水位進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算荷載組合各工況均為 壩體自重、水壓力、泥沙壓力及揚(yáng)壓力荷載。水壓力及泥沙壓力大小隨深度線性變化， 滲透壓力加在壩體底部，在計(jì)算揚(yáng)壓力時(shí)考慮到上游防滲帷幕和主排水的作用，對(duì)揚(yáng)壓 力進(jìn)行折減，折減系數(shù) 0.25 ，折減位置在樁號(hào)下 0+0

44、04.00m。計(jì)算得壩體各部位變形值見表 2-8 。2.4 統(tǒng)計(jì)模型分析對(duì)變形測(cè)值序列進(jìn)行回歸分析的主要目的是：了解變形可恢復(fù)部分的主要影響因 素，認(rèn)識(shí)壩體及基礎(chǔ)在其影響下的變形性態(tài)，在一定條件下與計(jì)算進(jìn)行比較相互驗(yàn)證； 確定有無時(shí)效變化，如果有的話，對(duì)其發(fā)展情況，如速率、變化幅度等作出估計(jì)，對(duì)其 產(chǎn)生的原因進(jìn)行解釋， 并結(jié)合有關(guān)測(cè)點(diǎn)及其它變形量的情況對(duì)是否存在異常情況作出判 斷；對(duì)觀測(cè)精度作出大致估計(jì)，以確定數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。任意一變形監(jiān)測(cè)量的的回歸方程組成如下：S =S (H)+ S (T)+ S (t)即變形量由水位、溫度、時(shí)效三個(gè)分量組成，本次回歸分析對(duì)各分量采 用如下因子：水位分量

45、S (H):在水壓作用下，大壩任一測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生水平位移S (H)由三部分組成(靜 水壓力作用在壩體上產(chǎn)生的內(nèi)力使壩體變形而引起的位移； 在地基面上產(chǎn)生的內(nèi)力使地 基變形而引起的位移；庫水重作用使地基面轉(zhuǎn)動(dòng)所引起的位移)，理論分析可知，水壓 引起的位移分量可用水位的14次方表示，本次采用h的14次方作為回歸因子(其 中，h=h' /100 , h'為測(cè)時(shí)當(dāng)天的平均水位)。溫度分量S （T）:是由于壩體混凝土和基巖溫度變化引起的位移。在進(jìn)行回歸分析 時(shí)，可以選擇壩體或基巖內(nèi)埋設(shè)的溫度計(jì)的測(cè)值作為因子，也可選擇壩址處氣溫作為因 子，但因壩內(nèi)溫度計(jì)埋設(shè)較多，且分布的部位不同，很難用某一支溫

46、度計(jì)反映壩內(nèi)溫度 總體變化，而要用所有溫度計(jì)測(cè)值作為因子，則計(jì)算工作量太大，故本次分析采用壩址 氣溫作為溫度回歸因子。 根據(jù)本工程實(shí)際情況，采用了兩類溫度分量因子（見 節(jié)）。時(shí)效分量 S （t） :大壩變形產(chǎn)生時(shí)效分量的原因復(fù)雜，它綜合反映壩體混凝土和基 巖的徐變、塑性變形以及基巖地質(zhì)構(gòu)造的壓縮變形，同時(shí)還包括壩體裂縫引起的不可逆 變形以及自生體積變形。一般正常運(yùn)行的大壩，時(shí)效位移的變化規(guī)律為初期變化急劇， 后期漸趨穩(wěn)定。 根據(jù)時(shí)效變形規(guī)律， 采用 t 、ln（l+t） 、e-kt 這三項(xiàng)函數(shù)作為時(shí)效因子 （其 中：t = t ' /30 , t '同前；k 取 0.01 ）。

47、2.4.1 壩頂視準(zhǔn)線壩頂視準(zhǔn)線 21個(gè)測(cè)點(diǎn)全部觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸方程見表 2-11，回歸結(jié)果分量統(tǒng)計(jì)見 表2-17，回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.78450.9602，其中大部分在0.80.9之間；測(cè)值回歸 標(biāo)準(zhǔn)差在0.3362.358mm之間。（1）全部測(cè)點(diǎn)均選入了水位因子，表現(xiàn)出隨水位升高位移量增大變化規(guī)律，且從 水位分量變幅所占比例可以看出，水位分量變幅比溫度分量變幅稍大，水位變化是壩頂 水平位移的主要影響因素。（2）全部測(cè)點(diǎn)均選入了溫度分量，表現(xiàn)出溫度升高，壩頂水平位移減小，其分量 變幅略小于水位分量，說明溫度是次于水位的又一主要影響因素。（3） 部分測(cè)點(diǎn)選入了時(shí)效因子，測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)出了位移的趨勢(shì)性

