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1、2005年第2期湖北水力發(fā)電總第59期2005Number2HUBEIWATERPOWERTotalNo.59高拱壩裂縫成因分析徐福衛(wèi)田斌(三峽大學(xué)土木水電學(xué)院,湖北宜昌443002)摘要通過對(duì)國內(nèi)外一些高拱壩開裂事故的研究分析,歸納總結(jié)了可能導(dǎo)致高拱壩開裂的各種因素,提出了防止裂縫的某些措施、觀點(diǎn),可供討論。關(guān)鍵詞拱壩裂縫分析拱壩以其獨(dú)有的超載能力及自調(diào)節(jié)性,在世界各1983年再次發(fā)生新的貫穿性裂縫,損失之大是設(shè)計(jì)者國得到了很大的發(fā)展。早在1936年,美國建成了當(dāng)時(shí)始料未及的。1963~1987年間,俄羅斯在西伯利亞的[2]世界上最高拱壩)))胡佛(Hoover)壩(壩高221m,葉尼塞河
2、上游修建了高242m、壩頂長(zhǎng)1066m的薩揚(yáng)[1]3壩頂長(zhǎng)372m),被認(rèn)為是高拱壩的先驅(qū)。實(shí)踐表明,舒申斯克拱壩,在1985年對(duì)已澆600萬m混凝土拱壩越高,壩的經(jīng)濟(jì)性和安全性越顯著。1957~1960的觀測(cè)調(diào)查發(fā)現(xiàn),大壩出現(xiàn)大小裂縫5590條,開裂壩年間意大利修建的高261m的拱壩)))瓦依昂(Va-塊占總壩塊的24%;當(dāng)1990年庫水位首次升高到正常[3]jont)壩,在水庫山體塌滑,水庫涌浪超越壩頂超過蓄水位時(shí),大壩裂縫繼續(xù)發(fā)展,在河床部位的21~46100m的情況下,壩體仍然完好?？梢?拱壩確為一種壩段359m高程以下的區(qū)段大量漏水,每壩段的漏水經(jīng)濟(jì)且有很大超載能力的壩型。根據(jù)國際
3、大壩委員會(huì)量從0.05~44L/s不等。后來查明,主要是由于壩體的統(tǒng)計(jì)資料,全世界已建的約1600座拱壩中,潰壩失柱狀塊澆筑上升過快和溫控不當(dāng)導(dǎo)致的溫度裂縫。這[1]事的僅2座,事故率僅為0.125%。由于這種良好的些高拱壩的損壞事故引起了各國壩工界的極大關(guān)注,安全記錄,本世紀(jì)以來,隨著筑壩經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和科并對(duì)此進(jìn)行了廣泛的討論,使人們對(duì)拱壩特別是高拱學(xué)技術(shù)水平的提高,也可以在具有復(fù)雜地質(zhì)條件和寬壩的壩體開裂有了新的認(rèn)識(shí)。U型河谷上修建高的拱壩。表1列舉了若干高拱壩的開裂情況,隨著西部大盡管拱壩具有優(yōu)越的超載能力和良好的安全記開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,我國正出現(xiàn)新一輪的水電建設(shè)高潮,錄,然而實(shí)踐證明
4、混凝土拱壩的開裂現(xiàn)象幾乎和拱壩而其中又有相當(dāng)數(shù)量的世界級(jí)高拱壩;如已完建的四的歷史一樣久遠(yuǎn)。早在1898年末,澳大利亞的泰姆瓦川二灘拱壩(240m)、在建的青海拉西瓦拱壩(250m)、[3]斯(Tammwarth)壩就因夏季干枯無水、冬季遇冷收縮云南小灣拱壩(285m)和擬建的金沙江溪洛渡拱壩[3]而開裂。一般認(rèn)為拱壩具有較好的自我調(diào)節(jié)性能,壩(273m)等,筆者認(rèn)為研究和防止高拱壩開裂是十分體上的局部裂縫不至于危害壩體的整體性能。但這種必要的。本文著重就可能導(dǎo)致高拱壩開裂的幾個(gè)因觀點(diǎn)能否適用于任何型式拱壩的任何部位,筆者認(rèn)為素,如地基破壞、地震、施工質(zhì)量、混凝土膨脹、溫度變[4]值得商榷。
5、許多研究表明,拱壩中存在裂縫,不僅使化和勘測(cè)設(shè)計(jì)等,結(jié)合國內(nèi)外一些高拱壩開裂事故進(jìn)外觀變差、大壩的整體連續(xù)性遭到破壞,更使大壩的穩(wěn)行探討和分析。定性和防滲性減弱,裂縫(如水平裂縫)中的靜水壓力1基礎(chǔ)處理不當(dāng)引起裂縫會(huì)使壩頂向下游的位移增加,從而減少拱壩中梁的作用,裂縫漏水使混凝土內(nèi)的鈣離子析出和流失,嚴(yán)重的良好的拱壩壩基應(yīng)巖體完整均一、透水性小,并具導(dǎo)致壩體漏水、縮短壽命,甚至影響大壩的安全。例有足夠的抗變形和承載能力。事實(shí)上,很多拱壩的壩如,1977年建成的高200m的奧地利科恩布賴茵基均不同程度地受到地質(zhì)構(gòu)造和自然環(huán)境等的影響,[5、10](Kêlnbrein)拱壩,在1978年蓄水位離
6、最高運(yùn)行水往往很難完全滿足上述要求。地基的破壞一般多發(fā)生位尚有42m時(shí),壩踵發(fā)生了貫穿性裂縫,損壞了防滲在局部地質(zhì)不良范圍內(nèi),如軟弱夾層、斷層和裂隙發(fā)育帷幕,壩基滲流量達(dá)200L/s,基礎(chǔ)揚(yáng)壓力達(dá)100%全水帶等;由于壩基因素而導(dǎo)致壩體混凝土開裂的事例與頭壓力。該壩經(jīng)歷了近10年的修補(bǔ)加固過程,其中原因有:14徐福衛(wèi)等:高拱壩裂縫成因分析2005年6月表1國內(nèi)外高拱壩開裂損壞實(shí)例大壩開裂時(shí)間壩名最大壩高/m壩頂長(zhǎng)度/m正常蓄水位/m蓄水年份主要開裂原因蓄水前蓄水后澤烏齊爾15625617771957基礎(chǔ)沉陷K科恩布賴茵20062619021978地基剛度過大KK弗雷爾壩72904010195
7、8地震K施皮塔爾拉姆11425819091930施工質(zhì)量控制不嚴(yán)KK桑本壩13729410401935混凝土膨脹K薩揚(yáng)舒申斯克24210665401990溫度變化KK瑪爾帕塞66222.798.51954地基和設(shè)計(jì)K卡勃里爾1322921954臨時(shí)改變?cè)O(shè)計(jì)K(1)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)拱壩基巖的剛度引起后果認(rèn)識(shí)不夠。行地質(zhì)勘探,盡可能全面正確掌握基巖的力學(xué)特性,針因地基剛度過大(基巖的彈模相對(duì)于混凝土的彈模),對(duì)不同的地質(zhì)
