土石坝溃坝研究
2.4.2 土石坝结构破坏的特征
裂缝是土石坝建筑物结构破坏较为常见的一种病害现象，其具体分类及特征见表2-5所示。
表2-5 裂缝分类及特征
分类 按裂缝部位 裂缝名称 表面裂缝 内部裂缝 宽上窄的形状。 裂缝走向与坝轴线垂直或斜交，一般出现在坝面，严重的发展横向裂缝 到坝坡，铅垂或稍倾斜。 裂缝走向与坝轴平行，多出现在坝顶及坝坡上部，常发生在铺纵向裂缝 盖上，一般较横缝长。 裂缝平行或接近水平面，常在坝体内部，中间较宽，四周较窄水平裂缝 的透视状。 裂缝是龟纹状，没有固定的方向，纹理分布均匀，一般与土坝龟纹裂缝 表面垂直，缝口较宽，深度1-2分米，很少超1米。 多发生在坝体与岸坡结合段、土坝合拢段、坝体分区分明填土沉陷裂缝 交界处，坝下埋管的部位、以及坝体与溢洪道边墙接触的处。 裂缝中段接近平行坝轴线，缝两端逐渐向坝脚延伸，在平面上呈弧形，缝较长，多出现在坝顶、坝肩、背水坡坝及排水不畅滑坡裂缝 的坝坡下部，在水位骤降或地震情况下，迎水坡也可能出现，形成过程短促，缝口有明显错动，下部土体移动，有离开坝体的倾向。 有的呈龟纹裂缝形状，降雨后裂缝变窄或消失，有的也出现在干缩裂缝 防渗体内部，其形状类似薄透镜状。 发生在冰冻影响深度以内，表层呈破碎、脱空现象，缝宽及缝冰冻裂缝 深随气温而异。 在经受强烈振动或烈度较大的地震以后发生纵横向裂缝，横向振动裂缝 裂缝的缝口随时间延长，缝口逐渐变小或拟合，纵向裂缝缝口没有变化。 裂缝特征 裂缝暴露在表面，缝口较宽，一般随深度变窄而逐渐消失。 裂缝隐藏在坝体内部，水平裂缝常呈透视状，垂直裂缝多为下按裂缝走向
按裂缝成因17
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2.4.3 土石坝结构破坏对溃坝的影响分析
根据全国不充全统计，在大型水库大坝出现的质量问题中，属于土石坝裂缝方面的，约占39%。土石坝裂缝后，可能造成滑坡、渗水、影响坝体的强体性和抗渗性，严重者甚至溃坝失事。从国外统计资料来看，土石坝发生裂缝也是较多的。根据美国J.D.杰斯汀统计102座水库土石坝失事中，由于裂缝滑坡造成的占15.5%.大坝裂缝80%以上发生在水库蓄水初期。在1000宗事故中，裂缝事故占253宗，其中大坝裂缝占12.9%，因其坝面裂缝易于发现，深层裂缝则往往需要通过勘查才能查明。平行坝轴线的纵向裂缝一般较为普遍，而深度大的纵向裂缝则容易引起坝体开裂滑塌。垂直坝轴线的横向裂缝约占大坝裂缝事故的10%左右，对安全影响较大，90%以上的大坝裂缝是由于不均匀沉降所引起的。而在建筑物结构破坏影响中，由于设计不周、施工和制造质量差，在遇到沉降不均、温度变化、水土压力、风浪撞击等产生溢洪道、输水洞及厂房建筑等附属工程的底板、隔墩、洞壁、顶梁、金属结构等破坏而造成溃坝事故的113宗，占11.3%。减少溃坝率从结构破坏中主要是防止土石坝裂缝的产生，需做好设计、施工和管理运行方面的工作，一旦裂缝发生，要及时处理，处理过程中应严格控制加固质量，并应注意可能产生的不利后果。
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3 溃坝防治措施和技术
3.1 土石坝渗漏的防治措施
土石坝挡水后，库水通过坝体和坝基向下游渗透，可能引起渗漏和渗透变形，同时坝体在自重和水荷载作用下发生沉降和不均匀变形，将影响水库的正常运行。土石坝的各种异常渗漏，无论发生在什么部位都应根据不同原因进行处理。渗漏控制的标准是：保证坝体和坝基的渗流稳定，其抗渗比降和渗透流速满足稳定要求；控制渗流量，尽量减少渗漏损失；控制下游剩余水头，防止渗透变形破坏，保证下游边坡稳定，减少下游沉降。总的原则是“上截下排”。“上截”就是在把轴线以上部分堵截渗流途径，防止和减少渗漏水量渗入坝体和坝基；“下排”就是在下游做好反滤导流排水设施，使渗入坝体、坝基的渗水在不带走土颗粒的前提下安全通畅地排向下游。渗漏的处理方法主要有灌浆法、斜墙法、套井、回填粘土等，但由于水库渗漏处理受到各种因素的制约，特别是施工条件和工期的限制。因此要根据具体情况采用不同的处理方法。 3.1.1 灌浆防渗
当坝体渗漏严重，无法采用斜墙法或水中倒土法进行处理时，可采用灌浆法处理，即从坝顶钻孔，然后由上往下分段进行灌浆，在坝内形成一道灌浆帷幕，阻断渗流通道。根据灌浆材料的不同，可分为粘土浆或粘土水泥浆，主要用于坝身和非岩性坝基堵漏；水泥灌浆，主要用于破碎岩基的固结灌浆和帷幕灌浆；化学灌浆主要适用于坝基防渗。灌浆方式分充填灌浆和劈裂灌浆两种，前者利用较小的灌浆压力或浆液自重，将浆液灌入坝体病害处。劈裂灌浆时沿坝轴线布置灌浆孔，利用一定的灌浆压力将坝体沿轴线劈裂，同时灌注合适泥浆堵漏和裂缝，浆液析水后于坝体紧密结合，形成连续防渗墙。适用处理范围大，病患的部位不能完全确定的坝体。 3.1.2 加做粘土斜墙防渗
