用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体,用混凝土面板作防渗体的坝,简称“面板堆石坝”或“面板坝”。 从堆石坝发展历史看,面板堆石坝技术是在不断总结工程实践经验的基础上发展起来的,它是一门实验性技术。迄今为止,世界上目前还没有公认的设计理论,几乎所有的堆石坝设计,都是参照已建工程的经验,结合坝址区的地形、地质等实际条件而确定。在世界大多数国家中,土石坝的建设一直居于首位。据20世纪80年代国际大坝会议统计,截止1986年底,全世界共建大坝36235 座,其中土石坝29974座,占82.7%。由于土石坝的施工技术及施工质量难以保证,其事故发生率(溃坝和损坏)最高。根据水利部工程管理局截止1980年底的统计资料,我国大、中、小型水库溃坝3976起,平均溃坝率为3.4%;若按坝型分,溃坝总数中土石坝最多,为2925起,其中堆石坝17起。
从堆石坝发展历史看,面板堆石坝技术是在不断总结工程实践经验的基础上发展起来的,它是一门实验性技术。迄今为止,世界上目前还没有公认的设计理论,几乎所有的堆石坝设计,都是参照已建工程的经验,结合坝址区的地形、地质等实际条件而确定。在世界大多数国家中,土石坝的建设一直居于首位。据20世纪80年代国际大坝会议统计,截止1986年底,全世界共建大坝36235 座,其中土石坝29974座,占82.7%。由于土石坝的施工技术及施工质量难以保证,其事故发生率(溃坝和损坏)最高。根据水利部工程管理局截止1980年底的统计资料,我国大、中、小型水库溃坝3976起,平均溃坝率为3.4%;若按坝型分,溃坝总数中土石坝最多,为2925起,其中堆石坝17起。
混凝土面板堆石坝是19世纪末20世纪初发展起来的一种筑坝技术,我国从20世纪80年代开始先后修建柯柯亚、关门山、西北口、株树桥等面板堆石坝,到1998年底,我国已建成的面板堆石坝达39座,最大坝高达120m,在建的达31座,最大坝高达178m,在已建成和在建工程中,坝高超过100m的达11座,拟建的坝高超过100m的有20座,最大坝高达233m,如今,我国面板堆石坝的分布几乎覆盖了全国的各个地区。值得提到的是,天生桥面板堆石坝位居世界同类坝型高度第二,面板面积及堆石量属世界第一,它的兴建,使我国堆石坝的建设水平达到世界先进水平。
然而,由于目前面板堆石坝施工技术实验性技术,加之我国面板堆石坝的分布地区广,自然条件差异大,在其发展过程中也曾出现过一些问题,导致溃坝洪水发生,给受影响区域的人民财产与精神上造成极大灾难,可谓风险极大。最严重的是沟后水库混凝土面板堆石坝的溃决,该坝坝高70m,1990年建成蓄水,于1993年8月27日溃决,经统计,受灾的单位38个,其中遭受毁灭性灾害的13个,受灾人口2837人,其中死亡288人,失踪40人,冲毁房屋2932间,直接经济损失1.53亿元,相当于青海省海南自治州全年国民收入的百分之四十多。
本人人为,从工程质量角度,导致面板堆石坝发生溃决的可能原因主要有以下几个部分:
(1)面板出现贯通性裂缝,该裂缝成为原本封闭的防渗体系中一个渗流出口,水流通过该出口直接作用于板后堆石体,给堆石体带来渗透破坏或边坡失稳的隐患。
导致裂缝的原因主要有两个,一是结构性裂缝,该现象由不均匀变形所致;一是面板混凝土本身的干缩和环境温度下降造成的裂缝。
(2)堆石体渗流破坏,使得面板背部承重实体被淘空,使得面板成为悬臂梁。
(3)堆石体在达到一定饱和区域和饱和度时,可能发生边坡失稳,同样可淘空面板背部实体,使面板成为悬臂梁。
事实上,以上三种原因有时是连续发生的一个过程。当面板出现贯通性裂缝,水流通过该裂缝直接作用于板后堆石体,一旦堆石体不堪该处水压力的作用,进而形成管涌或导致堆石体饱和度增加(或饱和区域增大),直接威胁下游坡面稳定,严重时将发生滑坡或管涌,堆石体填料不断被淘空,使得面板成为一受水压力作用的悬臂梁,一旦受力达到面板的破坏强度,将发生溃坝。
以上仅是本人的一点想法,非常不全面,想以此抛砖引玉,供大家讨论之用,广泛开展关于面板堆石坝的溃决机理和研究对策的讨论,希望大家踊跃发言,言者不拒!