【峟思科普】基礎監測是保障大壩安全的關鍵要素
通過對歷史資料和實際大壩失事案例的分析,我們發現一個顯著的事實:大壩的失事往往更多地歸因于其基礎的惡化,而非壩體本身的破壞。特別是在現代科技日新月異,壩工設計和施工質量顯著提升的背景下,因設計失誤或施工質量問題導致的壩體失事已經大幅減少。除了土石壩因漫頂而引發的事故外,大多數失事的根源都在于大壩的基礎問題。
壩基和壩區的地質結構通常極為復雜,想要完全準確地探測并對其進行全面有效的工程處理,實際上是非常困難,甚至幾乎不可能的。當水庫形成后,壩區巖體便失去了原有天然河道的平衡狀態。在水庫高水頭的長期作用下,巖體的結構將不可避免地發生惡化。這是一個不可逆的過程,其惡化的速度受壩區地質條件、工程處理程度、荷載大小等多種因素影響。
在水庫S次蓄水的過程中,大壩和基礎S次承受庫水的作用。有些工程因為基礎沒有得到妥善處理,在第一次蓄水時就遭遇了事故。例如,法國的馬爾巴寨拱壩就是由于左岸壩基存在薄弱層面,在蓄水過程中受到高壓水的作用導致該部分巖體滑動,Z終使左壩肩向下游位移2.1米而使壩體折斷潰壩。另一個例子是美國的提堂土壩,它因為壩基上一處狹窄斷層突發管涌而在幾小時內潰決。這些例子都強調了基礎問題對大壩安全的重要性。
對于混凝土壩來說,問題的根源也通常在于基礎的惡化。巖體的壓縮、斷層、節理裂隙在高壓水的長期作用下,其充填物會逐漸被軟化、離析,從而形成水流通道。這通常表現為滲透壓力升高和滲流量增大。隨著承受大壩荷載的巖體構造逐漸破壞,大壩的位移性態也會發生變異,進而引發壩體內部應力和應變的異常。因此,滲流、滲壓和變形不僅是三個直觀的宏觀特征量,也是監測大壩安全的Z重要的物理量。
在大壩安全監測中,對壩體變形和應力的重視程度往往遠超過對基礎的監測,可能是因為基礎滲流和滲壓的監測數據不便于直接評估大壩的安全狀況。然而,從大壩安全監測的角度來看,加強對基礎的監測具有特殊意義。它有可能更早地揭示大壩性態變異的起因,從而做到防患于未然。
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