在世界范围内，土石坝的建设都是最早、最广泛的，根据国际大坝会议的统计，截止到2003年底，世界上高度大于15 m的大坝一共有414 413座，在这些大坝中土石坝占82.70%，有33 958座；其中，高度在230 m以上的15座高坝中，土石坝一共有9座，超过50.00%，在高度250 m以上的9座高坝中，5座是土石坝坝型。前苏联时期修建的罗贡坝坝高335 m、努列克坝高300 m，居于世界首位，我国早在东晋时期（大约公元400年）就已经开始修建高达15 m的荆江大堤，自从1949年新中国成立以来，兴建了众多的水库及大坝，其在防汛、抗旱、发电、灌溉、供水等方面上发挥了非常大的作用，在我国各种拦河坝中土石坝占90.00%以上。究其原因，首先，土石坝可就近取材，大大降低了外出的运输费用，对于水泥、木材、钢材等资源而言，其也得到大大节省；其次，施工的机械化水平的提高大大节省了人工，将土石坝建设工期大大缩短，有效降低成本，加之对土体材料物理力学特性研究加深，对于大坝的安全可靠度的保障起到重要作用；地下工程结构、高边坡、高速水流消能防冲等土石坝配套设计工程以及施工技术的全面发展，在土石坝的建设和推广中起到了重要的促进作用；此外，其具有众多其他坝型都不可比拟的其他巨多优点。基于以上诸多有利因素，土石坝日益受到青睐。高的筑坝数量、筑坝工艺的不完善、人为因素干扰以及外界复杂环境的恶劣影响等众多因素导致出现了不同程度的坝体损坏甚至溃坝，据统计，在我国修建的8.7万座水库大坝中，有43.70%为病险水库，截止到2006年底，我国总共修建了84 715座水库，其中病险水库有37 777座，占总数的44.59%。而到2007年年底，仍然有将近3万余座的病险水库存在，自1954年以来，发生的垮坝事件一共有3 496件，给人民生命财产和国民经济造成了巨大损失。
    1 ·土石坝除险加固方法
    在我国，很多的中、小型水库大坝采用土石坝坝型，其中大量的土石坝大多采用“土法上马”施工，整体上讲，坝体填筑质量差，碾压密实度不够以及渗透系数不达标等问题，大坝运行时，在下游坡面或者坝后基础位置处会出现渗漏、沼泽化，甚至管涌、流土、接触冲刷等问题，坝体部位可能出现裂缝甚至滑坡等各种问题。对砌石坝及混凝土坝而言，其施工质量差、基础处理不完善，且使用年限过长，大量出现碳化、裂缝、露筋、渗漏等严重问题，直接影响到建筑物的安全性态和防渗性态。因此，对病险水库大坝进行除险加固就成了当务之急。
    对于土石坝而言，除险加固技术主要有分为防洪标准加固技术、防渗加固技术、坝坡稳定加固技术等。
    土石坝工程所处的地质条件差别较大，且加固中的设备、材料等工程条件可变性较大，目前土石坝的加固技术虽然众多，但其大都有各自适用的范围、局限性以及优缺点，对于可能存在的工程病害，具体应从病害实际情况、加固条件以及加固要求、工程所能提供的最高预算及工程的安全鉴定结果进行综合分析，确定最终加固方案。在实际加固过程中，要努力克服完全复制一种国内外的技术或者方案，应根据工程病害的具体情况，通过多组加固方案的技术、经济、施工等方面对比，确定一个合理科学的加固方法。
    1.1 滑坡加固方法 
    土石坝滑坡为一种复杂的失稳破坏，从本质上而言，即为边坡滑动力增加与抗滑力的不足所导致，其为多因素共同影响下产生的结果。当土石坝出现裂缝、滑坡等病害之后，基于滑动力减少与抗滑力增加的加固准则，需要确定坝料设计与填筑标准，且要选取抗剪强度设计参数，最终实现一套比较科学的坝坡加固设计方案，一般采用主动滑动段减重和滑坡体前缘抛石固脚，加重压坡、放缓坝坡、全面培厚、下游坝坡堆石压载等加固方法。
    1.2 防渗排渗加固方法 
    该方法一般用来解决土石坝坝体以及坝基的渗流问题，对于防渗排渗加固方法而言，其基本原理为，上游降低水流入渗到坝体或坝基的可能，下游确保坝体或坝基的变形和强度不变情况下增强渗入坝体或坝基的水的排出，以实现加强土石坝及其坝基的抗渗防渗能力。垂直防渗措施主要有：混凝土防渗墙（机械造槽法、倒挂井法、射水造槽法）、土质截水槽、桩柱式防渗墙（套孔冲抓法）、黏土防渗墙（机械造槽法）、防渗板墙（高压喷射灌浆法）、灌浆帷幕、泥浆槽防渗墙、自凝灰浆防渗墙以及混凝土防渗墙和灌浆帷幕的组合等。
