［摘要］我國是地震多發(fā)區(qū)，尤其是水利工程集中的川滇地區(qū)。震災(zāi)可能導(dǎo)致大壩整體性降 低，引起大量裂縫、滑坡、沉陷和位移、地基液化，致使壩體失穩(wěn)，重者可致垮壩；震災(zāi)對 泄水建筑物也會造成一定危害。震災(zāi)不僅危及水利工程本身，而且給工程下游地區(qū)造成嚴重 威脅。本文根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，闡述了地震對水利工程尤其是土石壩可能產(chǎn)生的危害， 分析總結(jié)了在地震災(zāi)害中受損水利工程的典型案例，特別是總結(jié)了一部分實用的及時補救措 施及修復(fù)技術(shù)，并建議根據(jù)水利工程的重要程度建立相應(yīng)的突發(fā)事故預(yù)警和應(yīng)對修復(fù)機制。
［關(guān)鍵詞］：水利工程，大壩，地震，修復(fù)技術(shù)
Abstract Earthquakes frequently occur in China， especially in the Sichuan-Yunnan region where dense hydro projects are constructed. Acting as external forces， earthquakes can decrease the integrity of the dams， cause dam cracks， landslide， settlement and displacement， foundation liquefaction， resulting in dam instability or even dam failure， as well as the damage of outlet structures. Besides the damage of hydro projects， seismic activities also threaten the downstream area. Based on the existing literature data in domestic and abroad， this paper introduces the seismic disasters regarding hydro projects， especially the soil and rockfill dams. Some practical remedial measures and repairing techniques are summarized by analyzing some typical cases. Suggestions are proposed to construct the pre-warning system and corresponding repair technologies according to the importance of the hydro projects. Keywords： hydro projects， dam， earthquake， repairing techniques
1. 概述
我國地處世界上兩個地震集中發(fā)生地帶——環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，地 震較多，大多是發(fā)生在大陸的淺源地震，震源深度在 20km 以內(nèi)。位于青藏高原南緣的川滇 地區(qū)，主要發(fā)育有北西向的鮮水河-安寧河-小江斷裂、金沙江-紅河斷裂、怒江-瀾滄江斷裂 和北東向的龍門山-錦屏山-玉龍雪山斷裂等大型斷裂帶[1].該區(qū)新構(gòu)造活動劇烈，絕大多數(shù) 屬構(gòu)造地震，地震活動頻度高、強度大，是中國大陸最顯著的強震活動區(qū)域[2].而西南地區(qū)蘊藏了我國 68％的水力資源，水利工程較多，且主要集中在川滇地區(qū)。