1 绪论

1.1土石坝现状

目前，我国已经建成了超过85200个水库。在国家经济建设与发展中，对于抗洪抗灾起着举足轻重的作用。国家近年来修建的水利设施，在抗洪、泄洪、浇灌、发电、蓄能、调节、养殖等，对水土资源、生态环境保护，起到了至关重要的作用，并取得了显著的经济和社会效果。

但是，我国的水利工程并非一劳永逸，其发展过程中也出现了诸如“年代久远”、“年代久远”等问题。尤其是，在我国，已经建成的水工建筑中，有很大一部分都是在50~70年代建成的。由于前期设计缺陷、材料质量、施工工艺、技术及现场管理等原因，造成了建筑物的先天缺陷，这些缺陷都会对工程设施的寿命产生影响，从而使工程设施的安全性下降，因此需要采取补强、加固、治理或改造等工程方案。此外，因其本身的特点，大部分工程长期处于动态不一致的环境条件下，加之长时间受到地震、水荷载、动植物、剥蚀等自然影响与人工因素的破坏，致使大部分工程在各种自然与人工因素的共同作用下，或多或少地存在着塌陷、沉降、渗漏、开裂、边坡滑坡、护坡滑坡、动植物破坏等问题，从而形成了一种“病害”，从而不能正常的蓄水发电，影响经济效益，甚至引发了滑坡、溃坝等灾难性的灾害，造成了巨大的经济和社会损失。

2 土石坝主要病害及其成因分析

2.1 土石坝裂缝 

2.1.1 土石坝裂缝的分类及特征

裂纹是一种比较普遍的病害，它的具体类型和特点如表2-1中所列。

表 2-1： 裂缝分类及特征表

2.1.2土石坝裂缝的成因

(1)具有较高可压缩度的大坝断面

当大坝蓄水后，由于没有进行有效的加固或处理，当大坝上部出现局部湿陷、下部湿陷，当基础变形超出大坝开裂极限时，大坝将产生开裂。结果表明，在蓄水的前期，坝基会在坝体断面上发生不均匀沉降。对于此类地基，若其横向厚度不一致且变化性很大，就会有很大的非均匀压缩变形，从而造成大坝的纵裂。

(2)大坝的心、斜墙体与渗水材料的结合部位

透水性材料在未辗压或碾压不良时，由于可压缩性高，受力时，心壁、斜壁的沉降速率和沉降速率相对缓慢，而透水性材料的沉降速率则相对快速，沉降速率和沉降速率相对缓慢，从而导致两者接合部的不均匀沉降，形成纵裂。

(3)大坝分段、分段建造的纵向结合部

在大坝表面施工中，分段的纵向约束坡度太大，造成了碾压或碾压不实；或者由于工程进展不一致，分段施工，高差太大，接触面太陡，没有进行妥善的处理；或者是由于大坝的上游和下游的碾压不均匀，在水库蓄水后，大坝发生了不均匀的沉降，这就很容易导致纵向块状的结合面产生了纵向裂缝。

(4)大坝与岸边连接处的结合坡度没有达到规定的标准

当大坝两岸坡或两岸原始地形、地貌有部分陡峭或上下坡，有弯曲角度角较大的岸坡时，由于坝体未嵌入两岸坡基岩，施工及原始材料质量，原始地貌沉陷，两岸坡的沉陷量大小或不规则沉陷，都有可能导致该范围内的拉应力超过坝体本身承受范围的拉应力，从而产生横向裂缝。

(5)在大坝底部有局部压缩度差异较大的地层

坝基沿坝轴走向具有明显的岩性特征，岩体的类型和特性也有很大的差别。比如，大坝的基础部分分为花岗岩、风化岩、腐殖土等没有经过特殊的处理，在大坝建成后，由于受力不均的影响，会发生不均匀沉降，从而产生横向裂缝。

(6)坝的休止和加固结构的联结

在没有进行加固的情况下，由于沉降的不均衡，可能会产生横向裂纹。在大坝中埋置了一条直径较大的输，由于其上、下两个坝的填筑高度不一致，也会产生不均匀沉降，并在对应的坝顶产生了横向裂隙。

广东省大秦水库土石坝裂缝见图2-1。

图2-1 广东省大秦水库土石坝裂缝

2.2 土石坝渗漏

2.2.1 渗漏的类型和特征

从渗漏位置上看，可以划分为：坝基渗漏、坝体渗漏、接触渗漏，帷幕绕渗；从泄漏的类型来看，可将其划分为：常规泄漏和非常规泄漏；根据漏失的类型，可将其划分为分散式漏失与集中式漏失两类。

辽宁省南城子水库土坝渗漏及其处理。该水库坐落在辽宁省开原市，寇河的叶赫河流上，其总库容为2.06亿立方米，为百年一遇的防洪标准，其正常最高水位为149.6米，最高允许水位为154.5米。上坝是一座粘连的心墙砂石坝，最大的一座高30米，顶部高155米，顶部长度1134米。坝基的渗流是由一条与基岩相连的泥质截流沟构成的。该副坝的长度为584米，其基础未经防渗，坝体的防渗部分与自然的盖土粘合在一起。该工程始建于1958年，到1965年已基本完工。

