万家寨水利枢纽工程
大坝安全监测资料分析报告
建设单位：黄河万家寨水利枢纽有限公司 编制单位：水利部天津水利水电勘测设计研究院
二○○二年五月
总 目 录
第一卷：建设管理工作报告 第二卷：建设大事记
第三卷：大坝Ⅰ标工程施工管理工作报告 第四卷：厂房Ⅱ标工程施工管理工作报告 第五卷：砂石骨料生产管理工作报告 第六卷：设计工作报告 第七卷：建设监理工作报告 第八卷：机电设备制造监造工作报告 第九卷：金属结构制作监造工作报告 第十卷：运行管理工作报告 第十一卷：质量评定报告
第十二卷：大坝安全监测资料分析报告 第十三卷：水土保持及环境保护专项工作报告 第十四卷：库区右岸渗漏专题工作报告 第十五卷：库区防凌专题工作报告 第十六卷：坝基抗滑稳定处理专题工作报告
第十七卷：低热微膨胀水泥应用专题工作报告 第十八卷：拟验工程清单和未完工程项目的建设安排 第十九卷：档案资料自检工作报告
第二十卷：小沙湾取水工程专项工作报告 第二十一卷：竣工安全鉴定工作报告
第二十二卷：建设征地补偿和移民安置工作报告
批 准：何志华 审 定：王宏斌 陆宗磐
审 查：郭 潇 张军劳 杜雷功 吴正桥 校 核：顾春利 李秀明 编 制：蒋志勇 张秀崧 朱伟君 白俊岭 李 梅
目 录
前言?????????????????????????????1 1 工程概况及大坝安全监测布置简况??????????????2
1.1 工程概况???????????????????????2 1.2 监测项目及布置????????????????????2 2 变形观测资料分析?????????????????????15
2.1 荷载因素分析?????????????????????15 2.2 变形观测资料的整理与分析???????????????16 2.3 坝体变形三维有限元计算????????????????22 2.4 统计模型分析?????????????????????23 2.5 位移混合模型分析???????????????????26
2.6 大坝变形观测资料分析综述???????????????27 3 渗流观测资料分析?????????????????????79
3.1 坝基扬压力资料分析??????????????????79 3.2 坝基层间剪切带扬压力观测资料分析???????????82 3.3 坝体渗透压力资料分析?????????????????83 4 应力、应变及温度观测资料分析???????????????97
4.1 应变计组实测资料计算分析???????????????97 4.2 测缝计实测资料整理和分析???????????????100 4.3 抗剪平硐三向测缝计实测资料分析????????????103 4.4 钢筋计实测资料分析??????????????????104 4.5 钢板计实测资料分析??????????????????105 4.6 渗压计实测资料分析??????????????????106 4.7 基岩变位计实测资料分析????????????????106 4.8 温度计实测资料分析??????????????????107 5 结论与建议????????????????????????143
5.1 结论????????????????????????143 5.2 建议????????????????????????145
前 言
