生,混凝土温度升高,压应力减小,之后混凝土温度降低,压应力增大。当混凝土散热稳定后,应变计组应力变化与该点的温度变化相对应,呈比较明显的年周期变化。
除初期部分仪器测值不稳定,应变计组正应力出现了较小的拉应力外,坝趾及坝踵附近混凝土实测正应力均为压应力,且压应力均小于混凝土允许应力,应力呈比较稳定的年周期变化,没有出现拉应力的趋势。
分析各应变计组Y(水平面顺河向)、Z(铅直方向)向正应力及剪应力过程线(图4-7~图4-12),可以得到几点认识:
(1)坝体中部的应变计组S5-2、S14-2、S14-3、S14-4均表现出压应力oz较oy大。 (2)而S5-1反映出的正应力ζz和ζy平均值基本相当,且ζy呈明显变幅的年周期变化,这可能主要是因为S5-1靠近坝体上游面,在Y方向混凝土温度变形受基岩约束,引起Y向压应力且呈明显的周期变化,水库蓄水后,坝踵附近处于库底,温度变幅变小,相应的ζy变幅明显减小,同时库水位对坝体的作用,使此处ζy向压应力值增大,从而表现出ζz大于ζy。
(3)应变计组S14-8处于坝体下游厂、坝结合部,从仪器埋入到1997年,混凝土处于降温阶段,受基岩约束,应变计组测得Y向压应力逐渐减小;之后受结合部厂房影响,Y向压应力有一定增加,结合部开始联合受力;1998年10月1日水库下闸蓄水后,随着库水位的升高,Y向压应力逐渐增加,说明厂坝联合受力起到了较好的作用。 4.2测缝计实测资料整理和分析
本工程拦河大坝为半整体式直线重力坝,河床坝段横缝在高程915.00m以下灌浆连成整体,岸坡坝段分别在高程948.00m和940.00m以下灌浆连成整体。为了解大坝因温度、水压、不均匀沉陷等引起的各种接缝开合情况,在5#、14#、21#坝段各条纵横缝及左、右岸坡坝段(1#~3#、20#~22#坝段)的横缝布置测缝计,在坝踵与基岩结合处、两坝肩混凝土与基岩接缝处布置测缝计。
4.2.1基准值选择
基准值是测缝计与混凝土的变化开始共同作用时的观测值,选取原则为:一般选取仪器埋设后,上层混凝土振捣对仪器已无影响,测值开始呈规律性变化时,一般选取仪器埋设后5~12小时的测值作为基准值。
4.2.2横缝开合度
根据实测数据,作出测缝计横缝开合度过程线见图4-13~图4-16,测缝计开合度与温度相关图见图4-22、图4-23。
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从横缝开合度过程线及开合度与温度相关图可以看出:
(1)横缝开合度和温度均呈明显的年周期变化,从现有测值看,开合度尚没有随时间增大的趋势。
(2)所选仪器测得的缝面在绝大部分时间均是张开的,混凝土降温稳定后,横缝缝面开合度变幅最大在1#~2#及2#~3#坝段之间(即仪器J2-11、J2-12),最大变幅为2.5mm左右,缝面最大开度也在2#~3#坝段之间(仪器J2-12),最大为2.93mm。
(3)从J5-8和J5-9可知,同一横缝上部测缝计较下部测缝计的温度及开合度变化幅度大,且上部测缝计温度及开合度变化较下部测缝计有一超前量。
(4)从相关图可知,开合度随温度变化关系明显,两者呈明显负相关,即横缝在升温时缝面闭合,降温时缝面张开。同时,从非灌浆区的J5-12、J14-24、J21-12测缝计相关图可以看到,温度升降过程中,开合度与温度相关线并不呈线性变化,升降过程不完全闭合,说明横缝开合度除主要受温度影响外,其它一些因素(如坝体浇筑过程中随着坝高的增加坝体自重的改变等)对开合度也有一定的影响。
(5)相关图4-22中,测缝计J5-8处于横缝下部的灌浆区,从相关图上可以看出,第一次混凝土冷却至最低温时,横缝开度最大,此时横缝尚未进行灌浆,当第二次自然降温到最低温度时(1997年11月23日),横缝开始灌浆。灌浆后,实测开度保持在1.7mm左右,未再出现开度进一步增大的现象,说明横缝灌浆时间选择恰当,灌浆效果较好。
4.2.3纵缝开合度
测缝计纵缝开合度过程线见图4-17~图4-19,测缝计开合度与温度相关图见图4-24~图4-25。
从纵缝开合度过程线及开合度与温度相关图可以看出: (1)部分测点纵缝开合度和温度也呈明显的年周期变化。
(2)仪器测得的缝面绝大部分是张开的,混凝土降温稳定后,缝面开合度变幅最大在5#坝段第二条纵缝上(即仪器J5-6),最大变幅为1.5mm左右,缝面最大开度在14#坝段第二条纵缝上(仪器J14-7),最大为1.97mm。
