关于土石坝裂缝成因的预防与处理探讨

【前言】关于土石坝裂缝成因的预防与处理探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1. 土石坝裂缝检查 在大坝建设和使用过程中，难免会出现裂缝，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的全面检查，找出所有裂，常见的检查方法有井探、槽探、坑探等。土坝裂缝易在坝顶、坝坡、坝肩与岸坡接触带...

摘要：由于土石坝的坝体材料易于获取，可以减少运输成本，同时土石坝具有结构简单、施工方便、工期较短等优点，因此成为目前我国应用最为广泛的坝体结构。土石坝的裂缝控制是确保土石坝使用安全性的重要条件。本文首先分析土石坝裂缝产生的原因，再提出有效的解决措施，希望可以为水利工作者提供技术参考。

关键词：土石坝；裂缝；成因；处理措施

中图分类号：TV543文献标识码： A 文章编号：

前言：

土石坝是指由土料、砂石以及土石混合料为坝体材料，利用抛填、碾压的施工方法将坝体材料堆筑成具有一定形状的挡水建筑物。按施工方法不同可以分为碾压式土石坝、水中填土石坝和水力冲填坝，现代土石坝多由碾压而成。按筑坝材料、坝内的配置又可分为均质土坝、分区坝和人工防渗材料坝。土石坝设计的总体要求是：大坝在正常和非正常工作条件的荷载组合条件下，必须保证完成它能长期安全运用和充分发挥经济效益，满足稳定变形、渗流以及规定的超高等要求。因此，对土石坝的裂缝控制不容忽视。

1. 土石坝裂缝检查

在大坝建设和使用过程中，难免会出现裂缝，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的全面检查，找出所有裂，常见的检查方法有井探、槽探、坑探等。土坝裂缝易在坝顶、坝坡、坝肩与岸坡接触带、放水设施及溢洪道与坝体接触带等部位发生，当水库缺水或干枯时，上游坝脚附近也会出现裂缝。

2.土石坝裂缝分类及成因分析

土石坝裂缝产生的主要原因是坝身和坝基的不均匀变形。土石坝裂缝按其几何形状可分为横向缝、纵向缝、水平缝、龟裂缝等。按其产生的原因，可分为干缩和冻融裂缝、变形缝、滑坡缝和水力劈裂缝等。总之，土石坝裂缝形式千变万化，成因多种多样，而且常以混合形式出现，它们多数属于综合的因素造成，不能机械地加以分类。

2.1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，产生拉应力而形成裂缝。冻融裂缝是由于土体冻结后气温再骤降，表层冻土收缩时受到内部未降温土体的约束，因而在表层发生裂缝。干缩和冻融裂缝呈龟裂状，纵横交错，缝深从几厘米到1米左右，上宽下窄逐渐尖灭。这种裂缝常见于含水量较高的细粒土中，没有护坡或保护层的粘性土上、下游坝坡，不可避免地会产生这种裂缝，这种裂缝一般对坝的安全没有妨碍，但会加剧坝面雨淋沟的发展。这种裂缝也可能出现在水库泄空而出露的上游防渗铺盖表面上，如果施工期由于停工一段时间，没有对填土表面进行保护，也会因干缩而发生裂缝。

2.2变形裂缝

这类裂缝是由于坝体不均匀变形，大多是由于不均匀沉降引起的。一般规模较大，深入坝体内，是破坏坝体完整性的主要裂缝。变形裂缝按其方向分有以下几种：

（1）纵向裂缝。纵向裂缝是走向与坝轴平行的裂缝，一般出现在坝顶和坝坡，其中以出现在坝顶居多，缝宽往往也较大。其成因主要是由于在坝的横断面上坝身、坝基各部位变形的不协调所引起。