據(jù)2005 年數(shù)據(jù)，四川省有大中小型水庫約 6000 余座[3].2008 年5月12日的四川省汶川大地 震，初步統(tǒng)計，已導(dǎo)致 803 座水庫出險，受損的大型水庫有紫坪鋪電站和魯班水庫，中型水庫 36 座，小一型水庫 154 座，小二型水庫 611 座[3].此外，地震還致使湖北和重慶地區(qū)各79 座水庫出現(xiàn)險情[4，5]. 為保證水利工程的安全運行，地震之后及時對水利工程進行檢測，并對受損工程進行監(jiān)測和修復(fù)是必要的。有關(guān)震災(zāi)受損水利工程修復(fù)方面的文獻不多，散見于各種期刊或研究報 告，為便于應(yīng)用參考，本文搜集、篩選了一些震災(zāi)受損水利工程的案例，并對一些實用技術(shù) 進行了介紹。
2. 地震對水利工程的危害
由于地震烈度、地震形態(tài)以及水庫本身工程質(zhì)量的不同，地震對于水利工程的危害也有 所區(qū)別。高建國[6]對我國因地震受損水利工程進行分類整理，認為水庫壩體險情主要可分為3 級：1 級，一般性破壞，不產(chǎn)生滲漏；2 級，嚴重性破壞，壩體開裂滲漏；3 級，垮壩（崩 塌），水庫水全部流走。
我國因地震引起的水庫垮壩并不多見，總結(jié)國內(nèi)外地震對水利工程的危害，主要有以下 幾種形式：2.1 壩體裂縫地震作為外力荷載將會導(dǎo)致大壩尤其是土石壩整體性降低，防滲結(jié)構(gòu)破壞，引起大量裂 縫。地震會產(chǎn)生水平和垂直兩個方向的運動，并使周期性荷載增大，壩體和壩基中可能會形 成過高的孔隙水壓力，從而導(dǎo)致抗剪強度與變形模量的降低，引起永久性（塑性）變形的累 積，進而導(dǎo)致壩體沉降與壩頂裂開。
2003 年10月甘肅民樂—山丹6.1級地震引起雙樹寺水庫大壩、翟寨子水庫大壩，壩頂均出現(xiàn)一條縱向裂縫，長約 401~560m，寬度 2cm 左右，并有多處不同長度斷續(xù)裂縫，防浪墻局部錯動約 0.5cm.大壩右側(cè)出現(xiàn)山體滑坡，形成長條帶及凹陷，滑坡長 37m 左右， 凹陷坑深 2.5~3m、寬 7m 左右，凹陷處上部山體有多條斜向裂縫，縫寬 20cm 左右。李橋水 庫壩頂有縱向裂縫，多處縫寬在 2~5mm，其中一條長約 100m 左右，出現(xiàn)橫向貫通裂縫， 防浪墻出現(xiàn)多處豎向裂縫。這些裂縫在壩體漏水、自然降水和溫度作用下，又將產(chǎn)生新的凍 融、凍脹破壞，影響大壩的整體性和穩(wěn)定[7].托洪臺水庫位于新疆布爾津縣境內(nèi)，1995 年被列為險庫，1996 年新疆阿勒泰地震（6.1 級），使攔水壩出現(xiàn) 10 處橫向裂縫，3 處縱向裂縫，最寬處達 16 cm，長 17 m，防浪墻垂直 裂縫 27 處。經(jīng)評估，水庫震后只能在低水位運行，致使發(fā)電系統(tǒng)癱瘓，同時對于下游構(gòu)成 潛在威脅[6].岷江上的紫坪鋪水利工程位于都江堰市與汶川縣交界處，2006 年投產(chǎn)，是中國實施西 部大開發(fā)首批開工建設(shè)的十大標(biāo)志性工程之一。2008 年 5 月 12 日的汶川地震造成紫坪鋪大 壩面板發(fā)生裂縫，廠房等其他建筑物墻體發(fā)生垮塌，局部沉陷，整個電站機組全部停機。[3]. 此外，地震對泄水輸水建筑物也將造成巨大危害。2003 年 8 月 16 日赤峰發(fā)生里氏 5.9 級地震，使沙那水庫混凝土泄洪灌溉洞產(chǎn)生縱向裂縫，長 15m，裂縫 15mm；環(huán)向裂縫22m，裂縫寬度 1.8mm；洞出口消力池兩側(cè)邊墻產(chǎn)生豎向裂縫，總長 15m，裂縫寬度 25mm.大冷山水庫溢洪道兩側(cè)導(dǎo)流墻產(chǎn)生裂縫，以縱向裂縫為主，縫寬 12mm[8]. 2.2 壩體失穩(wěn)地震可能引起壩基液化，從而導(dǎo)致大壩失穩(wěn)。地震時，受到周期性或波動性荷載作用， 土石壩內(nèi)土體將產(chǎn)生遞增的孔隙水壓力和遞增的變形。粘性土體構(gòu)成的土石壩在地震中相對 安全。但相對密度低于 75%的粉砂土和砂土，在幾個循環(huán)之后孔隙水壓力就會顯著上升， 當(dāng)達到危險應(yīng)力水平時，土體在周期性荷載作用下顯示出極大的變形位移，壩內(nèi)土體就會呈 現(xiàn)出液化的流態(tài)，導(dǎo)致壩體失穩(wěn)[9].喀什一級大壩 1982 年施工時，其壩體及防滲墻都未進行碾壓，致使密實度降低，1985年地震時，由于液化和沉陷，導(dǎo)致該壩整體失穩(wěn)破壞。
