学习土石坝震害与抗震设防准则讨论.pptx
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1、24号文17条规定:对特别重要的挡水建筑物要研究极限抗震能力及破坏模式。有的放矢地采取工程抗震措施。国内外震害资料大多是针对中小坝或低坝的震害。现代方法施工高土石坝坝强震资料偏少。1 土石坝震害第1页/共34页1 土石坝震害土石坝震害的主要形式裂缝、渗漏、滑坡。裂缝最为常见,裂缝又分纵向裂缝、横向裂缝。地震变形是震害基础,不均匀变形过大则裂缝,防渗体开裂则渗漏,坝坡失稳滑动是纵缝发展的结果。第2页/共34页对震损土石坝震害调查显示:大坝裂缝多以纵缝居多。多出现在坝顶中部及坝顶近坝坡两侧,纵缝长短不一,短则10余米,长则贯通坝顶,缝宽从几厘米到几十厘米不等。部分震损水坝也发现横向裂缝,横缝分布以
2、坝肩位置居多,一般都贯穿坝顶。1.1 汶川地震土石坝震害第3页/共34页绵阳市安县丰收水坝坝顶纵缝绵阳市安县丰收水坝坝顶纵缝彭州市莲花洞水坝坝顶纵横交错缝彭州市莲花洞水坝坝顶纵横交错缝第4页/共34页绵竹市柏林水库主坝坝坡滑动迹象绵竹市柏林水库主坝坝坡滑动迹象江油市观音堂水库上游坝坡滑坡迹象江油市观音堂水库上游坝坡滑坡迹象第5页/共34页紫萍铺混凝土面板堆石坝大坝沉降变形,最大值大坝沉降变形,最大值81cm81cm。整个坝体向坝。整个坝体向坝内收缩变形。内收缩变形。原因:高围压下堆石料循环剪切原因:高围压下堆石料循环剪切引起剪缩,颗粒破碎。引起剪缩,颗粒破碎。下游坝坡大片干砌石护坡有震松、翻起
3、等隆下游坝坡大片干砌石护坡有震松、翻起等隆起现象,伴有零星掉块。起现象,伴有零星掉块。原因:低围压堆石料原因:低围压堆石料相互翻越,剪胀,结构破坏。相互翻越,剪胀,结构破坏。面板及止水损坏。面板在垂直缝附近起拱、面板及止水损坏。面板在垂直缝附近起拱、鼓起、脱落及面板裂缝或开裂;面板顶与防浪鼓起、脱落及面板裂缝或开裂;面板顶与防浪墙间的水平缝产生沉降,部分垂直缝和周边缝墙间的水平缝产生沉降,部分垂直缝和周边缝错台,止水结构剪切破坏明显,二期与三期面错台,止水结构剪切破坏明显,二期与三期面板水平施工缝错台等;上部面板发生较大范围板水平施工缝错台等;上部面板发生较大范围脱空。脱空。第6页/共34页1
4、.2 日本典型的土石坝地震观测成果1984年长野县西部地震(震级M=6.8)时,距震中约5km的105m高的牧尾堆石坝,遭受了强震作用,在坝顶心墙部位产生了深约1.5m的裂缝。坝上地震计震坏,没有获得加速度记录。同年10月3日在坝近旁岩基上设置的地震计记录的地震加速度达到719Gal,以此推测,强震时的加速度可达500-1000Gal。堆石心墙堆石透水料反滤透水料围堰第7页/共34页1.3 墨西哥典型的土石坝地震观测成果 1985年墨西哥发生M=8.1级强震,El Infiernillo 心墙堆石坝(高148m)遭受了持续60秒长的强震作用。大震后两日,9月21日又发生了M=7.5级的强余震。
5、El Infiernillo坝建于岩基上。距主震震中约75km,右岸地下强震仪记录的最大加速度在主震和强余震时分别达到0.13g和0.06g,下游马道(在坝基以上100m)中部记录的最大加速度为0.38g,据此推断坝顶中部的振动加速度可达0.50g。第8页/共34页不透水料;反滤;过渡区;压实堆石;堆石;大块堆石;围堰 El Infiernillo心墙堆石坝 地震造成坝顶两侧宽约0.2cm-15cm断续绵延坝全长335m的两条纵向裂缝,深达不透水心墙顶部。此外,还有长约9m宽约3.6cm的较细纵向裂缝,出现在右坝肩2条,左坝肩1条。观测到的坝顶沉降约9cm。1.3 墨西哥典型的土石坝地震观测成
