大坝震害成因及处理措施浅析
中国水利水电科学研究院 结构材料所 张国新
（2008年5月26日）
汶川大地震导致四川水库大坝的巨大损害，带来了巨额经济损失。据核查，有的水库震害十分严重，出现溃坝险情，需紧急抢险；部分大坝因地震成为高危病坝，需紧急进行除险加固。笔者作为水利部抗震救灾指挥部前方领导小组工作组成员，参与了灾区30多座危坝的现场核查，结合现场情况，对水工建筑物震害类型和成因进行浅析。
1.裂缝
裂缝是最常见的震害，在四川地震水库核查中，核查过的所有大坝及附属建筑物都出现了不同程度的裂缝，有的裂缝十分严重，成为危及大坝安全的主要因素。
大坝裂缝根据分布形式，又可分为纵向裂缝和横向裂缝。纵向裂缝是沿坝轴方向的裂缝，多位于坝顶中部，少数则出现在坝顶附近的上下游侧。大坝因地震往往产生上下游方向的往复运动，这种运动会在坝体内产生上下游方向的拉应力，由于土石坝材料不能抵抗拉力，就会产生纵缝。由于离基础越高震动幅度越大，所以纵向裂缝多出现在坝的高部、坝顶附近。具体纵向裂缝的开度及严重程度，除了与大坝所在位置的地震烈度有关外，还与坝址区的震动方向、坝体厚度、大坝自震频率等结构特性、大坝与基础的材料特性等因素有关，故定量影响应根据具体情况分析。
坝体的另一种常见裂缝是横缝，即垂直于坝轴向的裂缝。当地震波沿大坝周线传播时，会引起坝轴向的拉应力，从而引起垂直于大坝轴向的横缝。由于与上下游方向相比，大坝轴向尺度大，且有两岸坝肩的约束，因此横缝宽度一般小于纵缝。另外，当大坝遇到上下游方向的震动且坝体各部位变形不同步时，会出现剪切型横向裂缝。
纵向和横向裂缝都会危害坝体的整体性，降低大坝的承载力。横缝会剪断或拉裂防渗体，当深度较大时会引起坝体渗漏，从而危及大坝安全，因此应特别重视。从本次核查的大坝情况来看，纵缝的数量和规模都远大于横缝，大部分纵缝都是坝顶附近的浅表裂缝，不会危及大坝安全。但是部分大坝的纵缝宽度大、条数多，最大的宽度已经达到60~70cm，有的坝在坝顶附近有4~5条纵缝，这种情况往往为滑坡前兆，有的甚至已经出现了滑坡，大坝已经相当危险。另外，坝上下游侧的裂缝要特别注意，如果缝宽较大、且上下游缝面有错动迹象，也是滑坡的初期表现，应采取紧急措施。本次笔者参与核查的30多座危坝，有5座属于这种情况，已存在溃坝风险，需要紧急抢险。
其他如溢洪道衬砌、闸墩、泄洪洞竖井、坝顶护栏、防浪墙、防水道卧管、泄洪洞边墙底板、厂房等用刚性材料建成的水工建筑物也容易因地震出现裂缝，对工程的运行和安全带来不利影响。
对于坝体裂缝的处理，首先要将裂缝周围一定范围挖除，回填粘土后夯实，并做一个鱼背，然后用塑料布覆盖，避免下雨时雨水渗入裂缝引起进一步破坏。对于有滑坡迹象的大坝，应采用抛石压脚、砌石压脚的方式增加坝坡的稳定。对于危坝，都应控制水库水位，对于有上游滑坡危险的，还应注意控制水位下降速度。其他建筑物的裂缝，则应视具体情况进行加固。图1为因地震出现的坝顶裂缝，图2 为因地震出现的坝坡裂缝。
图1 地震导致的坝顶裂缝
图2 地震导致的坝坡裂缝
2.滑坡
滑坡是大坝严重的地震灾害，1976年唐山地震时，就曾引起北京密云水库大坝的滑坡。在本次笔者参与核查的30多座水库中，有3座上游已经发生了滑坡，
