水利工程論文-淺析某水電站大壩裂縫存在對(duì)工程正常使用的影響摘要：目前國(guó)內(nèi)砌石拱壩中出現(xiàn)裂縫的情況較多，大多數(shù)拱壩在出現(xiàn)裂縫后通常是對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿處理后繼續(xù)運(yùn)行，并且極少拱壩出現(xiàn)失事現(xiàn)象。本文從裂縫產(chǎn)生的成因及裂縫經(jīng)過(guò)處理后對(duì)大壩正常運(yùn)行影響方面進(jìn)行了淺顯的分析。關(guān)鍵詞：砌石拱壩裂縫成因應(yīng)力分析超靜定（2）裂縫成因分析為分析裂縫產(chǎn)生的原因，計(jì)算了水庫(kù)空庫(kù)+溫降（-5）（設(shè)計(jì)溫降工況為多年平均日最低氣溫1月份為7.7）運(yùn)行工況的壩體應(yīng)力情況，由于建筑大壩用的砼水灰比達(dá)到0.69(試驗(yàn)結(jié)果)，大大高于規(guī)范要求的0.50.6的要求，壩體的線脹系數(shù)取0.0000090（原設(shè)計(jì)取0.0000080），封拱溫度按實(shí)際施工時(shí)平均溫度選取，計(jì)算成果見(jiàn)表1。氣溫驟降（-5.0）+空庫(kù)時(shí)壩體主應(yīng)力計(jì)算成果表1高程左壩肩右壩肩上游下游上游下游271.2-2.71-2.25-2.54-2.16266-2.74-2.03-2.65-2.08261.28-2.25-1.73-2.17-1.83256.57-1.54-1.06-1.48-0.97251.86-1.18-0.71-1.27-0.65247.14-0.92-0.72-1.17-0.68由表1中知，在氣溫驟降（-5，大大低于設(shè)計(jì)溫度7.7）及空庫(kù)情況下，兩壩肩的拉應(yīng)力較大，最大值為2.74Mpa2R，-7C，且拉應(yīng)力區(qū)范圍較廣，兩壩肩拉應(yīng)力呈全斷面分布，且上游面普遍大于下游面，而且可以看出，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)生裂縫位置較為吻合，由此，可得出裂縫產(chǎn)生的原因。引起壩體頂部豎向裂縫的主要原因是溫度荷載，即拱壩在空庫(kù)（或低水位）+溫降情況下運(yùn)行是產(chǎn)生壩頂裂縫的最不利荷載組合，而且該段壩體施工時(shí)最高溫度達(dá)27.1，平均溫度達(dá)到21，而短歷時(shí)寒潮最低溫度為-2-5，最大溫差超過(guò)20，而且壩頂厚度又較薄，壩體溫度很快降至當(dāng)時(shí)氣溫，實(shí)際產(chǎn)生的拉應(yīng)力往往會(huì)大于計(jì)算值，從而在寒潮作用下產(chǎn)生近壩頂豎直裂縫。3、裂縫處理方案裂縫產(chǎn)生后，設(shè)計(jì)人員根據(jù)踏勘情況，提出了裂縫處理方案，裂縫將采用化學(xué)材料嵌縫和水泥灌漿相結(jié)合的處理方法。灌漿施工流程為:鑿槽嵌縫鉆孔沖洗灌漿封孔。鑿槽：對(duì)壩體裂縫進(jìn)行鑿槽，鑿槽成三角形，槽上口寬4cm左右，槽深34cm，壩體裂縫兩端各延伸0.5cm；嵌縫：嵌縫采用環(huán)氧樹(shù)脂，先對(duì)壩體裂縫鑿槽內(nèi)刷一道環(huán)氧樹(shù)脂液，然后用配制好的環(huán)氧樹(shù)脂嵌縫，用榔頭敲擊嵌補(bǔ)的環(huán)氧樹(shù)脂并用刮刀刮平；鉆孔：在大壩下游面沿裂縫兩側(cè)交錯(cuò)水平鉆斜孔，孔距2.0m，孔徑為40；沖洗；采用高壓水對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗，并檢查各孔是否串通，沖洗壓力為灌漿壓力的80%；灌漿：灌漿時(shí)空氣溫度不大于10，灌漿采用孔口循環(huán)灌漿法，灌漿壓力為0.25MPa，灌漿材料為525#普通硅酸鹽水泥；封孔：從大壩底部往上灌漿，待全部孔出漿且堵塞全部孔后不吸漿才結(jié)束灌漿進(jìn)行封孔。4、裂縫存在對(duì)工程正常使用的影響左右壩肩壩頂豎直裂縫一般冬開(kāi)夏閉，隨氣溫的年變化而開(kāi)合，隨庫(kù)水位高低變化而合開(kāi)，水庫(kù)在低水位或空庫(kù)時(shí)，又遇更冷的氣溫時(shí)原有裂縫往往擴(kuò)展延伸或在其他部位又發(fā)生新的裂縫，因此，還必須注意兩壩肩發(fā)生新裂縫的可能性。這種裂縫僅相當(dāng)于水庫(kù)在低水位或空庫(kù)運(yùn)行時(shí)恰縫冬季，壩體近壩頭處又分了一條橫縫，沒(méi)有灌漿，而此時(shí)庫(kù)水位又低，漏水問(wèn)題不突出，隨著庫(kù)水位的上升和氣溫升高，該裂縫又會(huì)自動(dòng)閉合，即使出現(xiàn)滲水，也不會(huì)影響到其傳遞壓應(yīng)力的功能，拱壩還能繼續(xù)工作，該種裂縫又稱(chēng)“活縫”。