浅谈白山大坝的接缝形变规律

浅谈白山大坝的接缝形变规律

李齐明

松花江水力发电有限公司吉林白山发电厂 吉林 吉林 132001

【摘要】白山大坝的接缝监测数据体现了混凝土重力拱坝接缝发展演变、坝体形变过程的一个重要参量，准确分析接缝是否会扩展麦安邦结构是否发生异变，对大坝结构安全具有重要意义，能够很好的反映出白山大坝的运行稳态。白山大坝的接缝三个方向的测值变化能够定性、定量的分析白山大坝的运行状态是否处于异常状态，对白山大坝接缝的形变规律进行监测为白山大坝的安全稳定运行提供了可靠的支撑。

【关键词】白山大坝；大坝变形；接缝

一、工程概况

白山大坝在第二松花江干流的上游，位于吉林省的桦甸市白山镇境内。该工程主要以发电为主，兼有防洪、养殖等功能。为不完全多年调节水库，雨季为5月至10月，降雨量大体集中在7～8月之间。库坝区属于高寒山区，多年平均气温为4.2 。

该枢纽区建筑物主要有：拦河大坝、河床坝段泄洪建筑物、右岸全地下式厂房、左岸地面式厂房、左岸三期全地下式厂房和开关站等。

其拦河坝为单曲三心圆混凝土重力拱坝，由三段圆弧组成，中部小半经320米，两侧大半径770米，坝顶弧长676.5米，最大中心角80°12′。白山大坝设计坝址基本地震烈度为Ⅵ度，大坝按Ⅶ度设防。

泄洪建筑物分为高孔及深孔，高孔即溢流孔，设在14#、16#、18#及20#坝段，共四个高孔，堰顶高程404米，用设在坝顶的250吨门机启闭高孔平板闸门，高孔溢流堰堰顶型式选用幂曲线堰面，在堰面385米高程处设掺气坎，由两侧导墙上的直径1.2米的通气孔向水舌底部自然掺气，以减轻气蚀对溢流面的破坏，溢流面下反弧段选用抛物线与园弧组合型式，连接溢流挑坎。深孔即深式泄水孔，设在15#、17#、19#坝段，共设3个，进口底坎高程为350米，每孔在进口段设6×10.5米事故平板闸门，由坝顶500吨门机启闭，出口为6×7米，设弧形工作钢闸门，由80/200吨摇座式油压启闭机控制。高孔和深孔在平面上采取相间布置，横向水流扩散，不同的挑射角，实现了泄洪时高孔水舌相互穿射，每股水舌横向扩散，纵向分层，水流交叉，明显的消能作用，减少坝下游的冲刷，但这种消能布置带来的溅水与雾化的危害。86年汛期泄洪时开了14#高孔和17#深孔，时间很短，坝下游“雾化”严重，雾水、砂石乱飞。

该电站于1958年开始兴建，1961年停建；1975年5月复工，1976年10月截流，1982年11月下闸蓄水；1983年12月第一台机组发电，1992年建成；1996年11月，工程正式通过竣工验收；2006年12月两台抽水蓄能机组投入商业运营。

二、白山电站坝体接缝的意义

白山大坝的接缝监测数据体现了混凝土重力拱坝接缝发展演变、坝体形变过程的一个重要参量，准确分析接缝是否会扩展麦安邦结构是否发生异变，对大坝结构安全具有重要意义，而大坝混凝土接缝受众多因素影响，具有复杂的形变机理，需要及时对其进行监测和分析。

三、白山电站坝体接缝的测量方法及测点分布

3.1白山电站坝体接缝的测量方法

白山大坝的坝体接缝测量主要采用的是人工测量。大坝接缝观测，是在接缝的测点处埋设固定金属测点，用千分尺对大坝相邻坝段的纵缝、横缝的垂直方向、切向（开合度）、径向（错动）的三个方向进行测量，对历年的的测值进行比测，用于测量缝的变化情况是否正常。

3.2 测点布置情况

三向测缝测点布置在2号、6号、10号、17号、21号、25号、32号、36号坝段的各层廊道和基础廊道的下游侧坝缝上，另外在312廊道11号坝段、21号坝段及基础廊道18号坝段横廊增设了3个测点，共计27个测点。全面的涵盖了白山大坝的主要形变特征位置。

四、坝体接缝开度

4.1坝体接缝开度人工观测资料分析

切
向的符合规定：张开为“+”，闭合为“-”垂直方向符合规定：下沉为“+”，上升为“-”径向的符合规定：向下游为：“+”、向上游为“-”。把奥体接缝观测成果及过程线。

图
1 418廊道左岸F32EX、F36EX过程线

图2 418廊道F17EZ、F26EZ、F32EZ、F36EZ过程线

图3 温度和水位的过程线

由各测点测值过程线，以及相应时段内水位、气温过程线不难看出：在三向测缝的测值中，切向（开合度）的测值（大坝左右岸方向，即接缝的开度）呈一定的年周期性变化规律，其变化规律明显，大坝下部测点的径向（错动）的测值和竖直向测值年变幅很小，规律性不是太明显，但在一定范围内进行变化。接缝切向位移的年周期变化规律主要有上部测点开度变幅大、下部测点开度变幅小的特点，符合大坝形变的基本特征。大坝横缝的开合度是影响坝体稳定的主要因素，而其它两个方向的测值变幅很小且规律性差，故在其径向和垂直向的变化没有出现明显的极端测值的情况下着重分析切向测值的变化情况能很好的观测出白山大坝的接缝变化状况，确定大坝的运行状态。

大坝接缝切向位移的变化主要是受上游水位和气温影响，特别是高程较高的测点相较于大坝底部的测点，其被影响的情况尤为显著，回归分析结果表明，相较上游水位，其温度因子占位移量的比重大，高程较低的测点因长期处于水位线以下，温度常年变化不大，因此其变化幅度小于上部测点。结合测值过程线可以看出环境量对其的影响表现为：气温升高，缝开度减小；反之，缝开度增大，但缝的开合要滞后温度的变化1～2个月。缝的变化与上游水位的相关性相对较差，总体上：水位升高，缝开度减小；反之水位降低，则开度增大。总的来说，切向测缝的变化规律为：高水位或高气温下，缝开度减小；低水位或低气温下，缝开度增大。

从接缝径向位移过程线可以看出大多数测点变幅很小且无明显规律，418廊道左岸F32EX、F36EX有相反的变化规律，即测点F32EX测值夏季测值会逐渐增大，冬季测值逐渐减小，F36EX测值夏季测值逐渐减小，冬季测值逐渐增大，说明此部位相对两端的坝体存在微量的扭转变形，这也进一步表明了左岸的基础岩石状况要较右岸差。

接缝竖直测值同径向相似，大多数测点变幅很小且规律性差，处于高程较高的418廊道F17EZ、F26EZ、F32EZ、F36EZ等测点呈明显的以年为周期的变化规律，且其变化与水位、气温的变化具有良好的正相关性。

五、结论、

大坝接缝开合度周期性规律明显好于径向和垂直方向，切向和垂直向历年的变化趋势不明显，但仍然在规定范围内变化，而其坝体接缝未出现异常变化。

六、参考文献

[1] 《白山大坝第四次定期检查大坝安全监测资料分析报告》

[2] DL/T5178-2016《混凝土大坝安全监测技术规范》

[3] 《2019年白山大坝观测资料整编报告》

[4] DL/T5209-2005《混凝土坝安全监测资料整编规程》

[5] 《2019年白山大坝安全监测自动化系统运行报告》