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浅谈拱坝裂缝成因及其防治措施

浅谈拱坝裂缝成因及其防治措施

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【摘要】拱坝以其独有的超载能力及自调节性,在世界各国得到了很大的发展。拱坝具有显著的经济性和安全性,但由于其结构设计和施工工艺都较复杂。设计和施工稍有不慎,就会对大坝的安全稳定产生影响。在众多影响因素中,坝体的开裂在实际工程中是一个较为普遍的现象,而裂缝的存在会影响坝体的强度和耐久性,对结构产生有害的影响,有的甚至引起严重的渗漏,导致工程不能正常使用,影响工程寿命和经济效益的发挥。基于这种情况,彻底理解混凝土大坝产生裂缝的成因,并在设计和施工中采取适当措施,有效预防和防止拱坝裂缝显得尤为重要。

【关键词】拱坝;裂缝成因;防治措施;温控

拱坝以其独有的超载能力及自调节性,在世界各国得到了很大的发展。早在1936年,美国建成了当时世界上最高拱坝———胡佛(Hoover)坝 (坝高221 m,坝顶长372 m),被认为是高拱坝的先驱。实践表明,拱坝越高,坝的经济性和安全性越显著。1957~1960年间意大利修建的高261 m的拱坝———瓦依昂(Va-jont)坝,在水库山体塌滑,水库涌浪超越坝顶超过100m的情况下,坝体仍然完好。可见,拱坝确为一种经济且有很大超载能力的坝型。根据国际大坝委员会的统计资料,全世界已建的约1 600座拱坝中,溃坝失事的仅2座,事故率仅为0.125%。由于这种良好的安全记录,本世纪以来,随着筑坝经验的不断积累和科学技术水平的提高,也可以在具有复杂地质条件和宽U型河谷上修建高的拱坝。

尽管拱坝具有优越的超载能力和良好的安全记录,然而实践证明混凝土拱坝的开裂现象几乎和拱坝的历史一样久远。早在1898年末,澳大利亚的泰姆瓦斯(Tamm-warth)坝就因夏季干枯无水、冬季遇冷收缩而开裂。另外奥地利科恩布赖茵(K lnbrein)拱坝以及俄罗斯的萨扬舒申斯克拱坝的开裂带来的破坏事故也引起了坝工界的极大关注,并展开了广泛的讨论,从而对拱坝的坝体开裂有了新的认识。经过广泛的阅读,以及通过对国内外一些拱坝开裂事故的研究分析,归纳总结了可能导致拱坝开裂的因素有如下几点

1. 基础处理不当引起裂缝

良好的拱坝坝基应岩体完整均一、透水性小,并具有足够的抗变形和承载能力。但是,由于受到地质构造和自然环境等的影响, 很多拱坝都难以完全满足上述要求。而地基的破坏一般多发生在局部地质不良范围内,如软弱夹层、断层和裂隙发育带等;由于坝基因素而导致坝体混凝土开裂的原因有:

(1)设计时对拱坝基岩的刚度引起后果认识不够。因地基刚度过大(基岩的弹模相对于混凝土的弹模),在坝踵和坝趾附近引起较大的垂直拉应力,导致坝踵和坝趾附近的坝体或基岩出现裂缝;在渗透水压力的作用下促使裂缝随库水位变化而发展,导致灌浆帷幕被穿透破坏而严重漏水。双曲拱坝竖向弯曲的更易发生这种破坏。

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