土石壩事故原因的簡(jiǎn)要分析

豆鵬飛

[摘要]土石壩是應(yīng)用最廣泛的壩型，也是發(fā)展最快的壩型，因此對(duì)土石壩有關(guān)知識(shí)的掌握很重要。由于土石壩的筑壩材料等因素造成土石壩有一系列的缺點(diǎn)，使土石壩在潰壩事故中占有極大比例，因此對(duì)土石壩事故的了解也是必要的。

[關(guān)鍵詞]土石壩 簡(jiǎn)介 事故原因分析

土石壩是由當(dāng)?shù)赝亮?、石料或土石混合料填筑而成的壩，又稱(chēng)當(dāng)?shù)夭牧蠅?。土石壩是歷史最為悠久、應(yīng)用最為廣泛的一種壩型，在我國(guó)廣泛用作水庫(kù)的攔河壩及江河湖海的防護(hù)堤。在我國(guó)建設(shè)的8.6萬(wàn)座大壩中，90%以上是土石壩。

隨著土力學(xué)、土工試驗(yàn)及大型土石方施工機(jī)械、巖土理論、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，土石壩得到進(jìn)一步擴(kuò)大，成為當(dāng)今世界壩工建設(shè)中發(fā)展最快的一種壩型。

一. 土石壩簡(jiǎn)介

（一）土石壩的特點(diǎn)。

1.土石壩之所以得到如此廣泛的應(yīng)用和迅速發(fā)展，與其自身優(yōu)勢(shì)性密不可分：

（1）土石壩的主要建筑材料的、是土石料，可以就地取材，筑壩材料來(lái)源直接、方便；

（2）土石壩適應(yīng)地基變形的能力較強(qiáng)，在各種壩型中，對(duì)地基要求最低；

（3）構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工容易掌握，工作可靠，使用年限也比較長(zhǎng)；

（4）運(yùn)用管理和維修加高均較方便；

（5）在交通不便、而當(dāng)?shù)赜钟凶銐蛲潦系纳絽^(qū)，土石壩往往是一種經(jīng)濟(jì)的壩型。

2.土石壩應(yīng)用中的特點(diǎn)、缺陷

（1）土石料是透水的，在水庫(kù)蓄水后水的壓力及各種荷載下，壩體和壩基將產(chǎn)生滲流。在滲流影響下，易產(chǎn)生滲透變形。滲流也會(huì)使浸潤(rùn)線(xiàn)下土體的有效重量降低，內(nèi)摩擦力和黏聚力減小。這些對(duì)壩體穩(wěn)定很不利。

（2）在上下游水面附近及其變動(dòng)區(qū)內(nèi)，壩坡將會(huì)受到?jīng)_蝕和淘刷，以致產(chǎn)生局部失穩(wěn)。以外，雨水的沖刷也可能降低壩體的穩(wěn)定性。

（3）在壩體自重和各種荷載作用下，壩體會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形（沉降），過(guò)大的不均勻沉陷會(huì)導(dǎo)致壩體開(kāi)裂或使防滲體結(jié)構(gòu)遭到破壞。

此外，土石壩極易因氣溫驟變而產(chǎn)生不利的影響，動(dòng)物（如白蟻）在壩身內(nèi)筑造洞穴而形成集中滲透通道，地震區(qū)的壩體會(huì)在地震力作用下產(chǎn)生裂縫和坍滑。

（二）土石壩的類(lèi)型。

1.土石壩的類(lèi)型很多。常根據(jù)壩高、施工方法、土料的配置及防滲體材料的運(yùn)用來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。

按土石壩的高度可分為：高壩（壩高大于70m），中壩（壩高在30m至70m之間），低壩（壩高低于30m）

按施工方法可分為：碾壓式土石壩、拋填式土石壩、水力沖填壩、定向爆破堆石壩等，其中碾壓式土石壩應(yīng)用最廣泛。

按土料在壩體中的配置和防滲體所用的材料又可分為均質(zhì)壩和非均質(zhì)壩。

2.這里主要對(duì)均質(zhì)壩和非均質(zhì)壩進(jìn)行論述

（1）均質(zhì)壩的壩體主要由一種材料組成，同時(shí)起防滲和穩(wěn)定作用，不再另設(shè)專(zhuān)門(mén)的防滲體。均質(zhì)壩的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，當(dāng)壩址附近有合適的土料且壩高不高時(shí)可優(yōu)先采用。

