朱趙輝 ，朱友良 ，劉建樹(shù) ，張石磊

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 工程安全監(jiān)測(cè)中心，北京 100038；2.北京中水科工程集團(tuán)有限公司，北京 100038；3.秦皇島市環(huán)境資源開(kāi)發(fā)有限公司，河北 秦皇島 066100；4.北京市海淀區(qū)河道管理所，北京 100094）

1 研究背景

百色水利樞紐［1］位于珠江流域西江水系郁江上游右江河段，距百色市22 km，是以防洪為主，兼有發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、供水等綜合利用的大型水利樞紐工程。樞紐工程由主壩、地下發(fā)電廠房、副壩和通航建筑物等四部分組成。主壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，壩頂高程234 m，壩頂總長(zhǎng)720 m，最大壩高130 m。水庫(kù)正常蓄水位228.00 m，設(shè)計(jì)洪水位229.66 m，防洪限制水位214.00 m，死水位203.00 m；水庫(kù)總庫(kù)容56.6億m3，防洪庫(kù)容16.4億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容26.2億m3，死庫(kù)容21.8億m3，為不完全多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。

本工程于2005年8月導(dǎo)流洞下閘蓄水，至2005年12月31日達(dá)到本年度最高水位178.08 m。2006年1—5月水庫(kù)停止蓄水，庫(kù)水位一直維持在177 m左右，7月開(kāi)始中孔下閘關(guān)閉，庫(kù)水位持續(xù)上漲至220 m，此后至2006年底，庫(kù)水位一直處于221 m左右。之后庫(kù)水位在200~230 m之間波動(dòng)。

大壩垂直方向的位移一般采用兩種方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分別是水準(zhǔn)測(cè)量法和靜力水準(zhǔn)法。水準(zhǔn)測(cè)量法利用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺從水準(zhǔn)基點(diǎn)開(kāi)始測(cè)量各測(cè)點(diǎn)高程，從而求得其垂直位移。靜力水準(zhǔn)法在結(jié)構(gòu)體內(nèi)布置多個(gè)靜力水準(zhǔn)傳感器連成系統(tǒng)，選擇一個(gè)相對(duì)不動(dòng)的測(cè)點(diǎn)做為基準(zhǔn)點(diǎn)，來(lái)觀測(cè)各測(cè)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的垂直位移。水準(zhǔn)測(cè)量法投資少，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低，應(yīng)用較為廣泛；后者便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，目前大中型水利樞紐多采用該方法監(jiān)測(cè)垂直位移。正常情況下，混凝土重力壩在蓄水后大多數(shù)表現(xiàn)為下沉變形［2-6］，而百色水利樞紐開(kāi)始蓄水至今運(yùn)行已有十余年，主壩大壩垂直位移產(chǎn)生了壩基抬升、壩頂沉降的“異?！爆F(xiàn)象，不符合混凝土重力壩變形的一般規(guī)律。通過(guò)查閱工程地質(zhì)資料、施工過(guò)程資料以及相關(guān)文獻(xiàn)，從地質(zhì)誘因、筑壩材料、受力特性等多方面對(duì)本工程“異?！爆F(xiàn)象進(jìn)行解釋［7-9］，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空分析和模型計(jì)算［10-11］，通過(guò)統(tǒng)計(jì)模型計(jì)算成果對(duì)出現(xiàn)“異?！爆F(xiàn)象的原因進(jìn)行佐證。希望本文的論證思路能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究和分析人員帶來(lái)啟發(fā)，為同類工程監(jiān)測(cè)資料分析提供借鑒。

2 大壩垂直位移監(jiān)測(cè)布置

大壩壩體及壩基垂直位移監(jiān)測(cè)主要分為四層布置，如圖1所示，自下而上分別為：基礎(chǔ)灌漿排水廊道、155 m高程縱向廊道、200 m高程縱向廊道、壩頂。

圖1 大壩垂直位移監(jiān)測(cè)布置圖

（1）幾何水準(zhǔn)系統(tǒng)布置。壩體左岸建基面相對(duì)較陡，而右岸建基面則相對(duì)較為平緩?；A(chǔ)廊道垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共19個(gè)（EM1～EM19），自壩0+064.800樁號(hào)至壩0+631.200樁號(hào)布置在主壩灌漿排水廊道的底板中部。EL155 m高程縱向廊道內(nèi)設(shè)置了11個(gè)（EM20～EM30），自壩0+177.000樁號(hào)至壩0+463.000樁號(hào)布置在縱向廊道的底板中部。EL200m高程縱向廊道內(nèi)設(shè)置了19個(gè)（EM31～EM49），自壩0+087.000樁號(hào)至壩0+612.000樁號(hào)布置在縱向廊道的底板中部。壩頂從左岸到右岸布置了26個(gè)（EM50～EM85）測(cè)點(diǎn)。

