震陷率与坝型及地震烈度的关系分析

土石坝的震陷量可用5.2 节、5.3 节、7.2.6 节的方法计算确定。计算的精度取决于土石料的试验参数。另外，也可参照已经观察到的震陷量，经验性地估计所设计土石坝的震陷。

日本的经验是按坝高的1%考虑地震超高。考虑到坝基覆盖层的震陷，故坝高由坝基坚实土层或基岩算起。

表9.1 列出国内外39 座坝的坝顶震陷资料。表中提供了坝高、坝型、坝基情况、震陷率、地震烈度。由这些资料大体上可以了解各项因素的影响。震陷率是震陷量与坝高之比值，没有把坝基压缩层厚度加到坝高中去。影响震陷率的主要因素有地震烈度、坝基压缩层厚度、坝型、压实方法等。将表9.1中资料作了分析，绘成图9.1 的曲线，图上的点是同一烈度各坝震陷率平均值，该曲线可供设计时预估坝顶震陷量参考。

表9.1　国内外土石坝坝顶震陷资料（文献[1]）

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注 1.作者对文献 [1]的国内外土石坝坝顶震陷资料表作了订正和补充，汶川地震紫坪铺坝和碧口坝的资料已增补在内。
2.碾压堆石指重型振动碾压实，轻碾压堆石指轻型振动碾、气胎碾、拖拉机压实。

由于坝基覆盖层的资料不是很详细，有的疏松砂砾石地基已经液化，有的软弱淤泥已经挤出，情况复杂。故在分析时不包括这种地基上的坝，如布那维斯塔坝、陡河主坝淤泥段、陡河主坝河床段、西克尔坝等。然后按地震烈度和坝型两项因素进行分析。表中有些坝，坝型不详，如彼特蒙脱坝、卓茨丸思坝、恰斯伍斯坝等，是冲填坝还是碾压式坝？不明，也予以除外。冲填坝、碾压式土坝、抛投式堆石坝、碾压式堆石坝震陷率相差悬殊 （它们在静力荷载下的竖向位移也相差悬殊），故按这4 种坝型进行分析。

图9.1　坝顶震陷率与坝型及地震烈度的关系曲线

图9.1 上的点符是4 种坝型的坝分别按不同地震烈度下的震陷率数学平均得出的。碾压式堆石坝的震陷率坐标用右边竖轴坐标。其余三种坝型的震陷率则用左边竖轴坐标。右边坐标为左边坐标的1/10。由图9.1 可见，冲填坝的震陷率约为碾压式土坝震陷率的2.5～3倍，抛投式堆石坝的震陷率约为碾压堆石坝震陷率的15～40 倍。从图9.1 看来，碾压式土坝的坝顶震陷率：烈度Ⅵ度为0.1%；Ⅶ度为0.8%，Ⅷ度为1%；Ⅸ度为2%；Ⅹ度为5%。碾压式堆石坝的坝顶震陷率：Ⅵ度为0.006%；Ⅶ度为0.025%；Ⅷ度为0.1%；Ⅸ度为0.23%；Ⅹ度为0.59%。

整理分析中，还有两项因素没有考虑进去，即填土或堆石的压实标准及坝高。表9.1的资料中，御母衣、陡河主坝、埃尔英菲尼罗3 座坝压实标准高，石邑、三道岭、马石沟、曹家堡、王家坎、新安哨、南谷洞、赵觅、牛白甸、王瓜田等坝压实标准低，其中，后3 座坝标准更低。因此，对于用现代筑坝技术建成的压实标准高的坝，上述震陷率偏大。另外，高坝的地震反应大，低坝的地震反应小。表9.1 所列的坝大多数是低坝。但紫坪铺、碧口是两座压实标准高的高坝，其震陷率不大，增强了高烈度区建现代高土石坝的信心。上述曲线可作为坚硬地基（或软基经过加固的地基）上现代土石坝设计时预估震陷的参考。坝的计算高度，应包括地基的有效受压区土层厚度。有效受压区土层厚度是指坝对地基的附加竖直压应力等于地基自重竖直压应力的20%的那一层以上的土层厚度。参阅《土坝设计》下册第八章第四节。