1.贵州乌江清水河水电开发有限公司 贵州贵阳 550002；2.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 云南昆明 650051
摘要：大坝竣工运行后受各种力的作用和自然环境的影响，筑坝材料的逐渐老化，加之高压水的不断渗流溶蚀，使得大坝及其基础的物理力学性能逐渐变异，偏离设计要求[1]。如果能够在事故发生前获得有关信息，进行分析和判断，及时采取有效的防范措施，便有可能避免事故的发生或减免损失。基于岩土体的复杂性，一般情况下仅凭人的巡查和直觉判断难以及时发现和有效判定，必须根据现场开挖揭示的实际地质情况和相关建筑物实际施工方式布置具有针对性的监测项目，运行期应结合坝体坝型实际特点及相关历史资料进行系统监测和分析评价[2]。
关键词：安全监测；大坝
大坝在荷载作用和温度、湿度等环境量变化的情况下，会出现自身响应，表现出变形、渗流、震动、内部应力应变变化、外部裂缝、错动等不同的性态反映。这些性态反映可以量化为坝体有关的各种变形量、渗流量、扬压力、应力应变、压力脉动、水流流速、水质等各种物理量的变化，并且这种变化有一个从量变到质变的过程，任何一种水工建筑物失事破坏都不是突然发生的，而不同坝型相结合的坝体其重点监测方向也应有所不同。
1安全监测原理
安全监测的原理，在于建筑物对荷载和环境量变化有固有的响应，这些响应可以量化为位移、应力应变、渗流量等物理量的变化，通过研制特定的仪器和设备捕捉变化信息，与设计中的理论分析计算成果进行对比，从而评估和判断建筑物当前的工作状态，达到监控建筑物安全的目的。大坝安全监测的原理可概括为“通过仪器监测和现场巡视检查，全面捕捉水工建筑物施工期和运行期的性态反映，分析评判大坝的安全性状及其发展趋势”[3]。
2项目介绍
某拦河大坝为抛物线双曲拱坝+左岸重力坝，坝体呈不对称布置，枢纽工程区地震基本烈度为Ⅵ度，左岸地形不平整，有泥页岩软弱地层，左岸坡面上呈“X”状发育且有小型的冲沟，但源短沟浅，无常年流水。
工程区主要有东西向构造、南北向构造体系、华夏系、及扭动构造。第四纪以来，工程区新构造运动主要表现为大面积间歇性抬升，水平运动不明显；多次抬升的结果，成生发展成了区内的多级夷平面及河流阶地；工程区内各断层未见明显的活动迹象。断裂无活动表现，地震活动不频繁。
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图1 抛物线双曲拱坝+左岸重力坝
3变形监测项目设置
该项目大坝变形监测项目主要在大坝左、中、右的重力坝、拱冠、拱坝与右岸基岩接合部位分别安装了1组垂线；坝顶设有表面变形观测项目（水平位移、垂直位移）。
4坝体变形监测成果
结合本项目抛物线双曲拱坝+左岸重力坝变形观测成果如下：
1）坝基位移：拱坝中心线坝基径向累计位移为-1.11mm，年变幅为2.04mm，切向累计位移为-2.75mm，近年变幅为1.93mm。右岸拱坝坝基径向累计位移为-0.51mm，年变幅为3.33mm，切向累计位移为-0.90mm，年变幅为4.63mm。左岸重力坝坝基上下游向累计位移为-2.58mm，近年变幅为4.72mm，左右岸向累计位移为1.19mm，近年变幅为5.97mm。拱坝坝基径向位移、切向位移、重力坝上下游向、左右岸向位移变化规律不明显，年度变形无异常。