2.2.2基础漏水处治

在1964年，在副坝下游发现了8个浸点，并引起了管涌渗流和变形，为了确保该项目的安全运营，先后进行了3次治理。

(1)在大坝的下游，采用了在大坝上设置反滤盖板的方法。大坝建成后，当水库水位低于147米时，大坝下游涌水部位的泥沙不再涌出，渗漏水也从浑浊变为清澈，下游地区的泥沙现象基本消除。在保证大坝渗流稳定性的同时，并未使大坝的渗流量和承载水产生明显的下降。

(2)为了使大坝下游的压力下降，1966年，在副坝桩号0+550~0+650米的坝脚70米的地方，再挖一条排水渠。该项目完工后，大坝下游的承压水位下降了 O.25~4.63 m，这对大坝的渗透稳定性和水库的安全运行有很大的帮助。

(3)为使副坝的坝基的渗流问题得到较好的解决，最终确定在副坝的坝基上设置一道防渗墙进行截渗。在0+450～0+700 m的大坝上，设置了防渗墙。在坝顶使用冲击钻选一个槽孔，通过坝体，将基础砂卵石层切割下来，将其嵌入基岩半风化岩层中 l m，在槽孔中浇筑混凝土，一直到坝顶，墙高24 m，墙厚 O.7 m。一九七八年开始动工建设。一九七九年完工。

2.2.3 渗漏的原因

(1)大坝体形较小，尤其是塑性斜壁或芯壁的厚度较小，渗透坡度较大，极易发生渗透破坏。

(2)对筑坝过程中的质量管理不严格，比如碾压不实，土料中的砂石含量过高，渗透率过高等；也有可能是由于施工的原因，在大坝内部产生了软弱的夹层、渗漏的管道，导致了管道坍塌；或使溢流点及渗流线上升，导致集中渗漏。如表2-2所示。

(3)因不均匀沉降而产生的横向裂纹；或因大坝与两岸的结合处不佳而产生渗漏通道；或者是由于大坝下面的承压涵管破裂而引起的漏水，在渗透的影响下，会形成管涌或漏水的管道。

3 土石坝病害防治措施及对策

3.1 土石坝裂缝防治措施

3.1.1土石坝裂缝的预防

(1)对干缩、冻融等产生的裂隙，筑好土坝后，要在坝坡、坝顶等部位，及时铺上砂质土层进行防护。当工程回填停止进行时，必须在回填土层上覆盖一层松软的土层，起到 暂时防护作用。

(2)为了避免因不均匀沉陷而产生裂隙，在坝岸太陡或有峭壁、斜坡及凸起的丘陵时，必须将坝岸处理成一条直线。当河岸坡度为上缓下急时，突起处的倾斜角度宜小于20度。岩岸的坡度通常并不陡峭，每千比1.0.75；每千比1.1.5，每千比1.1.5。当岸边有悬崖峭壁或斜面难以修整时，则应采用水泥或浆砌石料进行填筑。

(3)在填筑过程中，应对填筑过程中的压实进行严格的控制。

(4)为减小不均衡沉陷，对地基上的软弱层，宜将其开挖。

(5)为了增加垂直移动量，在混凝上部防渗墙或埋设管道的顶面，可以填充一定量的高塑胶层，以避免挤裂, 见图3-1所示。

图3-1 锦屏水库大坝2004年裂缝与2016年裂缝分布示意(单位：高程 m)

3.1.2裂缝的处理

(1)挖方和回填方

采用基坑和回填法对裂纹进行了治理，治理的较为彻底。通常用于钻深在米以下的裂隙。对于具有较大穿透力的纵裂，宜采用挖方回填法。在开挖过程中，应采取阶梯状的剖面，这样可以保证回填区与原来的大坝有良好的结合。在裂隙很大的情况下，为方便挖掘，可将裂隙挖成阶梯状。在回填时，逐步地将梯级刨掉，使坡面与回填体保持一致。

(2)注浆法

对于坝体内部的裂缝及较深的无滑动的地表裂缝，采用人工挖土、回填量较大。可开采的泥质泥浆可以注浆。通常情况下，注浆法和压浆法是两种常用的注浆法。重力注浆是依靠泥浆本身的重量将其注入到裂隙中的。在注浆时，除了注浆本身的重量以外，还需要施加一定的压力，从而使得注浆时产生更大的压力。注浆时，可以使用纯粘土浆，也可以使用水泥粘土浆。纯粘土浆料与大坝填料性质相符合，但水泥的加入使其固化速度加快，体积收缩减小。

(3) 开挖回填注浆联合

对于极深无滑坡体的地表裂隙，可以采取浅挖回填、深注浆的方法来处理。在挖出的裂隙宽度达到小于1厘米后，进行处理，进行钻孔，孔距6米，孔深2.6米。在管道预埋后，用防浆帽填充，然后注入密度为1.4-1.5的粘土浆，在70-100 Kappa的情况下，可以获得良好的效果。

