大工水利工程土石壩潰敗研究論文（Word）

1、PAGE 大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）模板PAGE PAGE III本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目： 土石壩潰壩研究 學(xué)習(xí)中心： 專 業(yè)： 水利水電工程 年 級(jí)： 2014年春季 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2015 年 12 月6 日 土石壩潰壩研究土石壩潰壩研究PAGE I內(nèi)容摘要我國(guó)水利工程數(shù)量居世界第一位，這些水庫(kù)在防洪、灌溉、發(fā)電、供水、改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著巨大作用，是我國(guó)防洪工程體系的重要組成部分，但這些水利工程大多建設(shè)較早，現(xiàn)存在極大的病害，其潰壩率也居世界前列。由于土石壩潰壩因素的復(fù)雜性，潰壩問題仍是水庫(kù)建設(shè)和管理的核心問題。本文在

2、調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，綜合闡述了土石壩的發(fā)展及危害，深入分析引起土石壩潰壩的多種原因、特征及潰壩后的影響，針對(duì)其原因分別探討了土石壩滲漏、裂縫、滑坡的防治措施及技術(shù)。 關(guān)鍵詞：土石壩；潰壩；原因；技術(shù)措施目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc438913811 內(nèi)容摘要 PAGEREF _Toc438913811 h I HYPERLINK l _Toc438913812 引 言 PAGEREF _Toc438913812 h 1 HYPERLINK l _Toc438913813 1 土石壩的概述 PAGEREF _Toc438913813 h 2 HYPERL

3、INK l _Toc438913814 1.1 土石壩的興建情況 PAGEREF _Toc438913814 h 2 HYPERLINK l _Toc438913815 1.2 土石壩潰壩的危害 PAGEREF _Toc438913815 h 2 HYPERLINK l _Toc438913816 2 土石壩潰壩的基本原因 PAGEREF _Toc438913816 h 4 HYPERLINK l _Toc438913817 2.1 土石壩的滲漏 PAGEREF _Toc438913817 h 4 HYPERLINK l _Toc438913818 2.1.1 土石壩滲漏的原因 PAGEREF

4、 _Toc438913818 h 4 HYPERLINK l _Toc438913819 2.1.2 土石壩滲漏對(duì)潰壩的影響分析 PAGEREF _Toc438913819 h 5 HYPERLINK l _Toc438913820 2.2 土石壩裂縫 PAGEREF _Toc438913820 h 5 HYPERLINK l _Toc438913821 2.2.1 土石壩裂縫的原因 PAGEREF _Toc438913821 h 5 HYPERLINK l _Toc438913822 2.2.2 土石壩裂縫對(duì)潰壩的影響 PAGEREF _Toc438913822 h 6 HYPERLINK

5、l _Toc438913823 2.3 滑坡原因 PAGEREF _Toc438913823 h 6 HYPERLINK l _Toc438913824 2.3.1 滑坡產(chǎn)生的原因 PAGEREF _Toc438913824 h 6 HYPERLINK l _Toc438913825 2.3.2 滑坡對(duì)土石壩潰壩的影響 PAGEREF _Toc438913825 h 7 HYPERLINK l _Toc438913826 2.4 地震 PAGEREF _Toc438913826 h 8 HYPERLINK l _Toc438913827 3 潰壩防治措施和技術(shù) PAGEREF _Toc4389

6、13827 h 9 HYPERLINK l _Toc438913828 3.1 土石壩滲漏的防治措施 PAGEREF _Toc438913828 h 9 HYPERLINK l _Toc438913829 3.1.1 灌漿防滲漏 PAGEREF _Toc438913829 h 9 HYPERLINK l _Toc438913830 3.1.2 套井回填防滲漏 PAGEREF _Toc438913830 h 9 HYPERLINK l _Toc438913831 3.1.3 混凝土防滲漏 PAGEREF _Toc438913831 h 9 HYPERLINK l _Toc438913832 3.

7、2 土石壩滑坡的防治措施 PAGEREF _Toc438913832 h 10 HYPERLINK l _Toc438913833 3.2.1 臨水面滑坡的搶護(hù)方法 PAGEREF _Toc438913833 h 10 HYPERLINK l _Toc438913834 3.2.2 背水面滑坡的搶護(hù)方法 PAGEREF _Toc438913834 h 10 HYPERLINK l _Toc438913835 3.3 科學(xué)管理防治潰壩措施 PAGEREF _Toc438913835 h 11 HYPERLINK l _Toc438913836 4 土石壩潰壩案例分析 PAGEREF _Toc43

8、8913836 h 13 HYPERLINK l _Toc438913837 4.1 土石壩潰壩案例的簡(jiǎn)要介紹 PAGEREF _Toc438913837 h 13 HYPERLINK l _Toc438913838 4.2 潰壩過程 PAGEREF _Toc438913838 h 13 HYPERLINK l _Toc438913839 4.3 潰壩情況分析 PAGEREF _Toc438913839 h 13 HYPERLINK l _Toc438913840 4.4 潰壩問題的防治 PAGEREF _Toc438913840 h 14 HYPERLINK l _Toc438913841

