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水利水电工程震害分析及抗震措施建议

2011-11-06 12:57 作者:admin 点击:
本文简介:此文由计算机论文网整理提供,如需帮助请联系我们在线客服,谢谢 地震是一种自然灾害,目前还不能达到准确预报地震。因此,面对地震灾害,我们所能做到的只有采取有效的抗震措施来预防和进行震后的积极补救。从 20世纪以来的几次典型地震对水利工程震害的情况看,地震的烈度、工程的结构设计、施工质量、地基及场地条件是工

据统计,我国己建成各类水库 8.4万多座,其中小型水库总数为 8.1万座,其余 3000多座为大中型水库。水利工程遍布全国各地,成为我国经济发展和人民生活的重要保障。然而,我国地处世界上两个最大地震集中发生地带 ——环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震区域广阔而分散,地震频繁而强烈。据苏克忠等( 1996)记述, 14世纪以来,我国在近 700年间,发生 7级以上的大地震 136次,对挡水和输水建筑物,包括大坝、堤防、水闸等设施造成严重破坏。 1920年宁夏海原地震( 8.5级),死亡 20多万人,伤者不计其数; 1976年河北唐山地震( 7.8级),死亡 24万多人,强震区的房屋、工业厂房与设备、城市建设、交通运输、水电设施等受到极其严重的破坏,邻近的水利水电工程震害严重; 2008年汶川地震( 8.0级)同样给水利水电造成严重的震害。地震中水利工程的震害极为普遍,本文针对 20世纪以来发生的部分典型的地震对水利工程震害的情况进行了统计分析,探讨了水利工程震害的主要影响因素及一些抗震措施和建议。

 1水利水电工程震害统计及分析 

1.1汶川 8.0级地震水利工程震害分析 2008年 5月 12日 14时 28分,我国发生了自建国以来震级最大的一次里氏 8.0级特大地震,震中位于四川省汶川县映秀镇,震源深度 12km,震中烈度Ⅺ度,直接严重受灾地区达 10万 km2。四川省水库众多,据年鉴统计资料,四川已建成各类水库 6678座,其大中型水库 110座、小型水库 6568座。受汶川大地震影响,许多水库出现震损,根据部、省、市、 县、乡五级联合排查的结果(王华, 2008),到 6月 12日,全省出险水库 1996座,出险率达 30%。其中,大中型水库震损 69座(高危险情水库 15座),占全省大中型水库总数的 13.6%;一般险情水库 54座,占全省大中型水库总数的 49.1%。小型水库震损 1927座(高危险情水库 364座),占全省小型水库总数的 5.5%;一般险情水库 1563座,占全省小型水库总数的 23.8%。水库震损详细情况如表 1所示。在全省 1996座出险水库中,绵阳、德阳、广元等 6个重灾区出险水库 1401座,占全省出险水库总数的 70.2%。6个重灾区高危险情以上水库 361座,占全省高危险情水库的 95.2%;全省 6568座小型水库中因地震出险 1927座,占全省出险水库总数的 96.5%。在 379座高危险情以上水库中,小型水库 364座,占全省高危险情水库总数的 96.0%。统计情况如表

2.3施工质量的影响在地震作用下土坝出现的震害与坝的填筑质量有密切关系,即使筑坝材料和坝型比较好,也只有保证施工填筑质量才能充分发挥其抗震性能。在通海地震中台家山、牛白甸等水库的土坝填筑质量比较差,致使在地震中出现了破坏或严重破坏(赵建名等, 2000)。还有不少坝在施工过程中采用分期建造的方式,在施工结合处往往由于处理不当,形成薄弱层面,致使坝的整体性降低,震害加重,如通海地震中回龙和台家山水库土坝就是这样。在澜沧 耿马地震中,同一烈度区的佛房河水库和自来水水库的震损情况就差别很大,由于两座大坝建设年代的不同和施工水平的不同,因而导致震害的情况也不同。在汶川地震中病险水库震后险情严重,现场核查发现(李茂华, 2008),震损水库大多数在震前就属于病险水库,震前老化失修,震后危情突出,普遍存在坝基处理和坝体填筑(砌筑)质量差、坝体单薄(坝坡过陡、坝顶偏窄)、溢洪道老化严重、运行管理差等。由此可见,水利工程的施工质量对其震害的影响也很大。

