高混凝土壩考慮水表面張力影響的水力劈裂研究

吳洋鋒，汪 洋，賈金生，，丁廉營(yíng)，單丙寅

(1.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300350；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 北京中水科海利工程技術(shù)有限公司，北京 100038；3.中地海外水利水電工程有限公司，河南 鄭州 470016)

1 研究背景

200 m以上的高混凝土壩、高碾壓混凝土壩，上游面裂縫在高水壓作用下有時(shí)會(huì)發(fā)生水力劈裂，由于劈裂破壞形成的漏水通道很難封堵，往往需要放空大修，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。美國(guó)的德沃夏克混凝土重力壩[1]，壩高219 m，施工期間溫控措施不當(dāng)，壩體表面產(chǎn)生了許多裂縫，大壩運(yùn)行第7年蓄水至設(shè)計(jì)最高水位時(shí)，上游面35號(hào)壩段裂縫突然增大，裂縫深度達(dá)50 m，張開(kāi)寬度達(dá)2.5 mm，滲水量約483 L/s，后降低水位才封堵住水力劈裂縫。奧地利的科恩布萊恩拱壩[2]，壩高200 m，首次蓄水過(guò)程中最高壩段的壩踵底部出現(xiàn)裂縫并發(fā)生漏水，且當(dāng)水庫(kù)水位達(dá)到約1830 m 時(shí)，壩踵裂縫最大寬度約 5 mm，曾采用冷凍、注漿、壩前加設(shè)護(hù)坦等多種方式修補(bǔ)加固，但都沒(méi)有解決開(kāi)裂漏水問(wèn)題，最后在大壩下游做了一個(gè)復(fù)雜的支撐拱壩，改善了大壩應(yīng)力狀態(tài)，才實(shí)現(xiàn)了安全運(yùn)行。奧地利的茲蘭哥倫特拱壩[3]，壩高182 m，設(shè)計(jì)時(shí)吸取了科恩布萊恩拱壩的教訓(xùn)，為避免發(fā)生高壓水劈裂，大壩設(shè)置了底縫并在上游面基礎(chǔ)部位設(shè)置了護(hù)坦，護(hù)坦與大壩柔性連接，但蓄水后在底縫的上部發(fā)生了高壓水劈裂縫，后放空水庫(kù)，把干性底縫做成濕縫，將縫中水壓控制為壩前水壓的一半，才實(shí)現(xiàn)了安全運(yùn)行。中國(guó)也有高混凝土壩因泄洪孔混凝土開(kāi)裂導(dǎo)致的高壓水劈裂事例，如東風(fēng)拱壩[4]，也有大頭壩溫控不當(dāng)導(dǎo)致的混凝土開(kāi)裂，蓄水后形成貫穿性裂縫，如柘溪大頭壩[5]?！?br>