（2）靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)布置?？v向（壩軸線方向）靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)是采用連通管的原理測(cè)量各測(cè)點(diǎn)之間相對(duì)高程變化，再通過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)（主壩以雙金屬管標(biāo)為基準(zhǔn)點(diǎn)）對(duì)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移進(jìn)行附加，最終獲得各測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)沉降量值。靜力水準(zhǔn)分二層布設(shè)，155 m廊道和200 m高程廊道各布設(shè)1條液體靜力水準(zhǔn)測(cè)線。TC1測(cè)線布設(shè)在155 m高程廊道3A#～9B#壩塊，每壩塊設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)；TC2測(cè)線布設(shè)在200 m程廊道的1B#～12A#壩塊，每壩塊設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)。

橫向靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)用以監(jiān)測(cè)壩基傾斜狀況，在主壩3B#、4#壩段及6A#、8B#壩塊的4條橫向基礎(chǔ)廊道內(nèi)，各設(shè)1條液體靜力水準(zhǔn)測(cè)線，每條測(cè)線均在其橫向廊道上、下游端各設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，共8個(gè)測(cè)點(diǎn)。

3 地質(zhì)條件

壩址區(qū)工程地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，出露的巖石從上游至下游為泥盆系榴江組的D3L1～D3L8-2，為硅質(zhì)巖、泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r，在D3L3與D3L4之間夾有華力西期輝綠巖（β-1μ4），20多層巖層分布軟硬相間，存在褶皺、斷層、剪切帶（含蝕變帶）、裂隙及構(gòu)造地應(yīng)力等［12-13］。壩址河床地質(zhì)剖面見(jiàn)圖2。

圖2 河床部位地質(zhì)剖面圖

大壩座落的輝綠巖條帶，出露的厚度僅約120 m、河床展露寬度140～150 m，輝綠巖條帶與河流成60°交角，傾向下游右岸，傾角50°～55°。輝綠巖體隱形裂隙發(fā)育，以鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)為主，局部為次塊狀結(jié)構(gòu)或碎裂結(jié)構(gòu)，輝綠巖與圍巖接觸層面蝕變嚴(yán)重，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，形成軟弱層帶。輝綠巖上下游界面接觸蝕變帶表部寬度1～5 m，隨深度增加逐漸變窄，約70 m深處尖滅，巖性松軟。輝綠巖體兩側(cè)的蝕變帶和榴江組地層，巖性差異較懸殊，巖性軟弱，透水性強(qiáng)，約束輝綠巖體變形的能力很低。

F6斷層是切割壩基規(guī)模相對(duì)較大、性狀較差的斷層，沿河床中部深槽展布，將輝綠巖體水平錯(cuò)開(kāi)8～12 m，帶寬0.6～4 m，斜切6#壩塊壩基［13-14］。輝綠巖上、下游接觸蝕變帶和外側(cè)含洞穴的硅質(zhì)巖、泥巖及順河F6斷層的變形模量低、滲透性強(qiáng)，對(duì)壩基的應(yīng)力傳遞及防滲不利。

壩址區(qū)出露巖層分布軟硬相間，全強(qiáng)風(fēng)化巖體風(fēng)化埋深大，不均一。巖層扭曲強(qiáng)烈，存在褶皺、斷層、蝕變帶、裂隙及構(gòu)造地應(yīng)力等。輝綠巖厚度較薄，巖體隱形裂隙發(fā)育，巖質(zhì)硬而脆，且存在一定范圍的裂隙密集帶；上、下游接觸面蝕變嚴(yán)重，巖體破碎，透水性強(qiáng)，變形模量低，形成具有一定規(guī)模的軟弱層帶；再向兩側(cè)發(fā)展的硅質(zhì)巖風(fēng)化深，巖體裂隙強(qiáng)烈發(fā)育，巖質(zhì)硬、脆而碎；各層間間隔分布的泥巖極為軟弱，風(fēng)化深度極深。弱、微風(fēng)化輝綠巖透水性微弱，其他巖層透水性中等。