9、5 結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc438913841 h 15 HYPERLINK l _Toc438913842 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc438913842 h 16PAGE 20引 言 由于潰壩模式、潰壩路徑及其影響因素的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)研究主要是歷史資料統(tǒng)計(jì)法和專家經(jīng)驗(yàn)法來確定大壩潰壩概率，這類經(jīng)驗(yàn)方法具有簡(jiǎn)單、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，但受人為因素影響較大，另一方面，中國(guó)水庫(kù)大壩大多數(shù)修建在特定的歷史時(shí)期，需要根據(jù)我國(guó)大壩的實(shí)際情況進(jìn)行分析，深入研究潰壩險(xiǎn)情大壩的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)、分析影響潰壩因素。 我國(guó)的大壩大多建于20世紀(jì)5070年代，90以上為土石壩，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，工程質(zhì)量差，其中

10、存在不同程度病險(xiǎn)的大壩總數(shù)超過3萬(wàn)座。這些帶病運(yùn)行的大壩，不僅難以發(fā)揮應(yīng)有的工程效益，而且容易釀成潰壩災(zāi)難，嚴(yán)重威脅著下游人民的生命財(cái)產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施及生態(tài)安全。由于設(shè)計(jì)、施工和管理等多方面的原因，許多大壩都存在不同程度的裂縫、滲漏、滑坡、護(hù)坡破壞、動(dòng)物破壞(洞穴)等隱患，嚴(yán)重影響水庫(kù)的正常運(yùn)行、效益的發(fā)揮并對(duì)下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，成為病險(xiǎn)水庫(kù)。準(zhǔn)確、及時(shí)地評(píng)價(jià)土石壩的隱患和病害，及時(shí)采取處理和加固措施，是當(dāng)前水利工程管理中亟待解決的一項(xiàng)重要課題。 一把而言，大壩潰壩是一種突發(fā)性事件，但引起大壩潰壩的原因往往是有規(guī)律可循的，大多數(shù)大壩的潰壩是某些不安全因素由量變到質(zhì)變的結(jié)果。本文針對(duì)

11、潰壩問題，開展了水庫(kù)大壩潰壩險(xiǎn)情及其相關(guān)問題分析，主要研究潰壩影響因素，大壩潰壩成因，采取措施等。 1 土石壩的概述1.1 土石壩的興建情況 土石壩是散粒體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定靠土體的抗剪強(qiáng)度來控制；只會(huì)出現(xiàn)局部滑動(dòng)而失穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)整體滑動(dòng)失穩(wěn)或傾覆失穩(wěn)問題；為維持壩體穩(wěn)定，坡度大，斷面大，體積大。其優(yōu)點(diǎn)有筑壩材料可以就地取材，可節(jié)省鋼材水泥木材等重要建筑材料，從而減少了建壩過程中的遠(yuǎn)途運(yùn)輸；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，便于維修和加高擴(kuò)建；較能實(shí)行地基變形，對(duì)地基的要求比砼壩要低；施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組織機(jī)械快速施工。缺點(diǎn)：壩身一般不能溢流，需另設(shè)溢洪道；施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便；對(duì)防滲要求高，因?yàn)槠拭娲?/p>

12、，所以填筑量大而且施工受季節(jié)影響。土石壩的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：第一階段為建國(guó)初期，當(dāng)時(shí)壩高較低，以人力和少量機(jī)械，修建起一批質(zhì)量很高的土石壩工程。以宮廳、南灣、大伙房、薄山等工程為代表，工期一般為18、19個(gè)月，運(yùn)行至今，沒有出現(xiàn)多大質(zhì)量問題；第二階段，50年代末至70年代初期，這一階段，以大躍進(jìn)運(yùn)動(dòng)的方式筑壩，土石壩數(shù)量迅速發(fā)展，機(jī)械化程度亦有所提高，施工中已采用一些新技術(shù)。以密云、毛家村等工程為代表。期間，密云水庫(kù)白河大壩系第一次應(yīng)用混凝土防滲墻獲得成功，解決了深覆蓋層基礎(chǔ)處理技術(shù)。由于這一時(shí)期各地新建的中小型水庫(kù)較多，土石方施工機(jī)械缺乏，因此各地以人工及簡(jiǎn)單機(jī)械施工為主，施工質(zhì)量較

13、低，施工組織、工程標(biāo)準(zhǔn)偏低；第三階段，70年代中期至今，在總結(jié)第二階段經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，施工組織設(shè)計(jì)逐步恢復(fù)，施工管理逐步納入正規(guī)，綜合機(jī)械化施工水平不斷提高，我國(guó)土石壩壩高已超過100m，使土石壩建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新階段。1.2 土石壩潰壩的危害水庫(kù)潰壩，不僅使工程本身遭受損失，更嚴(yán)重的給下游人民生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成災(zāi)害，有的造成毀滅性的災(zāi)害。淹沒下游農(nóng)田，破壞公共設(shè)施，導(dǎo)致建筑物破壞、停水停電等嚴(yán)重影響人民正常生活，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，甚至奪走下游群眾生命，造成不可估量的損失。重新修建大壩也必將耗費(fèi)巨額資金。大壩是水利工程中的擋水建筑物，水庫(kù)的興利和除害效益主要是通過大壩存蓄一定庫(kù)容的水來進(jìn)行調(diào)

