中，h=h′/100，h′为测时当天的平均水位）。
温度分量δ(T)：是由于坝体混凝土和基岩温度变化引起的位移。在进行回归分析时，可以选择坝体或基岩内埋设的温度计的测值作为因子，也可选择坝址处气温作为因子，但因坝内温度计埋设较多，且分布的部位不同，很难用某一支温度计反映坝内温度总体变化，而要用所有温度计测值作为因子，则计算工作量太大，故本次分析采用坝址气温作为温度回归因子。根据本工程实际情况，采用了两类温度分量因子（见2.1.2节）。
时效分量δ(t)：大坝变形产生时效分量的原因复杂，它综合反映坝体混凝土和基岩的徐变、塑性变形以及基岩地质构造的压缩变形，同时还包括坝体裂缝引起的不可逆变形以及自生体积变形。一般正常运行的大坝，时效位移的变化规律为初期变化急剧，后期渐趋稳定。根据时效变形规律，采用t、ln(l+t)、e-kt这三项函数作为时效因子（其中：t＝t′/30，t′同前；k取0.01）。
2.4.1坝顶视准线
坝顶视准线21个测点全部观测数据统计回归方程见表2-11，回归结果分量统计见表2-17，回归复相关系数为0.7845～0.9602，其中大部分在0.8～0.9之间；测值回归标准差在0.336～2.358mm之间。
（1）全部测点均选入了水位因子，表现出随水位升高位移量增大变化规律，且从水位分量变幅所占比例可以看出，水位分量变幅比温度分量变幅稍大，水位变化是坝顶水平位移的主要影响因素。
（2）全部测点均选入了温度分量，表现出温度升高，坝顶水平位移减小，其分量变幅略小于水位分量，说明温度是次于水位的又一主要影响因素。
（3）部分测点选入了时效因子，测点表现出了位移的趋势性变化。变幅在1.11～6.63mm之间。绝大部分测点未选入时效因子，主要是因为时效分量在坝顶水平位移中所占比重很小，而水库运行初期，影响坝顶水平位移测值的因素较多，使得时效位移分量表现不明显。
2.4.2高程975.00m观测廊道引张线
高程975.00m观测廊道引张线21个测点全部观测数据统计回归方程见表2-12，回归结果分量统计见表2-18，回归复相关系数为0.6675～0.9776，其中，仅21#坝段为0.6675，其余均在0.9以上；测值回归标准差在0.185～0.832mm之间，绝大部分在0.6mm以下，除21#坝段外，其余坝段测值回归效果较好，说明该项目的测量精度也较高。
（1）全部测点均选入了水位因子，表现出随水位升高位移量增大的变化规律，且
13
从水位分量变幅所占比重可以看出，水位变化是高程975.00m廊道产生水平位移的主要影响因素，和坝顶视准线所反映的规律一致。
（2）全部测点均选入了温度分量，其变幅略小于水位分量，说明温度是次于水位的又一主要影响因素。从分量统计表中不难看出，由于坝体结构形式的不同，温度分量呈明显的分段，这主要是因为温度对坝体变形的影响主要取决于坝体结构形式。
（3）大部分测点选入时效因子，测点表现出了位移的趋势性变化。变幅在0.71～6.92mm之间，时效位移大致呈从边坡坝段向河床坝段增加的趋势。
2.4.3坝顶垂直位移
坝顶垂直位移23个测点全部观测数据统计回归方程见表2-13，回归结果分量统计见表2-19，回归复相关系数为0.8849～0.9616，绝大部分均在0.9以上，测值回归标准差在0.492～1.208mm之间。
（1）小部分测点入选了水位因子，且水位分量所占的比重相对温度分量要小，说明水位不是影响坝顶垂直位移最主要的因素，符合坝顶垂直位移变化规律。同时，因大坝完建时间尚短，坝体内温度、时效变形等尚未完全稳定，水库运行也无规律，这些都可能导致水位分量在坝顶垂直位移中反映不很明显。
（2）所有沿点均选入了温度因子，最大温度变形值（下沉）出现在2、3月份，最小值出现在8～10月份，温度分量变幅为3.03～8.77mm。在坝顶垂直位移中，气温是最主要的影响因素，气温高时，坝顶垂直位移减小，气温低时坝顶垂直位移增加符合一般规律。