4 壩基抬升壩頂沉降“異?！眴?wèn)題分析

4.1 問(wèn)題的提出 由幾何水準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)得的大壩各高程垂直位移分布如圖3—圖6所示，垂直位移符號(hào)規(guī)定：“-”為抬升，“+”為下沉，為使分布圖看起來(lái)更加直觀，對(duì)圖中縱坐標(biāo)軸進(jìn)行倒置處理。從圖中可以看出：（1）在沿高程方向上的分布表現(xiàn)為，大壩基礎(chǔ)廊道和155 m高程廊道基本處于抬升狀態(tài)，左岸最大抬升量達(dá)到11.08 mm，右岸最大抬升量達(dá)到5.48 mm；200 m高程的左岸部分壩段處于抬升狀態(tài)，左岸最大抬升量為10.94 mm，河床壩段和右岸都處于下沉狀態(tài)；壩頂234 m高程除左岸個(gè)別測(cè)點(diǎn)（基本在0 mm左右）外，基本全部處于下沉狀態(tài)，最大下沉量達(dá)到14.62 mm。（2）在水平方向上的分布表現(xiàn)為，各高程測(cè)線的測(cè)點(diǎn)垂直位移分布呈“凹”曲線形式，河床部位下沉量最大或者上抬量最小，往兩岸部位下沉量逐漸減小或者上抬量逐漸增大，且左岸尤為突出。

圖3 大壩基礎(chǔ)廊道垂直位移分布圖

圖4 155m縱向廊道垂直位移分布圖

圖5 200m縱向廊道垂直位移分布圖

圖6 壩頂垂直位移分布圖

百色水利樞紐的主壩表現(xiàn)出來(lái)兩點(diǎn)異常，分別是：（1）正常情況下，混凝土重力壩在蓄水后在垂直位移方面會(huì)產(chǎn)生下沉變形，而本工程壩基產(chǎn)生了抬升變形，雖然整個(gè)壩基全部表現(xiàn)為抬升變形，但左岸抬升量明顯高于右岸；（2）雖然壩基產(chǎn)生抬升變形，但隨著高程的增加，變形有抬升量減小和下沉量增加的趨勢(shì)，到壩頂，則表現(xiàn)為除左岸個(gè)別測(cè)點(diǎn)外全部下沉。

4.2 定性分析 大壩不同高程典型測(cè)點(diǎn)垂直位移過(guò)程線如圖7—圖10所示，從圖中可以看出：（1）基礎(chǔ)廊道測(cè)點(diǎn)在蓄水后表現(xiàn)為明顯抬升，2007年5月份以后隨著庫(kù)水位的同步變化，抬升量逐年緩慢增加；（2）155 m高程測(cè)點(diǎn)在蓄水后無(wú)明顯抬升過(guò)程，而是每年隨著庫(kù)水位的變化有一定的波動(dòng)，但垂直位移基本穩(wěn)定在一定測(cè)值范圍內(nèi)；（3）200 m高程測(cè)點(diǎn)在蓄水后表現(xiàn)為隨著庫(kù)水位同步變化下產(chǎn)生逐年下沉變形，在2012年12月份以后，測(cè)值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)；（4）壩頂測(cè)點(diǎn)在蓄水后則表現(xiàn)為隨著庫(kù)水位同步變化的同時(shí)，逐年下沉，沒(méi)有類似200 m高程測(cè)點(diǎn)突然減緩的現(xiàn)象，而是每年下沉的幅度有逐年減緩的趨勢(shì)。