    1.3 裂缝加固方法 
    坝身和坝基的不均匀变形为土石坝裂缝的主要原因，按裂缝几何形状可分为横向缝、水平缝、纵向缝以及龟裂缝等，对于裂缝加固方法通常是翻松夯实法、开挖回填、裂缝灌浆以及多方法的结合。对于翻松夯实法，一般的干缩和冻融裂缩， 可用砂土填塞，将缝口表面土料翻松并湿润，然后夯实、用不透水土料填塞缝口；而对于开挖回填，一般适用于黏性土体，回填时，将开挖的阶梯坑槽逐层削成斜坡，并刨毛和洒水，注意边角夯实以及新老土的结合；裂缝灌浆主要适用于黏性土，坝体内裂缝和非滑动的很深表面裂缝；表面开挖回填与深层裂缝灌浆相结合：适用于黏性土，非滑动的很深表面裂缝。
    1.4 地震震害和液化加固方法 
    对坝体而言，主要用振冲法、振动挤密砂桩、强夯法、重新翻修以及坝坡压重；对坝基而言，采用的方法主要有用挖除法、振冲法、振动挤密砂桩、强夯法、爆炸法、围封和压盖、砂井排水等。
    以上各种数据都表明了土石坝是当今世界建造数量最多的一种坝型，但是也反映出了当今的土石坝工程依然存在很多问题，所以对坝体进行渗流、稳定的安全性分析也成为工程设计、施工以及安全使用的重要因素，也是评价工程效益、经济效益和环境效益的重要内容，对土石坝的除险加固方法及其渗流及地震问题处理措施的研究也显得更加重要和紧迫。
    2 ·土石坝防渗加固技术
    经过多项论证研究，高土石坝的抗地震性能明显优于混凝土坝。我国土石坝数量大且分布广。同时，病害成因及险情多且各异，这必然导致水库大坝加固技术的复杂性和难度性，其涉及面广、针对性强。近年来国家安排大量的资金、人力、物力对病险水库进行除险加固，取得了很好的经济和社会效益。以下主要对我国土石坝的加固技术与方法做出论述。
    大坝蓄水后，由于坝前水头的影响，渗流破坏往往发生于坝基较薄弱的地方，其将会对水工结构物的稳定性产生众多不利的影响，也会引起地基的渗透破坏。过大的渗流量同时会使水库面临着较为严重的漏水，因此，在水工设计当中，将渗流分析作为一项关键内容进行考虑，应高度重视因为渗流所产生的破坏性，通过对渗流的系统分析可以得出土石坝坝体浸润线的具体位置、渗流水压力、水力坡降及渗流量等信息参量，可以深层分析坝体的稳定性态与安全性态，基于渗流的此类特点，防渗和渗流控制问题应得到妥善解决，只有这样，才能利用相关方法进行渗流分析，为防渗工程措施提供有力的依据，更好地为研究渗流提供条件。混凝土防渗墙、高压喷射灌浆作为渗漏问题主要处理技术。此外，可以使用劈裂灌浆、膏状稳定浆液灌浆、土工膜防渗等其他方法。
    2.1 混凝土防渗墙 
    该加固技术主要是指沿着坝体轴线方向而顺势建造一面混凝土材料构成的防渗墙体。在我国，柘林水库心墙坝是最早使用该技术进行加固的，之后，又在丹江口的除险加固中得到实际应用。防渗墙可建在坝体内部，也可以伸入到岩基以下一定深度，以截断坝体和坝基的渗漏通道。
    根据抗压强度与弹性模量两个参量，防渗墙墙体材料基本可以分成刚性与柔性两种。其中，如果抗压强度＞5 MPa、弹性模量＞1 000 MPa情况下，则认为其为刚性材料；坝型、坝高及渗漏原因为采用该技术加固时主要考虑因素。对于坝基与坝体都可能存在渗漏隐患的均质坝，混凝土防渗墙应该布置在坝轴线上游附近，对于黏土心墙坝却宜布置在黏土心墙中部，以实现坝基与坝体的防渗加固效应；对于斜墙土坝的坝基出现渗漏，在水库可以放空的条件下，一般布置在斜墙脚下。对于水头小于50 m的土石坝，如果坝基和坝体都存在安全隐患，主要加固技术为下部防渗墙上部土工膜的联合防渗体加固措施，对于均质坝及斜墙坝等坝型该技术均可以使用。
    2.2 高压喷射灌浆 
    高压喷射灌浆除险加固技术主要是沿土石坝轴线方向上进行钻孔高压喷射，其灌浆体可以彼此连接，达到防渗加固效果。该技术利用所形成的高压水流甚至浆液，以高速形式进行喷射，其可以将土体切割、冲击，后利用水泥基质浆液掺杂其中，以便构成不同形式的凝结体，实现增加工程承载能力的一种除险加固技术。
    该技术喷射的射流和水流或者浆液的速度以及压力有关，液体的流速越大，压力越高，相对应的其破坏能力就越大，被影响的土层范围也会越大，液体随喷射射流处于低压条件下被掺搅进入到土层中，可以构成充填的凝结体，上述为其应用的原理。高压喷射灌浆分类有：定喷、旋喷、摆喷等三种喷射形态；其还有单管法、二管法、三管法和多管法等不同形式的分类。具体分类各有其独特的优点，基于工程要求、土质条件等方面选用以上不同方法。