（2）横向裂缝。横向裂缝是走向与坝轴线垂直的裂缝，多出现在坝体与岸坡接头处，或坝体与其他建筑物或坝下埋管的连接处。由于沿坝轴线各横断面的坝高不同，且坝基覆盖层的厚度也不同，故其沉降量也不同，特别是岸坡坝段的沉陷差较大，加上这些坝段的坝体沿坝轴线水平位移使坝顶拉裂，因而岸坡坝段近坝端处易产生横向裂缝。横向裂缝往往上下游贯通，其深度又往往延伸到正常蓄水位以下，可造成集中渗流，所以危害性极大。

（3）水平裂缝。多是内部裂缝，有时它可能贯通上、下游，形成集中渗漏的通道，是土石坝的一大隐患。易形成水平裂缝的土石坝主要是:坝壳棱体较密实的窄心墙坝、高压缩性地基上的土石坝以及坝下埋管及其他坝内刚性建筑物的存在、坝身坝基内部塑流拉伸裂缝。

2.3滑坡缝

滑坡缝是因滑移土体开始发生位移而出现的裂缝。这种裂缝多发生在滑坡顶部，在平面上呈现弧形张开裂缝。滑坡下部隆起处也可能出现一些细小的裂缝。这种裂缝是滑坡的前兆，一旦发生，将迅速延伸和扩展，对此必须密切注意和及时处理。

2.4水力劈裂缝

水力劈裂缝是由于水压力所引起的水平或垂直裂缝。此种裂缝产生多是因土体已有裂缝，库水进入裂缝并形成使缝张开的劈缝压力，劈缝水压力大于土体内作用于缝面的压应力。如坝体裂缝，当库水进入裂缝后会使其进一步张开，并可能发展成较大的渗漏通道，甚至造成土石坝失事。粘土心墙，由于拱效应的存在，较易产生水力劈裂缝，此外，在粘土斜墙、粘土铺盖或均质坝中也可能发生水力劈裂缝;在应用灌浆处理坝体的裂缝时，如灌浆压力过大，也可能产生水力劈裂缝。

3.土石坝裂缝的处理措施

在土石坝裂缝的处理过程中，要因地制宜，具体问题具体分析，采取最为合适的办法。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。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。

3.1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：

（1）挑选干且细的沙土填充到裂缝中，然后夯实沙土。

（2）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。

3.2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。

3.3封堵灌浆法

灌浆法具有两种：一种是分自流灌浆法。另一种是压力灌浆法。

分自流灌浆法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。

4.施工中裂缝控制措施

（1）采用适当的施工措施和管理运行方式

（2）在施工间歇期要妥善保护作业面，防止干缩、冻融裂缝的发生，一旦发现裂缝，应及时处理。

（3）注意坝基及岸坡结合部位的处理。岸坡结合处应尽量挖除凸起部分，形成顺坡，并尽量减小岸坡坡度；对坝基中易液化砂层、软弱粘性土和湿陷性黄土地基应尽可能将其挖除。

（4）优化坝体结构或平面布置。将坝轴线布置成略凸向上游的拱形；根据需要适当放缓坝坡；采用具有适当厚度的斜心墙，在与两岸或混凝土建筑物连接处将心墙行当加厚。在渗流出口处敷设足够厚度的反滤层。

（5）在运行期，特别是初次蓄水时，水位的升降速度不宜过快，以免坝体各部分的变形来不及调整，互不协调，产生高应力，避免出现水力劈裂。尽量避免库水位骤降。

5.结语

在上世纪六、七十年代的特定社会背景下，我国兴建了数量庞大的土石坝工程。无论在施工中还是日常运行管理中大坝出现裂缝以是常见现象，这就需要相关水利工作人员定期对坝体进行检查，预防裂缝的产生，发现裂缝时要分析透彻其产生的原因，找出最优的处理方案，使土石坝更好地发挥其使用功能，创造更多的社会和经济效益。

参考文献：

[1]傅元娥,土坝裂缝成因分析与处理[J],江西水利科技,2004(01).

[2]牛运光,土石坝裂缝原因分析与防治处理措施综述[J],大坝与安全,2006(05).