圖7 壩基典型測(cè)點(diǎn)垂直位移過(guò)程線

圖8 155m高程典型測(cè)點(diǎn)垂直位移過(guò)程線

圖9 200m高程典型測(cè)點(diǎn)垂直位移過(guò)程線

圖10 壩頂?shù)湫蜏y(cè)點(diǎn)垂直位移過(guò)程線

根據(jù)以上現(xiàn)象，下面將從地質(zhì)情況、蓄水過(guò)程、筑壩材料、受力特性等多方面進(jìn)行分析。

4.2.1 地質(zhì)條件和庫(kù)水位上升致使壩基產(chǎn)生整體抬升現(xiàn)象 從圖2可以看出，大壩坐落在堅(jiān)硬且透水性弱的輝綠巖巖層上，該巖層傾向下游右岸，傾角50°～55°，其上游和下游都是相對(duì)軟弱且透水性強(qiáng)的巖體，蓄水后庫(kù)水急劇上升，順?biāo)飨虻撵o水壓力作用于壩體，同時(shí)在輝綠巖層的下部產(chǎn)生較大的頂托力，使輝綠巖層帶動(dòng)壩體產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，向下游傾倒，因此，布置在壩基帷幕灌漿廊道的測(cè)點(diǎn)體現(xiàn)出來(lái)的是抬升變形。從壩基橫向廊道布置的靜力水準(zhǔn)測(cè)值分布圖（圖11）來(lái)看，壩基產(chǎn)生了壩踵抬升、壩趾下沉的翻轉(zhuǎn)變形。從圖7中圈示部位的測(cè)值變化來(lái)看，蓄水初期發(fā)生急劇的抬升變形，之后每年都產(chǎn)生了一定不可逆的抬升變形。

圖11 壩基橫向廊道垂直位移分布

百色大壩壩基中分布有蝕變帶與泥巖，蓄水初期，地下水位發(fā)生變化，在庫(kù)水作用下基巖會(huì)發(fā)生流變現(xiàn)象，可能使大壩逐漸向下游傾倒，此種傾倒使大壩155 m高程測(cè)點(diǎn)的垂直位移基本不變，其他高程測(cè)點(diǎn)的垂直位移發(fā)生抬升或下降趨勢(shì)。

4.2.2 不同部位壩體自重差別和大壩布置形式致使左岸抬升量明顯高于右岸 從圖1可以看出，大壩左岸壩基相對(duì)陡峭，在同一高程面上，揚(yáng)壓力相同的情況下，其對(duì)應(yīng)壩體截面較小，壩體重力自然相對(duì)較小。庫(kù)水位上升，壩基揚(yáng)壓力相應(yīng)增大，壩基產(chǎn)生上抬變形，所以在相對(duì)陡峭的左岸壩基，壩基垂直位移上抬相對(duì)較為明顯。從壩基左右岸方向傾斜量分布圖（圖12）可以看出，越向左岸傾斜量越大。

圖12 各壩塊壩基向下游傾斜量分布

從圖13可以看出，百色大壩河床壩段壩軸線垂直河流方向，右岸壩段折向上游，左岸壩段偏向下游，由于左岸陡峭，左岸壩段下游側(cè)較為單薄，蓄水后左岸壩段向下游傾倒的阻力相對(duì)略小。

圖13 大壩平面布置圖

4.2.3 壩頂沉降主要受混凝土徐變收縮影響 通過(guò)查閱相關(guān)施工資料分析2008至2012年間200 m高程垂直位移有逐漸下沉的趨勢(shì)，推測(cè)該區(qū)域長(zhǎng)序列的垂直下沉變位是由混凝土的徐變引起。從圖9可以看出，2012年之前由于混凝土徐變引起的變形屬于塑性變形，不可逆，而2012年以后垂直位移受庫(kù)水位及溫度影響波動(dòng)多屬?gòu)椥宰冃危?012年以后測(cè)值不再下沉不表示混凝土不再收縮，可能是壩基產(chǎn)生的逐步抬升與混凝土的收縮量級(jí)相當(dāng)而相互抵消。

4.3 定量分析 下面采用宏觀與微觀對(duì)比和統(tǒng)計(jì)模型分析的方法，對(duì)壩基抬升壩頂沉降的問(wèn)題進(jìn)行定量分析。

4.3.1 宏觀與微觀對(duì)比分析 如表1和表2中統(tǒng)計(jì)所示，當(dāng)前3B#至8B#壩塊155m至200 m高程間45 m厚的混凝土宏觀上的相對(duì)壓縮量為9.16~10.06 mm之間；而五向應(yīng)變計(jì)組中豎直方向埋設(shè)的監(jiān)測(cè)成果顯示，混凝土豎直向壓應(yīng)變?cè)?.04×10-4至2.23×10-4之間。且相同壩塊垂直位移的相對(duì)壓縮量與混凝土壓應(yīng)變的量值呈同步變化，即相對(duì)壓縮量越大，壓應(yīng)變也越大，說(shuō)明宏觀變形與微觀應(yīng)變一致。

表1 EL 155m及EL 200m間壩體混凝土豎直向壓應(yīng)變統(tǒng)計(jì)（3B#～6A#壩塊）

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表2 EL 155m及EL 200m間壩體混凝土豎直向壓應(yīng)變統(tǒng)計(jì)（6B#～8B#壩塊）

