土石坝裂缝成因及处理方法

土石坝裂缝成因及处理方法

【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）