位移监测在水库边坡稳定性复核评价预测中的应用

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摘 要 对于结构复杂的水库边坡由于受库水升、降影响边坡变形持续时间一般较长，及时准确地掌握水库边坡的稳定状态及变形发展趋势，在水库与大坝安全运行过程中尤为重要。本文以多诺水电站近坝库岸B2区边坡稳复核为实例，简述了以表观位移监测的变形量、变形速率在水库运行过程中发展规律分析为基础，结合区内岩体结构特点及地表变形破坏特征，对边坡稳定状态分析与预测的方法。

关键词 外观监测 变形量 变形速率 稳定性 库水位 岩体结构

中图分类号：TU196. 4 文献标识码：A

多诺水电站属黑河～白水江水电规划一库七级方案中的龙头水库电站。水库于2013年3月26日开始一期蓄水，2013年4月16日水位蓄至2320m，2013年8月24日～26日水库非正常放空，于2013年10月14日再次蓄水至2320m高程。2014年9月01日水库开始二期蓄水，至2014年12月26日水位蓄至正常蓄水位2370m， 2015年1月10日开始放水，至2015年4月24日水位消落至死水位2320m。地表监测资料显示B2区边坡变形持续发展，变形量呈持续小幅增长趋势。

1工地地质条件

B2区为水库边坡，沿若九公路顺河长约115m，公路路面高程2390m。公路外侧为库岸临水边坡，内侧为公路边坡，以上为自然边坡。临水边坡坡高100～108m（河面至公路前缘），公路边坡坡高15～20m。由河床至2480m高程，自然坡度约40～45埃？480m高程之上，自然坡度变缓。坡面走向约NW57埃胙也阕呦蚣薪？7～17啊？

地层岩性为薄层砂岩与板岩互层夹少量千枚岩，其中在2330～2345m高程为板岩夹千枚岩，岩层褶皱明显，在若九公路靠C1区附近岩层产状为N40～50W/SW∠50～60啊⒖B1区附近，岩层产状为N40～50W/SW∠50～60啊T？#施工道路靠C1区附近，岩层产状为N40～50W/SW∠50～60啊⒖B1区附近，岩层产状为N40W/SW∠30～50啊G迤孪允荆镀碌刂饰锢碜饕登苛摇⒁蜒姨逍逗晌鳎姨迤扑樗沙冢时〔恪榱呀峁梗姨逯谐忝媪严督厦飨酝猓醇渌ご蠼峁姑妗？

2地表变形特征

蓄水期间地表调查显示，区内边坡未发现明显变形破坏迹象，边坡主要集中在临时岸坡的表层卸荷岩体的塌岸及原C1区中部（平面）2480m高程地表向上游B区延伸的A、B裂缝，蓄水前已进行了碎石土回填，本轮蓄、放水周期中该裂缝有轻微再次开裂迹象，开度一般1～3cm，局部3～5cm，但裂缝两端未见向前方发展迹象。分析再次开裂应与回填未压实、雨水浸泡、岸坡蠕变有关。

3外观监测资料分析

3.1监测布置与水库运行情况

区内可读数外观监测点6个，主要分布于公路外侧2390m～2375m高程间，编号分别为KTP3-1、KTP3-2、KTP3-3、KTP3-4、KTP3-8、KTP3-11。

为了便于成果分析，在监测成果统计工作中，结合多诺水库蓄水过程将数据分为：施工期、一期蓄水、二期蓄水3个大阶段。一期蓄水细分为：首次蓄水、再次蓄水两个小阶段；二期蓄水又细分为：水位上升期、2370m稳定期、水位下降期、2015年度汛期运行期（2320m稳定期）4个小阶段。具体时间如下：