（3）半数测点入选了时效因子，绝大部分测点表现出以对数或指数形式趋于稳定的下沉变化，变幅在0.55～2.31mm之间。
2.4.4坝基垂直位移
坝基22个测点垂直位移全部观测数据的回归结果及分量统计见表2-14和表2-20，回归复相关系数为0.6210～0.9138，大部分在0.7左右，标准差在0.580～1.145mm之间，说明坝基垂直位移观测数据精度较差，回归方程的效果也较差。
（1）仅半数测点入选了水位因子，大部分测点回归主程中都没引入水位分量，主要是因为坝基垂直位移的影响因素较多，水位荷载不是主要影响因素，同时，测值误差较大，也导致水位分量变化影响不明显。
（2）绝大部分测点入选了温度因子，但温度分量的变幅不大，大部分温度分量变幅均小于1mm。这是因为基础廊道内测点的温度变化是由测点所在平面。以上部位的坝
14
体及基础年周期温度变化引起的，与上部结构相对，该部位坝体及基础的平均温度变化要小得多。
（3）所有测点均入选了时效分量，全部测点表现出了下沉的趋势性变化，变幅在1.01～5.29mm之间。从表2-20可以看到，时效分量呈河床坝段大，边坡期段小的分布规律，这种分布形式与结构因素（自重、水荷载等）相对应，即自重大者其时效分量也大，表明时效变化主要是坝基受荷载作用后的徐变变化。
2.4.5坝体挠度
坝体垂线X向测值回归方程见表2-15，X向位移回归结果分量统计见表2-21；坝体垂线Y向测值回归方程见表2-16，Y向位移回归结果分量统计见表2-22。
垂线X向测值回归复相关系数为0.5479～0.9576，测值回归标准差在0.599～2.568mm之间；垂线Y向测值回归复相关系数为0.6307～0.9280，测值回归标准差在0.278～3.436之间。在垂线X、Y向所有测值的回归复相关系数中，绝大部分均小于0.8，最低可达0.5479，说明回归方程的效果很差，而所有测点的回归标准差中，绝大部分均大于1mm，且有不少大于2mm，说明测值精度较低，这和测值过程分析结果是一致的。 2.5位移混合模型分析
2.5.1位移混合模型的建立
鉴于统计模型属于经验模型，它存在下列问题：
（1）当观测资料不包括荷载（如水位、温度等）发生的极值或观测资料系列较短时，那么由这些资料建立的数字模型将不能用于安全监控和测值预报。
（2）这些模型主要依靠数学处理，没有较好地联系大坝和地基的结构性态。因此，对大坝的工作性态不能从力学概念上加以本质解释。
（3）由于随机因素的影响，这些模型的外延预报时间较短，精度较低。 针对上述问题，对水压分量采用有限元计算结果拟合出的位移与水位关系方程，其它分量仍用统计模式，然后与实测值进行优化拟合，得到位移混合模型。有限元计算见2.3节。
根据7#坝段有限元计算结果建立的坝段位移δ1与h（其中，h=h′/100,h′为测时当天的平均水位）关系式如下：
坝顶水平位移与水位关系式：
δ1=-1364.51120h4+52792.13846h3-765825.21534h2 +4936828.84757h-11932782.87770
15
高程975.00m观测廊道水平位移与水位关系式： δ1=-210.13332h4+8184.92416h3-119469.42655h2 +774521.63617h-1881843.23694
根据14#坝段有限元计算结果建立的位移δ1与h（其中，h=h′/100,h′为测时当天的平均水位）关系式如下：
坝顶水平位移与水位关系式：
δ1=-58.30534h4+2332.56281h3-34859.64086h2 +230765.23876h-571168.85094 高程975.00m观测廊道水平位移与水位关系式： δ1=-91.28586h4+3580.12035h3-52560.95248h2 +342419.66755h-835338.26535