不同壩塊之間垂直位移相對(duì)壓縮量與混凝土壓應(yīng)變的量值之所以存在差異，主要原因是百色水利樞紐大壩為碾壓混凝土重力壩，各壩塊混凝土種類、級(jí)配不一致，性質(zhì)不均一造成的其徐變發(fā)展不一致。

4.3.2 統(tǒng)計(jì)模型建模分析 在定性分析得出的結(jié)論基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)模型對(duì)壩基抬升壩頂沉降的現(xiàn)象進(jìn)行定量分析，除了分析壩體及基巖變形受水壓、溫度、時(shí)效各分量的影響大小及垂直位移變化規(guī)律外，還將對(duì)壩頂及200 m高程垂直位移下沉發(fā)展趨勢(shì)是否由時(shí)效因子主導(dǎo)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)時(shí)空分析中推測(cè)由混凝土徐變引起的觀點(diǎn)進(jìn)行佐證或相駁。

受篇幅所限，僅選取壩基灌漿廊道點(diǎn)EM1（超設(shè)計(jì)警戒值）、200 m高程縱向廊道測(cè)點(diǎn)EM39和壩頂主河床壩塊測(cè)點(diǎn)EM67的垂直位移監(jiān)測(cè)資料，建立統(tǒng)計(jì)模型。

（1）建模原理。由以上對(duì)壩體垂直位移監(jiān)測(cè)資料的時(shí)空分析可知，壩體垂直位移受水壓、溫度和時(shí)效等因素的影響［10-11］。因此，壩體位移的統(tǒng)計(jì)模型主要由水壓分量、溫度分量和時(shí)效分量組成［15-16］，見(jiàn)式（1）。

式中：a0為常數(shù)項(xiàng)；Hu、Hu0為監(jiān)測(cè)日、始測(cè)日所對(duì)應(yīng)的上游水頭，即水位測(cè)值與壩底高程之差；a1i為水壓因子回歸系數(shù)；t為位移監(jiān)測(cè)日到起始監(jiān)測(cè)日的累計(jì)天數(shù)；t0為建模資料系列第一個(gè)監(jiān)測(cè)日到始測(cè)日的累計(jì)天數(shù)；b1i、b2i為溫度因子回歸系數(shù)；θ為位移監(jiān)測(cè)日至始測(cè)日的累計(jì)天數(shù)t除以100；θ0為建模資料系列第一個(gè)測(cè)值日到始測(cè)日的累計(jì)天數(shù)t0除以100；c1、c2為時(shí)效因子回歸系數(shù)。

（2）回歸模型及成果分析。1B壩塊200 m高程超過(guò)設(shè)計(jì)警戒值測(cè)點(diǎn)EM1的建模資料時(shí)間序列為2007年2月10日至2015年11月11日，其余測(cè)點(diǎn)建模資料時(shí)間序列區(qū)間為2008年11月16日至2014年10月10日。

壩基左岸岸坡壩塊EM1（超設(shè)計(jì)警戒值）：如圖14所示，壩基灌漿排水廊道的位移抬升發(fā)展過(guò)程中，水位分量的影響最為顯著，位移抬升和下沉與水位分量的增減相關(guān)性明顯，水壓分量約占90%。而時(shí)效的影響次之，對(duì)該部位壩基抬升量的影響主要體現(xiàn)在2013年前，時(shí)效分量為3.34 mm。溫度的影響則相對(duì)較小，整序列溫度位移分量絕對(duì)值不超過(guò)0.12 mm。與定性分析中所得結(jié)論一致。

圖14 EM1測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)模型分量及殘差過(guò)程線

EL200 m縱向廊道測(cè)點(diǎn)EM39：如圖15所示，200 m高程縱向廊道主河床部位EM39測(cè)點(diǎn)垂直位移變化是庫(kù)水、溫度、時(shí)效共同作用影響下的結(jié)果。時(shí)效分量約占40%~70%，其中水位波動(dòng)不大的時(shí)段影響比重較大，反之，則比重稍小。水位分量約占30%~40%，溫度影響較小。通常認(rèn)為，由于庫(kù)水或溫度引起的壩體及基巖變形全部或大部分處于彈性限度范圍內(nèi)，因此隨水壓、溫度荷載的變化，其變形恢復(fù)表現(xiàn)出可逆或部分可逆的特性。而在建模選取時(shí)間區(qū)段，隨時(shí)間的推移，下沉量不可逆地逐漸增加。且同一壩塊基巖變形相對(duì)較?。ㄅ懦鶐r蠕變的情況），因此推測(cè)使時(shí)效成為主導(dǎo)影響因子的原因是該區(qū)域內(nèi)混凝土發(fā)生了長(zhǎng)序列的持續(xù)徐變。

