陳正

【摘 要】統(tǒng)計(jì)以往國(guó)內(nèi)外土石壩的震害資料，分析地震對(duì)土石壩的破壞類型主要有滑坡、水平位移、滲漏、震陷、裂縫，面板與河谷接縫發(fā)生變位，面板間的施工縫錯(cuò)臺(tái)、脫空及被擠壓，壩頂防浪墻開裂和被擠壓等。得到在地震荷載作用下，土石壩的震害類型主要有永久變形、滑坡失穩(wěn)、液化、防滲體破壞和次生破壞等，而且這些震害常常不是單獨(dú)出現(xiàn)，其機(jī)理也相互耦合。

【關(guān)鍵詞】震害；土石壩；破壞

中圖分類號(hào)： TU411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）34-0196-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.081

Study on seismic damage types of earth rockfill dams

CHEN Zheng

（Zhenjiang source building design Consulting Co.， Ltd.， Jiangsu Zhenjiang 212000， China）

【Abstract】The seismic damage data of earth and rockfill dams at home and abroad are analyzed， and the damage types of earth and rock dams are mainly landslides， horizontal displacement， leakage， seismic subsidence and cracks， and the joints between the panels and the valley are changed， the construction joints between the panels， the dislocation and the extrusion， the crack and the extrusion of the top of the dam， and so on. Under the action of seismic load， the earthquake damage types of earth rockfill dams mainly include permanent deformation， landslide instability， liquefaction， seepage prevention and secondary destruction， and these earthquake damage often do not appear separately， and their mechanism is coupled with each other.

【Key words】Earthquake damage； Earth rock dam； Destruction

統(tǒng)計(jì)以往國(guó)內(nèi)外土石壩的震害資料、分析大壩的震害類型和機(jī)理，不僅可以檢驗(yàn)以往的抗震設(shè)計(jì)理論的合理性，而且也是推動(dòng)土石壩抗震新理論、新數(shù)值分析方法和新抗震加固措施發(fā)展的基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)的高土石壩建設(shè)是一項(xiàng)有重大實(shí)際意義的基礎(chǔ)性工作。

1 地震對(duì)土石壩的破壞

國(guó)內(nèi)外有較多的土石壩遭受地震的考驗(yàn)。有些出現(xiàn)了明顯的震害甚至失事，如美國(guó)的謝菲爾德壩、下圣費(fèi)南多壩、柯爾曼壩、羅吉斯壩等都因地震造成嚴(yán)重破壞，甚至喪失使用功能；我國(guó)的密云白河土壩、陡河土壩、荒山土壩、石門土壩等都曾因地震而發(fā)生滑坡、滲漏、震陷、裂縫等震害[1]。1999年臺(tái)灣發(fā)生了震級(jí)為7.3級(jí)的地震，震中附近的石岡水壩右岸在地震中發(fā)生較大的垂直錯(cuò)動(dòng)，致使大壩三道溢洪道閘門結(jié)構(gòu)嚴(yán)重毀損，從而使水壩喪失蓄水調(diào)節(jié)及引水功能，影響到中部地區(qū)兩百萬(wàn)人口的用水。2008年5月12日，我國(guó)四川汶川發(fā)生了里氏8.0級(jí)的大地震，震中烈度Ⅺ度，地震震動(dòng)時(shí)間80秒，這次地震持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，是新中國(guó)成立以來(lái)強(qiáng)度最大、影響最廣的大地震。在這次地震中，共有2666座水庫(kù)受損，其中有69座大壩有潰壩險(xiǎn)情的，均為土石壩。紫坪鋪面板堆石壩是世界上經(jīng)歷過(guò)超強(qiáng)地震考驗(yàn)的最高面板堆石壩，經(jīng)過(guò)有關(guān)部門震后調(diào)查，大壩受到局部損傷，其主要震害有：大壩發(fā)生明顯震陷和發(fā)生較大的水平位移；面板與河谷接縫發(fā)生變位；部分面板間的施工縫錯(cuò)臺(tái)、脫空及被擠壓破壞；壩頂防浪墻有部分開裂和擠壓破壞現(xiàn)象；大壩的下游坡面堆石料松動(dòng)并向下滑移；大壩的滲漏量較地震前有所增加[2-5]。

2 土石壩的震害類型

總結(jié)國(guó)內(nèi)外土石壩震害資料，在地震荷載作用下，土石壩的震害類型主要有永久變形、滑坡失穩(wěn)、液化、防滲體破壞和次生破壞等，這些震害常常不是單獨(dú)出現(xiàn)，其機(jī)理也相互耦合，如大壩的水平永久變形和豎向永久變形（震陷）如果過(guò)大，壩體會(huì)產(chǎn)生水平和縱向裂縫，橫縫的發(fā)展往往會(huì)成為滲漏的通道，縱縫的發(fā)展往往是滑坡的先兆。大壩的滑坡可能會(huì)導(dǎo)致潰壩，又會(huì)引起次生災(zāi)害水災(zāi)。

