关于土石坝震害风险分析

刘庆铭

摘 要：土石坝是历史最为悠久的坝型，它通过土料、石料等多种原料进行碾压抛填，从而筑成水库大坝。这一坝型自上世纪50年代以来得到了快速发展，由于其所在环境的问题，土石坝常受地质灾害的影响，尤其是地震活动，一旦由于地震造成土石坝损坏，其后果不堪设想。因此，土石坝对于抗震性能有着很高的要求。本文通过对我国土石坝修建现状及其重要性、土石坝的震害情况进行分析，总结了提高土石坝抗震水平的几种方法。

关键词：土石坝；震害分析；抗震方法

前言

作为重要的公共基础设施之一，水库大坝的安全性、抗震性都直接或间接的影响着我国经济发展水平及人民生命财产安全。由于水库建设位置的特殊性，水库大坝受到地震活动损害屡见不鲜，当今社会在遭受到自然灾害后所表现的脆弱性与日俱增，由此可见，如何提高土石坝的抗震性已成为我国面临的重要问题之一。

1 土石坝基本情况分析

1.1 我国土石坝修建现状分析

土石坝作为水库大坝中最常使用的坝型，在我国水坝中占有百分之九十以上的比例。随着社会的不断发展，水库作用越来越突出，无论在改善生态环境问题中，或者在保证社会经济稳定发展中都有着重要作用。因此，我国作为发展中国家，对于水库大坝的修建及使用十分重视。目前我国已修建、在修建及水坝工程预设计的数目和规格等多种数据都处于世界首位。近些年，由于丰富的水力资源往往存在于地质环境复杂、地势落差非常大的地理环境中，因此在土石坝的修建过程中，对坝体的高度要求越来越高，地基所处环境也越来越复杂。根据统计数据显示，我国正在设计及处于施工过程中的高土石坝有很多，例如：在金沙江流域一百米以上的高土石坝有十四座，其中最高的是虎跳峡电站土石坝，高达265米；大渡河流域有十二座一百米以上高土石坝，其中最高的双江口电站土石坝达到312米之高……随着社会的不断发展，经济水平不断提高，社会对土石坝数量、质量和高度的要求将会越来越高，土石坝的发展前景十分广阔。

1.2 土石坝安全的重要性

由于我国的地理位置处于欧亚地震带和环太平洋地震带中间，因此我国发生地震活动的频率较高，地震强度较大，且地震范围广。据统计，我国大部分地震活动均为浅源地震，且多发生在内陆地区。众所周知，我国的长江及黄河中上游地区含有十分丰富的水利、水电资源，然而这一地区却属于强震区范围，这一现实情况对我国水利资源利用、土石坝工程质量及抗震水平都带来了极大的挑战。由于土石坝工程数目极大且规模宏伟，一旦遭受到无法承受的地震灾害，将会造成巨大的经济财产损失，一旦发生极其严重的溃坝情况，将会严重威胁下游人民的生命财产安全，甚至引起下游地区社会局势不稳定等情况；除此之外，地震之后由于地震地区的气象环境发生严重改变，震区常常会有暴雨降临，这一天气状况会对已破损的土石坝造成巨大伤害，尤其是那些会被降雨降低自身稳定性的土石坝。

2 土石坝震害情况分析

2.1 土石坝震害主要形式

土石坝受地震活动的影响，常常出现裂缝、渗漏和滑坡这三种情况。地震对土石坝最基本的影响是地震造成的变形，当这一不均匀形变逐渐明显之后就会产生裂缝，当土石坝防渗体有裂缝产生是则会发生渗漏；裂缝包含横向和纵向两种，坝体滑坡则是由于纵向裂缝不断扩大而产生。

2.2 我国历次土石坝震害分析

在1976年7月28日发生的唐山大地震中，水库大坝受到了严重损坏。地震之前该地区可用水库三百九十九座，其中土石坝有三百八十六座，由于地震前夕发生连续降水，导致大部分水库都达到了较高水位。地震之后，该地区百分之八十三的水库均遭到程度不一的損坏。

在2008年5月12日发生的汶川大地震中，地震造成全国两千余座水库发生险情，四川地区一千八百余座水库均发生不同程度损坏，其中69座水库发生溃坝，三百一十座水库发生高危险情。从此次地震中可知，对于土石坝抗震措施应当包含护坡、护栏、面板、施工缝等方方面面。

2.3 目前土石坝抗震研究方法

目前，我国土石坝抗震研究分别从地震灾害统计、灾害理论分析、设计模型试验及地震数值模拟这四个方面进行分析。理论分析的方法在实际应用中有很大的局限性，而设计模型试验由于其操作复杂、成本较高而很少使用，因此，目前大多使用其他两种方法进行研究。地震灾害统计可以通过已有数据对土石坝抗震情况进行综合分析，得出震害规律及相应解决方法，且依据统计结果可以进行数值模拟，从而得出更加科学准确的研究成果。

3 完善土石坝抗震工作的几点措施

3.1 合理选择坝址，控制施工质量

在进行坝址选择之前，研究人员应当先对可供选择的区域进行全方位、专业性的地质勘查，并对勘查结果进行充分研究，通过对该区域地基条件、稳定性及地质构造活动性等方面进行综合分析，将这一区域划分为有利、不利、危险三部分。在抗震条件有利的地段进行施工且严格避免在危险地段进行建设。

3.2 抗震计算应科学、准确

在土石坝的设计过程中，地基的结构与处理方法、进行坝体建设中使用的石土料质量、密实程度等性质以及土石坝防渗结构的设计、施工连接位置的处理方法等都影响着土石坝的安全性和抗震性。在进行土石坝抗震设计中，最重要的是保证其地基、坝体结构以及工程施工质量等均符合水库大坝抗震需求，并通过一系列计算过程将其各项数据指标与标准土石坝数据进行对比，从而对其抗震水平得出清晰对比，并明确各项指标的提升空间，从而对土石坝抗震水平进行进一步的提升。

3.3 对施工环节的质量控制进行严格要求

在施工环节中，质量控制是确保工程设计发挥其最高水平及工程质量达到目标要求的重要方法。一旦忽视了施工过程中对施工质量的要求，将严重影响土石坝的整体质量及抗震水平。大多数情况下，施工过程中常常出现施工材料以次充好、施工过程中偷工减料等材料问题，在施工技术方面常有施工人员专业技术水平过低、操作工序错误、操作技术过于落后等情况。千里之堤毁于蚁穴，土石坝的施工过程中不容许出现一丝不确定因素。因此，应当设立部门对施工情况进行监督，时刻监察施工步骤及施工材料；材料采购过程中保证所选材料严格符合施工要求；队施工人员专业技术进行严格要求，多选用专业技术过硬的操作人员进行施工。

4 结束语

众所周知，我国水利、水电资源十分丰富，与实际范围内其他国家相比占有很大优势，然而水力资源分布不均衡导致这一资源的利用存在很大局限性。我国大多数水电站位于黄河上游、金沙江中游等西部地区，这一区域的地理环境导致一旦出现地震活动致使土石坝损坏，后果将无法预计。因此，为了实现水力资源的高效利用，应当对这一问题进行科学研究，不断提高我国土石坝建设抗震水平，从而为我国社会发展作出更多贡献。

参考文献

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