分析探讨 ＳＭＡＬＬ ＨＹＤＲＯ ＰＯＷＥＲ ２０１１Ｎｏ４，Ｔｏｔａｌ Ｎｏ１６０ 湖南镇大坝左岸边坡位移监测 温旭东陈斌（浙江华电鸟溪江水力发电厂 浙江衢州 ３２４０００） 【摘要】湖南镇大坝左岸边坡表面岩石风化，断层和裂隙发育，为保证位于其＇Ｆ￣－）－－房的安全，对左岸边坡采 取了深层与表面位移监测相合的方式掌握边坡岩体的运行性态。通过对长期位移监测数据的分析，判断湖南镇大坝左岸边 坡基本稳定，并对今后的位移监测方式提出了建议。图４幅，表３个。 【关键词】边坡位移监测边角交会 １工程概况 湖南镇电站位于浙江省西南部的衢州市衢江区 境内，是钱塘江上游支流乌溪江流域两级开发的第 一为青灰、灰绿色侏罗系流斑岩，整个左岸边坡区共 有８条断层破碎带，走向大多为西北４０￣ ６０￣，一 般宽度为ｌ０～４０ ｃｍ，区内构造裂隙发育，原生柱 状节理及顺坡裂隙组成主要结构面。扩容工程的５ 号机引水及厂房布置在左岸坝下０＋９７．５ ｍ至坝下 级电站，距衢州市区约４０ ｋｍ，距下游黄坛口水 电站２５ ｋｍ。电站水库坝址以上控制流域面积 ２ １５１ ｋｎｌ２，０＋１８４ ｍ２＿间，扩容从１５４ ｍ高程开挖至１０２．５ ｍ高 程，边坡高达５１．５ ｒｎ，加上左岸边坡岩体柱状节 理、断层裂隙发育，存在不稳定的地质条件。高边 总库容２０．６亿ｍ３，为不完全多年调节 水库；水库死水位１９０．００ ｍ，正常蓄水位２３０．００ ｍ， 设计洪水位２３８．００ ｍ，校核洪水位２４０．２５ ｍ。 枢纽建筑物包括拦河大坝、右岸引水隧洞及其 下游的引水式厂房、左岸坝后厂房。拦河坝为混凝 坡开挖后，使部分柱状基岩的根基被切断，一些深 藏的顺坡裂隙露出地表，给处于临界状态的岩体带 来一定的影响。 ２．２监测设施布置 土重力式梯形支墩坝，工程属Ｉ等工程，大坝为１ 级建筑物。坝顶高程２４２．００ ｍ，最大坝高 １２９．００ ｍ，坝顶全长４４０．００ ｍ，由２３个坝段组成， ０～６号坝段为左岸挡水段，ｌ３～２２号坝段为右岸 为保证大坝和坝后厂房的安全，根据边坡的复 杂地质条件和极易产生变形的特点，采用了“上撬 下固、上锚下护、边挖边护、排水同步”的处理原 挡水段，７～１２号坝段为河床溢流段，设有５孔坝 顶溢洪道和４个深式泄水孔。溢流堰顶高程 ２２３．００ ｍ，孔口尺寸１４．５ ｍ Ｘ １５．７ ｍ（宽Ｘ高）。 深式泄水孔进口底板高程１６０．００ ｍ，孔口尺寸 ２．５ ｍＸ ３．９４ ｍ。工程于１９７９年蓄水，１９８０年投产 发电。 则。同时，在整个边坡区，设置变形观测设施，定 期加强监测，发现问题及时处理。湖南镇电站左岸 边坡采用深层与表面变形监测相结合的方式掌握边 坡岩体的性态，在坝下０＋１８０ ｍ、坝下０＋２２０ ｍ、 表１ 湖南镇大坝左岸边坡测斜孔安装参数 电站原装机４台，装机容量１７０ ＭＷ，２００２年 开始进行减振增容改造，单机容量增大至５０ ＭＷ； 扩容工程的５号机组单机容量为１００ ＭＷ，于１９９６ 年建成发电，２００９年完成增容改造，容量增加为 １２０ ＭＷ。目前总装机容量３２０ ＭＷ。 ２边坡地质及监测设施 ２．１边坡地质 湖南镇电站大坝左岸边坡表面岩石风化，基岩 ・ １７８ ・ 小水电２０１１年第４期（总第１６０期） 分析探讨 坝下０＋２６０ ｍ ３个断面不同高程的边坡处布设了９ 整个测斜探头制成密封形式。测斜读数仪把测头传 个测斜孔，编号ｈ０１～ｈ０９，每个测斜孔孔口附近 感器产生的电信号转换成相应的数字形式显示。测 设置１个表面变形观测点（见表１）。 量时，测头内的敏感元件受重力作用，均处于铅垂 ３深层位移监测 直方向，当测斜套管倾斜时，测头的轴线产生同样 的倾角口＝Ｃ Ｘ Ｖ（ａｎ速度计式，其中ｃ为率定常 湖南镇大坝左岸边坡深层变形采用测斜仪对不 数， 为输出电压），当测头的两对导向轮间距为 同深度岩层的位移情况进行了监测。 ，测得的倾角为 ；，可测得轴向的位移即相应的 ３．