坝体渗漏观测设施及方法

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：保留的震前的坝中测压管成为目前的坝上测压管。每10天观测一次，根据规范要求采用浮标法和容积法进行观测。且从近年来的观测资料显示，其渗流量呈逐年减小的趋势，说明坝体坝基工作状态良好。为了更好地探明渗漏通道，2004年，结合对水库左岸渗漏勘测，在东岸及山区一带安设22根测压管，作为目前对山区绕渗的观测设施。

为掌握工程动态及其变化规律，为工程管理运用提供依据，为今后水库工程设计、施工、科研等工作提供第一手资料，陡河水库在1956年施工期间就开始进行了土坝沉陷和坝体固结观测。从1957年开始，陆续建立了长期观测项目、短期观测项目和临时观测项目。长期观测项目主要有：坝体浸润线、土坝垂直位移、固结、土区和山区地下水位、坝体渗流量等观测。短期观测项目建立了输水洞混凝土建筑物沉陷和伸缩缝、消力池水跃、尾水渠流速分布、下游河道冲刷及水库淤积等观测。在水利电力部科学研究院的支持下，曾作了闸门振动试验和通气量两次临时观测。在1970年水库续建工程后，又增加了土坝浆砌石墙沉陷和溢洪道底板扬压力等短期观测项目。1976年大地震后，土坝遭到严重破坏，水库技术人员震后对土坝沉陷、固结、坝体浸润线、裂缝、滑坡、坝基管涌、流土等进行了观测，抢测了宝贵的第一手资料。在水库震后修复工程中，重新安设了坝体浸润线、坝基测压管、沉陷桩和部分固结管，并增设了溢洪道水流形态观测。渗流量观测于1957年建立，由于受下游水位影响较大，于1960年停测，1986年恢复观测，1992年又增设了水平位移观测。

1.坝体浸润线（测压管）观测

1957年水库竣工后，分别在桩号0+100、0+500、1+500三个剖面共安装10根测压管，其位置位于坝顶及上、下游坝坡上。1977年震害修复工程中，由于坝轴线向下游移动16m，在保留震前坝轴线附近的3根坝中测压管的同时，又重新增设21根测压管，共7个剖面。保留的震前的坝中测压管成为目前的坝上测压管。1988年在提高保坝标准工程中，将坝中测压管加长，保证了资料的连续性。2005年对坝体坝基渗压观测设施的更新改造中，以埋入式孔隙水压力计取代以往的测压管测压方式。

2.坝基测压管

建库后曾在坝下一级、二级台地设置一些测压管，震后复建工程中，在河床段和一级台地段重新布设了7个断面28根坝基测压管，并于1977年10月开始进行观测。多年来，积累了大量的观测资料数据，但由于近年来工程建设及坝下鱼池开挖等人为活动的破坏，使得坝基测压管40%以上被毁。2005年，大坝安全监测自动化系统的建设，填补了坝基渗压观测数据不足的空白。坝基渗压状况通过计算机系统可以实时、直观地反映到计算机窗口界面，并通过整编软件绘制成图，为每位技术管理人员及领导者提供直观的技术资料，为大坝安全管理提供技术保障措施。

3.坝体渗漏量、坝基渗漏量

水库渗流量观测包括河床段三角形量水堰（观测坝基渗流量）和一级台地排水沟矩形量水堰（观测坝体渗流量）。河床段量水堰于1958年始测，由于下游渔场拦水养鱼，对测流有很大的影响，于1966年停测，1986年又恢复观测。排水沟量水堰于1963年正式观测，1970年以后停测，1986年以后恢复观测。每10天观测一次，根据规范要求采用浮标法和容积法进行观测。测量精度：量杯＜5%，浮标＜10%。随着观测技术的不断革新，2005年引进堰上水位测定渗流量，实现了渗流监测的实时性，保证了观测精度符合规范要求。

主坝渗漏量震后实测最大值为25.6L/s（库水位32.26m），震前最大值为18.39L/s（库水位31.88m），主坝渗漏量实测低于设计值41L/s。且从近年来的观测资料显示，其渗流量呈逐年减小的趋势，说明坝体坝基工作状态良好。

4.山区测压管

山区测压管始测于1957年，共计29根测压管。测压管在水库历年工程建设中，大部分已毁，剩余的也遭到了不同程度的破坏，目前仅剩2根可测，已不能真正地反映其绕坝渗流状况。大坝东端凤山区为喀斯特发育，断层、裂隙很多，受库水位变化影响较大，塌坑渗漏现象时有发生。为了更好地探明渗漏通道，2004年，结合对水库左岸渗漏勘测，在东岸及山区一带安设22根测压管，作为目前对山区绕渗的观测设施。通过对绕坝测压管水位的变化情况，分析掌握左岸渗漏量的异常变化，为水库左岸渗漏治理提供科学依据。