在已发生渗漏的坝身和坝端岸上游增做粘土贴坡，已达防渗的目的。按防渗部位可分为坝身贴坡和坝端岸坡贴坡。
（1）坝身贴坡。主要用于均质坝和斜墙坝。在处理时要求降低库水位，使渗漏部位全部露出水面并拆除护坡，耙松坡面10-15cm，使新旧填土结合良好，使贴坡完成后，再重新做护坡。贴坡范围取决坝后渗水情况，观测资料和大坝质量等
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因素。为防止绕渗，新做的贴坡必须超出渗水范围3-5m，并做好结合槽。贴坡的厚度，应根据坝型、坝身质量、水头大小和土料质量等因素确定。贴坡土料应按一般土坝防渗体土料要求进行选择，层层夯实，使容重达到设计要求。
（2）坝端岸坡贴坡。当坝端山包为单薄的条形山、山岩破碎或有强透水层未被发现等形成的绕坝渗漏，影响岸坡稳定时，采用此法处理。其范围应视山包渗漏情况而定，一般要超出渗漏范围5-10m，以堵截渗水，保证岸坡与坝头渗透稳定。出理时，对山坡要清理彻底，底部做好结合槽，使坝身斜墙和铺盖有良好的结合，填土的干容重要达到设计要求。 3.1.3 粘土截水槽防渗
粘土截水槽防渗适用于均质坝或斜墙坝的坝基渗漏处理，当坝基覆盖层深度在20米以内，且处理时有条件放空水库，特别是多层土质坝基，由于水平渗透系数比垂直渗透系数大得多，而且水平粘土铺盖仍有部分渗水从铺盖进入透水层时，采用垂直的粘土截水墙，防渗效果显著。 3.1.4 导渗
导渗为下排的措施，是将坝身或坝基内的渗水顺利地排出坝外，并且使坝体的土粒保持稳定，不被带走，已达到降低浸润线，减少渗压水头，增加坝体与坝基渗流稳定的目的。
（1） 坝身导渗
在土坝背水的渗漏部位，根据渗漏的程度，选用适当的导流措施，已导出坝身内渗水，降低浸润线，使坝坡保持稳定。坝身导流型式，常见的主要有:“I”型导渗，主要适用于岸坡和坝身渗漏不十分严重的均质土坝以及在正常条件下的施工土石坝；“Y”型导渗，主要适用于坝坡散浸面积分布较广，逸出点较高的均质土坝以及在正常条件下施工的土石坝；“W”型导渗，主要适用于岸坡散浸较严重，面积较大的均质土坝以及在正常条件下施工的土石坝。
（2）坝后导渗
排渗沟。坝基为多层地基，表层为弱透水层，其下为强透水层，而表层又不太厚时，常采用排渗沟作为排水减压的措施，同时可以将坝基与坝体渗水引向坝的下游。
减压井。地基为多层基地，表层为弱透水层，其下为强透水层，而表层较厚
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时，坝脚下游地基内每隔一定距离利用钻机钻孔，穿过弱透水层，直达强透水层，可以把地基深层的承压水导出地面，以防止坝基土料渗透变形，并且防止下游地区沼泽化。
压渗。利用透水料作为水平反滤压重，既可将土体中渗水排出，又能给渗透土体以一定的压重，以抵抗渗压水头，增强地基渗透稳定。压渗长度，应满足末端弱透水地基中的实际水利坡降小于它的允许水利坡降。压渗厚度，当已知弱透水层厚度时，利用埋设的测压管测出弱透水层底面水位与下游水位差，即可定出盖重的厚度。
总之，土石坝防渗应根据实际情况进行处理，不论是上游防渗减渗措施，还是下游排水措施，都应根据渗漏的不同原因，综合考虑，已到达防渗的最佳效果。
3.2 土石坝漫顶的防治措施
根据1992年全国小型水库普查资料按照部颁“78”补充标准，有大批水库溢洪道洪水标准偏低，泄洪能力不足，有的溢洪断面小甚至无溢洪道，致使洪水漫顶失事，因此泄洪能力不足时小型水库普遍存在的不安全因素，也是导致洪水漫顶失事的重要原因。
3.2.1 增加水库泄洪能力的措施
当预报水库将出现超标准洪水，并有漫顶的可能情况时，应提早加大泄洪流量，防止洪水漫顶，是保证水库安全有效措施之一。主要做法有：
利用已有放水建筑物加速泄洪。可将现已有放水建筑物：如溢洪道、放水涵管(洞)、电站引水洞等闸门全部打开，渲泄洪水。如拓宽溢洪道，增加溢洪道的宽度和过水深度是加大泄洪能力的主要措施，但应根据工程的地形、地质条件选用；降低堰顶高程，提高泄水能力，此法适用于原溢洪道无条件拓宽的情况，但要减少有效库容；适当加高大坝，对土石坝工程，当溢洪道的泄洪能力不足时，可在原有工程运用安全可靠的前提下适当加高大坝，措施有培厚加高大坝、加筑坝顶防狼墙、改变堰型、溢洪道进口建拱形堰。如果已有放水建筑物过水能力不大，即使闸门全部打开，仍然难以承担应有的泄洪流量时，可以将已有的输水洞闸门打开，增加泄量，起到保坝作用。 3.2.2 采取非常保坝措施
一般常用的非常保坝措施有：开挖或炸开非常溢洪道，副坝或坝头等方法。
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