智利考克内斯地震期间大坝的性状

2011-05-01 07:08智利诺格拉

[智利]G.诺格拉

刘翔译自英刊《水电与大坝》2010年第 3期

当地时间2010年2月27日凌晨 03∶34,智利发生了里氏8.8级的大地震,强震波及到考克内斯(Cauquenes)和马乌莱(Maule)地区,使多座大坝受到影响。这些大坝到发震断层的距离见表1。

表1 几座大坝至发震断层的距离

纳斯卡(Nazca)板块与美洲(American)板块之间的接触带在2月27日发生断层活动,波及范围达58500km2。断层位移以2.5～3.5 km/s速度延伸。位移延时约120s,其后发生的一次小于7.5 Mg的地震,延时 60s。

值得注意的是地震的垂直加速度。智利康塞普西翁(Concepción)的圣佩德罗(San Pedro)设计院记录到的值如下:

(1)最大水平加速度,南北向为0.65 g;东西向为0.58 g;

(2)最大垂直加速度为 0.60g。

根据全球定位系统(GPS)的记录,一些地区的地面升高了2m以上。本文主要是介绍离断层带最近的 3座大坝:拉佩尔(Rapel)坝(离断层带 60km)、孔本托◦别霍(Convento Viejo)坝(离断层带90km)和科尔文(Colbun)坝(离断层带100km)。

1 拉佩尔坝

拉佩尔(Rapel)坝距断层带 60km,它是一座双曲拱坝,坝高112m,坝顶长 350m,大坝体积为69.5万 m3。电站装机 350MW,设有5座进水塔。

地震发生当天,水库处于最高运行水位状态。

大坝上只装有一台加速度仪,记录到的加速度如下:

(1)南北向最大地震加速度为 0.197 g;最小地震加速度为 0.142 g;

(2)东西向最大地震加速度为 0.194 g;最小地震加速度为 0.2074 g;

(3)最大垂直地震加速度为 0.124 g;最小垂直地震加速度为 0.141 g。

在左坝肩处,有一坝段靠近称之为“Nido de Aguila”的断层。该坝段与相邻坝段之间的接缝升高了0.5 mm。沿右拱座的渗漏量从13 L/s增加到40L/s。

孔本托◦别霍(Convento Viejio)坝距断层带 90km,它是一座粘土心墙坝,坝肩为砂砾料。坝高 38 m,坝顶长728 m,大坝体积为 300万 m3。

坝基为冲积砂砾层,厚 63 m,一道坝基粘土截水槽和塑性混凝土截水墙用来拦截地下渗流。

所安装的 3台加速度仪记录的地震情况见表2。沿坝顶坝段的沉降情况见表 3。

表2 仪器记录的孔本托◦别霍坝上的地震加速度 g

表3 仪器测得的孔本托◦别霍坝坝段的沉降 mm

从右坝肩获取的照片看,没有发现大问题。

大坝粘土心墙中安装有14个卡氏测压计。这些监测仪器的周围不密实,导致仪器没有监测到数据。未发现该坝存在其他问题。

科尔文(Colloun)坝距断层带100km,它是一座砂质粘土斜心墙土石坝,压实的砾石坝肩约束着这道心墙。该坝坝高116m,坝顶长550m,大坝体积为1387万 m3,建在厚 68 m的河流冲积层上,并设有一道混凝土截水墙用来防渗。

在岩石隧洞内,加速度仪记录的水平地震加速度为 0.37 g。垂直地震加速度比最大水平地震加速度快50%。

沿着下游坝肩布置的测斜仪没有观测到因地震而产生的任何变形。沿坝肩布置的卡氏测压计观测到的情况与此相似。气压式空隙压力计显示无变化。

测压计观测到的唯一受到地震影响的是沿坝顶的 3个坝段。这 3个坝段因坝顶下游边缘附近的电缆廊道发生位移而受到了影响,其水平位移约为2 m,垂直位移约为1 m。

大坝其余部位产生的沉降和位移都较小,不到10cm。

在两坝肩附近,一条宽1 cm的纵缝穿过坝顶;开挖发现,其深达 3 m,除此以外,未发现其他问题。

综上所述,可以得出以下结论:该地区的基础设施在里氏8.8级大地震中普遍遭到破坏,但大坝并未出现大的问题。