地震灾害受损水利工程案例及修复技术简述

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1、地震灾害受损水利工程案例及修复技术简述1.概述我国地处世界上两个最大地震集中发生地带一一环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震较多，大多是发生在大陆的浅源地震，震源深度在20km以内。位于青藏高原南缘的川滇地区，主要发育有北西向的鲜水河-安宁河-小江断裂、金沙江-红河断裂、怒江-澜沧江断裂和北东向的龙门山-锦屏山-玉龙雪山断裂等大型断裂带[1].该区新构造活动剧烈，绝大多数属构造地震，地震活动频度高、强度大，是中国大陆最显著的强震活动区域[2].而西南地区蕴藏了我国68%的水力资源，水利工程较多，且主要集中在川滇地区。据XX年数据，四川省有大中

2、小型水库约6000余座[3].XX年5月12日的四川省汶川大地震，初步统计，已导致803座水库出险，受损的大型水库有紫坪铺电站和鲁班水库，中型水库36座，小一型水库154座，小二型水库611座[3].此外，地震还致使湖北和重庆地区各79座水库出现险情[4，5].为保证水利工程的安全运行，地震之后及时对水利工程进行检测，并对受损工程进行监测和修复是必要的。有关震灾受损水利工程修复方面的文献不多，散见于各种期刊或研究报告，为便于应用参考，本文搜集、筛选了一些震灾受损水利工程的案例并对一些实用技术进行了介绍。1.地震对水利工程的危害由于地震烈度、地

3、震形态以及水库本身工程质量的不同，地震对于水利工程的危害也有所区别。高建国［6］对我国因地震受损水利工程进行分类整理，认为水库坝体险情主要可分为3级：1级，一般性破坏，不产生渗漏；2级，严重性破坏，坝体开裂渗漏；3级，垮坝（崩塌），水库水全部流走。我国因地震引起的水库垮坝并不多见，总结国内外地震对水利工程的危害，主要有以下几种形式：坝体裂缝地震作为外力荷载将会导致大坝尤其是土石坝整体性降低，防渗结构破坏，引起大量裂缝。地震会产生水平和垂直两个方向的运动，并使周期性荷载增大，坝体和坝基中可能会形成过高的孔隙水压力，从而导致抗剪强度与变形模量的降

4、低，引起永久性（塑性）变形的累积，进而导致坝体沉降与坝顶裂开。XX年10月甘肃民乐一山丹级地震引起双树寺水库大坝、翟寨子水库大坝，坝顶均出现一条纵向裂缝，长约40广560m，最大宽度2cm左右，并有多处不同长度断续裂缝，防浪墙局部错动约大坝右侧出现山体滑坡，形成长条带及凹陷，滑坡长37m左右，凹陷坑深~301、宽7m左右，凹陷处上部山体有多条斜向裂缝，缝宽20cm左右。李桥水库坝顶有纵向裂缝，多处缝宽在2~5mm，其中一条长约100m左右，出现横向贯通裂缝，防浪墙出现多处竖向裂缝。这些裂缝在坝体漏水、自然降水和温度作用下，又将产生新的冻融、冻

5、胀破坏，影响大坝的整体性和稳定[7].托洪台水库位于新疆布尔津县境内，1995年被列为险库，1996年新疆阿勒泰地震（级），使拦水坝出现10处横向裂缝，3处纵向裂缝，最宽处达16cm，长17m，防浪墙垂直裂缝27处。经评估，水库震后只能在低水位运行，致使发电系统瘫痪，同时对于下游构成潜在威胁[6].崐江上的紫坪铺水利工程位于都江堰市与汶川县交界处，XX年投产，是中国实施西部大开发首批开工建设的十大标志性工程之一。XX年5月12日的汶川地震造成紫坪铺大坝面板发生裂缝，厂房等其他建筑物墙体发生垮塌，局部沉陷，整个电站机组全部停机。[3].此外，地

6、震对概水输水建筑物也将造成巨大危害。XX年8月16日赤峰发生里氏级地震，使沙那水库混凝土泄洪灌溉洞产生纵向裂缝，长15m，最大裂缝15mm;环向裂缝22m，最大裂缝宽度；洞出口消力池两侧边墙产生竖向裂缝，总长15m，最大裂缝宽度25mm.大冷山水库溢洪道两侧导流墙产生裂缝，以纵向裂缝为主，最大缝宽12mm[8].坝体失稳地震可能引起坝基液化，从而导致大坝失稳。地震时受到周期性或波动性荷载作用，土石坝内土体将产生递增的孔隙水压力和递增的变形。粘性土体构成的土石坝在地震中相对安全。但相对密度低于75%的粉砂土和砂土，在几个循环之后孔隙水压力就会显

7、著上升，当达到危险应力水平时，土体在周期性荷载作用下显示出极大的变形位移，坝内土体就会呈现出液化的流态，导致坝体失稳［9］.喀什一级大坝1982年施工时，其坝体及防渗墙都未进行碾压，致使密实度降低，1985年地震时，由于液化和沉陷，导致该坝整体失稳破坏。美国加州的Sheffield坝，1917年建成，坝高，坝顶宽，长，水库库容17万立方米.1925年6月距坝处发生里氏级地震，长约128m的坝中段突然整体滑向下游。事后，经调查研究发现，坝体溃决的主要原因是地震使饱和土内的孔隙水压力增大，造成坝下部和坝基内的细颗料无凝聚性土发生液化。地震还会造成

8、土石坝体脱落或堆石体沉陷，从而引起坝体失稳。在库水位较高的情况下，堆石体沉陷会造成坝体受力不均，更严重的会引起库水漫顶，引发坝体垮塌。1961年4月13日在距西克尔