土石坝溃坝研究
渗体开裂也是经常遇到的问题。
2.2 土石坝的漫顶
2.2.1 土石坝漫顶的原因
导致漫顶的主要原因
分类 机理 主要原因 1、遭遇超标准洪水 2、水文系列增加，导致设计洪水增大 现状抗御洪水能3、洪水标准提高 力不够 4、上游水库溃决 水库抗御洪水能 5、无溢洪道 力不满足有 1、原来设计考虑不充分或没有考虑 关标准要求 2、原坝顶高程已发生较大沉降 坝顶高程不够 3、没有补足坝顶高程 4、风浪超过设计标准 5、近坝库岸大体积滑坡涌浪翻过坝顶 1、水文系列延长导致设计洪水变化 2、原设计泄洪断面不够 溢洪道泄量不够 3、结构不安全不能下泄设计泄量 4、尚未完建，不能下泄设计洪量 5、如按设计流量下泄，下游社会经济损失过大 1、闸门管理不当 溢洪道不能安 全下泄洪水 溢洪道闸门打不开或操作失灵 2、电源中断 3、启闭机故障 4、人工操作系统失灵 5、门槽卡死 6、部分或全部闸门打不开 1、长期或集中降雨使岸坡饱和，强度降低，滑坡，溢洪道堵塞，洪 堵塞溢洪道 水不能下泄 2、上游漂浮物堵塞溢洪道，减少过水断面
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1、汛前超蓄 2、溢洪道加临时围堰 调度运用失误 3、调度方案失灵 4、指挥失误 5、人工扒口泄洪 1、洪水荷载作用 坝顶高程 其他 突然降低 3、下泄洪水冲刷下游坝脚，使下游滑动 4、坝体或坝基局部发生严重管涌、坍塌 2、上、下游坡滑动 2.2.2 土石坝漫顶对溃坝的影响分析
很多原因可以导致漫顶，进而发展为溃坝。一座水库大坝的漫顶往往是多种原因共同作用的结果。例如，浙江平阳的桥墩门水库，1960年8月10日（施工期）溃决，溃决前发生两次台风，共降雨946mm，库水位已2.02m/h的速度上涨，大坝发生滑坡，且无溢洪道，导致洪水漫顶。根据以上的描述，至少可知道有3种原因：超标准洪水、坝体滑坡和溢洪道。又如，安徽江洋水库，1969年7月14日溃决，减少了溢洪道的过流能力；上游水库溃决，最终洪水漫顶。由于我国已溃决水库的溃决记录簿规范，特别是溃决原因说明简单，很难准确的对每一种原因予以准确的区分和表述。
对于已溃决的大量小型水库来说，集中暴雨、防洪标准低、上游水库溃决、闸门故障、溢洪道泄洪能力不够时资料中提及的最普遍的原因。
2.3 土石坝的滑坡
2.3.1 土石坝滑坡的原因
一、勘测设计方面的原因
（1）坝基有含水量较高的淤泥层，筑坝前未作适当处理，或清基不彻底；或坝基下存在软弱夹层、树根、乱石等，造成坝基抗剪强度极差而造成滑坡。
（2）设计中坝坡稳定分析时选择的计算指标偏高，一致设计坝坡陡于土体的稳定边坡。
二、施工方面的原因
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（1）筑坝土料粘粒含水量大，加之坝体填筑上升速度太快，上部填土荷重不断增加，而土料渗透系数小，孔隙压力不易消散降低了土壤颗粒间的有效压力而造成滑坡，这种滑坡多发生于土坝施工的后期。
（2）施工质量不好，上坝土料含水量高，碾压不密实，土料未达到设计干容重，坝体抗剪强度低，蓄水后即可能产生滑坡。
（3）雨后、雪后坝面处理不好，坝料含水量高 ，形成高含水量带，当坝体荷重不断增加时，坝坡顺高含水量带向下滑动。这种滑坡在剖面上裂缝倾角很小，缝宽上下趋于一致，虽有错距，但无显著擦痕。
（4）冬季施工时没有采取适当的保温措施，没有及时清理冰雪，以致填方中产生冻土层，解冻后或蓄水后库水入渗形成软弱夹层，没有清理的冻土层在用水中填土法施工的土坝中便成为隔水层，上部填土的水分陆续下渗，不易排水，从而使冻土层上面形成集中的软弱带，这样也常易引起滑坡。
三、运行管理方面原因
（1）放水时库水位降落速度太快，或因放水闸开关失灵等原因，引起库水位骤降而无法控制，此时，往往在迎水坡引起滑坡。
当均质土坝厚斜墙在长期蓄水，浸润线已经形成后，库水骤降更为危险。因此此时在浸润线至库水位之间的土体由浮容重增加为饱和容重，增加了滑动力矩；同时，上游坝体的孔隙水向迎水坡排泄，造成很大的渗透压力，也增加了滑动力矩，极易造成上游的滑坡。
（2）由于坝面排水不畅，坝体填筑质量较差，在长期持续降雨时，下游坝坡土料饱和，大大增加了滑动力矩，减少了阻滑力矩，从而引起滑坡。这类滑坡主要发生在用透水性的砂或砂砾料填筑的坝壳中。 2.3.2 土石坝滑坡的分类与特征
土石坝滑坡可按其滑动性质分为以下三种类型。 （1）剪切破坏型
当坝体与坝基土层是高塑性以外的粘性土，或粉砂以外的非黏性土时，土坝滑坡多属剪切破坏。破坏的原因是由于滑动体的滑动力超过了滑动而上的抗滑力所致，这种滑坡称为剪切破坏型滑坡。其特点是首先在坝顶出现一条平行于坝轴线的纵横裂缝，然后，随着裂缝的不断延长和加宽，两端逐渐向下弯曲延伸。滑坡体下部逐渐出现带状或椭圆形隆起，末端间坝址方向滑动，滑坡在初期发展较