 2.4地基及场地条件的影响工程的场地条件和地基类别对震害程度有着明显的影响,工程的场地条件不同及地基类别不一样,在地震中震损情况差别很大。在岩性基础上的水利工程在地震中的震损程度明显比非岩性基础上的水利工程要轻,如通海地震中遭受破坏和严重破坏的土坝在岩性地基上的只占少数,在一般性地基上的约有半数,而在软弱地基上的则为多数(见表 5)。汶川地震中建在基岩上的水利工程震害也明显比建在非基岩及软土层上的要轻。

 3水利工程抗震措施及建议基于上述水利工程的震害特点,可以总结出以下水利工程的主要抗震措施及建议。

3.1做好场址地震安全性评价及明确抗震设防标准水利工程遭受震害的程度和类型等均随地震烈度的增大而增大,高烈度区尤为显著。因此,首先要做好对库区和坝址的地震安全性评价工作;其次各类工程应该根据其库区和坝址的地震烈度及自身的重要性,明确抗震设防标准。 

3.2按照抗震设计规范要求做好结构设计历次大地震的震害调查表明,凡按抗震规范设计的各类结构和工程,一般都无震害或震害较轻(高孟潭等, 2008)。抗震设计规范的作用已多次经实践检验,因此,各类工程都应该根据其抗震设防标准,严格按照抗震设计规范进行结构设计及采取相应的抗震措施。当遭遇设计烈度地震时,可达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的目标,不仅可以有效减少人员伤亡,还可减轻工程的灾害。

 3.3加强工程管理保证施工质量鉴于设计和施工质量对震害的影响,应根据场地和地基条件选择合适的坝型和筑坝材料,采取适宜的基础形式和上部结构形式,做好防渗、防裂、防冲蚀等工程措施,坝体填土要达到一定的密实程度,预留足够的震陷超高,尽量避免在土石坝下埋设输水管等。同时在施工期间,必须严格管理,保证施工质量,避免产生震害的人为因素。 

3.4做好地质工程勘察及地震安全性评价工程的场地条件和地基类别对震害程度有着明显的影响, 对新建的水利工程,其选址除了考虑一般的工程地质、水文地质条件外,还要将调查地震地质环境的影响放在首位进行,要查清选址区域内的活断层情况,远离活断层。同时,工程位置应尽可能选在覆盖层较薄、岩基较浅的地方;尽可能避免软基、细砂和极细砂地基。如不可避免,则应采取有效的抗震工程措施。重大工程需由地震和工程部门共同对场址地震地质条件下可能发生的极端情况,即对最大可信地震及其地震动参数做专门研究,并对发震断裂的避让和在主震中已受损伤的大坝可能遭受的余震估计等进行研究,确保工程抗震设防满足地基及场地条件的要求。

 3.5适当提高水电工程易震损部位抗震等级从汶川地震中水利工程的震害类型来看,裂缝占 71.4%;塌陷占 34.3%;渗漏占 21.4%。因此,在抗震设计时,可适当提高易震损部位的抗震等级,如在其易损部位增设加强筋(箍),增强其整体连接性等;同时,在汶川地震中水利工程的附属结构,如泄洪、厂房进水口闸门操作的排架柱结构等震损严重,可适当提高这些附属结构的抗震水平,避免震后次生灾害的发生。

 3.6建立测震台网做好地震预警预报工作水利工程抗震除采取工程抗震方法外,还可以通过建立地震台网,预测地震的发生,并结合地电、地磁、地下水等地震前兆,进行综合分析,提出地震预警、预报。人们可在地震发生前逃出,水利工程也能采取紧急措施,如放空水库、提前关闭机组,对水利工程要害部位采取相应的抗震措施等,减少地震灾害损失,减少人员伤亡。