（1）永久變形。包括震陷和水平永久變形，以及由它們產(chǎn)生的壩體裂縫和滲漏。壩體在地震作用下，筑壩材料的強(qiáng)度降低，塑性區(qū)擴(kuò)大，導(dǎo)致壩頂?shù)乃轿灰戚^大及壩面出現(xiàn)不同程度的下沉，壩體產(chǎn)生縱橫向裂縫，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)塌陷與壩體滑坡等情況。如唐山地震中的高22m陡河陡河水庫(kù)土壩，地震造成大壩出現(xiàn)遍布?jí)误w的100多條寬大的縱、橫向裂縫，且壩體發(fā)生大幅度沉陷和位移，防浪墻倒塌[6]。2008年紫坪鋪面板堆石壩受汶川大地震的影響出現(xiàn)明顯地震陷，其中最大震陷達(dá)744.3mm，占?jí)胃叩?.47%，壩頂最大的水平位移達(dá)到199.9mm。1976年唐山大地震中邱莊、洋河等土壩出現(xiàn)弧形裂縫，易引起滑坡。1973年日本北海道地震中Niwa-ikumin壩的最大沉降達(dá)到1.5～2m[7]。

（2）滑坡失穩(wěn)。包括壩體滑坡及壩面淺層滑坡。當(dāng)大壩在地震慣性力作用下以及地震作用下壩內(nèi)出現(xiàn)較大的超孔隙水壓力，使得壩體抗剪切強(qiáng)度急劇下降如滑動(dòng)力大于抗滑力的時(shí)候，大壩整體或局部就會(huì)出現(xiàn)滑坡或崩塌等震害1971年唐山大地震中，我國(guó)壩高66m的密云水庫(kù)白河主壩，震后上游壩坡砂礫石保護(hù)層大規(guī)模坍滑。如1971年美國(guó)San Fernando 6.6級(jí)地震，造成San Fernando壩整個(gè)壩體發(fā)生大規(guī)模坍塌。1995年日本神戶地震中的kitayama壩，2001年印度布吉地震中的Shivlakha壩[8]。

（3）液化。包括壩基液化和反濾料液化。當(dāng)土石壩的壩基含有易液化的砂土層以及壩基滲漏導(dǎo)致下游壩坡和壩基經(jīng)常處于飽和狀態(tài)，在地震作用下，土體的孔隙水壓力會(huì)突然地升高，土顆粒之間的有效壓力會(huì)急劇下降，甚至可能接近于零，這時(shí)土體完全喪失其抗剪強(qiáng)度，出現(xiàn)土體的液化現(xiàn)象。如唐山大地震中， 陡河土壩的壩腳出現(xiàn)噴水冒砂等液化現(xiàn)象

（4）防滲體破壞。包括混凝土面板破壞和防滲心墻破壞。大壩在地震作用下面板和心墻與壩體其它部位變形不協(xié)調(diào)，會(huì)使混凝土面板和防滲心墻產(chǎn)生破壞。如紫坪鋪面板堆石壩在地震作用下面板脫空，施工縫發(fā)生明顯錯(cuò)臺(tái)，大壩防滲系統(tǒng)受到損傷。

（5）其它破壞。包括堰塞湖、潰壩引起的水災(zāi)、壩體附屬結(jié)構(gòu)破壞等。如1925年美國(guó)sheffield壩因地震發(fā)生潰壩[9]。2008年汶川大地震引起多處山體滑坡，在四川境內(nèi)形成了具有一定規(guī)模的堰塞湖34座，其中有處于極高危險(xiǎn)級(jí)的唐家山堰塞湖。海城、唐山和邢臺(tái)等地震造成較多水閘出現(xiàn)基礎(chǔ)變形、底板裂縫、啟閉機(jī)排架斷裂等震害。2002年阿富汗發(fā)生里氏7.1級(jí)地震， 造成新疆西克爾水庫(kù)水庫(kù)副壩段潰壩。此次水庫(kù)潰壩造成下游農(nóng)戶受災(zāi)、農(nóng)田淹沒、渠道和道路損壞，沖壞橋涵和閘口兩座，共造成直接經(jīng)濟(jì)損失756.82萬(wàn)元。

3 結(jié)論

（1）地震對(duì)土石壩的破壞主要有滑坡、水平位移、滲漏、震陷、裂縫，面板與河谷接縫發(fā)生變位，面板間的施工縫錯(cuò)臺(tái)、脫空及被擠壓，壩頂防浪墻開裂和被擠壓等。

（2）在地震荷載作用下，土石壩的震害類型主要有永久變形、滑坡失穩(wěn)、液化、防滲體破壞和次生破壞等，這些震害常常不是單獨(dú)出現(xiàn)，其機(jī)理也相互耦合。

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