0 引言
在土石壩各斷面的壩體和壩基適當(dāng)部位設(shè)置一些測(cè)壓管和滲壓計(jì)并進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)了解水庫運(yùn)行過程中的壩體浸潤(rùn)線位置和各區(qū)域的滲透壓力。通過監(jiān)測(cè)資料的分析，可較好地掌握大壩的滲流狀態(tài)，對(duì)指導(dǎo)水庫的合理運(yùn)行具有很大的實(shí)際意義。
1 工程概況
某水利樞紐為大（1）型Ⅰ等工程，攔河壩壩型為粘土心墻砂礫石壩，壩頂高程1 003 m，最大壩高108 m，壩頂長(zhǎng)度362 m，壩頂寬12.0 m，上游壩坡1∶2.5，下游綜合壩坡1∶2.33，心墻防滲體頂高程1 001.0 m，頂寬6.0 m，心墻上、下游邊坡1∶0.3。河床強(qiáng)風(fēng)化層厚度2~5 m，弱風(fēng)化層厚度20~30 m。
心墻位于弱風(fēng)化層巖體的上部，基礎(chǔ)巖性為泥晶灰?guī)r夾凝灰?guī)r。由于心墻嵌入兩岸巖體中的長(zhǎng)度較大，建基面坡度較緩，使土體與基巖接觸較好，并延長(zhǎng)了庫水的滲徑，有利于壩肩防滲。壩址呈“V”型橫向河谷，兩岸山體雄厚，巖層產(chǎn)狀直立，巖性為石炭系凝灰質(zhì)類巖石，巖體強(qiáng)度軟硬相間，差異風(fēng)化明顯，壩肩地形欠完整性，系溝梁相間起伏差較大的梳狀地形，適宜于修建當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?/span>
2 監(jiān)測(cè)儀器及布置
2.1 監(jiān)測(cè)儀器
壩體測(cè)壓管采用NYZ 型壓阻式壓力傳感器測(cè)量滲水荷載壓力值，電壓測(cè)量范圍為-5~5 V。所有測(cè)量?jī)x器均接入自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以定時(shí)測(cè)量為主、實(shí)時(shí)測(cè)量為輔的測(cè)量方式。測(cè)量周期為1 次/d，采集數(shù)據(jù)每天自動(dòng)入庫，人工只要定時(shí)檢查系統(tǒng)的運(yùn)行情況是否良好及初步分析數(shù)據(jù)的合理性即可。
2.2 儀器布置
大壩滲流監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，利用滲壓計(jì)及測(cè)壓管對(duì)壩基、壩體和繞壩滲流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。整個(gè)壩體共埋設(shè)了45 支滲壓計(jì)（S）和12個(gè)測(cè)壓管（UP），主要分布在3個(gè)主監(jiān)測(cè)橫剖斷面的帷幕前后、心墻以及下游壩殼料內(nèi)。在兩壩肩灌漿平硐內(nèi)和沿岸坡左、右岸各布置4根測(cè)壓管，以監(jiān)測(cè)壩肩帷幕效果及繞壩滲流情況。在右岸邊坡布置4個(gè)測(cè)壓管UP9~UP12，管底高程分別為911.570 m、912.959 m、913.907 m和914.496 m，管口高程分別為1 001.56 m、988.144 m、965.025 m和945.498 m，軸距分別為13.13 m、41.217 m、97.914 m和157.107 m，見圖1。
圖
Fig. 1 Distribution of piezometers
3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和處理
利用設(shè)置在大壩及基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)儀器獲得了大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，包含了在各種荷載因素長(zhǎng)期作用下大壩及基礎(chǔ)的運(yùn)行性態(tài)及其變化的有用信息，但是未加工的原始數(shù)據(jù)并不能直接用來評(píng)估大壩的安全狀況，必須經(jīng)過處理和分析，才能提煉出反映大壩和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)性態(tài)及安全狀況的有用信息。
觀測(cè)數(shù)據(jù)的誤差通常分為三類，即粗差、偶然誤差和系統(tǒng)誤差。其中偶然誤差的檢驗(yàn)和處理比較簡(jiǎn)單，可用一般的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法予以解決。系統(tǒng)誤差的檢驗(yàn)比較復(fù)雜，但這類誤差一般多產(chǎn)生在大壩內(nèi)部觀測(cè)儀器的測(cè)值中，可以利用儀器的特性來處理。而粗差在任何測(cè)量過程中都可能產(chǎn)生，在人工監(jiān)測(cè)中，粗差很容易被發(fā)現(xiàn)和處理，但在自動(dòng)化監(jiān)測(cè)中就必須有一套有效的檢驗(yàn)和處理方法。
