变形监测数据分析报告——进水口边坡情况

3.1　电站进水口边坡监测仪器的主要布置

进水口边坡监测项目主要包括边坡表面变形、深部变形、预应力锚索荷载、锚杆应力以及裂缝监测等，共布置渗压计、多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计、钢筋计、七向应变计、无应力计、测缝计等监测仪器和表面位移测点33个，工作基点2个，校核基点2个。电站进水口边坡观测布置图见图1。

3.2　电站进水口边坡变形监测成果分析

3.2.1　表面变形监测

进水口边坡表面变形测点主要分布在4级马道及开挖线外（开挖线外5个测点），共布设33个测点，根据监测数据分析，表面变形测点变形较小，变形量仅为4.31～6.44mm。

3.2.2　多点位移监测

电站进水口边坡共布置多点位移计20套，在边坡开挖过程中，变形速率从高高程至低高程逐渐降低，变形分布符合直立、水平深切高边坡松弛变化规律，随着边坡支护结束，位移速率逐渐降低，现变形已基本趋于稳定，其中：

（1）高程1659～1680m边坡主要分析4套多点位移计（Mj6、Mj8、Mj12、Mj16）数据变化情况，其监测成果统计见表1。

位于进水口边坡1659马道上部的Mj12（高程1660.2m进左0+022.00）多点位移计（孔深45 m），在2009年11月3日受进水口边坡2009年11月2日18：00边坡高程1646～1644m（进左0+018～进右0+005左右）段爆破影响，孔口位移突变，2009年11月3日至2009年11月30日，孔口位移速率从0.02 mm/d突增至0.65mm/d，1#测点（埋深2m）位移速率从0.03mm/d突增至0.64mm/d，2#测点（埋深7m）位移速率从0.01mm/d突增至0.56mm/d，但自2010年1月后，从位移变化曲线图（图2）变化规律看，边坡位移变化主要集中在0～10.0m范围内。

表1　高程1659～1680m进水口边坡多点位移计监测成果统计表

图2　多点位移计Mj12位移变化曲线图

（2）高程1680～1700m边坡主要分析1套多点位移计（Mj13）数据变化情况，其监测成果统计见表2。

表2　高程1680～1700m进水口边坡多点位移计监测成果统计表

位于进水口边坡1680马道的Mj13多点位移计（孔深55m），在2009年10月29日受进水口边坡1640m高程以下段爆破影响，导致各测点位移突变，变化量呈渐进式缓慢增长趋势。但是自2011年2月，从位移变化曲线图（图3）变化规律看，还有缓慢增长趋势。

图3　多点位移计Mj13位移变化曲线图

（3）高程1700～1720m边坡主要分析7套多点位移计（Mj2、Mj5、Mj7、Mj10、Mj14、Mj17、Mj21）数据变化情况：

在所列7套多点位移计中除Mj2外，其余6套各测点后期变化量均小于1.0 mm，表明边坡开挖期曲线呈缓慢上升趋势，随着支护完成，边坡处于稳定状态。

多点位移计Mj2（进0+00.00高程1712.0m）的3#测点（埋23m）测值变化量为3.97mm，其余3点变化量均小于1.0mm，造成3#测点测值增大的原因有：①由于2#测点出现测值局部不稳定趋势，直至2013年6月18日出现无读数现现象；②在该套仪器附件马道，发现一条细小裂缝，也是造成数值增大的原因（采用砂浆条法，未观测到裂缝发育现象）。

（4）高程1720m以上边坡主要分析2套多点位移计（Mj3、Mj15）数据变化情况：

该2套多点位移计总体处于稳定趋势，后期位移变化量均小于1.0mm，开挖期基本保持恒定趋势，开挖期后稍有增长趋势，表面变形略有滞后，但总增长值均符合边坡岩体卸荷趋势。

综上所述，随着进水口边坡下切开挖，表面变形和深部变形呈缓慢上升变化规律，边坡变形与边坡下挖具有较好的相关性，表明边坡变形主要为开挖后的卸荷松弛变形，随着边坡开挖结束，边坡变形逐渐趋缓。

3.2.3　锚固效果分析

电站进水口边坡共布置45套锚索测力计，荷载具有以下几类特征：

（1）高程1659～1680m边坡主要分析5台锚索测力计（DPj3、DPj6、DPj8、DPj9、DPj15），其中3台（DPj3、DPj6、DPj9）最大锚索荷载与锁定荷载之比仅为1∶0.4，且近期荷载变化速率仅为0.04～0.07 k N/d，该部位边坡锚索也有较大的安全储备。其余2台锚索测力计锚索荷载呈缓慢增加趋势，DPj15损失率达到5.0%，变化趋势有待于进一步监测。

锚索测力计DPj8锚固力变化曲线见图4。

图4　锚索测力计DPj8锚固力变化曲线图(www.xing528.com)

（2）高程1680～1700m边坡主要分析3台锚索测力计（DPj1、DPj12、DPj17），其中2台（DPj2、DPj17）最大锚索荷载与锁定荷载之比仅为1∶0.7，且近期荷载变化速率均小于0.10 k N/d，该部位边坡锚索也有较大的安全储备。锚索测力计DPj1在2009年11月2日锚索荷载突变，锚固力减小235.26k N，导致锚固损失率为28.86%。经现场查看，主要是由于2009年11月1日1700马道爆破，导致落石砸到锚头，使该仪器锚固力发生突变。

