高土石坝抗震性态分析与灾害对策研究

｝ 收稿 日期 ：２ １ Ｏ —１ ００一 １ ５ 基金项 目：教育部科 学 技 术 研究 重 点 项 目 （ ００ ７） １９７ ；国家 杰 出 青 年 科 学基 金 “ 土 石 坝静 、动 力 学特 性 与 应 力 变 形 分 析 ” 高 （０ ２ ９ １ ；水利部公益性行业专项经费项 目“ ５８ ５０ ） 高土石坝地震灾变模拟及安全控制技术研究” ２０ ０ ０４ （０ ８ １ １ ） 作者简介 ：丰土根 （９ ５一） １７ ，男 ，浙江金华人 ，副教授 ，硕士生导师 ，博士后 ，主要从事 土动力 学与工 程抗震、道路 堤坝与软土地 基处理等方面的教学与研究工作 ． － ａ ：ｔ ｎ７ ＠ｙｈｏ ｔｍ．ｎ Ｅ ｍ ｉ ｕ ｇ５ ａｏ．ｏ ｃ ｌ
２ 河海大学 岩土工程科学研究所 ，江苏 南京 ．
摘
要 ：首先介绍 了中国目前 高土石坝建设现状 ，然后 回顾 了循环加荷 动三轴测试技 术 、堆 石料动力性 质的研
究 、高土石坝动力反应分析方法和土石坝地震永久变形 的研究 进展 ，最后讨论 了高土石坝抗 震措施和 土石 坝地 震安全评 价及 防灾对策专家系统的基本思路 。 关键词 ：高土石坝 ；堆石料动力性质 ，动力反应分析 ；抗震措施 ；土石坝地震安全评价 ；防灾对策专家系统 中图分类号 ：Ｔ ３２ １ Ｕ ５ ． 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ８ １ ２ １ ） ３ ０ ４ ０ ００— １ Ｘ（００ ０ — ０２－ ７
的后果 。因此 强 震 环 境 下 筑 坝 堆 石 料 的动 力 特 性 与高土 石 坝动 力 反 应 分 析 是 必 须 研 究 的课 题 。本
工程 的建 设 历 史 久 远 ，并 经 久 不 衰 。随 着 我 国社 会 经济 的发 展 ，水 利 水 电 工 程 建 设 突 飞 猛 进 ，近 年 来 ，我 国许 多土料 防渗土 石坝坝 高达到 ２０Ｉ甚 ０ Ｉ Ｔ 至 ３０ｍ以上 。 已建成 的黄河 小浪底 工程 ，为斜 心 ０
土石 坝工 程 由于 施工 简 便 ，地 质条 件 要求 低 ，
造价相对 较 低 ，并 可 就 地 取 材 且 料 源 丰 富 ，因此 是 水利水 电工 程 中极 为 重 要 的一 种 坝 型 。 土石 坝
坝 高库大 ，坝 址 所 在 地 区地 形 地 质 条 件 复 杂 ，环 境 恶劣 ，地震 烈 度 高 ，一 旦 失 事 ，将 产 生 灾 难 性
坝高达 １３ｍ；已建 成的天 生桥一 级 电站 面 板堆 石 ３
坝 ，坝高 １８ｍ… 。 随 着 国家 西 部 大 开 发 计 划 实 ７ 施 ，一批 高 土石 坝 正 在 兴 建 ，大 多 数 都 处 于 中 国
西南 高地震 活动 区 ，土石 坝坝高 开始 向 ３０ｍ级 高 ０
度研发 和建设 。如 ３５ｍ高 的双 江 口、２３ｍ高 的 １ ９
两河 口、２ １５ｍ高 的糯 扎渡 、２ ５ｍ高 的江坪 河 、 ６ ． ２
进行 粗粒 土动力变 形特性 测试 的室 内试 验加 载 路径应 能够合理反 映现场应 力条 件 。常规 的循环 三 轴试验 主应 力 方 向固定 ，且 为轴 对 称 的变 形条 件 ，
２２ｍ 高 的水 布垭 以及 ２０ｍ高 的长 河坝等 。 由于 ３ ４
百米级 的 混凝 土 面板 堆 石 坝 已很 多 ，一 部 分 已接 近 ２ ０ｍ级 ，甚 至超过 ２０ ｍ。如 已建浙 江 珊溪 工 ０ ０
粗粒 土 动 力 特 性 的研 究 进 展 ，在 很 大 程 度 上 取 决于 测试 技 术 的提 高 。室 内研 究 粗 粒 土 动 力 变
形特性主要有 ３ 种途径 ：① 以波动理论为基础 （ 超 声 波与 脉冲技 术 ） ，测得 土 中波 的传 播 速 度 、衰减 特性 ；② 以振 动理 论 为 基 础 （ 振 柱 试 验 ） 共 ，测试 土的刚度和阻尼特性 ；③循 环载荷试验 ，直接得 到土 的应 力 一应 变 关 系 ，主 要 有 循 环 三轴 试 验 、 中空扭剪试 验、单 剪试验、扭单剪试验等。循环 载荷试 验具 有 易 于 控 制 初 始 应 力 条 件 、动 应 力条
３期
墙 土石 坝 ，坝 高达 到 １７ ｍ，并 建在 ７ ６ ０多 ｍ 深 的
文 简要 回顾 了高 土 石 坝筑 坝 料 动 力 特 性 与 抗 震 分 析研 究进 展 。
１ 高 土 石 坝抗 震 性态 试 验 研 究
１ １ 动 力测试技 术 ．
覆盖层 上 ，可 以说 是 我 国 当前 在 土料 防 渗 土 石 坝 建 设 中最 具 代 表性 的工 程 。１８ ９０年 代 我 国 开 始建 设 面 板 堆 石 坝 ，起 点 较 高 ，发 展 非 常 快 。如 西北 口、沟后 、成 屏 一 级 和 株 树 桥 等 坝 ，坝 高 都 在 ７ ０ｍ以上 。有 的 超 过 百 米 级 。 目前 ，我 国 坝 高 达
件 、排 水条件 等 优 点 ，因此 得 到 了广 泛 应 用 和发 展 ，在 过去 的几 年 里 ，国 内 外 在 这 方 面 的研 究 取
得 了一 些新 的进展 。
程利用 开挖料 石筑坝 ，坝 高 １２ ５ｍ；云 南茄 子 山 ３ ． 工程 坝体填料 为花 岗岩石 料 ，坝高 １７ｍ；黄 河 公 ０ 伯峡 面板 堆 石 坝 ，设 计 抗 地 震 烈 度 为 Ⅷ 度 ，最 大
第２ ５卷第 ３期 ２１ ００年 ９月
灾
害
学
Ｖ０． ５ Ｎｏ ３ １２ ． Ｓｐ ２ ０ ｅ ． ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ Ｋ Ｔ Ｓ ＲＯＰＨＯＬ ＯＧＹ
高 土石 坝 抗震 性态 分 析 与灾 害对 策 研 究
丰土 根 ，杨 贵
２０来自百度文库９ ） １０８
（ ．河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室 ，江苏 南京 ２ ０ ９ ； １ １０ ８