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凝土面板的应力应变状态、控制坝体沉降和提高大坝防渗能力等目的。目前，在混凝土面板堆石坝的
设计和施工建设中，如大石峡（ ２４７ｍ）、拉哇（２３４ｍ）、玛尔挡（２０５ｍ）和水布垭（２３３ｍ）等，高趾墩、
高趾墙、挤压边墙等特殊结构体均得到了广泛的应用 ［６ － ８］ 。根据工程实践经验与数值计算分析可以有
效证明高趾墩、高趾墙和挤压边墙等特殊结构体具有改善面板应力应变状态、提高大坝防渗能力和加
快大坝施工速度等效果 ［９］ 。但这些特殊结构体的应用也极大地增加了面板堆石坝的复杂程度，在一定
程度上导致了坝体结构安全性态监测 “盲区” 的产生，不利于面板堆石坝的运行管理与安全性态分
析 ［１０ － １１］ 。对此，围绕特殊结构体开展具有针对性的安全监测设计，以实时获取特殊结构体的运行性
态，对确保堆石坝特殊结构体的正常运行是极为重要的 ［１２］ 。我国部分包含特殊结构体的混凝土面板堆
石坝及其特殊结构体监测设计如表 １所示。

表 １ 部分包含特殊结构体的混凝土面板堆石坝

工程名称 状态 坝高?ｍ 库容?亿 ｍ ３ 特殊结构体 安全监测设计
玛尔挡 在建 ２０５．０ １４．８２ 挤压边墙 中部布置 ２１个变形监测点。
涔天河 已建 １１４．０ １５．１０ 挤压边墙 中下部布置 １１个变形监测点。
龙背湾 已建 １５８．３ ８．３０ 挤压边墙 均匀布置 ６１个变形监测点。
公伯峡 已建 １３２．２ ６．２０ 高趾墙 设置 ３个监测断面，进行渗透压力、接缝变形和温度监测。
大石峡 在建 ２４７．０ １２．７４ 高趾墙 设置 ３个监测断面，进行渗流、变形、应力和温度监测。
高趾墩，设置 ３个监测断面，进行变形、渗流、应力和温度监测；
羊曲 在建 １５０．０ １６．３９ 高趾墩、高趾墙
高趾墙，设置 ３个监测断面，进行变形、温度和渗流监测。
察汗乌苏 已建 １１０．０ １．２５ 高趾墙 在右岸高趾墙廊道内进行渗流监测。
吉音 已建 １２４．５ ０．８２ 高趾墙 高趾墙墙后和底板进行渗流监测，墙内混凝土进行应力应变监测。
设置 ３个监测断面，进行基础变形、基岩渗流、温度及堆石体土压
玉龙喀什 在建 ２３０．５ ５．３１ 高趾墩
力监测。

由表 １可知，在现有工程的安全监测体系中，对复杂工程条件下特殊结构体的安全监测已进行了
相应的设计和施工，但不同工程的特殊结构体存在不同的设计目的和监测侧重点，既存在共性也各有
特点，缺乏合理的监测设计参考体系，难以在特殊结构体的变形、渗流、接缝和应力应变及温度监测
上建立高精度、高效和稳定的监测网络。为此，本研究以常见的高趾墩、高趾墙和挤压边墙等特殊结
构体为例，对国内外混凝土面板堆石坝特殊结构体的监测设计进行深入研究和分析，探索特殊结构体
的变形和应力应变规律，总结特殊结构体安全监测技术的特点和难点，建立特殊结构体的安全监测设
计体系，以期为后续高面板堆石坝特殊结构体安全监测技术体系构建奠定基础。

２ 堆石坝特殊结构体安全监测设计现状及缺陷

２．１ 高趾墩安全监测设计现状及缺陷 随着混凝土面板堆石坝坝高的逐步增加，坝体沉降变形急剧增
大，大量研究成果表明，随着面板堆石坝坝高从 ２００ｍ增加到 ３００ｍ，坝体沉降变形将增大一倍 ［１３］ 。
坝体变形的增大使得坝体变形和面板变形更加难以协调，最终导致面板出现大量脱空。随着水库的竣
工蓄水，在上游巨大的水荷载作用下，脱空部分的面板将产生较大的弯曲变形，局部区域将产生较大
的拉应力，最终导致混凝土面板产生结构性裂缝，进而严重影响面板堆石坝工程的运行安全 ［１４］ 。为了
减小大坝沉降变形，降低面板应力，混凝土高趾墩结构在高面板堆石坝工程中得到了设计和应用。高
趾墩是一种重力式混凝土结构，通常布置于面板堆石坝的上游，其结构和工程布设如图 １所示。
在蓄水过程中，高趾墩结构承担了抵挡底部水荷载的重任，避免了水荷载对底部堆石料的直接作
用，有利于控制堆石体的变形 ［１５］ ，能够有效避免面板脱空造成的结构裂缝。但在工程实际应用中，高
趾墩的应用给面板堆石坝带来了更多的结构接缝，包括高趾墩与面板接缝、高趾墩与高趾墙接缝、高
趾墩与地基接缝等。这些平行于坝轴线或沿坝坡方向的结构接缝，两侧结构材料的力学特性可能存在

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