5.土坝竖向位移观测

大坝竖向位移最初称之为大坝沉陷，按SL60—94《土石坝安全监测技术规范》要求，将其改称为竖向位移。陡河水库大坝于1956年初建竣工后，同年10月在主坝段共安装了51根沉陷桩，分别布设在桩号0+100～1+700剖面的坝顶上游侧坝处，上游32m高程马道上和下游33m高程马道上，每100m布置1个，等间距布设。1959年水库正式蓄水后，坝上沉陷桩常常被水淹没，坝上测点几乎没有测得数据。1970年3月～1971年10月，水库工程续建，土坝加高2m后，坝上测点取消，坝中恢复安装沉陷桩17个，坝下损坏2个，仅存15个。坝面沉陷于1971年12月20日恢复观测。1976年10月开始，水库进行了震害修复工程，将原坝坡削坡至32.5m高程，坝轴线向下游平移了16m，然后重新筑坝。修复工程于1977年6月竣工，重新安装了22个沉陷桩，其中坝中19个，等间距布设在桩号0+100～1+900剖面；坝下3个，等间距布设在桩号0+100～0+300剖面，并于1977年7月22日开始观测。1988年提高保坝标准时期，3月开始土坝加高3m，1988年12月工程完工。沉陷桩重新布设了38个，坝中还是19个，坝下由原来的3个增加到19个，并于1989年12月7日开始观测。为使观测资料更为准确可靠，按SL60—94《土石坝安全监测技术规范》要求，于2006年对其观测点进行更新改造，将原测点更新为强制对中底盘测点，大大提高了观测精度。

1969年底，实测累计最大土坝沉陷量795mm，位于土坝桩号1+500坝顶处，该处坝基有厚4～5m淤泥层，施工中已作了预压处理。该处在1956年竣工时已沉陷660mm，施工期沉陷量占83%。实测土坝累计沉陷量平均为555mm，低于设计平均值（888mm）37.5%，其中实测累计坝体固量（平均值）仅为设计值的19%～32%，而土坝实测累计坝基沉陷量与设计值基本接近。地震后，1978～1987年累计实测沉陷量（平均）68mm，近期实测年沉陷量在5mm以内，已在测量允许误差内，说明土坝沉陷已趋稳定。

6.土坝固结观测

大坝初建时，为了了解坝体内部垂直变形情况，开始施工时就布设了3排共12根横梁式固结管，分别布设在坝顶下游侧坝肩处及上、下游马道上。沿坝轴线在桩号0+100、0+500、0+900剖面各布设了3根，在1+300、1+500、1+900剖面的坝中各布设了1根。固结管观测自初建施工开始，后经过十几年的连续观测，发现观测值已很小，认为坝体固结已趋稳定，经上级主管部门批准于1969年停测。在1976年的震毁修复工程中，坝轴线向下游平移了16m。这时又将原坝体的6根坝中固结管接长作为新坝体的坝上固结管，原坝体的3根坝中固结管作为新坝体的坝中固结管，并新增了3根坝中固结管。在坝下34m高程马道处新安装5根固结管，共计17根，于1977年4月开始观测。在1988年的土坝加高施工中，又将坝中固结管在原基础上接长，并于1990年1月恢复观测。由于经过40多年大坝的运行，固结已趋稳定，而且固结量很小，于2000年停测。

7.水平位移观测

陡河水库主坝坝面水平位移观测开始于1990年12月，共布设了10个测点，坝中5个，坝下5个。等间距布设在桩号0+100～0+500剖面，坝面水平位移测点与坝面沉陷测点共用。由于观测最初两年坝面水平位移测量误差较大，观测数据废弃。为了提高坝面水平位移的观测精度，1992年对观测方法进行了改进，将工作基点改在了管理处院内。同年12月4日，重新开始对坝面水平位移进行观测，对水平位移工作基点及测点的位置因受当时技术条件限制，观测精度无法保证。2006年在对工程观测设施的改造中，严格按照规范要求，重新布设工作基点及测点，以使观测数据真正反映大坝水平位移状态，及时发现工程中存在的异常变化。

8.闸门振动试验和通气量观测

1963年9月，在水利电力部水利水电科学研究院的帮助下，对输水洞进行闸门振动试验和通气量观测。通过振动试验发现，输水洞两扇闸门在开度0.1时（启门高度0.3m）闸门发生剧烈垂直振动，闸门在开度0.8时（启门高度2.4m）闸门发生剧烈水平振动。因此，这两扇闸门在0.1和0.8开度禁止运用。输水洞的检修闸门必须在平压后启闭，溢洪道闸门必须双门同时启闭运用，防止中墩承受侧向不均衡的水压力。这一珍贵的试验结果为以后在闸门的工作运行中提供了安全保障。

陡河水库目前保留的观测项目共11项，其中包括坝体渗压、坝基渗压、坝体渗流量、坝基渗流量、山区绕坝渗压、大坝竖向位移、主坝桩号0+000～0+500段水平位移、上游水位、下游水位、降雨量及输水洞消力池水跃。

坝体渗漏观测设施及方法

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