施工期：监测点初始读数（各点时间不同）至2013年3月25日初次蓄水前。

一期蓄水：水库初始蓄水2013年3月26至2014年8月31日二期蓄水开始前，水位由2290m升至2320m。其中2个小阶段分别为：

首次蓄水：2013年3月26日至2013年8月23日，库水位由2290m升至2320m。

再次蓄水：2013年10月14日至2014年8月31日，水位再次由2290m升至2320m。

二期蓄水：2014年9月1日至今（截至2015年8月7日）其中4个小阶段分别为：

水位上升期：2014年9月1日至2014年12月25日，水位由2320m上升至2370m

2370m稳定期：2014年12月26日至2015年1月9日，水位稳定在2370m。

水位下降期：2015年1月10日至2015年4月24日，水位由2370m下降至2320m。

2320m稳定期：2015年4月25日至2015年8月7日，水位在2320m至2349.7m之间变化。

3.2监测资料分析

3.2.1变形量分析

截至2015年8月7日B2区各测点水平合位移数值统计如下表1、图1、图2。

根据表1，图1、2显示，区内各点水平合位移变形持续增加，在二期蓄水过程中变形量平均为549.85mm，较一期蓄水期间平均值453.17mm增加了1.2倍。一期蓄水期间各测点变形量数值差异较小，各点最大差值为49mm。二期蓄水期间各点变形差减小，最大差值为12mm。图1、2显示，变形与库水关联性较好，二期蓄水期间变形主要发生在水位上升期与水位下降期，其中水位下降期平均变形量大于水位上升期，变形量分别为281.04mm、 157.06mm，两阶段变形量为二期蓄水总变形量的80%。2370m稳定期由于持续时间较短变形量相对较小，水位下降至2320m之后变形量较小。

根据表2，图3、4显示，区内各点水平合位移变形持续增加，在二期蓄水过程中变形量平均为262.87mm，为一期蓄水期间平均值328.83mm的0.8倍。一期蓄水期间各测点变形量数值差异较小，各点最大差值为20mm。二期蓄水期间各点变形差略有增大，最大差值为56mm。图3、4显示，变形与库水关联性较好，二期蓄水期间变形主要发生在水位下降期平均为162.67mm，约为二期蓄水总变形的62%。

综合分析水平合位移与沉降变形量，二期蓄水期间水平与沉降变形量，分别为一期变形量的1.2倍、0.8倍，变形增量有限，水平与沉降增量相当。变形与库水关联性较好，二期蓄水期间水平合位移变形主要发生在水位上升期与水位下降期，沉降变形主要发生在水位下降期，2370m稳定期由于持续时间较短变形量相对较小，水位下降至2320m之后变形量较小。各点变形量反映的特征与强卸荷的破碎岩体构成的岸坡变形特性基本一致。

3.2.2变形速率分析

截至2015年8月7日B2区各测点水平合位移变形速率数值统计如下：

根据表3，图5显示，区内各点水平合位移变形速率差异较小。图6显示，变形速率与库水位关联性较强，一期蓄水首次蓄水期平均变形速率为1.61mm/d，再次蓄水后平均变形速率降至0.54mm/d。二期蓄水水位上升期变形速率增加至平均1.33mm/d，在2370m水位平稳期与水位下降期平均速率达到高值分别为2.36mm/d、2.55mm/d。当库水降至2320m高程之后的稳定期，变形速率迅速下降至0.78mm/d。

截至2015年8月7日B2区各测点沉降变形速率数值统计如下：

根据表4，图7、8显示，变形速率各点差异较水平合位移差异略大，与库水位关联性较强：一期蓄水首次蓄水期变形速率平均为1.16mm/d，再次蓄水后平均速率降至0.41mm/d。二期蓄水水位上升期、2370m稳定期变形速率与再次蓄水后变形速率相当，分别为0.38mm/d、0.44mm/d，水位下降期平均变形速率增加至1.43mm/d。当库水降至2320m高程之后的稳定期，变形速率迅速下降至0.41mm/d。

综合分析水平合位移与沉降变形速率，各测点间沉降变形速率差异大于水平合位移变形速率的差异。变形速率与库水关联性较好，均表现出随水位变化而变化，且反应迅速的特征。一期蓄水期间首次蓄水与再次蓄水变形速率在相同工况下，再次蓄水变形速率明显低于首次蓄水。二期蓄水期间水平合位移在库水处于2370m稳定期及水位下降期时变形速率相对较高，沉降变形速率在水位下降期变形速率明显高于其他各阶段，当库水下降至2320m后，变形速率迅速回落至小于或与一期蓄水相当的水平。各点变形速率所反映的特征与强卸荷的破碎岩体构成的岸坡变形特性基本一致。

4结论

监测资料累计过程线可见变形量与变形速率与库水位变化关联性好，特别是水位下降后，变形也同步下降，未见较长滞后现象，变形总体显示出破碎岩体为主要结构的岸坡，在库水作用下的变形特征。预测水库在以后的运行中，库岸边坡受库水作用，将会呈现出长期的蠕动变形，在正常的水库运行条件下，库岸边坡的变形量与变形速率将呈逐渐减小的趋势。再次蓄水公路外侧岸坡表层塌岸仍会发生，公路内侧覆盖层边坡也有发生小规模垮塌的可能，会影响改线公路的通行，但不会危及大坝及水库的安全。

参考文献

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