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缓，到后期有时会突然加快，滑坡体移动的距离可有数米到数十米不等，直到滑动力和抗滑力经过调整达到新的平衡以后，滑动才停止。
（2）塑性破坏型
坝坡产生显著塑性流动现象时，称为塑性破坏型滑坡。滑坡土体的蠕动一般进行十分缓慢，发展过程较长，较易觉察。但是，当高塑性土的含水量高于塑限而接近流限时，或土体几乎达到饱和状态又不能很快排水固结时，塑性流动便会出现较快的速度，危害性较大，水中填土坝在施工期由于水不能很快排泄，坝坡也会出现连续的位移和变形，以致发展成滑坡，其表现为坡面水平位移和垂直位移连续增长，滑坡体的下部也有隆起现象，但是滑坡前滑坡体顶端不一定出现明显的纵向裂缝，若坝体中间有含水量较大的近乎水平的软弱夹层，而坝体沿该层发生塑性破坏时，则滑坡体顶端在滑动前也会出现纵向裂缝。
（3）液化破坏型
当坝体或坝基土层是均匀中细砂或粉砂，水库蓄水后，坝体在饱和状态下突然经受强烈的震动时，砂的体积有急剧收缩的趋势，坝体中的水分无法析出，使砂粒处于悬浮状态，从而向坝址方向急速流泻，这种滑坡称为液化破坏型滑坡。特别是级配均匀的中细砂或粉砂，有效粒径与不均匀系数都很小，填筑时又没有充分压实，处于密度较低的疏松状态，这种砂土产生液化破坏的可能性最大，液化型滑坡往往发生的时间很短促，所以难以观测、预报或进行紧急抢护。 2.3.3 土石坝滑坡对溃坝的影响分析
土石坝滑坡时土石坝主要事故之一，它不仅使工程遭受重大损坏，甚至造成溃坝失事，危及人民生命财产的安全，为止，防止土石坝滑坡是当前水利工作者的重要任务之一。
截止到1980年统计，因滑坡而导致溃坝的有130座，占垮坝总数的4.37%，占全部已建成水库土石坝的0.15%；1981-1990年统计，由于滑坡而垮坝的有13座，占这10年垮坝总数的5%，到1990年止，由于滑坡导致垮坝的总共143座，占垮坝总数4.40%，占全部已建成水库土石坝的0.17%。根据滑坡溃坝资料分析可初步得出以下结论。按库容大小分析溃坝时，因小型水库在设计、施工和运行管理中都存在一些问题，故土石坝垮坝的绝大多数是小型水库；按坝型分析时，因我国土石坝中，以均质土石坝所占比重最大，均质坝施工也简便，易被接受，均质坝蓄水后，坝体内浸润线较高，库水位骤降和雨水入浸，坝体排水较差，土体
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内孔隙水压力增大等，据J.Sherard对美国西北部65座均质坝统计，发生滑坡的有14座，占21.5%,；按坝高分析，坝高大于15m的滑坡垮坝共68座，占滑坡垮坝总数的48.2%，坝高小于15m的滑坡垮坝共73座，占51.8%，与整个垮坝失事的坝高比例基本一致；按运用年限分析，根据统计资料，运行期发生滑坡70%是发生在前10年，随着年限的延长，滑坡事故也逐渐减少，这说明随着时间的推移，土石坝固结度在增加，抗剪强度也会加大，因而坝坡的稳定性也逐渐提高。
2.4 土石坝结构破坏
2.4.1 土石坝结构破坏的原因
结构破坏包括两部分内容：（1）大坝裂缝。几乎所有的大坝都有裂缝，关键是这些裂缝是否会发展成为大坝溃决的因素，裂缝都有个发展的过程，一旦裂缝发展到某种程度，就可能成为大坝溃决的隐患。如果是贯穿性的横向裂缝，则可能成为集中渗流通道，导致大坝渗流冲刷破坏，可能溃决。即使是表层裂缝，虽然在正常高水位以上，但洪水期水库水位上升时，也有可能成为过水通道，危及安全，而且汛期多雨水，雨水深入裂缝，将加速滑动的发生。如果是水力劈裂的裂缝，属于深层内部裂缝，难以发现，危险性较大，使得渗径缩短，坡降增大，较易发展成为集中渗流通道。（2）整体失稳破坏。引起大坝整体失稳破坏的原因很多，如下表2-4所示。
表2-4大坝整体失稳破坏原因
事件 溢洪道闸墩失稳 2、水荷载增加3、闸门打不开 1、土质溢洪道冲毁2、溢洪道闸墩冲毁3、溢洪道和 坝体结合处库水快速下泄，大坝失稳 发生渗流破坏而冲毁4、人工扒口泄洪5、下泄洪水冲刷下游坝脚 1、洪水荷载下安全系数不足2、长期降雨或其他原因使上部坝体大坝在洪水和地震荷载作用下失稳滑动 饱和，强度降低3、上游水位抬高，坝体饱和区扩大4、出现纵向裂缝，减少了阻滑力6、坝坡过陡7、新老结合面较差8、地震 1、浸润线抬高2、反滤失效，抬高逸出点3、管涌范围内强度降渗流破坏引起坝体失稳 低4、下游坡局部滑动，渗流破坏，下游发生后退式滑动 原因 1、闸墩、闸底板下排水不畅，扬压力增加
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