14、配發(fā)揮的。書庫(kù)庫(kù)容蓄水在不同時(shí)期的水位不同，但一般總水量會(huì)高于原有河流的實(shí)時(shí)水量，大壩一旦潰決，則水庫(kù)中大量庫(kù)容的水將不受水利設(shè)施控制，下游的各項(xiàng)防護(hù)任務(wù)都將失靈，所呈現(xiàn)出較大的洪水流量，沖至下游。尤其是對(duì)于一些潛在問題引起的潰壩，未能及時(shí)預(yù)測(cè)和防護(hù)，突如其來的流量將造成下游更嚴(yán)重的損失。2 土石壩潰壩的基本原因 造成大壩潰壩的原因多種多樣，主要體現(xiàn)在泄流能力不足、壩基破壞、滲流控制不當(dāng)、防洪設(shè)計(jì)、地震、滑坡以及施工質(zhì)量差等，已建壩的風(fēng)險(xiǎn)隨著壩型、大壩所處地的環(huán)境(洪水、地震、地面條件等)、施工方法等因素的不同而不同。 2.1 土石壩的滲漏2.1.1 土石壩滲漏的原因土石壩滲漏按滲漏的部位可分

15、為壩體滲漏、壩基滲漏、接觸滲漏和繞壩滲漏等，各類滲漏在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等方面都有較多的因素影響土石壩的滲漏。（1）壩體滲漏滲漏的逸出點(diǎn)在背水面坡或坡腳。1）壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。試驗(yàn)資料不足或未經(jīng)試驗(yàn)，特別是壩體土石料性質(zhì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；壩身尺寸設(shè)計(jì)單薄，尤其是防滲設(shè)施厚度單薄，由于厚度不夠致使?jié)B流水力坡降大于其臨界坡降時(shí)，或者在反濾不符合要求等情況下，使防滲墻體土料流失，最后使斜墻或心墻被擊穿，形成滲漏通道；反濾設(shè)計(jì)存在問題，未按反濾原理進(jìn)行鋪設(shè)或未設(shè)反濾層，形成心墻等的破壞，形成滲漏。2）壩體施工質(zhì)量差。清基不徹底，壩料填筑混雜，不符合壩料設(shè)計(jì)要求；施工碾壓不密實(shí)，使壩身水平向透水性遠(yuǎn)大于垂直

16、向透水性；缺少特殊季節(jié)防護(hù)措施，防滲體選在雨季施工而使大壩本身防滲質(zhì)量降低，或冬季施工而出現(xiàn)凍土等，導(dǎo)致滲漏。3）管理不到位。壩體出現(xiàn)的滲漏、管涌等情況，未及時(shí)研究其產(chǎn)生原因和處理辦法，行歷時(shí)長(zhǎng)，產(chǎn)生老化問題。（2）壩基滲漏滲水通過壩基的透水層，從壩腳或壩腳以外覆蓋層的薄弱部位逸出。水庫(kù)蓄水后，在水壓力作用下，壩基是主要的滲流途徑之一。壩基發(fā)生滲漏主要原因有：1）勘測(cè)設(shè)計(jì)不當(dāng)，由于壩址處的工程地質(zhì)條件不良，地質(zhì)勘探工作不夠詳細(xì)；未能有效的避開裂隙較多的巖層，未能采用有效的壩基防滲措施或壩基防滲設(shè)施尺寸不夠；2）施工地基處理質(zhì)量差，灌漿漿液濃度或者灌漿壓力等控制不好，未能將裂隙充滿，防滲帷幕等質(zhì)

17、量控制不嚴(yán)，未起到較好的防滲作用等；3）運(yùn)用管理不當(dāng)，庫(kù)水位降落太低，部分粘土鋪蓋曝曬裂縫而失去防滲作用；因?qū)B溝、減壓井養(yǎng)護(hù)不良，淤塞失效。（3）接觸滲漏：滲水經(jīng)壩體、壩基、岸坡的接觸面或壩體與剛性建筑物的接觸面在壩后相應(yīng)逸出。主要是由于設(shè)計(jì)施工過程中考慮不周全或施工質(zhì)量存在問題等存在的接觸滲漏。（4）繞壩滲漏水庫(kù)的蓄水后，水流通過土壩兩端的岸坡從下游岸坡面逸出，這種滲漏現(xiàn)象稱為繞壩滲漏。繞壩滲漏可使壩端部分壩體內(nèi)的浸潤(rùn)線抬高，岸坡背后出現(xiàn)陰濕、或出現(xiàn)水色較清的小量滲流。較嚴(yán)重的將使岸坡軟化，形成集中滲漏通道，甚至引起岸坡塌陷和滑坡，影響土壩體安全。產(chǎn)生繞壩基滲漏的主要原因如下：1）勘察設(shè)計(jì)

18、不到位，壩端兩岸地質(zhì)條件過差，透水性過大，或有斷層通過，而又未提出妥善處理方案。2）因施工取土或水庫(kù)蓄水后由于風(fēng)浪淘刷，破壞了上游岸坡的天然鋪蓋。3）壩頭與岸坡接防滲處理不當(dāng)或施工質(zhì)量不符合要求，壩岸接合質(zhì)量不好，形成滲漏通道。4）管理和監(jiān)測(cè)不到位。水庫(kù)蓄水后，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)滲流壓力等監(jiān)測(cè)，提前獲知，以便采取相應(yīng)的措施，并改進(jìn)管理方法。2.1.2 土石壩滲漏對(duì)潰壩的影響分析從機(jī)理上說，滲漏有四種破壞形式，即管涌、流土、接觸沖刷和接觸流土。但是無(wú)論何原因引起的滲流破壞、導(dǎo)致大壩潰決，都表現(xiàn)為集中滲流，發(fā)展成為管涌、流土沖刷周邊通道不斷坍塌、擴(kuò)大，管涌無(wú)法控制而最終潰壩。管涌的部位可以在壩體、壩基、

