施萊蓋斯拱壩事故：壩踵拉應(yīng)力與大壩

混凝土重力壩的壩踵拉應(yīng)力是設(shè)計(jì)和運(yùn)行中非常關(guān)注的問題。壩踵拉應(yīng)力校核是重力壩壩體的重要指標(biāo)，對(duì)于拱壩來(lái)說(shuō)，特別是拱冠的壩踵也是大壩的關(guān)鍵部位。
奧地利的施萊蓋斯拱壩事故中，水庫(kù)初蓄水位達(dá)到壩高時(shí)，上游壩踵出現(xiàn)了較高的拉應(yīng)力，導(dǎo)致壩基開裂和防滲帷幕破壞，滲漏量達(dá)到了251l/s。這表明混凝土重力壩和拱壩的壩踵都存在拉應(yīng)力破壞的風(fēng)險(xiǎn)，因此加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。然而，目前的監(jiān)測(cè)規(guī)范并沒有提供實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容，沒有說(shuō)明應(yīng)該布置什么儀器以及如何布置。
對(duì)于壩踵應(yīng)力的監(jiān)測(cè)，實(shí)際上*的拉應(yīng)力發(fā)生在壩底的壩踵部位，這里還有應(yīng)力集中的現(xiàn)象。因此，在距壩底5m以上的位置進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)是必要的，這樣可以基巖對(duì)應(yīng)力分布的影響，測(cè)出監(jiān)測(cè)截面上的應(yīng)力分布，以便和設(shè)計(jì)計(jì)算成果進(jìn)行比較。
不過監(jiān)測(cè)壩踵應(yīng)力仍然是一個(gè)值得探討的問題。理論上，這里存在應(yīng)力集中的現(xiàn)象，應(yīng)力值可能很高，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土或基巖開裂。如果基巖和混凝土比較，即使基巖已經(jīng)進(jìn)行了固結(jié)灌漿，它仍然開裂。因此，在這里布置深達(dá)基巖的多點(diǎn)位移計(jì)可能為重要。在上述大壩事故實(shí)例中，選擇了七個(gè)監(jiān)測(cè)壩段，在其壩基布置了兩種儀器。每個(gè)壩段壩基布置四根多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)線，壩踵和壩趾各兩根，每一測(cè)線三個(gè)測(cè)點(diǎn)，用以監(jiān)測(cè)壩踵和壩趾的位移。另外，還布置了三組滲壓計(jì)，分別布置在帷幕前、帷幕后和壩趾，每組三支儀器，分別布置在壩基下10、20和30m處。見下圖：
圖片4-4顯示了該壩拱冠壩段在滿庫(kù)時(shí)的實(shí)測(cè)變形值。從圖中可以看出，壩踵在水平方向和傾向上下游方向均受拉，拉伸范圍相當(dāng)大。而壩趾則受壓。這表明防滲帷幕破壞且大量漏水的原因可能是因?yàn)閴熙嗬瓚?yīng)力導(dǎo)致基巖和防滲帷幕出現(xiàn)裂縫。
對(duì)于壩踵和壩趾的監(jiān)測(cè)，可以參照上述案例采用多種儀器進(jìn)行綜合布置。在壩踵埋設(shè)一組應(yīng)變計(jì)是必要的，同時(shí)還應(yīng)埋設(shè)兩支多點(diǎn)位移計(jì)。其中一支多點(diǎn)位移計(jì)可垂直向下埋設(shè)在帷幕后，另一支則與垂直線成一定角度斜向上游埋設(shè)。需要注意的是，在帷幕灌漿之前應(yīng)將多點(diǎn)位移計(jì)埋設(shè)到位，但要防范帷幕灌漿時(shí)對(duì)儀器造成破壞。在帷幕灌漿后埋設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)是不合適的，因?yàn)槁裨O(shè)孔有可能破壞帷幕，難補(bǔ)救。
通過結(jié)合應(yīng)變計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)和滲壓計(jì)的監(jiān)測(cè)成果，可以了解壩踵應(yīng)力的大小和方向、壩基的變形和裂縫情況、帷幕前后滲透壓力變化等關(guān)鍵信息。這些信息有助于判斷壩踵的整體性和防滲帷幕的防滲性能，從而及時(shí)采取相應(yīng)的措施確保大壩的運(yùn)行。
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