48、變化。變幅在1.11 6.63mm之間。絕大部分測(cè)點(diǎn)未選入時(shí)效因子，主要是因?yàn)闀r(shí)效分量在壩頂水平位移中所 占比重很小，而水庫運(yùn)行初期，影響壩頂水平位移測(cè)值的因素較多，使得時(shí)效位移分量 表現(xiàn)不明顯。高程975.00m觀測(cè)廊道引張線高程975.00m觀測(cè)廊道引張線21個(gè)測(cè)點(diǎn)全部觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸方程見表 2-12，回 歸結(jié)果分量統(tǒng)計(jì)見表 2-18，回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為 0.66750.9776，其中，僅 21#壩段為 0.6675，其余均在0.9以上；測(cè)值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在 0.1850.832mm之間，絕大部分在0.6mm 以下，除 21#壩段外，其余壩段測(cè)值回歸效果較好，說明該項(xiàng)目的測(cè)量精度也較高。（1）

49、全部測(cè)點(diǎn)均選入了水位因子，表現(xiàn)出隨水位升高位移量增大的變化規(guī)律，且 從水位分量變幅所占比重可以看出， 水位變化是高程975.00m廊道產(chǎn)生水平位移的主要 影響因素，和壩頂視準(zhǔn)線所反映的規(guī)律一致。(2) 全部測(cè)點(diǎn)均選入了溫度分量，其變幅略小于水位分量，說明溫度是次于水位 的又一主要影響因素。從分量統(tǒng)計(jì)表中不難看出，由于壩體結(jié)構(gòu)形式的不同，溫度分量 呈明顯的分段，這主要是因?yàn)闇囟葘?duì)壩體變形的影響主要取決于壩體結(jié)構(gòu)形式。(3) 大部分測(cè)點(diǎn)選入時(shí)效因子，測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)出了位移的趨勢(shì)性變化。變幅在0.716.92mm之間，時(shí)效位移大致呈從邊坡壩段向河床壩段增加的趨勢(shì)。2.4.3 壩頂垂直位移壩頂垂直位移 23

50、個(gè)測(cè)點(diǎn)全部觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸方程見表 2-13，回歸結(jié)果分量統(tǒng)計(jì)見表 2-19 ，回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為 0.88490.9616，絕大部分均在 0.9 以上，測(cè)值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.4921.208mm之間。(1) 小部分測(cè)點(diǎn)入選了水位因子，且水位分量所占的比重相對(duì)溫度分量要小，說明水位不是影響壩頂垂直位移最主要的因素，符合壩頂垂直位移變化規(guī)律。同時(shí)，因大 壩完建時(shí)間尚短，壩體內(nèi)溫度、時(shí)效變形等尚未完全穩(wěn)定，水庫運(yùn)行也無規(guī)律，這些都 可能導(dǎo)致水位分量在壩頂垂直位移中反映不很明顯。(2) 所有沿點(diǎn)均選入了溫度因子，最大溫度變形值(下沉)出現(xiàn)在2、3月份，最 小值出現(xiàn)在810月份，溫度分量變幅為3.038.

51、77mm在壩頂垂直位移中，氣溫是最 主要的影響因素，氣溫高時(shí)，壩頂垂直位移減小，氣溫低時(shí)壩頂垂直位移增加符合一般 規(guī)律。(3) 半數(shù)測(cè)點(diǎn)入選了時(shí)效因子，絕大部分測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)出以對(duì)數(shù)或指數(shù)形式趨于穩(wěn)定的下沉變化，變幅在0.552.31mm之間。2.4.4 壩基垂直位移壩基 22個(gè)測(cè)點(diǎn)垂直位移全部觀測(cè)數(shù)據(jù)的回歸結(jié)果及分量統(tǒng)計(jì)見表 2-14 和表 2-20， 回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為 0.62100.9138，大部分在0.7左右，標(biāo)準(zhǔn)差在 0.5801.145mm之 間，說明壩基垂直位移觀測(cè)數(shù)據(jù)精度較差，回歸方程的效果也較差。(1) 僅半數(shù)測(cè)點(diǎn)入選了水位因子，大部分測(cè)點(diǎn)回歸主程中都沒引入水位分量，主 要是因?yàn)閴?/p>

52、基垂直位移的影響因素較多，水位荷載不是主要影響因素，同時(shí)，測(cè)值誤差 較大，也導(dǎo)致水位分量變化影響不明顯。(2) 絕大部分測(cè)點(diǎn)入選了溫度因子，但溫度分量的變幅不大，大部分溫度分量變幅均小于1mm這是因?yàn)榛A(chǔ)廊道內(nèi)測(cè)點(diǎn)的溫度變化是由測(cè)點(diǎn)所在平面。以上部位的壩體及基礎(chǔ)年周期溫度變化引起的，與上部結(jié)構(gòu)相對(duì)，該部位壩體及基礎(chǔ)的平均溫度變化要小得多（3）所有測(cè)點(diǎn)均入選了時(shí)效分量，全部測(cè)點(diǎn)表現(xiàn)出了下沉的趨勢(shì)性變化，變幅在1.015.29mm之間。從表2-20可以看到，時(shí)效分量呈河床壩段大，邊坡期段小的分布 規(guī)律，這種分布形式與結(jié)構(gòu)因素（自重、水荷載等）相對(duì)應(yīng)，即自重大者其時(shí)效分量也 大，表明時(shí)效變化主要是壩

