浅谈地震期间混凝土大坝变形监测分析方法及经验

２０１７．Ｎｏ．４　四川水利　・５１・　浅谈地震期间混凝土大坝变形监测分析方法及经验　李瑞　，秦涛　，张忠举　（１．四川省水利水电勘测设计研究院，成都，６１０５００；　２．南京水利水文自动化研究所，南京，２１００１２）　【摘要】本文以四川某水电站混凝土大坝为研究对象，利用四川汶川５．１２地震和雅安４．２０地震期间的变形监测　数据对大坝安全性进行分析，并对相应的分析方法进行总结，可为类似电站在地震期间的监测数据分析提供一定的参考　和借鉴作用。　【关键词】地震多元线性回归　大坝变形监测水平位移点位分布　中图分类号：ＴＶ６９８．１　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５－１８０９（２０１７）０４－００５１－０４　１　引言　四川为地震高发地区，境内有鲜水河地震带、　安宁河一则木河地震带、金沙江地震带、松潘一较　场地震带、龙门山地震带等多个地震带，近年来地　震频发。而四川水力资源较为丰富，水电开发总　量在全国名列前茅，对地震期间大坝变形监测资　料分析的目的是掌握闸坝、电厂运行期的工作状　态，以保证闸坝、电厂能安全正常运行。目前对大　坝监测资料进行分析主要有定性分析和定量分　析，其中定性分析为历年资料对比法、点位分布图　法，定量分析主要为数学建模法。　内，距阆中市城区ｌｌｋｍ，上游接沙溪场梯级，下与红　岩子梯级相连，是一座航运、发电及旅游综合利用的　工程。该航电枢纽工程由船闸、发电厂房、泄洪闸、　冲砂闸和左、右岸接头坝组成，坝顶全长５２９．９３ｍ，坝　顶高程为３６３．００ｍ。该电站前后经历过汶川５．１２地　震和雅安４．２０地震考验，本文主要以大坝水平位移　为例并选择代表陛的点位进行数据分析。　大坝水平位移采用视准线（小角度法）观测。　坝顶共布置１６个测点，视准线布置于坝顶上游　侧，从右至左编号为ＡＯ１～Ａ１６；两个相互通视的　工作基点，编号ＬＡ１１～ＬＡｌ２，工作基点与坝顶测　点能通视，大坝工作基点左右岸两端延长线各布　设一基准点，基准点编号为ＬＡ０９、ＬＡ１３。　｝＝＝：５　—一　瑚ｌ　—　＝：＝｛　—ｌ——Ｊ　２工程概况　四川某电站工程位于四川省阆中市河溪镇境　口　－　甘甚戤１＝１　岜：　・Ｉ“Ｉ＿｛＝　一　●　口　一＿Ｈ　一　占＝　ｌ—ＪＬ＿Ｊ　ｆ＝—＝工　Ｊ＝＿—＝工『ｊ　ｆ—＿ｌＬ　｛＝＝　Ｉｌ　＝｝ｌＩｌ＝　＝；　ｆ　ｊ＝ｉｆ　＝｝ｌ｛　ｌ＝＝＝｝ｌ　《Ｉ＝　　’ｆ’１　一　ｒ丫＇　ｆ，１　，　ｌ　ｆｌ　『ｌ　１　Ｉ　ｌ＇Ｊ　ｊ　＼　．Ｉ　１‘　图１大坝测点布置　・５２　李瑞，秦涛，张忠举：浅谈地震期间混凝土大坝变形监测分析方法及经验　２０１７．Ｎ０．４　３监测资料分析方法　３．１历年各期资料对比法　将大坝历年各期资料汇总成数据库，将地震　期问监测数据与震前数据、历年同期数据进行对　比。为增强数据对比的直观性，本文仅选择大坝　单号测点监测数据绘制成大坝水平位移过程线　＾ＩＩｌＩＩ）ｊ目ｊ　点　８　ｏ　叫　唱立　图，图中矩形框所标记数据为震后监测数据。　４Ｏ　３０　２【Ｊ　＾　ｌ（１　ｐ　（Ｊ　—ｌ０　－２０　３（）　４０　鹱　－－时问　一——＾０ｌ　州ｈ０３　Ａ０５　Ａ０７　一＾Ｏ９　ＡＩＩ一＾Ｉ３一Ａ１５一温度　图２大坝水平位移过程线　从大坝水平位移过程线图可以看出：大坝震　化，地震的发生并未对这种变形规律产生明显影　响。　