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大坝震害成因及处理措施浅析(张国新)

栏目:农林鱼水论文发布:2010-03-12浏览:2400下载137次收藏
 


图1 地震导致的坝顶裂缝

汶川大地震导致四川水库大坝的巨大损害,带来了巨额经济损失。据核查,有的水库震害十分严重,出现溃坝险情,需紧急抢险;部分大坝因地震成为高危病坝,需紧急进行除险加固。笔者作为水利部抗震救灾指挥部前方领导小组工作组成员,参与了灾区30多座危坝的现场核查,结合现场情况,对水工建筑物震害类型和成因进行浅析。

1. 裂缝

裂缝是最常见的震害,在四川地震水库核查中,核查过的所有大坝及附属建筑物都出现了不同程度的裂缝,有的裂缝十分严重,成为危及大坝安全的主要因素。

大坝裂缝根据分布形式,又可分为纵向裂缝和横向裂缝。纵向裂缝是沿坝轴方向的裂缝,多位于坝顶中部,少数则出现在坝顶附近的上下游侧。大坝因地震往往产生上下游方向的往复运动,这种运动会在坝体内产生上下游方向的拉应力,由于土石坝材料不能抵抗拉力,就会产生纵缝。由于离基础越高震动幅度越大,所以纵向裂缝多出现在坝的高部、坝顶附近。具体纵向裂缝的开度及严重程度,除了与大坝所在位置的地震烈度有关外,还与坝址区的震动方向、坝体厚度、大坝自震频率等结构特性、大坝与基础的材料特性等因素有关,故定量影响应根据具体情况分析。

坝体的另一种常见裂缝是横缝,即垂直于坝轴向的裂缝。当地震波沿大坝周线传播时,会引起坝轴向的拉应力,从而引起垂直于大坝轴向的横缝。由于与上下游方向相比,大坝轴向尺度大,且有两岸坝肩的约束,因此横缝宽度一般小于纵缝。另外,当大坝遇到上下游方向的震动且坝体各部位变形不同步时,会出现剪切型横向裂缝。

纵向和横向裂缝都会危害坝体的整体性,降低大坝的承载力。横缝会剪断或拉裂防渗体,当深度较大时会引起坝体渗漏,从而危及大坝安全,因此应特别重视。从本次核查的大坝情况来看,纵缝的数量和规模都远大于横缝,大部分纵缝都是坝顶附近的浅表裂缝,不会危及大坝安全。但是部分大坝的纵缝宽度大、条数多,最大的宽度已经达到60~70cm,有的坝在坝顶附近有4~5条纵缝,这种情况往往为滑坡前兆,有的甚至已经出现了滑坡,大坝已经相当危险。另外,坝上下游侧的裂缝要特别注意,如果缝宽较大、且上下游缝面有错动迹象,也是滑坡的初期表现,应采取紧急措施。本次笔者参与核查的30多座危坝,有5座属于这种情况,已存在溃坝风险,需要紧急抢险。

其他如溢洪道衬砌、闸墩、泄洪洞竖井、坝顶护栏、防浪墙、防水道卧管、泄洪洞边墙底板、厂房等用刚性材料建成的水工建筑物也容易因地震出现裂缝,对工程的运行

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