這種裂縫對(duì)壩體正常工作的危害性不大。另外，考慮到拱壩是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，它在周邊的嚴(yán)格約束下，對(duì)于超載或變形的反映十分敏感，局部應(yīng)力集中立即會(huì)引起開(kāi)裂，然而這種開(kāi)裂也可以說(shuō)是結(jié)構(gòu)放松約束來(lái)調(diào)整內(nèi)力以適應(yīng)變化的正常反映。拱壩在破壞以前必定存在一個(gè)不斷開(kāi)裂，不斷靜定化的過(guò)程。在尚未達(dá)到嚴(yán)重開(kāi)裂以前，拱壩高次超靜定結(jié)構(gòu)的潛力沒(méi)有完全發(fā)揮，因而不會(huì)影響壩的安全運(yùn)行。為進(jìn)一步分析裂縫存在對(duì)工程正常使用的影響，對(duì)拱壩在灌漿前、后分別作應(yīng)力分析，計(jì)算工況增加空庫(kù)+溫降和空庫(kù)+溫升兩種工況（灌漿后）。應(yīng)力分析時(shí)，封拱溫度選擇：灌漿前封拱溫度選擇設(shè)計(jì)封拱溫度+裂縫寬度相對(duì)應(yīng)的溫度升高值（由于壩體的線脹系數(shù)為0.0000090，簡(jiǎn)單認(rèn)為壩體裂縫1.0mm相當(dāng)于壩體封拱溫度升高9.0）；灌漿后封拱溫度選擇灌漿時(shí)的溫度，裂縫灌漿前、后的拱壩應(yīng)力計(jì)算成果見(jiàn)表2、表3。其中裂縫灌漿前由于溫降和低水位工況時(shí)壩體收縮，裂縫產(chǎn)生后，壩體應(yīng)力已重新分布，所產(chǎn)生的拉應(yīng)力大部分釋放掉了，所計(jì)算得到的應(yīng)力成果不能反映壩體的實(shí)際應(yīng)力分布，因此裂縫灌漿前不計(jì)算空庫(kù)工況的應(yīng)力。拱壩應(yīng)力計(jì)算成果表（主應(yīng)力）（裂縫灌漿前）表2單位：MPa工況上游壩面下游壩面最大主拉應(yīng)力最大主壓應(yīng)力最大主拉應(yīng)力最大主壓應(yīng)力1、正常水位+溫降1.449R,0C1.645R,0C1.161R,-9C2.536R,4C2、死水位+溫降1.621R,-9C0.686R,0C1.351R,-9C1.286R,4C3、死水位+溫升0.414R,0C1.989R,0C0.669R,0C1.608R,0C4、校核洪水位+溫升1.107R,-3C1.232R,-1C0.092R,2C2.696R,4C拱壩應(yīng)力計(jì)算成果表（主應(yīng)力）（裂縫灌漿后）表3單位：MPa工況上游壩面下游壩面最大主拉應(yīng)力最大主壓應(yīng)力最大主拉應(yīng)力最大主壓應(yīng)力1、正常水位+溫降1.139R,0C1.345R,0C0.661R,-9C2.167R,3C2、死水位+溫降1.031R,-8C0.799R,1C0.841R,-9C0.806R,4C3、死水位+溫升0.542R,0C2.289R,0C0.996R,4C1.638R,0C4、校核洪水位+溫升0.858R,-2C1.701R,-9C0.232R,8C2.347R,3C5、空庫(kù)+溫升0.522R,0C3.239R,0C1.489R,0C1.448R,0C6、空庫(kù)+溫降0.991R,-8C1.059R,1C0.781R,-9C0.815R,2C由上述兩表計(jì)算表明，裂縫灌漿前，在各種工況局部出現(xiàn)了應(yīng)力超標(biāo)現(xiàn)象，而裂縫經(jīng)過(guò)灌漿處理后，拱壩應(yīng)力均滿足規(guī)范規(guī)定的要求（拱冠梁1.5Mpa，拱及其它部位1.40Mpa），因此，該裂縫應(yīng)進(jìn)行灌漿處理，以滿足工程正常運(yùn)行要求。5、結(jié)語(yǔ)由溫降+低水位（空庫(kù)）運(yùn)行為主要原因而產(chǎn)生的壩頂近豎向裂縫是國(guó)內(nèi)砌石拱壩中出現(xiàn)的最常見(jiàn)裂縫，這一方面在拱壩設(shè)計(jì)中對(duì)某些不利荷載難于確切預(yù)計(jì)，壩的材料特性和壩基的地質(zhì)條件難于完全掌握，同時(shí)也說(shuō)明拱壩可以通過(guò)自身結(jié)構(gòu)調(diào)整，利用高次超靜定結(jié)構(gòu)這種安全儲(chǔ)備來(lái)彌補(bǔ)設(shè)計(jì)的不足，開(kāi)裂正是這種自身結(jié)構(gòu)調(diào)整的早期征兆。對(duì)這種裂縫，只要重視監(jiān)控檢查，掌握