(3)少数仪器由于测点处温度变化幅度不大,纵缝开合度变化也不明显,大部分仪器所测纵缝开合度随温度变化关系明显,两者呈明显负相关,纵缝在升温时缝面闭合,降温时缝面张开。
(4)图4-24中,测缝计J2-3中间时段温度升降过程中,测缝计开合度与温度相
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关线不完全重合,此时坝体浇筑尚未到顶,说明纵缝开合度除主要受温度影响外,坝体自重等一些其它因素对纵缝开合度也有一定的影响。
(5)相关图4-24、图4-25中的几支测缝计均布置在纵横灌浆区中,从相关图可以看到,除测缝计J21-6外,其它仪器均在第一次混凝土冷却至最低温时,纵缝开始灌浆。灌浆后,测缝计保持一定的开度,基本没有再出现开度进一步增大的现象,说明纵缝灌浆时间选择较合适,灌浆效果较好。其中测缝计J14-17处于厂坝接合处,灌浆后接伤口缝开度没有进一步增加。而对测缝计J21-6,结合过程线可以看到,仪器所在灌区的混凝土温度尚未降至最低时(1998年3月4日)就进行了灌浆,灌浆后,当温度进一步降低时,纵缝开度又继续增大,而当温度升至灌浆温度时,开度不再减小,说明灌浆效果较好,但灌浆时间选择不合适,造成低温时纵缝会张开一定的缝隙。
4.2.4坝踵部位接触面开合度
坝踵测缝计开合度过程线见图4-20。从过程线可以看出:混凝土与基岩接触面均处于闭合状态,开度最小为-0.2mm左右,表明坝体与基岩接触面胶结良好。1999年7月底至8月初库水位从961.55m升至966.00m左右时,14#、21#坝段坝踵部位一接触面有一增大现象,说明库水位的升高对坝踵接缝有一定影响,但接触缝面仍处于闭合状态。从工程蓄水至2001年5月底,库水位最高曾达974.54m,未发现坝踵处有张开现象,随着库水位进一步升高,接缝是否会张开,有待今后进一步的观测。
4.2.5压力钢管与混凝土之间缝面开合度
测缝计缝面开合度过程线见图4-21。从过程线图可以看出:
(1)压力钢管与混凝土之间缝面开合度和温度呈明显的负相关,升温时缝面开度减小,降温时缝面开度增加,但缝面始终为闭合状态,且呈明显的年周期变化。
(2)混凝土降温稳定后,缝面最大开度在Ⅳ-Ⅳ断面上(压力钢管下弯段,仪器J14-15),最大为1.07mm。从相同部位的钢板计判断,如果钢管与混凝土之间接缝开度较大,则钢板应力应增大,但实测钢板应力并未增大,可能该测缝计测值仅反映局部情况,也可能测值有误 。而Ⅱ-Ⅱ断面测缝计实测接缝闭合,说明压力钢管与周边混凝土结合良好。
4.2.6坝基抗剪平硐回填混凝土与基岩间缝面开合度
平硐回填时,为监测回填混凝土与周围岩体之间接合缝的开合度,同时为回填灌浆选择时机,分别在三条平硐及支硐上选取10个断面,在每个断面的平硐两侧及上部布置测缝计,以监测缝的开合度。
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根据测缝计的布置情况,在三条平硐上各选取2个断面(共6个断面)进行缝实测开合度分析,并作出各断面测缝计实测开度过程线如图4-26~图4-31。
1#抗剪平硐分别在5#坝段、9#坝段布置2个测缝计观测断面。在2个断面的6支测缝计稳定后,缝的开合度变化不大。而J2位于5#坝段观测断面的顶部,混凝土浇筑后出现一定的裂缝是正常的。1#平硐第3块(5#坝段观测断面所在,回填块)回填后,分别于2000年8月中旬进行了回填灌浆,2001年5月下旬又进行了补强灌浆,第一次灌浆后,随着温度进一步降低,J2测缝计实测开度又有一定的增大,而第二次的补强灌浆选择的时间基本在温度最低点,且灌浆后温度趋于稳定,缝的开度没有进一步加大。
2抗剪平硐分别在5坝段、7坝段布置有2个测缝计观测断面。平硐回填后,分别于2000年12月上旬进行了回填灌浆,2001年3月中、下旬进行了接触灌浆基本选在温度最低点,且灌浆后温度趋于稳定,缝的开度没有进一步加大。
2#抗剪平硐分别在5#坝段、7#坝段布置有2个测缝计观测断面。平硐回填后分别于2000年12月上旬进行了回填灌浆,2001年3月中、下旬进行了接触灌浆,第一次灌浆处于混凝土降温过程中,灌浆接缝进一步张开,第二次灌浆基本选在温度最低点附近,灌浆后接缝开度没有进一步张大(其中J20测缝计可能在接触灌浆时被损坏),但7#坝段的2支仪器(另1支仪器埋设后即坏,没有测值)实测开合度在接触灌浆后开度仍有一减小趋势,但减小的量值很小,可能是仪器误差,也可能是此处灌浆效果还不够理想。
