汶川地震灾区三座高土石坝地震变形特性分析

• 作 者: 杨泽艳 张建民 王富强 李福云 翟迎春
• 机 构: 中国水电工程顾问集团公司清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室水电水利规划设计总院中国水电顾问集团公司西北勘测设计研究院
• 出 处: 中国水力发电工程学会混凝土面板堆石坝专业委员会2012年学术年会暨高土石坝抗震和变形特性研究技术研讨会
• 发表日期: 2012年9期
• 关键词: 高土石坝 地震灾害 输入方向 坝体变形 安全控制

紫坪铺混凝土面板堆石坝、水牛家碎石土心墙堆石坝、碧口壤土心墙混合坝分布在岷江、涪江和白龙江等三条汶川地震灾区震损较严重的河流上,坝高均超过100m,分别代表了我国21世纪初和20世纪下半叶的土石坝筑坝技术水平.上述三座坝分处Ⅶ～Ⅹ度地震影响烈度区,坝体的地震表面变形反应规律性强.本文从各工程的特点、与汶川地震的关系、地震反应及其地震变形等方面对三座高土石坝的震动特性规律进行了初步分析。分析表明，由于地震时正值河流枯水末期，各坝的库水位都不是太高，坝体变形受库水位的影响相对较小。大坝安全监测未能给出这些大坝坝身的地震加速度放大值，土石坝的强震监测有待加强。大坝地震反应与坝址距震中和断层破裂带的距离，特别是地震影响烈度有关。距离近的、烈度大的坝体地震反应较强，变形量较大;距离远的、烈度小的地震反应较轻，变形量较小。三座坝的坝体水平和竖向地震变形呈现明显的方向性，其上部变形方向与地震波传播方向基本一致，下部受地震波传播方向的影响较小。三座坝都是上部变形量大、下部变形量小，表现出明显的“鞭梢效应”，整体上呈现“扁平化”趋势，产生“震缩”或“挤密”效应，且越是在坝体下部，震缩量越小。无论从水平或竖向上看，坝体上部的地震反应较强，下部反应较弱;坝体上部，特别是坝顶，是土石坝抗震的薄弱环节。高土石坝地震反应计算常采用的一致地震动输入，未能体现地震波传播方向对坝体变形的影响，不符合实际地震动特性。三维非一致地震动输入机制及相关计算方法值得进一步探讨。由于坝体地震变形影响因素的复杂性，仅从这三座坝的地震表面变形实测资料，尚不能得出何种地震动输入方向对坝体变形的影响更为不利的结论。但应该指出，坝体的地震变形已成为高土石坝的抗震设计中一个最为重要的评价和控制指标，今后仍需要加强复杂强震环境下高土石坝的灾变行为和安全控制，特别是震动变形规律的深入研究。