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1、2005年第2期湖北水力发电总第59期2005Number2HUBEIWATERPOWERTotalNo.59高拱坝裂缝成因分析徐福卫田斌(三峡大学土木水电学院,湖北宜昌443002)摘要通过对国内外一些高拱坝开裂事故的研究分析,归纳总结了可能导致高拱坝开裂的各种因素,提出了防止裂缝的某些措施、观点,可供讨论。关键词拱坝裂缝分析拱坝以其独有的超载能力及自调节性,在世界各1983年再次发生新的贯穿性裂缝,损失之大是设计者国得到了很大的发展。早在1936年,美国建成了当时始料未及的。1963~1987年间,俄罗斯在西伯利亚的[2]世界上最高拱坝)))胡佛(Hoover)坝(坝高221m,叶尼塞河
2、上游修建了高242m、坝顶长1066m的萨扬[1]3坝顶长372m),被认为是高拱坝的先驱。实践表明,舒申斯克拱坝,在1985年对已浇600万m混凝土拱坝越高,坝的经济性和安全性越显著。1957~1960的观测调查发现,大坝出现大小裂缝5590条,开裂坝年间意大利修建的高261m的拱坝)))瓦依昂(Va-块占总坝块的24%;当1990年库水位首次升高到正常[3]jont)坝,在水库山体塌滑,水库涌浪超越坝顶超过蓄水位时,大坝裂缝继续发展,在河床部位的21~46100m的情况下,坝体仍然完好。可见,拱坝确为一种坝段359m高程以下的区段大量漏水,每坝段的漏水经济且有很大超载能力的坝型。根据国际
3、大坝委员会量从0.05~44L/s不等。后来查明,主要是由于坝体的统计资料,全世界已建的约1600座拱坝中,溃坝失柱状块浇筑上升过快和温控不当导致的温度裂缝。这[1]事的仅2座,事故率仅为0.125%。由于这种良好的些高拱坝的损坏事故引起了各国坝工界的极大关注,安全记录,本世纪以来,随着筑坝经验的不断积累和科并对此进行了广泛的讨论,使人们对拱坝特别是高拱学技术水平的提高,也可以在具有复杂地质条件和宽坝的坝体开裂有了新的认识。U型河谷上修建高的拱坝。表1列举了若干高拱坝的开裂情况,随着西部大尽管拱坝具有优越的超载能力和良好的安全记开发战略的实施,我国正出现新一轮的水电建设高潮,录,然而实践证明
4、混凝土拱坝的开裂现象几乎和拱坝而其中又有相当数量的世界级高拱坝;如已完建的四的历史一样久远。早在1898年末,澳大利亚的泰姆瓦川二滩拱坝(240m)、在建的青海拉西瓦拱坝(250m)、[3]斯(Tammwarth)坝就因夏季干枯无水、冬季遇冷收缩云南小湾拱坝(285m)和拟建的金沙江溪洛渡拱坝[3]而开裂。一般认为拱坝具有较好的自我调节性能,坝(273m)等,笔者认为研究和防止高拱坝开裂是十分体上的局部裂缝不至于危害坝体的整体性能。但这种必要的。本文着重就可能导致高拱坝开裂的几个因观点能否适用于任何型式拱坝的任何部位,笔者认为素,如地基破坏、地震、施工质量、混凝土膨胀、温度变[4]值得商榷。
5、许多研究表明,拱坝中存在裂缝,不仅使化和勘测设计等,结合国内外一些高拱坝开裂事故进外观变差、大坝的整体连续性遭到破坏,更使大坝的稳行探讨和分析。定性和防渗性减弱,裂缝(如水平裂缝)中的静水压力1基础处理不当引起裂缝会使坝顶向下游的位移增加,从而减少拱坝中梁的作用,裂缝漏水使混凝土内的钙离子析出和流失,严重的良好的拱坝坝基应岩体完整均一、透水性小,并具导致坝体漏水、缩短寿命,甚至影响大坝的安全。例有足够的抗变形和承载能力。事实上,很多拱坝的坝如,1977年建成的高200m的奥地利科恩布赖茵基均不同程度地受到地质构造和自然环境等的影响,[5、10](KÊlnbrein)拱坝,在1978年蓄水位离
6、最高运行水往往很难完全满足上述要求。地基的破坏一般多发生位尚有42m时,坝踵发生了贯穿性裂缝,损坏了防渗在局部地质不良范围内,如软弱夹层、断层和裂隙发育帷幕,坝基渗流量达200L/s,基础扬压力达100%全水带等;由于坝基因素而导致坝体混凝土开裂的事例与头压力。该坝经历了近10年的修补加固过程,其中原因有:14徐福卫等:高拱坝裂缝成因分析2005年6月表1国内外高拱坝开裂损坏实例大坝开裂时间坝名最大坝高/m坝顶长度/m正常蓄水位/m蓄水年份主要开裂原因蓄水前蓄水后泽乌齐尔15625617771957基础沉陷K科恩布赖茵20062619021978地基刚度过大KK弗雷尔坝72904010195
7、8地震K施皮塔尔拉姆11425819091930施工质量控制不严KK桑本坝13729410401935混凝土膨胀K萨扬舒申斯克24210665401990温度变化KK玛尔帕塞66222.798.51954地基和设计K卡勃里尔1322921954临时改变设计K(1)设计时对拱坝基岩的刚度引起后果认识不够。行地质勘探,尽可能全面正确掌握基岩的力学特性,针因地基刚度过大(基岩的弹模相对于混凝土的弹模),对不同的地质
