土石壩的監(jiān)測與維護-土石壩的裂縫處理

不同類型裂縫的特征與判斷不同類型裂縫的特征與判斷不同類型裂縫的特征與判斷一、裂縫的特征（一）干縮和凍融裂縫1）干縮裂縫干縮裂縫的待征：發(fā)生在壩體表面，分布較廣，呈龜裂狀，密集交錯，縫的間距比較均勻，無上下錯動。一般與壩體表面垂直，上寬下窄，呈楔形尖滅，縫寬通常小于1cm，個別情況下也可能較寬較深。例如山東峽山水庫土壩，由于1965～1968年連續(xù)幾年干旱，庫水位低，加上在壩坡上種植棉槐，大量吸收土體水分，結(jié)果于1968年6月發(fā)現(xiàn)干縮裂縫多條，其中最寬的達4cm，最深的達4.6m。干縮裂縫一般不致影響壩體安全，但若不及時維修處理，雨水沿縫滲入，將增大土體含水量，降低士體抗剪強度，促使病害發(fā)展。尤其是斜墻和鋪蓋的干縮裂縫可能引起嚴重的滲透破壞。施工期間，當停工一段時間，填土表面未加保護，發(fā)生細微發(fā)絲裂縫，不易發(fā)覺，以后壩體繼續(xù)上升直至竣工，在不利的應力條件下，該層裂縫會發(fā)展，甚至導致蓄水后漏水。因此，對干縮裂縫也必需予以重視。（二）縱向裂縫其特征為：一般規(guī)模較大，基本上是垂直地向壩體內(nèi)部延伸，多發(fā)生在壩的頂部或內(nèi)外壩肩附近。其長度一般可延伸數(shù)十米至數(shù)百米，縫深幾米至十幾米，縫寬幾毫米至幾十厘米，兩側(cè)錯距不大于30cm。

（三）橫向裂縫其特征為：常見于壩端。一般接近鉛直或稍有傾斜地伸入壩體內(nèi)?？p深幾米到十幾米，上寬下窄，縫口寬幾毫米到十幾厘米，偶而可見更深、更寬的裂縫。縫兩側(cè)可能錯開幾厘米甚至幾十厘米。橫向裂縫對壩體危害極大，特別是貫穿心墻或斜墻、造成集中滲流通道的橫向裂縫。（四）內(nèi)部裂縫內(nèi)部裂縫很難從壩面上發(fā)現(xiàn)，往往發(fā)展成集中滲流通道，造成了險情才被發(fā)覺，使維修工作被動，甚至無法補救，所以壩體內(nèi)部裂縫危害性很大。不同類型裂縫的特征與判斷二、裂縫的判斷前所述及的土壩裂縫，主要是干縮、凍融裂縫，縱、橫裂縫及內(nèi)部裂縫，在實際工程中，對于前四者可根據(jù)各自的特點加以判斷，但需注意縱向裂縫和滑坡裂縫的區(qū)別，另外需注意判斷分析內(nèi)部裂縫，只有判斷準確，才能正確擬定方案，采取有效的處理措施。（一）滑坡裂縫與縱向裂縫的區(qū)別1）縱向沉陷縫一般接近于直線，垂直向下延伸；而滑坡裂縫一般呈弧形，向壩腳延伸。2）縱向沉陷縫發(fā)展過程緩慢，隨土體固結(jié)到一定程度而停止，而滑坡裂縫初期較慢，當滑坡體失穩(wěn)后突然加快。3）縱向沉陷縫，縫寬為幾毫米至幾十毫米，錯距不超過30cm，而滑坡裂縫的寬度可達1m以上，錯距可達數(shù)米。4）滑坡裂縫發(fā)展到后期，在相應部位的壩面或壩基上有帶狀或橢圓形隆起，而沉陷縫不明顯。不同類型裂縫的特征與判斷（二）內(nèi)部裂縫判斷內(nèi)部裂縫判斷，具體可結(jié)合壩體壩基情況從以下各方面進行分析判斷，如有其中之一者，可能產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。1）當庫水位升高到某一高程時，在無外界影響的情況下，滲漏量突然加大。2）當實測沉陷遠小于設(shè)計沉陷，而又沒有其它影響因素時，應結(jié)合地形、地質(zhì)、壩型和施工質(zhì)量等進行分析判斷。3）某壩段沉陷量、位移量比較大。4）單位壩高的沉陷量和相鄰壩段懸殊很大。5）個別測壓管水位比同斷面的其它測壓管水位低很多，浸潤線呈現(xiàn)反常情況；或做注水試驗，其滲透系數(shù)遠超過壩體其它部位；或當水庫水位升到某一數(shù)值時，測壓管水位突然升高。6）鉆探時孔口無回水，或者有掉鉆現(xiàn)象。7）用電法探測裂縫，詳細介紹見后續(xù)教學單元。