后与震前测值接近，并未发生数据突变等异常现　象，且震后测值并未超过历年最大特征值；其中　２００８年５．１２地震期间，温度偏低，５月份监测期　间并未出现明显温升，造成测点的变形规律有所　延迟，６月份之后变形规律性恢复正常；将地震期　３．２点位分布图分析法　点位分布图法主要是将地震前后各期监测数　据绘制成点位分布图，其中ｘ表示测点布置情　况，Ｙ方向表示测点位移量。将地震前后位移断　间监测数据与历年同期监测数据进行对比可知，　面分布线进行对比，分析地震前后大坝各坝段位　移分布情况是否一致，地震的发生是否使各坝段　之间增加错动变形情况。　各年度同时期的测值接近，大坝测点变形规律较　好，受坝体热胀冷缩影响，测点测值呈季节性变　厂房　冲沙闸　泄洪闸　—．＿－２００８华４月　—＋一２０ｌ３ｌ｜￡３丹　—～　—２００８年５月（蔗　）　２０Ｉ３年４月（蕊麝）　图３大坝水平位移点位分布　从图３可以看出，震前、震后测点水平位移点　位分布线平行，说明各坝段震前、震后相对位移一　致，地震并未造成各坝段之间错动变形。　３．３数据模型法　模型包括水压、温度和时效分量，即：　＝６Ⅳ＋６　＋６。　式中：　——位移值；　６　——水压分量；　６　——温度分量；　６　——时效分量。　对监测数据进行数据建模，各观测点位移主　要受水压、温度和时效的影响，因此，位移的统计　２０１７．ＮＯ．４　四川Ｉ水利　・５３・　通常影响坝体位移的主要因素是上、下游水　（２）坝区气温Ｔ：选取前１、３、７、１５、３０、４５、　位、坝体温度、时效。其中，因运行期大坝的坝体　６０、９０、１２０、１５０、１８０ｄ平均温度测值；　温度取决于外界温度，且其间存在滞后现象，因　（３）时效ｔ：Ｉｎ（１＋ｔ），其中ｔ＝ｔ＇／３０，ｔ　为测时　此，坝体温度可用大气温度及其一系列“滞后”因　日期距分析起始日期的时间长度（天）。　子来表示。在进行变形建模分析过程中，采用多　本文数据建模主要以多元线性回归为主，首　元回归法计算，主要考虑了如下影响因子：　先对数据进行数据回归，然后将各分量进行分离，　（１）上游水位Ｈ：测值（Ｈ—Ｈ０）的１、２、３次　并对各分量的变化趋势进行分析。　方；　４　—２　０　＿２　：爵一４　－６　时间２００６年２００７年２００８年　２００９年２０１０年２０１１年　２０１２年２０１３年２０１，１年２０１５年　水平位移温度分量图　一＾０Ｉ　一＾ｏ３一＾ｏ５—一＾ｏ７　一＾０９　一＾ｌｌ—ｈｉ３一Ａｌ５　量　掣　爵　时间　水平位移水位分量图　一＾ｏｌ—Ｉ—Ａ０３——一＾ｏ５一Ｉ一＾舯一＾船　一ＡＩｌ　—Ｘ　ｉｌｌ３一＾Ｊ５　｜耋　一２　０　’２　番一４　－６　时问２００６年２０Ｏ７年２００８年２００９年２０１０年２０１１年２０１２年２０１３年２０１４年０２１５年　水平位移时效分量图——一＾ｏＩ　一＾∞一＾惦——．＾０７一＾ｏ９　一一＾ｌ－　－＊－ＡＩ３　一ｈｉ５　一￣＇ｈｉ６　图４大坝水平位移各影响因子分量图　由图４可以看出，水平位移温度分量随温度　未成为某种变形趋势的节点或者改变原有的变形　呈季节性变化，变化幅度在５ｍｍ之内；大坝蓄水　趋势。　