水利工程事故地质诱因的统计

摘　要：将水利水电工程事故案例按地质因素分别进行统计,得出渗透变形近半数,可见渗透变形对水利水电工程的安全有较大影响,值得进一步研究.

关 键 词：水利工程　事故统计　地质诱因　渗漏　措施

中图分类号：TV64文献标识码：A　文章编号：1007-3973（2012）007-003-02

1引言

随着我国社会经济的发展,作为重要的基础设施,水利工程在历年的防洪抗旱、农田灌溉、城乡供水、发电以及改善生态环境等方面发挥了巨大作用,水库大坝的安全性要求越来越高.但是,地质条件、设计问题、施工问题、运行管理不当等造成的水库大坝的缺陷和溃坝风险一直无法避免.

本文通过收集水利工程事故案例,分析事故原因,提出解决措施,为今后水利工程事故的研究和大坝的风险管理提供技术参考,怎么写作于我国水库的除险加固.

2统计分析

通过分析国内外609个水利工程事故案例,得出引发水利事故的原因可归结为地质条件、设计问题、施工问题、运行管理问题等.由于同一事故的诱发原因通常具有多元性,无法以单一因素解释,因此对每个事故包含的所有诱发因素均进行记录.经统计,得出包含地质条件诱因的案例共350个占案例总数的57.47%,故着重对事故地质诱因展开研究.

水利工程事故中主要工程地质问题有区域稳定问题、岩体稳定问题、与地下渗流有关的问题及与侵蚀淤积有关的工程地质问题四个方面.具体来讲,这四大方面涉及以下11个工程地质因素：活断层、地震、水库诱发地震、砂土液化、地面沉降与地裂缝、斜坡岩土体稳定、地下洞室围岩稳定、地基岩体稳定、渗透变形、岩溶及岩溶渗漏.将350个事故案例按这些地质因素分别统计,最终得出渗透变形占50%,地基岩体稳定占19%,地震占13%,斜坡岩土体稳定占5%,岩溶及岩溶渗漏占4%,其它共占9%（见图1）.可见,渗透变形对水利水电工程安全有较大影响,值得进一步研究.

图1基于地质诱因分类的统计

3渗透机理

库坝区渗漏是指库水沿岩石空隙、裂隙、断层等向库盆以外或通过坝基（肩）向下游渗漏水量的现象.在一定的地质条件下,水库蓄水期间及蓄水后会产生渗漏,使堤坝、围堰土体饱和,降低坝体的有效应力,从而降低抗剪强度,可能导致坝坡失稳；坝区渗漏在不少情况下往往还会导致坝基产生渗漏变形,在渗流过程中,地下水一方面对坝体产生扬压力,降低其抗滑能力,另一方面还会将岩体中的可溶性成分和颗粒物质带走,使坝基的强度和稳定性降低,对坝基岩体稳定也会产生很大影响.

造成水沿坝基渗漏的原因主要有两个：(1)水库蓄水形成的巨大压力差——水头；(2)存在着过水通道.从绝对意义上来说,坝基渗流不可能完全消除,仅有大小之别而已,渗流量与以上两个因素成正向依从关系.但渗流与大坝安全的关系不只取决于渗流量大小,有许多坝的渗流破坏和失事,是在几乎观察不到有渗流的情况下发生的,如法国的马尔帕塞薄拱坝和我国的梅山连拱坝都是如此,这其实是水库蓄水造成地基中孔隙水压力过高,地基承载力降低,再遇上不利条件,共同造成的结果.因此,渗流问题造成的大坝破坏分为以下两类：(1)因渗流量太大,引起对坝基和坝体的冲刷造成的破坏；(2)因孔隙水压力太高,引起坝基承载力降低乃至崩塌造成的破坏.

针对渗漏产生机理及其破坏机理,预防砂土类渗透变形,通常采取两方面的措施,即降低水力梯度和保护渗流出口.降低水力梯度可采用加长渗流途径和排水减压两类措施；渗流出口则采用特殊结构的反滤层进行保护.

4措施

4.1“上堵”措施

4.1.1垂直防渗措施

防渗墙：(1)混凝土防渗墙.在强透水坝基中建造混凝土防渗墙,彻底截断坝基渗漏通道,是常用的坝基渗漏处理方法.槽段接头处理是防渗墙施工的关键部位和技术难点,特别是在埋藏深度大、承受水头高、地质条件复杂的深厚覆盖层中,应加以注意.

(2)粘土防渗墙.其抗渗强度较低,在中高坝工程中应用不多,在处理中低水头土石坝渗漏中,墙体所承担的水头不高,水力梯度不大,粘土防渗墙具有造价低、防渗效果较好等优势,广泛应用.

(3)塑形混凝土防渗墙.适用于低水头大坝和临时围堰,具有低强低弹高抗渗特性,能适应较大坝基、坝体变形,有效改善防渗墙整体应力状态及与其他防渗设施联结部分的应力集中和差异变形.

(4)高强混凝土防渗墙.适用于高水头、高应力条件的高坝深基础防渗,具有高强低弹高抗特性,保证墙体具有较高的强度及一定的柔性.

(5)自凝灰浆防渗墙.造孔用水泥和膨松土为主要材料拌合泥浆固壁,造孔完成后,孔（槽）内固凝壁泥浆会自动硬化,形成防渗墙,因不用清孔,不存在槽孔之间的搭接质量问题.

(6)泥浆槽防渗墙.在水下或深层河床冲积层中建造防渗墙的一个重要施工方法就是泥浆槽方法,其它方法往往是不经济的.

(7)连锁井柱防渗墙.用人工分层挖井,井内分层浇筑混凝土井圈,达到基岩后,再填素混凝土或粘性土,然后逐个相连构成防渗墙.

(8)水泥土薄墙.又称多头小直径深层搅拌桩截渗技术,施工中不需开槽,不会引起原地层破坏和应力释放,主要适应于粘土砂土、粉质粘土、含少量直径>50mm砾石层、淤泥,且在汛期也不影响施工.

灌浆：(1)高压喷射灌浆.最大的优点是机动灵活,可以直接在地基的某一深度建造符合设计要求的防渗体,不需要对地基进行开挖.

(2)充填式灌浆.利用灌浆浆液的重力,使浆液注入到坝体的孔隙及空洞内.可以有效处理坝基渗漏、坝下建筑物渗水、坝坡裂缝.

(3)劈裂灌浆.将坝体沿坝轴线最小主应力面劈开,灌注泥浆,形成竖直连续的防渗帷幕,通过灌浆过程中的劈裂充填作用、浆坝互填作用、坝体湿陷固结作用、坝体内部应力调整作用,提高坝体的渗透稳定性和变形稳定性.

(4)膏状稳定浆液.具有较大黏性和较好稳定性,在透水体灌注时浆液扩散范围可以控制,可避免浆液过多流失,形成的结石强度高,防渗性好,抗化学溶蚀能力强.