19、壩體和岸坡結(jié)合部或者壩下埋管和壩體結(jié)合部。另外一種是異常滲流導(dǎo)致壩體浸潤(rùn)線抬高，壩后大面積散浸，使得下游壩體穩(wěn)定性下降而導(dǎo)致滑坡，引起壩頂高程不足，庫(kù)水漫頂而潰壩。2.2 土石壩裂縫2.2.1 土石壩裂縫的原因土石壩產(chǎn)生裂縫主要由以下幾方面形成：壩基防滲措施處理不徹底或防滲措施失效；在壩基施工中，有淤泥層未清除或清除不徹底，土料含水量過高，未做好防雨措施；在大壩施工中，為了減少攔洪工程量，采用臨時(shí)斷面邊坡較陡，汛后補(bǔ)做原斷面，或者是已建大壩為提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，加高培厚大壩，新老土體間未處理好，致使結(jié)合部質(zhì)量差；水土填土壩，土料含水量大，排水固結(jié)慢，施工速度快，空隙水壓力未能及時(shí)消散，抗剪強(qiáng)度低；水

20、庫(kù)運(yùn)行中，由于操作運(yùn)用不當(dāng)，水位下降速度快，壩坡土體排水較慢，形成反向滲透壓力。2.2.2 土石壩裂縫對(duì)潰壩的影響幾乎所有的大壩都有裂縫，關(guān)鍵是這些裂縫是否會(huì)發(fā)展成為大壩潰壩的因素。裂縫都有個(gè)發(fā)展的過程，一旦裂縫是貫穿性的橫向裂縫，則可能成為集中滲流通道，導(dǎo)致大壩滲流沖刷破壞，可能潰決，即使是表層裂縫，雖然在正常高水位以上，但洪水期庫(kù)水位上升時(shí)，也有可能成為過水通道，危及安全。而且，汛期多雨水，雨水深入裂縫，將加速滑動(dòng)的發(fā)生。如果是水力劈裂的水平裂縫，屬于深層內(nèi)部裂縫，難以發(fā)現(xiàn)，危險(xiǎn)性較大，即使沒有發(fā)展成為貫穿性裂縫，但已得滲徑縮短，坡降增大，較易發(fā)展成為集中滲流通道。 2.3 滑坡原因2.3

21、.1 滑坡產(chǎn)生的原因（1）勘探設(shè)計(jì)方面的原因1）筑壩骨料的選用不當(dāng)組成及級(jí)配對(duì)土石壩產(chǎn)生重要影響，就本質(zhì)而言它指的是通過壩體的土體的抗剪強(qiáng)度直接影響壩體的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)選用級(jí)配良好的土料，才能形成一個(gè)較高密實(shí)度和低透水性的壩體。2）壩體結(jié)構(gòu)選擇不合理如果未設(shè)置質(zhì)量可靠的防滲和排水設(shè)施，導(dǎo)致壩體浸潤(rùn)線過高和壩坡大面積滲漏，以至于滲透壓力過大，增加了滑動(dòng)力，致使壩體滑坡。3）壩體斷面設(shè)計(jì)過陡壩體過陡穩(wěn)定性能差也容易滑坡。土石壩防滲體頂部高程低于正常蓄水位，當(dāng)庫(kù)水位超過防滲體頂部時(shí)，水庫(kù)的水就會(huì)滲入壩體，使壩體土料飽和，加大了滑動(dòng)力，減少了抗滑力，從而導(dǎo)致壩體滑坡。4）未設(shè)置護(hù)坡水庫(kù)土石壩上游護(hù)坡塊石

22、未延伸至壩腳，當(dāng)水位降低時(shí)，在水流的長(zhǎng)時(shí)間的掏刷作用下，使壩體的下部抗滑體積不斷減小，抗滑力不足從而產(chǎn)生壩體滑坡。5） 5）排水系統(tǒng)未設(shè)置在遇到大暴雨，強(qiáng)度大，時(shí)間長(zhǎng)，排水不及時(shí)的情況，會(huì)使土石壩坡土含水量達(dá)到飽和，增加壩體的土體重量，形成反向滲透壓力，降低抗滑力，加大土體滑動(dòng)力，形成滑坡。（2）施工方面的原因1）上壩施工的后期，上部填土荷重不斷增加，而土料滲透系數(shù)小，孔隙壓力不易消散降低了土壤顆粒間的有效壓力而造成滑坡。如果壩身土料在固結(jié)過程中，土壤孔隙間的水和空氣不能很快地排出，孔隙間的水和空氣就得承受很大一部分孔隙壓力。2）施工質(zhì)量未控制好，上壩土料含水量過高，碾壓不密實(shí)，土料未達(dá)到設(shè)計(jì)

23、干容重，壩體抗剪強(qiáng)度低；施工過程中施工監(jiān)管不力，偷工減料等蓄水后都可能產(chǎn)生滑坡。3）特殊施工期未采用合理的措施雨雪后壩料含水量過高，形成高含水量帶，壩面未進(jìn)行較好的處理，當(dāng)壩體荷重不斷增加時(shí)，壩坡順高含水量帶向下滑動(dòng)。冬季施工時(shí)沒有適當(dāng)?shù)谋?，以致填方中產(chǎn)生凍土層。解凍后或蓄水后庫(kù)水入滲形成軟弱夾層。沒有清理的凍土層在用水中填土法施工的土壩中便成為隔水層，上部填土的水分陸續(xù)下滲，不易排水固結(jié)，從而使凍土層上面形成了集中的軟弱帶，這樣也常易引起滑坡。（3）運(yùn)用管理方面的原因1）水庫(kù)放水時(shí)水位降落速度太快，庫(kù)水位驟降而無(wú)法控制，在迎水坡易引起滑坡。當(dāng)均質(zhì)土壩厚斜墻在長(zhǎng)期蓄水，浸潤(rùn)線已經(jīng)形成后，庫(kù)水

