1大坝安全监控理论与应用-绪论.ppt
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1、大坝安全监控理论与应用 郑东健郑东健 教授教授 博士生导师博士生导师 TelTel:8378658183786581EmailEmail:大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 绪 论 n大坝安全监测必要性大坝安全监测必要性大坝安全监控的大坝安全监控的“大坝大坝”常具有常具有“水库水库”、“水利枢纽水利枢纽”、“拦河坝拦河坝”等综合性含义。等综合性含义。大坝安全监测大坝安全监测-各种水工建筑物的安全监测。各种水工建筑物的安全监测。监测的必要性:监测的必要性:设计、施工、运行复杂,失事后果严重设计、施工、运行复杂,失事后果严重隐患病害和老化隐患病
2、害和老化,掌握水工建筑物健康状态和有效寿命,掌握水工建筑物健康状态和有效寿命反馈设计、施工和运行反馈设计、施工和运行防灾减灾防灾减灾大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 水工建筑物大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 n大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三个阶大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三个阶段段。大坝运行初期和老化期,最容易出现问题大坝运行初期和老化期,最容易出现问题。许多隐患许多隐患在施工期落下,运行期管理不当和环境变化常是诱因。在施工期落下,运行期管理不当和环
3、境变化常是诱因。大坝失事概率坝龄运行初期正常运行期老化期 大坝各龄期失事概率示意大坝各龄期失事概率示意大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 19542003年历年溃坝数量统计 70年代各省市自治区溃坝数占相应区域年代各省市自治区溃坝数占相应区域50年中溃坝数比例年中溃坝数比例大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 96座大、中型水电站大坝的主要缺陷和隐患 大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 206座土石坝事故原因占事故总数百分比座土石坝事故
4、原因占事故总数百分比 1000座病险水库事故类型分布座病险水库事故类型分布 大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 教训教训n1975年河南板桥、石漫滩两座大型水库、两座中型水库和58座小型水库垮坝,致使29个县市1100万亩农田遭受毁灭性灾害,冲毁铁路102km,直接经济损失100亿元,死亡人数达9万人。这次垮坝堪称是世界最大垮坝惨剧;n1963年海河大水,5座中型水库垮坝,死亡达1000多人;n1993年青海沟后小(一)型水库垮坝,死亡320余人。大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 n1
5、864年,英国戴尔戴克水库在蓄水中发生裂缝垮坝,死亡250人,800所房屋被毁。n1889年,美国约翰斯敦水库洪水漫顶垮坝,死亡400010000人。n1959年,西班牙佛台特拉水库发生沉陷垮坝,死亡144人。n1959年,法国玛尔帕塞水库因地质问题发生垮坝,死亡421人。n1960年,巴西奥罗斯水库在施工期间被洪水冲垮,死亡1000人。n1961年,苏联巴比亚水库洪水漫顶垮坝,死亡145人。n1963年,意大利瓦伊昂拱坝水库失事,死亡2600人。n1967年,印度柯依那水库诱发地震,坝体震裂,死亡180人。n1979年,印度曼朱二号水库垮坝,死亡500010000人。教训教训大坝安全监控理论
6、与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 薄拱坝坝高薄拱坝坝高60m,底宽底宽6.26m,顶顶宽宽1.5m,修建在片麻岩上。修建在片麻岩上。1959年年12月月2日,当水库接近满库时日,当水库接近满库时45分钟内坝体突然崩溃。分钟内坝体突然崩溃。500名名士兵丧生,下游士兵丧生,下游10km一城镇变成一城镇变成废墟。废墟。1 1、法国马尔帕赛双曲拱、法国马尔帕赛双曲拱坝下朝左岸视图坝下朝左岸视图右岸残留坝体右岸残留坝体大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控
7、理论与应用大坝安全监控理论与应用 右岸残留坝体右岸残留坝体右岸残留坝体右岸残留坝体大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 失事原因:基础大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 2 2、意大利瓦依昂水库滑坡、意大利瓦依昂水库滑坡坝高坝高267m,是当时世界上最是当时世界上最高的双曲拱坝。库区蓄水后,山高的双曲拱坝。库区蓄水后,山体突然以高达体突然以高达2530m/s的的速度下滑,近速度下滑,近2亿方土石迅速淤亿方土石迅速淤满水库,掀起高过坝顶满水库,掀起高过坝顶100余余米的涌浪,冲毁下游米的涌浪
8、,冲毁下游3km处的处的村镇,造成村镇,造成3000人死亡,水库人死亡,水库变为石库。变为石库。大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 水库变为石库水库变为石库大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 3 3、青海沟后大坝失事、青海沟后大坝失事 大坝长大坝长265m,上游坡,上游坡1 1.6,下游,下游坡坡1 1.5,下游坡设有两道马道。面板,下游坡设有两道马道。面板厚厚3060cm,面板纵缝间距:河床部,面板纵缝间距:河床部位位14m,两岸,两岸7m,高程,高程3255m处设处设一道水平缝,单层