3.1 數(shù)據(jù)的可靠性檢驗(yàn)
對(duì)數(shù)據(jù)作可靠性檢驗(yàn)先要考慮測(cè)點(diǎn)序列在時(shí)間意義上的一致性。由于測(cè)值序列都是在有規(guī)律的原因量的影響下產(chǎn)生的，因此其自身的變化也滿足一定的規(guī)律。現(xiàn)以UP9、UP10測(cè)點(diǎn)為例，運(yùn)用移動(dòng)極差[1]進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)。極差為前后兩測(cè)值之差，即
Wi=Yi+1-Yi（1）
取n個(gè)順序測(cè)值可得極差序列：
W1，W2，W3，…，Wn-1。
根據(jù)極差數(shù)列可求得其均值W及標(biāo)準(zhǔn)差σw，經(jīng)過計(jì)算，UP9、UP10、UP11、UP12 的均值分別為0.002 2 m、0.001 1 m、0.002 6 m和0.000 6 m，標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.203 m、0.075 m、0.112 m和0.258 m。特舉例說明UP9、UP10其檢驗(yàn)過程見圖2和圖3。
在正常情況下，極差Wi應(yīng)在W±σw范圍內(nèi)變化，超出者說明測(cè)值異常，應(yīng)進(jìn)一步分析以便找出原因。
圖
Fig. 2 Check on reliability of monitoring data of piezometer UP9
圖3 大壩右岸測(cè)壓管UP10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性檢查
Fig. 3 Check on reliability of monitoring data of piezometer UP10
從圖4可以看出，2007年4~8月及2008年5~8月測(cè)點(diǎn)UP9速率變化超過允許變化范圍，經(jīng)過查看相關(guān)點(diǎn)測(cè)值的變化和降雨量的變化發(fā)現(xiàn)，測(cè)點(diǎn)UP9與降雨量相關(guān)密切，由于每年4~8月降雨比較頻繁，直接造成UP9 變化速率過大。測(cè)點(diǎn)UP10、UP11、UP12總體在允許變化范圍內(nèi)，只有少數(shù)測(cè)值異常。UP10、UP11整體變化比較平穩(wěn)，UP12變化較為明顯。在2006年5~8月、2007年5~8月UP12變化頻率比較高，個(gè)別速率變化超過允許變化范圍，并在2010年2~5月有較明顯波動(dòng)，其速率變化超過允許變化范圍較多，多發(fā)生在3月，個(gè)別粗差已刪除。
3.2 數(shù)據(jù)的處理
通過數(shù)據(jù)的可靠性檢查，可以發(fā)現(xiàn)各測(cè)點(diǎn)之間的相互關(guān)系并找出異常測(cè)值。消除誤差造成的異常數(shù)據(jù)，反映水庫運(yùn)行情況的異常測(cè)值則予以保留，并對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，詳細(xì)記錄其異常變化的原因。利用此方法，能夠剔除大部分粗差，但部分系統(tǒng)誤差仍然存在，可利用最小二乘回歸方法[1]檢驗(yàn)儀器的系統(tǒng)誤差，為以后的分析處理工作做必要的準(zhǔn)備。
4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析解釋
對(duì)監(jiān)測(cè)資料的分析和解釋要通過兩個(gè)步驟進(jìn)行，首先是根據(jù)實(shí)測(cè)資料，靠監(jiān)測(cè)技術(shù)人員的能力和經(jīng)驗(yàn)來觀察某測(cè)點(diǎn)效應(yīng)量的變化趨勢(shì)，其次要建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的解釋模型，根據(jù)實(shí)測(cè)效應(yīng)量值和模型預(yù)測(cè)效應(yīng)量值兩者應(yīng)基本符合的原理來建立數(shù)學(xué)模型并解釋資料，以判斷建筑物的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。