24、驟降更為危險(xiǎn)。此時(shí)在浸潤(rùn)線至庫(kù)水位之間的土體由浮容重增加為飽和容重，增加了滑動(dòng)力矩；同時(shí)，上游壩體的孔隙水向迎水坡排泄，造成很大的滲透壓力，也增加了滑動(dòng)力矩，易造成上游的滑坡。2）由于壩面排水不暢，壩體填筑質(zhì)量較差，在長(zhǎng)期持續(xù)降雨時(shí)，下游壩坡土料飽和，大大增加了滑動(dòng)力矩，減少了阻滑力矩，從而引起滑坡。3）運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，壩體老化，防滲設(shè)備和排水設(shè)施失效等也常易造成滑坡事故。4）未能及時(shí)監(jiān)測(cè)分析，使壩坡潛在問題未得到及時(shí)的防護(hù)，逐漸是問題擴(kuò)大，而導(dǎo)致滑坡2.3.2 滑坡對(duì)土石壩潰壩的影響在滑坡初期，壩面一般先出現(xiàn)縱向裂縫。隨后裂縫不斷擴(kuò)展，并變成弧形。裂縫向壩內(nèi)部延伸彎向上游或下游，縫的發(fā)展逐漸加快

25、，裂縫錯(cuò)距也逐漸加大。同時(shí)，在滑坡體下部的壩面上出現(xiàn)帶狀或橢圓形隆起。后期，滑坡體移動(dòng)加快，終于脫離原來位置，而坍落滑出。土石壩滑坡.一般多出現(xiàn)在高水位蓄水期、水位驟降期、持續(xù)大暴雨和風(fēng)浪期、解凍期、土石壩施工期以及發(fā)生強(qiáng)烈地震時(shí)。此外，在水庫(kù)水位驟降期，庫(kù)區(qū)岸坡也有可能發(fā)生滑坡，在土石壩附近或嚴(yán)重的也會(huì)危及土石壩安全，而導(dǎo)致潰壩產(chǎn)生。2.4 地震 地震是一種強(qiáng)烈的底層活動(dòng)，大地震動(dòng)的地震最直觀和普遍的現(xiàn)象。水壩發(fā)生地震時(shí)，由于地震慣性力突然增加，水庫(kù)大壩在壩體結(jié)構(gòu)本身和庫(kù)水的動(dòng)水壓力的作用下，大壩壩體將會(huì)發(fā)生變形甚至被震損，產(chǎn)生潰壩。主要表現(xiàn)在，閘壩設(shè)施受損后，庫(kù)水無(wú)法正常下瀉，導(dǎo)致水位上升

26、，庫(kù)水漫壩的危險(xiǎn)，而在壩體受損的情況下，潰壩的機(jī)率大大增加，一旦發(fā)生潰壩，將給下游造成嚴(yán)重的甚至不亞于地震直接災(zāi)害的生命財(cái)產(chǎn)損失。水庫(kù)受損以后，閘壩無(wú)法泄流，而且由于兩岸滑坡、崩塌、泥石流的影響，雍水的高度甚至?xí)^原來的壩高。當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，這些土石壩設(shè)施所在地也更容易受到地質(zhì)災(zāi)害的破壞。而對(duì)于現(xiàn)今較高的水利開發(fā)工程，由于目前水電開發(fā)幾乎都是全江全河的梯級(jí)開發(fā)模式，從而可能形成鏈?zhǔn)降倪B鎖反應(yīng)，一旦上游水庫(kù)出現(xiàn)險(xiǎn)情，整個(gè)下游的水庫(kù)就會(huì)面臨連鎖潰壩的巨大風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際上潰壩產(chǎn)生的原因較多，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)潰壩征兆后，都應(yīng)認(rèn)真調(diào)查研究，分析原因，并根據(jù)不同的情況，采取有效的方法及時(shí)處理，避免滑坡情況發(fā)展惡化，

27、甚至發(fā)生重大的事故。3 潰壩防治措施和技術(shù)通過上述潰壩形式及原因的分析，研究土石壩潰壩的防治措施和相關(guān)技術(shù)，可適當(dāng)加入潰壩分析計(jì)算的方法。潰壩的防治措施可從多個(gè)角度闡述。如：壩體自身結(jié)構(gòu)、防洪抗震減災(zāi)、科學(xué)管理等多個(gè)方面，并注意與第四章的緊密結(jié)合。各節(jié)簡(jiǎn)要列明常見的潰壩防治措施和技術(shù)，每一節(jié)介紹一個(gè)方面的措施和技術(shù)，對(duì)于同范疇但比較典型的措施分出一節(jié)。3.1 土石壩滲漏的防治措施3.1.1 灌漿防滲漏 土石壩的滲漏處理方法主要有灌漿法、斜墻法、套井、回填粘土等，但由于水庫(kù)滲漏處理受到各種因素的制約，特別是施工條件和工期的限制，因此要根據(jù)具體情況采取不同的處理方法。 當(dāng)壩體滲漏嚴(yán)重，無(wú)法采用斜墻

