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1、梅山大坝坝顶沉陷观测误差分析 梅山水电站 潘俊青 一、工程概况及坝顶沉陷观测概况梅山水库位于淮河支流的史河上游，总库容22.66亿m3,拦 河坝坝型为连拱坝，由 15 个垛 16 个拱组成， 3#-13#垛在河床段， 最大坝高88.24m,上游坝坡为1： 0.9，下游坝坡为1： 0.35,拱 及垛挡水面的钢筋混凝土厚度从上倒下逐渐增加，最大厚度为 2.40m，最小厚度为0.80m，连拱坝长311.5m，观测设施设置有沉 陷、垂线、排水孔、裂缝及温度等观测项目。坝顶的沉陷观测采用附合水准路线，东西两岸山坡的基岩上各 设有一组水准工作基点，中间测量路线上有五个转点，十五个沉 陷标点，十五个测量标点
2、分别设置在各垛顶部位上，每垛一个标 点，检测各垛的垂直位移，测次为1 次/月，一般在每月的十二日 前后测量。二、坝顶沉陷测量误差分析1、坝顶沉陷测量存在系统误差从91 年4月至94年12月共45次测量的附合差统计情况来看， 出现正值只有八次，占总次数的 17.8%，出现负值的次数是37 次， 占总次数的82.2%，45次附合差的平均值是-0.57mm。出现了明显 的倾向性，也就是说坝顶沉陷测量存在着未能消除的系统误差。 （已排出工作基点基准值变化的可能性）各测次测量附合差统计表单位：mm1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月91年-0.17+0.38-0.92+0.42-0.5
3、2-0.82-0.57-0.72-0.8792年-0.52+0.98-0.42+0.03-1.47-1.02-0.42-0.721.52-0.97+1.18-0.0793年-0.82-1.07-1.07+0.60+0.60-0.82-0.32-0.57-0.32-0.62-1.12-0.5294 年-0.42-1.02-1.12-0.82-1.62+0.28-0.02-1.52-1.52-1.32-0.32-1.47n 正=8 次；n 负=37 次，X = -0.57mm2. 误差来源分析 梅山大坝坝顶沉陷测量大部分都在上午进行，上午气温开始 回升，影响坝体的表层温度升高，特别在晴天，在阳光的
4、作用下， 砼表层的温度升高较快，有时高出气温较多，进而影响较深层的的 的温度升高，在同一次测量中，气温不断地升高，阳光（晴天）也 不断地增强，的温度也在不断地升高，而梅山连拱坝坝体的较薄（最 薄处仅0.8m）,即使砼的表层不厚一层的的温度升高也会影响坝体 的变形。梅山大坝坝顶沉陷测量23 个测站，每一次测量约需 120 分钟， 平均每个测站约占 5 分钟，而读数占用的时间很短，大部分时间耗 在测站搬迁和水准仪有整平上，这段时间内的温度有微小的升高， 从而引起坝体砼有微小的线性变形，这样就使上一测站的前视和下 一测站的后视（同一标点上）产生一个高差Ah （图一），由于整个测 i量过程中气温一直在
5、升高，坝体砼也一直在向增大的方向变形，Ah具有积累性，最后-Ah集中到前视工作基点的前一站，而工作 ii基点没有变化，结果测出的基点高程值比基准值多出一个工Ah （图i二）ItI滋I上一测站和下一测站中间有时差而引起AhiA点为通过D标点测出的高程位置B点为测C标点时后视的实际高程位置图一水准尺前视基点（工作点）E 点为记标前视基点采用的高程位置F 点为测量前视基点时实际高程位置图二3. 这种误差的可能值估计 坝顶沉陷量的“气温-水位多元回归成果”表明，影响坝顶沉陷量 的主要因素是坝上和坝下当天及前两天的气温，即气温对坝顶沉陷 量的影响速度较快，坝顶沉陷量较为敏感，ZAh不容忽视。i91 年下
6、半年至94年底，梅山水库大部分时间是在较低水位下 运行，这样，坝体上游挡水面、暴露在空气中的部分较多、的温度 受阳光照射的影响面积也增大。所以可把Ah分解成两部分：Ah、i i1Ahi2Ah 表示气温直接影响的温度而产生的i1Ah 表示日照影响的温度而产生的i2Ah与砼的线性膨胀系数。、砼温度升高段长度L和砼温度 i1升高值AT有关Ah = ax L x ATia = 1.25 x 10 -5/。C上游库水位Ah -ax L x ATi1 1 1Ah - a x L x ATi 22 2在同一次测量中 L 、L 不会变化（两岸除外）,假设 L1 2 1为60m （因最大坝高是8824m ）即6
7、0* 103mmL为25m （坝顶海拔调高程14127m，库水位大部分时2间在海拔调高程 115.00 以下）即 25*103mm因梅山连拱坝坝体的较薄，气温升高和日照而影响的温 度升高的速度较快，根据实验性结果可假设多个测量过 程中则： Eat2工Ah =工Ah +工Ahi i1i 2=a- L 工 AT + a L1 1 2=1.25 x 10-5 x 60 x 103 x 0.2 +1.25 x 10-5 x 25 x 103 x 1q 0.47(mm/oC)即：气温和日照影响的有较小温度变化，就可引起 较大的系统误差。梅山大坝坝体绝大部分是空的，坝体砼较薄，且各 空腹垛垛墙上都设有通气孔，空气对流较畅，同时实测资料表明 2cm 深度左右处的砼温度只比气温低 02C左右(气温陡然下降和下午3点以后除外), 所以上述的假设是成立的。三结束语梅山大坝坝顶测量存在着系统误差，且数值较 大，目前采用的附合差限差为o.36石(mm)，即1.73mm (n=23)不符合大坝安全监测技术规范的o.2府(mm)的 要求，即0. 96mm的要求，提高坝顶沉陷测量精度可 从提交观测速度，避免阳光较强时测量，或采用往 返测等方法来考虑。
