摘 要：由于各種原因，土壩會產生裂縫，如果日常缺乏必要的檢查與養(yǎng)護，裂縫會越來越大，加上未能及時發(fā)現和處理，導致土壩重大事故發(fā)生的情況很多。本文分析了土壩裂縫的產生原因。

關鍵詞：土壩；裂縫；產生原因；分析

土壩被廣泛采用的原因是：就地取材，構造簡單，施工方便，特別是對地形、地質條件的要求是所有壩型中最低的。由于各種原因，土壩會產生裂縫，如果日常缺乏必要的檢查與養(yǎng)護，裂縫會越來越大，加上未能及時發(fā)現和處理，導致土壩重大事故發(fā)生的情況很多。因此加強土壩的日常檢查和養(yǎng)護，及時發(fā)現和處理土壩裂縫，是水利工程管理中的重要工作。

1.土壩裂縫的類型及成因

土壩裂縫是較為常見的現象.有的裂繼在壩體表面就可以看到，有的隱藏在壩體內部，要開挖檢查或借助檢測儀器才能發(fā)現。裂縫的寬度，窄的不到一毫米，寬的可達幾百毫米，甚至更大；裂縫的長度，短的不足一米，長的達數十米，甚至更長；裂縫的深度，有的不到一米，有的深達壩基；裂縫的走向，有平行壩軸線的縱縫，有垂直壩軸線的橫縫，有與水平面大致平行的水面縫，還有傾斜的裂縫。

土壩裂縫的成因主要是由于壩基承載力不均勻，壩體材料不一致，施工質量差，設計不簽合理所致。土壩的裂縫，按照裂縫走向可分為橫向裂縫、縱向裂縫、水平裂縫和龜紋裂縫。

2.土壩裂縫的產生原因及相應措施

在已建成的土壩中，土壩的安全情況是在不斷變化的，往往直接或間接地反映為壩面上的異?，F象，例如細小的橫向裂縫可能發(fā)展成為壩體的集中滲流通道，而細小的縱向裂縫則可能是壩體滑坡的先兆。因此必須經常檢查土壩的裂縫情況。

2.1龜紋裂縫

龜紋裂縫的方向沒有規(guī)律，縱橫交錯，縫的間距比較均勻。這種裂縫可能出現在沒有鋪設保護層的壩頂和壩坡，也可能出現在水庫泄空而出露的上游防滲然土鋪蓋表面亡。產生龜紋裂縫的主要原因是土壩填土由濕變干時的體積收縮。筑壩土料黏性越大，含水量越高，出現龜紋裂縫的可能性越大，在壤土中，龜紋裂縫比較少見，而在砂土中就沒有這種裂縫。此外，在嚴寒地區(qū)，可以見到由于埃土受冰凍所產生的龜紋裂縫。

龜紋裂縫是壩體表面常見的現象，一般不會直接影響壩體安全。但是出現在防滲斜墻或鋪蓋上的龜紋裂縫，可能會影響壩體安全，所以在進行安全檢查時，應給予足夠重視。要仔細探明龜紋裂縫的寬度、深度，并及時進行處理。對于較淺的龜紋裂縫，一般可在表面鋪一層厚約20 cm的砂性土保護層，以防止其發(fā)展；較深的龜紋裂縫、一般采用開挖回填的方法進行處理，在處理后要隨即鋪設保護層。發(fā)生在其他部位，如壩頂或均質壩壩面上的龜紋裂縫，可能促使沖溝、滑坡等的繼續(xù)發(fā)展，因此也應及時進行處理。

2.2 橫向裂縫

橫向裂縫一般接近鉛垂或稍有傾斜地伸入壩體內?？p深幾米到十幾米.上寬下窄?？p口寬幾毫米到十幾厘米，偶爾也能見到更深、更寬的。裂縫兩側可能錯開幾厘米甚至幾十厘米。當相鄰的壩段或壩基產生較大的不均勻沉降時，就會產生橫向裂縫。

橫向裂縫上要出現在壩頂，但也可能出現有壩坡上。根據我國各類水庫大壩裂縫的調查，橫向裂縫雖然形成原因很多，但發(fā)生部位還是有一定規(guī)律的，常見部位有：

