第４期 ２０１６年４月 广东水利水电 ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳ０ＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１６ 某心墙堆石坝沉降分析 蒲 英 ，陈科文 一，周 郭 ，李明霞 ，李 强 （１．四川省南充市城乡供排水管理服务处，四川南充２．四川省南充市水务局，四川南充３．四川省南充升钟水利＿Ｙ－程建设管理局，四川西充摘６３７０００； ６３７２００） ６３７０００； 要：结合某心墙堆石坝的实际，对施工期沉降管以及水管式沉降监测数据进行整理，对其沉降变化规律以及坝体不 均匀沉降进行综合分析。结果表明：竣工时坝体最大沉降量不是发生在坝体顶部，而是发生在坝体中部高程处。各测点 沉降量在时间上与填筑进度具有良好的关联性，压缩模量的差异大小是不均匀沉降梯度大小的关键影响因素，坝体填筑 时应对材料模量相差较大的部位采取相应的防止不均匀沉降的措施。 关键词：心墙堆石坝；沉降；压缩模量；沉降梯度 中图分类号ｉ ＴＶ６４１．４ １ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—０１１２（２０１６）０４—００３３—０４ 土石坝是堆石坝与土坝的总称，由于坝身材料主 心墙顶高程８５４．００ ｍ，顶宽４ ｍ，心墙上、下游坡度 均为１：０．２５，底高程６７０．００ ｍ，为了监测坝体分层变 要来自本地区，因而也称为当地材料坝 １ Ｊ。土石坝按 其坝型可以分为均质坝、土质防渗体分区坝以及非土 形，沿着坝轴线一共４个监测断面，其布设如图１所 示。每个断面分别在心墙布设１根沉降管，下游堆石 区布设两根沉降管。同时，反滤层以及下游堆石区布 料防渗体坝。土石坝在世界范围内发展较快主要是由 于它具有如下优点 ｊ：可以就地、就近取材，以节 省大量的水泥、木材和钢材，并且可以减少运输量； 他对地形、地质和气候条件的适应性较好，对于不良 坝址、气候恶劣、工程地质条件复杂以及高地震烈度 设水管式沉降仪以便配合沉降管监测坝体各分区的沉 降量对比情况。 ２坝体沉降监测分析 地区，混凝土坝都不能采用的时候，仍可以采用土石 坝这一坝型。在我国，随着大型高效施工机械的广泛 采用，使得施工人数大大减少，施工工期不断缩短， 大坝沿主要监测断面布置沉降管，笔者对施工期 心墙坝沉降监测数据进行整理，得出沉降量时间关系 由图２所示。不难看出：坝体内各测点沉降量在时间 上与填筑进度具有良好的关联性，单环沉降量在安装 初期增长速率较大。主要是由于随着填筑的进行，测 施工费用显著降低，施工条件日益改善，同时提高了 土石坝的施工质量，促进了高土石坝建设的发展，高 土石坝中砾石土心墙坝常常被采用 Ｊ。土石坝的沉 点上部所受荷载不断加大，因此，沉降量也随着加大。 施工期，坝体各已填筑土层随着坝体的升高，所受压 降与不均匀沉降产生的裂缝对坝体的安全运行有重要 影响，对高土坝的影响更为严重，因此，沉降监测是 土石坝的主要监测项目，也是评价土石坝体安全的重 要指标。本文基于施工期某心墙坝沉降 一 监测结果， 对沉降变化规律以及不均匀沉降进行分析，深入探讨 坝体不均匀沉降的影响因素，以期为后续同类工程提 供借鉴。 １工程概况 力不断增加。坝体顶部土层虽然其下压的土层厚，但 所受荷重小。坝体中部其荷重和可压缩土层厚适中， 这种组合使坝体中部的沉降达到最大。施工期各土层 的固结是在受力条件不断变化的情况下，随坝体升高 而逐渐固结的。施工期各土层的沉降不会受在此前发 生的各土层沉降的影响，因而各土层的沉降不会在坝 该心墙堆石坝坝轴线走向为Ｎ２９。Ｅ，坝顶高程 ８５６．００ ｍ，最大坝高１８６ ｍ，坝顶长５４０．５０ ｍ，上游 坝坡１：２和１：２．２５，下游坝坡１：１．８，坝顶宽度１４ ｍ。 收稿日期：２０１６—０４—１３；修回日期：２０１６—０５—０６ 顶沉降中发生累积效应，这也是竣工时坝体沉降量最 大沉降量不发生在坝体顶部，而是发生在坝体中部高 程处 作者简介：蒲英（１９７０），女，本科，高级工程师，从事城乡供排水管理服务工作。 ・３３・ ２０１６年４月第４期 蒲英，等：某心墙堆石坝沉降分析 ＼ ／｜ｔ ／｝ ｕ ９ 水管式一 一降仪～ ＼ ｜ｌ 心墙 ｆ ∞ ｜｜ ＼ 反滤区 ＼ ＼＼ ＼ 下游堆石隈 图１坝体沉降监测布置 ８６ｏ ８４Ｏ ８２Ｏ ８００童 挂 ７８ｏ溪 ７６Ｏ ７４０ ７２０ ０７—１２－０１ ０８—０２－１９ ０８—０５—０９ ０８－－０７—２８ ０８—１０－１６ ０９—０１—０４ ０９—０３－２５ ０９—０６—１３ Ｏ９—０９—０１ 时『ＨＪ 年一月一日） 图２坝体沉降管沉降量一时间过程线 ３坝体不均匀沉降分析 上，相距单位长度的两点，其错动的大小，可以近似 地用这两点的沉降差ＡＳ来反映。如果两点之问的距 Ａ 为了防止坝体不均匀沉降产生裂缝而影响坝体防 渗体的稳定性，对坝体不均匀沉降分析具有重要意义。 离为△Ｉ，，则可以用这两点间的倾度 来定义为两点 １ 规范 指出：根据沉降结果，应推算出坝体各部位的 不均匀沉降量和不均匀沉降梯度，初步判断发生裂缝 的可能性。 问的倾度。对该坝体心墙与反滤层、反滤层与过渡区、 过渡区与堆石区以及堆石区内测点沉降倾度计算后统 计于图３所示。 为确定施工期坝体不均匀沉降情况，以下将结合 坝体沉降监测成果，对坝体的沉降均匀性进行分析。 在对土石坝不均匀变形分析中，为反映不均匀沉降大 小用倾度这一指标进行衡量 Ｊ。他是指：在同一高程 ・不难看出，心墙与坝壳材料压缩模量差值（表１ 所示）较大，两层反滤材料也存在较大的模量差，且 两层反滤测点间距离较小。基于上述原因的综合影响， ３４・ ２０１６年４月 第４期 广东水利水电 Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１６ 使得心墙与反滤层、两层反滤之间的不均匀沉降梯度 较大，分别为１．１０％、１．２２％和１．０５％。坝体其余测 坝料名称 砾石土 １层反滤 、点不均匀沉降梯度基本上在１％以内。 