53、基受荷載作用后的徐變變化。2.4.5 壩體撓度壩體垂線X向測(cè)值回歸方程見表2-15，X向位移回歸結(jié)果分量統(tǒng)計(jì)見表 2-21 ；壩體 垂線丫向測(cè)值回歸方程見表2-16，丫向位移回歸結(jié)果分量統(tǒng)計(jì)見表 2-22 o垂線 X 向測(cè)值回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為 0.54790.9576，測(cè)值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在 0.599 2.568mm之間；垂線丫向測(cè)值回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)為 0.63070.9280，測(cè)值回歸標(biāo)準(zhǔn)差在 0.2783.436之間。在垂線X、丫向所有測(cè)值的回歸復(fù)相關(guān)系數(shù)中，絕大部分均小于0.8， 最低可達(dá) 0.5479 ，說明回歸方程的效果很差， 而所有測(cè)點(diǎn)的回歸標(biāo)準(zhǔn)差中， 絕大部分均 大于1mm且有不少大于2

54、mm說明測(cè)值精度較低，這和測(cè)值過程分析結(jié)果是一致的。2.5 位移混合模型分析2.5.1 位移混合模型的建立鑒于統(tǒng)計(jì)模型屬于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，它存在下列問題：（1）當(dāng)觀測(cè)資料不包括荷載（如水位、溫度等）發(fā)生的極值或觀測(cè)資料系列較短 時(shí)，那么由這些資料建立的數(shù)字模型將不能用于安全監(jiān)控和測(cè)值預(yù)報(bào)。（2）這些模型主要依靠數(shù)學(xué)處理，沒有較好地聯(lián)系大壩和地基的結(jié)構(gòu)性態(tài)。因此， 對(duì)大壩的工作性態(tài)不能從力學(xué)概念上加以本質(zhì)解釋。（3）由于隨機(jī)因素的影響，這些模型的外延預(yù)報(bào)時(shí)間較短，精度較低。 針對(duì)上述問題，對(duì)水壓分量采用有限元計(jì)算結(jié)果擬合出的位移與水位關(guān)系方程，其它分量仍用統(tǒng)計(jì)模式，然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行優(yōu)化擬合，得到位移混

55、合模型。有限元計(jì)算見2.3 節(jié)。根據(jù)7#壩段有限元計(jì)算結(jié)果建立的壩段位移 S 1與h （其中，h=h' /100,h '為測(cè)時(shí) 當(dāng)天的平均水位）關(guān)系式如下：壩頂水平位移與水位關(guān)系式：S 1=-1364.51120h 4+52792.13846h3-765825.21534h2+4936828.84757h-.87770高程975.00m觀測(cè)廊道水平位移與水位關(guān)系式：1=-210.13332h 4+8184.92416h3-119469.42655h+774521.63617h-1881843.23694根據(jù)14#壩段有限元計(jì)算結(jié)果建立的位移 S i與h (其中，h=h'

56、 /100,h '為測(cè)時(shí)當(dāng)天的平均水位)關(guān)系式如下：壩頂水平位移與水位關(guān)系式：1=-58.30534h 4+2332.56281h3-34859.64086h+230765.23876h-571168.85094高程 975.00m 觀測(cè)廊道水平位移與水位關(guān)系式：S 1=-91.28586h 4+3580.12035h3-52560.95248h 2+342419.66755h-835338.26535 將上述各式作為一個(gè)因子與溫度、時(shí)效因子一起對(duì)各項(xiàng)目位移測(cè)值進(jìn)行回歸分析， 可以得到位移的混合模型。其中，1#11#、20#22#壩段用7#壩段有限元計(jì)算成果，12# 19#壩段用 14

57、#壩段有限元計(jì)算成果。分析時(shí)段以及溫度、時(shí)效因子同統(tǒng)計(jì)模型，各項(xiàng)目 測(cè)點(diǎn)的混合模型見表 2-23表 2-24。2.5.2 位移混合模型分析( 1 )視準(zhǔn)線位移混合模型視準(zhǔn)線位移混合模型見表 2-23。各測(cè)點(diǎn)混合模型復(fù)相關(guān)系數(shù)在 0.74100.9615 之 間，大部分在0.8左右，回歸標(biāo)準(zhǔn)差在0.3682.669mm之間?？梢钥吹?，視準(zhǔn)線位移 混合模型的擬合情況較統(tǒng)計(jì)模型稍差，在建立位移混合模型時(shí)，水位位移關(guān)系式在所 有回歸因子中顯著程度不高，往往要強(qiáng)行才能將其留在方程中。這主要是因?yàn)椋簲r河 壩尚處于蓄水運(yùn)行的初期階段，各種其它因素對(duì)壩頂水平位移影響較大，而庫水位對(duì)壩 頂水平位移的影響尚反映不出理論上的規(guī)律， 這從統(tǒng)計(jì)模型中各測(cè)點(diǎn)引入的水位因子各 不相同就有所反映； 分析計(jì)算所采用的壩頂水平位移