施莱盖斯拱坝事故：坝踵拉应力与大坝

时间：2023-12-22

混凝土重力坝的坝踵拉应力是设计和运行中非常关注的问题。坝踵拉应力校核是重力坝坝体的重要指标，对于拱坝来说，特别是拱冠的坝踵也是大坝的关键部位。

奥地利的施莱盖斯拱坝事故中，水库初蓄水位达到坝高时，上游坝踵出现了较高的拉应力，导致坝基开裂和防渗帷幕破坏，渗漏量达到了251L/S。这表明混凝土重力坝和拱坝的坝踵都存在拉应力破坏的风险，因此加强监测。然而，目前的监测规范并没有提供实质性的内容，没有说明应该布置什么仪器以及如何布置。

对于坝踵应力的监测，实际上*的拉应力发生在坝底的坝踵部位，这里还有应力集中的现象。因此，在距坝底5m以上的位置进行应力监测是必要的，这样可以基岩对应力分布的影响，测出监测截面上的应力分布，以便和设计计算成果进行比较。

不过监测坝踵应力仍然是一个值得探讨的问题。理论上，这里存在应力集中的现象，应力值可能很高，可能会导致混凝土或基岩开裂。如果基岩和混凝土比较，即使基岩已经进行了固结灌浆，它仍然开裂。因此，在这里布置深达基岩的多点位移计可能为重要。在上述大坝事故实例中，选择了七个监测坝段，在其坝基布置了两种仪器。每个坝段坝基布置四根多点位移计测线，坝踵和坝趾各两根，每一测线三个测点，用以监测坝踵和坝趾的位移。另外，还布置了三组渗压计，分别布置在帷幕前、帷幕后和坝趾，每组三支仪器，分别布置在坝基下10、20和30M处。见下图：

图片4-4显示了该坝拱冠坝段在满库时的实测变形值。从图中可以看出，坝踵在水平方向和倾向上下游方向均受拉，拉伸范围相当大。而坝趾则受压。这表明防渗帷幕破坏且大量漏水的原因可能是因为坝踵拉应力导致基岩和防渗帷幕出现裂缝。

对于坝踵和坝趾的监测，可以参照上述案例采用多种仪器进行综合布置。在坝踵埋设一组应变计是必要的，同时还应埋设两支多点位移计。其中一支多点位移计可垂直向下埋设在帷幕后，另一支则与垂直线成一定角度斜向上游埋设。需要注意的是，在帷幕灌浆之前应将多点位移计埋设到位，但要防范帷幕灌浆时对仪器造成破坏。在帷幕灌浆后埋设多点位移计是不合适的，因为埋设孔有可能破坏帷幕，难补救。

通过结合应变计、多点位移计和渗压计的监测成果，可以了解坝踵应力的大小和方向、坝基的变形和裂缝情况、帷幕前后渗透压力变化等关键信息。这些信息有助于判断坝踵的整体性和防渗帷幕的防渗性能，从而及时采取相应的措施确保大坝的运行。

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