万家寨水利枢纽工程1994年底开工，1995年5月开始大坝混凝土浇筑，大坝安全观测仪器与设施，随坝体混凝土施工，逐步埋设安装就位，至1998年10月水库下闸蓄水，大部分观测项目施工完成，并取得了初始值，开始或进行了正常的安全监测。至目前大部分观测项目均已取得了系统且完整的观测资料。受黄河万家寨水利枢纽有限公司委托，我院承担了该工程竣工验收大坝安全观测资料分析任务。本次资料分析含概了除近坝区岩体水平位移、垂直位移及左右岸绕坝渗流观测（甲方均已委托其他单位承担）以外项目的大坝安全观测起始至2001年5月底全部观测资料。观测资料分析依据国家现行规程规范进行，分析中除采用统计方法外，还借助于线弹性有限元对大坝位移等进行了综合分析。通过本次观测资料分析，对该工程大坝安全监测、安全监测成果及大坝工作状态均有了一定的认识，但由于部分观测资料的完整性、系统性较差，也给资料分析和结论的取得带来了一定的困难，有待在今后工作中进一步地完善。
在本报告的编写过程中，提到了中国水利水电科学研究院结构材料研究所张进平、庄万康、黎利兵等专家的指导，同时得到了黄河万家寨水利枢纽有限公司领导及公司电站管理局的大力支持，在此一并表示感谢！
受时间等方面因素制约，本次资料分析中难免有不足之处，恳请专家们批评指正。
1 工程概况及大坝安全监测布置简况
1.1工程概况
万家寨水利枢纽工程位于黄河干流托克托至龙口峡谷河段内，左岸隶属山西省偏关县，右岸隶属内蒙古自治区准格尔旗。工程的主要任务是供水结合发电调峰，同时兼有防洪、防凌作用。枢纽属一等大（I）型工程，水库最高蓄水位980.00m，正常蓄水位977.00m，水库总库容8.96亿m3,电站装机容量1080MW。整个枢纽由拦河坝、坝后式厂房、泄水建筑物、引黄取水口及GIS开关站等建筑物组成。
拦河坝为混凝土半整体直线重力坝。大坝坝顶高程982.00m，坝顶长度443m，最大坝高105m，拦河坝由22个坝段组成，其中：1#坝段为左岸挡水坝段；2#、3#坝段为引黄取水口坝段；4#坝段为表孔坝段；5#～8#坝段为底孔坝段；9#、10#坝段为中孔坝段；11#坝段为隔墩坝段；12#～17#坝段为电站坝段；18#～22#坝段为右岸挡水坝段。
1
黄河在坝址区呈南北向，河谷呈宽U型，宽约430m。坝基座落在寒武系中统张夏组第五层的中厚层灰岩夹薄层灰岩上，两岸坝肩地层为寒武系上统崮山组、长山组和凤山组的中厚层灰岩、薄层灰岩、竹叶状灰岩等地层。
坝基地层呈单斜构造，岩层产状平缓，总体走向北东30°，倾向西北，倾角2°～3°。在平缓单斜地层上发育有规模不大的层间褶曲、隆起及裂隙。 1.2 监测项目及布置
本工程大坝观测项目有：变形观测；渗流观测；应力、应变及温度观测；水位、水温、气温观测；水力学观测。
1.2.1变形观测
（1）坝顶水平位移监测。坝顶水平位移观测采用视准线法和大气激光准直线法，布置桩号分别为下0+017.185m和0+017.51m，两种方法互为校核，两端点由设置在1#、22#坝段的正、倒垂线组作为基点。
（2）坝身水平位移监测。在高程975.00m的观测廊道内桩号下0+013.45m处布置一条单向引张线，两端点与1#、22#坝段的正、倒垂线组相结合，中间与7#、14#坝段的正、倒垂线组相结合。
1.2.2垂直位移监测
（1）坝顶垂直位移监测。在每个坝段的坝顶上埋设一个沉陷标点，采用精密水准测量方法进行观测。
（2）坝基垂直位移监测。在灌浆廊道内每个坝段埋设一个沉陷标点，采用精密水准测量方法进行观测。
1.2.3坝体挠度监测
在1#、7#、14#、22#坝段各布置一条正、倒垂线组观测坝体挠度，并为大坝变形观测提供基准值。倒垂线深入基岩深度：1#坝段为42m；7#坝段为30.9m；14#坝段为35m；22#坝段为45m。
1.2.4坝基倾斜监测
在14#坝段灌浆及扬压力观测廊道内，桩号坝0+323.80m、高程898.50m处顺流向安装三台RJ型电容式静力水准仪，并以14#坝段倒垂线作为基点。
1.2.5坝基扬压力监测
选择2#、5#、11#、14#、20#坝段5个横向监测断面，每个断面布置4个以上监测孔，纵向监测断面选在灌浆廊道内，每个坝段布置1个监测孔，另在6#、10#、15#、18#坝段
2
某水利枢纽工程大坝安全监测资料分析报告