将上述各式作为一个因子与温度、时效因子一起对各项目位移测值进行回归分析，可以得到位移的混合模型。其中，1#～11#、20#～22#坝段用7#坝段有限元计算成果，12#～19#坝段用14#坝段有限元计算成果。分析时段以及温度、时效因子同统计模型，各项目测点的混合模型见表2-23～表2-24。
2.5.2位移混合模型分析 （1）视准线位移混合模型
视准线位移混合模型见表2-23。各测点混合模型复相关系数在0.7410～0.9615之间，大部分在0.8左右，回归标准差在0.368～2.669mm之间。可以看到，视准线位移混合模型的拟合情况较统计模型稍差，在建立位移混合模型时，水位～位移关系式在所有回归因子中显著程度不高，往往要强行才能将其留在方程中。这主要是因为：①拦河坝尚处于蓄水运行的初期阶段，各种其它因素对坝顶水平位移影响较大，而库水位对坝顶水平位移的影响尚反映不出理论上的规律，这从统计模型中各测点引入的水位因子各不相同就有所反映；②分析计算所采用的坝顶水平位移仅为相对于1#、22#坝段的绝对水平位移而使水位对坝顶水平位移的部分影响规律被忽略。
（2）高程975.00mm观测廊道引张线位移混合模型
引张线位移混合模型见表2-24。各测点混合模型复相关系数在0.6550～0.9777之间，除4#、10#、17#、21#坝段4个测点外，其余测点都在0.9以上，回归标准差在0.246～1.413mm之间。与统计模型相比，方程的相关程度和拟合程度基本相当，说明引张线实测水平位移和三维有限元计算结果比较吻合。同时，引张线混合模型较之视准线相关程
16
度及拟合程度均有明显提高，但同视准线一样，混合模型也存在水位～位移关系式在所有回归因子中显著程度不高的情况，要强行才能将其留在方程中。 2.6大坝变形观测资料分析综述
通过上述对大坝变形观测资料的分析，可以得到大坝变形的以下规律：
2.6.1 大坝变形观测项目中，引张线、坝顶垂直位移观测结果精密较高，反映出大坝变形的规律性较好，视准线次之，其观测资料整理结果基本可以反映大坝的水平相对变位和坝顶垂直变位情况。
2.6.2 坝顶水平位移主要受库水位和气温影响，其中气温影响略小于水位影响。本次资料分析坝顶最大水平位移（相对于1、22坝段）为13.90mm。
2.6.3 从短期内压水位经历大幅度降低～升高过程时引张线的几次测值看，坝体水平位移处于弹性变形状态。
2.6.4 坝顶垂直位移主要受气温影响，库水位及时效对坝顶垂直位移影响不大。本次资料分析坝顶最大垂直位移为12.02mm。
2.6.5 坝体正倒垂线观测虽然取得了部分观测资料，但由于观测成果的离散性太大，缺测次数较多，不能反映坝体的实际变位情况。另外，由于坝体左、右岸正倒垂线系统观测条件的限制，也不能对坝体绝对水平位移进行换算。为了解大坝的绝对变位变情况，对已完成的大坝外部变形观测资料进行了初步分析，得出几次观测的坝顶部分测点绝对变位（相对于初始值）见表2-7。从该结果可以看出，坝体整体变形不大，最大仅为11.39mm。
鉴于以上原因，请工程建设单位尽快对大坝外部变形控制网的观测成果进行分析。 2.6.6 坝体位移混合模型精度较统计模型稍差，这主要是因为工程投入运行时间短，影响因素较多，同时，部分观测项目测值不稳定也是一个原因，就混合模型整体情况看，基本揭示了大坝变形的影响因素，即水荷载不是坝体变位唯一的主要影响因素。
坝顶各控制点的Y向位移值表
表2-7 （单位：mm） 初始值 项目 坝段 Y向 位移 总第4期 Y向 位移 总第5期 Y向 位移 总第六期 Y向 位移 总第7期 Y向 位移 #
#
日期 日期 日期 日期 日期 1坝段 #98.9.28 0.00 99.7.23 1.90 99.9.22 2.85 00.7.25 6.48 00.9.19 7.09 17
某水利枢纽工程大坝安全监测资料分析报告
