印度尼西亞 Jatigede壩心墻應力和水力劈裂研究綜述

孫 陶,高希章,尹岳明

(四川省水利水電勘測設計研究院,成都,610072)

1 前言

據國內外已建壩的統計資料,土石壩占已建壩總數的 90%以上,建設歷史悠久,發生事故的案例最多。土石壩水力劈裂問題,是目前工程界普遍關注又亟待解決的關鍵問題之一。

在已建土石壩中,由于水力劈裂引起集中滲漏造成大壩侵蝕損壞或失事的工程實例時有發生,所造成的危害相當之大,目前已有許多這方面的報道。如英國的 BaLderhead壩[1]、挪威的 Hyttejuvet壩[2]和 Viddalsuatu壩[3],以及美國的 Wister壩和 Yard'sCreek壩[4],這些壩均在水庫正常運行期間,發生了因水力劈裂引起滲漏的事故。加拿大 Manicouagan壩[5]下游壩坡曾出現高孔隙水壓力,同樣是因為心墻發生了水力劈裂。美國Teton壩[6]失事也被歸因于水力劈裂引起的滲透破壞所致,事后的調查分析認為,可能是右岸深鍵槽內填土的“拱效應”使土體內應力減少,從而形成了貫穿鍵槽的水力劈裂裂縫。

1977年,美國水道研究所的 Leach[7]對土體的水力劈裂作了較好的描述,他認為:土體內的水力劈裂,簡單地說就是由水壓力作用在土體內形成裂縫;特別是對于粘土心墻壩,由于心墻的壓縮性比壩殼的壓縮性大,心墻會發生相對壩殼的沉降,而壩殼會阻止心墻下沉,這樣就會使心墻懸掛在壩殼上,發生所謂的“拱效應”,顯然此時心墻水平面上的垂直應力比在自重作用下產生的應力要小。雖然粘土心墻容重比水容重大(近于 2倍),但其水平面上的垂直應力仍有可能小于上游側的庫水壓力。……