（2）非均質(zhì)壩的壩體各部位是用不同的材料填筑的。

1）心墻壩 壩體的中間部分用透水性的材料做成防滲體（心墻），防滲體的兩側(cè)壩體則用透水性較大的材料做成支撐體。心墻位置設(shè)在壩體中間的稱(chēng)為心墻壩，稍向上游傾斜的稱(chēng)為斜心墻壩。

2）斜墻壩 壩體的上游部分用透水性小的材料做成防滲體，下游的部分用透水性較大的土料填筑。斜墻壩的斜墻支撐在壩體上游面，施工干擾較心墻壩小，但斜墻壩的抗震性能和適應(yīng)不均勻沉陷的能力不如心墻壩。

3）組合式壩 壩體由多種土料建筑而成。

二、土石壩事故原因的簡(jiǎn)要分析

我國(guó)已建成的8.6萬(wàn)座大、中、小型水利水電工程中，水庫(kù)大壩90%以上為土石壩。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，土石壩漫頂和壩體失穩(wěn)是土石壩失事的兩個(gè)主要原因。在大壩失事事故中，土石壩所占比例高達(dá)70.5%，而潰壩事故中，土石壩最多。例如1979年水利部統(tǒng)計(jì)的資料顯示1959年以來(lái)至1979年20年中，土石壩潰壩2925座，堆石壩潰壩17座，而混凝土壩僅有1座潰壩。

（一）漫頂失事事故。

1.潰壩失事原因（漫頂失事占事故總數(shù)的51.5%）

（1）由于泄洪能力不足而失事

（2）由于洪水超設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)而漫頂

2.質(zhì)量問(wèn)題失事原因（質(zhì)量問(wèn)題失事事故總數(shù)的38.5%）

（1）由于壩體滲漏而失事

（2）由于壩體滑坡而失事

（3）由于壩體滑坡而失事

（4）由于溢洪道滲漏而失事

（5）由于輸水洞滲漏或其質(zhì)量問(wèn)題而失事

3.管理不當(dāng)失事原因（管理不當(dāng)失事占事故總數(shù)的4.2%）

（1）由于超蓄而降低防洪標(biāo)準(zhǔn)而失事

（2）由于維護(hù)運(yùn)用不良而失事

（3）由于無(wú)人管理而失事

4.其他失事原因占事故總數(shù)的4.6%

（二）非潰壩事故類(lèi)型主要包括裂縫事故、滲漏事故、管涌事故、滑坡塌坑事故、護(hù)坡破壞事故、沖刷破壞事故、氣蝕破壞事故及白蟻打洞事故等類(lèi)型。

（三）土石壩安全現(xiàn)狀。

當(dāng)前我國(guó)土石壩存在的安全問(wèn)題主要有：工程標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差、資金投入不足、加固監(jiān)督遲緩、運(yùn)行管理不完善、水庫(kù)工程效益差，對(duì)小型水庫(kù)的安全管理重視不夠等幾個(gè)方面。

結(jié)語(yǔ)：我國(guó)是世界上擁有土石壩數(shù)量最多的國(guó)家之一。已建水庫(kù)是提高江河防洪標(biāo)準(zhǔn)，利用水資源和改造環(huán)境，發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要手段。水庫(kù)是國(guó)家和人民的寶貴財(cái)富。我國(guó)現(xiàn)有的土石壩在防洪興利方面發(fā)揮了重大的作用，對(duì)保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。另一方面應(yīng)注意到已建的土石壩還有很多安全問(wèn)題，時(shí)造成大壩事故和失事的潛在根源，應(yīng)該盡力的予以消除。

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（作者單位：鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院）