    2.3 劈裂灌浆 
    常规使用的劈裂灌浆技术仅面向坝高在50 m以下的均质土石坝和宽心墙土石坝，并要求在低水位下进行，该法压力较大，注意控制防止把堤坝劈坏，具体是在土石坝沿坝轴线布置竖向钻孔，灌注的浆液具有一定的动压力，该力可以将土石坝坝体沿着小主应力方向劈开，进而实现灌浆操作，其可以形成一道5～20 cm可能厚度的连续灌浆墙，从而达到防渗加固的目的，该技术的操作简单、费用低、效率高，该技术除了能够发挥防渗加固的效果，对坝体加固也起到了重要作用。劈裂灌浆适用于：土石坝的坝体施工碾压密实度不够；坝体内部可能存在渗漏通道或者软弱夹层，土石坝后坡出现过高的浸润线出逸，洇湿现象严重或者出现渗透破坏等问题；土质坝体由于不均匀沉陷产生的裂缝；在土石坝进行分层分段的施工，在施工质量较差的结合位置处很容易发生水裂破坏；土坝体与其他结构体存在衔接问题，会极容易产生空隙或者接触冲刷。
    2.4 膏状稳定浆液灌浆 
    膏状稳定浆液由水、水泥、粉煤灰或者磨细矿渣、膨胀土或黏土等材料组成，该膏状组合材料的塑性屈服强度＞20 Pa，其黏度大且稳定性好，浆液可以保证受到重力作用下不会发生流动现象，自堆性强，膏状浆液所形成的结石具有较高的强度，防渗性好，抗化学溶蚀能力强，适用于封堵较大渗漏通道和位于动水区的架空渗漏通道。由于浆液析水率小和采用螺旋泵灌浆，浆液不易在泵和管路中沉淀堵塞，可采用纯压法分段灌注，灌浆工艺简单。
    速凝膏状稳定浆液是掺加速凝剂制成的膏状稳定浆液，不仅具有自堆性，且凝结时间短，具有较高的抗水流稀释和冲刷能力，有利于动水条件下封堵集中渗漏处。膏状稳定浆液具有抗流水稀释性能，抗流水冲刷性能，流动特性和扩散特性，触变性，速凝性等特点。
    2.5 土工膜防渗 
    利用土工膜主要是进行防渗流加固，一般做法是在土石坝的上游坝坡处，在设定位置铺设土工膜材料，进而增强坝体防渗的能力。土工膜的防渗能力较强，对于坝体的变形而言，该材料也具有较好的协同变形性。随着土石坝工程不断兴建，利用土工膜材料作为一种防渗加固技术也越来越广泛的被应用于实际工程中。用于防渗的土工膜材料的通常厚度应≥0.5 mm，因为不同工程的重要性程度不同对于实际的土工膜材料厚度也不一样，越重要的工程，其厚度可根据情况增加厚度，但通常而言，其厚度仍旧有一个下限，即其≥0.3 mm。通常的铺设方式有：平直坡形，适用于低水头坝或者用作心墙、已建堤、坝加固；锯齿形：适用于斜墙；台阶形：适用于斜墙；折坡形：适用于斜墙、较高水头坝设马道。
    通常使用的复合土工膜，一般是在生产过程中将针刺土工织物与土工膜联合制作而成的，复合土工膜不仅仅具有排水特性，同时也具有法向防渗特点，通过内连的针刺土工织物，大大增加了防渗体抗拉强度和摩擦系数，极大的防止了其被穿刺甚至顶破的可能性，增加了其工程实际应用中的可能性，降低了人为损害的可能，为此研制出了很多不同工程需要的复合土工膜类型，常见的有“一布一膜”“二布一膜”“一布二膜”和“二布二膜”等形式。
    土工膜防渗的主要问题是，受紫外线作用老化的问题，实践证明埋在地下的土工膜基本不受紫外线作用的影响，但目前最长应用仅约50年，这需要更长时间的检验。
    3 ·总结与展望
    土石坝在我国的水资源开发利用中发挥着极其重要的作用，由于历史的原因，我国土石坝工程的安全现状不容乐观，病险数量、规模甚至溃决情况均居各类坝型之首。近年来，国家花费大量人力、财力用于病险工程的除险加固，以期从根本上改变我国病险工程的安全现状，本文基于国内外大量土石坝工程实例，对我国土石坝工程病险现状及其除险加固技术进行综合分析的基础上，重点对除险加固方案及其渗流、抗震加固技术进行了系统分析探究，得出有益结论。
    目前，虽然有很多加固技术、设备以及资金，但其长效加固服役性态、加固方案经济与技术的合理性调配、以及更加规范化体系化的加固分析研究等方面，仍旧需要进行大量而长期的实践与理论探究，以期建立自动化、集成化、动态化、远程化、全域化的土石坝群除险加固分析系统。