地震对水利工程的危害

地震对水利工程的危害

我国因地震引起的水库垮坝并不多见，总结国内外地震对水利工程的危害，主要有以下几种形式：

1坝体裂缝

地震作为外力荷载将会导致大坝尤其是土石坝整体性降低，防渗结构破坏，引起大量裂缝。地震会产生水平和垂直两个方向的运动，并使周期性荷载增大，坝体和坝基中可能会形成过高的孔隙水压力，从而导致抗剪强度与变形模量的降低，引起永久性（塑性）变形的累积，进而导致坝体沉降与坝顶裂开。

坝体裂缝的修补

坝体裂缝

事例1

2003年10月甘肃民乐—山丹6.1级地震引起双树寺水库大坝、翟寨子水库大坝，坝顶均出现一条纵向裂缝，长约401~560m，最大宽度2cm左右，并有多处不同长度断续裂缝，防浪墙局部错动约0.5cm.大坝右侧出现山体滑坡，形成长条带及凹陷，滑坡长37m左右，凹陷坑深2.5~3m、宽7m左右，凹陷处上部山体有多条斜向裂缝，缝宽20cm左右。李桥水库坝顶有纵向裂缝，多处缝宽在2~5mm，其中一条长约100m左右，出现横向贯通裂缝，防浪墙出现多处竖向裂缝。这些裂缝在坝体漏水、自然降水和温度作用下，又将产生新的冻融、冻胀破坏，影响大坝的整体性和稳定。

除险加固后的双树寺水库

翟寨子水库大坝

事例2

托洪台水库位于新疆布尔津县境内，1995年被列为险库，1996年新疆阿勒

泰地震（6.1级），使拦水坝出现10处横向裂缝，3处纵向裂缝，最宽处达16cm，长17m，防浪墙垂直裂缝27处。经评估，水库震后只能在低水位运行，致使发电系统瘫痪，同时对于下游构成潜在威胁。

托洪台水库风景

事例3

岷江上的紫坪铺水利工程位于都江堰市与汶川县交界处，2006年投产，是中国实施西部大开发首批开工建设的十大标志性工程之一。2008年5月12日的汶川地震造成紫坪铺大坝面板发生裂缝，厂房等其他建筑物墙体发生垮塌，局部沉陷，整个电站机组全部停机。此外，地震对泄水输水建筑物也将造成巨大危害。

紫坪铺水利工程鸟瞰

紫坪铺水利枢纽工程大坝面板发生裂缝事例4

2003年8月16日赤峰发生里氏5.9级地震，使沙那水库混凝土泄洪灌溉洞产生纵向裂缝，长15m，最大裂缝15mm；环向裂缝22m，最大裂缝宽度1.8mm；洞出口消力池两侧边墙产生竖向裂缝，总长15m，最大裂缝宽度25mm.大冷山水库溢洪道两侧导流墙产生裂缝，以纵向裂缝为主，最大缝宽12mm。

沙那水库

2坝体失稳

○1地震可能引起坝基液化，从而导致大坝失稳。

地震时，受到周期性或波动性荷载作用，土石坝内土体将产生递增的孔隙水压力和递增的变形。粘性土体构成的土石坝在地震中相对安全。但相对密度低于75%的粉砂土和砂土，在几个循环之后孔隙水压力就会显著上升，当达到危险应力水平时，土体在周期性荷载作用下显示出极大的变形位移，坝内土体就会呈现出液化的流态，导致坝体失稳。

坝体失稳的后果

面积液化，坝体失稳

事例

美国加州的Sheffield坝，1917年建成，坝高7.63m，坝顶宽6.1m，长219.6m，水库库容17万立方米.1925年6月距坝11.2km处发生里氏6.3级地震，长约128m的坝中段突然整体滑向下游。事后，经调查研究发现，坝体溃决的主要原因是地震使饱和土内的孔隙水压力增大，造成坝下部和坝基内的细颗料无凝聚性土发生液化。

谢菲尔德某水库

○2地震还会造成土石坝体脱落或堆石体沉陷，从而引起坝体失稳。

在库水位较高的情况下，堆石体沉陷会造成坝体受力不均，更严重的会引起库水漫顶，引发坝体垮塌。

事例

1961年4月13日在距西克尔水库库区约30km处发生里氏6.5级地震，该水库位于VIII度区，坝体出现了严重的堆石体沉陷现象，一段220m长的坝体沉陷值达到2~2.5m，崩塌范围在从坝轴线上游3~10m到下游的35~50m。

美丽的西克尔湖

西克尔水库大坝延坝体纵轴出现明显裂缝

3岸坡坍塌

若水库两岸有高边坡和危岩、松散的风化物质存在，地震发生后，造成的岩体松动，可诱发产生崩塌、滑坡和泥石流，甚至形成堰塞湖等现象。

岸坡坍塌

事例1

乌江渡水库处于地震多发区，1982年6月地震中，化觉乡东部厚层灰岩和白云岩地层中发生大面积崩塌。同年8月，化觉、柏坪一带又发生较大规模的地层滑动，影响面积约18k平方米。

乌江渡水库

事例2

5.12汶川大地震造成四川多处山体滑坡，堵塞河道，形成34处堰塞湖。其中唐家山堰塞湖蓄水过1亿立方米，另外水量在300万立方米以上的大型堰塞湖有8处，对下游地区造成严重威胁。

唐家山堰塞湖

堰塞湖大坝实施泄洪口爆破

事例3

另外，地震还可能对水利工程一些其它部分造成损坏。如1995年1月日本阪神淡路7.2级地震中，使堤防基础液化发生侧向流动，造成堤防破坏以及护岸受损。我国历次地震中，出现较严重险情的多为土石坝，且多为年代较久远的土石坝，如果发生强地震就更容易造成损坏。

阪神大地震灾后