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水库土石坝滑坡事故经验教训综述 牛运光 (水利部建设与管理总站) 1．概述 土石坝滑坡是土石坝主要事故之一，它不仅使工程遭受重大损失，甚至造成溃坝失事，危及人民生命财产的安全。为此，长期以来，很多科技工作者对防止和加固土石坝滑坡进行了大量调查研究分析工作，取得了一定的成果。 至2000年，我国已建各类水库8.5万余座，总库容达5180余亿m3。连同其它水利工程的建成，在防洪、灌溉、发电、航运、供水和水产养殖等方面都发挥了巨大的效益。但是，由于这些水库，多是在“大跃进”和十年动乱期间建成的，当时缺乏经验，造成水库防洪标准低，工程质量差，有些土石坝发生了滑坡事故，甚至造成垮坝失事。截止到1980年统计，因滑坡而导致垮坝的有130座，占垮坝总数的4.37%，占全部已建成水库土石坝的0.15%；1981～1990年统计，由于滑坡而垮坝的有13座，占这10年垮坝总数的5%；到1990年止，由于滑坡导致垮坝的总共143座，占垮坝总数4.40%，占全部已建成水库土石坝的0.17%。又据统计，26个省、直辖市、自治区的241座大型水库先后发生过1000次工程事故，但没有引起垮坝后果，经过修复，继续投入运行，其中导致土石坝滑坡事故的占5.3%。提高我国水库土石坝工程的科研、设计、施工和运行管理水平，防止土石坝滑坡事故，是当前水利工作者的重要任务之一。 2．滑坡事故的分析 为总结我国土石坝滑坡失事的经验教训，提高土石坝设计、施工和运行管理水平，对各类工程事故进行分析是很必要的。根据滑坡垮坝资料分析，得出如下初步结论。 2.1 按库容大小分析 在143座水库土石坝滑坡垮坝失事中，无一座大型水库，中型水库也只有一座，仅占总垮坝数的0.7%；小(一)型有27座，占19.0%；小(二)型有110座，占76.9%；情况不明的5座占3.4%。由此可见，土石坝垮坝的绝大多数是小型水库，这主要是小型水库在设计、施工和运行管理中都存在一些问题造成的。 2.2 按坝型分析 滑坡垮坝的土石坝，以均质坝最多，共计124座，占总数的86.7%，其次是心墙坝13座，占9.0%；其它情况不明的6座占4.3%。这是因为均质坝施工较简便，易为群众所接受，我国土石坝中，以均质土石坝所占的比重最大。均质坝蓄水后，坝体内浸润线较高，库水位骤降和雨水入浸，坝体排除渗水较差，土体内孔隙水压力增大等因素有关。据J.sherard对美国西北部65座均质坝统计，发生过滑坡的有14座，占21.5%。为此，均质坝的坝坡稳定，应引起充分重视。 2.3 按坝高分析 坝高大于15m的滑坡垮坝共68座，占滑坡垮坝总数的48.2%，坝高小于15m的滑坡垮坝共73座，占51.8%，另有2座坝高不明。这与整个垮坝失事的坝高比例基本一致。 2.4 按运用年限分析 从福建省调查的14座水库土石坝出现滑坡，多发生在投入运行后的最初几年。投入运行前6年内，土石坝发生滑坡的有12座，其中3年内发生滑坡的有6座；运行10年左右发生滑坡的只有2座。从全国的一些资料来看，滑坡事故也都发生在运用初期。据国外的统计资料，运行期发生滑坡70%是发生在前10年，其各年分布情况见表1。 表1 运行期滑坡发生年限分布表 建成后年限(a) 0～1 1～5 5～10 10～20 20～30 30～40 40～50 50～60 占总滑坡数(%) 29 24 12 12 12 11 0 0 从表1看出，土石坝滑坡主要在前5年，随着年限的延长，滑坡事故也逐渐减少。这说明，随着时间的推移，土石坝固结度在增加，抗剪强度也会加大，因而坝坡的稳定性也在逐渐提高。为此，要特别重视土石坝运用初期的有关规定，并加强检查观测和养护修理工作。 3．滑坡的原因 土石坝滑坡的原因是多方面的，往往是多种因素的组合。一般来讲，占主导地位的是坝体内部原因，再加上外部的自然因素或运用管理不当的人为因素，因而促成滑坡。滑坡的原因，概括起来，有以下几个方面。 3.1 勘测设计方面 (1)筑坝土料粒径组成的选定 土的颗粒组成是影响土的力学性质的主要因素。选用级配良好的土料，可获得较高密实度和低透水性。J.L.sherard对美国西北部65座碾压均质坝的土料颗粒组成进行统计分析表明：由平均粒径为D50=0.002～2.0mm的土料填筑的所有65座土石坝中，平均粒径D50＜0.006m的6座坝全部发生了滑坡；D50=0.006～0.02mm的11座中有5座发生了滑坡；D50=0.02～0.06mm的23座土坝中，只有3座发生了滑坡；D50＞0.06mm的25座土石坝中没有1座发生滑坡。山西省文峪河水库土石坝和江西省七一水库土石坝土料平均粒径D50=0.03和D50=0.04，均在上述滑坡范围以内。据山西省水科所对77座水中填土坝进行统计分析，其中滑坡的48座土石坝中有36座粘粒含量为