初期，水位上升，水位分量有所增加，蓄水期间水　现分别利用２００６年至２００８年４月和２００６　位分量影响在７ｍｍ之内，大坝运行期，库水位变　年至２０１３年３月两个时间段震前监测数据建模，　化不大，水位分量随水位变化呈少量波动，运行期　将震后水位Ｈ、温度Ｔ、时效ｔ作为已知量，对　水位分量影响在１　ｍｍ左右；水平位移时效分量运　２００８年５月和２０１３年４月震后数据进行预测，将　行初期有所增加，但随着时间的推移逐步趋于收　预测数据和实测数据进行比较，分析震后各测点　敛，时效分量影响在一６ｍｍ～２ｍｍ之间；２００８年　水平位移变形趋势，若预测数据与震后实测数据　５．１２地震和２０１３年４．２０地震期间，时效分量并　一致，说明测点位移按原有规律进行变化，地震对　・５４・　四川水利　２０ｌ７．Ｎｏ．４　浅述寨子河水库大坝安全监测自动化系统建设　侯典平　，徐望斌　（１．四川省万源市中型水库建设管理局，四川万源，６３６３５０；　２．四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院，四川德阳，６１８０００）　【摘要】本文以寨子河水库工程为实例，阐述了建设大坝安全监测系统自动化的意义及监测自动化系统组成和自　动化技术。对原设计的大坝安全监测系统进行了优化，既提升了大坝安全监测效率，又节省了工程投资。　【关键词】寨子河水库大坝安全监测　自动化系统　中图分类号：ＴＶ６９７．２：ＴＰ２７　文献标识码：Ｂ　文章编号：２０９５—１８０９（２０１７）０４—００５４—０３　１　前言　中国已建成近９万座水库，这些水库是我国　大坝位移无影响或者影响不明显。　表１　２００８年５月份监测数据预测成果　单位：ｍｍ　国民经济的重要基础设施。随着运行时间的增　长，水库大坝总会出现各类不同的问题，如果这些　４　结语　通过上述不同方法进行数据分析，得出了地　震对该电站坝体无影响或者影响较小的结论。值　得注意的是，由于地震有可能造成工作基点的变　动，因此应在震后对监测网进行全面复测，以保证　坝体变形测值的准确性。另外本文主要是以某一　混凝土大坝为例进行数据分析，选择的模型为多　元回归模型，在实际工作中可以根据坝型结构的　差异选择其它数据模型。　笔者认为针对地震期间的监测数据，应综合　利用各种分析方法，分析测点测值变化是地震，还　是水位、气温等外部环境因素变化引起的，且使用　的各种分析方法应对分析结论有相互印证的作　用。　从表１可以看出，预测值和实测值的差值大　都在±１ｍｍ之内，考虑到观测误差、模型精度等因　素的影响，可以认为震后测点测值变形规律和震　前一致，两次地震并未对大坝坝体水平位移产生　明显影响，大坝坝体变形主要受温度、水位、时效　等因素的综合影响。如若遇到预测值和实测值之　间差值较大的情况，可以对预测值进行区间估计，　同时根据实测值和区间估计值计算出地震对大坝　位移影响量大小。　参考文献　［１］ＳＬ６０１—２０１３，混凝土坝安全监测技术规范［ｓ］．　（２］何金平．大坝安全监测理论与应用［Ｍ］．北京：中　国水利水电出版社，２０１０．　［３］申惟文．混凝土重力坝变形监测统计模型研究　『Ｄ１．兰州：兰州交通大学，２０１４．　［４］王德厚．大坝安全与监测［Ｊ］．水利水电技术，　２０ｏ６．４０（１）：１—９．　■