不同類型裂縫的特征與判斷土石壩裂縫的處理方法土石壩裂縫的處理方法土石壩裂縫的處理方法裂縫處理前，首先應根據(jù)觀測資料、裂縫特征和部位，結(jié)合現(xiàn)場探測結(jié)果，分析裂縫類型、產(chǎn)生原因，然后按照不同情況，采取針對性措施，適時進行加固和處理。各種裂縫對土石壩都有不同的影響，危害最大的是貫穿壩體的橫向裂縫、內(nèi)部裂縫及滑坡裂縫，一旦發(fā)現(xiàn)，應認真監(jiān)視，及時處理。對縫深小于0.5m、縫寬小于0.5mm的表面干縮裂縫，或縫深不大于lm的縱向裂縫，也可不予處理，但要封閉縫口；有些正在發(fā)展中的、暫時不致發(fā)生險情的裂縫，可觀測一段時間，待裂縫趨于穩(wěn)定后再進行處理，但要作臨時防護措施，防止雨水及冰凍影響。非滑坡性裂縫處理方法主要有開挖回填、灌漿和兩者相結(jié)合三種方法。1.開挖回填開挖回填是處理裂縫比較徹底的方法，適用于處理深度不超過3m的裂縫，或允許放空水庫進行修補加固防滲部位的裂縫。1）裂縫開挖開挖中應注意的事項如下：（1）開挖前應向裂縫內(nèi)灌入較稀的石灰水，使開挖沿石灰痕跡進行，以利掌握開挖邊界。（2）對于較深坑槽應挖成階梯形，以便出土和安全施工。挖出的土料不要大量堆積坑邊，以利安全，不同土料應分開存放，以便使用。（3）開挖長度應超過裂縫兩端lm以外，開挖深度應超過裂縫0.5m，開挖邊坡以不致坍塌并滿足土壤穩(wěn)定性及新舊填土接合的要求為原則，槽底寬至少0.5m。（4）坑槽挖好后，應保護坑口，避免雨淋、干裂、冰凍、進水，造成塌垮。開挖的橫斷面形狀應根據(jù)裂縫所在部位及特點的不同而不同。具體有以下幾種：

