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土石坝裂缝成因及处理方法

作者: 人气: 来源: 2022-05-07 评论:发表评论

  【摘 要】 本文分析了土石坝产生裂缝的原因,强调了防止裂缝的产生、早期发现裂缝(尤其是内部裂缝)出现的重要性;阐述了土石坝裂缝的常用处理措施。

  【关键词】 土石坝;裂缝成因;灌浆;防渗体

  土石坝因可就地取材,造价低,施工方法灵活,施工技术简单,对地质、地形条件要求较低等优点而被广泛采用。但其在应用中也不可避免的存在着一些缺点,如土石坝易产生裂缝就是其中一个很严重的问题。土石坝裂缝一般是指土石坝防渗体(粘土心墙或粘土斜墙)内出现裂缝,这是土石坝常见隐患。由于裂缝的出现,使水库效益不能充分发挥,甚至使整个坝体溃决,造成严重灾害。

  一、土石坝裂缝的成因

  (一)干缩和冻融裂缝

  干缩裂缝是由于土体表面水分蒸发而收缩,而土体内部不收缩(或收缩很小),使表层土受到约束,产生接应力而形成裂缝。造成冻融裂最主要的原因是土壤温度发生急剧变化,有冻裂状态到解冻会使得土壤内部结构极不稳定,表面疏松。在通常的情况下,干缩与冻融裂缝都呈现不规则形状,裂缝条纹众多且深度千差万别,最深的可以达到一米。裂缝呈现标准的漏洞状态,上面宽度较大,随着深度的增加,裂缝宽度降低。在土质含水量丰富,沙粒较细,植被覆盖率低的地方,这种现象最为常见。此外,需要注意的是,干缩裂缝与冻融裂缝也会出现在流水冲击过的地面,沙滩等地方。在修建水利工程时,为了保证工程的质量,应当加强防范此现象。

  (二)变形裂缝

  变形裂缝,顾名思义裂缝不规则,这种裂缝是泥土沉降不均匀导致的。变形裂缝广泛的出现在大坝内部,严重威胁大坝的安全。根据其走向,大致归为以下几类:

  1 、纵向裂缝

  纵向裂缝是变形裂缝的一种,裂缝的方向与坝轴一致,通常分布在坝顶与坝坡上,由于大坝的各个分肢受力分均匀,在形变剧烈程度上表现各异,尤其是坝顶相对位移最大,所以坝顶的裂缝宽度也最大。

  2 、横向裂缝

  与纵向裂缝相反,横向裂缝与坝轴的方向互相垂直。横向裂缝一般分布在大坝的与地面接触的地方。在大坝与地面接触的横截面上,大坝的高度具有一定的差异性,高度不同,建设过程坝基也不同。因此,当承受较大的压力时,大坝沿轴线位置上的相对位移也不同,在这种情况下,大坝就会出现横向裂缝。这种裂缝无论是跨度还是深度都较大,是影响大坝质量与安全的最为关键因素。

  3 、水平裂缝

  水平裂缝分布在大坝的内侧,在土坝中最为常见,严重威胁土坝的使用。但是,在一些特殊的石坝中也会出现水平裂缝,例如,坝身坝基内部塑流拉伸裂缝等。

  (三)滑坡缝

  在大坝的建设过程中,需要使用土堆,当大坝建设完成后,需要将土堆移走。在转移土堆的过程中容易产生滑坡缝。其主要分布在滑坡的上部,裂开的形状为弧形。如果发现滑坡的地步存在小裂缝,应当给予足够的重视,否则将会造成严重的后果。

  (四)水力劈裂缝

  大坝长期处于水中,水体在流动时难免会对坝体产生水平方向上的冲击力,当这种冲击力大于大坝的承载力时,就会形成水力劈裂缝。如果采取有效的防护措施,流水会进一步的冲刷裂缝,长期以往,裂缝会越来越大,成为渗漏的通道,造成严重的安全事故。在水利建设过程,拱桥最为常见,但是这种桥最容易产生水力劈裂缝。此外,在大坝灌浆,粘土斜墙施工过程中也会出现水力劈裂缝。

  二、土石坝裂缝的处理措施

  根据上文的可知,在大坝建设和使用过程中,难免会出现这样或者那样的裂缝,这些裂缝的存在严重威胁了大坝的质量和安全。要想防微杜渐,需要定期的对大坝坝基和坝体进行定期检查。常见的检查方法有井探、槽探、坑探等。在大坝监测过程中,要因地制宜,具体问题具体分析,采取最为合适的监测办法。当坝体出现裂缝,但是这种裂缝不属于滑坡缝,可以采用回填与灌浆的方法。但是,在某些大坝坝体裂缝相当严重,裂缝较深,使用回填方法作用不大时候,应当使用其他的解决办法。研究表明,在春季和秋季,气温在7摄氏度作用时最容易产生坝体裂纹。

  2.1 缝口封堵法

  与回填和灌浆方法相同,缝口封堵技术也被用于处理坝体裂纹不均匀,坝缝不深的条件下。详细的使用流程如下:第一,挑选干且细的沙土填充到裂缝中,然后夯实沙土。第二,向夯实的沙土中加水,并压实,降低沙土之间的紧密性。但是,在某些时候,大坝坝体的裂缝太小,这时候就需要扩大裂缝,实施上述处理过程。当然,如果裂缝的宽度太小,可以不采取解决办法。

  2.2 开挖回填法

  该方法被广泛的应用在裂缝宽大较大,深度不大的裂缝中,处理结果令人满意。详细的使用流程如下:在裂缝的位置挖出一个形状为梯形的洞口,需要强调的是,洞口的深度要比裂缝深半米左右。洞口应当比裂缝大0.7米左右,在施工的时候,还要考虑新旧土融合的问题。所以,在回填之前要将洞口周围润湿,然后回填湿度一定的土壤,厚度大约每隔0.2米夯实一次,层层夯实,直到回填高度略微高于原裂缝高度。此方法可以防止阴雨天气对回填部分的侵蚀。此外,还要在开挖洞口时候挖出一条水平流水通道,两者一起回填,夯实。

  2.3 封堵灌浆法

  灌浆法具有两种,其一,分自流灌浆法。其二,压力灌浆法。前者被广泛的应用在缝宽较窄,深度不大的各种裂缝中。具体使用流程如下;首先,要在裂缝的位置挖出一个高度和宽度均为20厘米的沟槽,向沟槽中浇水,然后将水土按一定的比例混合浇灌,直到灌满为止。与自流灌浆法不同,压力灌浆法可以弥补自流灌浆法的不足,在挖槽困难,深度较大的裂缝中得到普遍使用。具体操作过程如下:第一,根据裂缝来划分缝口,然后对各个缝口采用灌浆处理方法。当然,如果裂缝长度较小,也可以对整个裂缝灌浆。在选择灌浆的压力时,应当通过反复的实验确定最佳压力值,保证压力灌浆的处理效果。不管是使用自流灌浆法还是压力灌浆法都要保证浆液符合标准,完成灌浆工作后需要在其表面涂上防水专用材料。

  三、结语

  土石坝裂缝并不是偶然发生的现象,而一定是经过了一个由量变到质变的发展过程。在管理过程中通过观测是可以及早发现、及时进行处理的。目前虽然已有很多方法处理土石坝裂缝问题,但仍应本着防患于未然的原则,力求避免其产生。

  参考文献

  [1] 刘群卫.中小水库土坝防渗施工技术分析[J]. 民营科技. 2011(05)

  [2] 李燕青.浅析水工混凝土裂缝成因与防治措施[J]. 科技资讯. 2009(23)

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