①土壩與岸坡接頭壩段及河床與臺地交接處，這些部位填土高度變宰大.施工時碾壓不密實而出現過大的沉降差；②壩基有壓縮性過大的軟土或黃上，施工時未加處理或清除，泡水濕陷或加荷下沉；③土壩與剛性建筑物接合壩段，因兩種材料沉降不同所致；④分段施工接頭處或施工導流合攏段，常因漏壓及搶進度而出現碾壓質量不符合設計要求成為壩體內的薄弱部位。

土壩的橫向裂縫具有極大的危險性，因為一旦水庫水位上漲，滲水通過裂縫，很容易將裂縫沖刷擴大而導致險情。因此，在土壩的安全檢查中，必須特別重視橫向裂縫的檢查。除了在壩面普遍進行檢查外，還應對較易出現橫向裂縫的部位做重點檢查。壩頂防浪墻或路緣石的裂縫往往能反映出壩體橫向裂縫的存在。

根據壩頂沉陷觀測資料檢查橫向裂縫，也是一個重要的方法。如果相鄰測點之間出現較大的不均勻沉陷，則該壩段很可能出現橫向裂縫。對于壩面鋪有保護層的土壩，必要時應開挖與壩軸線平行的探槽，以揭露其橫向裂縫。

在壩面發(fā)現橫向裂縫后，如果時間允許，最好觀測一段時間，待裂縫發(fā)展趨向穩(wěn)定后再進行處理。但在此期間，水庫必須控制運用。對于尚未處理或雖已處理但尚未經蓄水考驗的土壩，在汛期除了控制運用外，還應該準備必要的防汛搶險器材，以免出現險情時措手不及。由于橫向裂縫的危害性很大，所以一般要求進行開挖凹填處理。

2.3 縱向裂縫

根據土壩縱向裂縫產牛的原因，可將士壩縱向裂縫細分為縱向沉降裂縫和縱向滑坡裂縫。

（1）縱向沉降裂縫

在壩面上，由壩體或壩基的不均勻沉降而產生的縱向沉降裂縫一般接近于直線，基本上是鉛直地向壩體內部延伸。裂縫兩側填土的錯距一般不大于30cm，縫深幾米到十幾米居多，也有更深的，縫寬幾毫米到十幾厘米，縫長幾米到幾百米。沉陷裂縫的寬度和鉛距的發(fā)展是逐漸減慢的。

網3—2 兩種縱向裂縫的發(fā)展過程棉線

（2）縱向清坡裂縫

縱向滑坡裂縫一般呈弧形，裂縫向壩體內部延伸時彎向上游或下游，縫的發(fā)展過程是逐漸加快的，直至土體發(fā)生滑動以后才逐漸變慢?？v向滑坡裂縫的寬度可達1m以上，錯距可達幾米。當裂縫發(fā)展到后期，可以發(fā)現在相應部位的坡面或壩基上有帶狀或橢圓狀隆起的土體。這些都是區(qū)別于縱向沉降裂縫的重要標志。

2.4 內部裂縫

在土壩壩面上出現的裂縫，都稱為表面裂縫。此外，在土壩壩體內部還可能出現內部裂縫，有的內部裂縫是貫通上下游的.很可能變成集中滲漏通巋，由于事先不易被人們發(fā)現，其危害性很大。

內部裂縫常見的部位有：①窄小墻內部的水平裂縫、主要因壩殼頂托作用，使心墻中部高程的垂直壓力減小.同一高程處壩殼壓力增大，出現“拱效應”的結果；②狹窄山谷，河床含有高壓縮土，壩基下沉時，壩體上部重量通過拱作用傳遞到兩岸，土拱下部壩體沉降大，可能使壩體受拉形成內部裂縫或空穴；③壩體與河床上的混凝土或漿砌石體等壓縮性很小的材料相鄰處，兩者不均勻沉降造成過大拉應變和剪應力開裂，如圖3所示。

