日本20 世纪30 年代以前建成的小土坝,筑坝土料不良,没有碾压,坝基土质软弱。在几次地震中,溃坝不少,震害严重的也不少。
1939 年5 月,男鹿半岛地震,震级7 级。秋田县境内 (震中距120km 范围以内)有震害的坝58 座,其中溃坝12 例,有裂缝 (纵向裂缝为主)的坝48 例 (83%),滑坡31例 (53%),坝体沉陷42 例 (72%),附属建筑物损坏14 例 (24%)。溃坝12 例中,由于上游水库溃坝造成坝顶溢流的2 例,由于坝下埋管断裂引起的1 例,其余是由于埋管部位或其他部位裂缝和坝体沉陷引起。溃坝多在地震后数小时至一日以上发生。筑坝材料中含0.1mm粒径以上砂土颗粒66%以上,0.01mm以下颗粒18%以下。
1964 年6 月,新潟地震,震级7.5 级。日本东北6 县距震中300km 范围内共有土坝8736 座,其中146 座受到不同程度的震害,分布在距震中30~160km 范围内。坝高10m以下的占多数,20m以上的有5 座。有7 座坝发生溃决,其原因为坝体裂缝,或坝下埋管裂缝,漏水侵蚀,导致整个坝体破坏。一般都不是在地震后立即破坏,而是经过数小时或一日以上发生缓慢的破坏。当时水库蓄水位不高,筑坝材料也没有特殊不利的情况。从震害类型看,裂缝为主要震害,在统计的123 例中有99 例,占80% (其中只有纵向裂缝的占89%,只有横向裂缝的占3%,纵横向裂缝同时存在的占8%)。其他震害类型中,滑动32 例 (26%),坝坡隆起20 例 (16%),沉陷变形30 例 (24%)。附属建筑物损坏,主要为坝下埋管裂缝41 例 (33%)。
1968 年5 月,十胜冲地震,震级7.9 级。在青森县所属范围 (震中距200~300km)内有震害的坝93 座,坝高10m 以下的85 座,10m 以上的8 座。地震前4 日内累计降水量100~211mm,坝体含水量高,水库接近满水位,筑坝材料大部分为火山灰质砂壤土,含砂量80%~90%,含黏粒10%~15%,坝体密度较低,为0.9~1.18g/cm3。溃坝事例共10 起,破坏在地震进行过程中发生,破坏原因难以准确断定,分析估计由上游滑坡引起。震害类型中,滑坡现象比较显著,共39 例 (42%),系因坝体压实度差,又处于饱和状态,地震时由于孔隙水压力显著上升而引起。上游面滑坡占多数,下游滑坡也有一定数量,其中大多为均质坝,渗漏从下游坡面溢出。其他震害类型有裂缝25 例 (27%),多为纵向裂缝,坝体沉陷8 例 (9%),附属建筑物损坏24 例 (26%)。
图8.20 大平坝地震溃坝图
(a)平面图;(b)断面图
图8.21 早挂沼坝地震溃坝图
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图8.22 蒲野泽坝地震溃坝图
(a)纵断面图;(b)A—A断面图;(c)溃坝部分示意图
1978 年6 月,宫城县冲地震,震级7.4 级。日本东北6 县有震害的坝176 座,宫城县境内(震中距60~160km)占75 座,没有一座溃坝事例。从震害情况看,半数以上发生裂缝,其次是滑坡、坝体沉陷。
大平坝是新潟地震时裂缝漏水冲蚀而溃坝的,如图8.20 所示。早挂沼坝和蒲野泽坝是十胜冲地震时裂缝漏水冲蚀或滑坡而溃坝的,如图8.21 和图8.22 所示。
图8.23 持越尾矿坝震害图 (单位:m)
(a)持越尾矿坝平面;(b)1 号坝断面及溃坝状况;(c)2 号坝断面及溃坝状况
日本持越矿的两座尾矿坝在1978 年1 月14 日伊豆近海地震和15 日余震时相继发生流动性塌滑,流出土砂矿渣泥浆82000m3,造成下游灾害。伊豆地震震级7 级,震源深20km,尾矿坝震中距约40km,尾矿坝震害情况如图8.23 所示。尾矿坝的矿渣粗粒部分为砂质粉土,d50=0.09mm,自然含水量36%,液限27%,无塑性,自然孔隙比0.98;细粒部分为粉土,d50=0.023mm,自然含水量36.6%,液限31%,塑性指数10,自然孔隙比1.0。前者为易液化土,后者处于液态,都易受震塌滑。颗粒级配如图8.24 所示。
图8.24 持越尾矿渣颗粒级配
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