任务2 土石坝运行特点

一、土石坝的特性

由于历史原因，我国在20世纪六七十年代兴建了大量的中小型水库，这些水利工程大都采用了施工难度较低的土石坝。在我国，土石坝的比例占到了90%以上。

土石坝是指由当地土料、石料或土石混合料，经过抛填、碾压等方法堆筑成的挡水建筑物。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破材料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占一定比例时，称土石混合坝。三者在工作条件、结构型式和施工方法上均有相同之处，所以统称为土石坝。土石坝被广泛采用的原因主要有三点：一是就地取材，与混凝土相比，土石坝节省大量水泥、钢材和木材，减少筑坝材料远距离运输费用；二是对地质、地形条件要求低，任何不良地基经处理后都可修筑土石坝；三是施工方法灵活、技术简单、易于管理和加高扩建。

土石坝也存在很多不足。由于填筑坝体的土石料为散粒体，抗剪强度低，颗粒间孔隙较大，因此易受到渗流、冲刷、沉陷、冰冻、地震等方面的影响。在运用过程中常常会因渗流使水库损失水量，还易引起管涌、流土等渗透变形，并使浸润线以下的土料承受着渗透动水压力，使土的内磨擦角和黏结力减小，对坝坡稳定不利；因抗剪能力小、边坡不够平缓、渗流等而产生滑坡；因土粒间联结力小，抗冲能力很低，在风浪、降雨等作用下而造成坝坡的冲蚀、侵蚀和护坡的破坏，所以不允许坝顶过水；因沉降导致坝顶高程不够和产生裂缝；因气温的剧烈变化而引起坝体土料冻胀和干裂等。故要求土石坝有稳定的坝坡、合理的防渗排水设施、坚固的护坡及适当的坝顶构造，并应在水库的运用过程中加强监测和维护。

二、土石坝的失事

国际大坝委员会多次对土石坝溃坝事故或遭受破坏的原因进行调研，1995年发布的第三次专题报告显示，129座溃坝土石坝中，洪水漫顶始终是土石坝的主要溃坝原因，占33%；其次是坝体渗透破坏，占17%；再次是坝基渗透破坏，占14%；附属结构物引起溃坝的事例中，溢洪道容量不足是最主要原因。

我国先后进行过3次溃坝失事的统计，根据水利部水利管理司最新的统计资料显示，我国溃坝土石坝有以下几个特征。

（1）按水库类型统计，小型水库溃坝数占溃坝总数96.2%。

（2）按坝高统计，溃坝数量最多的坝其坝高为20m左右。

（3）按年代统计，溃坝高峰是1959—1961年和1973—1975年，80年代以后明显减少，90年代以后更少。

（4）按发生阶段统计，76%溃坝发生在运行期，大型水库无施工期溃坝记录，小型水库均在运行期溃坝。

（5）按省份分布统计，溃坝数量多的省份都在北方，溃坝率低的省份都在南方。

（6）按溃坝原因统计，主要有五方面因素：①洪水漫顶。大多因为水文资料短缺、洪水设计不当、标准偏低和泄洪能力不足造成。②设计、施工质量差，造成坝体和坝基防渗和稳定性不足，引起管涌、滑坡、开裂而破坏。③运行管理不善。包括防汛准备不足，缺少安全监测，水库操作不当和泄洪闸门事故等。④其他。包括泄洪设施失效，人为干预等。⑤原因不详。从中可看出，土石坝的缺陷或病害主要是渗漏、漫顶、滑坡、裂缝、结构破坏等。多年来，我国加强了土石坝的安全监测，对于有缺陷和发生病害的大坝，采取积极有效的措施，进行了大量的维护和加固工作，使一些病险坝转危为安，发挥了应有的工程效益。