１测斜仪工作原理 两导轮之间的水平距离为ｄｉ＝Ｌｉ＊ｓｉｎ（０ｊ），全孑Ｌ 测斜仪系统由带有导向轮的测斜探头１、测斜 一个轴向的位移总量为Ｄ＝ＥＬ ｓｉｎ（０ ），每次所 读数装置２、控制电缆３和测斜套管４等部分组成 测得的位移量与首次相比所得值称为累积位移量。 （见图１）。带有导向轮的测斜探头内装有高灵敏的 每个测点（固定深度）分 、 互为垂直的２个轴 倾角量测敏感元件，导向轮的间距一般为０．５ １１１， 向，即可测得２个互为垂直方向的位移量。 ∑Ｌｉｓｉｎ ａＩ 图１ 测斜仪结构及工作原理示意 带有导向轮的测斜探头内装有高灵敏的倾角量 采用的仪器是国产ｃｘ－＿０１型测斜仪，但因为电缆 测敏感元件，导向轮的间距一般为Ｏ．５ ｍ，整个测 伸缩性大和环境温度对观测数据影响较大，实际测 斜探头制成密封形式。测斜读数仪把测头传感器产 量中精度无法满足规范要求。为了提高观测精度， 生的电信号转换成相应的数字形式显示。测量时， ２００３年１月更换为了美国Ｓｉｎｃｏ公司的５０３０２５１０型 测头内的敏感元件受重力作用，均处于铅垂直方 测斜仪。 向，当测斜套管倾斜时，测头的轴线产生同样的倾 从２００３年至２０１１年的观测结果看，位置较高 角口＝Ｃ×Ｖ（加速度计式，其中ｃ为率定常数， 的ｈ０１、ｈ０４、ｈ０７测斜孔的相对位移量要比其它孔 为输出电压），当测头的两对导向轮间距为厶， 稍大，汛期因雨水较多位移量比干旱季节也要略大 测得的倾角为口ｉ，可测得轴向的位移即相应的两 一些。图２是ｈ０１、ｈ０４、ｈ０７测斜孔左右岸方向 导轮之间的水平距离为 ＝Ｌｉ＊ｓｉｎ（口ｊ），全孔１ （Ａ）、上下游方向（Ｂ）孔口位移量过程线（见图 个轴向的位移总量为Ｄ＝ＥＬｊｓｉｎ（口 ），每次所测 ２）。图中显示这几个孔的左右岸向位移量波动明显 得的位移量与首次相比所得值称为累积位移量。每 小于上下游向，这是因为测斜仪Ａ向观测精度较Ｂ 个测点（固定深度）分Ａ、Ｂ互为垂直的２个轴 向高造成的。２个方向均没有明显趋势性变化。 向，即可测得２个互为垂直方向的位移量。 图３是ｈ０４测斜孑Ｌ ２００３年４月至２０１１年２月 ３．２深层位移资料分析 期间的测值分布（见图３）。图中未发现岩体内有 湖南镇大坝左岸边坡测斜仪于１９９７年１０月份 明显的滑动面存在，测值基本在观测精度影响范围 完成安装并开始观测，观测周期为每月１次。最早 内波动。 ・ ｌ７９・ 小水电２Ｏｌ１年第４期（总第１６ｏ期） 分析探讨 ４．２监测方法改进及精度分析 垂直角观测，采用边角交会法观测水平位移，采用 为了提高监测精度，２００９年１２月电厂新购置 ＥＤＭ三角高程法观测垂直位移。表３是２００９年１２ 了１台徕卡ＴＣＡ２００３全站仪（测角精度（一测回方 月１８日边角交会法观测数据平差坐标及精度分析 向标准偏差）０．５”，测距精度１ ｎｌｌｎ＋１ｐｐｍ，具有 结果，最大的 向（上下游）的位移量观测误差 ＡＴＲ功能），对湖南镇电站左岸边坡水平位移监测 为１．３０ ｍｌｎ，Ｙ向（左右岸）的位移量观测误差为 方法进行了改进。改进后的位移监测增加了边长和 ０．９０ ｍｌｎ（见表３）。 表３湖南镇大坝左岸边坡位移监测平差坐标及其精度（边角交会法） 图４是湖南镇大坝左岸边坡ｈ０１、ｈ０４、ｈ０７表 动面存在，因此可以判断边坡开挖时采取的工程措 面位移测点位移量过程线（见图４），从图中可以 施切实有效，边坡稳定性较好。但为确保５号机厂 看出２００９年１２月以前采用测角前方交会测得的数 房的安全，仍应继续对边坡位移情况进行监测。 据跳动很大，而改为边角交会法后测得的数据明显 ２）经改进的表面位移监测精度较高，并且可 稳定。２个方向均没有明显趋势性位移。 以同时进行水平和垂直位移监测，能真实反映左岸 ４结论及建议 边坡的变形情况，但半年１次的观测周期过长，建 议增加测次。测斜仪的精度相对较低，观测意义不 １）从长期的观测资料分析，湖南镇大坝左岸 大，可以在加强表面位移监测的前提下停止或减少 边坡未发现趋势性位移，岩体内部也没有明显的滑 测斜仪观测。 ・ 】８】 ・