融一警 表１ 坝体各材料分区试验参数与测点布置 干密度／（ｇ／ｃｍ。）压缩系数／ＭＰａ ２・３７ ２・Ｏ３ 压缩模量／ＭＰａ ４ ５．８ ８ｌ・３ １２ 坝体各分区材料以及测点布置说明 心墙采用砾石土剔除粗料，０・０２７ Ｏ・Ｏｌ６ 反滤料采用人工砂石加工系统加工的人工骨 料，过渡料采用新鲜坚硬的石料场开采料，堆石区应采用微、弱风化或 ‘ 量曼 Ｌ’ ９９ 。・０ ０．０ ０．０１１ １１． 新鲜的开采石料或花岗岩开挖石渣料。心墙与反滤层测点测点水平间距 ． 主堆石 次堆石 ２ ．１ ，１１９，８ ……’ ＩＩ１’ … …““ …。～距 ……… …… … 水２．１ ０．０１０８ １１６．６ 平间距为１４～１８ ｍ，过渡层与堆石区测点水平间距为３０～３５ Ｏ．４％ 与填筑进度具有良好的关联性苎 冀 。各 塞 ２ … 沉降量在初期增长速 ，… ，嚣 一 … 。～…’………～ 版 率较大。 ２）心墙与反滤层、反滤层与过渡区、过渡区与堆 『４］ ． 沈长松，童建文．深厚覆盖层上复合土工膜防渗 １钧，ｊ／－６．堆石坝筑坝特性研究［¨＿岩土力学２００９，３０（１）：１７５ ，体材料模量相差较大的部位应采取相应的防止不均匀 沉降 ［７］ 吴世勇，陈建康，邓建辉・水电工程安全监测与管理・ ２０ ０９ｏ 形特征进行初步综合分析查 圭 荸 心 坝 釜量 茎 变 ９； 基于坝体填筑实际建立三 …。一……… 刚仕…… ，测 、 ［‘ ］． ７４． 。利 。 所，等．土坝 Ｅ ：电 出 社 ，１９７９： ・３５・ ２０１６年４月第４期 广东水利水电 Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１６ Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｃｏｒｅ Ｗａｌｌ Ｒｏｃｋｆｉｌｌ Ｄａｍ ＬＩ Ｍｉｎｇｘｉａ ，ＬＩ Ｑｉａｎｇ ， （１．Ｕｒｂａｎ ａｎｄ Ｒｕｒａｌ Ｗａｔｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｏｆ Ｎａｎｃｈｏｎｇ； ，ＰＵ Ｙｉｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｋｅｗｅｎ 一，ＺＨＯＵ Ｇｕｏ。２．Ｎａｎｃｈｏｎｇ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｗａｔｅｒ Ａｆｆａｉｒｓ Ｂｕｒｅａｕ，Ｎａｎｃｈｏｎｇ ６３７０００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｈｅｎｇｚｈｏｎｇ，Ｘｉｃｈｏｎｇ ６３７２００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｃｏｒｅ ｒｏｃｋｆｉｌｌ ｄａｍ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｐｉｐｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｐｉｐｅ ｔｙｐｅ ａｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｗ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｎｅｖｅｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ： Ａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍ ｂｏｄｙ ｉｓ ｎｏｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍ．ｂｕｔ ｏｃｃｕｒｓ ａｔ ｍｉｄｄｌｅ ｅｌｅ— ｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｍ ｂｏｄｙ，Ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｅａｃｈ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｍｏｄｕｌｕｓ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｅｖｅｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｇｒａｄｉｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｕｎｅｖｅｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｒｅ ｗａｌｌ ｒｏｅｋｆｉｌｌ ｄａｍ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｄｕｌｕｓ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｛｝｛｝＿｛｝｛｝＿ ｝＿｛｝＊—｛÷｛．｛—＊—＊一｛｝＿｛｝—｛卜｛・卜粕—＊一｛｝＿—＊｛｝＊—＊—｛｝｛．：＿＊ ｛÷｛．Ｉ —＊｛・｝—＊—＿｛｝＊—斗 斗｝＿｛・卜一｛｝｛・卜＊＿｛｝＊一＊｛・｝＊＊｝｝一＊｝｝＊＊ （上接第１１页） 参考文献： （５）：１ １４４—１ １５０． ［１］ Ｍ．Ｎ．Ｋｈａｌｉｑ，Ｔ．Ｂ．Ｍ．Ｊ．Ｏｕａｒｄａ，ｊ．一ｃ．Ｏｎｄｏ，Ｐ．Ｇａ— ｃｈｏｎ．Ｂ．Ｂｏｂ６ｅ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｅ— ｌ检验方法 ［４］ 曹洁萍，迟道才，武立强，等．Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌ在降水趋势分析中的应用研究［Ｊ］．