溃坝模式分析是大坝风险分析过程中的重要环节,根据各种可能出现的外荷载,分析在荷载作用下,大坝各组成部分(包括挡水、输水、泄水建筑物及附属建筑物)可能出现的破坏形式,并分析是否可能发展成为溃坝事件,最终形成从荷载—建筑物—破坏—溃坝的途径。水库大坝溃决是在内部薄弱环节和外部荷载共同作用下发生的,可能方式很多。内部薄弱环节的存在具有不确定性,外部荷载的出现也具有不确定性,不同的荷载组合会出现不同的溃决模式。如果在水库大坝发生溃决事故前就能够分析出可能发生的溃决方式和可能性,则对于水库大坝的安全将会起到决定性的作用,可以针对性地预防溃坝灾害的发生和减少溃决带来的损失。
根据上述对我国已溃坝溃决情况的分析,可以总结出主要的溃决模式如下:
(1)汛期洪水荷载引起的溃坝。如漫顶、渗流破坏、滑动(含倾覆)、溢洪道冲溃。
(2)非汛期水荷载溃坝。如渗流破坏。
(3)地震引起的溃坝。如渗流破坏、液化、漫顶、结构破坏(裂缝、滑动等)。
由于我国95%以上的水库大坝均为土石坝,因此对土石坝的可能溃坝模式进行初步分析后得到以下五大类溃坝模式和24种可能的土石坝溃决路径。但对某一座水库来说,大坝特性不同,内部薄弱环节不同,溃决模式和破坏路径都会有所区别。
第一类:汛期由于无溢洪道、溢洪道泄量不足、坝顶高程不足、闸门故障等原因,引起洪水漫顶。
(1)洪水—闸门操作正常—坝顶高程不足—不能及时加高坝顶—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。
(2)洪水—部分闸门故障—逼高上游水位—坝顶高程不足—不能及时加高坝顶—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。
(3)洪水—全部闸门故障—逼高上游水位—坝顶高程不足—不能及时加高坝顶—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。
(4)洪水+持续降雨—无溢洪道—近坝库岸滑塌—涌浪—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。
(5)洪水—溢洪道泄量不足—逼高上游水位—坝顶高程不足—不能及时加高坝顶—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。
(6)洪水—上游水库垮坝洪水—坝顶高程严重不足—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。
第二类:汛期由于溢洪道被冲毁或(上下游坡)滑坡引起溃决。
(1)洪水—洪水不能安全下泄—溢洪道冲毁—冲淘溢洪道基础—库水无控制下泄—溃口扩大—大坝溃决。
(2)洪水—洪水不能安全下泄—溢洪道冲毁—冲淘溢洪道基础—库水无控制下泄—上游坝坡滑坡—大坝溃决。
(3)洪水—洪水不能安全下泄—溢洪道冲毁—冲淘溢洪道基础—库水无控制下泄—回流冲刷下游坝脚—下游坡滑动—大坝溃决。
(4)洪水—大坝下游坡滑坡—坝顶高程降低—坝顶高程不足—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。(www.xing528.com)
(5)洪水—闸门全部开启—上游水位下降过快—上游坡滑坡—坝顶高程不足—漫顶—冲刷坝体—干预无效—大坝溃决。
(6)洪水—持续降雨—上部坝体饱和—纵向裂缝—坝体局部失稳—坝顶高程降低—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(7)洪水—坝体深层横向贯穿性裂缝—集中渗流破坏—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
第三类:汛期坝体、坝基或坝下埋管渗透破坏导致溃决。
(1)洪水—坝体集中渗漏—管涌—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(2)洪水—坝基集中渗漏—管涌—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(3)洪水—坝下埋管发生接触冲刷破坏—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(4)洪水—下游坡大范围散浸—浸润线抬高—坝体失稳—坝顶高程降低—漫顶—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(5)洪水—坝体渗流管涌破坏—坝体失稳—坝顶高程降低—漫顶+管涌—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
第四类:非汛期坝体、坝基或坝下埋管发生渗透破坏。
(1)坝体、坝基集中渗漏—管涌—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(2)坝下埋管发生接触冲刷破坏—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(3)坝体渗流管涌破坏—坝体失稳—坝顶高程降低—漫顶+管涌—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
第五类:由于地震引起的大坝溃决,实际溃坝记录上并无此类记录。
(1)地震—坝体横向裂缝—漏水通道—管涌—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(2)地震—坝体纵向裂缝—坝体滑动—坝顶高程降低—漫顶—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
(3)地震—基础液化—大坝破坏(坝顶高程降低、滑动、裂缝)—漫顶或管涌—人工抢险干预—干预无效—大坝溃决。
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