6、果第9页/共34页1.4 美国典型的土石坝地震观测成果 Austrian土坝(高61m)1989 Loma Prieta地震(M=7.1)。坝距震中11.5km,与San Fernando大断裂相距600m,与该大断裂相关的Sargent活动断裂相距210m左右。振动持续了10s。估计Austrian坝的地震加速度可达0.60g,使坝遭受了比较严重的震害。上,下游坝坡上部1/4坝高度范围内均出现了最大深度达4.27m的纵向裂缝,下游坝面还出现了许多浅裂缝。两坝肩出现了横向裂缝,左坝肩建于风化碎裂岩石上,裂缝深达9.14m,右坝肩与溢洪道相连的界面开裂深度为7m。坝的最大沉降85.34cm。向下
7、游的最大变形33.53cm发生在右坝肩靠近溢洪道部位。第10页/共34页 Austrian土坝及震害第11页/共34页1.5 土石坝震害引起坝体滑移变形统计印度学者Debasis Roy 2007年对世界上土坝地震滑移变形进行了统计,我们剔除了尾矿坝以及河堤等低矮土工建筑物,区分心墙坝及堆石坝,并查阅其覆盖层性质及厚度等进行了统计。表中Mw为地震震级,TD为坝体及坝基体系的基本自振周期估计值。第12页/共34页编号基本信息地震数据震中距(km)自振周期(s)位移(m)坝名坝高(m)覆盖层覆盖层厚度(m)日期Mwamax(g)水平竖向2Austrian均质54.86薄层状粘土页岩不祥10/17/
8、897.00.575110.790.3050.7893Asagawara Regulatry3710/23/046.80.120240.530.4000.7004Baihe粘土斜心墙66.4砂卵石层地基447/28/767.80.2001500.897.0002.5005Chang15.5砂和淤泥的混合物41/26/017.60.500130.256.0702.64010Fatehgadh11.6松散至中密淤泥砂混合物2-5m1/26/017.60.300800.282.2301.030心墙坝地震滑移变形统计 第13页/共34页编号基本信息地震数据震中距(km)自振周期(s)位移(m)坝名坝高
9、(m)覆盖层覆盖层厚度(m)日期Mwamax(g)水平竖向14Hebgen358/17/597.50.7001000.475.7601.92016Kashi16砂砾石层2.0-5.08/23/857.40.250210.250.3000.4009/12/856.80.500160.251.0001.50017Kaswati12.9松散至中密度淤泥砂混合物2.0-5.01/26/017.60.2801100.332.4001.21018Kawanishi4310/23/046.80.140170.590.3000.30019Kitayama251/17/957.10.300310.340.750
10、0.75020La Marquesa10粉砂1.53/3/857.80.670450.117.9002.05021La Palma23冲积层3/3/857.80.460800.121.8300.61022La Villita60砾石,砂子和淤泥最大厚度70m11/15/755.90.084100.940.0120.02410/11/754.90.148520.940.0120.0243/14/797.60.100110.940.0120.01310/25/817.30.1741210.940.0240.1149/19/858.10.240580.940.1020.33623Lexington6
11、2.510/17/897.00.450100.770.0750.259第14页/共34页编号基本信息地震数据震中距(km)自振周期(s)位移(m)坝名坝高(m)覆盖层覆盖层厚度(m)日期Mwamax(g)水平竖向32Murayama249/1/238.20.800960.521.8001.20034Niwa Ikumine7/12/937.80.280710.230.0001.75035Ono49.19/1/238.20.800960.520.2440.30538Rudramata581/26/017.60.300800.284.3300.83042Shivlakha18砂和淤泥的混合物4m1
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