3.土壩裂縫的檢查

對裂縫的檢查與探測，首先應借助觀測資料的整理分析，根據上面提及的裂縫常見部位，對這些部位的壩體變形（垂直和水平位移），測壓管水位，土體中應力及孔隙水風力變化，水流滲出后的渾濁度等進行鑒別，只有初步確定裂縫出現的位置后，再用探測方法弄清裂縫確切位置、大小、走向，為確定裂縫處理方案提供依據。

通常在裂縫附近會產生下列異常情況：①沿壩軸線方向同一高程位置的填土高度、土質等基本相同，而其中個別測點的沉降值比其他測點明顯減小，則該點可能存在內部裂縫；②垂直壩段各排測壓管的浸潤線高度，在正常情況下，除靠岸坡的兩側略高外，其他大致相同，若其中發(fā)現個別壩段浸潤線明顯抬高，則測點附近可能出現橫向裂縫；③在通過壩體的滲水有明顯清渾交替出現的位置，可能出現貫穿裂縫或管涌通道；④壩面有剛性防浪墻拉裂等異?，F象的壩段，同時壩身有明顯塌坑處，說明該處有橫向裂縫；⑤短距離內沉降差較大的壩段；⑥土壓力及孔隙水壓力不正常的位置。

對于可能存在的裂縫部位可采用土壩隱患探測的方法，即有損探測和無損探測的方法進行檢查，但有損探測對壩身有一定的損壞。有損探測又分為人工破損探測和同位素探測。無損探測是指電法探測。

3.1 人工破損探測

對表面有明顯征兆，沉降差特別大，壩頂防浪墑被拉裂的部位，可采用探坑、探槽和探井的方法探測。探坑、探槽和探井是指人工開挖一定數量的坑、槽和井來實際描述壩內隱患情況。該法直觀、可靠，易弄清裂縫位置、大小、走向及深度，但受到深度限制，目前國內探坑、探槽的深度不超過l0m，探井深度可達到40m。

3.2 同位素探測

此法是利用土壩已有的測壓管，投入放射性示蹤劑模擬天然滲透水流運動狀態(tài)，用核探測技術觀測其運動規(guī)律和蹤跡。通過現場實際觀測可以取得滲透水流的流速、流向和途徑。在給定水力坡降和有效孔隙率時，可以計算相應的滲透水流速度和滲透系數。在給定的滲透層寬度和厚度的基礎上，可以計算滲流量。同位素探測法也稱放射性示蹤法，包括多孔示蹤法、單孔示蹤法、單孔稀釋法和單孔定向法等。

3.3 電法探測

電法探測是一種無損傷探測的方法，在土壩表面布設電極，通過電測儀器觀測人工或天然電場的強度，分析這些電場的特點和變化規(guī)律，以達到探測工程隱患的目的。

土壩壩體是具有一定幾何形狀的人工地質體，同一壩段，壩體橫斷面尺寸沿大壩縱向方向通常是一致的，筑壩材料也相對均勻。因此，壩體幾何形狀對人工電場影響在各個壩段基本相同，一旦有隱患存在，必然會破壞壩體的整體性和均勻性，引起人工電場的異常變化和隱患測點與其他測點視電阻率的差異，這就是電法探測土壩隱患的機理。

電法探測適用于土壩裂縫、集中滲流、管涌通道、基礎漏水、繞壩滲流、接觸滲流、軟土夾層及白蟻洞穴等隱患探測，它比傳統(tǒng)的人工破壞探測速度快，費用低，目前已廣泛運用。電法探測的方法較多，有自然電場法、直流電阻率法、直流激發(fā)極法和甚低頻電磁法。

以上列舉的裂縫探測方法有些較直觀、清楚，有些只能大體確定裂縫位置，究竟采用何種方法，此視當地具體條件及設備情況而定。

參考文獻

[1] 牛運光.十壩安全與加固.北京：中國水利水電出版讓，1998

[2] 俞衍生.中國水利百科全書﹒水利管理分冊.北京：中國水利水電出版社，2004

[3] 陳良堤.水利上程管理.北京：中國水利水電出版讓，2006

【文章編號】1006-2688（2016）03-0022-02

【作者簡介】段麗輝（1983-），女，浙江恒川環(huán)境建設有限公司，研究方向：水利工程。