补朗大型堆积体安全监测设计及GNSS新技术应用

补朗大型堆积体安全监测设计及GNSS新技术应用

邓荣欢龚刚

邓荣欢龚刚（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳550081）

摘要：补朗堆积体体积约2319万m3，分布于贵州马马崖一级水电站坝址上游右岸，其下游边界距坝轴线1.8km。堆积体规模巨大，其稳定状态对堆积体顶部居民区及电站的建设、运行均有十分重要的影响。本文大型堆积体边坡安全监测设计思路及GNSS监测新技术，可供类似工程参考。

关键词：安全监测；堆积体；GNSS；马马崖一级水电站工程

1工程概况马马崖一级水电站地处贵州省关岭县和兴仁县交界的北盘江干流中游补朗村河段，枢纽建筑物由碾压混凝土重力坝、坝身溢流表孔、左岸引水系统、左岸地下厂房和尾水系统组成，属二等大（2）型工程。水库正常蓄水位585m，最大坝高109m，总装机容量558MW，多年平均发电量15.61亿kW?h，水库总库容1.695亿m3。

2补朗堆积体基本资料补朗堆积体分布于马马崖一级水电站坝址上游补朗河段右岸，其下游边界距坝轴线1.8km。堆积体横向（顺河向）长780～980m，纵向上宽650～900m，呈弧形状分布，分布高程510～790m，面积约0.77km2，厚度5~90m，体积约2319×104m3。根据物质组成，结合成因分析，将补朗堆积体分为Ⅰ~Ⅲ三个区，其中Ⅱ区又细分为Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3亚区（详见图1）。

3补朗堆积体稳定分析采用中土质边坡稳定分析程序Stab2009和理正岩土6.0进行边坡稳定计算分析，主要结论如下：（1）天然状态下，堆积体I区、II区、III区整体安全系数均满足规范要求，边坡整体处于稳定状态。

（2）水库蓄水后，Ⅰ区前缘可能出现局部塌岸，但不会产生牵引滑动；II区前缘局部可能出现塌岸，可能会引起680m高程以下产生牵引式滑动；堆积体III区，处于稳定状态。

4补朗堆积安全监测设计根据堆积体稳定计算结果，水库蓄水后，边坡前缘易先发生塌岸，由此会产生涌浪，影响枢纽建筑物的安全，且堆积体顶部平台远端居住有大量村民，因此有必要对补朗堆积体进行安全监测。

安全监测以边坡稳定计算安全系数低的Ⅱ区为重点，设置3个监测断面（编号分别为2-2～4-4）；同时对Ⅰ区进行适当监测，设置1个监测断面（编号为1-1）；III区前缘分布高程远高于正常蓄水位，蓄水前后均处于稳定状态，未进行监测。监测内容主要有表面变形、内部变形和地下水位，监测布置详见图1。

图1补朗堆积体监测平面布置图堆积体表面变形最初主要采用表面观测墩监测。在每个监测断面上各布置4个表面观测墩，测点主要集中在堆积体中前部700m高程以下部位，同时考虑到前缘变形后会带动后缘有小的变形，在堆积体上部780m高程以上每个监测断面各布置1个表面观测墩测点。

蓄水前3个月左右，考虑到表面观测墩测量费时费力，工作量大，测量间隔时间长，下闸蓄水后可能无法及时反映库水位变化对堆积体变形及稳定造成的影响，在补朗堆积体上新增10台能实时自动化观测的GNSS系统（全球导航卫星系统），其中9台为测点，1台为基点。GNSS测点主要布置在堆积体前缘有表面观测墩的部位。GNSS测量系统通过接收多颗卫星的定位数据，解算出堆积体边坡上测点的位移，测量数据通过局域无线网络，传输至业主营地的监控中心。根据补朗堆积体的重要性，要求正常状况下，每天输出1个测量成果，遇特殊情况，根据需要增加输出成果。

内部变形采用测斜孔监测。测斜孔主要布置在堆积体前缘可能受下闸蓄水影响产生局部塌岸的部位和后缘居民区。在每个监测断面的前缘部位布置2～3个测斜孔，在堆积体后缘居民区，每个断面布置1个测斜孔。

地下水位采用水位孔监测，主要布置在地下水受库水位影响较大的640m高程以下部位。在Ⅰ区的1-1断面和Ⅱ区的3-3断面上各布置2个水位孔。

5补朗堆积监测成果分析（1）表面变形监测成果堆积体表面变形很小，表面观测墩位移为-11.5～12.3mm，GNSS位移为-5.9～5.1mm，表面观测墩和GNSS的位移均无明显的趋势性变形方向，说明堆积体表面未出现整体的趋势性变形。

图2GNSS测值过程线（2）内部变形监测成果测斜孔位移从孔底至孔口累积位移逐渐增大，符合一般测斜孔正常变形的变化规律，孔口位移很小，最大只有-7mm左右。测斜孔累积位移曲线平顺光滑，没有出现较大的突变现象，说明堆积体内部没有发生错动变形现象。综合堆积体表面变形观测成果看，补朗堆积体目前处于稳定状态。

（3）地下水位监测成果水位孔监测成果表明，补朗堆积体前缘长期处于有水状态，Ⅰ区地下水位高出基岩面2～20m左右，Ⅱ区地下水位基本在基岩面附近。

堆积体Ⅱ区排水比Ⅰ区通畅，水位孔内地下水位明显低于Ⅰ区，且变幅也相对小些。

图3水位孔测值过程线6结语（1）对补朗大型堆积体，根据边坡稳定计算成果及关注重点，有针对性分区监测，在有效监控边坡稳定状态的同时还可节约工程投资。

（2）GNSS系统全天候监测新技术，可及时反映边坡细小变形情况，很适应于堆积体在蓄水过程中的变形监测，值得在类似水电工程中推广。

（3）补朗堆积体在天然工况下，整体处于稳定状态，监测成果为水库计划蓄水，提供了坚实的科学依据。

参考文献[1]阮祥明，曹小转等.北盘江马马崖一级水电站补朗堆积体稳定性复核专题研究报告.贵阳.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司.作者简介：邓荣欢（1981-），男，工程师，学士，主要从事水利水电工程勘测设计。