农业科技与装备， ２００８（５）：３５—３７，４０． ｐｅｎｄｅｎｔ ａｎｄ／ｏｒ ｎｏｎ—－ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｈｙｄｒｏ—－ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｏｂｓｅｒ—－ ｖａｔｉｏｎｓ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ，２００６，３２９（３ —［５］ 胡义明，梁忠民，杨好周，等．基于趋势分析的非一致 性水文频率分析方法研究［Ｊ］．水力发电学报，２０１３（５）： ２１—２５．． ４）：５３４—５５２． ［２］ 梁忠民，胡义明，王军．非一致性水文频率分析的研究 进展［Ｊ］．水科学进展，２０１１（６）：８６４—８７１． ［３］ＴＯＤＯＲＯＶＩＣ Ｐ，ＲＯＵＳＳＥＬＬＥ Ｊ。Ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｌｆｏｏｄ ａ— ｎａｌｙｓｉｓ『Ｊ］． Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９７１，７ （本文责任编辑马克俊） Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｎｏｎ——ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｔｉｍｅ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｏｎｇｙｕａｎ Ｒｉｖｅｒ ｏｆ Ｍｅｉｊｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ ＧＡ０ Ｙｕｄａｎ （Ｍｅｉｚｈｏｕ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｍｅｉｚｈｏｕ ５ １４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ ｄａｔａ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｑｕｅｓｔｉｏｎｅｄ． Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｈａｓ ｎｏｔ ｍｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ ｃｏｎ— ｖｅｒｔ ｎｏｎ—ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ ｄａｔａ ｓｅｒｉｅｓ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｅｍｐｈａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｂａｏｋｅｎｇ ｈｙｄｒｏｍｅｔｒｉｃ ｓｔａｔｉｏｎ ａｓ ａ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ，ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｎｏｎ—ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ．ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｎｎ—Ｋｅｎｄａｌｌ ａｎｄ Ｌｅｅ—Ｈｅｇｈｉｎｉａｎ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｘａｍｉｎｅ ｔｈｅ ｍｕｔａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ｒｕｎｏｆｆ ｏｆ Ｂａｏｋｅｎｇ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ａｎｎｕａｌ ｒｕｎｏｆｆ ｓｅｒｉｅｓ ａｒｅ ｄｏｎｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ａ— ｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｍｉｘｅｄ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｂａｏｋｅｎｇ ａｎｎｕａｌ ｒｕｎｏｆｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｈａｓ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ １９８３，ａｎｄ ａｆｔｅｒ ａ ｒｅｖｉｓｅｄ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ．ａ ｏｎｃｅ—ｉｎ—ａ—ｃｅｎｔｕｒｙ ａｎｎｕａ１ ｒｕｎｏｆｆ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ３．１０％ｔｈａｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｅｑｕｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ；ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ；ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｉｘｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ・３６・