［關(guān)鍵詞］：水利工程，大壩，地震，修復(fù)技術(shù)
Abstract Earthquakes frequently occur in China， especially in the Sichuan-Yunnan region where dense hydro projects are constructed. Acting as external forces， earthquakes can decrease the integrity of the dams， cause dam cracks， landslide， settlement and displacement， foundation liquefaction， resulting in dam instability or even dam failure， as well as the damage of outlet structures. Besides the damage of hydro projects， seismic activities also threaten the downstream area. Based on the existing literature data in domestic and abroad， this paper introduces the seismic disasters regarding hydro projects， especially the soil and rockfill dams. Some practical remedial measures and repairing techniques are summarized by analyzing some typical cases. Suggestions are proposed to construct the pre-warning system and corresponding repair technologies according to the importance of the hydro projects. Keywords： hydro projects， dam， earthquake， repairing techniques
1. 概述
我國地處世界上兩個地震集中發(fā)生地帶——環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，地 震較多，大多是發(fā)生在大陸的淺源地震，震源深度在 20km 以內(nèi)。位于青藏高原南緣的川滇 地區(qū)，主要發(fā)育有北西向的鮮水河-安寧河-小江斷裂、金沙江-紅河斷裂、怒江-瀾滄江斷裂 和北東向的龍門山-錦屏山-玉龍雪山斷裂等大型斷裂帶[1].該區(qū)新構(gòu)造活動劇烈，絕大多數(shù) 屬構(gòu)造地震，地震活動頻度高、強度大，是中國大陸最顯著的強震活動區(qū)域[2].而西南地區(qū)蘊藏了我國 68％的水力資源，水利工程較多，且主要集中在川滇地區(qū)。據(jù)2005 年數(shù)據(jù)，四川省有大中小型水庫約 6000 余座[3].2008 年5月12日的四川省汶川大地 震，初步統(tǒng)計，已導(dǎo)致 803 座水庫出險，受損的大型水庫有紫坪鋪電站和魯班水庫，中型水庫 36 座，小一型水庫 154 座，小二型水庫 611 座[3].此外，地震還致使湖北和重慶地區(qū)各79 座水庫出現(xiàn)險情[4，5]. 為保證水利工程的安全運行，地震之后及時對水利工程進行檢測，并對受損工程進行監(jiān)測和修復(fù)是必要的。有關(guān)震災(zāi)受損水利工程修復(fù)方面的文獻不多，散見于各種期刊或研究報 告，為便于應(yīng)用參考，本文搜集、篩選了一些震災(zāi)受損水利工程的案例，并對一些實用技術(shù) 進行了介紹。