圖15 EM39測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分量及殘差過(guò)程線

EL234 m壩頂測(cè)點(diǎn)EM67：如圖16所示，壩頂主河床6B#壩塊EM67測(cè)點(diǎn)的垂直位移變化受時(shí)效影響顯著，時(shí)效分量約占55%~75%，在水位變幅較大的時(shí)段影響分量比重稍小。水位分量約占20%~35%，溫度分量影響小于10%。總體而言，水位變化決定了主河床壩塊在某時(shí)段內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)垂直位移的波動(dòng)，而時(shí)效的影響決定了長(zhǎng)序列的下沉趨勢(shì)。

圖16 EM67測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分量及殘差時(shí)序過(guò)程線

5 結(jié)論

工程開(kāi)始蓄水至今運(yùn)行已有十余年，主壩大壩垂直位移產(chǎn)生了壩基抬升、壩頂沉降的“異常”現(xiàn)象，不符合混凝土重力壩變形的一般規(guī)律。本文從地質(zhì)誘因、筑壩材料、受力特性等多方面對(duì)本工程“異?！爆F(xiàn)象進(jìn)行了分析，通過(guò)宏觀與微觀的對(duì)比分析、模型計(jì)算對(duì)出現(xiàn)“異?！爆F(xiàn)象的原因進(jìn)行佐證，得到以下主要認(rèn)識(shí)：

（1）壩基地層構(gòu)造是大壩蓄水后產(chǎn)生抬升的地質(zhì)誘因。堅(jiān)硬的、向下游傾斜的、透水性弱的輝綠巖層以及兩側(cè)軟弱的、透水性強(qiáng)的蝕變帶、硅質(zhì)巖、泥巖構(gòu)造，致使蓄水后在輝綠巖層下面產(chǎn)生了較大的頂托力，與順?biāo)鞣较虻膸?kù)水推力共同作用下使壩體產(chǎn)生向下游傾倒的翻轉(zhuǎn)變形。壩基中分布有蝕變帶與泥巖，蓄水初期，地下水位發(fā)生變化，在庫(kù)水作用下基巖會(huì)發(fā)生流變現(xiàn)象，使大壩逐漸向下游傾倒。

（2）左岸邊坡比右岸邊坡陡峭使左岸抬升變形明顯大于河床部位和右岸。由于左岸壩基相對(duì)陡峭，其對(duì)應(yīng)壩體截面較小，壩體重力自然相對(duì)較小，庫(kù)水位上升，壩基揚(yáng)壓力增大，壩基產(chǎn)生上抬變形，自重小的左岸壩段抵抗壩基揚(yáng)壓力和庫(kù)水推力的能力相對(duì)較弱。河床壩段壩軸線垂直河流方向，右岸壩段折向上游，左岸壩段偏向下游，由于左岸陡峭，左岸壩段下游側(cè)較為單薄，蓄水后左岸壩段向下游傾倒的阻力相對(duì)略小。

（3）壩基抬升、壩頂沉降的“異常”現(xiàn)象主要是混凝土徐變效應(yīng)的結(jié)果。壩基灌漿排水廊道的垂直位移中，水位分量的影響最為顯著（約占90%），而時(shí)效的影響很??；200 m高程縱向廊道垂直位移中時(shí)效分量約占40%~70%，水位分量約占30%~40%，溫度影響較??；234 m壩頂垂直位移變化受時(shí)效影響顯著（約占55%~75%），水位分量約占20%~35%，溫度分量影響小于10%。通過(guò)模型定量分析的成果進(jìn)行了佐證，壩基部位垂直位移主要受庫(kù)水位影響較大，產(chǎn)生抬升變形，而隨著高程增加（混凝土厚度逐漸增加），由混凝土自身原因引起的徐變（時(shí)效）變形產(chǎn)生的壓縮量對(duì)垂直位移影響越大，成為垂直變形的主導(dǎo)影響因素。