（3）高程1700～1720m边坡主要分析5台锚索测力计（DPj2、DPj5、DPj7、DPj10、DPj20），其中4台（DPj2、DPj5、DPj7、DPj10）最大锚索荷载与锁定荷载之比仅为1∶0.9，且近期荷载变化速率均小于0.10 k N/d，该部位边坡锚索也有较大的安全储备。锚索测力计DPj20最大锚索荷载与锁定荷载之比为1∶1.6，锚固损失率达到-15.35%。锚索测力计安装后荷载一直呈缓慢增加趋势，直至2012年中旬渐趋于稳定。锚索测力计DPj20锚固力变化曲线见图5。

图5　锚索测力计DPj20锚固力变化曲线图

（4）高程1720 m以上边坡主要分析2台锚索测力计（DPj13、DPj19），其中DPj19锚索荷载变化速率较小，且近期荷载变化速率均小于0.10 k N/d，该部位边坡锚索也有较大的安全储备。锚索测力计DPj13在2009年5月12日锚索荷载突变，锚固力减小235.26k N，导致锚固损失率为28.86%。经现场查看，主要原因有：①由于进水口边坡下切开挖，导致岩体扰动，使该仪器锚固力发生突变；②2009年5月9日，在该仪器所在区域曾有小部分岩石滚落；③该部位岩石风化严重、岩石发育较破碎，在施工过程中存在塌孔、超设计量灌浆现象。因此，监测数据仅供参考。锚索测力计DPj13锚固力变化曲线见图6。

综上所述，在进水口边坡下挖过程中，由于岩体卸荷松弛变形，预应力锚索荷载呈缓慢上升规律变化，大部分荷载速率一般小于0.1 k N/d，荷载速率较大的个别仪器基本是由于外部原因影响所致。但是随着支护的实施，特别是贴坡混凝土浇筑后，锚索荷载逐渐趋于稳定。

另外，自张拉锁定后，预应力锚杆应力计荷载快速衰减，基本处于稳定状态，锚杆应力计荷载没有因边坡松弛变形而出现荷载增加，推测其原因可能是预应力锚杆长度不够。

3.2.4　边坡变形趋势分析

图6　锚索测力计DPj13锚固力变化曲线图

进水口边坡表面变形-时间、内部变形-时间和锚索荷载-时间全过程总体呈缓慢上升规律变化。随着边坡自上而下爆破开挖，由于开挖边坡卸荷以及岩体风化严重，边坡变形明显加快；在进水口边坡支护后，开挖边坡岩体卸荷作用逐步减弱，变形逐渐减缓；随着高程1659m以下贴坡混凝土浇筑，大部分测点变形已趋于稳定。

3.3　监测成果对比分析

（1）高程1659～1680m部位，多点位移计水平位移、速率与锚索伸长量、伸长速率具有基本一致的变化规律。

（2）高程1680～1700m部位，多点位移计水平位移、速率与锚索伸长量、伸长速率具有基本一致的变化规律。另外，多点位移计Mj13和TPJ13位移速率具有一致性。

（3）高程1700～1720m部位，在开挖过程中多点位移计Mj5的位移量、位移速率较小，远小于该部位表面变形，同样DPj5锚索伸长量和伸长速率较小。

（4）高程1720m以上部位，多点位移计水平位移、速率与锚索伸长量、伸长速率也具有基本一致的变化规律。危岩体锚索荷载原现状（该部位岩体呈倒悬状，三面呈临空状态）影响，未趋于稳定状态。

综上所述，除个别多点位移计测值较小外，在进水口边坡相同部位进行表面变形监测、多点位移监测及锚索监测，所取得的变形监测资料基本一致，表面进水口边坡监测成果是可靠的，精度满足要求。

3.4　渗流监测成果对比分析

在进水口高程1659m和高程1680m马道各布置2支渗压计，随着季节性变化，渗透压力相应变化，监测数值变化规律符合季节变化，能准确地反映出岩体渗水压力及地下水位高程变化情况。

3.5　裂缝及变形成果分析

3.5.1　外部因素

从监测资料分析，结合主要外部影响因素可以看出，电站进水口边坡变形自雨季后期开始增加，变形增大有一定的滞后于降雨现象；同时，旱季变形增长一定程度上说明降雨并非进水口边坡变形增长的主要因素，而是随着施工进程、开挖切割加深、边坡开挖爆破暴露后卸荷松弛影响以及应力的逐步释放，变形逐步加大，进而从结构面构成的不利组合及支护薄弱部位以裂缝的形式凸显出来，呈现整个边坡的不均匀变形特征。

3.5.2　内在因素

（1）监测成果显示边坡变形在空间上集中在下游侧，该部位开挖切割较深，卸荷松弛及地应力影响都较开挖切割较浅的上游部位要大。

（2）在各级马道受卸荷松弛影响产生的变形和局部凸显于软弱和支护较薄弱部位的裂缝，无论从裂缝本身和分别的特征及总体内外因素来看主要呈张性裂缝，局部剪切特征属伴生互动性质，对整个边坡稳定性没有实质性的影响。

（3）监测成果显示边坡最上部危岩体尚未发现显著的整体变形，该部位呈现倒悬状，三面呈临空状态，结合地质情况的分析，可判断该部位的变形主要由向三个临空方向的卸荷松弛引起，特别是两侧陡坡临空。