9、钢筋设于面板中部,一道水平缝,单层钢筋设于面板中部,配筋率配筋率0.35%0.5%。坝顶有。坝顶有5m高的混凝土防浪墙。高的混凝土防浪墙。1989年年9月完工,月完工,10月下闸蓄水,月下闸蓄水,历时四年多。历时四年多。1992年年9月底通过竣工验月底通过竣工验收。收。大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 青海沟后大坝失事青海沟后大坝失事大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 失事过程与原因分析19931993年年8 8月月2727日,库水位升高至日,库水位升高至3277.40m(3277.4
10、0m(超过了已沉陷的防浪墙超过了已沉陷的防浪墙)。1313时时,值班人员见到库水漏进防浪墙和面板顶部的裂缝以及水平缝。下,值班人员见到库水漏进防浪墙和面板顶部的裂缝以及水平缝。下游坡多处漏水,下游坡台阶上能听到坝内有喷气声和水跌落声。游坡多处漏水,下游坡台阶上能听到坝内有喷气声和水跌落声。20302030,村民见到下游坡,村民见到下游坡3260m3260m和和3240m3240m马道之间涌水像自来水。马道之间涌水像自来水。2121时值班人员时值班人员在值班室听到闷雷般巨响,出门看到坝上喷水,土石翻滚,水雾中见到在值班室听到闷雷般巨响,出门看到坝上喷水,土石翻滚,水雾中见到石块相碰的火花。石块相
11、碰的火花。2222时时,溃坝口门底部高程达到,溃坝口门底部高程达到3250m3250m。溃坝总水量为。溃坝总水量为268268万万m3m3。最大流量。最大流量3267m33267m3。23402340,溃坝洪水到达恰卜恰镇,死亡,溃坝洪水到达恰卜恰镇,死亡300300多人。多人。由于大量砂砾随水流冲失,混凝土面板悬臂临空、随之折断被水冲由于大量砂砾随水流冲失,混凝土面板悬臂临空、随之折断被水冲走,溃坝流量进一步扩大,这一过程像漫顶溃坝一样。大坝溃决后溃口走,溃坝流量进一步扩大,这一过程像漫顶溃坝一样。大坝溃决后溃口形状为倒梯形,上口宽形状为倒梯形,上口宽139m139m,下口宽,下口宽61m6
12、1m,下口底高为,下口底高为3232.33m3232.33m,有,有9 9块块宽宽14m14m的面板折断。的面板折断。大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 溃坝的主要原因:面板顶端与防浪墙底板接缝橡胶止水片因质量低劣而破面板顶端与防浪墙底板接缝橡胶止水片因质量低劣而破坏,严重漏水,使防浪墙底板与砂卵石间产生接触冲刷以及坏,严重漏水,使防浪墙底板与砂卵石间产生接触冲刷以及坝体砂卵石产生管涌,导致防浪墙沉陷倾倒,库水漫过防浪坝体砂卵石产生管涌,导致防浪墙沉陷倾倒,库水漫过防浪墙冲刷坝体。墙冲刷坝体。其他原因有:(1)(1)监测资料分析不及时充分分
13、析,疏于管理。监测资料分析不及时充分分析,疏于管理。大坝出现大坝出现异常现象时,未能开闸放水,以减轻事故破坏。失事前早已异常现象时,未能开闸放水,以减轻事故破坏。失事前早已发现大坝下游面发现大坝下游面(坡脚以上坡脚以上)有渗水,防浪墙沉陷严重,而未有渗水,防浪墙沉陷严重,而未能采取有效的处理措施。能采取有效的处理措施。(2)(2)坝体填筑时分区不清,分层明显,排水达不到自由排坝体填筑时分区不清,分层明显,排水达不到自由排水。水。大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 4 4、奥斯丁重力坝失事、奥斯丁重力坝失事美国宾夕法尼亚州奥斯丁重力坝失事美国
14、宾夕法尼亚州奥斯丁重力坝失事大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 5 5、吉布森大坝漫顶、吉布森大坝漫顶 大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 6 6、梅山连拱坝坝肩破裂、梅山连拱坝坝肩破裂 1962年右岸大量漏水,大坝三天内向左岸倾斜年右岸大量漏水,大坝三天内向左岸倾斜57.2mm,向下游位移向下游位移9.4mm,右岸各坝垛出现大量裂缝。,右岸各坝垛出现大量裂缝。大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论
15、与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 7 7、滑坡、滑坡(1)1989 年年 1 月月 10 日在中国云南漫湾水电站大坝坝日在中国云南漫湾水电站大坝坝肩开挖过程中发生的滑坡,耗资近亿元治理,肩开挖过程中发生的滑坡,耗资近亿元治理,150 万万 kW 的水电站推迟发电近一年,损失巨大。的水电站推迟发电近一年,损失巨大。(2)天生桥二级电站闸首滑坡)天生桥二级电站闸首滑坡大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用大坝安全监控理论与应用 8 8、河南、河南75.875.8洪水洪水 19751975年年8 8月月8 8日日 在一场特大暴雨中在一场特大暴雨中 包括板
16、桥水库、石漫滩包括板桥水库、石漫滩水库在内的两座大型水库、两座中型水库、数十座小型水库和水库在内的两座大型水库、两座中型水库、数十座小型水库和两个滞洪区在短短数小时内相继垮坝溃决两个滞洪区在短短数小时内相继垮坝溃决 使河南驻马店地区使河南驻马店地区猝然间沟壑横溢、顿成泽国猝然间沟壑横溢、顿成泽国 数以万计的人失去了生命。数以万计的人失去了生命。打捞到的尸体打捞到的尸体10万多具,后续因缺粮、感染、传染引起的万多具,后续因缺粮、感染、传染引起的死亡死亡14万,共万,共24万多人死亡。(万多人死亡。(据说在据说在discovery中为中为“10 top technological catastro
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