28、法或水土倒土法進(jìn)行處理時(shí)，可采用灌漿處理，灌漿處理可分為：高壓噴射灌漿、劈裂灌漿。高壓噴射灌漿：按設(shè)計(jì)布孔，利用鉆機(jī)鉆孔，將噴射管置于孔內(nèi)，由噴射出高壓射流沖切破壞土體，同時(shí)隨噴射流導(dǎo)入水泥漿液與被沖切土體攪拌，噴嘴上提，漿液凝固，在地基中按設(shè)計(jì)的方向、深度、厚度及結(jié)構(gòu)形式與地基結(jié)合成緊密的凝結(jié)體，起到防滲的作用；劈裂灌漿：在土石壩中采取劈裂灌漿，使用一定壓力，將壩體沿壩軸線劈開，灌注泥漿，并使?jié){壩互壓，最后形成1050cm厚的連續(xù)泥墻，可以起到防滲目的。3.1.2 套井回填防滲漏在造孔過程中經(jīng)常用垂球檢查孔斜度，實(shí)行不間斷連續(xù)施工，開挖完工驗(yàn)收后立即回填粘土，避免塌孔?；靥顣r(shí)監(jiān)督各施工參數(shù)，

29、及時(shí)取樣試驗(yàn)。套井造孔前應(yīng)將水庫(kù)水位防至處理高程以下，造孔按兩奇一偶間隔進(jìn)行，孔位偏差不大于3厘米，井孔間有效搭接厚度不小于65厘米?？咨钜筮_(dá)到弱風(fēng)化基巖或相對(duì)不透水層，按施工實(shí)際做適當(dāng)調(diào)整。套井回填土料不含有機(jī)雜質(zhì)，土料含水量控制在1822左右，回填土料鋪土均勻，松土層不超過25厘米?；靥钋皩⒖椎赘⊥?、碎石清理干凈，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理同意并進(jìn)行隱蔽施工驗(yàn)收簽證后方進(jìn)行土料回填?；靥顣r(shí)從由人工從三個(gè)方向進(jìn)土，進(jìn)一層土，進(jìn)行夯實(shí)后，方可再進(jìn)行填土，回填土夯料落錘高度2米以上，夯擊不少于25次，土料粘粒含量大于30，壓實(shí)干容重達(dá)1.58t/m3以上。3.1.3 混凝土防滲漏 使用專用鉆機(jī)機(jī)具，在已建的

30、壩體或覆蓋層透水地基中建造模型孔，以泥漿固壁，并利用高壓泵將泥漿壓入孔底，帶巖渣，再?gòu)目椎谆亓鞯降孛?，然后采用直升?dǎo)管，向孔內(nèi)澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土墻，起到防滲的目的。這種防滲墻可以適應(yīng)不同材料的壩體和復(fù)雜的地基水文和工程地質(zhì)條件，墻的兩端與岸坡防滲設(shè)施或岸邊基巖相連，墻的底部可嵌入弱風(fēng)化基巖內(nèi)一定深度，在施工中只要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，是可以達(dá)到截?cái)嗤杆鳌?.2 土石壩滑坡的防治措施3.2.1 臨水面滑坡的搶護(hù)方法搶護(hù)的基本原則是：盡量增加抗滑力，盡快減小下滑力。具體地說，“上部削坡，下部固坡”，先固腳，后削坡。如在汛期臨水面水位較高，采用的搶護(hù)方法，必須考慮水下施工問題。 一是增加抗滑

31、力：做土石戧臺(tái)。在滑坡阻滑體部分做土石戧臺(tái)，滑坡阻滑體部位一時(shí)難以精確劃定，最簡(jiǎn)單的辦法是，戧臺(tái)從壩腳往上做，分二級(jí)，第一級(jí)厚度1.52.0m，第二級(jí)厚度1.01.5m。采用本搶護(hù)方案的基本條件是：壩腳前未出現(xiàn)坍塌險(xiǎn)情，壩腳前灘地是穩(wěn)定的；做石撐。當(dāng)做土石戧臺(tái)有困難時(shí)，比如滑坡段較長(zhǎng)，土石料緊缺時(shí)，應(yīng)做石撐臨時(shí)穩(wěn)定滑坡。該法適用于滑坡段較長(zhǎng)，水位較高。采用此法的基本條件與做土石戧臺(tái)的基本條件相同。石撐寬度46m，坡比1：5，撐頂高度不宜高于滑坡體的中點(diǎn)高度，石撐底腳邊線應(yīng)超出滑坡下口3m以遠(yuǎn)。石撐的間隔不宜大于10m；壩腳壓重，保證滑動(dòng)體穩(wěn)定，制止滑動(dòng)進(jìn)一步發(fā)展?；率怯捎谔鸬模敲矗?/p>

32、首先要制止坍塌的繼續(xù)發(fā)展，最簡(jiǎn)單的辦法是堤腳拋石塊、石籠、編織袋裝土石等抗沖壓重材料，在極短的時(shí)間內(nèi)制止崩岸與坍塌進(jìn)一步發(fā)展。 二是背水坡貼坡補(bǔ)強(qiáng)：當(dāng)臨水面水位較高，風(fēng)浪大，做土石戧臺(tái)、石撐等有困難時(shí)，應(yīng)在背水坡及時(shí)貼坡補(bǔ)強(qiáng)。貼坡的厚度應(yīng)視臨水面滑坡的嚴(yán)重程度而定，一般應(yīng)大于滑坡的厚度，貼坡的坡度應(yīng)比背水坡的設(shè)計(jì)坡度略緩些。貼坡材料應(yīng)選用透水的材料，如沙、沙壤土等。如沒有透水材料，必須做好貼坡與原堤坡間的反濾層，以保證堤身在滲透條件不被破壞。背水坡貼坡的長(zhǎng)度要超過滑坡兩端各3m以上。3.2.2 背水面滑坡的搶護(hù)方法當(dāng)壩背水坡發(fā)生嚴(yán)重散浸，沒有及時(shí)處理，時(shí)間拖久，則在散浸壩段的壩頂或內(nèi)肩、內(nèi)坡，