3.2 土石坝的渗漏防治措施

3.2.1灌浆防渗

注浆方法有两种，一是填充注浆，二是劈开注浆。采用充填注浆技术，采用低注浆压力或泥浆自身重量，向大坝病害部位注入泥浆，达到封堵孔洞、缝隙的目的。这一法律用于解决当地的疾病，这些疾病的范围和特性都已被确定。比如大坝新建或重建的大坝因为施工质量导致坝面开裂、沉降、塌陷、坝顶周边不规则细小裂缝的填补处理，以及鼠群、白蚁危害发生渗水的处理等。劈裂灌浆指的是在大坝的轴线上设置一排或多排灌浆孔，通过设计给出的或规范要求的灌浆压力，使大坝在轴向上裂开，并注入相应的水泥灰浆，将大坝的漏点和缝隙填满，从而构成一道连续的防结构，见图3-2所示。

图3-2 江西高泉土石坝的渗漏

3.2.2加做粘土斜墙防渗

(1)大坝与斜面接壤。主要用于千斤顶及坡壁顶。在治理过程中，应将水库的库容降至最低，将漏水部分完全暴露在表面，并将护岸拆掉，将斜坡翻松10-15 cm，保证新老填料的紧密连接。这样在斜面上铺好后，才能再次进行斜面防护。斜面的大小，取决于水库泄洪后的渗水情况，观测资料，以及水库的品质。

(2)大坝尾缘与堤脚之间的接触面。在坝端山为薄薄的条形山，山岩破碎或埋藏有沙砾，没有找到强透水层，或者在坝体建设时没有进行充分的处置，从而造成了围坝的泄漏，从而对岸坡的渗透稳定性产生了不利的作用。根据丘陵的渗流状况确定其渗流的距离，通常在渗流范围以上5-10 m处，从而阻断渗流，确保边坡和坝顶的渗流稳定性。

4 结论与建议

4.1结论

本文的研究结果如下：

（1）大坝的几种常见的病害。其中，裂缝、渗漏是目前国内和国外都出现的一种常见的病害，也是威胁水坝的安全性的重要原因。病害原因一般为大坝填筑体压实度不够及其链接体防渗性能欠佳。渗漏主要包括坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏、涵洞周围渗漏和白蚁洞穴渗漏等。

(2)分析了该大坝发生的原因及特点。在工程实践中，由于设计和施工的影响和运营的影响，导致了大坝的各种病害的发生。大坝的病害是由多种因素共同决定的，其成因复杂多样，具有表层和内在两种不同的特点，对大坝的安全性有较大的威胁。

(3)关于防治和治理工程中出现的问题的措施。加强运行维护管理、设计及施工质量，是防止陈旧性疾病发生的基本途径。运用法律、行政、经济、技术等手段来加强对大坝的安全性管理，使其制度化、法制化、规范化。根据各种类型的裂缝产生原因及特点，采取相应的措施，应根据具体情况，根据具体情况，采取相应的措施。对多种疾病采取的治疗措施，可以单一使用，也可以组合使用。

4.2 建议

鉴于土石坝的构造形式多种多样，施工环境与施工品质的差异，运营与管理工作的错综复杂，陈旧的病害防控与溃堤计算方法仍有待于在实际工作中进一步丰富与完善。

(1)大坝辅助结构陈旧性疾病的预防与控制。

(2)基于多因子的综合评价，如何决定权利权重。

(3)对一座大坝进行了震害评估。

参考文献

[1] 汪恕诚．再谈人与自然和谐相处— 兼论大坝与生态 [ M].北京：中国水利水电出版社，2004(6):21-25

[2] 曹欣春水库大坝安全事故防范与除险加固技术（上）[M].北京：北京中软电子出版社 ，2003(1):23-25

[3] 汪恕诚．中国防洪减灾的 新策略[ M]. 北京：中国水利水电出版社，2003(16):41-43

[4] 2005 年中国与世界大坝建设情况．中国大坝委员会网站.http://WWW.

icold-cigb.org.cn 2021,(10):51-63. 2020,(17):81-83.

[5] 白永年，吴士宁，王洪恩，等．土石坝加固 [M] . 北京水利电力出版社，1992(8)：28-32

[6]杨杰大坝安全监控的国内外研究现状与发展[J] .西安：西安理工大学学报，2002(2):301-303.

[7] N. Shivaish, H. Furata. Reliability Analysis Based on Fuzzy Probability,A SCE,ST June 1984(3)：13-14

致谢

时光匆匆，当我写完这篇本科毕业论文的时候，代表着本科阶段的学习生活已接近尾声，回首往昔的校园生活，让人心中万分不舍。

首先我要感谢高老师、唐老师、李老师等，是他们不计辛劳的悉心教导下完成了毕业论文设计。老师们不仅在学业上对我的指导，生活上也给予我很大的帮助。这些宝贵的经验和精神财富使我受用良多。

最后，借此机会向各位老师、同学们表示衷心的感谢！

作者简介：赵猛 1991.03.28 男 四川省成都市都江堰市 汉 本科 职务职称：助理工程师