2. 地震對水利工程的危害
由于地震烈度、地震形態(tài)以及水庫本身工程質(zhì)量的不同，地震對于水利工程的危害也有 所區(qū)別。高建國[6]對我國因地震受損水利工程進行分類整理，認為水庫壩體險情主要可分為3 級：1 級，一般性破壞，不產(chǎn)生滲漏；2 級，嚴重性破壞，壩體開裂滲漏；3 級，垮壩（崩 塌），水庫水全部流走。
我國因地震引起的水庫垮壩并不多見，總結(jié)國內(nèi)外地震對水利工程的危害，主要有以下 幾種形式：2.1 壩體裂縫地震作為外力荷載將會導(dǎo)致大壩尤其是土石壩整體性降低，防滲結(jié)構(gòu)破壞，引起大量裂 縫。地震會產(chǎn)生水平和垂直兩個方向的運動，并使周期性荷載增大，壩體和壩基中可能會形 成過高的孔隙水壓力，從而導(dǎo)致抗剪強度與變形模量的降低，引起永久性（塑性）變形的累 積，進而導(dǎo)致壩體沉降與壩頂裂開。
2003 年10月甘肅民樂—山丹6.1級地震引起雙樹寺水庫大壩、翟寨子水庫大壩，壩頂均出現(xiàn)一條縱向裂縫，長約 401~560m，寬度 2cm 左右，并有多處不同長度斷續(xù)裂縫，防浪墻局部錯動約 0.5cm.大壩右側(cè)出現(xiàn)山體滑坡，形成長條帶及凹陷，滑坡長 37m 左右， 凹陷坑深 2.5~3m、寬 7m 左右，凹陷處上部山體有多條斜向裂縫，縫寬 20cm 左右。李橋水 庫壩頂有縱向裂縫，多處縫寬在 2~5mm，其中一條長約 100m 左右，出現(xiàn)橫向貫通裂縫， 防浪墻出現(xiàn)多處豎向裂縫。這些裂縫在壩體漏水、自然降水和溫度作用下，又將產(chǎn)生新的凍 融、凍脹破壞，影響大壩的整體性和穩(wěn)定[7].托洪臺水庫位于新疆布爾津縣境內(nèi)，1995 年被列為險庫，1996 年新疆阿勒泰地震（6.1 級），使攔水壩出現(xiàn) 10 處橫向裂縫，3 處縱向裂縫，最寬處達 16 cm，長 17 m，防浪墻垂直 裂縫 27 處。經(jīng)評估，水庫震后只能在低水位運行，致使發(fā)電系統(tǒng)癱瘓，同時對于下游構(gòu)成 潛在威脅[6].岷江上的紫坪鋪水利工程位于都江堰市與汶川縣交界處，2006 年投產(chǎn)，是中國實施西 部大開發(fā)首批開工建設(shè)的十大標(biāo)志性工程之一。2008 年 5 月 12 日的汶川地震造成紫坪鋪大 壩面板發(fā)生裂縫，廠房等其他建筑物墻體發(fā)生垮塌，局部沉陷，整個電站機組全部停機。[3]. 此外，地震對泄水輸水建筑物也將造成巨大危害。2003 年 8 月 16 日赤峰發(fā)生里氏 5.9 級地震，使沙那水庫混凝土泄洪灌溉洞產(chǎn)生縱向裂縫，長 15m，裂縫 15mm；環(huán)向裂縫22m，裂縫寬度 1.8mm；洞出口消力池兩側(cè)邊墻產(chǎn)生豎向裂縫，總長 15m，裂縫寬度 25mm.大冷山水庫溢洪道兩側(cè)導(dǎo)流墻產(chǎn)生裂縫，以縱向裂縫為主，縫寬 12mm[8]. 2.2 壩體失穩(wěn)地震可能引起壩基液化，從而導(dǎo)致大壩失穩(wěn)。地震時，受到周期性或波動性荷載作用， 土石壩內(nèi)土體將產(chǎn)生遞增的孔隙水壓力和遞增的變形。粘性土體構(gòu)成的土石壩在地震中相對 安全。但相對密度低于 75%的粉砂土和砂土，在幾個循環(huán)之后孔隙水壓力就會顯著上升， 當(dāng)達到危險應(yīng)力水平時，土體在周期性荷載作用下顯示出極大的變形位移，壩內(nèi)土體就會呈 現(xiàn)出液化的流態(tài)，導(dǎo)致壩體失穩(wěn)[9].喀什一級大壩 1982 年施工時，其壩體及防滲墻都未進行碾壓，致使密實度降低，1985年地震時，由于液化和沉陷，導(dǎo)致該壩整體失穩(wěn)破壞。