33、發(fā)生向壩腳下挫的弧形裂縫，隨著土壤結(jié)構(gòu)被破壞，內(nèi)坡就整塊的向下滑動(dòng)，形成滑動(dòng)部分下挫，坡腳土壤上鼓的險(xiǎn)象。有時(shí)僅是獨(dú)坡滑動(dòng)，有時(shí)也會(huì)推動(dòng)坡腳土層一起滑動(dòng)。產(chǎn)生背水側(cè)脫坡的主要原因是滲水降低了壩坡土體的抗剪強(qiáng)度。所以搶護(hù)原則是首先消除已滑動(dòng)的壩坡中的滲水，部分恢復(fù)滑動(dòng)土體的抗剪強(qiáng)度，使壩坡穩(wěn)定，再進(jìn)行還坡加固。搶護(hù)脫坡的基本方法是開溝導(dǎo)滲，填塘固基，加土還坡，外幫截滲。同時(shí)結(jié)合具體情況，因地制宜，分別用不同方法加以處理。在這里應(yīng)當(dāng)指出，有些地方采用打樁方法搶救脫坡，是不妥當(dāng)?shù)?。它不但不能抵抗滑坡土體所產(chǎn)生的巨大推力，反而容易促使滑坡發(fā)展。透水土撐的施工方法是在筑土撐部位，將脫坡松土削成斜坡后挖溝

34、，在溝內(nèi)放置濾水材料，如砂石、磚渣等。如果壩基不好，土撐坡腳要拋石或用袋土固腳，但應(yīng)注意不要將溝內(nèi)滲水阻塞。土撐寬度要看水情、險(xiǎn)情與取土難易而定。一般寬度58米，坡比1:5，撐頂高度一般在洪水位以下0.5-1.0米。最后填土要打碎，夯實(shí)即可。透水壓浸臺(tái)法實(shí)用于大壩斷面不足，脫坡嚴(yán)重，附近有土可取，缺乏砂石之處，它的施工方法與透水土撐不同之處在布置上透水壓浸臺(tái)是全面修筑，而透水土撐是分段修筑。滑坡體的開挖應(yīng)視滑動(dòng)土體大小而定，體積較小的滑坡，最好全部開挖，再用與原設(shè)計(jì)要求的土料分層回填，滑坡體積很大時(shí)，可以將松土部分挖掉，然后進(jìn)行回填，回填土應(yīng)從下部開始，由下而上，分層填土，在回填土前，應(yīng)將開挖

35、面灑水浸潤(rùn)，將表層刨毛或耙宋，在填土，以利結(jié)合，對(duì)地基淤泥層或高壓土層為清除或清除不徹底而引起的滑坡，應(yīng)在壩趾處挖穿淤泥層，回填透水料，做成固腳齒槽，同時(shí)采取壓重固腳措施。3.3 科學(xué)管理防治潰壩措施隨著土石壩的運(yùn)行，土石壩的病害是不斷出現(xiàn)的，由于洪水的隨機(jī)性，人們只能在某一防洪標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)設(shè)防，只能起到一定程度的保證作用，水庫(kù)管理是切實(shí)加強(qiáng)水庫(kù)土石壩安全管理工作，充分發(fā)揮工程的防洪和興利效益，最大限度地控制水庫(kù)失事，并使垮壩災(zāi)害減小到最低限度?？茖W(xué)管理防治措施主要包括以下幾個(gè)方面：一是加強(qiáng)立法，嚴(yán)格依法辦事。只要各級(jí)各部門認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹、嚴(yán)格執(zhí)行水庫(kù)安全行政負(fù)責(zé)制，重視依法管理，依法行政，及時(shí)對(duì)土石

36、壩檢查鑒定，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)維修加固，就可以確保大壩安全。二是落實(shí)大壩安全專項(xiàng)資金，為水庫(kù)大壩安全管理和加固提供經(jīng)濟(jì)保障。大壩安全資金是實(shí)施大壩有效管理的基礎(chǔ)，沒有資金不僅大壩安全各項(xiàng)管理和病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固難以實(shí)施，即使已建水庫(kù)大壩的效益，隨著逐年老化也會(huì)下降。三是大力開展水庫(kù)大壩安全的技術(shù)研究、科技情報(bào)收集。四是加強(qiáng)定期安全檢查于鑒定。隨著安全鑒定辦法的頒發(fā)，水庫(kù)大壩安全檢查于鑒定，已形成制度，通過檢查于鑒定，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)地進(jìn)行加固處理，然后要做好規(guī)劃，組織力量，籌措資金，逐步實(shí)施。五是加強(qiáng)大壩安全監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和調(diào)度運(yùn)行工作。大壩安全監(jiān)測(cè)是管理工作的重點(diǎn)，它包括對(duì)大壩進(jìn)行檢查和觀測(cè)兩個(gè)方面，