（1）梯形楔入法。適用于不太深的非防滲部位裂縫。開挖時采用梯形斷面，或開挖成臺階形的坑槽?；靥顣r削去臺階，保持梯形斷面，便于新老士料緊密結(jié)合。（2）梯形加蓋法。適用于裂縫不太深的防滲部位及均質(zhì)壩迎水坡的裂縫。其開挖情形基本與“梯形楔入法”相同，只是上部因防滲的需要，適當擴大開挖范圍。土石壩裂縫的處理方法1（3）梯形十字法。適用于處理壩體和壩端的橫向裂縫，開挖時除沿縫開挖直槽外，在垂直裂縫方向每隔一定距離（2～4m），加挖結(jié)合槽組成“十”字，為了施工安全，可在上游做擋水圍堰。2）土料回填（1）回填前應檢查坑槽周圍的含水量，如偏干則應將表面灑水濕潤；如土體過濕或冰凍，應清除后，再回填。（2）回填時，應將坑槽的階梯逐層削成斜坡，并將結(jié)合面刨毛、灑水，要特別注意邊腳處的夯實質(zhì)量。（3）回填土料應根據(jù)壩體土料和裂縫性質(zhì)選用，并作物理力學性質(zhì)試驗。對沉陷裂縫應選用塑性較大的土料，控制含水量大于最優(yōu)含水量1％～2％；對于滑坡、干縮和冰凍裂縫的回填土料的含水量，應等于或低于最優(yōu)含水量1％～2％?；靥钔亮系母扇葜?，應稍大于原壩體的干容重。對壩體挖出的土料，亦須經(jīng)試驗鑒定合格后才能使用。對于較小裂縫，可用和原壩體相同的土料回填。（4）回填的土料應分層夯實，層厚以10～15cm為宜，壓實厚度為填土厚度的2/3，夯實工具按工作面大小選用，可采用人工夯實或機械碾壓。土石壩裂縫的處理方法2.灌漿法當裂縫很深或裂縫很多，開挖困難或開挖危及壩坡穩(wěn)定或工程量過大時，可采用灌漿法處理，特別是內(nèi)部裂縫，則只宜用灌漿法處理。灌漿主要有以下兩個方面的作用。（1）充填作用。合適的漿液對壩體中的裂縫、孔隙或洞穴均有良好的充填能力。漿液不僅能嚴密充填較寬的和形狀簡單的裂縫，也能充填縫寬lmm左右、形狀復雜的細小裂縫。試驗和壩體灌漿后的開挖檢查結(jié)果證明，不論裂縫大小，漿液與縫壁土粒均能緊密結(jié)合。凝固以后的漿液，無論漿液本身還是漿液與縫壁的結(jié)合面，均沒有新裂縫產(chǎn)生。（2）壓密作用。漿液在灌漿壓力作用下，一方面可以擠開壩內(nèi)土體，形成漿路，灌入漿液，同時在較高的灌漿壓力作用下，可使裂縫兩側(cè)的壩內(nèi)土體和不相連通的縫隙也因土壤的擠壓作用而被壓密或閉合。這種影響的范圍，視灌漿壓力的大小和土體性質(zhì)而定，一般可達30～100cm。土石壩裂縫的處理方法3.開挖回填與灌漿結(jié)合法此法適用于自表層延伸到壩體深處的裂縫，或當庫水位較高、不易全部開挖回填的部位，或全部開挖回填有困難的裂縫。施工時對上部采用開挖回填，下部采用灌漿處理。即先沿裂縫開挖至一定深度（一般2～4m左右）即進行回填，在回填時預埋灌漿管，回填完畢，采用粘土灌漿，進行壩體下部裂縫灌漿處理。例如某水庫土壩裂縫采用此法處理，沿裂縫開挖深4m、底寬lm的大槽。再沿縫口挖一小槽，深、寬各約15～2Ocm。在小槽內(nèi)預埋周圍開孔的鐵管，兩端接鋼（鐵）管伸至原土面以上。然后在槽內(nèi)回填粘性土，并分層壓密夯實。土石壩裂縫的處理方法土石壩裂縫的類型與成因土石壩裂縫的類型與成因土石壩裂縫的類型與成因概述土石壩壩體裂縫是一種較為常見的病害現(xiàn)象，大多發(fā)生在蓄水運用期間，對壩體存在著潛在的危險。例如，細小的橫向裂縫有可發(fā)展成為壩體的集中滲漏通道；部分縱向裂縫則可能是壩體滑坡的征兆；有的內(nèi)部裂縫，在蓄水期突然產(chǎn)生嚴重滲漏，威脅大壩安全；有的裂縫雖未造成大壩失事，但影響正常蓄水，長期不能發(fā)揮水庫效益。因此，對土石壩的裂縫，應予以足夠重視。實踐證明；只要加強養(yǎng)護修理工作，分析裂縫產(chǎn)生的原因，及時采取有效的處理措施，是可以防止土壩裂縫的發(fā)展和擴大，并迅速恢復土石壩的工作能力的。土石壩裂縫的類型與成因（一）裂縫的類型土石壩的裂縫，按其方向可分為龜狀裂縫、橫向裂縫和縱向裂縫；按其產(chǎn)生原因可分為干縮裂縫、凍融裂縫、不均勻沉陷裂縫、滑坡裂縫、水力劈裂縫、塑流裂縫、震動裂縫；按其部位可分為表面裂縫和內(nèi)部裂縫等。在實際工程中土石壩的裂縫常由多種因素造成，并以混合的形式出現(xiàn)。（二）裂縫的成因1.干縮和凍融裂縫干縮和凍融裂縫是由于壩體受氣候的影響或植物的影響，土料中水分大量蒸發(fā)或凍脹，在土體干縮或膨脹過程中產(chǎn)生的。土石壩裂縫的類型與成因1）干縮裂縫在粘性土中，土粒周圍的薄膜水因蒸發(fā)而減薄，土粒與土粒在薄膜水分子吸引作用下互相移近，引起土體干縮，當收縮引起的拉應力超過一定限度時，土體即會出現(xiàn)裂縫。對于粗粒土，薄膜水的總量很少，厚度很薄，對粗粒土的性質(zhì)沒有顯著影響。由上述可知，當筑壩土料粘性越大、含水量越高時，產(chǎn)生干縮裂縫的可能性越大。在壤土中，干縮裂縫則比較少見，而在砂土中則不可能出現(xiàn)干縮裂縫。顯然，干縮裂縫的成因是土中水分蒸發(fā)，引起土體干縮。2）凍融裂縫凍融裂縫主要由冰凍而產(chǎn)生。即當氣溫下降時土體因冰凍而凍脹，氣溫升高時冰融，但經(jīng)過凍融的土體不會恢復到原來的密實度，反復凍融，土體表面就形成裂縫。土石壩裂縫的類型與成因2.縱向裂縫平行于壩軸線的裂縫稱縱向裂縫。1）成因縱向裂縫主要是因壩體在橫向斷面上不同土料的固結(jié)速度不同，或由壩體、壩基在橫斷面上產(chǎn)生較大的不均勻沉陷所造成的。

3.橫向裂縫走向與壩軸線大致垂直的裂縫稱為橫向裂縫。成因橫向裂縫產(chǎn)生的根本原因是沿壩軸線縱剖面方向相鄰壩段的壩高不同或壩基的覆蓋厚度不同，產(chǎn)生不均勻沉陷，當不均勻沉陷超過一定限度時，即出現(xiàn)裂縫。4.內(nèi)部裂縫根據(jù)實踐經(jīng)驗，內(nèi)部裂縫常在以下部位發(fā)生：土石壩裂縫的類型與成因1）薄心墻土壩。由于心墻土料運用后期可壓縮性比兩側(cè)壩殼大，若心墻與壩殼之間過渡層又不理想，則心墻沉陷受壩殼的約束產(chǎn)生了拱效