2）坝体位移：拱坝中心线垂线组监测点累计径向位移介于-4.93mm（EL.790m处PL2-1-2#测点）~7.95mm（坝顶PL2-2测点），表现为向下游变形，累计位移表现为低高程往高高程逐级增大，近年变幅介于5.32mm（EL.790m处PL2-1-2#）~7.97mm（EL.825.5m处PL2-1-4#测点），总体上高高程变幅较低高程大。拱坝坝顶表面变形监测点上下游向最大年变幅为17.44mm，为与拱坝中心线垂线组同部位的TP5监测点。拱坝中心线垂线组监测点累计切向位移介于-1.55mm（EL.790.0m处PL2-1-2#测点）~2.58mm（EL.825.5m处PL2-1-4#测点），总体表现为向左岸变形，近年变幅介于4.77mm（EL.825.5m）~7.16mm（坝顶），与拱坝中心线垂线组同部位的TP5监测点左右岸向近年变幅为7.85mm（左岸），变化规律总体与垂线一致。
右岸拱坝坝肩垂线组监测点PL3-1累计径向位移为-0.15mm，近年变幅为2.39mm。累计切向位移为1.01mm，近年变幅为5.31mm，切向变形较径向变形稍大，切向、径向周期性变形规律不明显。右坝肩INB2-1测斜孔（孔口高程884.38m）2019年底孔口河谷方向累积位移1.06mm与垂线切向位移量基本一致，上下游方向累计位移2.26mm，未出现明显位移突变。
左岸重力坝垂线组监测点上下游向累计位移分别为1.68mm（EL.809m处PL1-1）、3.29mm（EL.873m处PL1-2），近年变幅分别为5.21mm、6.73mm，表现为高高程位移较低高程大，总体表现为向下游变形。坝顶同部位表面变形监测点TP3上下游向年变幅为6.60mm（下游），与垂线变幅基本一致。垂线组监测点左右岸向累计位移分别为3.78mm（EL.809m处PL1-1）、4.11mm（EL.873m处PL1-2），近年变幅分别为5.94mm、5.90mm，累计变形表现为高高程位移较低高程大，总体表现为向左岸变形。坝顶同部位表面变形监测点TP3左右岸向近年变幅为8.85mm（左岸），与垂线变化规律总体一致，左右岸向变形比上下游变形稍大。
图4 左岸重力坝垂线组位移历时过程曲线
自2016年以来拱坝中心线垂线组径向监测数据变化呈现周期性变化规律，当前监测数据显示径向在拱坝中心坝顶处累计变形最大，切向变化规律不明显，重力坝总体表现为左右岸变形（向左岸）较上下游变形稍大。大坝同部位不同监测项目累计变形、变化规律总体一致。
5变形规律
重力坝变形一般多呈平面变形状态，由于其结构特点而使其沿坝轴线方向的变形很小，顺水流方向的变位主要受水位和温度变化影响，高温、低水位时向上游变位大，而低温、高水位时向下游变位大[4]。拱坝的变形特性和重力坝有许多类似之处，但其坝轴线呈曲线形，属于空间壳体结构，因此拱坝除有水平径向位移外，还有较大的水平切向位移[5]。拱坝的径向位移沿拱向一般是拱冠梁处最大，而沿梁向是坝顶处最大，切向位移沿拱向一般是拱冠梁及拱端处较小，而沿梁向则较为接近，没有明显差别[6]。
结合本项目实际特点来看，拱坝变形符合一般变形规律，左岸重力坝受拱坝侧向压力影响左右岸变形（向左岸）较上下游变形稍大。
6结论与展望
综合既有变形监测成果来看，本项目坝体采用抛物线双曲拱坝+左岸重力坝的方式，使得重力坝作为双曲拱坝的左岸坝肩承受了侧向压力，以往对重力坝侧向变形关注度不高，但根据本项目实际特点及现有监测成果显示本项目重力坝左右岸变形较上下游变形大，工程运行过程中应加强关注及分析重力坝横河向的变形情况。
参考文献：
[1] 吴中如编著，水工建筑物安全监控理论及其应用，高等教育出版社，2003
[2] 混凝土坝安全监测技术规范（DLT5178-2003）
[3] 顾冲时、吴中如著，大坝与坝基的安全监控理论和方法及其应用，河海大学出版社，2006年
[4] 李珍照，混凝土坝观测资料分析，北京：水利电力出版社，1989.7
[5] 李珍照主编，大坝安全监测，北京：中国电力出版社，1997.11
[6] 中华人民共和国国家发展和改革委员会2005.2.14发布，混凝土坝安全监测资料整编规程，2005.6.1实施