水力劈裂

水力劈裂

水力劈裂是由於水壓力的抬高在岩體或土體中引起裂縫發生與擴展的一種物理現象。水力劈裂是高壓水流或其他液體將岩體內已有的裂紋、空隙驅動擴張、擴展、相互貫通等物理現象的統稱。水力劈裂是導致土石壩因集中滲漏而失穩的可能原因之一。水力劈裂的裂縫一般是水平向的,它們通常發生在壩頂附近,且多在相對較小的水頭作用下產生。這是由於蓄水初期,壩體還未來得及在自重下充分固結,土體內的有效應力還不足以阻止庫水壓力的劈裂作用。當水力劈裂縫形成時,下游反濾層可使防滲體免遭滲透水繼續沖刷,保證大壩安全。

特點

水力劈裂的裂縫一般是水平向的,它們通常發生在壩頂附近,且多在相對較小的水頭作用下產生。

防止措施

(1)控制土石壩設計條件 由於水力劈裂機理分析可知壩中存在低應力區可導致水力劈裂的產生。 因此,設計中應努力消除不均勻沉降的因素,以避免壩內產生低應力區。

(2)控制水庫運行條件 大量資料表明,在水庫初次蓄水至最高水位,且蓄水速率較快時最容易引起

土石壩水力劈裂。這是由於蓄水初期,壩體還未來得及在自重下充分固結,土體內的有效應力還不足以阻止庫水壓力的劈裂作用。另外,蓄水速率較快時,壩體中某些原先就存在的裂縫來不及癒合就被庫水壓力劈開。相反,若蓄水速率較慢,庫水能充分滲入周圍的土體就不可能形成劈縫壓力。因此,在水庫初次蓄水時,應限制蓄水速率不要太快,同時要嚴密監視土石壩的表現。

(3)優選防滲體土料 防滲體土料應避免用分散性土或易沖蝕性土,以防止水力劈裂引起的初始滲漏導致垮壩失事。

(4)在防滲體下游側設定反濾層

當水力劈裂縫形成時,下游反濾層可使防滲體免遭滲透水繼續沖刷,保證大壩安全。總之,危害土石壩安全的最主要因素是滲流破壞。水力劈裂是導致土石壩因集中滲漏而失穩的可能原因之一。只要從土石壩設計條件和水庫運行條件兩方面加以控制採取必要措施,就可保證土石壩不因水力劈裂而造成破壞。

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