512汶川地震中大坝震害调查与分析

512汶川地震中大坝震害调查与分析

川西河川震区2008年5月12日，北京时间4点28分04.1秒。地震发生在中国四川省阿坝藏族自治省汶川县英秀市（北纬31.01，东经103.365）。它从英秀市附近延伸至青川以北，造成了超过10万公里的破坏。震源深度为14km,面波震级为Ms8.0,矩震级为Mw8.3,震中烈度达到11度(图1)。震后对四川震区内的水坝震害情况进行了实地调查和资料收集,其中69座水坝出现了溃坝险情,310座水坝出现了高危险情,这些水坝的分布区域见图1。本文对上述调查的水坝进行了初步震害分析和总结。1水库事故情况“5.12”汶川特大地震中,震损水坝具有如下特征:震毁水坝数量多、分布广、险情重、险情种类多、小型水坝震损严重。震损水坝涉及8省市,其基本情况如表1所示。四川省水库众多,这些水库在四川国民经济发展中起到了十分重要的作用。据年鉴统计资料,四川已建成各类水库6678座,其中大型6座、中型104座、小(一)型1007座、小(二)型5561座,如图2所示。水库总库容105.6亿m3,兴利水库61.34亿m3,设计灌溉面积1876万亩,有效灌溉面积1225万亩。这些水库为抗御旱洪灾害、改善生态环境、促进工农业生产和国民经济健康持续发展起到了举足轻重的作用。“5.12”汶川特大地震及其后发生的余震,使四川省水库水坝受损严重,截止6月12日,全省水库有1996座水库发生震损,占全省水库总数的30%,其中:大型4座、中型60座、小一型331座、小(二)型1601座,如图3所示。震损水库按受损程度分为溃坝险情、高危险情和次高危险情三类。一类溃坝险情水库:水库大坝及其主体工程发生漫溢,出现较大贯穿性裂缝、上下游坝坡大面积滑坡、大流量集中渗流等情况,短时间内有导致溃坝的险情;二类高危险情水库:水库大坝及其主体工程发生上述险情,可能直接影响大坝及主要建筑物安全的险情;三类次高危险情水库:水库大坝及其主体工程发生上述险情,但不影响主体工程安全运行。根据核定,1996座震损水库中有69座属溃坝险情水库,310座水库属高危险情水库,1617座水库属于次高危和一般险情水库,如图3所示。1996座水库中,地震造成的险情主要表现为大坝裂缝(1425座)、大坝塌陷(687座)、滑坡(354座)、渗漏(428座)、启闭设施损坏(161座)、其他放水设施、溢洪道、管理房不同程度震损(422座)等形式,其中50%以上的水库同时出现多种险情,水库险情十分严重。如图4所示。震损水库分布在成都、德阳、绵阳、广元等17个市、96个县(市、区),影响60多个县城以上的城市、1630多个乡镇,影响人口约1686.5万人,耕地500余万亩。震损水库绝大部分集中在重灾区,越是接近震中的地区,水库受损的比例越高,并且震损的程度越高,如图5所示。高危险情以上水库共计379座,按烈度区分如图6所示,按坝的破坏程度和大小分类如图7所示,按县市分布示意如图8。379座水库大坝中坝型以土坝(其中均质土坝占大部分,混合型土坝、黏土心墙坝、斜墙坝有一小部分)为主,其他坝型包括土石混合坝、心墙土石混合坝、心墙石渣坝、黏土斜墙堆石坝、黏土斜墙砌石坝、黏土心墙堆石坝、混凝土心墙堆石坝、泥岩土心墙坝、混凝土面层均质坝、混凝土支墩坝、闸坝、钢筋混凝土斜墙干砌条石坝、混凝土拱坝、拱坝、重力坝等。2高危险情大坝震害情况本节着重记叙有代表性的震损水坝,包括溃坝险情小(一)型水坝18座,高危险情中型水坝12座,震害详述如表3所示。典型震害现象见图9~图22,其震害详述可参见表2。(1)水库裂缝(2)水库坍塌(3)水库滑动(4)漏洞(5)关闭设备的损坏(6)其他表2(续)3水库地震资料分析(1)我国大坝震害分析四川省1996座震损水库中,无一发生溃坝事件。上世纪50~80年代建造的大量未经抗震设计的土石坝震损严重,而近期建设的经过抗震设计的大坝震害则相对较轻,反映了抗震设防的必要性。(2)低烈度区震损少,震损严重,总震损少,一般不震损少,一般震损少,一般不震损少,一般不震损少,一般采集降低。低烈度区震损少,一般不如图10所示,高烈度区水库大坝震损不仅数量众多,而且震损严重,低烈度区震损数量少,且震损一般较轻。但有个别地方,烈度虽然较低,但水库大坝破坏却较重,这与当地的地质地形条件有关。(3)坝体纵向裂缝震损水库大坝均出现不同程度的横、纵向裂缝,土石坝的纵向裂缝大都与坝轴线平行,多集中于坝顶中部及坝轴线两侧。震害严重的土石坝,坝坡也出现纵向裂缝。纵向裂缝系受拉开裂或不均匀震陷所致。地震作用下土坝的横向裂缝,多集中在坝顶,严重的会向上、下游坝坡延伸,也是受拉开裂或由不均匀震陷所致。(4)