3#抗剪平硐也分别在5#坝段、7#坝段布置2个测缝计观测断面,其中5#坝段的3支仪器后期均出现测值不正常,仪器可能已坏,现已停测,而7#坝段的3支仪器测值较好。平硐回填后,分别于2000年12月上、中旬进行了回填灌浆,2001年3月下旬进行了接触灌浆,从图4-31可以看到,第一次灌浆处于混凝土降温过程中,灌浆后接缝进一步张开,第二次灌浆基本选在温度最低点附近,此后温度趋于稳定,两侧接缝开度也没有进一步张大,但顶部接缝仍有一张开趋势,是仪器误差还是其它因素引起的,因资料较短无法判断,有待今后进一步加强监测。
总之,1#抗剪平硐回填后,除5#坝段平硐顶部的J2外,周边缝基本都处于闭合状态,而5#坝段平硐顶部以及2#、3#抗剪平硐回填后周边缝虽有一定的张开,但开度均不大,最大开度为(J2测缝计)1.7mm,其它测缝计最大开度均不超过1mm,且经过两次灌浆后,接缝开度基本保持不变,没有进一步张开的迹象。同时,测缝计实测资料也反映出,抗剪平硐个别部位的回填灌浆效果可能不太理想,而测缝计J29实测开度是否有其它因
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素影响也有待今后进一步的观测。 4.3抗剪平硐三向测缝计实测资料分析
为监测坝基剪切带在今后水库运行过程中的变化情况,在每条坝基抗剪平硐上游壁的SCJ08、SCJ10剪切带上各埋设有2套3DM-200型三向测缝计,共计12套。其中,双
3 3 3
数编号(如J3 2 ~J4 )的仪器布置在SCJ08剪切带上,单数编号(J1 、J3 )的仪器布置3 #3 #在SCJ10剪切带上;12套仪器中,J3 J3 1 ~J4 布置在1抗剪平硐中,5 ~J8 布置在2平硐3 #中,J3 9 ~J12 布置在3抗剪平硐中。
从抗剪平硐回填时,三向测缝计开始埋入并进行观测,至今已取得了一系列的资料,其中J6 、J10 没有测值,而J1 测量数据明显不合理,可能仪器已坏,对剩下的9套仪器的观测数据进行处理,并作出其在三个方向的位移过程线如图4-32~图4-34。【注:图中J3-4即代表J3 4 三向测缝计,三个方向的位移分别用X、Y、Z表示。其中,X代表剪切带的开合度,以剪切带张开为正;Y代表剪切带沿坝的左右岸方向错动,以剪切带上层向左岸、下层向右岸错动为正;Z代表剪切带沿坝的上下游方向错动,以剪切带上层向下游、下层向上游错动为正。】
图4-32中3套三向测缝计埋设位置与图4-33中3套相对应,分别布置在不同剪切带上,坝轴线方向间隔1m。
3
对比J 3 3 、J4 的三向变位过程线可以看到,两者图形比较相似,但变位方向不对应,3
3 3
在2套仪器产生变位的时间(2000年5~7月)内,水位、气温变化均不大,且后期水位或水温大幅度变化时,仪器反映的位移值也再无大的变化,说明产生这种变位并不是水位或气温的影响,相施工记录,此部位于2000年8月上旬进行回填灌浆,正好在变位结束之后,这种变位可能是灌浆前钻孔等施工对三向测缝计产生的影响。
3 2#抗剪平硐J11 、J3 8 的2套三向测缝计,实测三向变位过程线图形也比较相似,但
各向变位均很小。
3 对比J11 、J3 8 可以看到,两者图形相似,且变位方向也对应,但这种变位是在埋设
过程中产生的,是施工对仪器产生的影响,不代表剪切带的真正变位。仪器埋设完成后,实测剪切带的三个方向均无大的变位。
图4-34所示的3套三向测缝计中,J2 3 测值较完整,实测的三向变位也有一定的变
3
化,但各向变位均很小,而J3 5 、J9 的2套三向测缝计的前期变位也都不大,后期因无
法测到读数而停止测量,可能仪器已损坏。
排除施工等因素对仪器测值的影响,抗剪平硐内所有三向测缝计实测SCJ08、SCJ10
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某水利枢纽工程大坝安全监测资料分析报告
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