37、為了及時(shí)了解大壩的安全情況，必須經(jīng)常進(jìn)行檢查和定期進(jìn)行觀測(cè)，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患。同時(shí)也可實(shí)行設(shè)計(jì)和施工的工程技術(shù)人員到工程地點(diǎn)回訪，幫助和指導(dǎo)管理運(yùn)行人員搞好安全監(jiān)測(cè)和資料整編分析于應(yīng)用，編制調(diào)度運(yùn)行方案，并可檢驗(yàn)以往的設(shè)計(jì)與施工，在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高技術(shù)水平。在調(diào)度運(yùn)行中，必須嚴(yán)明紀(jì)律，加強(qiáng)法治。六是建立小型水庫(kù)建設(shè)于安全管理制度。七是加強(qiáng)水庫(kù)的非工程措施。4 土石壩潰壩案例分析4.1 土石壩潰壩案例的簡(jiǎn)要介紹山西省忻州市繁峙縣巖頭鄉(xiāng)境內(nèi)，寶山公司的二選廠2005年下半年開始籌建，于2007年4月底投入運(yùn)行。該公司曾有2座尾礦庫(kù)，其中發(fā)生潰壩事故的尾礦庫(kù)，位于二選廠附近的大地溝，屬山谷型

38、尾礦庫(kù)，設(shè)計(jì)庫(kù)容540萬(wàn)m3，壩高100m，屬三等庫(kù)。該尾礦庫(kù)于2004年3月開始建設(shè)，2004年7月投入試運(yùn)營(yíng)，2005年3月取得安全生產(chǎn)許可證。該尾礦庫(kù)為土石壩，壩高30m，上下游坡比分別為1:1.5、1:2.0。初期采用中線法筑壩，后因粗粒尾礦量不足，企業(yè)自行改為上游式筑壩，總壩高75m，下游坡比1:1.6，庫(kù)內(nèi)存尾約150萬(wàn)m3。4.2 潰壩過程 2007年5月18日上午10點(diǎn)多，當(dāng)班尾礦工發(fā)現(xiàn)正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的尾礦庫(kù)中部距壩頂20m處，約有3m2左右異常泛潮及部分滲漏，當(dāng)即向礦尾礦部負(fù)責(zé)人張某匯報(bào)。張某一方面向分管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，另一方面按照常規(guī)采取搶救措施，安排人員堵塞尾礦庫(kù)內(nèi)回水管口，打開

39、壩底回水管的直排口。寶山公司領(lǐng)導(dǎo)接到報(bào)告后，下令選廠立即停產(chǎn)，并啟動(dòng)庫(kù)內(nèi)清水泵緊急排放庫(kù)內(nèi)清水。大約中午11點(diǎn)，滲漏處開始流泥沙。15點(diǎn)壩體流沙范圍擴(kuò)大，開始塌陷。到20日0點(diǎn)44分，共有近100萬(wàn)m3尾沙泥漿潰泄而下，沿排洪溝、河道沖入峨河下游，綿延10余km，致使尾礦庫(kù)徹底損毀，選廠破碎車間徹底沖垮，辦公樓、選礦車間全部被淹；運(yùn)輸隊(duì)數(shù)十輛大型推土機(jī)、挖掘機(jī)、載重汽車被沖毀或沖走；沿途排洪渠、道路、場(chǎng)地等被淹沒；太原鋼鐵公司峨口鐵礦變電站被沖毀；太原鋼鐵公司峨口鐵礦鐵路專線橋墩沖壞；淹沒了繁峙縣、代縣沿峨河的農(nóng)田、林地560余畝。4.3 潰壩情況分析 由于回水塔堵塞不嚴(yán)，從回水塔漏出的尾礦將

40、排水管堵塞，庫(kù)內(nèi)水位通過回水塔和排水管，從已經(jīng)埋沒的處于尾礦堆積壩外坡下的田水塔頂滲出，從而引起尾礦的流土破壞，造成尾礦壩壩坡局部滑坡。由于壓力滲水不斷，滑坡面積不斷擴(kuò)大，造成最終垮壩。還有一些間接的原因：設(shè)計(jì)不規(guī)范。太鋼礦業(yè)公司礦山設(shè)計(jì)研究所編制的寶山礦業(yè)有限公司選礦廠尾礦庫(kù)初步設(shè)計(jì)及施工圖件存在缺陷，對(duì)寶山公司尾礦庫(kù)建設(shè)和生產(chǎn)形成誤導(dǎo)。自然因素影響。2007年2月底至3月初，包括庫(kù)區(qū)在內(nèi)的五臺(tái)山地區(qū)連降兩場(chǎng)大雪，庫(kù)區(qū)周邊積雪達(dá)0.5m以上。雪后氣溫較高，冰雪融化速度快，融水沿尾礦庫(kù)表面向深部滲透，尾礦庫(kù)壩體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低。4.4 潰壩問題的防治 在選址、設(shè)計(jì)、施工建設(shè)等方面不科學(xué)、不規(guī)范、不嚴(yán)格，安全欠賬較多，給安全監(jiān)管帶來很大難度。從業(yè)人員的業(yè)務(wù)技能和安全素質(zhì)差，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中存在的問題認(rèn)識(shí)不清，對(duì)搞好安全生產(chǎn)管理沒有行之有效的辦法。不能正確地指導(dǎo)企業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)，甚至產(chǎn)生誤導(dǎo)作用。企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)行中不按設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行作業(yè)，事故隱患隨處可見。如排洪設(shè)施不完善、排洪能力不足、浸潤(rùn)線過高、不均勻放礦、干灘長(zhǎng)度短、堆積邊坡過陡等。壩體穩(wěn)定性方面，山西省的尾礦庫(kù)普遍采用